你的位置:首页 > 技术支持 > 技术文章

基于加工中心的数控加工工艺研究

2016-1-28 20:00:05      点击:
基于加工中心的数控加工工艺研究

    加工中心一般具有自动换刀功能,可以在零件一次装夹中完成铣、钻、镗、铰和攻螺纹等工序,工序集中且能排除长工艺流程的许多人为干扰因素,因而具有生产效率高和质量稳定的特点。随着技术进步和数控机床使用范围的迅速扩大,在中小批量生产条件下,越来越多的企业使用加工中心。从大量加工实例分析中看出,使用中存在工艺方案考虑不周、加工路线设计不好等问题,造成数控加工差错,制造成本成倍上升,使昂贵的加工中心发挥不出良好的经济效益。因此,对零件在加工中心上的加工工艺进行研究,对提高其使用效率和使用质量具有重大意义。

1、加工零件合理选择

    采用加工中心加工零件的目的是提高并稳定加工质量,较大幅度地提高劳动生产率,改善生产管理及工艺管理方式,最终获得显著的经济效益,但不是所有的零件都适合采用加工中心完成加工。加工中心主要适宜加工结构复杂、工许昌、精度要求高、工艺内容丰富、可加工性差,且采用普通机床加工时间常、工艺装备多、工艺流畅长、效率低并需多次装夹和调整才能完成的零件。工序单一或简单、不能充分发挥加工中心自动换刀功能的零件,以及加工时间较长、刀具用量少的零件则不宜采用加工中心加工。

2、加工工艺路线的优化

    加工中心加工零件的工艺路线时工艺设计的主要内容,它对加工中心的使用效率、加工精度、刀具数量和经济型等问题有着直接的影响。在保证加工精度和最大限度地提高生产率的前提下,设计加工中心的加工工艺方案时,应尽量做到工序集中、工艺路线最短、空行程和其他辅助时间最少,具体如下:

(1)在一次定位装夹中,尽可能完成所有能够加工的表面,以减少工件的装夹次数,缩短辅助时间。

(2)解决好传统加工与数控加工的合理衔接,尽量在普通机床上完成大切削量粗加工,以提高数控机床的利用率和刀具寿命。

(3)加工中心的换刀时间相对于工作台回转时间而言较长,为了减少换刀次数,减少空程时间,若工件无特殊要求,一般应按刀具划分加工顺序,即使用同一把刀具加工完工件上所有需该刀具加工的部位后,再换下一把刀。

(4)对于位置精度要求不高的孔系加工,可按加工路线最短的原则安排孔的加工顺序;但对于位置精度要求较高的孔系加工,为避免反向间隙对孔的位置精度的影响,则要慎重考虑。

3、装夹方式和夹具设计

    加工中心夹具的设计与一般夹具的设计差异较大。一般夹具加工工序内容单一,加工面少,刀具与夹紧元件间的问题易于解决。而加工中心因工序集中、加工表面多,夹具必须能适应零件粗加工时切削力、夹紧大以及精加工时定位精度高的要求。在设计加工中心夹具方案时,还应考虑刀具与夹具的干涉碰撞以及夹具和程序间的对应关系。具体来讲要注意以下几点:①进可能选择零件的设计基准为精基准,粗基准的选择要保证重要表面加工余量均匀,使不加工表面的尺寸、位置符合图纸的要求,且便于装夹;②尽量减少工件装夹次数,尽可能在一次定位装夹后完成所有的待加工表面,如对于一些箱体类零件,尽量采用一面两销的定位方式,以便加工较多的表面;③加工中心高速强力切削,定位基面要有足够的接触面积和分布面积,以承受大的切削力且定位稳定可靠;④为保证工件安装定位的准确性,要求工件坐标系与加工中心坐标系方向保持一致,夹具应能保证在加工中心上实现定向安装,并要求能协调工件定位面与加工中心之间保持一定的尺寸联系;⑤所有需要完成的待加工面应充分暴露在外,夹具尽可能敞开,夹紧机构、定位元件与加工表面之间应保持一定的距离和空间,以保证刀具轨迹畅通安全,同时要求尽量降低夹具的夹紧元件位置,以防夹具与主轴套筒或刀具在加工过程中发生干涉或碰撞;⑥对于加工中心来说,要注意其轴有最低限度,设计夹具时夹具体应考虑加工中心主轴与工作台面之间的最小距离,为了在一次安装下能加工工件上各个与地面相交的表面,夹具应设置能将工件托起一定的高度的等高元件;⑦由于加工中心交换工作台具有纵、横向移动和旋转动作,因而夹具设计时要充分考虑防止夹具与机床的空间干涉。

4、数控加工程序编制

    数控加工程序编制是加工中心加工工艺设计中最关键的环节,只有正确地选择编程方法,编制高效率的加工程序,才能提高加工中心的使用效率,充分发挥其作用。

(1)分析加工零件图纸,根据零件图样对零件的形状、尺寸、精度、表面质量、材料等要求进行详细的加工路线设计。程序零点选择在易于计算的确定定位置,使对刀容易、换刀不干涉。

(2)粗加工时,一般先加工外轮廓,再加工齿轮廓。对加工精度和表面粗糙度质量要求高的零件应留出精加工余量。

(3)应根据加工零件的特点、材料以及机床和刀具的刚度等采取刀具补偿,选择合理的进、退刀位置,尽量避免沿零件的轮廓法向切入和中途停顿,进退刀位置应选在不重要的位置,刀具的切入切出应使其能够平滑过渡,使刀具沿零件的直线延长线或圆弧的切线方向切入切出。

(4)必须考虑好正确的落刀点和抬刀点,要特别注意Z轴的落刀与抬刀运动。落刀点尽可能选在加工实体的外面,特别是小刀具切削时。当加工平面变化或加工完成时,应注意抬起刀具。抬刀时应尽量切离工件,防止零件表面产生切痕,影响加工质量。

5、正确选择刀具

    正确选择刀具是加工中心加工工艺设计中的重要内容,选择刀具时应考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料、机床的切削用量、刀具的耐用度等因素。加工中心使用的刀具为旋转类刀具系统,主要由工具系统、可转位镗刀、孔加工工具、可转位铣刀和可转位刀片等组成。

6、切削用量的选择

    切削用量是加工中心加工的重要参数,它对切削力、刀具磨损、刀具耐用度、加工精度和表面质量等均有明显的影响。合理选择切削用量对提高切削率、保证加工质量和降低加工成本具有重要的作用。