保證和提高數控車床加工質量的方法

數控車床 車床加工    時間:2014-03-13 22:11:50
保證和提高數控車床加工質量的方法簡介
1 引言   在市場競爭激烈的情況下,數控車床的應用越來越廣泛。為合理地發揮數控車床的加工特點,保證加工質量,如何保證和提高數控車床的加工質量是十分重要的。 2 必須考慮合理……
保證和提高數控車床加工質量的方法正文

1 引言

在市場競爭激烈的情況下,數控車床的應用越來越廣泛。為合理地發揮數控車床的加工特點,保證加工質量,如何保證和提高數控車床的加工質量是十分重要的。
2 必須考慮合理的工藝因素,以保證和提高數控車床的加工質量
2.1 數控加工工藝性分析與處理

工藝性分析與工藝處理是對工件進行數控加工的前期準備工作,它必須在數控程序編製前完成,因為工藝方案確定之後,編程才有依據。如果工藝性分析不全面,工藝處理不當,將可能造成數控加工的錯誤,直接影響加工的順利進行,甚至出現廢品。因此數控加工的編程人員首先要把數控加工的工藝問題考慮周全,才進行程序編製。

合理進行數控車削的工藝處理,是提高零件的加工質量和生產效率的關鍵。因此應根據零件圖紙對零件進行工藝分析,明確加工內容和技術要求,確定加工方式和加工路線,選擇合適刀具及切削用量等參數。例如以下圖1和圖2是我們加工過的兩個配合件:


技術要求:① 銳邊倒角C0.5 ② 錐面配合塗色檢查不少於60%O③ 毛坯" 60X 120 、φ40X60
2.1.1 零件圖的加工工藝分析

加工以上配合件難點在於保證圖1φ26+0.023+0.003外圓柱相對於。φ31.080.060內錐孔的同軸度要求。
2.1.2 零件圖的加工工藝處理

為了保證圖1φ26+0.023+0.003外圓柱相對於。φ31.080.060內錐孔的同軸度的要求在0.02mm內,必須以圖1內錐孔為基準加工φ26+0.023+0.003外圓柱面。具體工藝路線:車圖1左端面→粗、精車圖1左端φ56外圓一打圖1左端中心孔→鑽圖1左端φ20的孔→擴圖1左端φ22的孔並車內錐面→車圖1右端面→打圖1右端中心孔→鑽圖1右端φ8的通孔→粗、精車圖1右端左端外形,但φ26+0.023+0.003圓柱要留2mm精加工余量→切圖1右端6Xφ20的槽→車圖1右端M24X2-6g的螺紋→車圖2左端面→粗、精車圖2左端φ38外圓→車圖2右端面一粗、精車圖2右端圓柱面及圓錐面一切圖2右端3Xφ18的槽、把圖1左端內錐面套在圖2右錐面上,圖1右端面用活頂針頂住,車圖1右端φ26那段,從而來保證精度及同軸度。
2.2 刀具材料和刀具幾何參數的合理選擇
2.2.1 刀具材料的合理選擇

刀具材料在切削中一方面受到高壓、高溫和劇烈的摩擦作用,要求其硬度高、耐磨性和耐熱性好;另一方面又要受到壓力、衝擊和振動,要求其強度和韌性足夠。但是,強度與韌性好的材料,其硬度與耐磨性必然較差,反之亦然。常用的刀具材料有高速鋼、硬質合金、陶瓷材料和超硬材料,前兩者為常用材料,且硬質合金材料在車刀中應用最普遍。高速鋼刀具不適合於高速刀削,切削速度直接影響發熱量,它的耐熱溫度約600℃,而硬質合金耐熱溫度約1000℃,比高速鋼硬、耐磨、耐熱得多。由於數控加工的高速、高功率等特點,常用的數控車削刀具有尖形車刀、圓弧形車刀和成形車刀,為減少換刀時間和方便對刀,便於實現機械加工的標準化,應盡量採用機夾可轉位車刀,其刀片材質多採用硬質合金和塗層硬質合金。
2.2.2 刀具幾何參數的合理選擇

在數控車床加工的實際應用中,由於車刀刀尖圓弧半徑、主偏角、車刀刀尖距零件中心高的偏差等刀具幾何參數的影響,必定引起被加工零件的軸向尺寸誤差和徑向尺寸誤差,對於圓柱類零件表面的加工,由於車刀刀尖圓弧半徑與車刀主偏角的存在,使得被加工零件的軸向尺寸發生變化,且軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大,隨主偏角的增大而減小。


在加工單段外錐體零件時,軸向尺寸的變化量隨刀尖圓弧半徑的增大而增大,隨被加工零件錐度的增大而增大;由此引起與錐體小端相連接部徑向尺寸的變化,其徑向尺寸的變化量隨車刀刀尖圓弧半徑的增大而減小,隨被加工零件錐度的增大而減小。如圖3可見。

            圖3 車刀刀尖圓弧半徑對加工圓柱類零件表面的影響

式中:△a-由刀尖圓弧半徑引起的軸向尺寸變化量:

△a=b-a=r

b- 零件軸向尺寸,a-實際軸向位移量,r-刀尖圓弧半徑。

所以加工圖1和圖2零件時,根據圖I和圖2零件圖的形狀,粗加工外輪廓可選用刀尖圓弧半徑10.8的D型可轉位車刀刀片,精加工外輪廓可選用刀尖圓弧半徑r = 0.4的D型可轉位車刀刀片,並使用刀尖圓弧半徑補償。在NEIJING-FANUC Oi Mate-TC CAK6136V/750型數控車床加工外輪廓時,用G42且在相應的刀位號輸人刀尖圓弧半徑。以減少刀尖圓弧半徑帶來的加工誤差,從而保證和提高加工質量。
2.3 切削用量的合量選用

數控 車 削 加工中的切削用量包括背吃刀量a。,主軸轉速S或切削速度v(用於恆線速度切削),進給速度或進給量f。切削用量的選擇原則是:粗車時要首先考慮選擇儘可能大的背吃刀量。其次選擇較大的進給量f,最後確定一個合適的切削速度。精車時應選用較小(但不能太小)的背吃刀量a。和進給量f,同時依據刀具參數儘可能提高切削速度,以保證加工質量,提高生產率。
2.4 切削液的合理選擇

切削液的主要作用是:冷卻和潤滑。車削中常用的切削液是乳化液,數控車床可以選用10號或20號機油為切削液;當有足夠流量的切削液能完全冷卻硬質合金刀具時,在車削鋼等塑性材料時,以加冷卻液為好;車鑄鐵、黃銅、青銅等脆性材料時,一般不加切削液,因為崩碎切屑與切削液混在一起容易阻塞機床拖板的運動;用高速鋼刀具切削鋼等塑性金屬時,要加切削液。例如加工圖1和圖2零件時,由於圖1和圖2零件材料是45#鋼,所以選用的切削液是乳化液。
2.5 工件裝夾方法的合理選擇

數控車床上裝夾工件的方法與一般車床基本一樣。如合理選擇定位基準和夾緊方式,注意減少裝夾次數,盡量採用組合夾具等。除一般軸類零件用三爪自定心卡盤直接裝夾外,對於一些特殊零件,必須合理選擇裝夾方法,否則對零件的加工質量將帶來負面影響,不能發揮數控車床高精度加工的優越性。例如:細長軸零件在車削時,由於工件散熱條件差,溫升高,軸向因熱變形造成較大的伸長量,如果用“一夾一頂”方法裝夾,尾座頂尖就不能用固定頂尖(固然其定位精度高),否則細長軸易產生彎曲變形,科學合理的裝夾方法是改用彈性活動頂尖頂軸的右端,並且卡爪部位用鋼絲過渡夾緊。車薄壁工件時為了防止徑同夾緊力引起工件變形,可以採用軸向夾緊、開口環過渡夾緊或用軟爪夾緊的方法,另外可以在一端預先留較厚的工藝凸緣用來裝夾,待套筒加工完畢后再切除工藝凸緣。例如,加工圖1配件右端時,用三爪自定心卡盤裝夾工件左端,考慮左端夾位較短,且工件直徑較大,所以採用“一夾一頂”方法裝夾。
3 必須正確地進行加工程序編製,以提高數控車床加工質量
3.1 數控車削加工程序編製的特點

數控車床主要用於軸類和盤類等迴轉體零件的加工。無論何種車庄何種數控系統,它們均有共同的編程特點在我國,目前使用較多的是中小規格的兩坐標連續控制數控車床。

(1)在一個程序中.可以採用絕對編程、相對編程或混合編程。

(2)X坐標軸方向採用直徑編程,即程序中X坐標以直徑值表示。

(3)為提高工件的徑向尺寸精度,X方向的脈衝當量取Z向的一半。

(4)數控車削系統備有不同形式的固定循環指令,可進行多次重複循環切削,以適用於加工余量較大的棒料或鍛料加工。

(5)由於實際車削使用的刀具刀尖是一個半徑不大的圓弧,而在編程時則認為刀尖為一個點,因此為提高加工精度,需利用G40, G41、G42指令進行刀具半徑補償。
3.2 數控車削加工編程的方法

數控車削加工編程的方法有兩種方法:手工編程和自動編程。
3.2.1 手工編程:指由人工完成,一般適用於形狀相對簡單的工件。

(1 )最短的空行程路線:合理設置起刀點和安排回零路線均可縮短空行程路線。

(2 )最短的切削進給路線:合理選用循環指令,可縮短切削進給路線。

(3 )零件輪廓的最後連續切削進給路線:零件精車時,其輪廓的最後一刀應連續加工而成,盡量不要在連續的輪廓加工中安排切人、切出、換刀及停頓,以縮短進給路線。

(4 )數值計算

合理確定工件坐標系會使數值計算簡單。一般數控車床的工件坐標系建立在工件外端面中心,內端面中心或卡盤中心。

3.2.2自動編程:當工件形狀複雜,計算繁瑣時就需採用自動編程,以提高工作效率,保證程序質量。自動編程是指編程的大部分或全部工作量都是由計算機自動完成的一種編程方法。自動編程的方法很多,如採用CAXA編程等。隨著計算機和編程軟體的發展,自動編程的應用越來越廣泛。
4 必須掌握數控車床的操作技能,以提高加工質量
4.1 操作者必須在完全熟悉設備並按操作說明書進行操作

由於數控車床的型號和系統不同,其配置上的會有差異,系統代碼和格式及操作和控制面板的布局也各不相同。

所以要完全熟悉數控車床的操作面板、控制面板、按數控機床《安全操作規程》和《操作說明書》進行加工才能保證加工質量。
4.2 掌握裝刀與對刀技術

裝刀與對刀是數控機床加工中及其重要並十分棘手的一項基本工作。裝刀與對刀的好與差,將直接影響到加工程序的編製及零件的尺寸精度。只有掌握好裝刀與對刀技術才能保證加工質量。對刀一般分為手工對刀和自動對刀兩大類。目前,絕大多數的數控機床採用手工對刀,常用的是試切對刀法。它可以得到較準確和可靠的結果。
4.3 巧妙運用數控車床的數控系統的刀具補償

因為存在對刀時誤差和加工時刀具磨損, 所以可以利用刀具補償用能來保證加工質量。例如,加工圖2零件右端時,在加工前可在刀補的相應刀補號位置輸人0.8mm,等加工后根據測量尺寸再調整刀補值。然後再進行精加工就可以保證零件的加工精度。
4.4 利用數控車床的模擬系統來檢查程序

程序在機床面板輸入后必須先模擬,讓加工程序在CRT上模擬加工顯示加工軌跡,看機床(刀具)的運動及模擬加工出的工件形狀是否正確。通過程序模擬,可以檢查程序是否正確合理,避免因程序錯誤而造成事故,從而減少設備和刀具的損耗,確保人身安全,保證加工質量。
5 結束語

總之,要保證數控車床的加工質量,充分發揮數控車的高精度、高速度等優勢。必須考慮合理的工藝因素、正確地進行數控車床的加工程序編製和掌握數控車床的操作技能,並進行全過程式控制制。惟此,才能充分發揮數控車的高精度、高速度等優勢。


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