滑塊數(shù)控加工論文
時(shí)間:2022-05-06 02:34:14
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1工藝制訂
案例工件加工面積較大,機(jī)加工會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,內(nèi)應(yīng)力較大而未及時(shí)予以去除時(shí),會(huì)導(dǎo)致工件在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中容易產(chǎn)生變形甚至形成裂紋,因而需要熱處理去應(yīng)力,這就需要機(jī)加工時(shí)考慮熱處理后的裝夾、碰數(shù)問(wèn)題,將整個(gè)加工過(guò)程分成兩個(gè)階段:熱處理前及熱處理后。熱處理前需去除大部分材料,只留精加工余量;熱處理后需要清除預(yù)留的材料,并得到在精度要求范圍內(nèi)的最終零件,精加工使用加工精度較高的德馬吉DMC64Iinear加工中心,有效行程640mm×600mm,數(shù)控系統(tǒng)為FANUC180i-MB,主軸最高轉(zhuǎn)速12000r/min。熱處理前的粗加工分正面、背面、及兩側(cè)面四個(gè)方位的加工,因熱處理去應(yīng)力后,工件會(huì)有所變形,需重新以一個(gè)準(zhǔn)確的參考基準(zhǔn)作為加工碰數(shù)基準(zhǔn),像這種大滑塊一般以基準(zhǔn)角碰數(shù),這就需要一個(gè)準(zhǔn)確的基準(zhǔn)角。粗加工時(shí),預(yù)留頂面材料,其平面作為熱處理后研磨支撐平面,熱處理后可通過(guò)磨床,研磨加工出基準(zhǔn)角的三個(gè)基準(zhǔn)面,研磨量為0.2mm,保證其垂直度。熱處理后的精加工時(shí),加工方位與熱處理前一樣,但因背部材料已去除,工件正面加工時(shí)(膠位面方向)如何裝夾是要考慮的問(wèn)題。如果用虎鉗夾住尾部平位加工,其尾部平位與高度比為60∶322,大概為其總高度的1/6,有2/3的重量處于懸空狀態(tài),且正面有較多的材料需要去除,受力不均勻,容易在角位處產(chǎn)生較大內(nèi)應(yīng)力,有可能會(huì)產(chǎn)生變形或裂紋,并且這么大的滑塊裝夾、拖表不方便,對(duì)機(jī)床要求也較高,需要考慮其他裝夾工藝。解決方案是在加工背部耐磨片槽時(shí)預(yù)留工藝凸臺(tái),這樣在正面加工時(shí)可用工裝板及墊塊緊固裝夾固定,其好處是裝夾、對(duì)數(shù)方便,并能較好地平衡加工時(shí)的作用力,實(shí)用性強(qiáng)。熱處理后精加工時(shí),因正面已粗加工,按精加工時(shí)的方法將無(wú)法裝夾固定,這時(shí)可考慮使用直角彎板裝夾,在數(shù)控銑床上去除工藝臺(tái)背面粗加工時(shí),耐磨片槽后部有一大塊相邊區(qū)域需要去除材料,其尺寸達(dá)到261.5mm×174.8mm×280mm,常規(guī)的數(shù)控加工,需要用刀具一層層的切削,必定會(huì)占去較長(zhǎng)的加工時(shí)間,并且損耗刀具,生產(chǎn)效率不高。通過(guò)分析對(duì)比,用線切割加工較為合適,不但能得到一塊實(shí)用的材料,而且省下很多的時(shí)間,同時(shí)考慮工藝臺(tái),這樣線割時(shí)將一起切割出來(lái),留0.5mm作為熱處理后精加工余量,這樣背面方位加工只需加工耐磨片槽,大大節(jié)省時(shí)間,一舉多得。
2滑塊的數(shù)控加工
編程分熱處理前的粗加工及熱處理后的精加工,按不同的方位加工頂面方位、背面方位及正面方位。熱處理前粗加工需要去除大部分材料,考慮裝夾加工工藝,預(yù)留部分材料到熱處理后,粗加工整體留預(yù)量0.3mm。因篇幅關(guān)系,下文重點(diǎn)介紹正面方位的數(shù)控編程加工,編程軟件為UGNX7.5,機(jī)床使用德馬吉DMC64Iinear加工中心,數(shù)控系統(tǒng)為FANUC180i-MB,主軸最高轉(zhuǎn)速為12000r/min。正面裝夾如圖4所示,將已線切割余料的工件,通過(guò)螺釘與工裝板、墊塊緊固為整體,并固定于機(jī)床工作臺(tái)上,基準(zhǔn)角對(duì)刀。
(1)熱處理前粗加工
加工編程前先設(shè)定加工坐標(biāo)系、安全平面、材料毛坯及加工工件,粗加工使用型腔銑削加工,該模塊提供粗切單個(gè)或多個(gè)型腔、沿任意形狀切去大量毛坯材料以及可以加工出型芯的全部功能,最突出的功能是對(duì)非常復(fù)雜的形狀產(chǎn)生刀具運(yùn)動(dòng)軌跡,確定走刀方式。零件正面方位的型腔銑削粗加工,加工余量0.3mm,用40R6的圓鼻刀完成主體大部分材料的去除工作,切削模式為跟隨部件,封閉區(qū)域用螺旋進(jìn)刀,開(kāi)放區(qū)域用圓弧進(jìn)刀,區(qū)域間的快速移刀為到達(dá)安全平面,區(qū)域內(nèi)為前一平面;切削深度為頂面開(kāi)始深70mm,每刀公共深度為恒定0.3mm,主軸轉(zhuǎn)速為1800r/min,進(jìn)給為2000mm/min。再采用35R5的圓鼻刀完成次級(jí)窄角位的材料的去除工作,加工方法設(shè)置與上述40R6刀具一樣,控制切削范圍,使用參考刀具42R8,對(duì)40R6未能加工的區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)刀。接著可用更小的刀具進(jìn)行更小窄角位的材料去除工作,但因粗加工后需要熱處理去應(yīng)力,去應(yīng)力并不會(huì)增加材料硬度,部分更窄角位的余料對(duì)整體應(yīng)力影響不大,為減少工作量,提高加工效率,可不需要進(jìn)一步粗加工。
(2)熱處理后半精加工
熱處理后材料已去除應(yīng)力,可完全去除多余材料,但工件表面有變形,需通過(guò)磨床研磨加工,重新定好基準(zhǔn)。研磨好三個(gè)基準(zhǔn)面及工藝臺(tái)面后,按圖4所示正面裝夾好,整體固定于德馬吉DMC64Iinear加工中心上。因滑塊正面為產(chǎn)品的表面,要求較高,且正面各層陡峭不一樣,可通過(guò)切削層深度控制切削范圍,分段進(jìn)行加工,減少移刀時(shí)間,優(yōu)化刀路。如圖9所示,先用30R5圓鼻刀進(jìn)行半精加工,去除熱處理前的窄角位材料,切削模式使用輪廓銑加工,切削層深度0.3mm,切削余量為0.3mm,控制切削層深度為0~60mm,完成頂部較凸出部分的清角加工;接著用同樣的刀具及加工參數(shù)控制切削深度為60~70mm,完成中間較平表面的加工;延續(xù)刀具及加工方法,控制切削深度為70~140mm,完成側(cè)面垂直面的加工。完成上述刀路后,正面大部分余料已去除,但更窄角位處還有余量,延續(xù)上述的加工方法,使用型腔銑模塊輪廓銑進(jìn)一步清角,如圖10所示,先用16R0.8的圓鼻刀,再用10R5、6R3的圓鼻刀逐級(jí)遞減更換更小的刀具進(jìn)行清角,進(jìn)一步減少余量。完成窄角位半精加工后,延續(xù)半精加工的裝夾方法,在同一機(jī)床上進(jìn)行整體表面精加工,以減少裝夾對(duì)刀過(guò)程中的誤差。這里采用固定軸銑削加工,該模塊提供了完全和綜合的,用于產(chǎn)生3軸運(yùn)動(dòng)的刀具路徑,實(shí)際上它能加工任何曲面模型和實(shí)體模型,可以用功能很強(qiáng)的方法來(lái)選擇零件需要加工的表面或加工部位。有多種驅(qū)動(dòng)方法和走刀方式可供選擇,如沿邊界、徑向、螺旋線以及沿用戶定義的方向驅(qū)動(dòng),此外,還可以容易地識(shí)別前道工序未能切除的區(qū)域和陡峭區(qū),快速完成清除上一次加工的余量,提高工件的加工質(zhì)量,使精加工時(shí)均勻切削。
3結(jié)束語(yǔ)
對(duì)于復(fù)雜、大型零件的機(jī)械加工,其工藝流程的編排是非常重要的。工藝編排時(shí)要綜合考慮本身的機(jī)加工設(shè)備及能力,熟悉各工種各工序的加工需要及其加工精度,統(tǒng)一加工基準(zhǔn)、裝夾定位基準(zhǔn),才能得到更高的幾何精度及尺寸精度,同時(shí)也提高生產(chǎn)效率降低生產(chǎn)成本。
作者:鄒炳輝單位:廣東省人力資源社會(huì)保障廳職業(yè)技能鑒定中心
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