關(guān)于數(shù)控俄鏜加工大批量機(jī)架的思考

1、關(guān)于數(shù)控俄鏜加工大批量機(jī)架的思考王興標(biāo) 吳昊川【摘要】 關(guān)于機(jī)架的加工工藝分析和制訂，并有效保證機(jī)架的加工精度。結(jié)合機(jī)架加工的特點(diǎn)，如何合理選用數(shù)控刀具以及切削用量。針對大批量機(jī)架加工采用數(shù)控機(jī)床流水作業(yè)法，以改善機(jī)架產(chǎn)品的加工質(zhì)量，減輕操作者勞動強(qiáng)度，提升加工效率和機(jī)床利用率。另外就幾處加工難點(diǎn)給出了合理的解決辦法。最后分析了加工過程中易發(fā)生質(zhì)量異議的環(huán)節(jié)及原因，并提出了糾正建議?！娟P(guān)鍵詞】 機(jī)架 加工工藝 數(shù)控刀具 流水作業(yè) 一、機(jī)架加工工藝的分析與制訂 1、零件圖的工藝分析 通過分析零件圖可以看出，零件形狀極不規(guī)則，加工基準(zhǔn)A、B面與其相關(guān)部位的尺寸精度要求很高，其中面與面、孔與面、孔與

2、孔、面與梯形槽、孔與槽之間的尺寸鏈較復(fù)雜。形位公差、精度等級等技術(shù)要求十分嚴(yán)格。一些相關(guān)尺寸根本無法在加工過程中直接測量，只能通過尺寸鏈推算或間接測量來保證。這些都會影響到加工質(zhì)量的結(jié)果。 2、加工方法的選擇 針對零件的復(fù)雜程度、技術(shù)要求高以及加工測量的不易性，我們?nèi)舨捎闷胀C(jī)床根本無法保證加工質(zhì)量，只能利用數(shù)控鏜床的精確定位和優(yōu)良的鏜、銑、鉆 等綜合切削加工性能來保障它。盡量減少工件在精加工時裝夾定位的次數(shù)，避免重復(fù)定位產(chǎn)生積累誤差的現(xiàn)象。 3、工序的劃分 工序的合理性對加工效率和加工結(jié)果是至關(guān)重要的。合理的工序安排能起到事半功倍的效果。機(jī)架毛坯余量較大，而數(shù)控機(jī)床不適用于留有氧化皮且余量大

3、的工件粗加工，須把粗加工工序交由其他機(jī)床來完成。這樣有利于提高效率、降低數(shù)控機(jī)床損耗，也使工件時效延長，避免機(jī)架應(yīng)力變形。 4、定位與夾緊方式的確定 基于機(jī)架加工的復(fù)雜性，我們盡量減少重定位次數(shù)，一次裝夾定位后在不影響精度的前提下盡可能多地加工控制相關(guān)的尺寸。工件的定位基準(zhǔn)要有高精度的等高墊塊來保證。采用多點(diǎn)塞實(shí)壓緊方式，防止加工過程中切削力的變化引起工件滑移。數(shù)控俄鏜具有生產(chǎn)效率和加工自動化程度高,零件的加工精度和產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性好等，能完成許多普通機(jī)床難以加工或根本無法加工的復(fù)雜型面加工。幾乎不要專用的工裝卡具、減少在制品,提高經(jīng)濟(jì)效益和大大減輕操作者的勞動強(qiáng)度等一系列優(yōu)點(diǎn) 二、合理選擇數(shù)

4、控切削刀具 俗語道：“工欲善其事，必先利其器”。對于加工大批量機(jī)架的情形，數(shù)控刀具的選擇是保證加工質(zhì)量和提高加工效率的重要環(huán)節(jié)。為了提高生產(chǎn)率數(shù)控俄鏜正向著高速、高剛性和大功率方向發(fā)展。這就要求刀具必須具有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削的性能,而且性能要穩(wěn)定。在選用刀具材料時,凡加工情況允許選硬質(zhì)合金刀具時,就不應(yīng)選用高速鋼刀具。有條件的選用性能更好更耐磨的刀具,如涂層刀具、立方氮化硼刀具、陶瓷刀片等。 因?yàn)槲夜編着_數(shù)控俄鏜沒有裝配完善的冷卻循環(huán)系統(tǒng)，機(jī)床更適合干式切削，所以這里特別強(qiáng)調(diào)一下螺旋銑削刀具的使用。在進(jìn)行臺肩、外輪廓，臺階面及直槽類粗、半精加工時，由于其優(yōu)良的斷屑和排屑性能，能夠承受

5、高速切削和強(qiáng)力切削，加工適用范圍十分廣。通過加工這批機(jī)架發(fā)現(xiàn)，若結(jié)合端面銑、圓周銑刀（玉米銑刀）可轉(zhuǎn)位刀片良好的切削加工性能，定制數(shù)控俄鏜適用銑刀，可以大大提升機(jī)床加工效率。 端面、玉米銑刀圖片集成后的玉米端銑刀可以把容屑槽減少至23個即可，在保證刀具加工 有效長度的同時，每槽可轉(zhuǎn)位涂層刀片34片即可，刀體直徑可以是50130mm之間，可做成整體式、快換直柄、莫式尾柄和分體快換套形式。這種做法加大了刀具單位容屑空間的容積，增強(qiáng)刀具切削、排屑性能，并且大大降低了涂層刀片的消耗，具有良好的實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。 集成后玉米端銑刀圖片刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命

6、，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時間內(nèi)所分擔(dān)到的

7、全廠開支M較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷、排屑性能好同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具宜采用適應(yīng)高速切削的刀具材料并使用可轉(zhuǎn)位刀片。三、采用流水作業(yè)加工大批量機(jī)架 利用數(shù)控鏜床進(jìn)行批量生產(chǎn)、特別是大批量生產(chǎn)時,在保證加工質(zhì)量的前提下,提高加工效率、確保加工過程的穩(wěn)定性是獲得良好經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)，另外在刀具選擇、加工路線安排、刀具使用順序等方面都要精細(xì)

8、分析、優(yōu)化組合，并改進(jìn)加工步驟，合理安排作業(yè)班次，提升機(jī)床利用率。數(shù)控俄鏜進(jìn)行集中批量加工時，除了改進(jìn)數(shù)控刀具是為達(dá)此目的進(jìn)行的有效嘗試之外，我們還有效地組織了流水加工作業(yè)。由于機(jī)架的加工復(fù)雜程度，我們把每件機(jī)架的加工劃分為四個工步，且工作量大致相當(dāng)，由兩臺數(shù)控俄鏜共四個班次協(xié)同完成。首先一臺機(jī)床兩個班次同時擔(dān)當(dāng)完成機(jī)架第一工步加工后，另一臺機(jī)床兩個班次接著同時完成二、三工步，第四工步由第一臺機(jī)床兩個班次在完成第一工步后繼續(xù)加工完成。流水作業(yè)應(yīng)用于大批量件加工過程中，有如下特點(diǎn)：1、 同一臺機(jī)床兩個班次可以統(tǒng)一加工方法，集中工、夾、量、刀具使用。2、 便于嚴(yán)格有效控制每個工步加工質(zhì)量和節(jié)奏，方

9、便測控。3、 不會過于頻繁換裝夾具、刀具，而影響加工連續(xù)性。4、 減輕操作者勞動強(qiáng)度。復(fù)雜的工藝，嚴(yán)格的質(zhì)量要求，保證加工工期等因素，都會帶給操作者不小的精神緊張的壓力。四、關(guān)于機(jī)架重點(diǎn)、難點(diǎn)的加工方法從某型機(jī)架零件圖看到梯形槽部的尺寸精度、位置度要求相當(dāng)高。通常的方法是利用數(shù)控機(jī)床確定槽部位置后，先去除部分余量（刀具易損），再使用成形刀具加工到圖紙尺寸。經(jīng)分析，因數(shù)控餓鏜無冷卻系統(tǒng)可加劇成形高速鋼刀具磨損，若定制成形硬質(zhì)合金刀具，也可因材質(zhì)、排屑不當(dāng)?shù)炔焕蛩卦斐傻毒弑廊星覠o法刃磨、補(bǔ)正尺寸。這些都可增加刀具損耗成本，降低加工效率。如果人工編程（見程序段），并采取數(shù)控程序來控制整個槽的加工過

10、程（刀具軌跡如圖），尺寸精度完全符合圖紙要求。程序段如下： X0Y0 R1=0 R2=10(刀具半徑) R3=22.7(槽頂寬) AA: G1Y=R3-R1-R2 Z1=-R1*TAN(60) F3000 G1X400F6000 G1Y=-(R3-R2-R1) F1200 G1X0F6000 R1=R1+0.1 IF R1<=11.7 GOTOB AA . 刀具軌跡如圖：YZ方向同時進(jìn)刀后，X向進(jìn)給運(yùn)動 Y向 x向z向在程序加工中，普通刀具不可避免因分層進(jìn)深，高轉(zhuǎn)速、大進(jìn)給量造成刀尖磨損加劇，可通過系統(tǒng)刀具補(bǔ)償來解決。若使用直徑為20mm可轉(zhuǎn)位涂層數(shù)控刀具切屑，不但經(jīng)濟(jì)而且高效，且能確保

11、加工質(zhì)量。另外零件圖要求各定位銷孔尺寸嚴(yán)格，我們同樣利用數(shù)控機(jī)床定位精度高，數(shù)控刀具切削性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)來解決這些難題。五、容易出現(xiàn)質(zhì)量異議的環(huán)節(jié)及處理辦法經(jīng)產(chǎn)品檢測，一小部分產(chǎn)品存在不穩(wěn)定的質(zhì)量問題，總結(jié)如下： 1、支承孔粗糙度等級不達(dá)標(biāo)。 由于我們制訂的加工工藝限定了機(jī)架在機(jī)床上裝夾位置，使得機(jī)床主軸在加工支承孔時伸出較長，剛性不足。即使設(shè)法改善刀具切削參數(shù)，也避免不了震動，影響了粗糙度的等級。我們最后利用主軸直徑為160mm數(shù)控機(jī)床伸長剛性好的特性來解決這個問題。2、A、B基準(zhǔn)面平面度問題通過改進(jìn)數(shù)控刀具使用刀片的類型，調(diào)校機(jī)床主軸箱與立柱的間隙，基本消除接刀痕跡，確保基準(zhǔn)面相關(guān)垂直度和平面度。3、定位銷孔位置偏差 把尋邊器單側(cè)定孔中心改為兩側(cè)，提高了精度，同時修復(fù)相關(guān)軸光柵尺，重新進(jìn)行激光補(bǔ)償后的精度為±0.01mm 。另外必須保證工件校正時精度。4、圓周孔排列位置偏移加工過程中，鉆頭伸出較長、擺動過大，造成定心偏差，引起孔位置偏移。我