模具數(shù)控加工編程中的常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策.pdf

模 具 技 術(shù) 2 0 0 5 . N o . 559 0 引言 數(shù)控加工由于其加工精度高加工質(zhì)量穩(wěn) 定生產(chǎn)效率高加工柔性大等優(yōu)點(diǎn)并且適合 形狀復(fù)雜零件的各種曲面加工被廣泛地應(yīng)用在 模具零部件的制造中不同于普通機(jī)床加工數(shù) 控機(jī)床是按照程序進(jìn)行加工的加工過(guò)程是自動(dòng) 的加工中的所有工序工步每道工序的切削 用量進(jìn)給路線加工余量和所有刀具的尺寸 類型對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的位置等都要預(yù)先編入程 序中因此模具數(shù)控編程中工藝編制問(wèn)題直接影 響到零件的加工質(zhì)量和效率本文主要對(duì)數(shù)控加 工編程中的一些主要工藝處理方法進(jìn)行了探討 1 模具數(shù)控編程的常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策 1 . 1工序工步的劃分和順序安排 劃分零件數(shù)控加工工序時(shí)應(yīng)注意以下幾 點(diǎn) 1 數(shù)控機(jī)床工序趨向集中所需機(jī)床數(shù)量 和零件的裝夾次數(shù)減少加工效率就高但工序 過(guò)于集中程序過(guò)長(zhǎng)出錯(cuò)率高并給檢索帶來(lái) 困難等所以應(yīng)根據(jù)零件加工內(nèi)容的多少及本廠 數(shù)控加工設(shè)備的具體情況靈活決定工序的集中與 分散程度 2 遵循先粗后精工藝原則對(duì)加工剛度較 小的零件粗加工后可能發(fā)生變形需要校形或 者消除殘余應(yīng)力并在精加工中修正誤差 安排工序先后次序應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 以相同定位夾緊方式或同一把刀具加 收稿日期2 0 0 5 - 0 7 - 0 5 作者簡(jiǎn)介楊立軍1 9 7 4男講師 文章編號(hào)1 0 0 1 - 4 9 3 4 ( 2 0 0 5 ) 0 5 - 0 0 5 9 - 0 4 模具數(shù)控加工編程中的常見(jiàn)問(wèn)題及對(duì)策 楊立軍黨新安王濤 陜西科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院陜西咸陽(yáng)7 1 2 0 8 1 摘要數(shù)控技術(shù)被廣泛應(yīng)用在模具零部件的制造中模具數(shù)控編程中工藝編制問(wèn)題直接 影響到零件的加工質(zhì)量和效率針對(duì)模具數(shù)控加工時(shí)應(yīng)考慮的工序工步的劃分和順序的安 排對(duì)刀點(diǎn)的選擇加工路徑的確定以及刀具切削用量的選用等常見(jiàn)問(wèn)題加以分析并 探討了處理這些常見(jiàn)問(wèn)題的相應(yīng)對(duì)策 關(guān)鍵詞模具數(shù)控加工編程工藝制定 中圖分類號(hào)T G 6 5 9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼B A b s t r a c t : N u m e r i c a l t e c h n o l o g y i s a p p l i e d e x t e n s i v e l y i n m a n u f a c t u r e o f d i e p a r t s T e c h n i c a l s e t t i n g i n t h e p r o g r a m m i n g o f n u m e r i c a l c o n t r o l i n f l u e n c e s p r o c e s s i n g q u a l i t y a n d e f f i c i e n c y o f p a r t s P r o c e d u r e s i n n u m e r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g o f d i e s p a r t i t i o n o f w o r k i n g s t e p s a n d a r r a n g e m e n t o f o r d e r s e l e c t i o n o f f e e l e r p o s i t i o n d e t e r m i n a t i o n o f p r o c e s s i n g p a t h a n d s e l e c t i o n o f t o o l a n d c u t t i n g o u t p u t a r e a n a l y z e d T h e c o r r e s p o n d i n g s o l u t i o n s t o s o l v e t h e p r o b l e m s a r e d i s c u s s e d K e y w o r d s : d i e n u m e r i c a l c o n t r o l p r o c e s s i n g p r o g r a m m i n g t e c h n i c a l s e t t i n g 6 0 D i e a n d M o u l d T e c h n o l o g y N o . 5 2 0 0 5 工的工序最好連接進(jìn)行以減少重復(fù)定位次數(shù) 換刀次數(shù) 2 為消除重復(fù)定位誤差的影響提高孔系 的同軸度對(duì)于同軸度要求很高的孔系通過(guò)連 續(xù)換刀來(lái)完成該同軸孔系孔的全部加工然后再 加工其它坐標(biāo)位置的孔 3 先安排對(duì)工件剛度破壞較小的工序加 工 4 注意數(shù)控加工工序與普通機(jī)床加工工 序熱處理工序輔助工序的銜接避免產(chǎn)生矛 盾 1 . 2對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定 對(duì)刀點(diǎn)就是數(shù)控加工時(shí)刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng) 的起點(diǎn)由于程序也是從這一點(diǎn)開(kāi)始執(zhí)行所以 編程時(shí)應(yīng)首先考慮對(duì)刀點(diǎn)位置的選擇對(duì)刀點(diǎn)選 擇時(shí)應(yīng)遵循以下原則 1 便于數(shù)學(xué)處理和簡(jiǎn)化程序編制 2 對(duì)刀點(diǎn)是程序的起點(diǎn)又是程序的終 點(diǎn)在成批生產(chǎn)中要考慮對(duì)刀的重復(fù)精度所 以對(duì)刀點(diǎn)位置在機(jī)床上應(yīng)容易校準(zhǔn)加工過(guò)程中 便于檢查 3 加工精度要求不高時(shí)可直接用工件上 或夾具上的某些表面作對(duì)刀面加工精度要求較 高時(shí)對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝 基準(zhǔn)上如以孔定位的零件以孔的中心作為對(duì) 刀點(diǎn)就比較合適對(duì)稱的零件應(yīng)選擇零件的上 表面中心或底面中心為對(duì)刀點(diǎn)異形件應(yīng)選擇設(shè) 計(jì)基準(zhǔn)為對(duì)刀點(diǎn)加工路線封閉時(shí)應(yīng)選擇加工 精度較高的表面為對(duì)刀面 4 確定對(duì)刀點(diǎn)時(shí)還應(yīng)保證換刀后仍容易 對(duì)刀例如立式加工中心上換刀后由于新刀的 高度與原刀不可能完全相同一般對(duì)Z 軸需重新 校準(zhǔn)此時(shí)若原對(duì)刀面已被切削掉則會(huì)出現(xiàn)麻 煩這種情況下一般選擇機(jī)床工作臺(tái)面為Z 軸 對(duì)刀點(diǎn)對(duì)刀后抬高一定的距離作為 Z 軸原點(diǎn) 5 加工過(guò)程中需換刀時(shí)應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)換 刀點(diǎn)的位置應(yīng)根據(jù)工序內(nèi)容安排以換刀時(shí)刀具 不得碰傷工件夾具以及機(jī)床的原則而設(shè)定 換刀點(diǎn)往往應(yīng)設(shè)在零件的輪廓之外 1 . 3加工路徑規(guī)劃 加工路徑是指數(shù)控加工過(guò)程中刀具相對(duì)于被 加工零件的運(yùn)動(dòng)軌跡加工路徑也稱為走刀路 線加工路徑對(duì)零件的加工精度和加工效率有很 大影響在規(guī)劃加工路徑時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 在銑削零件的圓弧輪廓表面和平面時(shí) 應(yīng)盡量避免法向切入和切出由于主軸系統(tǒng)和刀 具的剛度變化徑向切入時(shí)如圖 1 a 所示 切入后改變運(yùn)動(dòng)方向產(chǎn)生進(jìn)給停頓此時(shí)切削 力也將減小刀具將在工件表面留下明顯凹痕 影響工件的粗糙度切出時(shí)也是如此為保證工 件表面粗糙度一般采用切向切入和切出如圖 1 b 所示 2 對(duì)于孔的位置精度要求較高的零件在 精鏜孔系時(shí)安排鏜孔的路線一定要注意做到各 孔的定位方向一致避免反向間隙的影響例如 圖 2 a所示的進(jìn)給路徑在加工孔時(shí)X軸反 向間隙將影響到孔的孔距精度若按圖 2 b 所示進(jìn)給路徑可使各孔的定位方向一致 從而提高了孔距精度 圖 1切入切出方向 a 法向切入b 切向切入切出 ab 3 銑削平面零件內(nèi)槽的封閉輪廓時(shí)切入 切出部分不能有外延部分這時(shí)可沿零件輪廓的 法線切入或切出其切入點(diǎn)最好選在零件輪廓兩 幾何元素的交點(diǎn)處進(jìn)給路徑可以有圖3 所示的 三種方案圖3 a 和圖3 b 所示的進(jìn)給路徑都能切 ab 圖 2精鏜孔系路徑 a 不合理路徑b 合理路徑 模 具 技 術(shù) 2 0 0 5 . N o . 561 盡內(nèi)腔中的全部面積不留死角不傷輪廓由 于要盡量減小重復(fù)進(jìn)給的搭接量所以圖 3 a 所示的行切法將在每?jī)纱芜M(jìn)給的起點(diǎn)與終點(diǎn)留下 殘留高度即達(dá)不到要求的表面粗糙度值從數(shù) 值計(jì)算的角度看圖3 b 所示的環(huán)切法的刀位 點(diǎn)計(jì)算稍為復(fù)雜進(jìn)給路徑也較長(zhǎng)圖3 c 所 示的方案先采用行切法最后環(huán)切一刀光整 輪廓表面是較優(yōu)的進(jìn)給路徑 意的問(wèn)題 1 銑削平面時(shí)多采用鑲不重磨多面硬質(zhì)合 金刀片的端銑刀加工一般采用兩次走刀粗銑 和精銑粗銑時(shí)刀具直徑要小精銑時(shí)刀具直徑 要大一些 2 銑削平面零件的周邊輪廓凸臺(tái)和凹 槽一般采用立銑刀 3 精度要求較高的凹槽加工時(shí)可以采用 直徑比凹槽小的立銑刀先銑槽的中間部分然 后利用刀具半徑補(bǔ)償功能銑削槽的兩邊直到 達(dá)到精度要求為止刀具結(jié)構(gòu)參數(shù)可以參考如 下刀具半徑R 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率 半徑一般取R0 . 8 0 . 9零件加工高 度H1 / 4 1 / 6R 以保證刀具有足夠的剛度 4 鉆孔時(shí)先用中心鉆鉆一中心孔或用 一剛性較好的短鉆頭锪窩還可代替孔口倒角 引正鉆頭在進(jìn)行深孔加工時(shí)應(yīng)特別注意冷卻 和棑屑必要時(shí)可選用內(nèi)冷卻深孔鉆頭內(nèi)冷卻 鑲?cè)嫒袡C(jī)夾刀片鉆頭等 5 鏜孔是懸臂加工為平衡徑向力減輕 鏜削振動(dòng)應(yīng)采用對(duì)稱的兩刃或兩刃以上的鏜頭 刀進(jìn)行切削精鏜應(yīng)采用微調(diào)鏜刀 1 . 5切削用量的選擇 切削用量的選擇原則是粗加工時(shí)一般以 提高加工生產(chǎn)效率為主但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加 工成本半精加工和精加工時(shí)應(yīng)在保證加工精 度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(shuō)明書(shū)切削用量手 冊(cè)并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定 在選擇進(jìn)給速度時(shí)還應(yīng)考慮零件加工中的 一些特殊因素如圖5 所示加工拐角時(shí)銑刀 由點(diǎn) A 運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)B 時(shí)當(dāng)進(jìn)給速度較高時(shí)由于 慣性作用在拐角 B 處可能出現(xiàn)超程現(xiàn)象 即刀具將內(nèi)拐角 B處的材料多切去一些或使外 拐角B 處的材料少切去一些而導(dǎo)致加工誤差超 程誤差減小超程量的方法將A B 段切削分為 A A 和 A B 兩段前面大部分行程A A 段用 正常進(jìn)給速度切削后邊小部分行程A B 段 改用低進(jìn)給速度切削這就需要設(shè)置相應(yīng)的低速 4 銑削三維曲面時(shí)如何設(shè)計(jì)進(jìn)給路徑 取決于曲面本身的特點(diǎn)精度要求圖樣上數(shù)據(jù) 給出情況和曲面處理是否簡(jiǎn)便總原則應(yīng)是走刀 路線短程序段計(jì)算簡(jiǎn)單在確定走刀路線時(shí)應(yīng) 注意區(qū)分兩種情況其一當(dāng)曲面的邊界外是開(kāi) 敞的沒(méi)有其它表面限制時(shí)為了計(jì)算編程和 加工方便可以將曲面邊界延伸球頭銑刀可從邊 界外加工起如圖4 a 所示其二若曲面邊 界外還有其它表面限制球頭刀不能從邊界外開(kāi) 始加工如圖 4 b 所示A B邊和 C D邊兩側(cè) 不能延伸這時(shí)沿 B C邊的諸截面直到 A D邊均 應(yīng)用百分法細(xì)分插補(bǔ)點(diǎn)然后對(duì)應(yīng)的百分量一一 相連構(gòu)成進(jìn)給路線 abc 圖 3平面零件內(nèi)槽銑削路徑 a 行切法b 環(huán)切法c 復(fù)合法 1 . 4刀具的選擇 刀具選擇是數(shù)控加工的一項(xiàng)重要內(nèi)容不僅 影響加工效率而且直接影響加工質(zhì)量數(shù)控加 工不但要求刀具剛性好精度高而且尺寸穩(wěn) 定壽命長(zhǎng)調(diào)整方便以下是刀具選擇時(shí)應(yīng)注 ab 圖 4曲面銑削路徑 a 曲面外界無(wú)限制b 曲面外邊界有限制 6 2 D i e a n d M o u l d T e c h n o l o g y N o . 5 2 0 0 5 程序段來(lái)實(shí)現(xiàn)這一加工過(guò)程A B 段的長(zhǎng)度和進(jìn) 給速度應(yīng)根據(jù)機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性和允許超程誤差來(lái) 決定 行下一程序段暫停時(shí)間應(yīng)根據(jù)機(jī)床工藝系統(tǒng)的 剛度和允許的加工誤差來(lái)決定 2 結(jié)束語(yǔ) 數(shù)控加工是模具制造中的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)控加 工質(zhì)量的好壞直接影響模具型面的加工質(zhì)量乃 至整套模具的制造質(zhì)量為了完成高質(zhì)量的模具 型面數(shù)控加工必須合理地生成控制刀具運(yùn)動(dòng)的 加工程序本文主要針對(duì)對(duì)模具數(shù)控加工編程中 的一些常見(jiàn)問(wèn)題及處理技巧進(jìn)行了探討實(shí)踐證 明這些編程技巧在模具數(shù)控加工中是很有效的 參考文獻(xiàn) 1 吳洪東等 模具C A D / C A M M 北京 機(jī)械工業(yè)出版 社 2 0 0 4 2 王維 數(shù)控加工工藝及編程 北京 機(jī)械工業(yè)出 版社 2 0 0 1 3 盧金火 模具數(shù)控加工中走刀方式和切削方向的選擇 J 汽車技術(shù) 1 9 9 8 1 0 1 3 1 5 4 李瑋 董軍 蔡邦智 數(shù)控加工工藝過(guò)程分析與處 理探索 J 西南林學(xué)院學(xué)報(bào) 2 0 0 3 1 8 5 8 7 5 林朝平 數(shù)控加工工藝分析的要點(diǎn)說(shuō)明 J 機(jī)械研究 與應(yīng)用 2 0 0 2 3 4 1 4 2 在切削過(guò)程中若數(shù)控機(jī)床工藝系統(tǒng)剛性較 差切削力的作用可能會(huì)使刀具滯后從而在內(nèi) 拐角處產(chǎn)生欠程現(xiàn)象使工件內(nèi)拐角處材料 少切去一些從而導(dǎo)致加工誤差欠程誤差 如圖6 所示減小欠程誤差的對(duì)策是增設(shè)減速程 序段即在A B 段用低