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數(shù)控車(chē)削加工工藝分析之我見(jiàn)
【摘要】數(shù)控車(chē)床的使用的目的旨在加工出合格的零件,但是合格的零件的加工必須要依靠制定合理的加工工藝。本文針對(duì)當(dāng)前數(shù)控車(chē)床使用者的工藝分析的不合理來(lái)進(jìn)行對(duì)比,講述合理的工藝分析的順序問(wèn)題。
【關(guān)鍵詞】數(shù)控車(chē)床 車(chē)削加工工藝 工藝分析 車(chē)削
一、問(wèn)題的提出
數(shù)控車(chē)削加工主要包括工藝分析、程序編制、裝刀、裝工件、對(duì)刀、粗加工、半精加工、精加工。而數(shù)控車(chē)削的工藝分析是數(shù)控車(chē)削加工順利完成的保障。
數(shù)控車(chē)削加工工藝是采用數(shù)控車(chē)床加工零件時(shí)所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面:
(一)選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容;(二)對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝分析;(三)工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì);(四)切削用量選擇;(五)工序、工步的設(shè)計(jì);(六)加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化;(七)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。
筆者觀察了很多數(shù)控車(chē)的技術(shù)工人,閱讀了不少關(guān)于數(shù)控車(chē)削加工工藝的文章,發(fā)現(xiàn)大部分的使用者采用選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容、零件圖分析、夾具和刀具的選擇、切削用量選擇 、劃分工序及擬定加工順序、加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化、編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的順序來(lái)進(jìn)行工藝分析。
但是筆者分析了上述的順序之后,發(fā)現(xiàn)有點(diǎn)不妥。因?yàn)檎麄�(gè)零件的工序、工步的設(shè)計(jì)是工藝分析這一環(huán)節(jié)中最重要的一部分內(nèi)容。工序、工步的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到能否加工出符合零件形位公差要求的零件。工序、工步的設(shè)計(jì)不合理將直接導(dǎo)致零件的形位公差達(dá)不到要求。換言之就是工序、工步的設(shè)計(jì)不合理直接導(dǎo)致產(chǎn)生次品。
二、分析問(wèn)題
目前,數(shù)控車(chē)床的使用者的操作水平非常高,并且能夠獨(dú)立解決很多操作上的難題,但是他們的理論水平不是很高,這是造成工藝分析順序不合理的主要原因。
造成工藝分析順序不合理的另一個(gè)原因是企業(yè)的工量具設(shè)備不足。
三、解決問(wèn)題
其實(shí)分析了工藝分析順序不合理的現(xiàn)象和原因之后,解決問(wèn)題就非常容易了。需要做的工作只要將對(duì)零件的分析順序稍做調(diào)整就可以。
筆者認(rèn)為合理的工藝分析步驟應(yīng)該是:
(一)選擇并確定零件的數(shù)控車(chē)削加工內(nèi)容;(二)對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車(chē)削加工工藝分析;(三)工序、工步的設(shè)計(jì);(四)工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì);(五)切削用量選擇;
(六)加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化;(七)編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件。
本文主要對(duì)二、三、四、五三個(gè)步驟進(jìn)行詳細(xì)的闡述。
(一)零件圖分析
零件圖分析是制定數(shù)控車(chē)削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性,選擇工藝基準(zhǔn)。
1.選擇基準(zhǔn)
零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車(chē)床的加工特點(diǎn),以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程,又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。
2.節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算
在手工編程時(shí),要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。
3.精度和技術(shù)要求分析
對(duì)被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析,是零件工藝性分析的重要內(nèi)容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上,才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。
(二)工序、工步的設(shè)計(jì)
1.工序劃分的原則
在數(shù)控車(chē)床上加工零件,常用的工序的劃分原則有兩種。
(1)保持精度原則。工序一般要求盡可能地集中,粗、精加工通常會(huì)在一次裝夾中全部完成。 為減少熱變形和切削力變形對(duì)工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響,則應(yīng)將粗、精加工分開(kāi)進(jìn)行。
(2)提高生產(chǎn)效率原則。為減少換刀次數(shù),節(jié)省換刀時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,應(yīng)將需要用同一把刀加工的加工部位都完成后,再換另一把刀來(lái)加工其他部位,同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程。
2.確定加工順序
制定加工順序一般遵循下列原則 :
(1)先粗后精。按照粗車(chē)半精車(chē)精車(chē)的順序進(jìn)行,逐步提高加工精度。
(2)先近后遠(yuǎn)。離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工,離對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工,以便縮短刀具移動(dòng)距離,減少空行程時(shí)間。此外,先近后遠(yuǎn)車(chē)削還有利于保持坯件或半成品的剛性,改善其切削條件。
(3)內(nèi)外交叉。對(duì)既有內(nèi)表面又有外表面需加工的零件,應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面的粗加工,后進(jìn)行內(nèi)外表面的精加工。
(4)基面先行。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來(lái),定位基準(zhǔn)的表面越精確,裝夾誤差越小。
(三)夾具和刀具的選擇
1.工件的裝夾與定位
數(shù)控車(chē)削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面,盡量減少裝夾次數(shù),以提高加工效率、保證加工精度。對(duì)于軸類(lèi)零件,通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn);對(duì)于套類(lèi)零件,則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車(chē)床夾具除了使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具外,還有多種通用性較好的專(zhuān)用夾具。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)合理選擇 。
2.刀具選擇
刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外,還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大,能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下,采用盡可能大的刀具直徑是延長(zhǎng)刀具壽命,提高生產(chǎn)率的有效措施。數(shù)控車(chē)削常用的刀具一般分為3類(lèi)。即尖形車(chē)刀、圓弧形車(chē)刀和成型車(chē)刀。
(四)切削用量選擇
數(shù)控車(chē)削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S(或切削速度υ)及進(jìn)給速度F(或進(jìn)給量f )。
切削用量的選擇原則,合理選用切削用量對(duì)提高數(shù)控車(chē)床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。確定數(shù)控車(chē)床的切削用量時(shí)一定要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的要求,以及刀具的耐用度去選擇,(下轉(zhuǎn)第90 頁(yè))
(上接第81 頁(yè))也可結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)采用類(lèi)比法來(lái)確定。一般的選擇原則是:粗車(chē)時(shí),首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量ap;其次選擇較大的進(jìn)給量 f;最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個(gè)合適的切削速度υ。增大背吃刀量可減少走刀次數(shù),提高加工效率,增大進(jìn)給量有利于斷屑。精車(chē)時(shí),應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量,并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率,因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量,盡可能地提高加工速度。主軸轉(zhuǎn)速S(r/min )可根據(jù)切削速度υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D為工件或刀/具直徑 mm)計(jì)算得出,也可以查表或根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。
三、結(jié)束語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床作為一種高效率的設(shè)備,欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動(dòng)化的特點(diǎn),除了必須掌握機(jī)床的性能、特點(diǎn)及操作方法外,還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝,以得到最優(yōu)的加工方案。
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