数控铣床孔系加工工艺的优化--中国期刊网

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数控铣床孔系加工工艺的优化

发表时间：2020/11/19 来源：《基层建设》2020年第22期作者：徐保群

[导读] 摘要：优化数控机床孔系加工工艺的目的在于以保证带有一定孔系的平面类零件和箱体类零件在数控机床上便于装夹、加工的基础上提高加工精度、增强数控机床适应性，对于机械制造企业能够达到缩短加工周期、节约加工成本的目的，从而达到使用要求。

        身份证号码：32090219820510xxxx
        摘要：优化数控机床孔系加工工艺的目的在于以保证带有一定孔系的平面类零件和箱体类零件在数控机床上便于装夹、加工的基础上提高加工精度、增强数控机床适应性，对于机械制造企业能够达到缩短加工周期、节约加工成本的目的，从而达到使用要求。
        关键词：数控铣床；孔系；加工工艺
        Abstract：the purpose of optimizing the machining technology of the hole system of CNC machine tools is to ensure that the plane parts and box parts with certain holes are easy to clamp and process on the CNC machine tools，improve the machining accuracy and enhance the adaptability of CNC machine tools.For machinery manufacturing enterprises，it can achieve the purpose of shortening the processing cycle and saving processing costs，so as to meet the requirements.
        合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。其实在使用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排，刀具的几何形状，走刀路线及切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控机床加工时，上述这些具体工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须考虑的内容，而且还必须做出正确的选择并编入加工程序中。根据数控加工的特点，正确选择加工方法和加工对象，充分发挥数控机床加工的优点，取得良好的经济效益是我们在进行工艺设计中必须考虑的一个重要问题。数控加工工艺的应用有很大的灵活性，对同一个加工内容，可能有多种工艺方案，必须针对具体问题进行具体分析。
        1数控铣床孔系加工常遇问题
        1.1机床自身精度及工艺误差
        数控机床之所以有精度误差是因为机床存在导轨误差、工作台误差及夹具误差等。数控机床在实际生产过程中由于工艺安排的顺序不同，在单位时间内所生产出来的合格零件数量也是有所不同的。不同的工艺安排所需要的费用也不同。然而在工艺设计过程中就需要根据零件的精度要求选择适合精度的数控机床及费用较低的工艺设计。
        1.2孔加工时刀具的影响
        由于孔加工是对零件内表面的加工，所用刀具多为定尺寸刀具，如钻头、铰刀等，在加工过程中，刀具磨损造成的形状和尺寸的变化会直接影响被加工孔的精度；由于受被加工孔直径大小的限制，切削速度很难提高，影响加工效率和加工表面质量，尤其是在对较小的孔进行精密加工时，为达到所需的速度，必须使用专门的装置，同时对刀具的性能也提出了很高的要求；刀具的结构受孔的直径和长度的限制，刚性较差。在加工时，由于轴向力的影响，容易产生弯曲变形和振动，刀具刚性对加工精度的影响就越大；孔加工时，刀具一般是在半封闭的空间工作，切屑排除困难；冷却液难以进入加工区域，散热条件不好，切削区热量集中，温度较高，所以刀具的耐用度也影响孔的加工质量。

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        2优化方案
        2.1提高工艺设计人员及操作者水平
        工艺设计人员应该重视基础，根据不同的零件类型，分解出不同的零件要素。通过判断零件信息，选择合理的孔系加工路线、孔系加工刀具及刀具的使用顺序。根据数控铣床的加工精度、装夹方法和换刀顺序等情况进行数控加工工序、工步的归并与排序，并对不同刀具的切削参数、工艺参数进行确定。最终编制出合理的加工程序。提高操作者的水平首先应该让操作者有质量意识；然后排专人进行培训指导，不要怕浪费材料和人工；最后对其进行考核。
        2.2工艺路线的优化
        零件的工艺路线是工艺设计的主要内容，它对机床的使用率、加工精度、刀具的使用数量和经济性等问题有着直接影响。在保证精度的前提下提高生产率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。其中工序集中主要体现在工件装夹的次数，最好是一次定位加工多道工序，这样就可以减免产生孔间距的误差；由于有时对同一孔系的加工需要多把刀具，从而使机床工作台回转时间变长，即工序是按刀具来进行划分的，所以最好是用同一把刀具加工完成所有能完成的部位后，再使用下一把刀具；对于位置精度要求不高的孔系，可按加工路线最短的原则安排孔的加工顺序。对于位置精度要求较高的孔系，则应考虑反向间隙对孔系的影响，从而再选择合理的走刀路线。
        2.3编程的优化
        2.3.1 孔系加工的动作顺序
        孔系加工的动作顺序非常典型，例如钻孔、镗孔的动作是由孔位平面定位、沿Z向快速运动到切削的起点、进给运动到指定深度、快速退回等组成。当一个零件上有很多个相同的孔时，则需要完成数个相同的顺序动作。如果使用基本指令来编写孔加工的程序将会十分麻烦，而使用孔加工固定循环功能指令来编程，只用一个程序段便可完成一个或两个以上孔的加工，可大大简化程序的编制，提高了编程效率，简化了程序。
        2.3.2 利用机床的空运行功能
        利用机床的空运行功能可以验证走刀轨迹是否正确。当程序输入机床后，可以装上刀具或工件，然后按下空运行按钮，此时主轴不转，工作台按程序轨迹自动运行，此时便可以发现刀具是否有可能与工件或夹具相碰。但是，在这种情况下必须要保证装有工件时，不能装刀具；装刀具时，就不能装工件，否则会发生碰撞。
        2.3.3 坐标系、刀补的设置必须正确
        在启动机床时，一定要设置机床参考点。机床工作坐标系应与编程时保持一致，尤其是Z轴方向，如果出错，铣刀与工件相碰的可能性就非常大。此外，刀具长度补偿的设置必须正确，否则，要么是空加工，要么是发生碰撞。
        机床加工过程中的误差因素很多，提高机床加工精度有很强的实践性，它跟生产条件及生产工艺有很大关系，要生产出精度很高的零件比较困难，这就需要工艺设计人员不断尝试，通过积累的工艺数据来进行验证，并在以后的生产加工中不断改进技术，以达到优质、高效和经济的数控加工。
        参考文献：
        [1] 陈日曜.金属切削原理（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2002.
        [2] 廖效果，刘又午.数控技术[M].武汉：湖北科学技术出版社，2000.
        [3] 戴曙.金属切削机床[M].北京：机械工业出版社，1993.
        [4] 廖效果.数字控制机床[M].武汉：华中理工大学出版社，1992.