摘要：随着科学技术的发展和工业的进步,数控机床在零件加工行业中发挥着不可替代的作用,数控机床也逐渐成为机械制造行业不可或缺的生产设备。数控铣床是数控机床的一种,在现代工业生产活动中得到了广泛的应用,具有高自动化和高效率化的显着特点。随着社会需求的变化,数控铣床在生产方面的要求越来越高,同时也出现了很多问题,如过切现象。要妥善解决这一问题,还需要根据原因分类讨论。因此,文章对数控铣床在生产过程中出现的过切现象进行了研究,旨在为数控铣床的改进提供参考。
关键词：数控铣床; 加工; 过切现象;
数控铣床相对于普通机床在生产过程中有着很大的区别和优势。1)数控铣床零件加工的适应性强、灵活性好,能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件,如模具类零件、壳体类零件等。2)数控铣床能加工普通机床无法加工或很难加工的零件,如用数学模型描述的复杂曲线零件,以及三维空间曲面类零件。3)加工一次装夹定位后,需进行多道工序加工的零件。4)加工精度高、加工质量稳定可靠,数控装置的脉冲当量一般为0.001mm,高精度的数控系统可达0.1pm。5)数控铣床加工还能在很大程度上避免操作人员的操作失误,生产自动化程度高,可以减轻操作者的劳动强度,有利于生产管理自动化。6)数控铣床生产效率高,数控铣床一般不需要使用专用夹具等工艺设备,在更换工件时,调用存储于数控装置中的加工程序、装夹工具和调整刀具数据即可,因而大幅度缩短了生产周期。此外,数控铣床具有铣床、镗床、钴床的功能,使工序高度集中,大幅度提高了生产效率。数控铣床有着普通机床无法替代的功能,简化了操作流程,极大地提高了工作效率。
1 过切现象
在现代工业零件加工中,数控铣床凭借其简单的操作流程和高工作效率得到了广泛的运用。但是在实际的加工过程中,加工材料等可能会导致数控铣床发生过切现象。过切就是在加工过程中切削过量,导致零件精度出现偏差。发生过切现象的原因有很多种,加工过程中的任意一个步骤都有可能出现过切现象。
1.1 加工拐角时的过切
在进行工业零件切削时,零件轮廓内角很容易出现过切的问题,产生这种问题主要有两个方面的原因。1)切削面积与切削力的变化。铣刀运动到零件轮廓内角时,会导致铣刀和零件之间的接触面积增大,与此同时,铣刀的切削力也会随之增大;随后在铣刀经过零件内角之后,铣刀和零件的接触面积就会减小,铣刀的切削力也会随之减小。切削力的变化会导致零件出现细微的弹性形变,在形变恢复的过程中,会导致铣刀的切削精度发生变化,最终引发过切现象。2)给进速度的变化也可能会导致过切现象的发生。受到惯性的作用和影响,在给进速度突然加快或变慢时,铣刀可能也会出现过切现象。
针对以上两种情况,解决措施如下:1)在加工时选择短柄的铣刀,提升铣刀的刚性、抗震、抗压和抗热变形的能力,实践证明,虽然此种做法会增加加工成本,但是可以在很大程度上减少过切现象,避免零件损坏。2)充分利用进给速度的分级编程。
1.2 加工直角时的过切
在直角零件的加工过程中,若零件的加工路线和两个正交坐标轴相关相符,将指令停止瞬间输入在某一定位坐标轴上形成伺服系统位置。此时,另一坐标轴伺服系统会紧挨着其接受位置,这样能使指令在第一时间从零瞬间加速到指定速度。但与此同时,在指令改变的瞬间,第二轴加速运作,但第一轴在到达指令位置的过程中难免会有些许滞后量,最终会导致在第二轴加速过程中,因为第一轴未及时到达拐点而产生过切现象。
针对以上情况,解决措施如下:1)合理采用分级降速法对第一轴进行编程,使其自动加速或者减速,最大程度上避免滞后性。2)使用合理的装夹方式,避免加工路线重合,同时还要保持两个正交坐标轴的重合。此外,还可以对编程进行修改,使其运行到拐角位置时能稍作停顿,避免过切现象。
2 过切现象的补救
2.1 建立或撤消刀补过程中的过切现象
当前广泛使用的数控铣床都能操纵和执行自动化刀具半径补偿功能这一指令。但是在刀具和零件的交接处,机床很难迅速执行铣刀建立或者取消刀补的命令。因此,需要在刀具与零件的切面或切面的延长面上严格控制和选择刀具的切出和切入模式。但如果用径向实施切入刀具,就会在刀具进入轮廓之后使加工初期的运动方向发生改变,切削刀的大小和方向也会发生改变,而此时在工件的表面也会出现短暂的停留现象[1]。由于刀具或者零件弹性系数的变化,零件表面难免会出现很多伤痕,影响零件的精度和使用寿命。
2.2 运用数字技术提升铣床加工自动操作水平
数字技术在铣床加工自动化的应用中应不断提高自动化的操作水平,将系统功能不断地完善,能站在比较高的角度进行思考,然后需要进行模拟试验,对于自动操作进行运行检察,使其在自动操作状态能得到试验,最后进行自动操作。由于数字技术的应用首先应该完善设备,进行模拟试验,最后实现自动化的操作,数字技术在铣床加工自动化中的发展不断朝综合化和信息化、开放化方向发展。铣床加工自动化是综合发展的,但是应该由模块组成一个有机的整体,这既能使得每个模块能独立运行,同时也受到综合的管理和调控,能更好地指导操作,自动操作不仅是为了从多个方面平衡这种关系,也需要不断调整之间的关系,使得铣床加工能普及[2]。
3 过切现象的控制因素
3.1 合理选择刀具等相关用品
刀具是数控铣床加工材料中最有用的材料,刀具在进行作业时,刀刃会受到外部的摩擦,从而产生高温以及高压等现象。数控铣床在控制过切过程中一定要对所用材料进行检查和控制。以刀具为例,所选用的刀具必须具有很好的耐摩擦程度、坚硬度以及良好的韧性,除此之外,这种刀具还应该具备一定的耐高温的特点,这样其使用起来不容易受高温的影响使机器受到破坏。当刀具的材料是以高速钢为主要材料时,那么这种刀具必定具备以上说的几种特点,并且这种材料能承受数控铣床的高速度转率,其削切速度也一定比其他钢材料当作刀具要强很多,更不用说高碳式工具钢结构刀具或者合金式工具钢结构刀具,因为这种材料制成的刀具耐热温度范围只有540℃左右;并且高碳式工具钢以及合金式工具钢的运转速率达不到数控铣床要求的速率,因此在削切工作中,这两种材料会对数控铣床产生直接的热量影响[3]。这种材料实际上不符合数控铣床的要求,因此也就不属于高速性刀削,而这种材料的优势也是高速钢材料无法比拟的,其在于刃磨时十分的简便,不需要过于复杂的技术。
3.2 控制削切量的适用范围
数控铣床在作业时,其削切用量是一定的,它所涉及的指标不仅包含削切的运动速率、削切工具的长度以及被工作物的深度,还包括削切进给量等要素。在这中间,削切的运动速率对刀具具有非常高的要求,因为这种削切速率必须适合刀具的耐磨性和耐热性,并且刀具的耐用度是衡量削切速率的一个非常准确的指标,这种指标也最为显着。另外,削切速率还必须符合数控铣床的进给量,最后一个要素则是被工作物的削切深度和厚度。
数控铣床在工作过程中,其削切的用量与制成刀具的材料的耐用度之间有非常紧密的联系,技术工人在选择数控铣床的加工方式时,必定会对其削切用量进行评估,因此,一些技术工人也会对刀具的耐用度也评估一遍。在评估过程中,技术人员必定会选择运转速率大的、刀具耐用度时间长的以及削切量大的数控铣床进行作业。如果按照效果顺序则是刀具的耐用率排在首位,然后会选择程度大进给量,最后会考虑的因素则是适合的削切运转速率。如果技术工人在进行精加工的过程中,所用的刀具出现磨损的问题,通常会对加工的精确度产生极大的影响。因此,数控铣床每次工作之前,技术人员都会提前检查一遍铣床的刀具,确保这种道具不会出现任何问题,并且所用的刀具材料适合铣床工作,其耐磨性、耐热性以及耐用度都会在检查的范围之内。除此之外,还应该在作业时尽量使削切保持在最好的运动速率内,选择合适削切用量。
3.3 科学处理加工工艺
在当前的铣床加工工艺工作期间,有时会出现过切现象,这种现象一般会出现在加工路线的选择方面或者是加工余量的选择程度上,在这一过程中,过切现象出现的概率较高,因此加工选择一定是存在问题的。首先,当铣床削切不是直线的物体轮廓时,对于物体外圆削切时,要注意让刀具顺着切线的方向直接顺利进入圆弧削切,千万不要削切到法线方向。其次,这一步骤完成之后,还需要让刀具再多工作一段时间,并且同时必须沿着切线的方向精确地退出去,只有这样才能避免出现取消补刀这一操作所带来的过切行为[4]。最后,铣床在削切圆弧状物体的过程,还需要注意的是,必须沿着切线方向采取切入以及切出。
如果需要加工的零件在精确度上的要求非常高,对铣床的削切技术则是一次考验。这时就需要选择两种方式对这个零件进行加工,首先是粗加工,之后是精加工。对于加工余量问题,技术人员应该选取0.2mm～0.5mm为精加工的余量,如果这种零件对凹槽的要求也比较高,就需要选择直径范围小的立铣刀从铣床的凹槽中间开始削切。之后,必须对零件做出一定的削切补偿,用合适材料的刀具进行铣床削切,刀具的半径一定在合适的范围之内。
4 结束语
数控铣床在削切过程中,会受到多种因素的影响从而导致过切现象。在零件设计过程中必须按照图纸的加工模式限定可能出现的失误,避免造成零件不精确现象的出现。除此之外,正确的操作数控铣床也是技术人员应该具备的条件,使用铣床之前一定要经过检查,将失误缩小在最小范围内。
参考文献
[1]李康举,刘永贤,冯保忠.多条件数控铣床切削振动控制[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版),2011,30(1):104-108.
[2]李康举,刘永贤,谢志坤.基于模态分析的VMC850E加工中心改进设计[J].组合机床与自动化加工技术,2011(7):95-97.
[3]王军歌.数控铣床加工中薄板类零件专用夹具的设计与制作[J].装备制造技术,2016(10):157-159.
[4]丁跃浇.数控铣床加工中的过切现象浅析[J].机械设计与制造,2003(4):82-83.
