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:3190
理想的加工程序不僅應保證加工出符合圖樣的合格工件,同時應能使數(shù)控機床的功能得到合理的應用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機床是一種高效率的自動化設備,它的效率高于普通機床的2~3倍,所以,要充分發(fā)揮數(shù)控機床的這一特點,必須熟練掌握其性能、特點、使用操作方法,同時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,應根據(jù)具體條件,選擇經(jīng)濟、合理的工藝方案。
一、加工工序劃分
在數(shù)控機床上加工零件,工序可以比較集中,一次裝夾應盡可能完成全部工序。與普通機床加工相比,加工工序劃分有其自己的特點,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,應將粗、精加工分開進行。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,對一些箱體工件,為保證孔的加工精度,應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)省換刀時間,應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。同時應盡量減少空行程,用同一把刀加工工件的多個部位時,應以最短的路線到達各加工部位。
實際中,數(shù)控加工工序要根據(jù)具體零件的結構特點、技術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(嚴格說是刀位點)相對于工件的運動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起,直至結束加工程序所經(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)控機床加工零件時常用的加工路線。
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要作精確的計算,可有相似三角形得:
此種加工路線,粗車時,刀具背吃刀量相同,但精車時,背吃刀量不同;同時刀具切削運動的路線最短。
按圖2-1b的相似斜線切削路線,也需計算粗車時終刀距S,同樣由相似三角形可計算得:
按此種加工路線,刀具切削運動的距離較短。
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,且刀具切削運動的路線較長。
2.車圓弧的加工路線分析
應用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,實際車圓弧時,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,須精確計算出粗車的終刀距S,即求圓弧與直線的交點。此方法刀具切削運動距離較短,但數(shù)值計算較繁。
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、終點坐標較易確定,數(shù)值計算簡單,編程方便,常采用。但按圖2-3b加工時,空行程時間較長。
圖2-4 為車圓弧的車錐法切削路線。即先車一個圓錐,再車圓弧。但要注意,車錐時的起點和終點的確定,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點作圓弧的切線AB。
由幾何關系CD=OC-OD= -R=0.414R,此為車錐時的最大切削余量,即車錐時,加工路線不能超過AB線。由圖示關系,可得AC=BC=0.586R,這樣可確定出車錐時的起點和終點。當R不太大時,可取AC=BC=0.5R。此方法數(shù)值計算較繁,刀具切削路線短。
3.車螺紋時軸向進給距離的分析
車螺紋時,刀具沿螺紋方向的進給應與工件主軸旋轉(zhuǎn)保持嚴格的速比關系?紤]到刀具從停止狀態(tài)到達指定的進給速度或從指定的進給速度降至零,驅(qū)動系統(tǒng)必有一個過渡過程,沿軸向進給的加工路線長度,除保證加工螺紋長度外,還應增加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,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,要注意安排好刀具的切入、切出,要盡量避免交接處重復加工,否則會出現(xiàn)明顯的界限痕跡。如圖2-6所示,用圓弧插補方式銑削外整圓時,要安排刀具從切向進入圓周銑削加工,當整圓加工完畢后,不要在切點處直接退刀,而讓刀具多運動一段距離,最好沿切線方向,以免取消刀具補償時,刀具與工件表面相碰撞,造成工件報廢。銑削內(nèi)圓弧時,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,若刀具從工件坐標原點出發(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,安排不當時,就有可能將沿坐標軸的反向間隙帶入,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尺寸相同的孔,有兩種加工路線。當按b 圖所示路線加工時,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,往上移動一段距離到P點,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,常用球頭刀采用“行切法”進行加工。所謂行切法是指刀具與零件輪廓的切點軌跡是一行一行的,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)動機大葉片,當采用圖2-9a的加工方案時,每次沿直線加工,刀位點計算簡單,程序少,加工過程符合直紋面的形成,可以準確保證母線的直線度。當采用圖2-9b的加工方案時,符合這類零件數(shù)據(jù)給出情況,便于加工后檢驗,葉形的準確度高,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,實際生產(chǎn)中,加工路線的確定要根據(jù)零件的具體結構特點,綜合考慮,靈活運用。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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