數控機床作為一種高效率的設備,欲充分發揮其高性能、高精度和高(gāo)自動化的特(tè)點,除了必須掌握機床的性能、特點(diǎn)及操作方法外,還應在編程前進行詳細的工藝分析和確定合理的加工工藝(yì),以得到最優的加工方(fāng)案。
一、數控(kòng)車削加(jiā)工工藝的內容
數控車削加工工藝是采用數控車床加工零件時所(suǒ)運用的方(fāng)法和技術手段的總和。其主要(yào)內容包括以下幾(jǐ)個方麵:
(一(yī))選擇並確定零件的數控車削加工內容;
(二)對零件圖紙進行數控車(chē)削加工工藝分析;
(三)工具、夾具的選擇和調整設(shè)計(jì);
(四(sì))工(gōng)序、工步(bù)的設計;
(五)加工軌跡的計算(suàn)和優化;
(六)數控車削(xuē)加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改;
(七)首件試加工與現場問(wèn)題的處理;
(八)編(biān)製數控加工工藝技術文件;總之,數控加工工藝內(nèi)容較多,有些與普通機床加工相似(sì)。
二、數控車削加工工藝分析
工藝分析是(shì)數控車削加(jiā)工的前期工藝準備工作。工藝製定得合(hé)理(lǐ)與否,對(duì)程序的編製、機床(chuáng)的加工效(xiào)率和零件的加工精度都有重要影響。為了編製出一個合理的、實用的加工程序,要求編程者不僅要了解(jiě)數控車床的工作原理、性能特點及結構。掌握編程語言及編程格式,還應熟練掌握工(gōng)件加工工藝(yì),確定合理的切削(xuē)用量、正確地選用刀具和(hé)工件裝夾方法(fǎ)。因此,應遵循一(yī)般(bān)的工藝原則並結合數控車床的特點,認(rèn)真(zhēn)而詳細地進行(háng)數控車削加工工藝分析。其主(zhǔ)要內容(róng)有:根據圖紙分析零件的加工要求及其合理性;確定工件在數控車(chē)床上(shàng)的裝夾方(fāng)式;各表麵的加工順序、刀具的進給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。
(一)零件圖分析
零件圖分析是製定數控車削工藝的首要任務。主要進(jìn)行尺寸標注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術要求分析。此外還應(yīng)分析零件結構和加(jiā)工要求的合理性,選擇(zé)工藝基準。
1.尺寸標注方法分析
零件圖上(shàng)的尺寸標注方法應適應數(shù)控車床的加工特點,以同(tóng)一基準標注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便於編程,又有利於設計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準、測量基準和編程原點的統一(yī)。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統(tǒng)一的設計基準,可(kě)考慮在不影響(xiǎng)零件精度的前提下選擇統一的工藝基準。計算轉化各尺(chǐ)寸,以簡化編(biān)程(chéng)計算。
2.輪廓幾何要素分析
在手工編程時,要計(jì)算每個節點坐標。在自動(dòng)編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定(dìng)義。因此在零件(jiàn)圖(tú)分析(xī)時,要分析幾何元素(sù)的給定條件是否充分。
3.精度和技術要求分析(xī)
對被加工零件的精度和(hé)技術進行分析,是零件工藝性分析的重要內容,隻有在分析零件(jiàn)尺寸精度和表麵粗糙度的基礎(chǔ)上,才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削(xuē)用量等。其主要內容包括:分析精度及各項技術要求是否(fǒu)齊全、是否合理;分析本工序(xù)的數控車削加工精度能否達到圖紙要求,若達不到,允許采取其他加工方式彌補時,應給後續(xù)工序留(liú)有餘量;對圖紙上(shàng)有(yǒu)位置精度要(yào)求的表麵,應保證在(zài)一次裝夾下完成;對(duì)表(biǎo)麵粗糙度要求較高的表麵,應(yīng)采用恒線速度切削(注意:在車削端(duān)麵時,應限製主軸最高轉速)。
(二)夾具和刀(dāo)具的選擇
1.工件的裝夾與定位
數控車削加工中盡可能做到(dào)一次裝夾後能加工出(chū)全部(bù)或大部分代加工表麵,盡量減少裝夾次數,以提高加工效率、保證加工精度。對於軸類零件,通常以零件自身的外圓柱麵作定位基準;對於套類零件,則以內孔(kǒng)為(wéi)定位基準。數控車床夾具除了使用通(tōng)用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動(dòng)及氣動夾具外,還有多種通用性(xìng)較好的專用(yòng)夾(jiá)具(jù)。實際操作時(shí)應合理選擇。金屬(shǔ)加(jiā)工微信,內容不(bú)錯,值得關注。
2.刀具(jù)選擇
刀具的使用壽命除(chú)與刀(dāo)具材料相關(guān)外,還與刀具的直徑有(yǒu)很大的(de)關係。刀(dāo)具直徑越大,能承受的切削用量也(yě)越大。所以(yǐ)在零件形狀允(yǔn)許的(de)情況下,采用盡可能(néng)大的刀具直徑是延長刀具(jù)壽(shòu)命,提高生產(chǎn)率的有效措施。數控車(chē)削常用的刀具一般分為3類。即尖形車刀、圓弧形車刀和成型車刀。
(1)尖形車刀(dāo)。以直線形切削刃為特征的車刀一般稱為尖形車刀。其刀尖由直線性的主、副切削(xuē)刃構成,如外圓偏刀(dāo)、端麵車刀(dāo)等。這類(lèi)車(chē)刀加工零件時,零(líng)件的(de)輪廓形狀主要由一個獨立的刀尖或(huò)一條直線(xiàn)形(xíng)主切削刃位移後得到。
(2)圓弧形車刀。除可車削內外圓表麵外,特別適宜於車削各種光滑連接的成型麵。其特征(zhēng)為(wéi):構成主切削刃的刀刃形狀為一(yī)圓度誤差或線輪廓誤差很小的圓弧,該圓弧刃的(de)每一點都是圓弧形車刀的刀尖(jiān),因此刀位點不在圓(yuán)弧上,而在該圓弧(hú)的圓心(xīn)上。
(3)成型車刀。即所加工零(líng)件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數控車削加工中(zhōng),常用的(de)成型車刀有小半徑圓弧車刀、車槽刀和螺紋車刀等。為了(le)減(jiǎn)少換刀時(shí)間和方便對刀,便於實現機械加工的標準化。數控車削加工(gōng)中,應盡(jìn)量采用機(jī)夾(jiá)可轉位式車刀。
(三)切削用量選擇
數控(kòng)車削加工中的切削用量包(bāo)括背吃刀量ap、主軸轉速S(或切削速度υ)及進給(gěi)速度(dù)F(或進給量f )。
切(qiē)削用量的選擇原則,合理選用切削用量對提高數控車床的加工質量至關(guān)重要。確定數控車床的切削用量時(shí)一定要(yào)根據機(jī)床說明書中規定的(de)要求,以(yǐ)及(jí)刀具的耐用度去選擇,也可結合實際經驗采用類比法來確定。一般的選(xuǎn)擇原則是:粗車時,首先考慮在機床剛度允許的情況下選擇(zé)盡可能大的背(bèi)吃刀量ap;其次(cì)選(xuǎn)擇較大的進給量(liàng)f;最後再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個合適(shì)的切削速度υ。增大背吃刀量可(kě)減(jiǎn)少(shǎo)走刀次數,提高加工效率,增大進給量有利於斷(duàn)屑。精車時,應著重考慮如(rú)何保證加工質量,並在此基礎上盡量提高加工效率,因此宜選用較小的背吃刀量和進給量,盡可能地提高加工速度。主軸轉速S(r/min)可根據切削速度(dù)υ(mm/min)由公式 S=υ1000/πD(D為工件或刀/具直徑(jìng) mm)計算(suàn)得出,也可以查表或根據(jù)實踐經驗(yàn)確定。
(四)劃分工序及擬定加工順序
1.工序劃分的原則
在數控車床上加工零件(jiàn),常用的工序的(de)劃分原則有兩種。
(1)保持精度原則。工序一般要求盡(jìn)可能地(dì)集中,粗、精加工通常(cháng)會在一次裝夾中全部完成。
為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表麵粗糙度(dù)的影響,則應將(jiāng)粗、精加(jiā)工分開進行。
(2)提高生產效率原(yuán)則。為減少換刀(dāo)次數,節省換刀時間,提高生產效(xiào)率,應將需要用(yòng)同一(yī)把刀加工的加工部位都完成後,再換另一把刀來加工其他部位,同時應盡量減少空行程。
2.確定加(jiā)工順序
製定加工(gōng)順(shùn)序一般遵循下列原則:
(1)先粗後精。按照(zhào)粗車半(bàn)精車精(jīng)車的順序進(jìn)行,逐步提高加工精度。
(2)先近後遠。離對刀點近的部位先加工(gōng),離對刀點遠的部位後加工,以便縮短刀(dāo)具移動(dòng)距離,減少空行程時間。此外,先近後遠車削還有利於保持坯件或半成品的剛性,改善其切削條件。
(3)內外交(jiāo)叉。對既有內表麵又有外表麵需加工的零件,應先進行內外表麵的(de)粗加工,後進行內外表麵的精加工。
(4)基麵先行。用作精基準的表麵應(yīng)優先加工(gōng)出來,定位基準的表麵越精確,裝夾誤差越小(xiǎo)。