產(chǎn)品系列
行業(yè)動(dòng)態(tài)
數控銑床上孔的加工方法
2021-09-23 09:04:32
1 、數控銑床上孔加工的影響因素
1.1 機床自身精度和工藝
數控機床的生產(chǎn)過(guò)程中存在精度誤差的重要原因在于機床本身有導軌誤差、工作誤差和夾具誤差等，這些因素會(huì )使數控機床加工無(wú)法達到預期效果。此外，在生產(chǎn)實(shí)踐中，數控機床生產(chǎn)環(huán)節之間存在順序區別，導致固定時(shí)間內生產(chǎn)的合格零件數量有所區別，不同工藝的成本也不盡相同?？傊?，除了機床本身精度問(wèn)題，工序的合理安排、技藝的選擇、零件要求的結合等多個(gè)方面的因素都關(guān)系數控銑床孔加工的實(shí)際效果 [1]。
1.2 孔加工時(shí)刀具的效果
1）孔加工屬于零件內表面的加工，適用的刀具離不開(kāi)鉆頭、鉸刀等，而這一類(lèi)刀具只要長(cháng)時(shí)間使用必然會(huì )有磨損，刀具本身的形狀和尺寸經(jīng)過(guò)磨損后產(chǎn)生形變，也就會(huì )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(wú)法進(jìn)一步加快?？自叫?，意味著(zhù)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(lèi)刀具的性能就需要滿(mǎn)足高速切削的需求，加工質(zhì)量達標。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(mǎn)足進(jìn)度需求；另一方面，刀具的結構本身受孔直徑與長(cháng)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(guò)程中，在機械設備帶動(dòng)下，軸向力的作用會(huì )讓刀具出現歪曲變形與振動(dòng)，如果刀具本身剛性不足，就會(huì )影響加工精度 [2]。5）孔加工是在半封閉的空間內完成的，切下的屑不好排出，冷卻液也不好進(jìn)入加工區域，導致散熱條件較差，該區域溫度較高，因此對刀具的耐熱性也有較高的要求。
2 、數控銑床上孔加工工藝
傳統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(wú)論是加工效率、勞動(dòng)強度，還是生產(chǎn)成本都有太多的不足，已經(jīng)不適用于數控銑床的生產(chǎn)。加上生產(chǎn)過(guò)程中使用的鉆孔剛性不足，在長(cháng)時(shí)間使用后，受扭矩和軸向力等因素的影響，會(huì )產(chǎn)生孔徑超差、孔壁粗糙、孔位偏等一系列問(wèn)題，導致孔的加工質(zhì)量會(huì )大打折扣 [3]。
現代技術(shù)發(fā)展，數控機床的應用直接淘汰了傳統機床，也引起了傳統加工孔方式的革新，通過(guò)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(wèn)題嚴重影響了孔的加工效果，為了解決鉆孔精度不足的問(wèn)題，孔加工要求達標，以銑代鉆應運而生。
2.2 螺旋銑孔
螺旋銑孔由自轉和公轉兩個(gè)運動(dòng)結合而成，自轉指的是機器主軸的自轉，公轉指的是主軸繞孔中心的運動(dòng)，二者復合運動(dòng)，刀具的中心軌跡不呈直線(xiàn)，這樣就能避免軸向力，螺旋線(xiàn)的刀具運動(dòng)軌跡實(shí)現了既徑向進(jìn)給又軸向進(jìn)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）銑刀的側刃并非持續進(jìn)行切削加工，不會(huì )始終保持刀刃和工件的接觸，讓切削區域適度的休息，降低了加工時(shí)的溫度，有利于延長(cháng)刀具的使用時(shí)間。2）螺旋銑孔使用的刀具直徑比孔徑小，在切削的過(guò)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(mǎn)足不同孔的加工需求，這樣就能直接持續加工，避免更換銑刀導致生產(chǎn)效率下降。
2.3 插銑代替鉸孔
鉆削易產(chǎn)生孔徑過(guò)大、鉆歪等問(wèn)題。在轉動(dòng)過(guò)程中由于軸向力過(guò)大，刀具容易擺動(dòng)。隨著(zhù)轉動(dòng)的推進(jìn)，鉆頭的旋轉軸線(xiàn)和主軸的旋轉軸線(xiàn)之間會(huì )偏離一個(gè)角度 α，導致鉆頭尾部和軸線(xiàn)位置出現偏差，鉆頭自轉附帶公轉的過(guò)程中就會(huì )出現一個(gè)附加角度，導致原本應該重合的鉆頭幾何軸線(xiàn)、旋轉軸線(xiàn)以及主軸旋轉軸線(xiàn)出現偏離，鉆孔效果呈現為孔徑超差。在使用銑刀加工時(shí)，無(wú)論是偏離角度 α 還是附加角度，都會(huì )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(xiāo)孔類(lèi)加工，可以先用鉆孔、再用鉸刀進(jìn)行加工，使合金銑刀通過(guò)插銑方式實(shí)現誤差的調整[6]。
3 、數控銑床上孔加工的優(yōu)化方法
3.1 提高工藝設計人員和操作人員的水平
數控銑床孔加工質(zhì)量的離不開(kāi)工藝的選擇，而工藝水平與設計人員和實(shí)際操作人員的水平息息相關(guān)。工藝設計人員不僅要有素質(zhì)和水平，還應當重視基礎，能按照不同零件類(lèi)型對其進(jìn)行分解，進(jìn)而準確得出零件的相關(guān)信息，從而結合工藝的選擇確定行之孔系加工路線(xiàn)、加工刀具以及生產(chǎn)環(huán)節。同時(shí)，數控銑床的加工精度、裝夾方法以及換刀順序等因素也會(huì )影響生產(chǎn)質(zhì)量，要結合這些因素歸并數控加工工序、工步，從而確定刀具的具體參數。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(lài)其自身的學(xué)習和實(shí)踐，還需要企業(yè)按期對其進(jìn)行培訓并完成考核，實(shí)行獎懲機制。
3.2 優(yōu)化工藝路線(xiàn)
零件的工藝路線(xiàn)是工藝設計的重要構成內容，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(xiàn)，實(shí)現工序集中、路線(xiàn)短和所花費輔助時(shí)間短的目標，從而達到生產(chǎn)效率的高化。工序集中主要表現在工件裝夾的次數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。從孔系加工需求看，有時(shí)需要運用不同的刀具提升其精度，延長(cháng)機床工作臺的回轉時(shí)間，因此工序應按照刀具類(lèi)型進(jìn)行劃分，在同一把刀具加工完成所有任務(wù)后再進(jìn)行更換好的。對精度要求稍差的孔系，可以按照加工路線(xiàn)短原則排列加工順序 [8]。
3.3 優(yōu)化編程
孔系加工的動(dòng)作順序有鮮明的特征，像鉆孔、鏜孔等動(dòng)作是由空位平面定位到切削到進(jìn)給再到退回等多運動(dòng)復合組成的，如果需要對零件上的多個(gè)孔進(jìn)行加工，那就是完成多次相同順序的動(dòng)作。從編程的角度說(shuō)，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(jiǎn)化程序，提高生產(chǎn)效率。
4 、結束語(yǔ)
數控機床上孔的加工是當代工業(yè)零件加工常見(jiàn)的，傳統的鉆孔方式極不穩定，也不利于維持刀具，改用銑孔方式的優(yōu)勢在于軸向的穩定性好，同時(shí)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(wèn)題，加工質(zhì)量的重要加工方法。同時(shí)，數控機床在計算機系統的配合下，實(shí)現了人工的精度控制和自動(dòng)化操作，在減少人力成本的同時(shí)，機床加工產(chǎn)品的質(zhì)量。目前，數控機床的自動(dòng)化、數字化、智能化水平較高，但依舊需要通過(guò)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)設計人員要做好生產(chǎn)環(huán)節工序編制工作，企業(yè)的管理層要按期培訓操作人員，提高他們的水平，以進(jìn)一步提升機床孔加工質(zhì)量。
