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機械工人眼中的藝術(shù)!領(lǐng)略國外數控復雜的加工模式!

作者: 來(lái)源: 日期:2018-9-4 14:55:12 人氣:8184


數控加工(numerical control machining),是指在數控機床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法,數控機床加工與傳統機床加工的工藝規程從總體上說(shuō)是一致的,但也發(fā)生了明顯的變化。用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問(wèn)題和實(shí)現高效化和自動(dòng)化加工的有效途徑。

操作過(guò)程

數控編程

數控加工程序編制方法有手工(人工)編程和自動(dòng)編程之分。手工編程,程序的全部?jì)热菔怯扇斯ぐ磾悼叵到y所規定的指令格式編寫(xiě)的。自動(dòng)編程即計算機編程,可分為以語(yǔ)言和繪畫(huà)為基礎的自動(dòng)編程方法。但是,無(wú)論是采用何種自動(dòng)編程方法,都需要有相應配套的硬件和軟件。

可見(jiàn),實(shí)現數控加工編程是關(guān)鍵。但光有編程是不行的,數控加工還包括編程前必須要做的一系列準備工作及編程后的善后處理工作。一般來(lái)說(shuō)數控加工工藝主要包括的內容如下:

⑴ 選擇并確定進(jìn)行數控加工的零件及內容;

⑵ 對零件圖紙進(jìn)行數控加工的工藝分析;

⑶數控加工的工藝設計;

⑷ 對零件圖紙的數學(xué)處理;

⑸ 編寫(xiě)加工程序單;

⑹ 按程序單制作控制介質(zhì);

⑺程序的校驗與修改;

⑻ 首件試加工與現場(chǎng)問(wèn)題處理;

⑼數控加工工藝文件的定型與歸檔。

為了提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度,縮短編程時(shí)間和降低數控加工成本,在航空航天工業(yè)中還發(fā)展和使用了一系列先進(jìn)的數控加工技術(shù)。如計算機數控,即用小型或微型計算機代替數控系統中的控制器,并用存貯在計算機中的軟件執行計算和控制功能,這種軟連接的計算機數控系統正在逐步取代初始態(tài)的數控系統。直接數控是用一臺計算機直接控制多臺數控機床,很適合于飛行器的小批量短周期生產(chǎn)。理想的控制系統是可連續改變加工參數的自適應控制系統,雖然系統本身很復雜,造價(jià)昂貴,但可以提高加工效率和質(zhì)量。數控的發(fā)展除在硬件方面對數控系統和機床的改善外,還有另一個(gè)重要方面就是軟件的發(fā)展。計算機輔助編程(也叫自動(dòng)編程)就是由程序員用數控語(yǔ)言寫(xiě)出程序后,將它輸入到計算機中進(jìn)行翻譯,最后由計算機自動(dòng)輸出穿孔帶或磁帶。用得比較廣泛的數控語(yǔ)言是 APT語(yǔ)言。它大體上分為主處理程序和后置處理程序。前者對程序員書(shū)寫(xiě)的程序加以翻譯,算出刀具軌跡;后者把刀具軌跡編成數控機床的零件加工程序。數控加工,是在對工件進(jìn)行加工前事先在計算機上編寫(xiě)好程序,再將這些程序輸入到使用計算機程序控制的機床進(jìn)行指令性加工,或者直接在這種計算機程序控制的機床控制面板上編寫(xiě)指令進(jìn)行加工。加工的過(guò)程包括:走刀,換刀,變速,變向,停車(chē)等,都是自動(dòng)完成的。數控加工是現代模具制造加工的一種先進(jìn)手段。當然,數控加工手段也一定不只用于模具零件加工,用途十分廣泛。

工藝分析

被加工零件的數控加工工藝性問(wèn)題涉及面很廣,下面結合編程的可能性和方便性提出一些必須分析和審查的主要內容。

1、尺寸標注應符合數控加工的特點(diǎn)

在數控編程中,所有點(diǎn)、線(xiàn)、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準的。因此零件圖上最好直接給出坐標尺寸,或盡量以同一基準引注尺寸。

2、幾何要素的條件應完整、準確

在程序編制中,編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的幾何要素參數及各幾何要素間的關(guān)系。因為在自動(dòng)編程時(shí)要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義,手工編程時(shí)要計算出每個(gè)節點(diǎn)的坐標,無(wú)論哪一點(diǎn)不明確或不確定,編程都無(wú)法進(jìn)行。但由于零件設計人員在設計過(guò)程中考慮不周或被忽略,常常出現參數不全或不清楚,如圓弧與直線(xiàn)、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時(shí),一定要仔細,發(fā)現問(wèn)題及時(shí)與設計人員聯(lián)系。

3、定位基準可靠

在數控加工中,加工工序往往較集中,以同一基準定位十分重要。因此往往需要設置一些輔助基準,或在毛坯上增加一些工藝凸臺。

4、統一幾何類(lèi)型或尺寸

零件的外形、內腔最好采用統一的幾何類(lèi)型或尺寸,這樣可以減少換刀次數,還可能應用控制程序或專(zhuān)用程序以縮短程序長(cháng)度。零件的形狀盡可能對稱(chēng),便于利用數控機床的鏡向加工功能來(lái)編程,以節省編程時(shí)間。

零件裝夾

一、定位安裝的基本原則

在數控機床上加工零件時(shí),定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準和夾緊方案。在選擇時(shí)應注意以下幾點(diǎn):

1、力求設計、工藝和編程計算的基準統一。

2、盡量減少裝夾次數,盡可能在一次定位裝夾后,加工出全部待加工表面。

3、避免采用占機人工調整式加工方案,以充分發(fā)揮數控機床的效能。

二、選擇夾具的基本原則

數控加工的特點(diǎn)對夾具提出了兩個(gè)基本要求:一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定;二是要協(xié)調零件和機床坐標系的尺寸關(guān)系。除此之外,還要考慮以下幾點(diǎn):

1、當零件加工批量不大時(shí),應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具,以縮短生產(chǎn)準備時(shí)間、節省生產(chǎn)費用。

2、在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具,并力求結構簡(jiǎn)單。

3、零件的裝卸要快速、方便、可靠,以縮短機床的停頓時(shí)間。

4、夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工,即夾具要開(kāi)敞,其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀(如產(chǎn)生碰撞等)。 

加工誤差

數控加工誤差△數加是由編程誤差△編、機床誤差△機、定位誤差△定、對刀誤差△刀等誤差綜合形成。

即:△數加=f(△編+△機+△定+△刀)

其中:

1、編程誤差△編由逼近誤差δ、圓整誤差組成。逼近誤差δ是在用直線(xiàn)段或圓弧段去逼近非圓曲線(xiàn)的過(guò)程中產(chǎn)生,如圖1.43所示。圓整誤差是在數據處理時(shí),將坐標值四舍五入圓整成整數脈沖當量值而產(chǎn)生的誤差。脈沖當量是指每個(gè)單位脈沖對應坐標軸的位移量。普通精度級的數控機床,一般脈沖當量值為0.01mm;較精密數控機床的脈沖當量值為0.005mm或0.001mm等。

2、機床誤差△機由數控系統誤差、進(jìn)給系統誤差等原因產(chǎn)生。

3、定位誤差△定是當工件在夾具上定位、夾具在機床上定位時(shí)產(chǎn)生的。

4、對刀誤差△刀是在確定刀具與工件的相對位置時(shí)產(chǎn)生。

主要特點(diǎn)

數控機床一開(kāi)始就選定具有復雜型面的飛機零件作為加工對象,解決普通的加工方法難以解決的關(guān)鍵。數控加工的最大特點(diǎn)是用穿孔帶(或磁帶)控制機床進(jìn)行自動(dòng)加工。由于飛機、火箭和發(fā)動(dòng)機零件各有不同的特點(diǎn):飛機和火箭的零、構件尺寸大、型面復雜;發(fā)動(dòng)機零、構件尺寸小、精度高。因此飛機、火箭制造部門(mén)和發(fā)動(dòng)機制造部門(mén)所選用的數控機床有所不同。在飛機和火箭制造中以采用連續控制的大型數控銑床為主,而在發(fā)動(dòng)機制造中既采用連續控制的數控機床,也采用點(diǎn)位控制的數控機床(如數控鉆床、數控鏜床、加工中心等)。

工序集中

數控機床一般帶有可以自動(dòng)換刀的刀架、刀庫,換刀過(guò)程由程序控制自動(dòng)進(jìn)行,因此,工序比較集中。工序集中帶來(lái)巨大的經(jīng)濟效益:

⑴減少機床占地面積,節約廠(chǎng)房。

⑵減少或沒(méi)有中間環(huán)節(如半成品的中間檢測、暫存搬運等),既省時(shí)間又省人力。

自動(dòng)化

數控機床加工時(shí),不需人工控制刀具,自動(dòng)化程度高。帶來(lái)的好處很明顯。

⑴對操作工人的要求降低:

一個(gè)普通機床的高級工,不是短時(shí)間內可以培養的,而一個(gè)不需編程的數控工培養時(shí)間極短(如數控車(chē)工需要一周即可,還會(huì )編寫(xiě)簡(jiǎn)單的加工程序)。并且,數控工在數控機床上加工出的零件比普通工在傳統機床上加工的零件精度要高,時(shí)間要省。⑵降低了工人的勞動(dòng)強度:數控工人在加工過(guò)程中,大部分時(shí)間被排斥在加工過(guò)程之外,非常省力。

⑶產(chǎn)品質(zhì)量穩定:數控機床的加工自動(dòng)化,免除了普通機床上工人的疲勞、粗心、估計等人為誤差,提高了產(chǎn)品的一致性。

⑷加工效率高:數控機床的自動(dòng)換刀等使加工過(guò)程緊湊,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。

柔性化高

傳統的通用機床,雖然柔性好,但效率低下;而傳統的專(zhuān)機,雖然效率很高,但對零件的適應性很差,剛性大,柔性差,很難適應市場(chǎng)經(jīng)濟下的激烈競爭帶來(lái)的產(chǎn)品頻繁改型。只要改變程序,就可以在數控機床上加工新的零件,且又能自動(dòng)化操作,柔性好,效率高,因此數控機床能很好適應市場(chǎng)競爭。

能力強

機床能精確加工各種輪廓,而有些輪廓在普通機床上無(wú)法加工。數控機床特別適合以下場(chǎng)合:

1、不許報廢的零件。

2、新產(chǎn)品研制。

3、急需件的加工。


相關(guān)視頻:日本的數控加工技術(shù)


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國外數控機床加工復雜工件:

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