淺談提高數(shù)控銑加工質(zhì)量的方法

曹清

摘要：論文分析了影響數(shù)控銑加工精度的因素，如換刀次數(shù)，編程等，從加工工藝角度論述了提高數(shù)控銑加工精度、表面加工的措施，旨在提高數(shù)控加工質(zhì)量，利于更高效的使用數(shù)控機(jī)床。

關(guān)鍵詞：數(shù)控銑；加工質(zhì)量

中圖分類號：G718文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1672-1578（2016）11-0380-02

1.數(shù)控銑削在現(xiàn)代加工中的重要性

數(shù)控銑床具有生產(chǎn)效率和加工自動化程度高，零件的加工精度和產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性好，能完成許多普通機(jī)床難以加工或根本無法加工的復(fù)雜型面加工，幾乎不要專用的工裝卡具，在減少次品，提高經(jīng)濟(jì)效益和大大減輕操作工人的勞動強(qiáng)度等方面具有一系列優(yōu)點(diǎn)。隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，大力發(fā)展以數(shù)控機(jī)床為先導(dǎo)的裝備制造業(yè)已成為我國政府的一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)政策，將對數(shù)僅能增加企業(yè)的效益，而且還有助于提高我國制造業(yè)的整體素質(zhì)和加快建設(shè)制造強(qiáng)國的進(jìn)程。

2.數(shù)控銑目前要解決的問題

2.1換刀次數(shù)及位置不合理。利用數(shù)控銑床進(jìn)行批量生產(chǎn)、特別是大批量生產(chǎn)時(shí)，在保證加工質(zhì)量的前提下，提高加工效率、確保加工過程的穩(wěn)定性是獲得良好經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)。數(shù)控銑削批量加工時(shí)，選擇簡便的換刀方式，是減少換刀輔助時(shí)間、減少機(jī)床磨損、降低加工成本的有效途徑。改進(jìn)換刀點(diǎn)設(shè)置是為達(dá)此目的進(jìn)行的有效嘗試之一。為此，在夾具選擇、走刀路線安排、刀具排列位置和使用順序等方面都要精細(xì)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)，改進(jìn)換刀點(diǎn)設(shè)置，減少運(yùn)行成本，提高加工效率。

2.2編程技巧不強(qiáng)。程序的效率直接影響著機(jī)床的工作效率，所以優(yōu)化編程質(zhì)量是提高數(shù)控機(jī)床工作效率的一個(gè)重要方法。首先，熟悉機(jī)床的指令，充分開發(fā)機(jī)床的內(nèi)部功能，尋找高效的編程和加工方法。其次，大力推廣計(jì)算機(jī)編程，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)切削模擬，提高程序的可靠性，從而減少或取消在數(shù)控銑床上調(diào)試程序的時(shí)間。再次，合理編程，盡量減少機(jī)床走空刀的情況。

2.3產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的因素。

（1）各類零件規(guī)格尺寸和結(jié)構(gòu)相差懸殊，機(jī)床工具等工藝裝備通用性不高。

（2）很多公司所面臨的通常都是多品種、小批量、短生產(chǎn)周期的生產(chǎn)任務(wù)，因此要求工藝系統(tǒng)有較高的響應(yīng)速度。

（3）產(chǎn)品零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大。

（4）薄壁、易產(chǎn)生加工變形。存在大量的薄壁、深腔結(jié)構(gòu)，為典型的弱剛性結(jié)構(gòu)。

（5）刀具及切削參數(shù)選用困難。由于刀具工業(yè)的發(fā)展趕不上新材料的開發(fā)和應(yīng)用步伐，又缺少加工切削數(shù)據(jù)庫的支持，如何合理選擇刀具和科學(xué)選用加工參數(shù)成為工藝技術(shù)的一個(gè)難點(diǎn)。

3.提高數(shù)控銑床加工效率的措施

3.1合理選擇切削用量。在切削加工中，切削用量的選擇是否合理，直接影響著加工質(zhì)量，加工成本和生產(chǎn)率。如果切削用量選擇得當(dāng)，便能充分發(fā)揮機(jī)床和刀具的功能，以取得生產(chǎn)的最大效益，倘若選擇不當(dāng)，會造成很大的浪費(fèi)或?qū)е律a(chǎn)事故，所以必須合理選取。

當(dāng)實(shí)踐證明，當(dāng)切削速度提高10倍，進(jìn)給速度提高20倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越傳統(tǒng)切削"禁區(qū)"后，切削機(jī)理發(fā)生了根本變化。其結(jié)果是：單位功率金屬切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具切削壽命提高了70%，大幅度降低了留工件上切削熱，切削振動幾乎消失；切削加工發(fā)生了本質(zhì)性飛躍。目前機(jī)床情況來看，要充分發(fā)揮先進(jìn)刀具高速加工能力，需采用高速加工，增大單位時(shí)間材料被切除體積（材料切除率Q）。

選擇合理切削用量同時(shí)，盡量選擇密齒刀（刀具每英寸直徑上刀齒數(shù)≥3），增加每齒進(jìn)給量，提高生產(chǎn)率及刀具壽命。有關(guān)試驗(yàn)研究表明：當(dāng)線速度為165m/min，每齒進(jìn)給為0.04mm時(shí)，進(jìn)給速度為341m/min，刀具壽命為30件。將切削速度提高到350m/min，每齒進(jìn)給為0.18mm，進(jìn)給速度則達(dá)到2785m/min，是原來加工效率817%，而刀具壽命增加到了117件。

3.2合理選擇加工方式。加工方式可分為順銑與逆銑兩種。而加工中心機(jī)械傳動系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)本身就有較高精度和剛度，相對運(yùn)動面摩擦系數(shù)小，傳動部件間隙小，運(yùn)動慣量小，并有適當(dāng)阻尼比，可以采用順銑方式加工，以提高加工效率。此外，加工經(jīng)驗(yàn)，順銑比逆銑時(shí)刀具壽命要提高1倍多，采用不對稱立銑方法，刀具壽命可提高2～3倍。

3.3選擇合理加工路線。數(shù)控機(jī)床特別是軸以上加工中心，一般是一次裝夾、多方位加工，都有刀庫，可自動更換刀具，一次加工成形。確定正確簡潔加工路線，是保證加工質(zhì)量和提高效率基礎(chǔ)。編程時(shí)確定加工路線原則主要有：應(yīng)能保證零件加工精度和表面粗糙度要求；應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時(shí)間；應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。如位置精度和尺寸公差要求高孔加工來說，孔直徑小于～加工工藝路線為：鉆中心孔、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔，而孔直徑大于～加工工藝路線則為鉆孔、擴(kuò)孔、粗鏜、孔精、鏜孔。

此外，對加工工藝綜合應(yīng)用，減少工件安裝次數(shù)，可有效縮短搬運(yùn)和裝夾時(shí)間。例如將五面五軸加工中心與立車復(fù)合構(gòu)成萬能加工中心，可實(shí)現(xiàn)一次裝卡完成零件大部分（或全部）加工。

3.4合理選擇裝夾方式。鑒于數(shù)控加工時(shí)工序集中，對零件進(jìn)行定位、夾緊設(shè)計(jì)以及夾具選用和設(shè)計(jì)等問題上要全面考慮。首先，應(yīng)盡量采用組合夾具，通用夾具柔性差、定位精度相對較低，當(dāng)產(chǎn)品批量比較大、加工精度要求高時(shí)可以設(shè)計(jì)專用夾具。其次，選擇工裝時(shí)應(yīng)有利于刀具交換和測量，避免發(fā)生碰撞干涉。

4.數(shù)控銑削展望

隨著數(shù)控銑床在制造業(yè)中廣泛應(yīng)用，數(shù)控銑床在現(xiàn)代加工中將扮演著越來越重要的角色，數(shù)控銑削加工的理論研究已比較成熟，但在銑削加工過程、高速銑削、精密銑削機(jī)床等方面我們國家仍然存在不足，和美、日、德等發(fā)達(dá)國家之間存在著較大的差距，由于數(shù)控銑床是一種相對高費(fèi)用的加工手段，為了同時(shí)滿足加工質(zhì)量，提高加工效率，降低生產(chǎn)成本，還必須對數(shù)控銑床工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。

控機(jī)床的發(fā)展產(chǎn)生重大的影響。在制造業(yè)中用好數(shù)控銑床提高數(shù)控銑床的利用率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，它不

參考文獻(xiàn)：

[1]《數(shù)控加工技術(shù)》（北京理工大學(xué)出版社）

[2]《數(shù)控銑削編程與加工技術(shù)》（北京電子電子工業(yè)出版社）

[3]《數(shù)控銑削加工工藝的探討》（上海工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)）