試論精密銑削技術(shù)在加工中心的應(yīng)用
論文摘要：機械制造業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位,而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段。在進(jìn)行數(shù)控編程的過程中，刀具的選擇和切削用量的確定是十分重要，它不僅對被加工零件的質(zhì)量影響巨大，甚至可以決定著機床功效的發(fā)揮和安全生產(chǎn)的順利進(jìn)行。所以，在編制加工程序時，選擇合理的刀具和切削用量，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。
一、引言
機械制造業(yè)在整個國民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位,而其中金屬切削加工是基本而又可靠的精密加工手段,在機械、電機、電子等各種現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)部門中都起著重要的作用。工具的設(shè)計、制造和使用自古以來就很受重視,這里我們所說的工具,不僅僅指進(jìn)行機械加工的機床,我們更關(guān)心的是直接進(jìn)行切削加工的刀具。刀具是推動金屬切削加工技術(shù)發(fā)展的一個極為活躍而又十分關(guān)鍵的因素,可以說切削加工技術(shù)發(fā)展、革新的歷史就是刀具發(fā)展的歷史。
我單位在2008年引進(jìn)了小巨人公司制作的兩臺車銑加工中心。但一直未能在零件上真正實現(xiàn)和普及數(shù)控車銑加工中心的銑削功能。刀具選擇、加工路徑規(guī)劃 、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機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)控加工的特點。研究掌握數(shù)控車銑加工中心的銑削功能，對于形狀復(fù)雜以及精度要求很高的回轉(zhuǎn)體零件的精密加工，提升我單位數(shù)控精密加工能力，具有很重要的現(xiàn)實意義。
二、數(shù)控銑加工常用刀具的種類
數(shù)控銑加工刀具種類很多，為了適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，所用刀具正朝著標(biāo)準(zhǔn)化、通用化和模塊化的方向發(fā)展，主要包括銑削刀具和孔加工刀具兩大類。為了滿足高效和特殊的銑削要求，又發(fā)展了各種特殊用途的專用刀具。數(shù)控銑刀具的分類有多種方法，根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式;②鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種;③特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：①高速鋼刀具;②硬質(zhì)合金刀具;③金剛石刀具;④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：平端立銑刀、圓角立銑刀、球頭刀和錐度銑刀等。
三、加工中心刀具類型的選擇
刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(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。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。生產(chǎn)中，被加工零件的幾何形狀是選擇刀具類型的主要依據(jù)。
1)銑削刀具的選用。加工曲面類零件時，為了保證刀具切削刃與加工輪廓在切削點相切，而避免刀刃與工件輪廓發(fā)生干涉，一般采用球頭刀，粗加工用兩刃銑刀，半精加工和精加工用四刃銑刀;銑較大平面時，為了提高生產(chǎn)效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片鑲嵌式盤形銑刀;銑小平面或臺階面時一般采用通用銑刀;銑鍵槽時，為了保證槽的尺寸精度、一般用兩刃鍵槽銑刀;
2)孔加工刀具的選用。數(shù)控機床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應(yīng)滿足L/D≤5(L為鉆孔深度)的條件;鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度;精絞前可選用浮動絞刀，絞孔前孔口要倒角;鏜孔時應(yīng)盡量選用對稱的多刃鏜刀頭進(jìn)行切削，以平衡鏜削振動;盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動。在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，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)行的所有加工部位;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在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低�？傊�，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意的加工質(zhì)量的前提。
3)切削速度的確定。進(jìn)給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。在輪廓加工中，在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進(jìn)給量，以克服由于慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象。確定進(jìn)給速度的原則：1)當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100~200mm/min范圍內(nèi)選取。2)在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。3)當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20~50mm/min范圍內(nèi)選取。4)刀具空行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以選擇該機床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高進(jìn)給速度。
4)背吃刀量(或側(cè)吃刀量)的確定。在保證加工表面質(zhì)量的前提下，背吃刀量(ap)應(yīng)據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。
四、結(jié)束語
我單位數(shù)控加工中心具有軸向和頸相動力頭，能實現(xiàn)三個坐標(biāo)的聯(lián)動。利用極坐標(biāo)插補指令和圓柱插補指令進(jìn)行了程序優(yōu)化和開發(fā)，并對機床加工工位重復(fù)定位誤差進(jìn)行了有效的補償，初步實現(xiàn)對回轉(zhuǎn)體的側(cè)面進(jìn)行快捷可靠的精密銑削加工，提高了加工精度和表面加工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn):
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[2]王守安.切削刀具的發(fā)展趨勢[J].工具技術(shù),1996,(07)
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