時間:2023-06-02 09:57:37
開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇數控加工技術,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
數控加工對零件測量的要求極高,不經過有效的零件測量,是無法有效控制零件質量、指導后續生產,同時對整個加工工藝提供優化信息的。傳統上,我們往往依賴高精度測量機進行離線測量,其測量環境可控,因此誤差極小,但需要對零件進行多次搬運,裝夾麻煩,且效率不高,同時對加工狀態不穩定的零件,適應性不高。近年來,隨著科研人員的深入研究,在線測量成為了可能,通過該技術,我們能夠在保持零件位置不變的前提下,直接對其進行測量,雖然在一定程度上降低了機床的加工使用率,且測量環境不可控,容易影響測量精度,但操作卻極其方便,零件適應性也極高。本文首先深入研究了數控加工技術及在線檢測系統的基本原理,進而對在線檢測的發展進行了一定的展望。
1 數控加工技術的特點
數控加工的基本含義比較模糊,一般只要是在數控機床上進行的零件加工,均可歸入到數控加工領域(其具體加工工藝如圖1所示)。這里的數控機床與普通機床最大的差異在于,其控制通過計算機實現,使得機械生產過程中“人”的影響降到了最低。用于實現這個控制過程的計算機,被稱作數控系統。數控系統能根據基本程序控制數控機床的運動,其基本程序則是程序員在深入研究工件材質、機床性能、加工需要等問題后,聯系系統指令格式編制而成的。系統的輸出指令一般需要包括機床和主軸的啟停指令、主軸的旋轉及轉速控制指令、進給運動控制指令、刀具更換及運動指令等。其主要優點包括如下四點:
首先,精度高。因為采用了計算機插補技術,即便是機床各部件存在著一定的誤差,也能夠通過及時的反饋,修正這一誤差,從而實現高精度加工。
其次,加工速度快。數控加工工序集中,自動化程度高,同一批零件許多工序都能夠在同一臺機床上進行加工,不僅省去了頻繁編寫程序的麻煩,且不會出現人為誤差,更重要的是,工序集中后,省去了繁雜的零件裝卸工序,有效提升了加工速度。
再次,能夠實現復雜加工。由于計算進控制精度較高,能夠實現及其極為的進給變化,因此數控加工能夠實現復雜零件的加工。
最后,數控加工能夠實現高效批量的生產。
2 數控加工對在線檢測的需求
由于數控加工具備一系列的優點,因此得到了廣泛的應用,然而從上面的分析可以看出,在加工過程中,必須對零件進行有效的檢測,不然無法找出誤差進行及時的處理,這無疑會降低數控加工的有效性。數控加工對檢測的需求主要體現在以下幾方面上:
首先,檢測需要具備快速響應能力。一方面,響應速度提升后,能夠有效減少零件加工全過程的時間;另一方面,極快的響應速度又能夠使零件的檢測具備一個實時性,能夠有效指導數控加工。
其次,檢測還需要具備實時測量條件。零件的加工往往在瞬間就會產生很大的變化,因此需要得到及時的檢測,但是其加工環境往往溫度較高,空間受限,難以放置更多的傳感器,這就需要我們進行深入的研究,以使檢測能夠具備實時測量條件。
再次,檢測需要有靈敏的傳感性。一方面,測量得到的數據必須準確傳輸至上層設備,另一方面,數據儲存裝置還需要從傳感器中獲得極為準確的數據。
最后,檢測還需要具備數據搜集整理、在線傳輸的能力。
3 在線檢測技術基本原理
數控加工在線檢測的一般步驟如下:首先,計算機系統自動生成檢測程序,并將其傳輸給機床測量系統;隨后測量系統編譯程序,生成控制代碼,控制測頭,按照要求移動;移動過程中,測頭一旦接觸到(直接或間接均可)零件,即發出一個觸發信號,并將其傳輸到轉換器中,經過轉換后,傳輸到數控系統中;數控系統接收到信號后,記錄點位坐標,發出運動停止的信號,使機床停止運動,并將點位坐標傳輸至計算機。如此循環往復,直到完成所有的測量動作。上位機可以在整個測量工作中,進行及時的數據處理。
幾何形狀的檢測步驟,主要為:首先,確定零件的幾何要素和精度特征;隨后,確定檢測點的數量和位置分布;接下來建立合理的數學計算方法;最后,根據計算方法及點位分布,確定工件坐標系和檢測路徑。
4 在線檢測裝置構成實例分析
數控加工在線檢測技術需要基于一定的宏程序工作,因此其基本組成可以分為軟件和硬件兩個部分。其中硬件部分主要包括:機床本體、數控系統、伺服系統、測量系統、計算機系統等,分述如下:
(1)機床本體。即直接負責零件加工及檢測的部分,其工作部件實現了整個工序的基本運動,其傳動部件直接影響著零件精度。
(2)數控系統。即CNC系統,又可以細分為中央處理存儲器和I/O接口,前者實現了輸入存儲、插補運算、控制命令的生成,同時通過I/O接口對加工過程進行實時控制。其普遍適應性較高,即便控制對象、控制功能發生了很大的變化,也僅需要改變系統軟件及接口系統,即可適應。
(3)伺服系統。即對數控機床刀具或零件的進給位置、主軸轉速或位置進行伺服控制的中心系統,優秀的伺服系統能在機床本體傳動精度受限的情況下,有效保證零件的加工精度和生產效率。
(4)測量系統。即實現數控加工在線檢測的主要部分,又可進一步分為測頭、信號傳輸部件、數據采集部件等部分,其中測頭直接負責尺寸測量,即可對工件進行檢測,又可對刀具進行檢測。
(5)計算機系統。計算機系統首先處理采集到的測量數據,進而生成數控程序,通過數控及伺服系統控制零件的加工,同時還可對檢測過程進行仿真分析。
5 數控加工在線檢測技術的發展展望
5.1 在線檢測的主要問題探討
5.1.1 優點分析
在線檢測最大的優勢,不僅在于能夠提高生產效率,更在于能夠為優化加工提供重要信息,指導加工及測量困難零件的生產。同時,在線檢測實現了測量的實時化,非常適應于高值零件的加工,可以使我們及時掌握零件加工狀態,一旦發現誤差,能夠及時進行調整,從而避免加工完成后再進行測量時遇到質量問題無法有效處理的問題。另有一些零件加工變形較大,裝夾形態不宜發生變化,難以進行離線檢測,而只能適應于在線檢測。
總之,采用在線檢測,能夠保證加工測量的同步,還能夠減少對零件的重復裝夾、定位,有助于優化零件的加工與測量工藝。
5.1.2 缺點分析
雖然在線檢測具備無可比擬的優勢,但其缺點也是明顯的,主要表現在:首先,在同一臺機床上,同時進行零件的加工與測量,分散了生產能力,降低了其加工效率;其次,在線檢測過程對自動化要求高,因此對管理與維護的要求較高,同時還需要操作者具備測量方面的編程與解決問題能力;最后,在線檢測環境不可控,因此無法完全排除周圍的影響因素,測量結果不穩定,容易出現各種誤差。
5.2 在線檢測的發展方向展望
5.2.1 檢測智能化、操作人性化
數控機床對自動化的要求較高,人工介入往往會對加工精度造成嚴重影響,因此在線檢測的智能化也必須得到提高,系統應該實現自動選擇加工及測量坐標系、自適應調整測量點位、自動生成工藝參數及檢測路徑,同時還應該主動操作的人性化發展,配置友善的人機界面,自動補償誤差,診斷甚至修復系統故障。
5.2.2 檢測開放化、技術網絡化
在線檢測系統如果能夠將用戶特殊應用或獨特技巧集成到控制系統中,必然能更加適應于特定的用戶,這就需要將檢測技術開放化,使用戶能夠在系統中嵌入特定的技術。同時,技術的網絡化發展,則能夠使獲得權限的客戶根據自身需求,從網絡數據庫中挑選需要的檢測技術,完善己方系統。
5.2.3 技術標準化、流程規范化
技術標準、流程規范后,有助于提升數控加工在線檢測系統的通用性和拓展能力,也是在線檢測技術的主要發展方向之一。
5.2.4 實現非接觸式測量
非接觸式測量不僅能夠提升測量效率,還能夠充分發揮柔性工裝的優勢,具有顯著的應用意義,也是亟需實現的一項技術。
6 結束語
數控加工技術與在線檢測技術,對提高機械生產能力具有重要的意義,是我們需要發展的主要技術之一。在經濟日益全球化的今天,技術創新與應用逐漸突破現時光概念,成為各國競爭的資源,而競爭力差異又往往取決于現場應用水平的高低,提升數控加工技術與在線檢測的應用水平應當成為長期堅持的方向。
參考文獻:
[1]劉雄偉,張平,劉飛鵬等.基于三角面-三角形相交檢測的五軸數控加工碰撞干涉檢測算法研究[J].機床與液壓,2011(9).
[2]孫殿柱,崔傳輝,康新才等.基于散亂點云數據的五軸數控加工刀軌生成算法[J].農業機械學報,2012(5).
[3]董友耕,陳博,管聲啟等.刀具裂紋檢測技術在數控加工中心上的應用[J].組合機床與自動化加工技術,2009(6).
關鍵詞:數控機床;公式曲線;加工技術
0引言
隨著我國社會經濟的快速發展,我國工業取得了極大的進步,公式曲線類工件的應用也越來越多,如把手、子彈頭、矯直輥等。公式曲線類工件對精度的要求答,在公式曲線類工件精密加工中,數控車床具有獨特的優越性,但其加工技術難度較大,并且容易出現振刀現象。如何解決上述問題成為當前公式曲線類工件精密加工制造業面臨的重要問題。
1加工前的準備
矯直輥工件圖如圖1所示,其輥型曲線為典型的公式曲線。矯直輥輥型曲面的加工工藝流程為:粗車留余量、表面熱處理、精車成形。精車具體加工思路為:采用一夾一頂裝夾方式,工件固定在心軸上,心軸一端用四爪卡盤夾緊、找正心軸,心軸另一端用尾座頂尖頂緊;然后分別精車輥形曲面、加工兩端R15mm圓角。筆者采取多項技術措施,用802D系統數控車床很好地完成了該工件的加工。現將具體實施過程進行整理總結。
2程序設計
2.1輥型曲面加工程序設計
假想刀尖方位代號設定為8mm,車刀可供選擇的假想刀尖方位如圖2所示,刀尖圓弧半徑為R2mm。以下輥型曲面加工程序為其精加工程序,可以通過在刀具補償頁內修改刀具X向長度補償值的辦法進行半精加工、精加工,進而保C工件尺寸精度。
輥型曲面加工程序如下:
JZG(程序名)
R1=164.29(輥型曲線X向起點)
R2=120(輥型曲線Z向起點)
R3=15(倒圓角半徑值)
R4=58.5(輥型曲線方程R0參數值)
R5=20(輥型曲線方程r0參數值)
R6=33(輥型曲線方程α0參數值)
R7=0.1(力Nq-步距值)
T1D1(選擇刀具及刀補)
M03S120(設定主軸轉向及轉速)
G64(選擇連續路徑加工模式)
G00X=R1+6Z=R2+R3+3(快速定位到加工起點)
G00G42X=R1(X向進刀、刀具半徑補償生效)
G01Z=R2F0.3(右端外圓加工)
R8=R2(自變量z賦初值)
ST:(程序跳轉標記符)
R9=(R4+RS)*(R4+R5)
R10=RS*R8
R11=SIN(R6)*SIN(R6)
R12=SQRT(R9+R10*R11)-R5(輥型曲線參數方程)
R13=R12*2(輥型曲線X向坐標切換為直徑值)
G01X=R13Z=R8(輥型曲面加工)
R8=R8-R7(自變量z值遞減)
IFR8>=-R2GOTOST(判斷輥型曲面是否加工完成)
G01Z-(R2+R3+3)(左端外圓加工)
G00G40X=R1+6(X向退刀、刀具半徑補償取消)
Z=R2+R3+3(Z向退刀)
M05(主軸停轉)
M30(程序結束)
2.2圓角加工程序設計
加工程序原點如圖5所示,假想刀尖方位設定為3,刀尖圓弧半徑為R2mm。一個倒圓角加工循環走刀路線及刀尖圓弧半徑補償情況如圖3所示。條件設定及加工程序為右端倒圓角情況。左端倒圓角時,工件掉頭裝夾,其它情況不變。
圓角加工程序如下:
JZGR(程序名)
R1=164.29(倒圓角圓柱端面的直徑值)
R2=135(倒圓角圓柱端面的z向起點)
R3=15(圓角半徑值)
R4=1(圓角半徑初始值)
R5=1(加工步距值)
T2D1(選擇刀具及刀補)
M03S120(設定主軸轉向及轉速)
G00X=R1+6Z=R2+3(加工循環起點)
ST:(程序跳轉標記符)
G00X=R1-R4*2-6(加工起始點)
G01G42Z=R2F0.3(Z向進刀、刀具半徑補償生效)
X=R1-k4*2(進給至圓角起點)
G03X=R1Z=R2-R4I0K=-R4(圓角加工)
G01Z=R2-R4-3(加工終止點)
G01G40X=R1+6(X向退刀、刀具半徑補償取消)
G00Z=R2+3(Z向退刀)
R4=R4+R5(圓角半徑遞增)
IFR4
M05(主軸停轉)
M30(程序結束)
2.3關于程序設計的幾點說明
(1)關于程序原點程序原點一般選擇工件的對稱中心,以簡化編程;或者工件的設計基準上,以使加工引起的誤差最小。該工件程序原點的設定如圖5所示。
(2)關于G64指令G64指令為連續路徑加工模式,不同數控系統的數控機床都有該加工模式,G64指令具有速度前瞻功能,控制系統預先確定幾個NC程序段的速度,并使其盡可能地以相同的速度運行,避免不斷加速、減速。為保證曲面的輥形精度,z軸進給步距設定非常小,為0.1mm。使用G64指令,有效避免了從一個程序段到下一個程序段的進給頓挫,保證加工順暢。
(3)關于刀尖圓弧半徑補償為了避免出現過切或欠切現象,保證工件加工精度,數控車床刀尖圓弧半徑補償應注意以下五點:①必須正確地選擇假想刀尖方位并在刀具補償頁內輸入刀具的假想刀尖位置號碼。車刀可供選擇的假想刀尖方位有9種,如圖6所示,其中箭頭表示刀尖方向,“O”表示刀位點,“+”表示刀尖圓弧圓心。②必須在刀具補償頁內輸入刀具的刀尖圓弧半徑值。③加工過程中,進刀線和退刀線的長度必須大于刀具刀尖圓弧的半徑。④不要在工件輪廓線上進行刀尖圓弧半徑補償的建立和取消,最好在工件輪廓線以外進行。⑤刀尖圓弧半徑補償指令G41/G42與G40必須跟在直線段上,否則會出現語法錯誤。
(4)關于R參數編程(宏程序)數控車床R參數編程(宏程序)應注意以下兩點:①數控車削加工采用直徑編程,由于曲線方程的X值為半徑值,編制公式曲線的加工程序中的x坐標值應換算為直徑值。②程序設計盡量具有通用性。相類似的工件,只需修改相應參數變量,即可滿足數控加工要求。這樣既縮短了編程時間又不易出錯。本文輥型曲面加工程序適宜同一類型不同規格的矯直輥輥型曲面的加工;圓角加工程序適宜不同直徑圓柱端面上的倒圓角加工。
3避免振刀的措施
為避免工件切削過程產生振動,筆者結合自己加工經驗總結了以下幾點:
(1)采用小圓弧半徑刀具加工。該工件筆者曾嘗試用球頭車刀一次完成輥型曲面及兩側R角的加工,但是由于球頭車刀R圓弧半徑大,切削過程中與工件表面接觸面大,加工產生的切削力大,加工過程中振動明顯,發生啃刀現象。后改變加工工藝輥型曲面、R圓角分別用小圓弧半徑刀具加工,振刀現象得到很大程度的緩解。
(2)心軸由活頂尖換為死頂尖頂緊。采取該項措施后,振刀現象消失。需要注意的是,死頂尖頂工件不要頂太緊,頂尖與工件中心孔處要涂加黃油。
(3)為避免工件加工過程中松動,工件右端用雙螺母擰緊,如圖5所示。兩螺母在擰緊后,螺母之間產生的軸向力,使螺母牙與螺栓牙之間的摩擦力增大從而防止螺母自動松脫。
關鍵詞:模具制造;數控加工;技術應用
引言
利用模具加工產出具有較高的應用價值,且遠大于模具自身價值,模具加工制造水平關系著多種產品質量,對社會生產具有較大的影響。為提高模具制造質量,將數控技術應用其中,對傳統模具制造工藝進行優化,實現模具制造集成化、智能化與自動化發展,帶動整個模具制造行業生產效率的提高。
1數控加工技術分析
1.1技術概述
數控加工囊括了數字化與自動化學科,將數字化信息作為核心的一種新型技術,具有自動化程度高特點,可以實現對機械設備的有效控制,現在已經被廣泛的應用到模具制造行業中,并取得了良好的效果[1]。在社會生產經濟快速發展背景下,產品消費水平不斷提高,相應的對多樣化產品需求不斷加大,需要在傳統技術基礎上做更進一步研究提升。而數控技術在模具制造行業中的應用,可以對數控機床與數控編程技術進行優化,可以有效提高制造工藝實施精確度與效率。
1.2技術特點
第一,提高精度。就模具制造傳統工藝來看,產品制造結果比較粗糙,而數控加工技術的應用,主要是利用數字化信息系統來對制造工藝進行精確控制。通過多項專業軟件的應用,將產品制造的各項要求輸入軟件內,由相應程序來完成各項要求,進而能夠使得整個加工過程更為精確,模具質量更高。第二,勞動強度低。將數控加工技術應用到模具制造中,提高操作的自動化水平,可以有效解放勞動力,利用流水線生產方式,降低勞動強度,在批量生產作業中具有更明顯的優勢。第三,難度降低。對于重要的數控裝置部分,主要包括進給單元、主軸電機與進給電機等部分,面對驅動裝置可以實現多坐標聯動操作,能夠更有效的完成各項復雜作業,降低了模具制造作業難度,可以滿足更大范圍產品生產要求[2]。
2模具制造中數控加工技術應用方向
(1)作業高精度控制。數控加工技術在模具制造中的應用,主要針對的是數控機床上對零件加工工藝的過程,加工的零件均具有高精度要求,因此需要重點做好數控機床幾何精度與加工精度的控制。想要提高幾何精度,可以通過減少數控系統的方式,可以在一定程度上提高數控機床制作精度與穩定性,常見的如利用閉環補償控制技術加工。(2)柔性化加工。柔性即數控機床適應加工對象的應變能力,利用相同的數控機床與數控系統能夠加工出不同形狀的模具,以及不同結構要求的零件產品。為最大程度上來提高數控加工柔性化,實現多種加工用途,需要建立一個開放式的數控系統,并配置專用、通用功能,對用戶技術經驗進行存儲與處理,在重新編輯后可以形成專家系統,作為模具制作控制的重要依據。(3)加工高速切削。實現模具制造的高速切削功能,對提高加工效率具有重要意義。并且高速切削還能夠克服機床振動問題,提高加工廢屑處理能力,以免加工件在制作過程中出現熱變形問題。同時能夠提高主軸切削性能,較之以往機床加工制作,工件表面質量與加工精度效果更佳。實現數控加工機床的高速切削功能,要在保證具有良好主軸系統與剛性外,還應保證數控系統具有高速運算、高速通信與高速差補等功能。(4)網絡化制作。在將數控加工技術應用到模具制作中時,可以綜合柔性制作系統與計算機集成制造系統等,來建立完善多種通信協議,然后通過計算機平臺配備網絡接口,對制作工藝進行遠程監控,同時可以實現工件制作質量的檢測與診斷,提高工件制作效率與質量。另外,利用計算機技術與智能技術,還可以提高控制系統的智能化水平,使得整個機床加工系統更好的適應實際生產要求。
3數控加工技術在模具制造中應用措施
3.1應用技術
(1)數控車削加工技術。數控車削加工技術多被應用于制作中軸類標準件,如各類形態桿類零件與回轉體模具。其中,回轉體模具常見有瓶狀、盆狀注塑類模型。對于數控機床來說,一般僅僅能用來進行平面加工,在將此項技術應用于實際加工時,需要結合模具特點來選擇,對一部分零件進行加工制造。(2)數控電火花加工技術。數控點火花技術的應用,可以縮短模具成型所需時間,與編程加工技術相比,此類技術在實際應用中加工難度更低。其中,在進行模具加工時,線切割主要利用直壁狀模具加工,如沖壓模加工時凹凸模以及電火花加工技術所用電極[3]。(3)數控銑削加工技術。此種技術主要被用于模具凹凸型面或者曲面的加工,可以對復雜程度較高工件的外形輪廓進行深度加工,也可用于曲面模具加工。例如可以利用電極對工件進行加工處理,促使電火花成形。
3.2應用要點
一方面,要對加工模具進行分類,因為數控加工技術類型較多,在模具制作中,需要以獲取最大效益為目的,選擇最為合適的加工方式,并對加工對象進行分類,提高工件制作效率。例如帶有曲面或者外部形態復雜度高的模具,應選擇以銑加工為主的技術;旋轉類工件制作,則應選擇車加工為主的技術。另一方面,提高操作人員專業知識水平,因為數控加工工藝的操作,與傳統模具制作方式相比,對操作人員專業技能水平有更高的要求,需要熟練掌握數控加工工藝各種控制語言,能夠進行各類代碼編寫,有效控制數控機床。
4結束語
數控加工技術在模具制作中的應用,可以有效提高工作效率,提高制作工藝的自動化與智能化水平,降低工作強度,以更少的成本來獲取更大的效益。雖然現在數控加工技術的應用已經取得一定效果,但是還應繼續研究,爭取不斷提高技術應用水平,促進模具制作行業的進一步發展。
參考文獻:
[1]李海萍.模具數控加工技術的研究與發展[J].機械設計與制造,2008(06):210-212.
[2]榮星,鐘啟茂.模具制造中的高速數控加工技術[J].機械工程師,2005(07):34-36.
【關鍵詞】模具制造;數控加工;數控車削技術;數控銑削技術
1、模具的數控加工
1)模具數控加工的特點
(1)模具的制造是單件生產。每一副模具都是一個新的項目,有著不同的結構特點,每一個模具的開發都是一項創造性的工作。
(2)模具的開發并非最終產品,而是為新產品的開發服務,一般企業新產品的開發在數量上、時間上并不固定,從而造成模具生產的隨機性強、計劃性差,包括客戶變動大、產品變化多,因此對模具制造企業的人員有更高的要求,要求模具企業的員工必須能快速反應,也就是要有足夠的基礎知識和實踐經驗。
(3)模具制造要快速。新產品的開發周期越來越短,而模具又是新產品開發費時最多的項目之一,模具開發的周期隨之縮短,因此模具從報價到設計制造過程都要有很快捷的反應。特別是模具制造過程必須要快,才能達到客戶的要求。因此就要求模具的加工工序應高度集成,并優化工藝過程,在最短的加工工藝流程中完成模具的盡量多的加工。
(4)模具結構不確定。模具需要按制件的形狀和結構要素進行設計,同時由于模具所形成的產品往往是新產品,所以在模具開發過程中需要有更改,或者在試模后,對產品的形狀或結構作調整,而這些更改需要進行重新加工。
(5)模具加工的制造精度要求高。為了保證成形產品的精度,模具加工的誤差必須時行有效控制,否則模具上的誤差將在產品上放大。模具的表面粗糙度要求高,注塑模具或者壓鑄模具,為了達到零件表面的光潔,以及為了使熔體在模具內流動順暢,必須有較低的表面粗糙度值。
2)模具數控加工的技術要點
(1)模具為單件生產,很少有重復開模的機會。因此,數控加工的編程工作量大,對數控加工的編程人員和操作人員就有更高的要求。
(2)模具的結構部件多,而且數控加工工作量大。模具通常有模架、型腔、型芯、鑲塊或滑塊、電極等部件,需要通過數控加工成形。
(3)模具的型腔面復雜,而且對成形產品的外觀質量影響大,因此在加工腔型表面時必須達到足夠的精度,盡量減少、最好能避免模具鉗工修整和手工拋光工作。
(4)模具部件一般需要多個工序才能完成加工,應盡量安排在一次安裝下全部完成,這樣可以避免因多次安裝造成的定位誤差并減少安裝時間。通常模具成形部件會有粗銑、精銑、鉆孔等加工,并且要使用不同大小的刀具進行加工,合理安排加工次序和選擇刀具就成了提高效率的關鍵因素之一。
(5)模具的精度要求高。通常模具公差范圍在達到成形產品的1/5~1/10,而在配合處的精度要求更高。只有達到足夠的精度,才能保證不溢料,所以在進行數控加工時必須嚴格控制加工誤差。
(6)模具通常是“半成品”,還需要通過模具鉗工修理或其他加工,如電火花加工等,因此在加工時,要考慮到后續工序的加工方便,如為后續工序提供便于使用的基準等。
(7)模具材料通常要用到很硬的鋼材,如壓鑄模具所用的H13鋼材,通常在熱處理后,硬度會達到52~58HRC,而鍛壓模具的硬度更高。所以數控加工時必須采用高硬度的硬質合金刀具,選擇合理的切削用量進行加工,有條件的最好用高速銑削來加工。
(8)模具電極的加工。模具加工中,對于尖角、肋條等部位,無法用機加工加工到位。另外某些特殊要求的產品,需要進行電火花加工,而電火花加工要用到電極。電極加工時需要設置放電間隙。模具電極通常采用純銅或石墨,石墨具有易加工、電加工速度快、價格便宜的特點,但在數控加工時,石墨粉塵對機床的損害極大,要有專用的吸塵裝置或者浸在液體中進行加工,需要用到專用數控石墨加工中心。
(9)標準化是提高效率、縮短加工時間的有效途徑。對于模具而言,盡量采用標準件,可以減少加工工作量。同時在模具設計制造過程中,使用標準的設計方法,如將孔的直徑標準化、系列化,可以減少換刀次數,提高加工效率。
2、數控加工在模具制造中的應用
1)模具的數控加工技術按其能量轉換形式不同可分為:
(1)數控機械加工技術。模具制造中常常用到的如數控車削技術、數控銑削技術,這些技術正在朝著高速切削的方向發展。
(2)數控電加工技術,如數控電火花加工技術、數控線切割技術。
(3)數控特種加工技術。包括新興的、應用還不廣泛的各種數控加工技術,通常是利用光能、聲能、超聲波等來完成加工的,如快速原型制造技術等。
這些加工方式為現代模具制造提供了新的工藝方法和加工途徑,豐富了模具的生產手段。但應用最多的是數控銑床及加工中心;數控線切割加工與數控電火花加工在模具數控加工中應用也非常普遍;而數控車床主要用于加工模具桿類標準件,以及回轉體的模具型腔或型芯;數控鉆床的應用也可以起到提高加工精度和縮短加工周期的作用。
在模具數控制造中,應用數控加工可以起到提高加工精度、縮短制造周期、降低制造成本的作用,同時由于數控加工的廣泛應用,可以降低對模具鉗工經驗的過分依賴。因而數控加工在模具中的應用給模具制造帶來了革命性的變化。當前,先進的模具制造企業都以數控加工為主來制造模具,并以數控加工為核心進行模具制造流程的安排。
2)數控車削加工
數控車削在模具加工中主要用于標準件的加工,各種桿類零件如頂尖、導柱、復位桿等。另外,在回轉體的模具中,如瓶體、盆類的注塑模具,軸類、盤類零件的鍛模,沖壓模具的沖頭等,也使用數控車削進行加工。
3)數控銑削加工
數控銑削在模具加工中應用最為廣泛,也最為典型,可以加工各種復雜的曲面,也可以加工平面、孔等。對于復雜的外形輪廓或帶曲面的模具,,如電火花成形加工用電極、注塑模、壓鑄模等,都可以采用數控銑削加工。
4)數控電火花線切割加工
對于微細復雜形狀、特殊材料模具、塑料鑲拼型腔及嵌件、帶異形槽的模具,都可以采用數據電火花線切割加工。線切割主要應用在各種直壁的模具加工,如沖壓模具中的凹凸模,注塑模中的鑲塊、滑塊,電火花加工用電極等。
5)數控電火花成形加工
模具的型腔、型孔,包括各種塑料模、橡膠模、鍛模、壓鑄模、壓延拉深模等,可以采用數控電火花成形加工。
總之,模具具有結構復雜、型面復雜、精度要求高、使用的材料硬度高、制造周期短等特點。應用數控加工模具可以大副度提高加工精度,減少人工操作,提高加工效率,縮短模具制造周期。同時,模具的數控加工具有一定的典型性,比普通產品的數控加工有更高的要求。
參考文獻
[1]邱言龍.模具鉗工實用技術手冊[M].北京:中國電力出版社,2010.01
[2]劉洪璞.模具鉗工實用技能[M].北京:機械工業出版社,2006.01
[3]張能武.模具工常用技術手冊[M].上海:上海科學技術出版社,2008.10
關鍵詞:數控加工;特點;工藝流程;方法
機械制造與生產是工業經濟的重要構成,也是體現我國工業技術水平的主導行業。隨著工業科技改革發展,國內外機械制造技術面臨重大改革,數控技術是現代機械行業的新方向。為了適應經濟全球化競爭要求,國內企業應掌握數控技術應用要點,編制符合產品生產需求的加工工藝流程。
一、機械化生產趨勢
機械制造與自動化是工業科技新趨勢,要求生產型企業從手工操作轉向機械化控制,成為帶動工業經濟發展的有利條件。隨著機械制造技術不斷發展,傳統手工加工逐漸被機械化生產取代,數控技術是機械產品制造與加工的新方式。據統計,2014年,我國90%以上大型國有企業實現機械化生產,超過60%以上中小私營企業實現機械化生產,充分體現了機械化生產發展趨勢。
二、數控技術應用價值與問題分析
數控加工技術是利用數控機床平臺為基礎,進行機械零件加工的先進工藝形式,用數字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法。實踐證明,數控技術已逐漸融入到機械行業生產中,其在體現出多方面利用價值過程中,也出現了一些應用方面的問題,需要企業及時分析且采取措施處理。
1、技術價值。相比傳統加工方式,數控技術具有新設備、新技術、新工藝等多種元素,構建了現代化的機械制造系統,如圖1。同時,數控技術解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題,推動高效化和自動化加工模式普及應用。數控技術實現了規模化、精度化生產,帶動機械行業受益穩步增長。
圖1 數控程序傳輸
2、應用問題。我國工業化水平落后,數控技術應用依舊面臨諸多問題,限制了機械產品加工與生產質量。應用發現,數控生產還存在編程、工藝、裝夾等方面的缺陷,直接導致產品精度系數降低、誤差率高等,影響了市場銷售價值。另外,企業為了節省成本,配套設備更新不足、系統升級緩慢等,都不利于數控技術推廣與使用。
三、機械數控加工技術改良對策
未來機械行業技術日趨成熟,數控加工系統在產品制造中普及應用,綜合改進了零部件加工精度系數。考慮到國內數控技術起步較晚,對數控技術改良是不可缺少的,根本上要從數控工藝流程進行調整。結合筆者工作經驗,機械數控加工需從編程、工藝、裝夾等方面進行改良,具體包括:
1、數控編程。早期手工編程中,加工程序是由人工按數控系統所規定的指令格式編寫的,這種編程方式的錯誤率較高,正式加工中易出現參數錯誤、精度失準等問題。自動編程是基于計算機的編程系統,可分為以語言和繪畫為基礎的自動編程方法,法蘭克系統或西門子系統編程中,必須按照產品加工要求選擇編程方式。
2、工藝分析。無論是哪一類型工藝流程,都要根據工藝指標進行分析,選定標準工藝后投入生產加工。數控加工中,被加工零件的數控加工工藝性問題涉及面很廣,工藝分析重點包括:尺寸標注、幾何要素、定位基準。尺寸是衡量產品質量的核心指標,數控加工尺寸精度要求達到±0.01mm,也是工藝分析中需要注意的。
圖2 工件輪廓加工工藝
3、零件裝夾。在數控機床上加工零件時,定位安裝的基本原則是合理選擇定位基準和夾緊方案。要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定;要協調零件和機床坐標系的尺寸關系。以立式加工中心為例,工作臺裝夾毛坯料之前,應先打表校準工作臺的平整度,再裝夾毛坯料,主軸自動找準中心點,再啟動加工程序。
4、加工誤差。數控加工誤差是由編程誤差、機床誤差、定位誤差、對刀誤差等綜合形成,每一種誤差都要采取方式控制,才能提高加工零件的精度系數。例如,控制對刀誤差,操作人員要掌握刀具裝夾方式,觀察刀具是否存在磨損問題,對刀無誤后設定加工參數,這樣可以減小刀具因素造成的誤差。
結論
數控加工憑借其獨特的工藝優勢,成為機械制造行業新技術,促進機械制造與加工轉向集約型發展。由于我國工業化水平有限,數控加工技術尚處于起步階段,技術應用依舊存在諸多問題。為了減少技術應用中出現的問題,數控加工環節要重視編程、工藝、裝夾等工藝流程,嚴格控制加工誤差系數,提高產品生產質量水平。
【參考文獻】
[1]王成.淺談數控加工技術在模具制造中的應用[J].機電信息.2010(18)
[2]李艷玲,李巧玲,寧振武.數控加工技術在機械制造業中的重要性[J].中國科技信息.2005(18)
[3]梁訓u,周延佑.機床技術發展的新動向――IMTS2000評述[J].世界制造技術與裝備市場.2001(03)
關鍵詞:數控機床加工技術
中圖分類號:TG659文獻標識碼: A 文章編號:
1.目前機械加工在城市發展概況
我國目前人口數量還很多,資源占有量還很低。并且伴隨著我國城市化進程的加快,城市建設快速發展,城市規模不斷擴大,對于機械制造方面提出了更高的要求。資源應用也出現非常緊張的狀況,那么機械制造和加工的發展應該因地制宜的,并且利用現有條件進行合理長足的發展。對于現在許多城市不同程度上出現的資源緊張,基礎設施相對落后,生態失衡,資源匱乏等問題,應該充分利用現有的城市工業基礎設施。堅持經濟效益和環境效益相結合,考慮生產效率和環境保護等需要。提高機械加工制造的發展對于相關產業的需求,堅持因地制宜,利用現有設施,提高技術水平,使機械加工制造同經濟建設發展水平相適應。資源不能無限制的使用,必須利用現有的人力,物力資源提高生產技術,使機械加工發揮更大的作用。
2.數控機床加工對相關產業發展的重要意義
機械加工產品的高質,高效穩定運行與其他產業的應用密切相關,是相關產業生產的重要保障。數控機床在機械制造中承擔著重要作用,而且數控機床加工的高效運行是機械加工發展的重要支撐。現有數控基礎設施相對不完善已成為許多機械加工方面普遍存在的突出的問題,許多地區存在相同問題。原因也由于城市發展速度之快,造成資源供應緊張,很多地方低于整體發展水平。機械加工的發展遠遠跟不上需求量的快速增長。有必要加快發展數控機床加工技術,生產質量過硬的機械產品才是解決緊張狀況的根本途徑。并且合理的利用現有設施,建立完善可靠的數控系統,是機械加工制造的強有力保障。很多技術人員都在為機械制造工業的發展,貢獻巨大的力量。使我們能夠應用更為高效,高質的產品,進行其他方方面面的應用。數控機床的不斷發展和改進,為現代文明的不斷發展,為經濟建設的大力發展起到了保駕護航的應有作用。
3.數控機床加工技術
數控系統是一個整體非常復雜,相關設施設備相對齊全的完整體系,在很多方面的要求都高于其他系統。在穩定運行方面要求極為嚴格。數控機床它是機械加工中重要的組成部分,在整個機械加工中承擔著重要作用,與今后長期穩定運行息息相關,并且發揮著應有的功能,它對于整個數控系統的穩定運轉有著舉足輕重的地位。數控機床是一種高效的自動化加工設備,它嚴格按照加工程序,自動對工件進行加工。從數控系統外部輸入的直接用于加工的程序是數控加工程序,它是機床數控系統的應用軟件。與數控系統應用軟件相對應的是數控系統內部的系統軟件,系統軟件是用于數控系統工作控制的。數控系統的種類繁多,它們使用的數控程序語言規則和格式也不盡相同。數控機床的加工工藝與通用機床的加工工藝有許多相同之處,但在數控機床上加工零件比在通用機床上加工零件的工藝規程要復雜得多。在數控加工前,要將機床的運動過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序,這就要求程序設計人員具有多方面的知識基礎,較合格的程序員首先是一個合格的工藝人員,否則就無法做到全面周到地考慮零件加工的全過程,以及正確并且合理地編制加工程序。
對于一個零件來說,并非全部加工工藝過程都適合在數控機床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內容適合數控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝分析,選擇那些最適合、最需要進行數控加工的內容和工序。在考慮選擇內容時,應結合設備的實際,立足于解決難題、攻克關鍵問題和提高生產效率,充分發揮數控加工的優勢。適于數控加工的內容可按下列順序考慮,通用機床無法加工的內容應作為優先選擇內容。通用機床難加工,質量也難以保證的內容應作為重點選擇內容,通用機床加工效率低,工人手工操作勞動強度大的內容,可在數控機床尚存在富裕加工能力時選擇。被加工零件的數控加工工藝性問題涉及面很廣,必須分析和審查的主要內容。尺寸標注應符合數控加工的特點,在數控編程中,所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的。因此圖樣上最好直接給出坐標尺寸,或盡量以同一基準引注尺寸。
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。零件的外形、內腔最好采用統一的幾何類型及尺寸,這樣可以減少換刀次數,還可能應用控制程序或專用程序以縮短程序長度。零件的形狀盡可能對稱,便于利用數控機床的鏡向加工功能來編程,以節省編程時間。數控加工工藝路線設計與通用機床加工工藝路線設計的主要區別,在于它往往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程,而僅是幾道數控加工工序工藝過程的具體描述。因此在工藝路線設計中一定要注意到,由于數控加工工序一般都穿插于零件加工的整個工藝過程中。在選擇了數控加工工藝內容和確定了零件加工路線后,即可進行數控加工工序的設計。走刀路線是編寫程序的依據之一,為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求,最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續加工出來。先用行切法,最后沿周向環切一刀,光整輪廓表面,能獲得較好的效果。考慮刀具的進、退刀路線時,刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上,以保證工件輪廓光滑;應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面;盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停,以免留下刀痕, 對于數控機床來說,在加工開始時,確定刀具與工件的相對位置是很重要的,相對位置是通過確認對刀點來實現的。對刀點可以設置在被加工零件上,也可以設置在夾具上與零件定位基準有一定尺寸聯系的某一位置,對刀點往往就選擇在零件的加工原點。
參考文獻:
[1] 數控床與編程 田坤 武漢 華中科技大學出版社 2000年
[2] PLC編程及應用 廖常初 北京 機械工業出版社 2003年
[3] 電氣控制與PLC應用 余雷聲 北京 機械工業出版社 1996年
關鍵詞:數控加工技術;教學改革;初探
當前,在教學上課程設置不是很合理,教學內容比較陳舊,學生所學到的知識技能與企業的要求存在很大差距。在實踐技能訓練方面,學校把實訓重點放在數控機床簡單操作上,而對數控加工工藝(如工藝路線選擇、刀具選擇、切削用量設置等)、數控機床的維護、維修等專業技術能力訓練不夠。當前數控機床維修人才非常缺。許多教師對技校應培養什么樣的學生,目標還不夠明確,還停留在圍繞書本轉,為完成書本教學任務而完成任務,對學生能力培養缺乏考慮,單純地進行零件加工操作。忽略了工藝路線選擇、刀具選擇、切削用量設置、數控機床的維護、維修等專業技術能力訓練。數控技術在近幾年的廣泛應用,引起了數控人才的大量需求,同時造成數控專業師資、特別是同時具備相當的理論知識和豐富的實踐經驗的數控專業師資嚴重不足。現擔任數控專業課的教師大多是機械方面相關專業經過短期培訓轉行過來的。一方面他們缺乏系統的數控專業理論知識,另一方面缺乏實際操作能力。尤其缺乏熟悉企業生產實際,并能夠承擔數控教學工作的“雙師型”專業教師,嚴重制約了數控技術人才培養水平的提高。
一、加強與企業聯系,了解用工需求,深化教學改革
(1)切合學生實際建立可行的課程和教材體系
在理論教學中堅持以“必須、夠用”為度,優化和整合現有課程。實行模塊化教學,突出與操作技能相關的必備專業知識。針對現有的教材老化,學校應善于“借腦”,積極利用企業專家豐富的資源,聘請當地行業專家和企業專家共同參與數控教材開發。結合與當地企業的實際情況開發校本教材,建立具有明顯特色的課程和教材體系。編寫一些與市場需求相符合的實用的數控校本教材,使教學符合企業生產實際,培養的學生滿足企業的實際需求。針對我校數控系統的特點,結合相關的數控加工工藝,較好地解決了教材與現有數控系統不配套的矛盾,我們已經編寫《普通車工實訓教程》、《數控車工實訓教程》和《數控銑工實訓教程》、。
(2)采用學生為主體的教學方法,優化教學過程
真正改變教師主體為學生主體,積極引進“行為導向”模式,采用任務驅動法、項目教學法開展實訓,努力為學生提供體驗完整工作過程的學習機會,經歷“確定任務制定工作計劃實施計劃質量控制和檢測評估反饋”整個工作過程,增強學生適應企業的實際工作環境和解決綜合問題的能力,確立“以學生為主體,以實驗實訓為中心”的模式,開展理論實踐一體化教學。
(3)加強數控專業課的綜合實習,包括機床維修訓練
提高綜合職業技能,重點掌握數控機床操作、編程和裝調維護方面的基礎知識,主要包括《數控機床加工工藝》和《數控車削、銑削編程技術訓練》和《數控機床故障診斷維修技能訓練》等。在實訓設備上,應該繼續加大投入添置生產型設備,增加學生實訓時間。在實訓內容上,改進原來比較單一的實訓內容,而是讓學生在掌握普數控編程與操作的基礎上,再添加數控機床裝調維修知識的學習,從而使學生基礎更加扎實,技術更加全面。
二、努力培養專業教師,提高教師的綜合素質
目前學校數控專業師資隊伍具有一定的實力,為進一步提高教師的整體素質,建立一支真正適應現代職業教育的“雙師型”教師隊伍,還必須加強多元化師資培訓,為專業教師成長搭建平臺。
(1)努力開展新老教師“結對子”活動
采用以老帶新的師徒結對形式,強化“傳”、“幫”、“帶”的作用,充分利用校內人才資源,發揮骨干教師、學科帶頭人的作用,舉行多種形式的學術、教育教學研究講座或討論活動,邀請教育專家或行業專家來做顧問或來講學,引導教師一起參加各種課題研究等等,為教師專業成長搭建一個從教學新手到教學能手、骨干教師、學科帶頭人、教學專家的教師專業發展通道。
(2)派一些專業老師進行培訓,提高教師專業素養
積極創造條件,鼓勵專業教師到高校進修和高技能培訓,提高教師專業素養。比如派專業教師參加國家級和省級高技能培訓,派專業教師到企業掛職鍛煉等,使專業教師不斷掌握新知識和新技術,更新教育理念,提高教學水平,提高教師“雙師型”比例。
(3)開展多種形式的技能培訓,提升教師的專業技能
充分利用校內實訓設備進行校內技能培訓,由在工廠有豐富經驗的老教師對年輕教師進行技能提升培訓。選擇一至兩個有代表性的課題對年輕老師進行工藝和操作的培訓。
三、加強數控設備的改進
數控加工技術應用主要是通過掌握和使用數控加工設備實現產品生產得以實現的,各類數控機床則是實現數控技術應用的主要途徑。數控機床具有生產效率和加工自動化程度高,零件的加工精度和產品的質量穩定性好,能完成許多普通機床難以加工或根本無法加工的復雜型面加工,幾乎不要專用的工裝卡具、減少在制品,提高經濟效益和大大減輕操作工人的勞動強度等一系列優點。隨著制造業的迅速發展,大力發展以數控機床為先導的裝備制造業已成為我國政府的一項產業政策,將對數控機床的發展產生重大的影響。筆者認為,認真分析并主動改進措施,對提升職業院校學生數控機床應用能力,提高數控機床的利用率,具有重要的現實意義。
一、影響數控機床加工的因素
1、數控機床應用水平不高。數控加工在中國制造業中已經有了較長的使用時間,雖然有嚴格的數控機床操作規范、良好的機床維護保養,但是其本身的精度損失是不可避免的。為了控制產品的加工質量,我們定期對數控設備進行檢測維修,明確每臺設備的加工精度,明確每臺設備的加工任務。對于大批量成批生產的零件加工工廠,應嚴格區分粗、精加工的設備使用,因為粗加工時追求的是高速度、高的去除率、低的加工精度,精加工則相反,要求高的加工精度。而粗加工時對設備的精度損害是最嚴重的,因此我們將使用年限較長、精度最差的設備定為專用的粗加工設備,新設備和精度好的設備定為精加工設備,做到對現有設備資源的合理搭配、明確分工,將機床對加工質量的影響降到了最低,同時又保護了昂貴的數控設備,延長了設備的壽命。
2、換刀次數及位置不合理。利用數控車床進行批量生產、特別是大批量生產時,在保證加工質量的前提下,提高加工效率、確保加工過程的穩定性是獲得良好經濟效益的基礎。數控車削批量加工時,選擇簡便的換刀方式,是減少換刀輔助時間、減少機床磨損、降低加工成本的有效途徑。改進換刀點設置是為達此目的進行的有效嘗試之一。為此,在夾具選擇、走刀路線安排、刀具排列位置和使用順序等方面都要精細分析、優化設計,改進換刀點設置,減少運行成本,提高加工效率。
3、編程技巧不強。程序的效率直接影響著機床的工作效率,所以優化編程質量是提高數控機床工作效率的一個重要方法。首先,熟悉機床的指令,充分開發機床的內部功能,尋找高效的編程和加工方法。其次,大力推廣計算機編程,加強計算機切削模擬,提高程序的可靠性,從而減少或取消在數控銑床上調試程序的時間。再次,合理編程,盡量減少機床走空刀的情況。
二、提高數控機床加工效率的措施
1、培養優秀的數控技術人才。數控機床雖然智能程度提高,但是人的作用卻至關重要。沒有技術好的編程人員,數控機床的效率就不可能得到有效提高,沒有好的機床操作者就達不到最佳加工方式,產品的廢品率就會提高,同時也會大大降低數控機床的使用效率和縮短機床的使用壽命。因此,要提高數控加工的效率,就必須培養出優秀的數控技術人員。
對于企業而言,獲取優秀技術人才有二個途徑:一是在現有員工中選拔年輕同志進行技能提升培訓。這個辦法具有很強的針對性,效率會很高,但是員工學習的積極性和主動性會因為學習影響休息而受影響,對企業生產任務也會有短期的影響。
企業獲取優秀的數控技術人才的第二個途徑,是通過校企合作,在技工院校里進行定向培養,充分利用技工院校的師資、設備和人才培養能力,以教學加生產的方式,使學生從基本理論、專業知識、設備原理、數控編程技巧、生產實習加工等方面能夠系統的學習和訓練,通過考核鑒定的形式對學生進行測試市和評價,其實提高人才培養水平。這個途徑需要企業緊密與學校的聯系,在各個培養階段,都要加強企業特色,才能解決好快速和有效,再通過進入企業的崗前短期培訓,一批合格的培養優秀的數控技術人才就會迅速補充到員工隊伍中。
2、對數控機床實施科學管理。數控機床不同于普通機床,不能把管理普通機床的方法照搬到數控機床上。據一些使用數控機床較早的用戶多年管理實踐證明,凡是數控機床較多的單位,以相對集中管理的方式較好,即"專業管理,集中使用"的辦法。工藝技術準備由工廠工藝技術部門負責,生產管理由工廠下達任務統一平衡,以規模化產品線設計加工車間物流線,科學設置數控機床,縮短運轉時間,有效利用加工時間,實現數控加工集約化。對于數控加工不多但又確實需要的企業,在優化和提高生產工藝方面應加強針對性設計,實現數控加工集中管理,集中實施。有條件的可以采用計算機集成管理的生產方式,由計算機把數控機床生產所需的各種作業和加工信息管理起來,實現模塊化設計,連鎖化管理,通用化對接,實行信息共享,以減少生產準備時間,優化物流路線,可有效的提高生產率。
3、合理選擇切削刀具。刀具的選擇是保證加工質量和提高加工效率的重要環節。為了提高生產率國內外數控機床尤其是加工中心正向著高速、高剛性和大功率方向發展。這就要求具必須具有能夠承受高速切削和強力切削的性能,而性能要穩定。在選用刀具材料時,凡加工情況允許選硬質合金刀具時,就不應選用高速鋼刀具。有條件的選用性能更好更耐磨的刀具,如涂層刀具、立方氮化刀具、陶瓷刀片等。
這里特別強調一下球頭刀具的使用,在進行自由曲加工時,由于球頭刀具的端部切削速度為零,因此為保加工精度,切削行距一般取得很密,故加工效率很低。平頭刀具在表面加工質量和切削效率方面都優于球頭具。因此,只要保證不過切,無論是曲面的粗加工還是加工,都應優先選擇平頭刀。
4、編制理想的加工程序。數控機床使用水平的高低不但與設備操作者的技術水平有關,而且很大程度上取決于編程人員的編程技巧和機械加工工藝水平的高低。一個好的程序應該是:在保證加工質量的前提下,程序段最少、工件的加工周期最短。為了縮短非切削時間,提高效率。在編程時可考慮下列問題:指令并行執行,由于數控程序的執行方式是逐行執行,降低非切削時間,可將各種指令結合在同一行執行。即根據各類指令所完成的動作"使不會發生動作干涉的部分指令并行執行。
一、高速加工的技術優勢
高速加工在切削原理上是對傳統切削認識的突破。據資料介紹,在國外的高速加工試驗中已經證實,當切削速度超過一定值(V=600m/min)后,切削速度再增高,切削溫度反而降低,在切削過程中產生的熱量進入切削并從工件處被帶走。試驗條件下的測試證明了在大多數應用情況下,切削時工件溫度的上升不會超過3℃。相應地,在已給定的金屬切除率下,當切削速度超過某一數值之后,實際切削力會近似保持不變。
經過理想的高速加工后,切屑變形及其收縮加工的實現與應用對航空制造業有著重要的意義。高速加工自身必須是一個各相關要素相互協調的系統,是多項先進技術的綜合應用,為此機床廠商應進行大力的開發研制,推出與高速加工相關的新技術設備。
二、數控高速加工的發展現狀
實用的高速加工技術跟隨引進的先進數控自動生產線、刀具(工具)、數控機床(設備),在機械制造業得到廣泛應用,相應的管理模式、技術、理念隨之融入企業。在我國航天、航空、汽輪機、模具等行業,程度不同地應用了高速加工技術,其間的差距在于國家對該行業投入資金、引進政策等支持的多少,以及企業家們對高速加工系統技術認識的深淺。相對于汽車制造業而言,這類機械制造行業基本上是屬于工藝離散型制造業。其高速加工技術主要表征在對高速數控機床與刀具技術的應用上。目前國內已引進的加工中心、數控鏜、銑床主軸轉速一般≤8 000r/min(極少有12 000r/min),快進速度≤40m/min。對鑄鋁、鍛鋁合金體、高強度鑄鐵和結構鋼件,多采用超細硬質合金、涂層硬質合金刀具材料和標準結構的各類刀具加工。超硬刀具材料及專用結構刀具應用還較少,加之機床主軸轉速偏低,一般不能進入高速切削領域。以銑削加工為例,這些行業加工鋁合金工件:切削速度1 000m/min,進給速度15m/min,每齒進刀量0.35mm。車削:切削速度700m/min。銑削鑄鐵、結構鋼(含不銹鋼)工件:切削速度500m/min,進給速度10m/min,每齒進刀量0.3mm。上述行業中,數控設備利用率僅為25%左右。預計“十五”期間,上述行業將會在應用高速加工技術方面發生跳躍式的進步與發展。
三、數控高速加工機床的關鍵技術
高速機床是實現高速切削加工的前提和關鍵。具有高精度的高轉速主軸,具有控制精度高的高軸向進給速度和進給加速度的軸向進給系統,又是高速機床的關鍵所在。分述如下:
1. 高速主軸
高速主軸是高速切削最關鍵零件之一。目前主軸轉速在10 000~20 000 r/ min的加工中心越來越普及,轉速高達100 000 r/ min、200 000 r/ min、250 000 r/ min的實用高速主軸也正在研制開發中。高速主軸轉速極高,主軸零件在離心力作用下產生振動和變形,高速運轉摩擦和大功率內裝電機產生的熱會引起高溫和變形,所以必須嚴格控制。為此對高速主軸提出如下性能要求:(1)高轉速和高轉速范圍;(2)足夠的剛性和較高的回轉精度;(3)良好的熱穩定性;(4)大功率;(5)先進的和冷卻系統;(6)可靠的主軸監測系統。
2. 快速進給系統
高速切削時,為了保持刀具每齒進給量基本不變,隨著主軸轉速的提高,進給速度也必須大幅度地提高。目前高速切削進給速度已高達50m/min~120m/min,要實現并準確控制這樣的進給速度對機床導軌、滾珠絲杠、伺服系統、工作臺結構等提出了新的要求。而且,由于機床上直線運動行程一般較短,高速加工機床必須實現較高的進給加減速才有意義。為了適應進給運動高速化的要求,在高速加工機床上主要采用如下措施:(1)采用新型直線滾動導軌,直線滾動導軌中球軸承與鋼導軌之間接觸面積很小,其摩擦系數僅為槽式導軌的1/ 20左右,而且使用直線滾動導軌后,“爬行”現象可大大減少;(2)高速進給機構采用小螺距大尺寸高質量滾珠絲杠或粗螺距多頭滾珠絲杠,其目的是在不降低精度的前提下獲得較高的進給速度和進給加減速度;(3)高速進給伺服系統已發展為數字化、智能化和軟件化,高速切削機床己開始采用全數字交流伺服電機和控制技術;(4)為了盡量減少工作臺重量但又不損失剛度,高速進給機構通常采用碳纖維增強復合材料;(5)為提高進給速度,更先進、更高速的直線電機己經發展起來。直線電機消除了機械傳動系統的間隙、彈性變形等問題,減少了傳動摩擦力,幾乎沒有反向間隙。直線電機具有高加、減速特性,加速度可達2g,為傳統驅動裝置的10~20倍,進給速度為傳統的4~5倍,采用直線電機驅動,具有單位面積推力大、易產生高速運動、機械結構不需要維護等明顯優點。 3. 高速切削刀具技術
(1)刀具材料。高速切削加工要求刀具材料與被加工材料的化學親合力要小,并具有優異的機械性能和熱穩定性,抗沖擊、耐磨損。目前在高速切削中常用的刀具材料有單涂層或多涂層硬質合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石等。
(2)高速切削刀具結構。高轉速引起的離心力在高速切削中會使抗彎強度和斷裂韌性都較低的刀片發生斷裂,除損傷工件外,對操作者和機床會帶來危險。因此,高速切削刀具除了滿足靜平衡外還必須滿足動平衡要求。動平衡一般對小直徑刀具要求不嚴,對大直徑刀具或盤類刀具要求嚴格。外伸較長的刀具,必須進行動平衡。另外需要對刀具、夾頭、主軸等每個元件單獨進行平衡,還要對刀具與夾頭組合體進行平衡。最后,將刀具連同主軸一起進行平衡。但目前還沒有統一的平衡標準,對ISO1940-1標準中的平衡質量G值為平衡標準也有不同的看法,有的企業以G1為標準(所謂G1,即刀具在10 000r/min回轉時,回轉軸與刀具中心軸線之間只允許相差1Lm),有的以G215為標準。
(3)高速切削刀具幾何參數。高速切削刀具刀刃的形狀正向著高剛性、復合化、多刃化和表面超精加工方向發展。刀具幾何參數對加工質量、刀具耐用度有很大的影響,一般高速切削刀具的前角平均比傳統加工刀具小10b,后角約大5b~8b。為防止刀尖處的熱磨損,主、副切削刃連接處應采用修圓刀尖或倒角刀尖,以增大刀尖角,加大刀尖附近刃區切削刃的長度,提高刀具剛性和減少刀刃破損的概率。
(4)高速切削刀柄系統。加工中心主軸與刀具的連接大多采用7B24錐度的單面夾緊刀柄系統,ISO、CAT、DIN、BT等都屬此類。用在高速切削加工時,這類系統出現了許多問題,主要表現為:剛性不足、ATC(自動換刀)的重復精度不穩定、受離心力作用的影響較大、刀柄錐度大,不利于快速換刀及機床的小型化。針對這些問題,為提高刀具與機床主軸的連接剛性和裝夾精度,適應高速切削加工技術發展的需要,相繼開發了刀柄與主軸內孔錐面和端面同時貼緊的兩面定位的刀柄。兩面定位刀柄主要有兩大類:一類是對現有7B24錐度刀柄進行的改進性設計,如BIG-PLUS、WSU、ABSC等系統;另一類是采用新思路設計的1B10中空短錐刀柄系統,有德國開發的HSK、美國開發的KM及日本開發的NC5等幾種形式。
4. 高速切削工藝
高速切削具有加工效率高、加工精度高、單件加工成本低等優點。高速加工和傳統加工工藝有所不同,傳統加工認為,高效率來自低轉速、大切深、緩進給、單行程,而在高速加工中,高轉速、中切深、快進給、多行程則更為有利。高速切削作為一種新的切削方式,目前尚沒有完整的加工參數表可供選擇,也沒有較多的加工實例可供參考,還沒有建立起實用化的高速切削數據庫,在高速加工的工藝參數優化方面,也還需要做大量的工作。高速切削NC編程需要對標準的操作規程加以修改。零件程序要求精確并必須保證切削負荷穩定。多數CNC軟件中的自動編程都還不能滿足高速切削加工的要求,需要由人工編程加以補充。應該采用一種全新的編程方式,使切削數據適合高速主軸的功率特性曲線。目前, Cimatron、Mastercam、UG、Pro/E等CAM軟件,數控高速加工技術綜述都已添加了適合于高速切削的編程模塊。
5. 高速機床的床身、立柱和工作臺
通過計算機輔助工程的方法,特別是用有限元進行優化設計,能獲得減輕重量、提高剛度的床身和工作臺。
1引言
縱觀汽車發展史,有著太多推陳出新的設計。特別是近些年伴隨著模具技術的快速發展,汽車整體造型技術得到了飛速的更新,“門把手”這一汽車設計上最常見的配置,也隨著時間的推移,或因技術落后或因安全及人性化設計不足等原因發生了日新月異的變化。目前汽車門把手最常用的是采用注塑成型技術如何在最短的時間內,用最少的成本開發設計出使客戶滿意的產品是當前亟需解決的問題。因此在產品設計過程中的樣品試制可以選擇成本更為低的逆向以及數控加工技術,這將大大縮短開發設計的周期,進而縮短交貨周期,降低生產成本。但是這一設計過程的精確性和加工的準確性直接關系到樣品的質量,影響產品的外觀和試用的手感,因此廠家都會提出了較高的要求,本文以某一知名品牌的門把手的樣品開發為例,主要對其進行逆向成型和數控仿真加工過程分析。
2汽車門把手的逆向造型
目前,產品的開發過程采用兩種截然不同的方式。其中,產品的正向造型工程也被稱為傳統造型工程,主要是對產品進行力學分析、結構設計、產品加工、裝配實驗等所進行造型的全過程。而逆向工程則是一種在現有模型的基礎上,根據現有模型進行改造設計,它主要以現有產品為藍本,通過對現有產品進一步消化吸收的基礎上,再對產品的結構、性能改進、創新設計,進而得到新的更加優質的產品的過程。在門把手的開發設計過程中,如果按照傳統的產品的正向造型工程,其設計和制造過程比較復雜,消耗大量的人力、物力和財力。門把手的逆向建模過程中,采用了DelcamPowerSHAPE軟件。這是一款逆向/正向混合設計CAD系統,它集實體建模、曲面以及三角形造型建模技術為一體,在逆向建模過程中能夠充分發揮三者混合設計的優勢,減少輸入輸出次數,大大提高了建模的速度和準確性。本文采用REACOM精睿1M-16(工業類)光柵式三維掃描儀進行門把手點云數據的獲取。其測量獲得的點云初始數據如圖1所示。利用PowerSHAP軟件首先手動刪除一些明顯的雜點,調節優化,減少點的數量減少數據運算量,防止軟件因運算量過大而崩潰;再生成小平面體,對小平面體進行平滑光順處理如圖2所示。緊接著對小平面體上抽取曲線作為特征線,并對特征曲線進行高斯光順處理得到處理后的特征曲線如圖3所示。最后充分發揮PowerSHAP的正逆向混合設計的特點,利用正逆向混合的方式產生曲面,對門把手的裝配位置盡量使用正向造型功能以保證裝配精度,最終生成門把手的三維模型如圖4所示。
3汽車門把手的數控加工
PowerMILL是由英國達爾康公司出品的,具有功能強大、加工策略豐富、快速產生粗精加工路徑等特點的數控加工編程軟件系統。并且能夠對2-5軸的數控加工包括刀柄、刀夾進行非常完整的干涉檢查與排除。在2014版本中,增加了Vortex旋風銑功能,旋風銑是Delcam擁有專利的高速區域清除加工策略。它通過控制刀具切入材料的最大切入角,并能始終保持接觸角在最為優化狀態,即使在內角處,從而優化了整個刀具路徑的切削條件,能夠縮短加工時間高達70%,大大的提高了我們的加工效率。3.1門把手的加工工藝分析門把手是個對稱結構,用對稱面把它分成兩部分加工,這兩部分的分型面設計成一柱一銷的裝配結構。每一部分我們均采取如下原則:先加工曲面,再定位面,加工特征;先加工加工精度要求高的幾何形狀,再加工比較低的幾何形狀;基準面先行原則。3.2門把手加工軌跡的生成加工過程分解成相似的兩部分,以其中一部分為例分析其加工的具體過程。首先進行開粗處理,粗加工的目的是快速切除毛坯多余量,應該選用盡可能大的進給量和切削深度,以便在較短的時間內盡可能多的切除切屑。PowerMILL軟件的旋風銑可以使用大于3倍刀具直徑的切削深度,充分利用刀具的可切削部分以及可控的切入角能最大限度地提高切削效率。加工過程如圖5所示。精加工主要是加工出精確輪廓的加工工序,采用硬質合金的球頭立銑刀進行點加工。為了保證表面加工質量,適合采用高轉速,快進給,小步距的加工切削參數,具體的刀路軌跡如圖6所示。
4后置處理和模擬仿真
后置處理程序的作用是對刀具加工軌跡的有限元分析。建立基于ANSYS的零件銑削過程的三維有限元加工模型,對銑削過程進行加工仿真模擬,能夠獲取切削力、切削熱、應力應變等曲線,再對它們進行分析。主要選擇模擬仿真獲取的銑削力數據并用MATABLE軟件對仿真數據進行分析與處理發現刀具受力保持穩定,幾乎受力始終保持恒定狀態,如圖7所示。
5結語
本文門把手樣品試制過程利用PowerSHAPE軟件對掃描得到的點云進行處理并正逆向建模,最終構建出的三維模型;再利用PowerMILL軟件對其進行數控仿真加工,并用Ansys軟件對其加工過程建模進行切削力、應力應變分析。極大的縮短了試制時間,提高了生產效率,并且降低了生產成本。
作者:劉彬 蔣惠波 范俊鴻
關鍵詞:數控電火花;加工技術;模具工業技術
目前,模具工業的迅速發展,推動了模具制造技術的進步。電火花加工作為模具制造技術的一個重要分支,被賦予越來越高的加工要求。同時在數控加工技術發展新形勢的影響下,促使電火花加工技術朝著更深層次、更高水平的數控化方向快速發展。雖然模具高速加工技術的迅猛發展使電加工面臨著嚴峻的挑戰,目前放電加工技術部分工序已被高速加工中心代替,但電火花加工仍舊有廣闊的前景。如在模具的復雜、精密小型腔、窄縫、溝槽、拐角、冒孔、深度切削等加工領域仍被廣泛應用。同時這項技術一直被改進和提升,使放電加工技術在模具工業中經久不衰。先進制造技術的快速發展和制造業市場競爭的加劇對數控電火花加工技術提出了更高要求,同時也為其提供了新的發展動力。
一、數控電火花加工技術發展的基本現狀
數控電火花加工技術正不斷向精密化、自動化、智能化、高效化等方向發展。如今新型數控電火花機床層出不窮,如瑞士阿奇、日本三菱等機床在這方面技術都有了全面的提高。
1、精密化
電火花加工的精密核心主要體現在對尺寸精度、仿形精度、表面質量的要求。時下數控電火花機床加工的精度已有全面提高,通過采用一系列先進加工技術和工藝方法,可達到鏡面加工效果且能夠成功地完成微型接插件、IC塑封、手機、CD盒等高精密模具部位的電火花加工。從總體來看,現代模具企業在先進數控電火花機床的應用上,還沒能很好地挖掘出機床的精密加工性能。因此有必要全面推動已有數控加工技術的進一步發展,不斷提高模具加工精度。
2、智能化
智能控制技術的出現把數控電火花加工推向了新的發展高度。新型數控電火花機床采用了智能控制技術。專家系統是數控電火花機床智能化的重要體現,它的智能性體現在精確的檢測技術和模糊控制技術兩方面。專家系統采用人機對話方式,根據加工的條件、要求,合理輸入設定值后便能自動創建加工程序,選用最佳加工條件組合來進行加工。在線自動監測、調整加工過程,實現加工過程的最優化控制。專家系統在檢測加工條件時,只要輸入加工形狀、電極與工件材質、加工位置、目標粗糙度值、電極縮放量、搖動方式、錐度值等指標,就可自動推算并配置最佳加工條件。智能技術的應用使機床操作更容易,對操作人員的技術水平要求更低。目前智能化技術不斷地升級,使得智能控制技術的應用范圍更加的廣泛。隨著市場對電加工要求的提升,智能化技術將獲得更為廣闊的發展空間。
3、自動化
目前最先進的數控電火花機床在配有電極庫和標準電極夾具的情況下,只要在加工前將電極裝入刀庫,編制好加工程序,整個電火花加工過程便能日以赴繼地自動運轉,幾乎無需人工操作。機床的自動化運轉降低了操作人員的勞動強度、提高生產效率。但自動裝置配件的價格比較昂貴,大多模具企業的數控電火花機床的配置并不齊全。數控電火花機床具備的自動測量找正、自動定位、多工件的連續加工等功能已較好地發揮了它的自動化性能。自動操作過程不需人工干預,可以提高加工精度、效率。普及機床的自動化程度是當前數控電火花機床行業的發展趨勢之一。
4、高效化
現代加工的要求為數控電火花加工技術提供了最佳的加工模式,即要求在保證加工精度的前提下大幅提高粗、精加工效率。如手機外殼、家電制品、電器用品、電子儀表等領域,都要求在加工時大幅縮短放電時間,同時又要降低粗糙度,使放電后不必再進行手工拋光處理。這不但縮短了加工時間且省卻后處理的麻煩,同時提升了模具品質,使用粉末加工設備可達到要求。高效化的加工模式是企業擴大市場空間、提升市場競爭力的資本,其開發而成的新產品、新技術亦愈受歡迎。
二、數控電火花加工的操作過程
數控電火花加工技術的發展,使得加工過程的操作更為快捷。使用ATC(自動電極交換裝置)的數控電火花機床的操作過程為:機床在開機后,先回到機械原點;然后裝夾工件,將基準球固定在工作臺X、Y行程范圍內任意位置;把要加工的電極裝入ATC電極庫,將基準電極插入主軸夾頭;通過手動控制完成基準電極中心對工件零點的定位;接著完成基準電極對基準球的中心定位,將基準電極的中心偏移量記憶。使用自動編程軟件制作程序,首先輸入使用的電極號、加工深度,執行檢索加工條件;再制作測量加工電極中心偏移量的程序與加工程序組合,保存制作好的程序;最后調出程序執行即可開始加工。加工過程中自動裝入電極、自動測量加工電極中心偏移量、自動定位、開油加工、監測加工。整個加工過程的重要操作步驟是在編程環節,編程時加工思路一定要清晰,輸入的數值一定要準確,才能保證自動加工過程的正確執行。不具備ATC電極庫的數控電火花加工操作過程與上述是一樣的,只是加工中換電極、測量中心偏移量的步驟需由手動操作完成。可見ATC是數控電火花加工自動化的重要工具,它的應用打破了傳統加工繁瑣的操作模式。
三、數控電火花加工新工藝的應用
電火花加工工藝是實現加工目的直接手段。目前已經開發出了多種電火花加工工藝,并在生產中取得了一定的經濟效益。下面介紹幾種在數控電火花加工中新應用的工藝及其優勢。
1、標準化夾具實現快速精密定位
數控電火花加工為保證極高的重復定位精度且不降低加工效率,采用快速裝夾的標準化夾具。這類裝置的原理是電極在制造時,是集電極與夾具為一體的組件在裝有同數控電火花機床上配備的工藝定位基準附件相同的加工設備上完成的。工藝定位基準附件都統一同心、同位,并且各數控機床都有坐標原點。因此電極在制造完成后,直接取下電極和夾具的組件,裝入數控電火花機床的基準附件上,無需再進行糾正調節。加工過程中如需插入一“急件”加工,同樣可以將正在加工的半成品卸下,待急件加工完后再繼續快速裝夾加工。標準化夾具,是一種快速精密定位的工藝方法,它的使用大大減少了數控電火花加工過程中的裝夾定位時間,有效地提升了企業的競爭力。
2、混粉加工方法實現鏡面加工效果
在放電加工液內混入粉末添加劑,以高速獲得光澤面的加工方法稱之為混粉加工。該方法主要應用于復雜模具型腔,尤其是不便于進行拋光作業的復雜曲面的精密加工。可降低零件表面粗糙度值,省去手工拋光工序,提高零件的使用性能(如壽命、耐磨性、耐腐蝕性、脫模性等)。混粉方法加工鏡面主要技術要求有:電火花機床具有鏡面精加工電路(具有極小的單個脈沖能量);選擇合適的粉末添加劑;進行粉末添加劑的濃度管理;利用擴散裝置來消除濃度的誤差;采用無沖液處理方式。混粉加工技術的發展,使精密型腔模具鏡面加工成為現實。
3、搖動加工方法實現高精度加工
電火花加工復雜型腔時,在不同方向上的加工難度和加工面積相差很大,會產生加工不穩定、放電間隙不均勻等情況。為了保證高效率下放電間隙的一致性、維持高的穩定加工性,可以在加工過程中采用電極不斷搖動的方法。加工中采用搖動的方法可獲得側面與底面更均勻的表面粗糙度,更容易控制加工尺寸。搖動加工選用是根據被加工部位的搖動圖形、搖動量的形狀及精度的要求而定。如果在加工中不采用搖動的方法,則很難實現小間隙放電條件下的穩定加工。在精加工中很容易發現因這個原因造成的不穩定加工現象,不穩定放電使尺寸不能準確地得到控制且粗糙度不均勻。采用搖動的加工方法能很好解決這些問題且能保證高精度、高質量的加工。
4、多軸聯動加工方法實現復雜加工
近年來,隨著模具工業和計算機技術的發展,促進了多軸聯動電火花加工技術的進步。采用多軸回轉系統與多種直線運動協調,組合成多種復合運動方式,以適應不同種類工件的加工要求,擴大了數控電火花加工的加工范圍,提高了其在精密加工方面的比較優勢和技術效益。數控電火花加工機床可利用多軸聯動很方便地實現了傳統電火花機床難以加工的復雜型腔模具或微小零件的加工,如三維螺旋面、微細齒輪
、微細齒條等。四、數控電火花加工技術的發展趨勢
未來數控電火花加工技術的發展空間是十分廣闊的。由于電火花加工過程本身的復雜性,迄今對電火花加工的機理尚未完全弄清楚,大多研究成果是建立在大量系統的工藝實驗基礎上完成的,所以對電火花加工機理的深入研究,并以此直接指導和應用于實踐加工是數控電火花加工技術發展的根本。在現有技術水平的基礎上,不斷開發新工藝將是數控電火花加工技術發展方向。如數控電火花銑削加工是一種還不成熟的技術,值得繼續研究的新工藝。數控電火花機床在結構設計、脈沖電源的開發方面將朝更合理、更具優勢化的方向全面發展,數控電火花加工在控制技術上將朝自動化、智能化方面的更高層次發展,數控電火花加工的網絡管理技術在高檔機床上已有初步應用,將逐步被推廣及應用,獲取更好的系統管理效果。總之,數控電火花加工技術以提高加工質量、提高加工效率、擴大加工范圍、降低加工成本等為目標在模具工業中不斷發展。
五、結束語
在模具工業技術快速發展的新形勢下,數控電火花加工技術已取得了突破性的進展,其不僅在過去及和現在的模具制造中被廣泛應用,相信在今后的模具加工中其也必將發揮重要作用。
參考文獻:
關鍵詞:數控加工技術;機械模具制造;數控車削加工;數控銑削
在經濟水平不斷提升的過程中,我國已逐步進入技術機械化時代,因而傳統的機械生產方式在國民經濟增長過程中發揮的作用被逐漸削弱,且其對國民現實需求也無法滿足。無論是國家層面還是社會層面都應緊隨時展潮流注重先進科技的發展。在機械模具制造過程中運用數控加工技術不僅能夠提高模具制造的效率和質量,還能有效提升模具的精準度,進而促進機械制造行業朝著更好的方向發展。
1數控加工技術概述
數控加工技術近些年得到了較為廣泛的應用與認可,而該技術主要涵蓋兩方面內容,即自動化、數字化[1]。在機械模具制造過程中運用數控加工技術,不僅能夠滿足機械生產制造現代化發展需求,還能夠從根本上促進機械生產制造行業的發展。進入21世紀以來,我國致力于推動經濟結構的轉型與發展。從國家與人民兩個層面來看,二者均對產品均提出了多樣化的要求,要求產品新穎,且數量充足、質量較高。在此背景下,生產企業需要充分發揮主觀能動性,不斷引進、創新現代化加工技術,數控加工技術由此產生。數字加工技術強調通過計算機程序發揮控制作用,使得機床加工實現智能化生產[2]。現階段在對數控加工技術應用的過程中,主要涉及兩方面的內容,即數控機床技術、數控編程技術[3]。上述兩項技術既相互聯系,又相互獨立。通過兩項技術發揮聯動作用,最終能夠使得預期設想得以實現。數控編程技術極為顯著的優勢是高質量,通過對該技術的運用能夠使得生產的全面性顯著增強。數控機床技術則具有高生產效率、高精準度等特性[4]。故而制造企業在加工生產機械模具的過程中應充分認知到數控加工技術的重要性,不斷提升機械模具產品的質量。在我國機械制造行業發展的過程中,數控加工技術所發揮的推動作用不容小覷。在機械模具生產過程中應將模式不同的工藝技術相結合,最終滿足現實的生產需求。故而相關工作人員應對該技術的作用與價值進行更深層次的挖掘,致力于建立更為完善的機械制造技術制度,從根本上提高我國機械制造水平,增強我國機械制造行業在世界范圍內的競爭力。
2數控加工技術優勢
2.1實現生產自動化
數控技術一大突出特點是能夠通過應用計算機系統實現對設備的控制,這就使得設備運行更具便捷性,自動化生產也由此實現。在系統中設備運行會被提前設定,因而數控加工也可被認為是一種自動化的生產方式。對于機械制造行業而言,實現自動化生產機械模具是一項極為重大的突破。在自動化生產過程中,不僅改變了制造企業的生產模式,同時其他方面也會受到較為直觀的影響,例如,機械設備、數控加工可實現自動運行,人工操作由此減少,人工成本會明顯降低,同時也能夠最大限度地規避人為失誤[5]。現階段,技術更新換代尤為迅速,而在機械模具制造過程中運用自動化技術也能夠使模具不斷朝著智能化、自動化的方向更好地發展,模具連續性生產得以實現,制造企業生產力顯著提升。
2.2提高產品性能
機械模具在生產加工過程中會受到多重因素的影響,因而控制機器模具質量難度較大。因此,在機械模具生產的過程中會出現較多的殘次品,這不僅會浪費資源、成本,還會嚴重降低企業的經濟收益。在機械模具生產過程中運用數控技術能夠完全扭轉這一情況。在機械模具自動化生產的過程中能夠使模具的性能、精度得到提升。并且在這一過程中能夠節約人力,有效規避人為失誤,不斷提升機械模具的質量,使其在市場競爭中獲得更大的優勢[6]。
3數控加工技術在機械模具制造中的應用
3.1數控車削加工技術
數控車削加工技術一直以來都被認為是數控加工技術中應用性極強的一種技術手段。相關工作人員可以在掌握、分析不同形狀機械模具的基礎上運用該技術完成加工制造。塑類模型、軸類模型在制造過程中應用數控車削加工技術頻率較高。數控車削加工技術存在的不足就是單一性較強,該技術一般情況下在平面模具制造過程中應用范圍較廣,而針對較為煩瑣復雜的模具適用性不強。因此,相關工作人員應在全面了解機械模具的特性后再選擇相應的制造技術。例如,在桿類模具的制造過程中,導柱加工、頂尖加工是極為關鍵的部分,數控車削加工技術能滿足實際的加工需求,因此相關工作人員可選用該技術。
3.2數控銑削技術
數控銑削技術在機械模具制造過程中現實意義極強。該技術被廣泛運用于凹凸面、曲面模具的制造實踐中。在上述兩類模具的制造過程中運用數控銑削技術能夠對生產效率及質量進行全面保障。經過大量的實踐研究可以發現,在機械模具生產過程中并非所有模具結構都是平面,凹凸面與曲面也極為常見。凹凸面與曲面模具較之平面模具加工難度更大,因此在制造過程中應對數控銑削技術合理使用。雖然該技術在現實應用過程中難度較高,但該技術能夠對復雜模具加工的實際需求全面滿足,有助于促進制造行業向好發展。
4優化數控加工技術在機械模具制造中應用的策略
4.1推動技術創新
生產機械模具能夠在后續的工業零件制造中起到強有力的推動作用。因而在生產過程中,技術人員應意識到精密性的重要。數控加工技術主要依托信息及計算機技術完成生產制造,因而若想提升機械模具的精密度,則應從根本上升級與發展數控加工技術。如今,數控技術已然成為我國技術研究領域的重要研究對象,相關企業及部門希望通過對數控技術的運用不斷提升工業零件的精密程度[7]。在實際運用該技術過程中可以發現,這一技術不僅能夠有效提升生產品質與效率,還能夠為我國生產精密度高、難度高的產品提供極為豐富的理念支持,使機械制造行業的發展可能性無限擴大。在我國市場經濟不斷發展的背景下已經逐漸出現了具有專業性及針對性的機床工廠。上述工廠能夠為火箭制造提供相應的零件支持,實現火箭制造的自給自足,提升我國在國際上的競爭力。
4.2優化加工程序
為了不斷提升機械模具的生產質量及效率,有關工作人員應致力于更新與改進數控技術,適當優化加工程序。通常情況下,數控技術的層次會對機械模具的生產質量及效率產生直觀影響。若數控技術水平得到提升,則機械模具生產水平會相應得到提高,機械模具的質量及精度也均會有所提升[8]。由此可見,優化數控技術程序在機械模具生產過程中尤為重要。相關技術人員應全面考慮機械模具的加工工作,適當優化加工程序,簡化機械模具生產程序,有效縮減機械模具生產時間,不斷提高模具加工的精度及質量,幫助企業實現經濟效益的增長。
4.3檢測可操控性
對于工業產品而言,細小的差距都能對其產生很大的影響,因此在機械模具生產過程中應務必保證最終產品的精準度,減少因人為失誤而造成的生產資源浪費。在傳統生產過程中相關工作人員會多次檢驗機械模具,并對其生產細節進行適當調整。檢查內容應包括但不限于工具質量是否合格、角度是否正確等。因此,在運用數控加工的過程中也應始終堅持多試驗、多檢測的原則。相關工作人員應在加工前對模具要求、機床類型進行全面掌握,而后應通過多次試驗調整誤差,不斷提高精準度。在機械模具生產過程中相關工作人員切忌任意妄為,應在實驗確定后才能正式生產模具。
5結束語
數控加工技術在機械模具制造過程中發揮著極為顯著的作用。相關企業及工作人員應全面認識到數控加工技術的優勢,并在機械模具制造過程中充分利用數控加工技術,提高機械模具的精準度與質量,為企業的長遠發展奠定良好的基礎。
參考文獻:
[1]李淑紅.機械數控加工技術中存在的問題及對策[J].造紙裝備及材料,2021,50(6):94-96.
[2]張偉,陳鵬,潘愛金,等.數控機床誤差檢測及補償技術研究進展[J].機床與液壓,2019,47(17):198-205.
[3]張靜.數控加工技術在機械模具制造中的運用[J].農業裝備技術,2021,47(3):44-45.
[4]周杰.機械數控加工技術水平的優化策略研究[J].工程技術研究,2019,4(14):18-19.
[5]黎成輝.數控加工技術在機械模具制造中的應用:評《機械及數控加工知識與技能訓練》[J].現代雷達,2021,43(4):106.
[6]王瑋,王華昌,陳松威,等.基于局部特征的模具數控加工推薦系統[J].中國機械工程,2019,30(9):1103-1110.
[7]徐留明,毛雪.數控加工技術在機械模具制造中的應用探討[J].輕工標準與質量,2020(1):109-111.