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數(shù)控銑床的工藝裝備
數(shù)控銑床的工藝裝備【1】
【摘 要】我國數(shù)控機(jī)床無論在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國民經(jīng)濟(jì)需求和世界先進(jìn)水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復(fù)雜、長(zhǎng)壽命的高檔機(jī)床每年仍需大量進(jìn)口。
本文主要介紹數(shù)控銑床刀具的選擇，工件的裝夾。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控銑床;刀具
1.數(shù)控銑床
數(shù)控銑床是在普通銑床上集成了數(shù)字控制系統(tǒng)，可以在程序代碼的控制下較精確地進(jìn)行銑削加工的機(jī)床。
數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等幾大部分組成。
控制系統(tǒng)是數(shù)控銑床運(yùn)動(dòng)控制的中心，執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機(jī)床進(jìn)行加工。
輔助裝置，如液壓、氣動(dòng)、潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)和排屑、防護(hù)等裝置。
機(jī)床基礎(chǔ)件，通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)和框架
2.數(shù)控銑床的分類
2.1 按主軸的位置分類
數(shù)控銑床按主軸的位置分為數(shù)控立式銑床、臥式數(shù)控銑床、立臥兩用數(shù)控銑床。
2.2 按構(gòu)造上分類
數(shù)控銑床按按構(gòu)造上分為工作臺(tái)升降式數(shù)控銑床、主軸頭升降式數(shù)控銑床、龍門式數(shù)控銑床
3.工藝裝備
數(shù)控銑床的工藝裝備主要是指夾具和刀具。
3.1 夾具
數(shù)控機(jī)床主要用于加工形狀復(fù)雜的零件，但所使用夾具的結(jié)構(gòu)往往并不復(fù)雜。
數(shù)控銑床夾具的選用可首先根據(jù)生產(chǎn)零件的批量來確定。
對(duì)單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機(jī)床工作臺(tái)面上通過調(diào)整實(shí)現(xiàn)定位與夾緊，然后通過加工坐標(biāo)系的設(shè)定來確定零件的位置。
對(duì)有一定批量的零件來說，可選用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的夾具。
3.2 刀具選擇
科學(xué)選擇數(shù)控刀具
(1)選擇數(shù)控刀具的原則
刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。
在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。
一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。
選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。
復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。
(2)選擇數(shù)控銑削用刀具
在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：一是銑刀半徑RD 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑Rmin，一般取RD=(0.8～0.9)Rmin。
二是零件的加工高度H< (1/4-1/6)RD，以保證刀具有足夠的剛度。
三是用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=R-r，即直徑為 d=2Re=2(R-r)，編程時(shí)取刀具半徑為Re=0.95(Rr)。
對(duì)于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。
(3)設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)
在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。
此起始點(diǎn)一般通過對(duì)刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱對(duì)刀點(diǎn)。
在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。
對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制;易于找正并在加工過程中便于檢查;引起的加工誤差小。
實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過手工對(duì)刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對(duì)刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”的重合。
用手動(dòng)對(duì)刀操作，對(duì)刀精度較低，且效率低。
有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高對(duì)刀精度。
加工過程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。
(4)確定切削用量
數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。
切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。
對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。
切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。
a、確定主軸轉(zhuǎn)速
主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。
其計(jì)算公式為：n=1000 v/πD式中： v為切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定;n為主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min;D為工件直徑或刀具直徑，單位為mm。
計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n，最后要選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。
b、確定進(jìn)給速度
進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。
最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。
確定進(jìn)給速度的原則：當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度，一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取;在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取;當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20～50mm/min 范圍內(nèi)選取;刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。
c、確定背吃刀量
背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。
總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。
同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。
3.3 操作安全
(1)文明生產(chǎn)
數(shù)控機(jī)床是一種自動(dòng)化程度較高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的先進(jìn)加工設(shè)備，為了充分發(fā)揮機(jī)床的優(yōu)越性，提高生產(chǎn)效率，管好、用好、修好數(shù)控機(jī)床，技術(shù)人員的素質(zhì)及文明生產(chǎn)顯得尤為重要。
操作人員除了要熟悉掌握數(shù)控機(jī)床的性能，做到熟練操作以外，還必須養(yǎng)成文明生產(chǎn)的良好工作習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)工作作風(fēng)，具有良好的的職業(yè)素質(zhì)、責(zé)任心和合作精神。
(2)安全操作規(guī)程
為了正確合理地使用數(shù)控機(jī)床，減少其故障的發(fā)生率，操作方法。
經(jīng)機(jī)床管理人員同意方可操作機(jī)床。
參考文獻(xiàn)：
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[3]韓鴻鸞，《數(shù)控機(jī)床加工程序的編制》，機(jī)械工業(yè)出版社，2005
數(shù)控銑床孔系加工工藝的優(yōu)化【2】
摘 要：優(yōu)化數(shù)控機(jī)床孔系加工工藝的目的在于以保證帶有一定孔系的平面類零件和箱體類零件在數(shù)控機(jī)床上便于裝夾、加工的基礎(chǔ)上提高加工精度、增強(qiáng)數(shù)控機(jī)床適應(yīng)性，對(duì)于機(jī)械制造企業(yè)能夠達(dá)到縮短加工周期、節(jié)約加工成本的目的，從而達(dá)到使用要求。
關(guān)鍵詞：數(shù)控銑床;孔系;加工工藝
合理確定數(shù)控加工工藝對(duì)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工具有極為重要的作用。
其實(shí)在使用通用機(jī)床加工時(shí)，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排，刀具的幾何形狀，走刀路線及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設(shè)計(jì)工藝規(guī)程時(shí)進(jìn)行過多的規(guī)定。
而在數(shù)控機(jī)床加工時(shí)，上述這些具體工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的內(nèi)容，而且還必須做出正確的選擇并編入加工程序中。
根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，正確選擇加工方法和加工對(duì)象，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床加工的優(yōu)點(diǎn)，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益是我們?cè)谶M(jìn)行工藝設(shè)計(jì)中必須考慮的一個(gè)重要問題。
數(shù)控加工工藝的應(yīng)用有很大的靈活性，對(duì)同一個(gè)加工內(nèi)容，可能有多種工藝方案，必須針對(duì)具體問題進(jìn)行具體分析。
1數(shù)控銑床孔系加工常遇問題
1.1機(jī)床自身精度及工藝誤差
數(shù)控機(jī)床之所以有精度誤差是因?yàn)闄C(jī)床存在導(dǎo)軌誤差、工作臺(tái)誤差及夾具誤差等。
數(shù)控機(jī)床在實(shí)際生產(chǎn)過程中由于工藝安排的順序不同，在單位時(shí)間內(nèi)所生產(chǎn)出來的合格零件數(shù)量也是有所不同的。
不同的工藝安排所需要的費(fèi)用也不同。
然而在工藝設(shè)計(jì)過程中就需要根據(jù)零件的精度要求選擇適合精度的數(shù)控機(jī)床及費(fèi)用較低的工藝設(shè)計(jì)。
1.2孔加工時(shí)刀具的影響
由于孔加工是對(duì)零件內(nèi)表面的加工，所用刀具多為定尺寸刀具，如鉆頭、鉸刀等，在加工過程中，刀具磨損造成的形狀和尺寸的變化會(huì)直接影響被加工孔的精度;由于受被加工孔直徑大小的限制，切削速度很難提高，影響加工效率和加工表面質(zhì)量，尤其是在對(duì)較小的孔進(jìn)行精密加工時(shí)，為達(dá)到所需的速度，必須使用專門的裝置，同時(shí)對(duì)刀具的性能也提出了很高的要求;刀具的結(jié)構(gòu)受孔的直徑和長(zhǎng)度的限制，剛性較差。
在加工時(shí)，由于軸向力的影響，容易產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng)，刀具剛性對(duì)加工精度的影響就越大;孔加工時(shí)，刀具一般是在半封閉的空間工作，切屑排除困難;冷卻液難以進(jìn)入加工區(qū)域，散熱條件不好，切削區(qū)熱量集中，溫度較高，所以刀具的耐用度也影響孔的加工質(zhì)量。
2優(yōu)化方案
2.1提高工藝設(shè)計(jì)人員及操作者水平
工藝設(shè)計(jì)人員應(yīng)該重視基礎(chǔ)，根據(jù)不同的零件類型，分解出不同的零件要素。
通過判斷零件信息，選擇合理的孔系加工路線、孔系加工刀具及刀具的使用順序。
根據(jù)數(shù)控銑床的加工精度、裝夾方法和換刀順序等情況進(jìn)行數(shù)控加工工序、工步的歸并與排序，并對(duì)不同刀具的切削參數(shù)、工藝參數(shù)進(jìn)行確定。
最終編制出合理的加工程序。
提高操作者的水平首先應(yīng)該讓操作者有質(zhì)量意識(shí);然后排專人進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo)，不要怕浪費(fèi)材料和人工;最后對(duì)其進(jìn)行考核。
2.2工藝路線的優(yōu)化
零件的工藝路線是工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容，它對(duì)機(jī)床的使用率、加工精度、刀具的使用數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問題有著直接影響。
在保證精度的前提下提高生產(chǎn)率應(yīng)盡量做到工序集中、工藝路線最短、空行程和其他輔助時(shí)間最少。
其中工序集中主要體現(xiàn)在工件裝夾的次數(shù)，最好是一次定位加工多道工序，這樣就可以減免產(chǎn)生孔間距的誤差;由于有時(shí)對(duì)同一孔系的加工需要多把刀具，從而使機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間變長(zhǎng)，即工序是按刀具來進(jìn)行劃分的，所以最好是用同一把刀具加工完成所有能完成的部位后，再使用下一把刀具;對(duì)于位置精度要求不高的孔系，可按加工路線最短的原則安排孔的加工順序。
對(duì)于位置精度要求較高的孔系，則應(yīng)考慮反向間隙對(duì)孔系的影響，從而再選擇合理的走刀路線。
2.3編程的優(yōu)化
2.3.1 孔系加工的動(dòng)作順序
孔系加工的動(dòng)作順序非常典型，例如鉆孔、鏜孔的動(dòng)作是由孔位平面定位、沿Z向快速運(yùn)動(dòng)到切削的起點(diǎn)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)到指定深度、快速退回等組成。
當(dāng)一個(gè)零件上有很多個(gè)相同的孔時(shí)，則需要完成數(shù)個(gè)相同的順序動(dòng)作。
如果使用基本指令來編寫孔加工的程序?qū)?huì)十分麻煩，而使用孔加工固定循環(huán)功能指令來編程，只用一個(gè)程序段便可完成一個(gè)或兩個(gè)以上孔的加工，可大大簡(jiǎn)化程序的編制，提高了編程效率，簡(jiǎn)化了程序。
2.3.2 利用機(jī)床的空運(yùn)行功能
利用機(jī)床的空運(yùn)行功能可以驗(yàn)證走刀軌跡是否正確。
當(dāng)程序輸入機(jī)床后，可以裝上刀具或工件，然后按下空運(yùn)行按鈕，此時(shí)主軸不轉(zhuǎn)，工作臺(tái)按程序軌跡自動(dòng)運(yùn)行，此時(shí)便可以發(fā)現(xiàn)刀具是否有可能與工件或夾具相碰。
但是，在這種情況下必須要保證裝有工件時(shí)，不能裝刀具;裝刀具時(shí)，就不能裝工件，否則會(huì)發(fā)生碰撞。
2.3.3 坐標(biāo)系、刀補(bǔ)的設(shè)置必須正確
在啟動(dòng)機(jī)床時(shí)，一定要設(shè)置機(jī)床參考點(diǎn)。
機(jī)床工作坐標(biāo)系應(yīng)與編程時(shí)保持一致，尤其是Z軸方向，如果出錯(cuò)，銑刀與工件相碰的可能性就非常大。
此外，刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)脑O(shè)置必須正確，否則，要么是空加工，要么是發(fā)生碰撞。
機(jī)床加工過程中的誤差因素很多，提高機(jī)床加工精度有很強(qiáng)的實(shí)踐性，它跟生產(chǎn)條件及生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系，要生產(chǎn)出精度很高的零件比較困難，這就需要工藝設(shè)計(jì)人員不斷嘗試，通過積累的工藝數(shù)據(jù)來進(jìn)行驗(yàn)證，并在以后的生產(chǎn)加工中不斷改進(jìn)技術(shù)，以達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高效和經(jīng)濟(jì)的數(shù)控加工。
參考文獻(xiàn)
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