数控铣床的工艺装备

时间：2021-01-31 09:02:07 数控毕业论文我要投稿

数控铣床的工艺装备

　　数控铣床的工艺装备【1】

　　【摘要】我国数控机床无论在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都已有了很大发展，但与国民经济需求和世界先进水平相比，差距仍很大，一些大型、精密、复杂、长寿命的高档机床每年仍需大量进口。

　　本文主要介绍数控铣床刀具的选择，工件的装夹。

　　【关键词】数控铣床;刀具

　　1.数控铣床

　　数控铣床是在普通铣床上集成了数字控制系统，可以在程序代码的控制下较精确地进行铣削加工的机床。

　　数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几大部分组成。

　　控制系统是数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。

　　辅助装置，如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。

　　机床基础件，通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床的基础和框架

　　2.数控铣床的分类

　　2.1 按主轴的位置分类

　　数控铣床按主轴的位置分为数控立式铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床。

　　2.2 按构造上分类

　　数控铣床按按构造上分为工作台升降式数控铣床、主轴头升降式数控铣床、龙门式数控铣床

　　3.工艺装备

　　数控铣床的工艺装备主要是指夹具和刀具。

　　3.1 夹具

　　数控机床主要用于加工形状复杂的零件，但所使用夹具的结构往往并不复杂。

　　数控铣床夹具的选用可首先根据生产零件的批量来确定。

　　对单件、小批量、工作量较大的模具加工来说，一般可直接在机床工作台面上通过调整实现定位与夹紧，然后通过加工坐标系的设定来确定零件的位置。

　　对有一定批量的零件来说，可选用结构较简单的夹具。

　　3.2 刀具选择

　　科学选择数控刀具

　　(1)选择数控刀具的原则

　　刀具寿命与切削用量有密切关系。

　　在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。

　　一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

　　选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。

　　复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。

　　(2)选择数控铣削用刀具

　　在数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：一是铣刀半径RD 应小于零件内轮廓面的最小曲率半径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，以保证刀具有足够的刚度。

　　三是用平底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r，即直径为 d=2Re=2(R-r)，编程时取刀具半径为Re=0.95(Rr)。

　　对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀。

　　(3)设置刀点和换刀点

　　在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。

　　此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。

　　在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。

　　对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制;易于找正并在加工过程中便于检查;引起的加工误差小。

　　实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。

　　用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。

　　有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。

　　加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。

　　(4)确定切削用量

　　数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。

　　切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。

　　对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。

　　切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

　　a、确定主轴转速

　　主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。

　　其计算公式为：n=1000 v/πD式中： v为切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定;n为主轴转速，单位为 r/min;D为工件直径或刀具直径，单位为mm。

　　计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。

　　b、确定进给速度

　　进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。

　　最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。

　　确定进给速度的原则：当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度，一般在100～200mm/min范围内选取;在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min 范围内选取;刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。

　　c、确定背吃刀量

　　背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。

　　为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。

　　总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册，并结合实际经验用类比方法确定。

　　同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。

　　3.3 操作安全

　　(1)文明生产

　　数控机床是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，为了充分发挥机床的优越性，提高生产效率，管好、用好、修好数控机床，技术人员的素质及文明生产显得尤为重要。

　　操作人员除了要熟悉掌握数控机床的性能，做到熟练操作以外，还必须养成文明生产的良好工作习惯和严谨工作作风，具有良好的的职业素质、责任心和合作精神。

　　(2)安全操作规程

　　为了正确合理地使用数控机床，减少其故障的发生率，操作方法。

　　经机床管理人员同意方可操作机床。

　　参考文献：

　　[1]赵长明，《数控加工工艺及设备》，高等教育出版社，2003

　　[2]祁红志，《机械制造基础》，电子工业出版社，2005

　　[3]韩鸿鸾，《数控机床加工程序的编制》，机械工业出版社，2005

　　数控铣床孔系加工工艺的优化【2】

　　摘要：优化数控机床孔系加工工艺的目的在于以保证带有一定孔系的平面类零件和箱体类零件在数控机床上便于装夹、加工的基础上提高加工精度、增强数控机床适应性，对于机械制造企业能够达到缩短加工周期、节约加工成本的目的，从而达到使用要求。

　　关键词：数控铣床;孔系;加工工艺

　　合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。

　　其实在使用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排，刀具的几何形状，走刀路线及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的.规定。

　　而在数控机床加工时，上述这些具体工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须考虑的内容，而且还必须做出正确的选择并编入加工程序中。

　　根据数控加工的特点，正确选择加工方法和加工对象，充分发挥数控机床加工的优点，取得良好的经济效益是我们在进行工艺设计中必须考虑的一个重要问题。

　　数控加工工艺的应用有很大的灵活性，对同一个加工内容，可能有多种工艺方案，必须针对具体问题进行具体分析。

　　1数控铣床孔系加工常遇问题

　　1.1机床自身精度及工艺误差

　　数控机床之所以有精度误差是因为机床存在导轨误差、工作台误差及夹具误差等。

　　数控机床在实际生产过程中由于工艺安排的顺序不同，在单位时间内所生产出来的合格零件数量也是有所不同的。

　　不同的工艺安排所需要的费用也不同。

　　然而在工艺设计过程中就需要根据零件的精度要求选择适合精度的数控机床及费用较低的工艺设计。

　　1.2孔加工时刀具的影响

　　由于孔加工是对零件内表面的加工，所用刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，在加工过程中，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工孔的精度;由于受被加工孔直径大小的限制，切削速度很难提高，影响加工效率和加工表面质量，尤其是在对较小的孔进行精密加工时，为达到所需的速度，必须使用专门的装置，同时对刀具的性能也提出了很高的要求;刀具的结构受孔的直径和长度的限制，刚性较差。

　　在加工时，由于轴向力的影响，容易产生弯曲变形和振动，刀具刚性对加工精度的影响就越大;孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间工作，切屑排除困难;冷却液难以进入加工区域，散热条件不好，切削区热量集中，温度较高，所以刀具的耐用度也影响孔的加工质量。

　　2优化方案

　　2.1提高工艺设计人员及操作者水平

　　工艺设计人员应该重视基础，根据不同的零件类型，分解出不同的零件要素。

　　通过判断零件信息，选择合理的孔系加工路线、孔系加工刀具及刀具的使用顺序。

　　根据数控铣床的加工精度、装夹方法和换刀顺序等情况进行数控加工工序、工步的归并与排序，并对不同刀具的切削参数、工艺参数进行确定。

　　最终编制出合理的加工程序。

　　提高操作者的水平首先应该让操作者有质量意识;然后排专人进行培训指导，不要怕浪费材料和人工;最后对其进行考核。

　　2.2工艺路线的优化

　　零件的工艺路线是工艺设计的主要内容，它对机床的使用率、加工精度、刀具的使用数量和经济性等问题有着直接影响。

　　在保证精度的前提下提高生产率应尽量做到工序集中、工艺路线最短、空行程和其他辅助时间最少。

　　其中工序集中主要体现在工件装夹的次数，最好是一次定位加工多道工序，这样就可以减免产生孔间距的误差;由于有时对同一孔系的加工需要多把刀具，从而使机床工作台回转时间变长，即工序是按刀具来进行划分的，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;对于位置精度要求不高的孔系，可按加工路线最短的原则安排孔的加工顺序。

　　对于位置精度要求较高的孔系，则应考虑反向间隙对孔系的影响，从而再选择合理的走刀路线。

　　2.3编程的优化

　　2.3.1 孔系加工的动作顺序

　　孔系加工的动作顺序非常典型，例如钻孔、镗孔的动作是由孔位平面定位、沿Z向快速运动到切削的起点、进给运动到指定深度、快速退回等组成。

　　当一个零件上有很多个相同的孔时，则需要完成数个相同的顺序动作。

　　如果使用基本指令来编写孔加工的程序将会十分麻烦，而使用孔加工固定循环功能指令来编程，只用一个程序段便可完成一个或两个以上孔的加工，可大大简化程序的编制，提高了编程效率，简化了程序。

　　2.3.2 利用机床的空运行功能

　　利用机床的空运行功能可以验证走刀轨迹是否正确。

　　当程序输入机床后，可以装上刀具或工件，然后按下空运行按钮，此时主轴不转，工作台按程序轨迹自动运行，此时便可以发现刀具是否有可能与工件或夹具相碰。

　　但是，在这种情况下必须要保证装有工件时，不能装刀具;装刀具时，就不能装工件，否则会发生碰撞。

　　2.3.3 坐标系、刀补的设置必须正确

　　在启动机床时，一定要设置机床参考点。