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如何提高我國機(jī)床加工效率?

已有107896次閱讀2012-09-14標(biāo)簽:機(jī)械工業(yè) 自動(dòng)化 市場 刀具
   為了提高機(jī)床的加工效率,就必須保證切削加工的重復(fù)性。此外,加工效率的提高在很大程度上取決于機(jī)床的動(dòng)態(tài)特性。在穩(wěn)定切削區(qū)域圖中表示的穩(wěn)定主軸轉(zhuǎn)速和允許的無顫振切削深度取決于整個(gè)加工系統(tǒng)的固有頻率、剛度和阻尼。
 
  對(duì)于大多數(shù)銑削加工而言,穩(wěn)定切削區(qū)域圖揭示了穩(wěn)定加工的區(qū)間范圍,尤其是有可能實(shí)現(xiàn)更大無顫振切深的主軸轉(zhuǎn)速。刀具、刀具夾頭、主軸、機(jī)床、工件和夾具都會(huì)對(duì)穩(wěn)定加工區(qū)間產(chǎn)生影響。一旦利用穩(wěn)定切削區(qū)域圖對(duì)切削工藝進(jìn)行了優(yōu)化,改變加工參數(shù)設(shè)置就會(huì)對(duì)切削性能產(chǎn)生不利影響。然而,有許多機(jī)床用戶可資利用的工具和技巧(如刀具長度的補(bǔ)償調(diào)整和CNC加工編程的后處理),可以幫助進(jìn)行能提高加工重復(fù)性的加工參數(shù)設(shè)置。那么,哪些影響因素至關(guān)重要呢?
 
  首先需要考慮刀具長度。CNC數(shù)控機(jī)床允許用戶大致設(shè)定刀具長度,并對(duì)該長度進(jìn)行測(cè)量,然后輸入對(duì)刀具長度進(jìn)行補(bǔ)償?shù)男拚�。如果工件的幾何尺寸至關(guān)緊要,那么這種尺寸補(bǔ)償將非常有效。但是,實(shí)現(xiàn)高效加工并不僅僅取決于工件幾何尺寸。如果一個(gè)機(jī)床用戶設(shè)置的刀具長度超過了名義尺寸,刀具的剛度就會(huì)下降,并且其固有頻率也較高。那么,在穩(wěn)定切削區(qū)域圖中,穩(wěn)定加工區(qū)間就會(huì)移動(dòng)到主軸轉(zhuǎn)速更低處,無顫振切深也會(huì)隨之減小。如果設(shè)置的刀具長度比名義尺寸更短,刀具剛度就會(huì)提高,固有頻率也較高,那么穩(wěn)定加工區(qū)間就會(huì)移動(dòng)到主軸轉(zhuǎn)速更高處。然而,如果穩(wěn)定加工區(qū)間并未移動(dòng),唯一可能的就是利用在穩(wěn)定加工區(qū)間內(nèi)可獲得的最大軸向切深。為了提高加工效率,最終用戶必須控制刀具長度。
 
  刀具的齒數(shù)也會(huì)影響穩(wěn)定加工主軸轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定切削區(qū)域圖中的位置。最穩(wěn)定的加工區(qū)間出現(xiàn)在刀齒的通過頻率與其固有頻率相互匹配處。因此,舉例來說,如果將2刃銑刀換成4刃銑刀,就會(huì)使對(duì)應(yīng)于最穩(wěn)定加工區(qū)間的主軸轉(zhuǎn)速降低50%。如果要始終保持在穩(wěn)定加工區(qū)間進(jìn)行加工,就意味著要嚴(yán)密控制主軸轉(zhuǎn)速,因此,這也意味著要避免超過機(jī)床能力地采用高主軸轉(zhuǎn)速。必須選擇適當(dāng)?shù)闹鬏S轉(zhuǎn)速并將其編入加工程序,而且,主軸必須以編程的轉(zhuǎn)速運(yùn)行。
 
  刀具夾頭的型式也至關(guān)重要。彈簧夾頭式、液壓式、熱裝式、Weldon側(cè)固式和其他型式的刀具夾頭都具有不同的動(dòng)態(tài)特性。通過調(diào)整工件加工程序,有可能解決采用新的刀具夾頭而引起的幾何尺寸變化問題。但是,更換刀具夾頭就意味著穩(wěn)定主軸轉(zhuǎn)速的位置會(huì)移動(dòng),且允許的無顫振切深也會(huì)發(fā)生變化。其他一些因素對(duì)加工重復(fù)性的影響可能不那么明顯。例如,采用彈簧夾頭式刀具夾頭時(shí),作用于夾頭螺母上的扭矩可能會(huì)影響加工重復(fù)性。大多數(shù)彈簧夾頭制造商都對(duì)作用于螺母上的扭矩大小有限制性規(guī)定,并且應(yīng)該用扭矩扳手或扭矩設(shè)定夾具來設(shè)定該扭矩。如果該扭矩過大,刀具夾頭的剛度可能會(huì)增大,但其阻尼則會(huì)減小;如果該扭矩過小,夾頭剛度可能就會(huì)降低——更糟的是,刀具有可能被拉出夾頭。在有關(guān)扭矩的問題上,對(duì)于ISO或CAT刀具夾頭而言,作用于拉緊銷上的扭矩大小也至關(guān)重要,也應(yīng)該利用扭矩扳手來設(shè)定扭矩。如果扭矩過大,將造成刀具夾頭的末端凸出,從而改變夾頭與主軸錐面的配合,直接影響聯(lián)接的剛性與阻尼。
 
  對(duì)于ISO和HSK類型的夾頭聯(lián)接,拉緊力也至關(guān)重要。有些人似乎覺得拉緊力越大越好,但事實(shí)并非如此。很大的拉緊力的確能夠增大夾頭聯(lián)接的剛度,但它也會(huì)消除阻尼。
 
  機(jī)床制造商規(guī)定了允許的拉緊力范圍,采用拉緊力測(cè)力計(jì)來檢測(cè)拉緊力是一種不錯(cuò)的控制方式。
 
  盡管刀具及其夾頭的選用對(duì)于切削性能有特別重要的影響,但在其他一些影響因素中,機(jī)床和主軸的選擇對(duì)切削性能的影響也不容忽視。不同機(jī)床的切削性能也各不相同,即使它們都采用相同的刀具系統(tǒng)。這就意味著,應(yīng)該針對(duì)具體的機(jī)床來編寫工件加工程序,以利用該機(jī)床特定的穩(wěn)定切削區(qū)域圖。對(duì)于同樣的刀具,其穩(wěn)定切削區(qū)域圖在不同的機(jī)床上看起來并不相同。
 
  現(xiàn)在,數(shù)控編程軟件允許在編寫工件加工程序時(shí)只考慮工件的幾何尺寸。然后對(duì)編制的程序進(jìn)行后處理,使其可在各種不同的機(jī)床上運(yùn)行。采用這種“只考慮幾何尺寸”的編程策略意味著,機(jī)床的加工能力尚未得到充分利用,可以通過大幅度提高加工效率而獲益。
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