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模具數(shù)控加工編程中的常見問題及對策.pdf.pdf 免費下載
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文檔簡介
模 具 技 術 2 0 0 5 . N o . 559 0 引言 數(shù)控加工由于其加工精度高加工質(zhì)量穩(wěn) 定生產(chǎn)效率高加工柔性大等優(yōu)點并且適合 形狀復雜零件的各種曲面加工被廣泛地應用在 模具零部件的制造中不同于普通機床加工數(shù) 控機床是按照程序進行加工的加工過程是自動 的加工中的所有工序工步每道工序的切削 用量進給路線加工余量和所有刀具的尺寸 類型對刀點和換刀點的位置等都要預先編入程 序中因此模具數(shù)控編程中工藝編制問題直接影 響到零件的加工質(zhì)量和效率本文主要對數(shù)控加 工編程中的一些主要工藝處理方法進行了探討 1 模具數(shù)控編程的常見問題及對策 1 . 1工序工步的劃分和順序安排 劃分零件數(shù)控加工工序時應注意以下幾 點 1 數(shù)控機床工序趨向集中所需機床數(shù)量 和零件的裝夾次數(shù)減少加工效率就高但工序 過于集中程序過長出錯率高并給檢索帶來 困難等所以應根據(jù)零件加工內(nèi)容的多少及本廠 數(shù)控加工設備的具體情況靈活決定工序的集中與 分散程度 2 遵循先粗后精工藝原則對加工剛度較 小的零件粗加工后可能發(fā)生變形需要校形或 者消除殘余應力并在精加工中修正誤差 安排工序先后次序應注意以下幾點 1 以相同定位夾緊方式或同一把刀具加 收稿日期2 0 0 5 - 0 7 - 0 5 作者簡介楊立軍1 9 7 4男講師 文章編號1 0 0 1 - 4 9 3 4 ( 2 0 0 5 ) 0 5 - 0 0 5 9 - 0 4 模具數(shù)控加工編程中的常見問題及對策 楊立軍黨新安王濤 陜西科技大學機電工程學院陜西咸陽7 1 2 0 8 1 摘要數(shù)控技術被廣泛應用在模具零部件的制造中模具數(shù)控編程中工藝編制問題直接 影響到零件的加工質(zhì)量和效率針對模具數(shù)控加工時應考慮的工序工步的劃分和順序的安 排對刀點的選擇加工路徑的確定以及刀具切削用量的選用等常見問題加以分析并 探討了處理這些常見問題的相應對策 關鍵詞模具數(shù)控加工編程工藝制定 中圖分類號T G 6 5 9文獻標識碼B A b s t r a c t : N u m e r i c a l t e c h n o l o g y i s a p p l i e d e x t e n s i v e l y i n m a n u f a c t u r e o f d i e p a r t s T e c h n i c a l s e t t i n g i n t h e p r o g r a m m i n g o f n u m e r i c a l c o n t r o l i n f l u e n c e s p r o c e s s i n g q u a l i t y a n d e f f i c i e n c y o f p a r t s P r o c e d u r e s i n n u m e r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g o f d i e s p a r t i t i o n o f w o r k i n g s t e p s a n d a r r a n g e m e n t o f o r d e r s e l e c t i o n o f f e e l e r p o s i t i o n d e t e r m i n a t i o n o f p r o c e s s i n g p a t h a n d s e l e c t i o n o f t o o l a n d c u t t i n g o u t p u t a r e a n a l y z e d T h e c o r r e s p o n d i n g s o l u t i o n s t o s o l v e t h e p r o b l e m s a r e d i s c u s s e d K e y w o r d s : d i e n u m e r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g p r o g r a m m i n g t e c h n i c a l s e t t i n g 6 0 D i e a n d M o u l d T e c h n o l o g y N o . 5 2 0 0 5 工的工序最好連接進行以減少重復定位次數(shù) 換刀次數(shù) 2 為消除重復定位誤差的影響提高孔系 的同軸度對于同軸度要求很高的孔系通過連 續(xù)換刀來完成該同軸孔系孔的全部加工然后再 加工其它坐標位置的孔 3 先安排對工件剛度破壞較小的工序加 工 4 注意數(shù)控加工工序與普通機床加工工 序熱處理工序輔助工序的銜接避免產(chǎn)生矛 盾 1 . 2對刀點和換刀點的確定 對刀點就是數(shù)控加工時刀具相對于工件運動 的起點由于程序也是從這一點開始執(zhí)行所以 編程時應首先考慮對刀點位置的選擇對刀點選 擇時應遵循以下原則 1 便于數(shù)學處理和簡化程序編制 2 對刀點是程序的起點又是程序的終 點在成批生產(chǎn)中要考慮對刀的重復精度所 以對刀點位置在機床上應容易校準加工過程中 便于檢查 3 加工精度要求不高時可直接用工件上 或夾具上的某些表面作對刀面加工精度要求較 高時對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝 基準上如以孔定位的零件以孔的中心作為對 刀點就比較合適對稱的零件應選擇零件的上 表面中心或底面中心為對刀點異形件應選擇設 計基準為對刀點加工路線封閉時應選擇加工 精度較高的表面為對刀面 4 確定對刀點時還應保證換刀后仍容易 對刀例如立式加工中心上換刀后由于新刀的 高度與原刀不可能完全相同一般對Z 軸需重新 校準此時若原對刀面已被切削掉則會出現(xiàn)麻 煩這種情況下一般選擇機床工作臺面為Z 軸 對刀點對刀后抬高一定的距離作為 Z 軸原點 5 加工過程中需換刀時應規(guī)定換刀點換 刀點的位置應根據(jù)工序內(nèi)容安排以換刀時刀具 不得碰傷工件夾具以及機床的原則而設定 換刀點往往應設在零件的輪廓之外 1 . 3加工路徑規(guī)劃 加工路徑是指數(shù)控加工過程中刀具相對于被 加工零件的運動軌跡加工路徑也稱為走刀路 線加工路徑對零件的加工精度和加工效率有很 大影響在規(guī)劃加工路徑時應注意以下幾點 1 在銑削零件的圓弧輪廓表面和平面時 應盡量避免法向切入和切出由于主軸系統(tǒng)和刀 具的剛度變化徑向切入時如圖 1 a 所示 切入后改變運動方向產(chǎn)生進給停頓此時切削 力也將減小刀具將在工件表面留下明顯凹痕 影響工件的粗糙度切出時也是如此為保證工 件表面粗糙度一般采用切向切入和切出如圖 1 b 所示 2 對于孔的位置精度要求較高的零件在 精鏜孔系時安排鏜孔的路線一定要注意做到各 孔的定位方向一致避免反向間隙的影響例如 圖 2 a所示的進給路徑在加工孔時X軸反 向間隙將影響到孔的孔距精度若按圖 2 b 所示進給路徑可使各孔的定位方向一致 從而提高了孔距精度 圖 1切入切出方向 a 法向切入b 切向切入切出 ab 3 銑削平面零件內(nèi)槽的封閉輪廓時切入 切出部分不能有外延部分這時可沿零件輪廓的 法線切入或切出其切入點最好選在零件輪廓兩 幾何元素的交點處進給路徑可以有圖3 所示的 三種方案圖3 a 和圖3 b 所示的進給路徑都能切 ab 圖 2精鏜孔系路徑 a 不合理路徑b 合理路徑 模 具 技 術 2 0 0 5 . N o . 561 盡內(nèi)腔中的全部面積不留死角不傷輪廓由 于要盡量減小重復進給的搭接量所以圖 3 a 所示的行切法將在每兩次進給的起點與終點留下 殘留高度即達不到要求的表面粗糙度值從數(shù) 值計算的角度看圖3 b 所示的環(huán)切法的刀位 點計算稍為復雜進給路徑也較長圖3 c 所 示的方案先采用行切法最后環(huán)切一刀光整 輪廓表面是較優(yōu)的進給路徑 意的問題 1 銑削平面時多采用鑲不重磨多面硬質(zhì)合 金刀片的端銑刀加工一般采用兩次走刀粗銑 和精銑粗銑時刀具直徑要小精銑時刀具直徑 要大一些 2 銑削平面零件的周邊輪廓凸臺和凹 槽一般采用立銑刀 3 精度要求較高的凹槽加工時可以采用 直徑比凹槽小的立銑刀先銑槽的中間部分然 后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊直到 達到精度要求為止刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)可以參考如 下刀具半徑R 應小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率 半徑一般取R0 . 8 0 . 9零件加工高 度H1 / 4 1 / 6R 以保證刀具有足夠的剛度 4 鉆孔時先用中心鉆鉆一中心孔或用 一剛性較好的短鉆頭锪窩還可代替孔口倒角 引正鉆頭在進行深孔加工時應特別注意冷卻 和棑屑必要時可選用內(nèi)冷卻深孔鉆頭內(nèi)冷卻 鑲?cè)嫒袡C夾刀片鉆頭等 5 鏜孔是懸臂加工為平衡徑向力減輕 鏜削振動應采用對稱的兩刃或兩刃以上的鏜頭 刀進行切削精鏜應采用微調(diào)鏜刀 1 . 5切削用量的選擇 切削用量的選擇原則是粗加工時一般以 提高加工生產(chǎn)效率為主但也應考慮經(jīng)濟性和加 工成本半精加工和精加工時應在保證加工精 度的前提下兼顧切削效率經(jīng)濟性和加工成 本具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書切削用量手 冊并結(jié)合經(jīng)驗而定 在選擇進給速度時還應考慮零件加工中的 一些特殊因素如圖5 所示加工拐角時銑刀 由點 A 運動到點B 時當進給速度較高時由于 慣性作用在拐角 B 處可能出現(xiàn)超程現(xiàn)象 即刀具將內(nèi)拐角 B處的材料多切去一些或使外 拐角B 處的材料少切去一些而導致加工誤差超 程誤差減小超程量的方法將A B 段切削分為 A A 和 A B 兩段前面大部分行程A A 段用 正常進給速度切削后邊小部分行程A B 段 改用低進給速度切削這就需要設置相應的低速 4 銑削三維曲面時如何設計進給路徑 取決于曲面本身的特點精度要求圖樣上數(shù)據(jù) 給出情況和曲面處理是否簡便總原則應是走刀 路線短程序段計算簡單在確定走刀路線時應 注意區(qū)分兩種情況其一當曲面的邊界外是開 敞的沒有其它表面限制時為了計算編程和 加工方便可以將曲面邊界延伸球頭銑刀可從邊 界外加工起如圖4 a 所示其二若曲面邊 界外還有其它表面限制球頭刀不能從邊界外開 始加工如圖 4 b 所示A B邊和 C D邊兩側(cè) 不能延伸這時沿 B C邊的諸截面直到 A D邊均 應用百分法細分插補點然后對應的百分量一一 相連構(gòu)成進給路線 abc 圖 3平面零件內(nèi)槽銑削路徑 a 行切法b 環(huán)切法c 復合法 1 . 4刀具的選擇 刀具選擇是數(shù)控加工的一項重要內(nèi)容不僅 影響加工效率而且直接影響加工質(zhì)量數(shù)控加 工不但要求刀具剛性好精度高而且尺寸穩(wěn) 定壽命長調(diào)整方便以下是刀具選擇時應注 ab 圖 4曲面銑削路徑 a 曲面外界無限制b 曲面外邊界有限制 6 2 D i e a n d M o u l d T e c h n o l o g y N o . 5 2 0 0 5 程序段來實現(xiàn)這一加工過程A B 段的長度和進 給速度應根據(jù)機床的動態(tài)特性和允許超程誤差來 決定 行下一程序段暫停時間應根據(jù)機床工藝系統(tǒng)的 剛度和允許的加工誤差來決定 2 結(jié)束語 數(shù)控加工是模具制造中的關鍵技術數(shù)控加 工質(zhì)量的好壞直接影響模具型面的加工質(zhì)量乃 至整套模具的制造質(zhì)量為了完成高質(zhì)量的模具 型面數(shù)控加工必須合理地生成控制刀具運動的 加工程序本文主要針對對模具數(shù)控加工編程中 的一些常見問題及處理技巧進行了探討實踐證 明這些編程技巧在模具數(shù)控加工中是很有效的 參考文獻 1 吳洪東等 模具C A D / C A M M 北京 機械工業(yè)出版 社 2 0 0 4 2 王維 數(shù)控加工工藝及編程 北京 機械工業(yè)出 版社 2 0 0 1 3 盧金火 模具數(shù)控加工中走刀方式和切削方向的選擇 J 汽車技術 1 9 9 8 1 0 1 3 1 5 4 李瑋 董軍 蔡邦智 數(shù)控加工工藝過程分析與處 理探索 J 西南林學院學報 2 0 0 3 1 8 5 8 7 5 林朝平 數(shù)控加工工藝分析的要點說明 J 機械研究 與應用 2 0 0 2 3 4 1 4 2 在切削過程中若數(shù)控機床工藝系統(tǒng)剛性較 差切削力的作用可能會使刀具滯后從而在內(nèi) 拐角處產(chǎn)生欠程現(xiàn)象使工件內(nèi)拐角處材料 少切去一些從而導致加工誤差欠程誤差 如圖6 所示減小欠程誤差的對策是增設減速程 序段即在A B 段用低
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