數控銑床的工藝裝備

時間：2022-10-07 21:24:13 數控畢業論文我要投稿

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數控銑床的工藝裝備

　　數控銑床的工藝裝備【1】

　　【摘要】我國數控機床無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發展，但與國民經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、復雜、長壽命的高檔機床每年仍需大量進口。

　　本文主要介紹數控銑床刀具的選擇，工件的裝夾。

　　【關鍵詞】數控銑床;刀具

　　1.數控銑床

　　數控銑床是在普通銑床上集成了數字控制系統，可以在程序代碼的控制下較精確地進行銑削加工的機床。

　　數控銑床一般由數控系統、主傳動系統、進給伺服系統、冷卻潤滑系統等幾大部分組成。

　　控制系統是數控銑床運動控制的中心，執行數控加工程序控制機床進行加工。

　　輔助裝置，如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統和排屑、防護等裝置。

　　機床基礎件，通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個機床的基礎和框架

　　2.數控銑床的分類

　　2.1 按主軸的位置分類

　　數控銑床按主軸的位置分為數控立式銑床、臥式數控銑床、立臥兩用數控銑床。

　　2.2 按構造上分類

　　數控銑床按按構造上分為工作臺升降式數控銑床、主軸頭升降式數控銑床、龍門式數控銑床

　　3.工藝裝備

　　數控銑床的工藝裝備主要是指夾具和刀具。

　　3.1 夾具

　　數控機床主要用于加工形狀復雜的零件，但所使用夾具的結構往往并不復雜。

　　數控銑床夾具的選用可首先根據生產零件的批量來確定。

　　對單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機床工作臺面上通過調整實現定位與夾緊，然后通過加工坐標系的設定來確定零件的位置。

　　對有一定批量的零件來說，可選用結構較簡單的夾具。

　　3.2 刀具選擇

　　科學選擇數控刀具

　　(1)選擇數控刀具的原則

　　刀具壽命與切削用量有密切關系。

　　在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優化的目標而定。

　　一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。

　　選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。

　　復雜和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些。

　　(2)選擇數控銑削用刀具

　　在數控加工中，銑削平面零件內外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關參數的經驗數據如下：一是銑刀半徑RD 應小于零件內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槽底部時，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)，編程時取刀具半徑為Re=0.95(Rr)。

　　對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。

　　(3)設置刀點和換刀點

　　在程序執行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。

　　此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。

　　在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。

　　對刀點設置原則是：便于數值處理和簡化程序編制;易于找正并在加工過程中便于檢查;引起的加工誤差小。

　　實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。

　　用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。

　　有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。

　　加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。

　　(4)確定切削用量

　　數控編程時，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速、背吃刀量及進給速度等。

　　對于不同的加工方法，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，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。

　　a、確定主軸轉速

　　主軸轉速應根據允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。

　　其計算公式為：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為主軸轉速，單位為 r/min;D為工件直徑或刀具直徑，單位為mm。

　　計算的主軸轉速n，最后要選取機床有的或較接近的轉速。

　　b、確定進給速度

　　進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。

　　最大進給速度受機床剛度和進給系統的性能限制。

　　確定進給速度的原則：當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度，一般在100～200mm/min范圍內選取;在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度，一般在20～50mm/min范圍內選取;當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在20～50mm/min 范圍內選取;刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數控系統設定的最高進給速度。

　　c、確定背吃刀量

　　背吃刀量根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應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，提高生產效率。

　　為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。

　　總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊，并結合實際經驗用類比方法確定。

　　同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。

　　3.3 操作安全

　　(1)文明生產

　　數控機床是一種自動化程度較高，結構較復雜的先進加工設備，為了充分發揮機床的優越性，提高生產效率，管好、用好、修好數控機床，技術人員的素質及文明生產顯得尤為重要。

　　操作人員除了要熟悉掌握數控機床的性能，做到熟練操作以外，還必須養成文明生產的良好工作習慣和嚴謹工作作風，具有良好的的職業素質、責任心和合作精神。

　　(2)安全操作規程

　　為了正確合理地使用數控機床，減少其故障的發生率，操作方法。

　　經機床管理人員同意方可操作機床。

　　參考文獻：

　　[1]趙長明，《數控加工工藝及設備》，高等教育出版社，2003

　　[2]祁紅志，《機械制造基礎》，電子工業出版社，2005

　　[3]韓鴻鸞，《數控機床加工程序的編制》，機械工業出版社，2005

　　數控銑床孔系加工工藝的優化【2】

　　摘要：優化數控機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控機床上便于裝夾、加工的基礎上提高加工精度、增強數控機床適應性，對于機械制造企業能夠達到縮短加工周期、節約加工成本的目的，從而達到使用要求。

　　關鍵詞：數控銑床;孔系;加工工藝

　　合理確定數控加工工藝對實現優質、高效和經濟的數控加工具有極為重要的作用。

　　其實在使用通用機床加工時，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自己的實踐經驗和習慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設計工藝規程時進行過多的規定。

　　而在數控機床加工時，上述這些具體工藝問題，不僅成為數控工藝設計時必須考慮的內容，而且還必須做出正確的選擇并編入加工程序中。

　　根據數控加工的特點，正確選擇加工方法和加工對象，充分發揮數控機床加工的優點，取得良好的經濟效益是我們在進行工藝設計中必須考慮的一個重要問題。

　　數控加工工藝的應用有很大的靈活性，對同一個加工內容，可能有多種工藝方案，必須針對具體問題進行具體分析。

　　1數控銑床孔系加工常遇問題

　　1.1機床自身精度及工藝誤差

　　數控機床之所以有精度誤差是因為機床存在導軌誤差、工作臺誤差及夾具誤差等。

　　數控機床在實際生產過程中由于工藝安排的順序不同，在單位時間內所生產出來的合格零件數量也是有所不同的。

　　不同的工藝安排所需要的費用也不同。

　　然而在工藝設計過程中就需要根據零件的精度要求選擇適合精度的數控機床及費用較低的工藝設計。

　　1.2孔加工時刀具的影響

　　由于孔加工是對零件內表面的加工，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量，尤其是在對較小的孔進行精密加工時，為達到所需的速度，必須使用專門的裝置，同時對刀具的性能也提出了很高的要求;刀具的結構受孔的直徑和長度的限制，剛性較差。

　　在加工時，由于軸向力的影響，容易產生彎曲變形和振動，刀具剛性對加工精度的影響就越大;孔加工時，刀具一般是在半封閉的空間工作，切屑排除困難;冷卻液難以進入加工區域，散熱條件不好，切削區熱量集中，溫度較高，所以刀具的耐用度也影響孔的加工質量。

　　2優化方案

　　2.1提高工藝設計人員及操作者水平

　　工藝設計人員應該重視基礎，根據不同的零件類型，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。

　　根據數控銑床的加工精度、裝夾方法和換刀順序等情況進行數控加工工序、工步的歸并與排序，并對不同刀具的切削參數、工藝參數進行確定。

　　最終編制出合理的加工程序。

　　提高操作者的水平首先應該讓操作者有質量意識;然后排專人進行培訓指導，不要怕浪費材料和人工;最后對其進行考核。

　　2.2工藝路線的優化

　　零件的工藝路線是工藝設計的主要內容，它對機床的使用率、加工精度、刀具的使用數量和經濟性等問題有著直接影響。

　　在保證精度的前提下提高生產率應盡量做到工序集中、工藝路線最短、空行程和其他輔助時間最少。

　　其中工序集中主要體現在工件裝夾的次數，最好是一次定位加工多道工序，這樣就可以減免產生孔間距的誤差;由于有時對同一孔系的加工需要多把刀具，從而使機床工作臺回轉時間變長，即工序是按刀具來進行劃分的，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。

　　對于位置精度要求較高的孔系，則應考慮反向間隙對孔系的影響，從而再選擇合理的走刀路線。

　　2.3編程的優化

　　2.3.1 孔系加工的動作順序

　　孔系加工的動作順序非常典型，例如鉆孔、鏜孔的動作是由孔位平面定位、沿Z向快速運動到切削的起點、進給運動到指定深度、快速退回等組成。

　　當一個零件上有很多個相同的孔時，則需要完成數個相同的順序動作。

　　如果使用基本指令來編寫孔加工的程序將會十分麻煩，而使用孔加工固定循環功能指令來編程，只用一個程序段便可完成一個或兩個以上孔的加工，可大大簡化程序的編制，提高了編程效率，簡化了程序。

　　2.3.2 利用機床的空運行功能

　　利用機床的空運行功能可以驗證走刀軌跡是否正確。

　　當程序輸入機床后，可以裝上刀具或工件，然后按下空運行按鈕，此時主軸不轉，工作臺按程序軌跡自動運行，此時便可以發現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，不能裝刀具;裝刀具時，就不能裝工件，否則會發生碰撞。

　　2.3.3 坐標系、刀補的設置必須正確

　　在啟動機床時，一定要設置機床參考點。