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數(shù)控銑床上孔的加工方法

2021-09-23 09:04:32

     1 、數(shù)控銑床上孔加工的影響因素

     1.1 機床自身精度和工藝  
     數(shù)控機床的生產(chǎn)過程中存在精度誤差的重要原因在于機床本身有導(dǎo)軌誤差、工作誤差和夾具誤差等,這些因素會使數(shù)控機床加工無法達到預(yù)期效果。此外,在生產(chǎn)實踐中,數(shù)控機床生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間存在順序區(qū)別,導(dǎo)致固定時間內(nèi)生產(chǎn)的合格零件數(shù)量有所區(qū)別,不同工藝的成本也不盡相同??傊?,除了機床本身精度問題,工序的合理安排、技藝的選擇、零件要求的結(jié)合等多個方面的因素都關(guān)系數(shù)控銑床孔加工的實際效果 [1]。  
     1.2 孔加工時刀具的效果  
     1)孔加工屬于零件內(nèi)表面的加工,適用的刀具離不開鉆頭、鉸刀等,而這一類刀具只要長時間使用必然會有磨損,刀具本身的形狀和尺寸經(jīng)過磨損后產(chǎn)生形變,也就會對加工孔的生產(chǎn)效果造成影響。2)加工孔直徑的大小往往都有限制,在銑床機體固定的情況下,切削速度只能維持在水平上,無法進一步加快??自叫?,意味著加工難度越大。為了提升切削速度,就需要使用針對性的裝置,那么這一類刀具的性能就需要滿足高速切削的需求,加工質(zhì)量達標(biāo)。3)刀具的選擇有許多要求,一方面,刀具要達到切削速度,從而滿足進度需求;另一方面,刀具的結(jié)構(gòu)本身受孔直徑與長度的限制,并不是任意刀具都可以被用于不同直徑孔的加工。4)加工過程中,在機械設(shè)備帶動下,軸向力的作用會讓刀具出現(xiàn)歪曲變形與振動,如果刀具本身剛性不足,就會影響加工精度 [2]。5)孔加工是在半封閉的空間內(nèi)完成的,切下的屑不好排出,冷卻液也不好進入加工區(qū)域,導(dǎo)致散熱條件較差,該區(qū)域溫度較高,因此對刀具的耐熱性也有較高的要求。 
      2 、數(shù)控銑床上孔加工工藝
     傳統(tǒng)機床孔加工使用的方法是先鉆中心孔,然后用鉸孔將孔中心擴張,再鏜孔,加工孔的精度。這一加工方式無論是加工效率、勞動強度,還是生產(chǎn)成本都有太多的不足,已經(jīng)不適用于數(shù)控銑床的生產(chǎn)。加上生產(chǎn)過程中使用的鉆孔剛性不足,在長時間使用后,受扭矩和軸向力等因素的影響,會產(chǎn)生孔徑超差、孔壁粗糙、孔位偏等一系列問題,導(dǎo)致孔的加工質(zhì)量會大打折扣 [3]。  
   現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展,數(shù)控機床的應(yīng)用直接淘汰了傳統(tǒng)機床,也引起了傳統(tǒng)加工孔方式的革新,通過以銑床替代鉸刀的方式完成孔的加工提高加工精度、孔的加工質(zhì)量。  
     2.1 以銑代鉆  
     在生產(chǎn)工具更新的背景下,鉆削加工中存在的問題嚴(yán)重影響了孔的加工效果,為了解決鉆孔精度不足的問題,孔加工要求達標(biāo),以銑代鉆應(yīng)運而生。 
     2.2 螺旋銑孔  
     螺旋銑孔由自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)兩個運動結(jié)合而成,自轉(zhuǎn)指的是機器主軸的自轉(zhuǎn),公轉(zhuǎn)指的是主軸繞孔中心的運動,二者復(fù)合運動,刀具的中心軌跡不呈直線,這樣就能避免軸向力,螺旋線的刀具運動軌跡實現(xiàn)了既徑向進給又軸向進給的多方式加工,包括斜面、型槽等 [4]。  
     螺旋銑孔的優(yōu)勢如下:1)銑刀的側(cè)刃并非持續(xù)進行切削加工,不會始終保持刀刃和工件的接觸,讓切削區(qū)域適度的休息,降低了加工時的溫度,有利于延長刀具的使用時間。2)螺旋銑孔使用的刀具直徑比孔徑小,在切削的過程中可以只切屑而不傷及孔的表面,且有利于排出切削加工留下的殘屑 [5]。3)銑刀本身的直徑較小,基本能滿足不同孔的加工需求,這樣就能直接持續(xù)加工,避免更換銑刀導(dǎo)致生產(chǎn)效率下降。  
     2.3 插銑代替鉸孔  
     鉆削易產(chǎn)生孔徑過大、鉆歪等問題。在轉(zhuǎn)動過程中由于軸向力過大,刀具容易擺動。隨著轉(zhuǎn)動的推進,鉆頭的旋轉(zhuǎn)軸線和主軸的旋轉(zhuǎn)軸線之間會偏離一個角度 α,導(dǎo)致鉆頭尾部和軸線位置出現(xiàn)偏差,鉆頭自轉(zhuǎn)附帶公轉(zhuǎn)的過程中就會出現(xiàn)一個附加角度,導(dǎo)致原本應(yīng)該重合的鉆頭幾何軸線、旋轉(zhuǎn)軸線以及主軸旋轉(zhuǎn)軸線出現(xiàn)偏離,鉆孔效果呈現(xiàn)為孔徑超差。在使用銑刀加工時,無論是偏離角度 α 還是附加角度,都會受插銑式加工方法的影響而變少。尤其是孔徑小、切屑要求高的銷孔類加工,可以先用鉆孔、再用鉸刀進行加工,使合金銑刀通過插銑方式實現(xiàn)誤差的調(diào)整[6]。 
     3 、數(shù)控銑床上孔加工的優(yōu)化方法  
     3.1 提高工藝設(shè)計人員和操作人員的水平  
     數(shù)控銑床孔加工質(zhì)量的離不開工藝的選擇,而工藝水平與設(shè)計人員和實際操作人員的水平息息相關(guān)。工藝設(shè)計人員不僅要有素質(zhì)和水平,還應(yīng)當(dāng)重視基礎(chǔ),能按照不同零件類型對其進行分解,進而準(zhǔn)確得出零件的相關(guān)信息,從而結(jié)合工藝的選擇確定行之孔系加工路線、加工刀具以及生產(chǎn)環(huán)節(jié)。同時,數(shù)控銑床的加工精度、裝夾方法以及換刀順序等因素也會影響生產(chǎn)質(zhì)量,要結(jié)合這些因素歸并數(shù)控加工工序、工步,從而確定刀具的具體參數(shù)。在上述步驟完成后,編制合理的加工程序 [7]。操作者的水平除了依賴其自身的學(xué)習(xí)和實踐,還需要企業(yè)按期對其進行培訓(xùn)并完成考核,實行獎懲機制。
     3.2 優(yōu)化工藝路線  
     零件的工藝路線是工藝設(shè)計的重要構(gòu)成內(nèi)容,直接關(guān)系機床的使用率、加工精度等。要提升生產(chǎn)效率、優(yōu)化工藝路線,實現(xiàn)工序集中、路線短和所花費輔助時間短的目標(biāo),從而達到生產(chǎn)效率的高化。工序集中主要表現(xiàn)在工件裝夾的次數(shù)上看就是一次定位加工多道工序,這樣能減少孔間距誤差的出現(xiàn)。從孔系加工需求看,有時需要運用不同的刀具提升其精度,延長機床工作臺的回轉(zhuǎn)時間,因此工序應(yīng)按照刀具類型進行劃分,在同一把刀具加工完成所有任務(wù)后再進行更換好的。對精度要求稍差的孔系,可以按照加工路線短原則排列加工順序 [8]。  
     3.3 優(yōu)化編程  
     孔系加工的動作順序有鮮明的特征,像鉆孔、鏜孔等動作是由空位平面定位到切削到進給再到退回等多運動復(fù)合組成的,如果需要對零件上的多個孔進行加工,那就是完成多次相同順序的動作。從編程的角度說,使用基本指令不僅麻煩,而且效率低下,為此,可以選擇孔加工固定循環(huán)功能指令完成編程工作,簡化程序,提高生產(chǎn)效率。  
     4 、結(jié)束語  
     數(shù)控機床上孔的加工是當(dāng)代工業(yè)零件加工常見的,傳統(tǒng)的鉆孔方式極不穩(wěn)定,也不利于維持刀具,改用銑孔方式的優(yōu)勢在于軸向的穩(wěn)定性好,同時直徑更小,不受孔徑大小限制,能一刀多用,往往不需要更換刀具,將其代替鉆孔、擴孔、鉸孔等,能防止經(jīng)常換刀,從而提升生產(chǎn)效率。此外,也有利于避免鉆削中難排屑、層間易分層的問題,加工質(zhì)量的重要加工方法。同時,數(shù)控機床在計算機系統(tǒng)的配合下,實現(xiàn)了人工的精度控制和自動化操作,在減少人力成本的同時,機床加工產(chǎn)品的質(zhì)量。目前,數(shù)控機床的自動化、數(shù)字化、智能化水平較高,但依舊需要通過提高工作人員的能力和基本素質(zhì)提升生產(chǎn)效率。此外,相關(guān)設(shè)計人員要做好生產(chǎn)環(huán)節(jié)工序編制工作,企業(yè)的管理層要按期培訓(xùn)操作人員,提高他們的水平,以進一步提升機床孔加工質(zhì)量。


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