數(shù)控車(chē)削加工中的試切對(duì)刀法
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數(shù)控車(chē)削加工中的試切對(duì)刀法【1】
摘 要:數(shù)控機(jī)床加工工藝中對(duì)數(shù)控加工精度的要求很高,因此要求數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)人員要做到認(rèn)真負(fù)責(zé)、技術(shù)精湛的程度,并且要熟練掌握多種數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)。
其中比較先進(jìn)的一種數(shù)控加工工藝就是試切對(duì)刀法,這對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)床加工工藝具有重要的意義。
下面我們就對(duì)目前比較流行的試切對(duì)刀法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
關(guān)鍵詞:數(shù)控加工 車(chē)削 試切對(duì)刀
數(shù)控機(jī)床加工是一種精度高、效率高、可靠性高的自動(dòng)化加工制造技術(shù),隨著我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)于數(shù)控機(jī)床的使用也迅速普及開(kāi)來(lái)。
數(shù)控機(jī)床加工工藝中對(duì)數(shù)控加工精度的要求很高,這會(huì)很大程度上影響加工工件的質(zhì)量以及加工的效率。
影響加工精度的因素有很多方面,包括機(jī)床本身的精度限制、加工工藝系統(tǒng)的現(xiàn)狀、加工程序的執(zhí)行效果以及對(duì)刀操作的使用熟練程度等。
因此,要求數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)人員要做到認(rèn)真負(fù)責(zé)、技術(shù)精湛的程度,并且要熟練掌握多種數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)。
其中比較先進(jìn)的一種數(shù)控加工工藝就是試切對(duì)刀法。
數(shù)控加工過(guò)程中對(duì)刀是非常關(guān)鍵的一個(gè)步驟,這將直接影響產(chǎn)出工件的質(zhì)量和工程的進(jìn)度。
因此,采用一種好的對(duì)刀法,對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)床加工工藝具有重要的意義。
下面我們就對(duì)目前比較流行的試切對(duì)刀法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。
1 數(shù)控車(chē)削加工中試切對(duì)刀法的基本原理
(1)數(shù)控車(chē)削加工中對(duì)刀的目的。
在使用數(shù)控機(jī)床對(duì)一個(gè)零件進(jìn)行加工的過(guò)程當(dāng)中,一般需要多個(gè)不同種類(lèi)的刀具。
對(duì)于不同種類(lèi)的刀具的安裝都是要完全按照數(shù)控機(jī)床正確的裝刀要求進(jìn)行的。
在刀具旋轉(zhuǎn)到不同的位置使,需要保證刀尖的完全不同。
但是,從另一方面考慮,數(shù)控機(jī)床在加工某個(gè)零件的過(guò)程中,無(wú)論刀具處在什么位置,都需要保證刀尖的位置在進(jìn)行切削之前位于同一點(diǎn)上。
不然的話(huà),零件的加工就會(huì)缺少共同的標(biāo)準(zhǔn)基點(diǎn)。
因此,為了保證零件的加工不會(huì)受到刀具的安裝位置的影響,需要在加工的過(guò)程之前,按照要求調(diào)整刀的刀尖位置,從而使得所有刀的刀尖位置重合于同一個(gè)位置。
這個(gè)過(guò)程就叫做數(shù)控機(jī)床的對(duì)刀工藝,其本質(zhì)就是要建立一個(gè)工件的坐標(biāo)系,并且同時(shí)要確定機(jī)床坐標(biāo)系中各個(gè)工件坐標(biāo)的具體位置,從而能夠使刀具最終的行動(dòng)軌跡按照要求行進(jìn)。
(2)數(shù)控車(chē)削加工中試切對(duì)刀法的原理。
試切對(duì)刀法主要是通過(guò)將車(chē)刀位點(diǎn)與原點(diǎn)進(jìn)行重合。
這樣的話(huà),就可以建立一個(gè)車(chē)刀和工件的坐標(biāo)系位置對(duì)應(yīng)關(guān)系。
另外,試切對(duì)刀還有很重要的作用,就是通過(guò)輸入位置的補(bǔ)償值來(lái)對(duì)數(shù)控車(chē)床坐標(biāo)系下各個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)值依據(jù)工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)進(jìn)行,即進(jìn)行從機(jī)床坐標(biāo)系到工件坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換的過(guò)程。
這樣的話(huà),工藝過(guò)程中,車(chē)刀位點(diǎn)就能比較準(zhǔn)確地按照工件坐標(biāo)系規(guī)定的走刀路線(xiàn)依次進(jìn)行。
所以,數(shù)控車(chē)削加工中的試切對(duì)刀主要是使得數(shù)控加工的所有工件、刀具以及機(jī)床之間實(shí)現(xiàn)工件坐標(biāo)系下的統(tǒng)一。
(3)數(shù)控車(chē)削加工中試切對(duì)刀法的基本步驟。
試切法對(duì)刀法是目前應(yīng)用中最多的一種方法。
試切對(duì)刀法的基本步驟是:首先將刀具移動(dòng)到試切的工件端面,然后根據(jù)具體的機(jī)床進(jìn)行不同處理,以解決Z方向上的刀偏。
然后將刀具移動(dòng)到工件的試切外圓,并保持X坐標(biāo)值不變,并向Z軸移動(dòng)從而使得刀具偏離工件,測(cè)量該段外圓直徑后根據(jù)具體情況做出不同處理,以解決X方向的刀偏。
其它的刀具則只需要進(jìn)行接觸工件的已切削表面就可以,并根據(jù)具體的刀具和方法進(jìn)行處理。
2 試切對(duì)刀法方法介紹
數(shù)控車(chē)削加工工藝中的試切對(duì)刀法主要包括以下幾種。
(1)G50/G92指令對(duì)刀方式。
此種對(duì)刀方式主要是通過(guò)設(shè)置刀具的起點(diǎn)和工件坐標(biāo)系的相對(duì)坐標(biāo)值,以完成對(duì)工件坐標(biāo)系的詳細(xì)設(shè)定。
(2)G54/G55/G56/G57/G58/G59指令對(duì)刀方式。
在現(xiàn)代數(shù)控車(chē)床的使用過(guò)程當(dāng)中,一般都會(huì)提供存儲(chǔ)型零點(diǎn)的偏置模式,這種模式通過(guò)將對(duì)刀特定點(diǎn)的當(dāng)前機(jī)床坐標(biāo)輸入數(shù)控系統(tǒng)的零點(diǎn)偏置存儲(chǔ)單元中,從而可以得到刀具的當(dāng)前刀位點(diǎn)工件編程坐標(biāo)。
(3)絕對(duì)型刀具位置補(bǔ)償方式對(duì)刀。
數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)刀可以直接獲得每把刀具的刀位點(diǎn)相對(duì)于工件編程坐標(biāo)原點(diǎn)的機(jī)床絕對(duì)坐標(biāo),并將此坐標(biāo)直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)的刀具位置存儲(chǔ)單元中,在程序中調(diào)用帶有刀具位置補(bǔ)償號(hào)的刀具功能指令后,即建立起工件的編程坐標(biāo)系。
(4)相對(duì)補(bǔ)償法對(duì)刀。
此種對(duì)刀方法是先確定一把刀作為基準(zhǔn)刀,并設(shè)定一個(gè)對(duì)刀基準(zhǔn)點(diǎn),把基準(zhǔn)刀的刀補(bǔ)值設(shè)為零,然后使每把刀的刀尖與這一基準(zhǔn)點(diǎn)接觸,利用這一點(diǎn)為基準(zhǔn),測(cè)出各把刀與基準(zhǔn)刀的X、Z軸的偏置值。
這樣就得出每把刀的刀偏量,并把此值輸入到數(shù)控系統(tǒng)當(dāng)中。
3 試切對(duì)刀法中的精度控制
數(shù)控車(chē)削加工過(guò)程中的精度控制問(wèn)題十分重要,控制的優(yōu)劣會(huì)直接影響產(chǎn)出工件的質(zhì)量和加工工藝的進(jìn)度。
車(chē)削加工過(guò)程中造成精度誤差有很多方面的因素,我們要針對(duì)不同原因采取不同的應(yīng)對(duì)措施。
(1)對(duì)刀誤差。
對(duì)刀誤差主要發(fā)生在進(jìn)行對(duì)刀的過(guò)程當(dāng)中。
刀具移至起刀點(diǎn)的位置后容易受到系統(tǒng)的預(yù)設(shè)閾值的影響而發(fā)生偏差。
主要的解決方法就是對(duì)進(jìn)給修調(diào)的比例進(jìn)行合理的設(shè)定。
(2)系統(tǒng)誤差。
由于機(jī)床系統(tǒng)本身的影響產(chǎn)生的誤差,或者是由驅(qū)動(dòng)裝置重復(fù)定位產(chǎn)生的誤差,這些都是由于系統(tǒng)脈沖的當(dāng)量大小等因素影響造成的。
此類(lèi)誤差影響較小,一般情況下不予考慮。
(3)刀尖圓弧誤差。
一般情況下,需要對(duì)內(nèi)孔或者外圓等弧面進(jìn)行切割。
此時(shí),刀尖的圓弧不容易影響具體工件的尺寸和形狀,但是在進(jìn)行錐面或圓弧的加工工藝時(shí),非常容易受到刀尖圓弧的影響而對(duì)工件的切割造成誤差。
(4)編程誤差。
這種情況主要是由于數(shù)控編程過(guò)程中插補(bǔ)錯(cuò)誤形成的誤差。
編程誤差對(duì)加工零件的質(zhì)量影響較大。
在具體的實(shí)施工藝過(guò)程中要盡量避免。
我們可以通過(guò)增加插補(bǔ)的節(jié)點(diǎn)數(shù)目進(jìn)行解決。
4 結(jié)語(yǔ)
數(shù)控機(jī)床加工工藝作為一種現(xiàn)代化的自動(dòng)加工制造技術(shù),對(duì)我國(guó)的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)了不小的力量。
因此,加強(qiáng)對(duì)數(shù)控機(jī)床加工工藝的研究具有重要的意義。
針對(duì)數(shù)控加工精度要求較高的問(wèn)題,本文對(duì)試切對(duì)刀法進(jìn)行了重點(diǎn)的介紹。
在今后對(duì)數(shù)控機(jī)床加工工業(yè)的研究過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)對(duì)刀技術(shù)的研究,這將會(huì)對(duì)產(chǎn)出工件的質(zhì)量和工程的進(jìn)度產(chǎn)生直接的影響,對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)機(jī)床加工工藝的發(fā)展都具有重要的作用
參考文獻(xiàn)
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數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中參數(shù)的合理確定【2】
摘 要：切削用量不但是數(shù)控機(jī)床加工前必須要調(diào)整的重要參數(shù)，其數(shù)值選擇是否合理與加工質(zhì)量、加工效率和生產(chǎn)成本有著密切的聯(lián)系。
因此，合理選擇切削參數(shù)對(duì)于提高加工零件質(zhì)量，縮短加工時(shí)間，提升加工效率，提高制造型企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及生產(chǎn)水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得深入探討和研究。
關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床;車(chē)削加工;參數(shù)
在數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工實(shí)踐中，合理確定切削參數(shù)，能夠保障加工零件的質(zhì)量，提高數(shù)控機(jī)床及切削刀具的使用壽命，最大限度地提升切削加工效率。
增加數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給量和切削速度，能夠減少切削零件所需時(shí)間，但同時(shí)數(shù)控機(jī)床的切削刀具壽命會(huì)明顯縮短，加工零件的表面質(zhì)量也會(huì)有所下降。
因此，合理確定數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工參數(shù)，是提升加工效率，獲得較高經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑，值得深入探討。
1、為什么要合理確定數(shù)控加工切削用量
現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床隨著廣泛的應(yīng)用，電子計(jì)算機(jī)相關(guān)技術(shù)越來(lái)越多地與之相融合，特別是隨著CAD/CAM技術(shù)快速發(fā)展，很多CAD/CAM軟件均提供了自動(dòng)編程功能，不僅提供了各種各樣加工方式方法，采用不同的加工方式對(duì)加工過(guò)程當(dāng)中的切削用量數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生一定影響。
此外，近年高速切削的興起，針對(duì)工件金屬材料不同，在切削速度達(dá)到某個(gè)特定值時(shí)，切削溫度不升反降的特點(diǎn)，使數(shù)控加工產(chǎn)品質(zhì)量得到改善，還大幅度地提高了生產(chǎn)效率。
通過(guò)上述分析可以發(fā)現(xiàn)，在數(shù)控機(jī)床加工中，切削用量的合理選擇其實(shí)并不容易。
所說(shuō)的“合理選擇”，是指對(duì)現(xiàn)有條件充分利用(包括：機(jī)床扭矩、功率等動(dòng)力性能;刀具切削的耐磨性和硬度性能)的基礎(chǔ)上，在達(dá)到要求加工質(zhì)量的前提下，盡量減少加工時(shí)間，從而獲取較高生產(chǎn)率的同時(shí)，加工成本最低化所需的切削用量。
對(duì)于數(shù)控機(jī)床的切削加工而言，切削用量的三要素聯(lián)系十分密切，改變?nèi)我粎?shù)均可能會(huì)致使其它參數(shù)發(fā)生變化。
例如，增大切削用量時(shí)，相應(yīng)地就需增加刀刃的負(fù)荷;若增加切削熱，則刀具磨損隨之加快，進(jìn)而還會(huì)提升加工成本、限制加工速度。
因此，實(shí)踐中絕非只用計(jì)算公式得出一個(gè)數(shù)值使用這么簡(jiǎn)單，而需以實(shí)踐加工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，綜合考慮計(jì)算數(shù)值和經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，才能使切削用量更加合理，才能在付出較低加工成本的同時(shí)，獲得較高的生產(chǎn)效率和效益。
通過(guò)近年來(lái)數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，切削用量的選用應(yīng)以最大限度地降低加工成本，獲取較高經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)使加工產(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量進(jìn)一步提升為目標(biāo)。
2、數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中刀具幾何參數(shù)如何確定
作為刀具幾何參數(shù)重要組成部分之一，刀具幾何角度對(duì)數(shù)控機(jī)床車(chē)削過(guò)程中的切削力大小、切削功率和切削溫度會(huì)產(chǎn)生直接影響，更事關(guān)數(shù)控機(jī)床刀頭、刀刃強(qiáng)度、工作磨損狀況和散熱體積，還對(duì)刀具刃形和切削圖形產(chǎn)生較大影響，甚至還會(huì)影響切屑流出的方向，而對(duì)機(jī)床工作切入切出平穩(wěn)性和切削刃鋒利程度產(chǎn)生一定影響。
實(shí)踐表明，在切削條件不同的情況下，應(yīng)選擇與之對(duì)應(yīng)的刀具幾何角度，方能獲得較佳的加工效果和加工效率。
以刀具前角參數(shù)的確定為例，在選擇前角時(shí)，保證切削刃的鋒利是前提，還應(yīng)適當(dāng)兼顧切削刃保持足夠的強(qiáng)度。
實(shí)踐中，在確保零件加工質(zhì)量前提下，通常參數(shù)的選擇應(yīng)使刀具達(dá)到最高使用壽命為原則確定。
而作為一個(gè)相對(duì)的概念，切削刃是否具備足夠的強(qiáng)度，與加工零件材料及刀具材料物理性能有關(guān)，還與加工條件關(guān)系緊密。
基于以上認(rèn)知，合理選擇前角參數(shù)應(yīng)采取以下原則：一是，加工塑性材料時(shí)宜取較大前角，而加工脆性材料時(shí)則宜取較小前角;二是，粗加工時(shí)可取較小前角，而精加工時(shí)，則宜取較大前角;三是，當(dāng)加工零件的材料硬度、強(qiáng)度相對(duì)較低時(shí)，前角可取較大參數(shù)，反之，則應(yīng)取較小前角;四是，刀具材料抗彎強(qiáng)度及沖擊韌性相對(duì)較低時(shí)，宜取較小前角，如，硬質(zhì)合金刀具合理前角可較陶瓷刀具大，而高速鋼刀具合理前角則較硬質(zhì)合金刀具大;五是，在機(jī)床功率較小或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí)，可選取較大前角參數(shù)，以盡量減小切削力與振動(dòng)帶來(lái)的影響。
當(dāng)然，在生產(chǎn)實(shí)踐中，為確保刀具工作穩(wěn)定性，數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工時(shí)刀具前角通常不宜過(guò)大。
3、數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中切削參數(shù)的合理確定
使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行車(chē)削加工，在選擇數(shù)控編程時(shí)即應(yīng)確定切削參數(shù)，合理的參數(shù)應(yīng)當(dāng)能夠最大限度地保障零件加工質(zhì)量，提高刀具的使用壽命，使數(shù)控機(jī)床能力得到充分發(fā)揮，提升刀具切削性能，且能以較低生產(chǎn)成本獲得較高生產(chǎn)效率。
3.1切削參數(shù)首先要確定的是主軸轉(zhuǎn)速
確定合理的主軸轉(zhuǎn)速才能形成加工所需的恰當(dāng)切削速度，因此，主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)以零件加工所要求的切削速度及棒料直徑為依據(jù)來(lái)予以確定。
從生產(chǎn)實(shí)踐中可以發(fā)現(xiàn)，除了螺紋加工之外，數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工的主軸轉(zhuǎn)速和普通車(chē)削加工大致相同，只需考慮零件加工部位直徑，并依照加工零件及刀具材料等外部條件允許的切削速度進(jìn)行確定即可。
此外，適當(dāng)對(duì)車(chē)床剛性規(guī)格差異加以考慮，在數(shù)控機(jī)床能夠承受的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，盡量選擇接近最大轉(zhuǎn)速的數(shù)值來(lái)確定。
在數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)控制板上通常會(huì)備有主軸轉(zhuǎn)速的倍率開(kāi)關(guān)，可于加工過(guò)程當(dāng)中按整倍數(shù)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速。
需要注意的是：在切削過(guò)程是干式切削時(shí)，應(yīng)選取相對(duì)更小一些的主軸轉(zhuǎn)速，這個(gè)參數(shù)一般取有切削液狀態(tài)下主軸轉(zhuǎn)速的70%～80%為宜。
3.2切削進(jìn)給速度參數(shù)的合理確定
在單位的時(shí)間內(nèi)，刀具順進(jìn)給力方向所移動(dòng)距離即為進(jìn)給速度，其單位通常為mm/min，也有個(gè)別數(shù)控機(jī)床用每轉(zhuǎn)進(jìn)給量(mm/r)來(lái)表示進(jìn)給速度，通常車(chē)削進(jìn)給速度的確定原則如下：首先，在零件加工精度及表面粗糙度等質(zhì)量要求可以保障的前提下，應(yīng)盡量選擇高進(jìn)給速度，以提升生產(chǎn)效率;其次，使用高速鋼刀具車(chē)削，或是車(chē)削深孔、進(jìn)行切斷操作時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)當(dāng)選擇相對(duì)較低的數(shù)值;再次，在刀具空行程，尤其是遠(yuǎn)距離回零時(shí)，應(yīng)盡量設(shè)定更高的進(jìn)給速度;最后，進(jìn)給速度這一參數(shù)的選擇，必須要與數(shù)控機(jī)床零件加工時(shí)的切削深度及主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。
3.3切削深度參數(shù)的合理確定
確定切削深度參數(shù)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮多方向因素的影響。
通常應(yīng)對(duì)數(shù)控車(chē)床、刀具、夾具、零件組成工藝系統(tǒng)剛度、零件表面精度、粗糙度等因素分別進(jìn)行分析方可確定。
在條件允許的情況下，應(yīng)當(dāng)盡量選擇相對(duì)較大的切削深度參數(shù)，以通過(guò)減少走刀次數(shù)，實(shí)現(xiàn)提升加工效率的目的。
在零件加工精度及表面粗糙度的要求相對(duì)較高時(shí)，可考慮留出精加工余量。
精加工余量通常較普通車(chē)削的余量要小，一般取0.1～0.3mm為宜。
此外，根據(jù)實(shí)踐生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通常情況下加工表面的粗糙度值為Ra12.5時(shí)，只需一次粗加工即可達(dá)到要求。
當(dāng)然，若數(shù)控機(jī)床的剛度較差、余量過(guò)大或是動(dòng)力不足時(shí)，也可分多次完成切削加工過(guò)程;在表面粗糙度的要求在Ra1.0～1.6之間時(shí)，通常可采用較小切削量來(lái)完成精加工。
需要注意的是：吃刀量與數(shù)控加工生產(chǎn)率是成正比的，在零件加工工藝及車(chē)床、刀具、夾具剛性允許的情況下，應(yīng)盡量設(shè)置更大的吃刀量。
在粗加工外，因刀具的加工余量通常不大，一般還需使用精加工工序，吃刀量是指粗加工或半精加工之后留給精加工的余量。
余量過(guò)多，則刀具易磨損，進(jìn)而給加工零件的表面質(zhì)量帶來(lái)不利影響;余量過(guò)少，則不能消除上粗加工留下的刀路痕跡，對(duì)加工零件的表面質(zhì)量同樣會(huì)產(chǎn)生不良影響。
結(jié)語(yǔ)：
在數(shù)控機(jī)床車(chē)削加工中，對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行正確合理選擇，能夠切實(shí)提升加工零件的質(zhì)量，避免了可能發(fā)生的加工中刀具顫振、加工零件的變形過(guò)大等問(wèn)題。
在切削參數(shù)實(shí)踐選擇中發(fā)現(xiàn)，切深與進(jìn)給率的增減應(yīng)適宜，否則容易引起切削力及主軸功率利用率增幅過(guò)大，卻沒(méi)有提升零件表面加工質(zhì)量的問(wèn)題。
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