數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)論文數(shù)控機(jī)床加工工藝論文

數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)論文數(shù)控機(jī)床加工工藝論文數(shù)控加工工藝的可靠性?xún)?yōu)化設(shè)計(jì)摘要:通過(guò)對(duì)數(shù)控加工的特點(diǎn)以及數(shù)控加工工藝的決策規(guī)則,并對(duì)加工工藝創(chuàng)成模型進(jìn)行了分析,介紹了數(shù)控加工工藝創(chuàng)成過(guò)程,又分析了基于加工中心的數(shù)控加工工藝。最后指出機(jī)床加工過(guò)程中的誤差因素很多,提高機(jī)床加工精度有很強(qiáng)的實(shí)踐性,它和實(shí)際生產(chǎn)條件及生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。要想生產(chǎn)出精度很高的產(chǎn)品比較困難,需要工藝人員不斷嘗試,通過(guò)積累每次工藝數(shù)據(jù),來(lái)驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),并在以后的設(shè)計(jì)中予以更正。關(guān)鍵詞:數(shù)控加工工藝根據(jù)可靠性的定義,數(shù)控機(jī)床加工工序的可靠度是指該機(jī)床在工序規(guī)定的條件和時(shí)間內(nèi)加工零件合格的可靠程度,在實(shí)際生產(chǎn)中,要提高加工零件的合格率,就要提高上藝規(guī)劃方案的可靠性,即在工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中,選用加工工序可靠度高的數(shù)控機(jī)床。然而,數(shù)控機(jī)床加工工序的可靠度越高,就意味著由該機(jī)床所完成的零件的加工工序的費(fèi)用也越多,在實(shí)際加工工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)中,如何根據(jù)被加工零件的精度要求,選用不同精度等級(jí)的數(shù)控機(jī)床,使工藝方案的可靠度最大,工藝方案的零件加工費(fèi)用也最低,兩者同時(shí)達(dá)到最優(yōu)值,是在CAPY系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。工藝方案的可靠度主要取決于兩個(gè)因素,一是工藝方案中選定數(shù)控機(jī)床本身的可靠度,二是工藝方案中各廣義加工工序組合的合理性。操作者的失誤率可以通過(guò)對(duì)員工的培訓(xùn)和加強(qiáng)管理來(lái)加以控制。1.數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)數(shù)控加工工藝具有以下特點(diǎn):1)由于在數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)對(duì)加工工藝用的是廣義的工序,所以與一般的機(jī)床工件加工情況是有區(qū)別的,主要在工件的道具使用以及加工錄像和配備都有區(qū)別。2)由于每次加工所需刀具均預(yù)調(diào)裝于刀庫(kù)上,因此,在數(shù)控機(jī)床上加工工件時(shí)刀具配置、安裝和使用均不需中斷加工過(guò)程,使加工過(guò)程連續(xù)。2)由于各次加工的刀具都預(yù)調(diào)裝在刀庫(kù)上面,故要使加工的過(guò)程連續(xù),就需要在數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)安裝以及使用都不需中斷加工過(guò)程。3)較高的加工精度。通常在數(shù)控機(jī)床上一般一次加工就可達(dá)到所要求的精度,不需要分精與粗的加工。4)工件一次裝夾,能完成多個(gè)部位和型面的加工,甚至完成工件的全部加工內(nèi)容,特別是具有多個(gè)動(dòng)力頭和四軸以上的數(shù)控機(jī)床。之所以要求對(duì)加工工藝創(chuàng)成規(guī)程的工序內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)制定的要求,并且不能對(duì)其隨便改動(dòng),是因?yàn)閿?shù)控加工工藝的工序一般相對(duì)集中。2.數(shù)控加工工藝的決策規(guī)則數(shù)控工藝的創(chuàng)成為CNC加工程序的生成準(zhǔn)備了必要的工藝信息,而數(shù)控工藝決策規(guī)則是數(shù)控工藝創(chuàng)成的原理與機(jī)制,是表征數(shù)控加工工藝CAPP系統(tǒng)的基礎(chǔ)。由于上述數(shù)控加工工藝的特點(diǎn),決定了在創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中,數(shù)控工藝決策不同于普通機(jī)床的加工工藝決策,創(chuàng)成式CAPP系統(tǒng)中數(shù)控加工工藝決策規(guī)則可歸納為下:1)數(shù)控機(jī)床能一次完成工件上有精度要求的加工型面、位的加工,因此,建立有關(guān)工件型面、位的加工方法鏈與普通機(jī)床不同。以銑削為例,如某特征,其型面、位加工方法鏈在普通工藝決策時(shí)要分為去余量→半精銑→精銑,而在數(shù)控加工工藝決策中,廣義地標(biāo)定為數(shù)控銑,只是在設(shè)計(jì)CNC程序中分幾次走刀或更換不同的刀具和切削同量。2)在數(shù)控機(jī)床有四個(gè)以上的坐標(biāo)軸以及多個(gè)動(dòng)力頭的情況下,可以通過(guò)工件的一次裝夾來(lái)實(shí)現(xiàn)普通機(jī)床需要進(jìn)行多次裝夾才能完成的任務(wù)的加工。故可以依據(jù)一次裝夾所能完成的加工的任務(wù),在數(shù)控工藝決策時(shí),對(duì)工序的內(nèi)容確定為一道。3)由于與一般的機(jī)床加工相比數(shù)控加工時(shí)刀具的安裝于配置以及使用時(shí)有區(qū)別的,故在工藝決策中工步歸并需遵循刀具的使用順序與配置和換刀的情況,把普通機(jī)床上所不能歸并的在數(shù)控機(jī)床上可以歸并成同一工步。4)數(shù)控機(jī)床加工工藝決策中的工序排序應(yīng)符合數(shù)控機(jī)床工件裝夾的特點(diǎn)和刀具配置、換刀、使用順序等特點(diǎn)。特別是具有多個(gè)動(dòng)力頭和四軸以上的數(shù)控機(jī)床更是如此。5)需要對(duì)數(shù)控工藝工序的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的描述,要遵循工步相近與遵循工序的規(guī)則來(lái)對(duì)待工藝決策,盡量使工序的內(nèi)容詳盡與簡(jiǎn)潔。也就是要詳細(xì)制定工藝決策中刀具與機(jī)床和切削的參數(shù)以及走刀路線自動(dòng)選擇匹配等規(guī)則。3.加工工藝創(chuàng)成模型數(shù)控加工工藝創(chuàng)成模型(圖1、2)的建立包含:1)要讓系統(tǒng)得知零件產(chǎn)品的目標(biāo)情況需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)任務(wù)接受器,能完整的對(duì)所處理的對(duì)象特征進(jìn)行描述。2)對(duì)零件知識(shí)庫(kù)的設(shè)計(jì)主要為了了解與區(qū)別于所要處理的各種零件的知識(shí)庫(kù)。3)對(duì)工藝知識(shí)庫(kù)的創(chuàng)建主要是關(guān)于進(jìn)行零件加工工藝時(shí)所需達(dá)到的約束條件。4)設(shè)計(jì)一個(gè)能不斷獲取和更新零件知識(shí)庫(kù)和工藝知識(shí)庫(kù)中內(nèi)容的接收編輯器。5)采用基于零件特征型面的數(shù)控加工方法建立數(shù)控加工基元CNC-ME,該基元是以零件特征為核心的有關(guān)特征數(shù)控加工信息的實(shí)體,是數(shù)控加工過(guò)程的基本指令,是通過(guò)數(shù)控加工工藝規(guī)則中的數(shù)控加工方法、工藝參數(shù)與零件特征對(duì)應(yīng)關(guān)系匹配形成的。當(dāng)零件確定后,以組成零件的各特征元素為關(guān)鍵字去搜索相應(yīng)的知識(shí)庫(kù),獲得最佳的加工工藝方案。6)建立數(shù)控加工基元CNC-ME與制造資源的關(guān)系模型,使CNC-ME與制造資源的匹配,產(chǎn)生數(shù)控加工工藝基元CNC-WE。4.數(shù)控加工工藝創(chuàng)成過(guò)程數(shù)控工藝創(chuàng)成過(guò)程分為“正向離散”和“反向集中”、“工藝路線生成”三個(gè)階段。1)正向離散過(guò)程就是將零件分解成各特征要素的階段,通過(guò)掃描零件特征信息庫(kù),判斷特征類(lèi)型,讀取特征參數(shù),并與數(shù)控工藝規(guī)則中各特征的數(shù)控加工方法進(jìn)行匹配并優(yōu)化,確定各特征的數(shù)控加工方法即(CNC-ME)。2)反向集中是各數(shù)控加工基元CNC-ME根據(jù)數(shù)據(jù)加工的特點(diǎn)歸并而形成的工步、工序直到生成數(shù)控加工工藝過(guò)程的階段。在各特征數(shù)控加工方法確定后,根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工精度、裝夾方法、加工順序、刀具配置與換刀順序等情況以及工藝決策上的普通規(guī)則(如先主后次,先面后孔等)進(jìn)行數(shù)控加工工序、工步的歸并與排序,得到粗略的數(shù)控加工工藝過(guò)程;根據(jù)特征的數(shù)控加工方法,利用CNC-ME與數(shù)控制造資源的關(guān)系模型通過(guò)掃描數(shù)控機(jī)床的能力庫(kù),并根據(jù)數(shù)控車(chē)間、數(shù)控機(jī)床技術(shù)參數(shù)和零件的總體信息,合理選取數(shù)控機(jī)床;根據(jù)各特征參數(shù),再次對(duì)設(shè)計(jì)的工藝流程進(jìn)行歸并排序,選取加工所需的工裝夾具、刀具、量具等工藝裝備,創(chuàng)成數(shù)控加工工藝流程。最后選取各種刀具的切削參數(shù)、工藝參數(shù)和走刀路線,形成CNC加工程序。3)工藝路線生成與工序的優(yōu)先級(jí)和使用的刀具類(lèi)型有關(guān)。首先根據(jù)加工工序順序的特征信息,在知識(shí)庫(kù)中選取與之相匹配的刀具和相應(yīng)的切削參數(shù)、編號(hào)。確定每道工序或工步的優(yōu)先級(jí),利用搜索、排序等方法擬定工藝路線。具體安排中,應(yīng)先確定加工階段,在劃分了加工階段后,就可以進(jìn)行加工類(lèi)型的選擇,通過(guò)插入運(yùn)算將它們依次插到各階段相應(yīng)的位置上。在確定加工路線時(shí),一定要對(duì)最短路徑方法和系統(tǒng)提供的宏指令編程法綜合考慮。特別是在進(jìn)行批量生產(chǎn)或大型模具制造時(shí),一定要采用最短路徑法生成工藝路線,這樣雖然在編程上比采用宏指令技術(shù)要麻煩點(diǎn),但卻能最大限度地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效率,縮短制造周期,提高生產(chǎn)率。5.基于加工中心的數(shù)控加工工藝5.1加工零件合理選擇采用加工中心加工零件的目的是提高并穩(wěn)定加工質(zhì)量,較大幅度地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,改善生產(chǎn)管理及工藝管理方式,最終獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益,但不是所有的零件都適合采用加工中心完成加工。加工中心主要適宜加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工序長(zhǎng)、精度要求高、工藝內(nèi)容豐富、可加工性差,且采用普通機(jī)床加工時(shí)間長(zhǎng)、工藝裝備多、工藝流程長(zhǎng)、效率低并需多次裝夾和調(diào)整才能完成的零件。工序單一或簡(jiǎn)單、不能充分發(fā)揮加工中心自動(dòng)換刀功能的零件,以及加工時(shí)間較長(zhǎng)、刀具用量少的零件則不宜采用加工中心加工。5.2加工工藝路線的優(yōu)化加工中心加工零件的工藝路線是工藝設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容,它對(duì)加工中心的使用效率、加工精度、刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題有著直接的影響。在保證加工精度和最大限度地提高生產(chǎn)率的前提下,設(shè)計(jì)加工中心的加工工藝方案時(shí),應(yīng)盡量做到工序集中、工藝路線最短、空行程和其他輔助時(shí)間最少,具體如下:(1)要盡可能通過(guò)完成各個(gè)可以加工的表面來(lái)對(duì)輔助的時(shí)間進(jìn)行縮短,工件裝夾的次數(shù)進(jìn)行縮減,主要針對(duì)一次定位裝夾中。(2)解決好傳統(tǒng)加工與數(shù)控加工的合理銜接,盡量在普通機(jī)床上完成大切削量粗加工,以提高數(shù)控機(jī)床的利用率和刀具壽命。(3)加工中心換刀時(shí)間一般較長(zhǎng)相對(duì)工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)的時(shí)間,為了減少空城時(shí)間以及換刀的次數(shù),如果對(duì)工件沒(méi)有特別的要求,通常對(duì)加工順序是按刀具來(lái)劃分的,也就是用同一把刀具加工完所有能加工的部位后,再使用下一把刀。(4)對(duì)于位置精度要求不高的孔系加工,可按加工路線最短的原則安排孔的加工順序;但對(duì)于位置精度要求較高的孔系加工,為避免反向間隙對(duì)孔的位置精度的影響,則要慎重考慮。6.結(jié)語(yǔ)CAPP系統(tǒng)在推進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)中工藝標(biāo)準(zhǔn)化和自動(dòng)化方面起著不可估量的作用,日趨完善。但要充分發(fā)揮CAPP系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的效率,高素質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)豐富的一線操作員和工藝技術(shù)人員是必不可少的。機(jī)床加工過(guò)程中的誤差因素很多,提高機(jī)床加工精度有很強(qiáng)的實(shí)踐性,它和實(shí)際生產(chǎn)條件及生產(chǎn)工藝有很大關(guān)系。要想生產(chǎn)出精度很高的產(chǎn)品比較困難,這需要工藝人員不斷嘗試,通過(guò)積累每次工藝數(shù)據(jù),來(lái)驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),并在以后的設(shè)計(jì)中予以更正。參數(shù)文獻(xiàn):