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数控加工工艺设计分析

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摘要:

在以数控机床等为代表的自动化机床的出现,实现了传统机床向自动化、信息化、精确化模式的转变,提大地提升了工业生产水平。但是由于数控机床具有结构复杂、元件精密高、自动化程度高等特点,就不能够沿袭传统机床的加工工艺模式,而是应该结合数控机床自身的特点进行针对性工艺方案确定。本文就数控加工工艺设计进行讨论,以期为相关研究提供一定的借鉴。

关键词:

数控加工;工艺设计;编程

1数控机床概述

1.1数控机床工作原理在利用数控机床进行工件加工时,首先利用编程软件将工件的轮廓尺寸以及加工步骤、顺序用编程语言描述出来,然后通过程序输入界面将程序语言输入到数控装置,数控装置将程序语言转换成数控机床能够识别的加工信息,然后按照加工信息驱动各坐标轴运动,并且在控制中进行实时反馈,使得数控机床的刀具能够严格按照预定程序运动,准确地加工出工件的外部轮廓形状。在数控机床工作中,刀具按照控制程序运动,其相对于各坐标轴的运动单位是通过脉冲当量计算的。当刀具走刀路线为圆弧或者曲线时,数控装置是通过识别加工起点与加工终点的位置,然后在两点之间进行数据点密化处理,将圆弧或者曲线用一段段小直线代替。在加工过程中判断走刀点位于加工曲面内侧还是外侧,进而调整数控机床刀具的运动方向,从而保证被加工工件表面轮廓尺寸的精度。由于数控机床刀具走刀不可能完全沿着曲线表面运行,通过“数据点的密化”对加工段进行插补,在保证工件精度要求的前提下,尽可能实现走刀路线与曲面外形的拟合。

1.2数控机床的特点现代数控机床集高效率、高精度、高柔性于一身,具有许多普通机床无法实现的特殊功能,它具有如下特点。通用性强。在数控机床上加工工件时,一般不需要复杂的工艺装备,生产准备简单。当工件改变时,只需更换控制介质或手工输入加工程序。因此解决了机械加工单件、小批生产的柔性自动化问题,可显著缩短生产周期,提高劳动生产率。加工精度高、质量稳定。数控机床上综合应用了保证加工精度、提高质量稳定性的各种技术措施。因此控制精度高;机床零部件及整体结构的刚度高,抗振性能好;自动化加工,很少需要人工干预,消除了操作者的人为误差和技术水平高低的影响;在自动换刀数控机床上可以实现一次装夹、多面和多工序加工,可以减小安装误差等。生产效率高。数控机床结构刚性良好,可进行强力切削,有效地节省机动时间,还具有自动变速、自动换刀、自动交换工件和其他辅助操作自动化等功能,使辅助时间缩短,而且无需工序间的检测和测量。生产效率比一般普通机床高得多。自动化程度高。除装卸零件、安装穿孔带或操作键盘、观察机床运行之外,其他的机床动作直至加工完毕,都是自动连续完成。可大大减轻操作者的劳动强度和紧张程度,改善劳动条件,减少操作人员的人数。经济效益好。数控机床的加工精度稳定,减少了废品率,使生产成本进一步下降。

2数控数控加工工艺设计

2.1划分数控加工工序在数控机床设备条件允许的情况下尽可能选择集中工序加工,这样不仅可以有效降低工件的装夹次数,提高加工效率。但是考虑到工序过于集中会增加设备的负担,同时加工工序过长,加工出错率也会增加,因此需要根据实际情况酌情确定加工工序的集中与分散程度。同时将粗、精工件加工分开,对较易产生变形的工件粗加工后进行修正以及残余应力的消除,以保证精加工质量。

2.2合理安排工序的先后顺序①先安排加工精度低的工件,在安排加工精度高的工件;②考虑加工中工件会发生形变,应该将加工后形变大的工件安排在后面的工序;③要求各工序加工之间能够互不干涉,即要求上道工序不能够影响下道工序的加工以及夹具的安装定位;④尽可能较少加工工序的数量、夹具的装夹次数以及刀具的更换,尽可能采用一次工序、一次工装、一把刀具完成最多的加工流程,从而有效提升数控机床的加工效率,降低无用加工工序;⑤对于有特殊要求的工件要进行单独工序安排,如经过渗氮处理、热处理的工件;⑥加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位安装与夹紧的重要性来考虑,重点在于工件的刚性不被破坏,以保证整体零件的加工精度。

3数控加工的工序设计

对于数控加工工序设计来说,其主要任务是进一步细化各道工序的加工内容、刀具的运动轨迹、工件的装夹与固定方式以及工件的切削量等内容,进而为编制加工程序做好准备。

3.1确定走刀路线和安排工步顺序数控机床的走刀路线是工件加工过程中,刀具按照预定的编程程序运动的空间轨迹。走刀路线不仅反映了工步的内容,也反映出工步顺序,因此走刀路线对于数控加工工艺设计来说具有重要的意义。为了保证设计的走刀路线与实际走刀路线的契合度,在确定走刀路线时应该作出工序简图,将走刀的进刀及退刀方向、距离进行清晰的标注。在确定刀具的走刀路线时应该考虑以下几点:①在保证工件能够加工完成的基础上,尽可能选择最短的走刀路线,以降低刀具的走刀时间,从而在最短时间内加工出最多的工件;②在选择走刀路线时,尽可能选择对于工件形变影响较小的路线,从而有效降低加工中工件的形变程度;③在刀具起刀、抬刀时应该避免在工件轮廓表面上直接进行,应该避开工件的轮廓面,从而有效降低刀具对工件表面造成的划伤;

3.2夹具的确定在进行工件夹具确定时应该坚持以下原则:①力求夹具设计、工艺与编程计算的基准统一,提高工艺方案的执行效率;②尽可能做到一次装夹进行相关工序的加工,尽可能保证最少的装夹完成工件轮廓表面的加工。尽可能将相同工装的尽量减少装夹次数,尽可能一次装夹加工出全部待加工表面,对于相同工装的夹具应该安排在一起进行;③保证夹具的坐标方向与机床坐标方向相对固定,能协调零件与机床坐标系的尺寸,避免加工过程中因夹具坐标方向与机床坐标方向变化而造成的尺寸误差;④夹具要开敞,不能够与刀具的运动轨迹相干涉;⑤当零件加工批量小时,尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具,尽量避免采用专用夹具;⑥当工件需要进行中批或大批生产需要时,才考虑采用专用夹具,为了降低夹具成本,应该尽可能采用结构简单的夹具。⑦当工件批量较大,有条件时,应采用气动、液压夹具及多工位等高效夹具,以提升机床的加工效率。

3.3刀具的选择①刀具的类型应与加工的表面相适应,数控机床、刀具、辅具(刀柄、刀套、夹头)要配套;②刀具的几何参数应力求合理,要有较高而且较为一致的刀具耐用度,以及足够的刚性。刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容应列表记录下来,供编程时使用.

3.4确定对刀点与换刀点对刀点就是刀具相对工件运动的起点,常常把对刀点称为程序原点,其选择原则如下:①找正容易;②编程方便;③对刀误差小;④加工时检查方便、可靠。为防止换刀时碰伤零件或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的外面,并要有一定的安全量。

3.5确定切削用量切削用量的合理选择对提高生产效率和加工质量有直接影响,应根据数控机床使用说明书和切削用量选择原则,结合实际加工经验来确定。最好能作出切削用量表,以方便编程。

4数控加工工艺编程的内容和步骤

4.1设计出正确的加工方案工艺编程人员要认真分析待加工工件图纸,综合考虑待加工工件的轮廓尺寸、精度要求、材料性质、原材料的热处理要求等工艺要求,从而确定出最佳的工艺加工方案。同时在加工方案确定过程中,要结合数控机床的加工精度、尺寸范围、刀具硬度、夹具工装等要求,以保障加工方案能够实现。

4.2工艺处理在进行工艺处理时,要准确找出刀具的对刀点、起刀点,并且根据工件的加工路线和待加工工件的进刀量,以保障数控机床能够快速高效完成加工任务。在综合考虑现有工艺技术要求的基础上,进行工艺编程。

4.3数学处理主要任务是根据图纸数据求出编程所需的数据,一般多采用专门的编程软件进行数据编程,或者是将二维或者三维数据通过软件转化为加工程序。

4.4编写程序清单数控机床编程人员要结合数控机床的编程形式,不同的数控机床其编程指令编写以及程序格式不相同,如德国西门子系统的数控机床与日本三菱机床其编程方式就不相同。编程人员根据被加工工件的加工要求进行编程语言的编写,并且在程序语言编写完成后认真检查程序指令、格式是否存在错误,及时检查出错误并进行修改,避免因为编程问题对于数控机床加工造成的不利影响。

5结语

数控机床自动化程度高,但其适应能力较差,在数控编程完成并且输入较难进行调整,因此其没有通用机床的灵活度与自由度高。因此为了保证数控机床的正常工作,就需要从工件加工的每一个环节入手,真正将工艺方案做精做细,从而使得数控机床能够按照预定的程序工作,进而提升工件的加工质量与效率。

参考文献:

[1]孙福勋,孙守田.CAM数控加工艺浅析[J].山东煤炭科技,2009(01):20-21.

[2]高峰.数控加工工艺设计的原则分析[J].电讯工程,2008(01):23-25.

作者:林梅 单位:成都师范学院

数控加工工艺设计分析责任编辑:杨雪    阅读:人次