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用普通數(shù)控車床準(zhǔn)確加工母線為非圓曲線的工件
泰州技師學(xué)院 周圣芳 2019/2/1 10:46:37
【摘要】討論了用普通數(shù)控車床準(zhǔn)確加工母線為非圓曲線工件的插補(bǔ)技術(shù)要點(diǎn)，編制了通用的加工程序生成軟件。只需將工件的母線方程和幾何參數(shù)輸入該軟件，即可生成NC 代碼加工程序，并可在計算機(jī)上動畫模擬加工全過程。該軟件應(yīng)用于GSK-928 型數(shù)控車床加工時取得了良好效果。
【關(guān)鍵詞】刀具 編程 數(shù)控加工 合理選用
1前言
當(dāng)今，幾乎所有的CAD/CAM軟件包都提供自動編程的功能，這些軟件一般在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，如刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只需設(shè)置有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床加工完成。顯然，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控技術(shù)加工的特點(diǎn)，正確選擇刀具及切削用量。
2數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)
數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控加工的高速、高效和自動化程度高的特點(diǎn)。包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄（刀柄要聯(lián)結(jié)刀具并安裝在機(jī)床動刀頭上）。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲嵌式、特殊型式（如復(fù)合式刀具、減震式刀具等）；若采用焊接或機(jī)夾式聯(lián)結(jié)，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；根據(jù)刀具的材料可分為高速鋼刀具、硬質(zhì)合金刀具、金剛石刀具、其他材料刀具（如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等）；按切削工藝上可分為車削刀具（分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等）、鉆削刀具（包括鉆頭、絞刀、絲錐等）、鏜削刀具、銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用刀具相比［1］。
2.1數(shù)控加工常用刀具主要有以下特點(diǎn)：
（1）剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形��；（2）互換性好，便于快速換刀；
（3）壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；
（4）刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間；
（5）刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；
（6）系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。
2.2數(shù)控加工刀具的選擇
刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料、加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素，正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。注意在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)合金銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。在進(jìn)行自由曲面(模具)加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀［2］。在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進(jìn)行選刀和換刀。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑等工序的標(biāo)準(zhǔn)刀具，迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法及調(diào)整范圍，以便在編程時確定刀具的經(jīng)向和軸向尺寸。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進(jìn)行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：（1）盡量減少刀具數(shù)量；（2）一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；（3）粗精加工的刀具應(yīng)分開使用（即使是相同尺寸規(guī)格的刀具）；（4）先銑后鉆；（5）先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；（6）應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。
3加工過程中切削用量的確定
合理選擇切削用量的原則粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，同時也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮的因素 （1）切削深度t。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面（未完，下一頁）
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