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数控车床车削加工工艺优化
来源:我网络 作者:/ 浏览次数:0
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  数控车床车削加工,是指数控机床在内装的程序控制系统对数控车床刀具轨迹进行控制,以提高工件加工精度。数控车削要注意刀具和工件,要保证在一个确定的坐标系中,以实现程序控制系统,并且一定要控制好数控车削的加工工艺。
一、选择加工机床
  数控机床都有一定的使用范围。加工机床的选择,需要注意工件的外形尺寸、结构、加工要求和数控机床的参数,选择合适的机床加工。
二、精确控制零件图
  数控车削加工的素材是工件,零件图是分析工件的重要说明书,审核零件图时,要注意以下几点。一是一定要有统一、标准和直观的尺寸标注。只有有了精确的尺寸,才能保证数控编程的准确。二是零件图是加工轮廓图。一定要具备基本的几何要求。分析轮廓图的精度,保证零件图的合理公差。三是数控加工工件是一个系统的过程,要保证每一个工艺的正确步骤和注意事项,确定关键质控点。
三、夹具和刀具的选择
  在进行夹具和刀具的选择时,一定要先了解各种夹具和刀具的具体特点,并视具体情况选择夹具和刀具。
  1.工件的装夹与定位
  工件的定位是加工操作的第一步,工件定位直接关系到加工的精度和效率。工件定位时,首先要选择定位基准(定位基准直接关系到工件的加工尺寸和精度),主要有粗基准和精基准两种,都需要确保设计基准、工艺基准、测量基准和编程远点的统一。设计装夹方案时,尽量减少装夹数量。选择数控车削夹具是夹紧方案的重要内容。轴类等回转体工件,可以采用四爪单动卡盘,三爪自定心卡盘等进行装夹;而盘类零件,则可以有效夹装可调卡爪式卡盘或者快速可调卡盘;要求较高的工作,除了考虑卡盘外,更多的会选择制作专用工装辅助加工,或考虑留余量上磨床磨削。
  2.选择车削刀具及切削用量确定
  数控刀具是车削加工的主要部件,选择刀具要综合考虑工件、数控机床及刀具之间的适应性,尽量选择直径大的刀具,这样会增长刀具寿和提高生产效率。数控机床要求车削刀具材质要达到要求,不仅指要保证刀具材质的硬度、导热性、强度等物理指标,还要考虑加工刀具的经济性。
  刀具的外形,要参考待加工件的轮廓图及其精度要求,还要选择直径大的刀具或成型刀具,以便提升车削效率,并且延长刀具的寿命。
  还要注意控制切削用量。这就要注重每一个工序的运行参数,进而控制数控编程数据。在进行数控编程时,确定好切削用量,使得切削深度(背吃刀量)、切削速度(主轴转速)、进给速度(进给量)相互适应,最大限度提升数控车削加工效率,获得理想的表面粗糙度。
四、选择车刀刀位点
  刀位点就是在程序编制时,刀具上所选择的代表刀具所在位置的点,程序上的加工轨迹就是该点的运动轨迹。在数控车削中,车刀的刀位点应选择在刀尖或圆弧刀的中心上。但为了方便编程和保证加工精度,车刀刀位点的选择必须满足以下几点要求:一是刀位点一定要能直接测量,尽量保证刀位点与刀具长度预调测定点相一致;二是在刀位点与精度要求较高的尺寸或难于测量的尺寸之间建立直接的联系;三是刀位点能在程序的运动指令中直接体现刀具极限位置;四是编程人员一旦选定刀位点,就不宜反复发生变化;五是在刀具调整图中以图形标注选定的刀位点。
  端槽刀刀位点的选择
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图1 端槽刀刀位点的选择
  如图1所示端槽刀,采用刀具预调仪对刀时,P1点比P2点测量方便,因此刀位点应选择P1点。如果刀具位置的调整和补偿是以试切法确定,而且环形槽小圆的加工精度高于大圆精度,则应该选择P2点为刀位点。
五、确定分层切削刀具终止位置
  当工件外圆表面剩下较多的加工余量时,需分层多次走刀切削,并从第2刀起要注意防止走刀至终点时背吃刀量的突增。设以900主偏角的刀具分层车削外圆,合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(e一般取0.05mm),以便延长刀具的使用寿命。如果e=0,即每一刀都终止在同一轴向位置上,车刀主切削刃就可能在终止处受到瞬时的重负荷冲击,造成崩刃或加速刀具磨损。
六、实际走刀误差补值
  因为工件在加工时的弹性变形,会产生走刀误差,误差大小与切削时的背吃刀量密切相关。薄壁工件在切削时走刀现象严重,使得所车削工件尺寸与预期的有很大差距,一般是外圆变大,内孔变小。
  等背吃刀量试切法
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图2 等背吃刀量试切法
  可使用“等背吃刀深度法”,调整小范围刀补值,以减少走刀造成的精度影响。如图2所示,比如待加工的外圆尺寸为A,双面余量为2t。试切削时,取t值的一半作为切削时的背吃刀量,试切削在该表面的全长上进行。试切削后,程序安排停车,测量该外圆尺寸是否等于A+t,按出现的误差大小调整刀具的刀补值。然后继续运行程序,完成精加工走刀。
七、车削断屑问题
  数控车削是自动化加工,如果刀具的断屑性能太差,将影响到加工的正常进行。要保证加工的进行,必须提高刀具本身的断屑性能,合理选择刀具的切削用量,最大程度的减少妨碍加工的条带形切屑。数控车削中,切屑长度宜控制在50~150mm,直径不大的螺卷状切屑,或宝塔形切屑,让它们有规律地沿一定方向排除。如果断屑不理想,可在程序进行的过程中暂停,强迫断屑;或者使用断屑台加强断屑效果。使用上压式的机夹可转位刀片时,可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧;车内孔时,则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。
八、选择可转位刀具刀片形状
  在进行数控加工时,刀具必须刚性好、精度高、尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好;同时,要求安装调整方便,来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具,常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。
  数控车削中广泛采用机夹可转位刀具,因为它能提高数控加工生产率,保证产品质量。可转位车刀刀片种类繁多,使用最广的排列是菱形刀片>三角形刀片>圆形刀片>切槽刀片。菱形刀片的菱形锐角有800、550和350三类。800菱形刀片刀尖角大小适中,刀片强度、散热性和耐用度较好,又能装配成主偏角略大于900的刀具,用于加工端面、外圆、内孔和台阶。同时,这种刀片的可夹固性好,可用刀片底面及非切削位置上的800刀尖角的相邻两侧面定位,定位方式可靠,且刀尖位置精度仅与刀片本身的外形尺寸精度相关,转位精度较高,适合数控车削。350菱形刀片因其刀尖角小,干涉现象少,多用于车削工件的复杂型面或开挖沟槽。
九、切槽的走刀路线
  对于较深的槽型,数控车床上常使用切槽刀加工,若刀宽和待加工的槽宽一样,则可使用切槽刀一次切槽到位。如果切槽刀较窄,而槽型较宽,就必须多次切入。正确的切削顺序应该是:先中间再两边。因为刀刃两侧的圆角半径通常小于工件槽底和侧壁的转接圆角半径,左右两刀切下时,当刀具接近槽底,需要各走一段圆弧。只有先切削中间,才能为这两段圆弧的走刀创造条件。就算是刀刃两侧圆角半径跟工件槽底两侧的圆角半径一样,也要先在中间切一刀,以保证刀刃两侧的负荷一样,后面的两刀分别是左侧负荷重和右侧负荷重,刀具的磨损是均匀的。机夹式的切槽刀比较适合直切。
  以上为数控车床车削加工工艺优化的一些措施与建议,在实际加工应用中需要不断地结合工件、工况、刀具、设备等多方面因素综合分析,并不断优化,才能得出工件质量稳定、加工经济高效的合适工艺。
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