机床配置主要包括换刀装置、冷却装置、排屑装置等。
数控机床的转塔刀架有4~12把刀,大型机床还多些,有的机床具有双刀架或三刀架。按加工零件的复杂程度,一般选取8~12把刀已足够(其中包括备用刀)。加工中心的刀库容量有10~40把、60把、80把、120把等配置。选用时以够用为原则,同时考虑换刀时间、相配的刀具系统。
现代数控机床都使用大流量的冷却液,不仅可以降低切削区的温度,保证高效率地切削,而且可以起着冲屑的作用。
配有排屑装置时,可以保证加工自动连续地进行。
五、数控加工方案
数控机床的加工方案的内容包括:
对选用的数控机床进行调整,以满足加工的精度要求;对数控加工工序内容进行合理划分,确定安装次数和工步数目,确定加工的先后顺序;确定装夹方案、定位基准、工件坐标系;确定工步,包括工步的刀具的选用、刀具的路线、刀具的切削用量等内容;确定对刀方案和刀具的补偿方案并对刀具预调。
(1)装夹方案:
选用合适夹具,保证定位和夹紧要求,做到工件装夹快速有效。
(2)选择合适的刀具
根据工件加工要求、材料性能、切削用量、机床特性等因素,正确选择刀具的刀具类型、刀具材料、刀具几何参数,并使刀具安装调整方便等。
(3)工步划分和加工余量的选择
数控机床加工面余量的大小等于加工同一表面的各工步或工序加工余量的总和,加工同一表面的各工步或工序间的加工余量的选择可根据下列方法进行:
①尽量采用最小的加工余量总和,以便缩短加工时间,降低零件加工费用。
②加工余量又要足够,保证加工同一表面的各工步或工序的最终的加工能得到图纸上所规定的精度和表面粗糙度要求;
③加工余量要与加工零件的尺寸大小相适应,一般来说零件越大,由于切削力、内应力所引起的变形也越大,故加工余量也相应大些;
④决定加工余量时应考虑到零件热处理引起的变化,以免产生废品;
⑤决定加工余量时应考虑加工方法和加工设备的刚性,以免零件发生变形。
(4)选择合理的刀具路线
刀具路线是加工过程中,刀具点相对工件进给运动轨迹和方向。合理地选择刀具路线要兼顾到刀具进给运动的安全性、加工质量、加工效益。
(5)确定合理的切削用量
合理确定刀具切削运动过程中主运动、进给运动的大小,即合理选用切削速度、背吃刀量及进给量,以满足加工质量要求,充分发挥加工潜能,力求降低加工成本。
(6)数控机床加工方案合理制定和方案优化:
在数控机床加工过程中,加工对象复杂多样,由于工件结构形状大小、技术要求的不同、毛坯的不同、材料不同、批量不同等因素的变化,具体零件在制定加工方案时,除参考典型工件的数控加工方案,还应针对具体加工内容、要求具体分析,灵活处理或特别对待,只使所制定的加工方案更为合理。
确定加工方案时,对于同一工件的加工方案可以有很多个,应选择最经济、最合理、最完善的加工工艺方案,从而达到质量优、效率高和成本低的目的,即对加工方案存在优化的要求。
六、加工程序编写与校验
1.数学处理
为了向机床计算机描述刀具路线(刀具路线数据化),有必要设定适当的工件坐标系,计算组成刀具运动轨迹各个线段的起点和终点坐标数据。
对于由直线和圆弧组成的比较简单的零件加工,要计算出零件轮廓相邻几何元素的切点或交点(统称为基点)的坐标值,获得各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标,作为进给运动轨迹描述的依据。
对于形状复杂的零件(如特殊曲线、曲面组成的零件)的加工,如果数控系统本身没有此类曲线的插补功能时,需采用小直线段或圆弧段拟合逼近法,根据加工精度的要求计算出各节点(逼近线段的交点或切点称为节点)坐标值,这往往需要借助于计算机辅助完成。
2.填写加工程序
刀具路线、工艺参数(如切削用量等)以及刀位数据确定后,按数控系统规定的功能指令代码和程序段格式,编写零件加工程序单,并把加工程序输入到CNC。
3.加工程序校验与调整
编制好的程序必须经过校验和试切才能用于正式加工。可在带有刀具轨迹动态模拟显示功能的数控系统上,切换到CRT图形显示状态下模拟运行所编程序,据自动报警内容及所显示的刀具轨迹或零件图形是否正确来调试、修改。还可采用不装刀具、工件,开车空运行来检查、判断程序执行中机床运动是否符合要求。
以上方法只能检验机床运动是否正确,而不能检验被加工零件的实际加工质量,因此需要进行零件的首件试切。对于较复杂的零件,可先采用塑料或铝等易切削材料进行首件试切。当首件试切有误差时,应分析产生原因并加以修改。
零件程序通过校验和首件试切合格后,可进行正式批量加工生产。生产过程中,由于刀具磨损等原因,要适时检测所加工零件尺寸,进行刀具补偿。操作者还要注意观察运行情况,以免发生意外。对经过实践检验的加工工艺进行整理修改并定稿存档。
七、数控加工技术文件归档
编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些专用技术文件既是数控加工及产品验收的依据,也是需要操作者遵守、执行的规程,有的则是加工程序的具体说明或附加说明,目的是让操作者更加明确程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其他问题。下面介绍几种数控加工专用技术文件,供参考使用。
1、数控加工工序卡
数控加工工序卡简明扼要地说明数控工序的加工工艺。包括:安装次数、工步数目、加工顺序;各工步的主要加工内容、要求;各工步所用刀具及刀号、切削参数。其它工艺信息如:所用机床型号、刀具补偿、程序编号等信息。参见第八章表8-10-2的数控加工工序卡片。
2、数控刀具调整单
数控加工时,对刀具管理十分严格,一般要对刀具组装、编号,并在机外对刀仪或机内,事先调整好刀具直径和长度。数控刀具调整单主要包括数控刀具明细表(简称刀具表)和数控刀具卡片(简称刀具卡)两部分。
数控刀具明细表,表明数控加工工序所用刀具的刀号、规格、用途,是操作人员调整刀具的主要依据。参见第八章表8-10-1的刀具明细表。
刀具卡主要反映刀具编号、刀具结构、尾柄规格、组合件名称代号、刀片型号和材料等,它是组装刀具的依据。数控刀具卡片的格式见表2-2-1。
表2-2-1数控刀具卡片例
零件图号
ISO102—4
数控刀具卡片
使用设备
刀具名称
镗刀
TC—30
刀具编号
T13003
换刀方式
自动
程序编号
刀
具
组
成
序号
编号
刀具名称
规格/mm
数量
备注
1
7013960
拉钉
l
2
390.140-5063050
刀柄
1
3
391.35-4063110M
镗刀杆
l
4
448S-405628-ll
镗刀体
l
5
2148C –371103
精镗单元
φ50~φ72
l
6
TRMRll0304-2lSIP
刀片
l
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