加工中心技師論文.doc

國(guó)家職業(yè)資格全省統(tǒng)一鑒定加工中心技師論文（國(guó)家職業(yè)資格二級(jí)）論文題目：淺析數(shù)控銑削加工中的過(guò)切現(xiàn)象及對(duì)策姓 名： 李龍 身 份 證 320324098907232992 準(zhǔn)考證號(hào)： 所在省市： 江蘇省徐州市 所在單位： 江蘇省徐州技師學(xué)院 淺析數(shù)控銑削加工中的過(guò)切現(xiàn)象及對(duì)策李龍 江蘇省徐州技師學(xué)院摘要： 簡(jiǎn)要闡述了過(guò)切現(xiàn)象，并從多個(gè)方面分析了機(jī)床加工中產(chǎn)生過(guò)切的主要原因，例如半徑補(bǔ)償、內(nèi)圓弧半徑小于刀具半徑、尖角、棱角、內(nèi)角交接處等原因，并提出了解決的對(duì)策。提高了銑削加工的精度，以及銑削加工的生產(chǎn)效率。也為數(shù)控加工時(shí)進(jìn)行正確的工藝分析、合理的編制加工程序提供了可靠地依據(jù)。關(guān)鍵字：數(shù)控加工 過(guò)切現(xiàn)象 過(guò)切原因 對(duì)策 隨著數(shù)控機(jī)床加工自動(dòng)化程度變高、加工精度變高，對(duì)零件適應(yīng)性變強(qiáng)，因而銑削加工的生產(chǎn)效率也越來(lái)越高，提高銑削加工的加工精度則顯得尤為重要。在銑削過(guò)程中,影響加工精度的因素有：銑削振動(dòng)的影響、銑床本身精度的影響、銑刀及其安裝精度的影響、過(guò)切等等,因此在實(shí)際工作中，過(guò)切現(xiàn)象直接影響工件的表面質(zhì)量，甚至導(dǎo)致加工產(chǎn)品報(bào)廢，若能有效地控制銑削加工中過(guò)切現(xiàn)象，將大大提高銑削加工的加工精度及生產(chǎn)效率。一、過(guò)切現(xiàn)象銑削過(guò)切現(xiàn)象是指：在銑削過(guò)程中，由于各種原因使得實(shí)際切削的金屬層超過(guò)預(yù)定加工位置的現(xiàn)象。例如：立銑刀周刃精銑盤形凸輪輪廓的型面時(shí)，按照加工余量將工作臺(tái)精確移位，但發(fā)現(xiàn)實(shí)際銑削大于理論銑削量，此時(shí)便產(chǎn)生了過(guò)切。用圓柱銑刀進(jìn)行平面銑削時(shí)，由于銑削振動(dòng)的存在使得實(shí)際加工完的平面產(chǎn)生起伏，若其高處符合預(yù)定位置的加工要求，而低處則超過(guò)了預(yù)定的位置要求，因此形成過(guò)切，然而過(guò)切與表面粗糙度微觀幾何精度的概念不一樣，過(guò)切可以在局部發(fā)生，也可以在令部加工表面出現(xiàn)；局部過(guò)切可能是連續(xù)發(fā)生，也可能是間隔斷續(xù)出現(xiàn)。二、 產(chǎn)生的原因及對(duì)策1 建立或撤消刀具半補(bǔ)償路徑不當(dāng)引起的過(guò)切原因：按照數(shù)控系統(tǒng)功能，凡是建立刀具半徑補(bǔ)償功能的程序，數(shù)控系統(tǒng)從建立刀具半徑補(bǔ)償?shù)某绦蚨伍_始，只能預(yù)讀其后的兩個(gè)程序段。刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能（G40、G41、G42）不能在加工面的交接處建立和撤消刀補(bǔ)。刀具進(jìn)入輪廓加工時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向，則切削力的大小和方向?qū)⒏淖?，在工件表面有短暫的停留時(shí)間，因工藝系統(tǒng)的彈性變形，在工件表面會(huì)產(chǎn)生傷痕。對(duì)策：刀具的切入和切出應(yīng)選在切線方向或延長(zhǎng)線上。正確的方法是沿著刀具徑向切入，切向切出。（圖1 建立或撤消刀補(bǔ)方式）2 建立或撤消刀補(bǔ)指令不當(dāng)引起的過(guò)切原因：建立自動(dòng)刀具半徑補(bǔ)償功能后，不能連續(xù)插入兩個(gè)或兩個(gè)以上的與刀補(bǔ)平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的程序段。對(duì)策：也就是說(shuō)，用G代碼建立刀具自動(dòng)補(bǔ)償功能時(shí)，若需要連續(xù)兩次或兩次以上使用不含插補(bǔ)平面坐標(biāo)程序段時(shí)，應(yīng)在不含插補(bǔ)平面坐標(biāo)前一程序段加入指示下一刀具運(yùn)動(dòng)方向的坐標(biāo)指令（I、J、K中的任意兩個(gè)），否則就會(huì)過(guò)切。如圖2程序段N10、N15中不含插補(bǔ)平面的坐標(biāo)，執(zhí)行時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)切。N5 G91 G42 D07 X100 Y200；N10 S21 T05 M08；N15 G04 X1000；N20 X100。若把上面的程序段改為如下，就能避免過(guò)切，如圖2。N5 G91 G42 D07 X100 Y200 I100 J0；（I、J、K任意兩個(gè)）N10 S21 T05 M08；N15 G04 X100；N20 X100；3 加工小于刀具直徑的溝槽引起過(guò)切原因：如圖3所示的槽，槽底寬度小于刀具直徑，在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生過(guò)切。隨著刀具的進(jìn)給，刀具首先與槽左側(cè)面相切，隨著加工的進(jìn)行，刀具中心走到01 點(diǎn)，這時(shí)刀具到切削到B點(diǎn)，然而左側(cè)槽面已經(jīng)過(guò)切。加工槽底直線AB段時(shí)，刀具中心軌跡為0L-0e，與編程軌跡相反，這時(shí)機(jī)床會(huì)產(chǎn)生報(bào)警而停止運(yùn)動(dòng)。對(duì)策：宜選用直徑值小于槽底寬度的進(jìn)行加工，就可避免過(guò)切。4 加工小于刀具半徑的內(nèi)圓弧引起的過(guò)切原因：加工的圖形中若圓弧半徑小于切削刀具半徑時(shí)，則刀具實(shí)際加工的量大于理論加工的量，因此圓弧切削加工會(huì)出現(xiàn)過(guò)切。此時(shí)機(jī)床不會(huì)產(chǎn)生報(bào)警，會(huì)繼續(xù)銑削，銑削結(jié)束時(shí)，刀具已運(yùn)動(dòng)到該程序段的終點(diǎn)因而會(huì)產(chǎn)生過(guò)切。對(duì)策：對(duì)于內(nèi)側(cè)圓弧切屑，只有加工的圓角半徑R刀具半徑r時(shí)，才能正常切削不產(chǎn)生過(guò)切。（圖4）5 軸速度滯后性引起的過(guò)切 原因：角為直角的工件輪廓，其刀具中心正好沿著兩正交軸移動(dòng)，在某一坐標(biāo)伺服系統(tǒng)的位置為加工終點(diǎn)，而另一個(gè)正交軸伺服系統(tǒng)緊接著接受位置指令，度瞬間從零加速至指定值。但在兩正交軸改變的瞬間，第一正交軸對(duì)指令位置有滯后性，使得第二正交軸加速時(shí)，第一正交軸未到達(dá)拐點(diǎn)，出現(xiàn)過(guò)切。對(duì)策：(1)在編程時(shí)，對(duì)第一正交軸采用分級(jí)加度，或編程軌跡改變時(shí)有自動(dòng)減速和加速功能；(2)改變編程中正交軸的位置；(3)編程時(shí)在拐角處停留一段時(shí)間 。6 內(nèi)角交接處引起的過(guò)切原因：(1)當(dāng)銑刀運(yùn)動(dòng)至內(nèi)角交接處B 點(diǎn)時(shí),銑刀與工件的接觸面積增大 ,切削力也隨之增大 ,然后過(guò)拐角由銑兩面變?yōu)殂娨幻鏁r(shí)切削力減小 ,工藝系統(tǒng)彈性變形恢復(fù)致使刀具向工件加工表面內(nèi)側(cè)變形,從而產(chǎn)生過(guò)切;(2)對(duì)大慣性系統(tǒng) ,當(dāng)進(jìn)給速度較高時(shí),由于其運(yùn)動(dòng)慣性也可導(dǎo)致刀具過(guò)切。對(duì)策：(1)選擇剛性好、抗震及熱變形小的短柄刀具。選擇好的刀具雖然增加了刀具成本 ,但可提高加工品質(zhì) ,大大降低加工成本;(2)采用進(jìn)給速度分級(jí)編程。得在拐角處降低進(jìn)給速度 ，從而減小刀具慣性，達(dá)到減小過(guò)切區(qū)域的目的。7 刀具半徑補(bǔ)償?shù)拈_始與Z軸的切入操作而引起的過(guò)切原因：開始切削前，在離開工件的位置預(yù)先加上刀具半徑補(bǔ)償，之后進(jìn)行Z軸方向的切入，為保證程序運(yùn)行后得到正確的工件輪廓而不產(chǎn)生過(guò)切，編程時(shí)必須注意加工程序的結(jié)構(gòu)。如圖6在所示的平面內(nèi)使用刀具半徑補(bǔ)償功能（Z軸有加工）進(jìn)行輪廓切削，設(shè)起始點(diǎn)設(shè)在（0，0，50），當(dāng)?shù)毒甙霃窖a(bǔ)償從起點(diǎn)開始時(shí)，由于接近工件及切削工件時(shí)要有Z軸的移動(dòng)，按以下程序加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)過(guò)切，且系統(tǒng)不會(huì)報(bào)警提示。O 0001；N5 G90 G54 S1000 M03；N10 G00 Z100；N15 X0 Y0；N20 G01 G41 X20 Y10 D01 F100；N25 Z2；N30 Z-10；N35 Y50；。根據(jù)上面所建立的刀具半徑補(bǔ)償功能（XOY平面內(nèi)建立的刀補(bǔ)），不能連續(xù)出現(xiàn)兩段Z軸移動(dòng)的指令，否則出現(xiàn)補(bǔ)償位置不正確，出現(xiàn)過(guò)切加工。對(duì)策：為避免這種過(guò)切，在建立半徑補(bǔ)償這前，選擇一個(gè)不會(huì)發(fā)生干涉的安全位置，使Z軸快速接近工件后，再以進(jìn)給速度進(jìn)行切削深度加工，如圖7，并將以上程序修改為：O0001；N5 G90 G54 S1000 M03；N10 G00 Z100N15 X0 Y0；N20 Z2；N25 G01 Z-10 F100；N30G41 X20 Y10 D01N35 Y50；。8處理加工工藝時(shí)產(chǎn)生的過(guò)切 加工工藝過(guò)程中走刀路線、切削用量選擇等選擇不當(dāng)也會(huì)引起過(guò)切?？梢酝ㄟ^(guò)三個(gè)方面來(lái)預(yù)防:(1)對(duì)于非直線輪廓的銑削(如圓弧) ,銑刀銑外圓時(shí)要讓刀沿切線方向進(jìn)入圓弧銑削,避免法線方向切入;加工完成后讓刀具多走一段 ,同時(shí)沿切線方向退出 ,以免在取消刀補(bǔ)時(shí)出現(xiàn)過(guò)切現(xiàn)象。在銑削內(nèi)圓弧時(shí),也要沿切線方向切入切出,此時(shí)切線方向切入應(yīng)為圓弧與圓弧相切;(2)對(duì)于精度要求高的零件分為粗、精加工,分配加工余量時(shí)精加工應(yīng)取 0. 1mm -0.4)mm。在加工要求較高的凹槽時(shí) ,宜用直徑較小一些的立銑刀銑槽的中部 ,然后利用刀具半徑補(bǔ)償銑削兩邊;(3)為了減少不必要的換刀定位誤差 ,將零件上用一把刀加工的部位全部加工完后,再換另一把刀來(lái)加工。9尖角棱角的過(guò)切現(xiàn)象及對(duì)策原因：有時(shí)在用折線逼近曲線時(shí)沒有注意到其尖角是凸是凹，尤其是在曲線拐彎點(diǎn)附近不太容易分辨，這時(shí)若在尖角處采用過(guò)渡圓弧編程就很容易產(chǎn)生過(guò)切；（圖8）有時(shí)候凸型尖角附近有輪廓限制，例如銑刀直徑過(guò)大，尖角采用過(guò)渡圓弧編程也會(huì)產(chǎn)生過(guò)切。在銑削棱角輪廓時(shí)，若刀具中心位移量與輪廓尺寸相同時(shí) ，有可能發(fā)生過(guò)切現(xiàn)象或刀具中心軌跡不能連續(xù)現(xiàn)象。為此，在編寫工作加工程序時(shí)，應(yīng)考慮棱角的過(guò)渡軌跡，合理安排過(guò)渡程序。對(duì)策：1）一般采用人工直線過(guò)渡編程來(lái)進(jìn)行切削加工。 2）用C型刀補(bǔ)。C型刀補(bǔ)是采用直線作為輪廓之間的過(guò)渡，它可實(shí)現(xiàn)過(guò)切自動(dòng)報(bào)警，從而避免過(guò)切現(xiàn)象10 加工小于刀具半徑的臺(tái)階在有小于刀具半徑的臺(tái)階加工的程序中,如圖9 所示。如果用圓弧指令加工其臺(tái)階時(shí),通常刀具半徑補(bǔ)償后的圓心軌跡與編程軌跡的方向相反(從 B點(diǎn)向 A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)),這時(shí),最初的矢量被忽視,刀具繼續(xù)直線移向(BC)第二個(gè)矢量位置,如果程序?yàn)閱纬绦蚨芜\(yùn)行模式,則機(jī)床在 C點(diǎn)停止并報(bào)警,不是單程序段運(yùn)行模式則機(jī)床繼續(xù)自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。加工中如用直線指令加工臺(tái)階,刀具半徑補(bǔ)償正常進(jìn)行且不顯示報(bào)警,但會(huì)產(chǎn)生剩余切削。11 其他原因 以上為過(guò)切的幾種可能發(fā)生情況。當(dāng)然，引起過(guò)切還有一些其他原因，例如夾具剛性，機(jī)床本身的往返間隙等的影響，在實(shí)際工作中還要針對(duì)具體機(jī)床具體分析，具體處理。三、 結(jié)束語(yǔ)在數(shù)控切削加工中，引起過(guò)切的原因是多方面的，零件結(jié)構(gòu)工藝的不合理，刀具選擇不恰當(dāng)會(huì)發(fā)生過(guò)切，機(jī)床夾具剛性、機(jī)床本身往返間隙的影響也會(huì)引起過(guò)切。對(duì)于數(shù)控加工的零件，應(yīng)視圖形的特點(diǎn)采取針對(duì)性措施，防止過(guò)切的發(fā)生。從而提高工件的加工質(zhì)量。 參考文獻(xiàn)：(1) 周保牛 . 數(shù)