數(shù)控加工的工藝路線分析

發(fā)布日期:2011-05-21    蘭生客服中心    瀏覽:3198

    理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件,同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備,它的效率高于普通機(jī)床的2~3倍,所以,要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的這一特點(diǎn),必須熟練掌握其性能、特點(diǎn)、使用操作方法,同時(shí)還必須在編程之前正確地確定加工方案。
  由于生產(chǎn)規(guī)模的差異,對于同一零件的加工方案是有所不同的,應(yīng)根據(jù)具體條件,選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。
一、加工工序劃分
  在數(shù)控機(jī)床上加工零件,工序可以比較集中,一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序。與普通機(jī)床加工相比,加工工序劃分有其自己的特點(diǎn),常用的工序劃分原則有以下兩種。
1.保證精度的原則
數(shù)控加工要求工序盡可能集中,常常粗、精加工在一次裝夾下完成,為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響,應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。對軸類或盤類零件,將各處先粗加工,留少量余量精加工,來保證表面質(zhì)量要求。同時(shí),對一些箱體工件,為保證孔的加工精度,應(yīng)先加工表面而后加工孔。
2. 提高生產(chǎn)效率的原則
  數(shù)控加工中,為減少換刀次數(shù),節(jié)省換刀時(shí)間,應(yīng)將需用同一把刀加工的加工部位全部完成后,再換另一把刀來加工其它部位。同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程,用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí),應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。
  實(shí)際中,數(shù)控加工工序要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。
二、加工路線的確定



    在數(shù)控加工中,刀具(嚴(yán)格說是刀位點(diǎn))相對于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起,直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑,包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量,其次考慮數(shù)值計(jì)算簡單,走刀路線盡量短,效率較高等。
  下面舉例分析數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)常用的加工路線。
1.車圓錐的加工路線分析
  數(shù)控車床上車外圓錐,假設(shè)圓錐大徑為D,小徑為d ,錐長為L,車圓錐的加工路線如圖2-1所示。
  按圖2-1a的階梯切削路線,二刀粗車,最后一刀精車;二刀粗車的終刀距S要作精確的計(jì)算,可有相似三角形得:



  此種加工路線,粗車時(shí),刀具背吃刀量相同,但精車時(shí),背吃刀量不同;同時(shí)刀具切削運(yùn)動(dòng)的路線最短。
  按圖2-1b的相似斜線切削路線,也需計(jì)算粗車時(shí)終刀距S,同樣由相似三角形可計(jì)算得:



  按此種加工路線,刀具切削運(yùn)動(dòng)的距離較短。
  按圖2-1c的斜線加工路線,只需確定了每次背吃刀量ap,而不需計(jì)算終刀距,編程方便。但在每次切削中背吃刀量是變化的,且刀具切削運(yùn)動(dòng)的路線較長。
2.車圓弧的加工路線分析
  應(yīng)用G02(或G03)指令車圓弧,若用一刀就把圓弧加工出來,這樣吃刀量太大,容易打刀。所以,實(shí)際車圓弧時(shí),需要多刀加工,先將大多余量切除,最后才車得所需圓弧。
  下面介紹車圓弧常用加工路線。



  圖2-2 為車圓弧的階梯切削路線。即先粗車成階梯,最后一刀精車出圓弧。此方法在確定了每刀吃刀量ap后,須精確計(jì)算出粗車的終刀距S,即求圓弧與直線的交點(diǎn)。此方法刀具切削運(yùn)動(dòng)距離較短,但數(shù)值計(jì)算較繁。
  圖2-3 為車圓弧的同心圓弧切削路線。即用不同的半徑圓來車削,最后將所需圓弧加工出來。此方法在確定了每次吃刀量ap后,對90°圓弧的起點(diǎn)、終點(diǎn)坐標(biāo)較易確定,數(shù)值計(jì)算簡單,編程方便,常采用。但按圖2-3b加工時(shí),空行程時(shí)間較長。



圖2-4 為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個(gè)圓錐,再車圓弧。但要注意,車錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)的確定,若確定不好,則可能損壞圓錐表面,也可能將余量留得過大。確定方法如圖2-4所示,連接OC交圓弧于D,過D點(diǎn)作圓弧的切線AB。
  由幾何關(guān)系CD=OC-OD= -R=0.414R,此為車錐時(shí)的最大切削余量,即車錐時(shí),加工路線不能超過AB線。由圖示關(guān)系,可得AC=BC=0.586R,這樣可確定出車錐時(shí)的起點(diǎn)和終點(diǎn)。當(dāng)R不太大時(shí),可取AC=BC=0.5R。此方法數(shù)值計(jì)算較繁,刀具切削路線短。



3.車螺紋時(shí)軸向進(jìn)給距離的分析
  車螺紋時(shí),刀具沿螺紋方向的進(jìn)給應(yīng)與工件主軸旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系。考慮到刀具從停止?fàn)顟B(tài)到達(dá)指定的進(jìn)給速度或從指定的進(jìn)給速度降至零,驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必有一個(gè)過渡過程,沿軸向進(jìn)給的加工路線長度,除保證加工螺紋長度外,還應(yīng)增加δ1(2~5mm)的刀具引入距離和δ2(1~2mm)的刀具切出距離,如圖2-5所示。這樣來保證切削螺紋時(shí),在升速完成后使刀具接觸工件,刀具離開工件后再降速。
4.輪廓銑削加工路線的分析
  對于連續(xù)銑削輪廓,特別是加工圓弧時(shí),要注意安排好刀具的切入、切出,要盡量避免交接處重復(fù)加工,否則會(huì)出現(xiàn)明顯的界限痕跡。如圖2-6所示,用圓弧插補(bǔ)方式銑削外整圓時(shí),要安排刀具從切向進(jìn)入圓周銑削加工,當(dāng)整圓加工完畢后,不要在切點(diǎn)處直接退刀,而讓刀具多運(yùn)動(dòng)一段距離,最好沿切線方向,以免取消刀具補(bǔ)償時(shí),刀具與工件表面相碰撞,造成工件報(bào)廢。銑削內(nèi)圓弧時(shí),也要遵守從切向切入的原則,安排切入、切出過渡圓弧,如圖3-7所示,若刀具從工件坐標(biāo)原點(diǎn)出發(fā),其加工路線為1→2→3→4→5,這樣,來提高內(nèi)孔表面的加工精度和質(zhì)量。



5.位置精度要求高的孔加工路線的分析
  對于位置精度要求精度較高的孔系加工,特別要注意孔的加工順序的安排,安排不當(dāng)時(shí),就有可能將沿坐標(biāo)軸的反向間隙帶入,直接影響位置精度。如圖2-8所示,圖a為零件圖,在該零件上加工的六個(gè)尺寸相同的孔,有兩種加工路線。當(dāng)按b 圖所示路線加工時(shí),由于5、6孔與1、2、3、4孔定位方向相反,在Y方向反向間隙會(huì)使定位誤差增加,而影響5、6孔與其它孔的位置精度。按圖c所示路線,加工完4孔后,往上移動(dòng)一段距離到P點(diǎn),然后再折回來加工5、6孔,這樣方向一致,可避免反向間隙的引入,提高5、6孔與其它孔的位置精度。



6.銑削曲面的加工路線的分析
  銑削曲面時(shí),常用球頭刀采用“行切法”進(jìn)行加工。所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點(diǎn)軌跡是一行一行的,而行間的距離是按零件加工精度的要求確定。對于邊界敞開的曲面加工,可采用兩種加工路線。如圖2-9所示,對于發(fā)動(dòng)機(jī)大葉片,當(dāng)采用圖2-9a的加工方案時(shí),每次沿直線加工,刀位點(diǎn)計(jì)算簡單,程序少,加工過程符合直紋面的形成,可以準(zhǔn)確保證母線的直線度。當(dāng)采用圖2-9b的加工方案時(shí),符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況,便于加工后檢驗(yàn),葉形的準(zhǔn)確度高,但程序較多。由于曲面零件的邊界是敞開的,沒有其他表面限制,所以曲面邊界可以延伸,球頭刀應(yīng)由邊界外開始加工。



     以上通過幾例分析了數(shù)控加工中常用的加工路線,實(shí)際生產(chǎn)中,加工路線的確定要根據(jù)零件的具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn),綜合考慮,靈活運(yùn)用。而確定加工路線的總原則是:在保證零件加工精度和表面質(zhì)量的條件下,盡量縮短加工路線,以提高生產(chǎn)率。

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