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关键词:梯形螺纹 数控车削 加工方法
中图分类号:TG519 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(c)-0085-02
梯形螺纹一般作传动用,用以传递准确的运动和动力,所以精度要求比较高,例如车床上的长丝杠和中、小滑板的丝杆等,而且其精度直接影响传动精度和被加工零件的尺寸精度。梯形螺纹螺距和牙型较大,梯形螺纹车削时,吃刀深,切削余量大,切削抗力大。加之数控车床的刚性较一般车床弱(我院实习数控车“CK6132i”)这就导致了梯形螺纹在数控车削中按常规方法是无法加工,容易产生扎刀现象,导致刀具损坏或将工件报废。通过对梯形螺纹加工工艺分析,在此谈谈宏程序左右车削法车削梯形螺纹时的几点心得体会。
1 梯形螺纹加工方法分析
1.1 直进法车削梯形螺纹
螺纹车刀X向间歇进给至牙深处,如图1所示。采用此种方法加工梯形螺纹时,因螺纹车刀的三面都参加切削,刀刃三面受力,加大切削深度时,会产生卡刀现象。此方法适合加工深度较小的三角形螺纹。
1.2 斜进法车削梯形螺纹
螺纹车刀沿牙型角方向斜向间歇进给至牙深处如图2所示。随切削深度的增加,切削力增大,也易产生卡刀现象。
1.3 左右交替车削法
螺纹车刀左右交替间隙进给至牙深如图3所示。左右交错切削力较小,排屑比较顺利,车刀的受力情况有所改善,随切削深度的增加,切削力增大,由于数控车床的刚性差,也易产生卡刀现象。
1.4 分层左右借刀车削法
“分层左右借刀法”车削梯形螺纹实际上是直进法和左右切削法的综合应用。“分层左右借刀法”把梯形槽分成若干层,每层深度根据数控车床刚性而定。降低切削深度,减小切削余量,降低切削抗力。每一层的切削采用先直进后左右交替车削的方法,背吃刀量很小,左右交替车削时梯形螺纹车刀始终只有一个侧刃参加切削,如图4所示,从而使排屑比较顺利,刀尖的受力和受热情况有所改善,故切削过程平稳,不会出现扎刀的现象,更不会打刀。从而保证车梯形螺纹的快速和稳定。
3 结语
在实践教学,运用宏程序分层加工梯形螺纹,解决了我院数控车床刚性差,无法进行梯形螺纹切削加工的难题又增加了宏程序的训练课题。提升了学生使用宏程序编程技巧,大大降低了梯形螺纹车削这一课题的教学难度和强度。我们只有掌握和熟练了各种车削方法,熟练运用数控指令,一定能在车削过程中灵活运用,高效率、高精度、高品质地完成梯形螺纹车削。
参考文献
[1] 陆根奎.车工技师培训教材[M].机械工业出版社会,2001.
关键词:合理使用,数控车床,管理
1.前言
数控车床是一种高精度、高效率的自动化机床。它配备多工位刀塔或动力刀塔,机床就具有广泛的加工艺性能,可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件,数控车床又称为 CNC车床,即计算机数字控制车床,是目前国内使用量最大,覆盖面最广的一种数控机床,约占数控机床总数的25%。数控车床是数控机床的主要品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
2. 如何合理使用数控车床
(1)做好试运转前的准备
数控车床几何精度检验合格后,需要对整机进行清理。用浸有清洗剂的棉布或绸布,不得用棉纱或纱布。论文写作,管理。清洗掉数控车床出厂时为保护导轨面和加工面而涂的防锈油或防锈漆。清洗数控车床外表面上的灰尘。在各滑动面及工作面涂以数控车床规定使滑油。仔细检查数控车床各部位是否按要求加了油,冷却箱中是否加足冷却液。数控车床液压站、自动间装置的油是否到油位批示器规定的部位。 检查电气控制箱中各开关及元器件是否正常,各插装集成电路板是否到位。 通电启动集中装轩,使各部位及油路中充满油。做好数控车床各部件动作前的一切准备。
(2)数控车床操作、维修人员必须是掌握相应数控车床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员,且必须按安全操作规程及安全操作规定操作数控车床;数控车床的PLC程序是数控车床制造商按数控车床需要设计的,不需要修改。不正确的修改,操作数控车床可能造成数控车床的损坏,甚至伤害操作者;除一些供用户使用并可以改动的参数外,其它系统参数、主轴参数、伺服参数等,用户不能私自修改,否则将给操作者带来数控车床、工件、人身等伤害;修改参数后,进行第一次加工时,数控车床在不装刀具小型数控铣床和工件的情况下用数控车床锁住、单程序段等方式进行试运行,确认数控车床正常后再使用数控车床;数控车床全部连接器、接头等,不允许带电拔、插操作。非专业人员不得打开电柜门,打开电柜门前必须确认已经关掉了数控车床总电源开关。
(3)正确进行超程复位和急停复位。
数控车床在运行过程中或手动运行时出于操作不慎或程序问题,导致往某一方向的运行超出数控车床的行程(即超程),此时行程开关压下,数控车床在这一运动方向上自动锁住运行,应往相反方向运行数控车床直至解除超程报警,恢复正常。
当加工操作过程中发生紧急情况时,按下操作面板上的“急停”按钮采取白我保护后,计算机仍继续工作,但伺服电源和电动机已断电。经手工控制使得数控车床恢复正常后,可继续进行加工操作。
(4)重视工作环境,避开阳光直射,安装防振装置,并尽量远离振动源。数控车床附近不应有电焊机、高频处理等数控车床,避免高温对数控车床精度的影响。始终保持数控车床的清洁与完整,周围工具、刀具及附属数控车床要整齐摆放。数控车床需要的压缩空气压力应符合标准,并保持清洁。通风管路严禁使用镀锌铁管,防止铁锈堵塞过滤器。要定期检查和维护气、液分离器,严禁水分进入气路。要有保护环节与装置。装置要保持清沾、油路畅通,各部位良好。油液必须符合标准,并经过滤。过滤装置要定期清洗、更换滤芯,经检验合格才能使用。电气系统的控制柜和强电柜门,应尽量少开。防止灰尘、油雾对电子元器件的腐蚀及损坏。论文写作,管理。经常清理数控装置的散热通风系统,使数控系统可靠地运行。数控装置的正常工作温度为55℃-60℃。有超温情况时,一定要立即停机检测。论文写作,管理。数控装置储存器(RW)的电池由系统自行随时测定报警,及时更换才能继续维持RW中的参数和程序等数据。更换电池时要在通电情况厂,切忌在断电情况下拔掉电池,防止数据丢失。插板、印制电路板(如EPROM块等)不能在通电情况F插拨,否则会出现一些无法补救的故障。也不要经常进行断电插拨。论文写作,管理。论文写作,管理。在加工工件前,必须先对各坐标进行检测加工。操作者必须齐数控车床启动后进行“归零”操作,防止数据丢失。数控车床精密测量装置不能随意拆动。复查程序,经模拟试验后再正式开始停机两周以上时应及时给数控车床通电,数控车床参数设置不能随意修改,以免影响数控车床性能发挥。误操作时要即时向维修人员说明情况,进行即时处理。数控车床外部结构简化,密封可靠,自诊断功能日益完善,在对其的日常维护中除需对必要部分进行清洁擦拭外,不得任意拆卸其他部位。
(5)加强数控车床管理
数控车床管理是数控车床管理的重要内容之一,是企业数控车床管理中不可忽视的环节。数控车床是防止和延缓零件磨损和其他形式失效的重要手段之一。加强数控车床的管理工作,并把它建立在科学管理的基础上,按技术规范的要求,正确选用各类材料,并按规定的时间、部位、数量进行,以降低摩擦、减少磨损,使数控车床有良好的是数控车床安全、稳定、持续、高效运行的重要保证,对于企业减少能耗,降低成本,降低数控车床故障发生率,延长数控车床使用寿命,保持数控车床完好并充分发挥数控车床效能和社会经济效益都具有十分重要的意义。
掌握工作重点,即保持清洁,合理用油,按时定量,方法得当,不漏防堵。要求他们在主管人员的指导下,遵守换油规程,执行数控车床卡片的规定,做好数控车床循检工作,并认真填写好记录。可以将部位、名称及加油点数;每个加油点油脂牌号;加、换油时间;每次加、换油数量;每个加、换油点的负责人编制成图表。维护人员要认真执行,并做好运行记录。专业人员要定期检查和不定期抽查图表执行情况,发现问题及时处理。论文写作,管理。点检人员必须随时注意数控车床各部状况,发现问题及时报告和处理。
参考文献:
[1]龚洪浪.提高数控车床加工质量的措施[J].电气制造,2006,(03).
[2]孙伟.回转工作台式加工中心工件坐标系的快速确定[J].机械制造,2002,(03).
[3]陆凤云,李景慧,苏显清.采用CAD作图法完成数控编程各节点的计算[J].机械制造,2002,(07).
[4]吴玉香.浅谈改造数控车床的质量控制[J].现代商贸工业,2007,(07).
关键词:数控车床 故障 诊断方法
数控车床应用的越来越广泛,效利用率的要求也越来越高,要求其可靠性高的同时当数控车床出现故障要尽快维修,所以要求其维修人员要有扎实的理论基础和丰富的实践经验。以下有关数控机床的维护和常见故障的常用排除方法。
1. 数控车床的组成
数控车床由:程序编制及程序载体、输入装置 、 数控装置、伺服驱动、位置检测装置、辅助控制装置、车床本体等几部分组成。
在传统的金属切削机床上,加工零件时操作者根据图样的要求,通过不断改变刀具的运动轨迹,运动速度等参数,使刀具对工件进行切削加工,最终加工出合格零件。
2.工作原理
数控车床的加工其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可简述如下:
2.1. 只要数控车床的最小移动量(脉冲当量)足够小,所用的拟合折线就完全可以等效代替理论曲线;
2.2.只要改变坐标轴的脉冲分配方式,即可以改变拟合折线的形状,从而达到改变加工轨迹的目的;
2.3. 只要改变分配脉冲的频率,即可改变坐标轴(刀具)的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。
2.4.只要改变坐标轴的脉冲分配方式,即可以改变拟合折线的形状,从而达到改变加工轨迹的目的;
2.5. 只要改变分配脉冲的频率,即可改变坐标轴(刀具)的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的。
3.数控车床故障诊断的方法
3.1.直观检查法
维修人员在故障诊断时首先使用的方法是直观检查法。首先要咨询,向出现故障的现场人员详细咨询故障产生的经过、故障现象和故障后果,而且要在整个的分析、判断过程中多次询问;第二是认真检查,依据故障诊断原则从外向内逐步进行排查。整体检查机床各电控装置(如装置、数控系统、温控装置等)有无报警指示,各部分工作状态是否处于正常状态(比如机械手位置、主轴状态、各坐标轴位置、刀库等),机床局部要观察电路板上是否有短路、断路,电路板元器件及线路是否有裂痕、烧伤等现象,芯片是否接触不良等现象,对维修过的电路板,更要检查有无缺件、错件及断线等情况;第三是触摸,在整机断电条件下可以通过触摸各主要电路板的安装状况、各插头座的插接状况、 各功率及信号导线(如伺服与电机接触器接线)的联接状况等来发现可能出现故障的原因。
3.2. 仪器检查法
仪器检查法是使用常规的电工仪表,对相关直流及脉冲信号及各组交、直流电源电压等进行测量,从而找出可能的故障问题。例如:拿万用表来检查各电源情况,和对其中一些电路板上布置的相关信号状态监测点进行测量,拿示波器观察其脉动信号的幅值、相位或者有、无,拿PLC 编程器检测PLC程序中的故障点及原因。
3.3. 功能程序测试法
功能程序测试法是把数控系统的G、M、S、T、F功能用编程法编成一个功能试验程序,并存储在相应的介质上。运行这个程序来完成故障诊断,可快速判定故障发生的起因。功能程序测试法可以适用于以下场合:
3.3.1.当机床加工造成废品时,难以确定是数控系统、还是由于编程操作不当故障引起的。
3.3.2.当数控系统出现随机性故障时,无法判断是系统稳定性差,还是外来干扰的。
3.3.3.当对数控机床进行定期检修或闲置很长时间的数控机床在投入使用前时。
还有接口状态检查法、信号与报警指示分析法、试探交换法、参数检查法、 诊断备件替换法、特殊处理法、测量比较法等。
4.数控机床故障诊断实例
数控机床最容易发生问题的部分是驱动部分,因为它是强弱电一体的。驱动部分有伺服驱动器和主轴驱动器,驱动模块和电源模块两部分构成,电源模块是把三相交流电通过变压器升压为高压直流,而事实驱动部分是个逆变换,把高压支流转换为三相交流,而且驱动伺服电机是完成主轴的运转和伺服轴的运动。所以这部分最容易出现故障。以802S数控系统和CJK6136数控机床的故障现象为例,分析一下控制电路与机械传动接口的故障诊断与维修。
数控机床在加工过程中,主轴经常不能回参考点。则在数控操作面板上,主轴转速显示也不确定主轴运转是否正常。经分析,由于该机床采用的是变频调速,其转速信号由编码器提供,可以排除编码器损坏的可能,因为这样根本就无法传递转速信号,只有是编码器与其连接单元出现问题。从两个方面考虑,一是数控系统连接的ECU连接有可能松动,二是和主轴的机械连接有可能出现问题。然后着手解决故障。第一检查编码器与ECU的连接。如果不存在问题,就拆卸编码器检查是否是主传动与编码器之间的连接键脱离键槽,结果发现就是这个故障。维修恢复并重新安装问题就解决了。
产生数控机床故障的原因有很多,有数控系统本身的问题、驱动元件的问题、机械问题、传感元件的问题、线路连接的问题、强电部分的问题等。检修过程中,重要的是分析故障产生原因的可能性和范围,然后逐一排除,直到找出故障点,千万不可盲目的下手,否则,不但问题解决不了,还可能造成故障范围的扩大。总之,在解决数控机床故障和维修问题时,第一要防患于未燃,在数控机床出现问题之提早去发现解决问题,要了解机床本身的结构和工作原理,做好日常的维护保养工作,这样就能做到有的放矢,更好的解决问题。
参考文献:
[1] 全国数控培训网络天津分中心.数控机床[M].机械工业出版社,2002.
[2] 林宋. 现代数控机床[M]. 北京:化学工业出版社出版,2002.
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[4] 彭晓南.数控技术[M].北京:机械工业出版社,2003.
关键词:数控车工技师;考核;理论;论文;实操
中图分类号:G715 文献标识码:A 文章编号:1671-0568(2013)14-0027-03
江苏省徐州技师学院从2003年开始招收数控车工技师,已累计为社会培养1000多名数控车工技师。在这10年的培训教学与考核中积累了一定经验,也存在着许多问题,值得我们思考。
一、数控车工技师考核情况简介
数控车工技师每年由江苏省技能鉴定部门统一安排在3月、5月、9月和11月共考核四次。各校根据自己的实际情况向市技能鉴定指导中心申报,市技能鉴定部门审核通过后,统一上报省技能鉴定指导中心,由省技能鉴定部门从题库统一抽取试题进行考核。省技能鉴定部门派考评人员督导,市技能鉴定部门具体实施。考核共分为论文答辩、理论考核和实操考核三个环节,每个环节独立考核,单独给分,以百分制形式进行,低于60分为不及格,三个环节均达到60分,技师才为考核过关,否则不予通过。
1.论文答辩。论文答辩环节是技师考核的第一关,也是至关重要的一关,此关不及格,后面两关不予考核,取消考试资格。论文答辩小组一般有三名评委组成。学生陈述论文后,评委针对学生的论文对进行提问,问题既有论文内的内容,也有拓展知识。
2.理论考核。理论考核时间为90分钟,满分100分,60分及格。题型有填空题、选择题、判断题、简答题、论述题及编程题等几部分组成。内容包括公差、制图、材料、软件、工艺、机床、夹具、编程和刀具等专业内容,知识面较广。
3.实操考核。实操考核环节由机械加工工艺规程编制、数控车床编程、数控车床加工、零件自检和数控车床精度检测等五个模块组成。总分100分,60分及格,每个模块权重不同,但都要达到60%才为及格。
(1)加工工艺规程编制模块。要求学生根据加工图纸,按照工序独立编制零件加工工艺规程,内容包括刀具、切削用量、工装和量具的选择等。时间为30分钟,分数占10%。
(2)数控车床编程模块。要求学生根据图纸在计算机上独立绘制二维图形,自动生成加工程序,并进行仿真加工。时间为90分钟,分数占20%。
(3)数控车床加工。要求学生根据备料通知要求,把加工程序拷贝或传输到机床上进行独立加工,最终完成图纸要求的配合件。时间为240分钟,分数占50%。
(4)零件自检模块。要求学生根据零件自检表规定的内容,对自己加工的零件尺寸、形位公差和表面粗糙度等进行客观检测。考评教师根据学生检测结果与实际结果之间的差值进行评分。时间包括在数控车床加工的240分钟内,成绩占10%。
(5)数控车床精度检测模块。要求学生按照数控车床精度检测模块规定的内容进行实际检测,并作记录。考评教师根据学生检测方法和检测结果进行评分。时间为30分钟,成绩占10%。
二、数控车工技师考核存在的问题
1.论文撰写方面。技工院校的生源质量相对不高,学生大都是未升入高中或大学的落榜生。他们文化基础知识薄弱,进入技工院校的目的就是想学一门技术,找份合适的工作;他们往往不重视文化知识的进一步学习,而只重视技能训练。文化课的教学学时较短,论文写作水平大多只停留在初高中的层次上,甚至更低。所以,要让这部分学生经过三至四年专业知识学习后再写出像样的论文,难度确实很大。不要说文学功底不牢,遣词造句不行,就是专业素材都很成问题。他们一是没有实际工作经验,只是在校内按教师要求进行零件的加工,二是不重视工艺的分析、经验的积累,三是没有技术革新的能力。他们的论文要么是书本内容的复制,要么是网上现成论文的下载,要么是教师编制工艺的抄写,根本没有创新。能够写出自己感想或体会的文章已实属不易,所以一次通过率往往不高。
2.理论考核方面。数控车工技师理论考核牵涉的知识面非常广泛,几乎涵盖了在校学习的所有专业知识。这些知识点分散在10多门课程中,零散且不系统,又没有复纲,全靠教师的经验和学生平时的知识积累。往往经过几个月的紧张忙碌后,成绩还不是很理想,极大地挫伤了学生申报技师考核的积极性。
3.实操考核方面。虽然学生平时很重视实训操作的训练,但由于实操考核环节模块较多,考前一周才能看到实操考核的备料通知单,只能凭教师的经验和学生的基础进行考核。如果平时没有扎实的基本功和识图、编程、工艺分析等方面的综合能力,在有限的时间内通过实操项目的考核难度确实很大,而且每个模块均要达到所占分数的60%以上,否则不能过关,所以总体过关率也不是很高。
三、数控车工技师教学应采取的措施
关键字:PMAC;数控车床;装调维修
1. 引言
受到传统思想的局限性,数控机床目前的研究一直是处于高精度加工的提高和自动化水平的提高这两个方面,机床的控制系统一直以来只是作为封闭的结构形式充当机床运动的控制器,这就导致了机床操作者只是作为机床的附属物来工作,从而使得人们不能充分发挥其劳动经验和创造力。现在,随着我国经济的不断发展和全球化的发展,一些国外的数控系统更加显现出其竞争优势,在我国显现出其强大的发展潜力。因此,对我国来说,目前的当务之急是开发具有自主知识产权并且具备国内外先进技术水平的数控车床系统。
2. PMAC简介
可编程多轴控制器(Programmable Multi-Axis Controller)简称为PMAC,它是在九十年代由美国Delta Tau公司研制出的一种基于PC平台的开放式的多轴运动控制器,PMAC采用的CPU是Motorola公司的DSP56系列高性能数字信号处理器,是现在功能最强大的运动控制器之一。PMAC可以单独使用,也可以多个级联使用,级联后的PMAC有时可以控制128跟轴,通过这些控制轴,PMAC能够迅速准确的实现定位,因此,包装、机床和医药工业等行业对PMAC应用的比较广泛。
PMAC主要分为三种类型,可以在PC-XT和AT,VME,STD这几种不同的总线上运行,因此,PMAC能提供对多平台的支持,在不同的硬件平台上能运行同样的控制软件。PMAC运动控制器主要有六个特点,第一,PMAC运动控制器采用的是开放式结构系统;第二,PMAC运动控制器具有单独的CPU处理器;第三,PMAC运动控制器能够执行运动程序和PLC程序;第四,PMAC运动控制器可以实现自动对任务进行优先级别的判别;第五,PMAC运动控制器可对对G代码进行编程;第六,对每一个电机,PMAC都以一个固定频率(20KHz左右)对其进行伺服更新。
3. 数控系统的发展趋势
随着计算机技术的不断发展,微电子技术和伺服控制技术也在迅速的发展,目前,因为现代控制理论和智能控制技术的出现,高精度和高速响应交流伺服系统在此基础上也在不断的发展,并且使得数控系统的整体性能不断的完善。现在,数控系统的发展趋势和特点主要体现在以下几个方面。
首先,高性能数控系统的发展。目前比较先进的数控系统一般都采用32位的处理器,采用模块化结构的硬件和软件,同时加上高响应特性和高精度的伺服交流系统,并且在生产的过程中采用的都是先进的生产技术,对元件的质量进行了严格的控制,是数控系统的可靠性比较好。其次,数控系统的通用性。从以前的只能装配车床和加工中心等,到现在发展成能适配各种电加工厂、冲切机床、激光加工床、折弯机和机器人等的机械设备。在硬件方面也从原来的一体化设备变成了现在的面向用户和开放式的结构特点,软件方面实现了人机交互和菜单选择、用户宏程序,这些技术的应用都使数控技术的发展更具有通用性。最后,数控系统的多功能化。现在的数控系统为了符合FMS和CIMS的要求专门设计了和其它的计算机通讯和联网运行的借口程序,不仅图形功能强大,而且还有在线诊断的刀具轨迹,整个系统的设计采用了比较系统的方法和理论。
4. 基于PMAC的数控车床的改进分析
对于数控车床来说,其零件的加工是完全自主的按照预定的加工顺序来加工的,是一种高度自动化的机床系统,对于普通的车床来说,数控机床的优点主要表现在以下几个方面:首先,对于异型复杂的零件来说,比较容易加工;其次,对于零件的加工质量有保证,一致性比较好;最后;零件的加工周期比较短,而且加工效率高,能实现软件的优化控制和插补。
对于普通的车床来说,一般为有级变速并且车床的纵向和横向的进给范围较窄,可以完成进给和车削螺纹的运动,但是对于工件的快速加工移动来说,则需要利用主动传、进给箱、光杠以及溜板箱和刀架等零件通过多组变速机构并联来实现,并且速度比较慢仅仅是数控车床速度的一半左右。对于数控车床来说,大多数都是无级变速并且进给范围比较宽,其各个运动轴之间也都有自己的降速单元和伺服驱动交流电机。和目前的主轴旋转编码器相结合,数控系统一般都是统一控制首先完成主轴,其次再是纵向Z轴和横向X轴的顺序进行,但是数控机床的零件加工一般要按照某种既定的格式并且要遵循文字、符号和数字等规定的形式,所以说对于数控机床来说,其操作人员需要经过一定的基础培训,这就对数控机床的发展和推广带来了困难。目前,数普兼容机床的设计发展就是基于普通机床的简单操作和数控机床的功能全面这两种优势设计的。
5. 总结
数控机床的发展是目前比较热门的行业之一,目前数控机床的发展也正在向高速、高效、高精度、智能化和集成化等方向前进,基于PMAC系统的数控车床的发展也是目前比较流行的一种发展模式,只有牢牢把握发展机遇,我们才能在以后的发展中取得优势,占领自己的地位。
6. 参考文献:
【关键词】误差 加工精度 零点偏移
随着科学技术和市场经济的不断发展,对机械产品的质量、生产率和新产品开发的周期提出越来越高的要求。为满足生产的需要,研制生产出一种灵活、通用,能适应产品频繁变化的数控机床。我们之所以选择数控车床,主要 的一个原因就是因为它的加工精度高,质量稳定,能加工复杂形面的零件。加工精度很大程度上依赖操作者的经验,所以如何保证加工精度呢?
以SINUMERIK-802S数控车床为例,结合担任数控实习指导教师以来的经验,我想谈谈以下的观点:
要保证加工精度首先要了解误差产生的原因,在不考虑机床、程序方面,误差产生的原因主要有以下几种:对刀误差、测量误差、刀具磨损误差:那么要保证加工精度,就得从以上几方面入手,对刀误差、测量误差我们是可以通过熟练程度的提高来避免的,但刀具磨损是无可避免的,同一台数控车床,同一段程序,如何保证相同的精度呢?在实际操作中,我们有两种方法可以保证精度,修改刀具磨损值以及设置零点偏移(G54~G57),下面我就着重谈谈设置零点偏移保证加工精度的方法。
SINUMERIK-802S车床系统中允许编程人员使用4个特殊的工件坐标系,可设置零点偏移指令(G54~G57)可以在相对与编程原点在轴X、轴Z两个方向进行偏移,将偏移量输入到工件坐标系偏移存储器中,其后系统在执行程序时,可在程序中用G54~G57指令来选择。对刀完成后,刀具以工件坐标系的零点(编程原点)为基准加工(如图1所示),设定偏移量后(如图2所示)以偏移后的坐标为基准进行加工,偏移量的大小就决定了尺寸的大小。如果工件做小了,就无法再修整了,以保证外圆尺寸为例,我们一般将直径放大0.5mm,长度放大0.3mm,我是通过以下步骤来实现的:
1.修改程序:如果要保证外圆的尺寸,那么就在程序里相对应的刀具前加入指令G54(也可以是G55~G57中的任意一个)。
2.对刀、对刀正确性校验:按照正常方法对刀,在MDA方式下验刀时,程序中不要出现G54~G57指令,因为零点偏移中的偏移量会影响刀尖的位置,不方便判断对刀的正确性。
3.G54~G57零点偏移的设置:在CNC操作面板上按“区域转换”键返回主菜单,在主菜单中按“参数”软键,弹出如图所示R参数窗口,按“零点偏移”软键,进入如图3所示零点偏移窗口,选择其中一个可设置零点偏移G54、G55、G56或G57,但必须与程序中添加的零点偏移指令一致。将光标移到G54的X轴零点偏移编辑区(如图),输入0.25(半径值),按 键确认,然后移动光标到G54的Z轴零点偏移编辑区,输入0.3,按“回车”键确认。
4.加工、程序暂停,测量:自动加工,测量外圆尺寸、台阶长度。
5.计算、修改偏移量:如果某处外圆的直径为42mm,台阶长度为30mm,那么零点偏移后的理论值应该是直径42.5mm,长度31mm。但由于实际操作中的误差,实际值会有一些偏差,那么当偏移量是多少时能达到我们的精度要求呢?这里我总结了一个公式:修改的X轴偏移量=设定的偏移量-(实际直径-外圆直径)/2;修改的Z轴偏移量=设定的偏移量-(实际长度-台阶长度)。即将X轴零点偏移量修改为-0.02,Z轴零点偏移量修改为-0.06,再次加工,就能达到精度要求.
6.再次加工,从精加工程序开始:当修改好零点偏移以后,我们要对工件进行再次加工才能将余量切除,但是由于加工余量已经很小,再次粗加工的话也是走空刀,影响加工效率。所以我们直接进行精加工。
7..程序暂停、再次测量:如果满足加工精度,按“启动”键继续往下加工,如果不满足,重复5~6加工步骤,直至符合要求。
内孔加工我们先将孔径镗小一点,也就是说可设定的X轴偏移量应该为“-”,螺纹尺寸保证与外圆类似,只是螺纹公差以中径来表示。可设定的零点偏移量都不是固定的,可以根据个人操作习惯设定。
以上操作介绍了修改零点偏移量来保证工件尺寸的方法,但并不是保证尺寸的唯一方法,影响精度的因素有很多,有机床本身的问题,如刚性、伺服系统;有操作者的问题,如对刀、测量方面的误差等;我们还可以从这些方面入手,以上都是我在实习教学中总结出来的经验结论,不足之处请多多指教。
参考文献:
关键词:复合循环 走刀轨迹 分层切削
中图分类号:TH164 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2013)04-0020-02
数控车床加工的零件通常是形状复杂、精度要求高的回转体零件,毛坯余量不均,需要多次分层车削。用G00、G01、G02、G03等指令编程,程序比较复杂;简单循环G90、G92、G94等指令可以一条指令完成四个动作:“进刀—车削—退刀—返回”,只能完成一次切削;实际加工中,仍不能有效地简化程序。如粗加工时切削余量太大,切削表面形状复杂等,可采用多重复合循环G71、G73等指令。多重复合循环指令可将多次重复动作用一个程序段来表示,只要在程序中编出精加工路线,给出每次下刀的被吃刀量或循环次数以及精加工余量,系统便会自动复合切削,直到加工完成。本文以FANUC系统复合循环指令中应用最广泛的G71、G73、G70为例比较指令特点,以实例分析应用技巧。
1 车削复合循环指令功能分析
1.4 比较G71、G73指令
G71适用于毛坯粗车外径和粗车内径,精加工轨迹必须符合X轴、Z轴的共同单调增大或减小的模式,否则会产生凹轮廓不是分层切削而是在半精加工时一次性切削的情况。
G73主要用于加工毛坯余量均匀的铸造、锻造成形工件,G73也可用于加工未切除余量的棒料毛坯,但空走刀比较多。在实际加工工件时,要根据工件的特点,合理选择编程方法。
2 复合循环指令应用.
2.1 复合循环指令在应用中的注意事项
(1)循环起点:循环起点的坐标应选在毛坯料的外侧,车外轮廓时α值一般比毛坯直径大1~2mm,但不要大于每次的进刀量d,否则会空走刀;β值一般取距离工件右端面2~3mm(安全距离),太大了,退刀距离远,浪费时间。车内孔时,α值一般比圆筒内径小1~2mm,β值一般取0.3~0.5左右,不要过大,免得刀具在内孔里会发生干涉。
(2)G71、G73指令必须带有P、Q地址ns、nf,否则会发生报警,且与G70精加工路径起、止顺序号对应,否则不能进行精加工。
(3)ns的程序段必须为G00/G01指令并且不能有Z向移动,否则会发生报警。一般选G00指令,因为该指令是进刀指令,如果选G01指令影响加工效率。
(4)在顺序号ns到顺序号nf的程序段中,不应包含子程序。
(5)精加工的进给速度应设在ns~nf程序段中。
2.2 保证零件精度的方法
在实际加工工件时,用G71或G73粗加工完工件以后,直接用G70精加工,往往有误差,对于精度要求高的零件,很难达到要求。特别是当刀具磨损以后,容易加工出超差的废品。
如果是批量生产可以在G71或G73粗车加工以后修改刀补,以保证零件的加工精度,具体做法:G71或G73粗车加工结束以后,用M00使程序暂停,测量以后,通过刀补调整好以后,G70进行精加工。但值得注意的是G70指令执行以前,一定重新调用刀补,否则修改刀补失去意义。
3 结语
复合循环在数控车削中应用非常广泛,每个指令均有其特点和使用范围,只有深刻理解它们的功用、特点和区别并正确加以应用,才能大大简化编程,使其优势得以充分发挥,保证加工质量,提高效益。
参考文献
[1]顾力平.数控机床编程与操作(数控车床分册)[M].北京:中国劳动社会保障出版社,2005.
[2]高枫,肖卫宁.数控车削编程与操作训练[M].北京:高等教育出版社,2005.
[3]袁锋.数控车床培训教程[M].北京:机械工业出版社,2004.
[关键词]数控技术;手工编程;数控加工
中图分类号:TG552 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)26-0034-02
一、合理设定程序原点
数控车削编程时,首先要选择工件上的一点作为数控程序原点,以此为原点建立一个工件坐标系。工件坐标系的正确确定,对数控编程及加工时的工件找正都很重要。程序原点的设定方式一般有两种:1)工件轴线与右端面的交点2)工件轴线与左端面的交点。程序原点的选择要尽量满足程序编制的需要,尺寸换算少,引起的加工累计误差小等条件。为了提高零件加工精度,方便计算和编程,我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件右端面交点上,而且尽量使编程基准与设计、装配基准重合。
另外,对于需要多把刀具进行加工的零件,也可根据实际情况的不同,设置不同的程序原点。如图(1)所示的长拉杆,在编制加工程序时,外圆刀的程序原点可设置在毛坯装夹后的轴线与右端面的交点。而切1.75mm槽时,由于顶尖的限制,在右端面进行切槽刀的Z轴对刀操作会形成干涉,此时,就可将切槽刀的Z轴方向程序原点设置在Φ19、85±0.2轴段的轴肩处。
二、合理选择进给路线
进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进行进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点所有的路径,是编写程序的重要依据之一。对于复杂的零件加工,我们通常需要用到单一和复合循环指令,如:G90、G71、G72、G73,这些指令的运用可以简化程序,但是循环起点的设定却非常重要,如果路线不合适,在返回参考点和退刀过程中,就会造成误加工或者车刀撞到工件,所以合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。编程时可以从以下几个方面进行考虑:
1、缩短进给路线,减少空行程
(1)合理安排起刀点。在循环加工中,根据工件的实际加工情况,将起刀点与对刀点分离,在确保安全和满足换刀需要的条件下,使起刀点应尽量靠近工件,减少空走刀行程,缩短进给路线,节省在加工过程中的执行时间。外径循环加工中,X轴循环起点一般大于或等于毛坯直径,内孔加工循环中,X轴循环起点一般稍小于钻孔直径,Z轴方向一般都是离开工件右端面2~5mm左右。
(2)在编制复杂轮廓的加工程序时,通常需要多把刀具进行加工,在进行换刀时,通过合理安排回零路线,使前一刀具的切削终点与后一刀具的切削起点间的距离尽量短,以缩短下一刀的进给路线,提高生产效率。通常安全的换刀距离在距离工件右端面100mm的位置上,以确保换刀时不碰撞工件,且可以缩短空行程的距离。
(3)在粗加工或半精加工时,毛坯余量较大,这时可采用普通机床的加工方式,在提高加工效率和保证机床性能的前提下,采用较大的背吃刀量和较大的进给量尽快的去除加工余量,然后采用合适的循环加工方式。如使用G73进行仿形循环加工时,可在保证被加工零件的尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等加工工艺性等要求的前提下,选择采取最短的切削进刀路线,提高生产效率。
2、保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求
(1)合理选择起刀点、切入点和切入方式,保证切入方式平稳,没有突然冲击。解决方式为可以定位刀具的起点位置在离开工件右端面2~5mm的位置。这样主轴带动工件充分旋转后,刀具在缓冲位置平稳进刀。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。认真考虑刀具的切入和切出路线,尽量减少在轮廓处停刀,以免切削力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出,避免沿工件轮廓垂直方向进刀而划伤工件。
(2)选择工件在加工后变形最小的路线。对细长轴零件或薄壁零件,为避免在加工过程中因受切削力影响而变形和热伸长,应采用增加走刀次数,或对称去处余量安排进给路线。螺纹工件的加工中,因螺纹刀的刀尖在刀头的中间部位,在确定轴向移动尺寸时,必须考虑刀具的引入长度δ1和切出长度δ2。
3、保证加工过程的安全性
加工过程中的安全操作至关重要,在程序编制中,一定要避免刀具和非加工表面的干涉,并避免刀具和工件相撞。在进行沟槽和切断零件的加工中,在编程时要保证切断刀进、退刀点应与沟槽方向一直,进刀速度不能用“G00”的快移速度。而且在编制退刀路线时一定避免“X、Z”同时移动。尤其是在切断零件的编程时,习惯上认为直接切到工件中心,但是为了避免由于刀具未安装在中心上引发的刀尖损坏,因此,在编制切断程序时,应将切断刀的切削终点设为X2~X3mm。此时,从理论上看工件是没有被切掉的,若后续的退刀路线是X、Z轴同时退刀,刀具与工件会发生干涉而损伤刀头。所以在使用切断刀时,退刀路线尽可能地先退X轴,再退Z轴。
4、简化数值计算,减少程序段数目和编制程序工作量
在实际的生产操作中,经常会碰到加工形状的重复出现,比如连续切槽和切断,这种直径方向尺寸不变,长度方向有规律的变化的工件,可以把这部分相同的操作编成一个子程序。在主程序中给定调用的次数,使主程序编写变得简单、快捷。对那些图形一样、尺寸不同或工艺路径一样、只是位置数据不同的系列零件的编程,可以采用宏指令编程,使用变量,减少计算复杂的过程和编程量。
三、准确掌握循环切削指令的加工特点并进行合理选用
在FANUC0i-Mate-TC数控系统中,数控车床有十多种切削循环加工指令,每一种指令都有其加工特点,各自的编程方法也有所不同,我们在选择的时候要仔细分析,合理选用,争取编制出最优化的加工程序。
1、如螺纹切削加工指令就有:G92、G76、G32,由于切削刀具的进刀方式不同,使这几种指令的加工方法不同,各自的编程方法、造成的误差情况和精度也不一样。G92螺纹切削单一循环采用直进式进刀方式进行螺纹切削,螺纹中径误差较大,但牙型精度较高,一般多用于小螺距、高精度的螺纹加工,缺点是加工程序段要跟切削次数一样多,稍显繁琐;G76螺纹切削复合循环采用斜进式进刀方式进行螺纹切削,牙型精度较差,但工艺性较合理、编程效率较高,不管要分多少刀加工螺纹,都只需要两段程序,适用于大螺距、较低精度的螺纹加工,在螺纹精度要求不高的情况下此加工方法更为简单、方便;基础指令G32编程程序段多,容易出错,但是加工精度高,使用范围广。我们掌握了各自的加工特点及适用范围,就可以根据工件的加工特点与工件要求的精度正确灵活的选用这些循环指令。比如:加工高精度、大螺距的螺纹,就可以采用G92与G76混用的方法,即先用G76进行螺纹粗加工,再用G92进行精加工,需要注意的是粗精时的起刀点要相同,以防止螺纹乱扣。再比如图(2)所示:沟槽很窄只有3L,如用G92、G76来加工根本达不到要求,因为它们都带有退刀功能,还未加工到位就开始退刀(在不能自由的修改参数的情况下),螺纹不能完全清根,而G32就可以满足这一点,在刀具宽度合适的情况下,只需要给定螺纹长度22加上超越长度δ2即可。
2、如将φ65mm的毛坯棒料加工成图(3)所示零件。如果用最基本的方法编程,逐层的去除毛坯,我们需要计算在加工到圆锥和圆弧形状时,每到哪一步必须退刀,不然很容易造成过切或者留有很大的余量。而用G71、G73的方法加工,就可以使编程简单、切削厚度均匀,对于加工工艺也可以起到一定的作用,免去了计算的麻烦和误差,大大的提高了生产效率。
四、灵活使用指令代码,保证零件的加工质量和精度
1、适当返回参考点
参考点是机床上一个固定的点,通过参考点返回功能,刀具可以很容易的移到该位置。参考点主要用作自动换刀或设定机床坐标系。刀具能否准确的返回参考点,是衡量其重复定位精度的重要指标,也是数控加工保证其尺寸一致性的前提条件。自动加工中,适当返回参考点,可以提高产品的精度。对于重复定位精度很高的机床,为了保证主要尺寸的加工精度,在加工前,刀具可先返回参考点再重新运行到加工位置。如此做法的目的实际上是重新校核一下基准,来确定加工的尺寸精度。
2、混合方式编程的结合运用
混合方式编程就是增量值U、W与绝对值X、Z的结合运用。增量编程是以刀尖所在位置为坐标原点,刀尖以相对于坐标原点进行位移来编程。就是说,增量编程的坐标原点经常相互变换,运行是以现刀尖点为基准控制位移,那么连续位移时,必然产生累计误差。绝对编程在加工的全过程中,均有相互统一的基准点,即坐标原点,所以累计误差较增量编程误差小。数控车削加工时,工件径向尺寸的精度比轴向尺寸精度高,而且为了编程计算方便,一般采用绝对编程,但对于直接标注距离值的轴向尺寸,或者在工件的中间部位的直线倒角和圆弧倒角,为了计算简便,常采用增量编程。综合以上所述,在编程时按照工艺的要求,进行增量编程和绝对编程的混合灵活使用,即:直径方向采用绝对值,长度方向采用增量值与绝对值。
总之,随着科学技术的飞跃发展,数控车床由于具有优越的加工特点,在机械制造业中的应用越来越广泛。为了充分发挥数控车的作用,我们除了要在编程中掌握一定的技巧之外,还应注意一些细节问题,以编制出合理、高效的加工程序,保证加工出符合图纸要求的合格零件,同时更能使数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥,更安全、可靠地进行工作。
参考文献
[1] 《数控机床车削加工直接编程技术》.孙德茂.机械出版社
[2] 《数控车床培训教程》.袁峰.机械工业出版社,2004.
关键词:数控加工 理论教学 数控仿真软件
中图分类号:TG547 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2013)05(b)-0161-01
作为《数控车床编程与操作》、《数控加工工艺学》二者合二为一的专业理论课教师,在教学过程中不断研究与探索,随着现代科技的不断发展,发现数控仿真软件运用到数控教学中来,解决了一系列相关迫切的问题,在使用中学生学中做、做中学,既满足了教学中的不同需求。下面我结合在教学实践中的体会浅谈一下数控仿真软件在数控教学中的使用感触。
1 数控仿真软件在数控教学使用中的优越性
1.1 利用仿真软件可以弥补教学设备不足,降低学校成本
由于数控加工机床设备价格比较昂贵,数控机床类型繁多,常用的有数控车床、车削中心、数控铣床,加工中心、数控刨床、数控磨床等,一台普通数控车床或者数控铣床至少也要7、8万,还有20万左右的。一般一台加工中心30万左右,更多则达百万甚至到上千万不等,学校不仅受投资和办学场地的限制,无法购置大量数控机床设备来提供学生实习实训使用。则数控仿真系统可以弥补这方面的不足,使大部分的实习实训操作在数控仿真软件中实现,从而解决学校在数控机床设备上不足和场地不够的现状,使数控技术的教学达到投入少、类型多、见效快、培养的初学者学生动手能力强目的。数控仿真软件使学生增加了有效上机时间,学习效果大幅提高,降低学校成本。
1.2 利用仿真软件的直观性提高教学效果、方便教师授课
数控编程与操作因是一门单纯的纯理论教学,在没有使用仿真软件之前和其它课程一样,直接在黑板上书写,而在黑板上讲按键的作用与程序编写、操作,易使学生感到枯燥无味,也不容易理解和检验程序的对错,只有通过老师作业的批改,而数控仿真软件的引入使用学生可以直观的看到机床操作面板各个按键的表示符号、作用及功能,也可以通过模拟演示功能看到真实图形大小、尺寸的多少、观察机床及工件的不同视角以及刀具的形状以及刀具的走刀轨迹是否合理,是否为最佳合理刀具走刀轨迹。等这些都可由操作者自己进行设计以满足不同零件的加工需求。学生通过仿真软件对所编写程序进行加工与验证同时,还可提高学生对数控技术的学习兴趣和编程能力,更好的去理解数控技术这块内容,所以数控仿真软件是一种既经济实惠、实用、功能多样又安全可靠的数控技术教学辅助工具。从而提高纯理论教学效果,提高学生学习编程能力的提高,同时也为下面学习实际操作奠定了基础。
2 数控仿真软件在教学使用中存在的弊端及解决措施
2.1 只注重仿真训练,易忽视实训操作
数控加工仿真软件只是模拟加工过程并非真实加工过程,所以无法代替学生在真实切削加工的实际感受,数控机床加工全过程的仿真包括机床的选择、毛坯的选择与装夹、刀具以及夹具的选择与定义;切削用量、进给量的选择,数控程序输入、编辑、刀具参数的设置等,由于是虚拟的操作,即使出现是不是人为的操作与编程的失误,也不会伤害到人身与机床设备的安全。学生则可以大胆的操作,可以在比较短的时间里尽可能多得熟练不同机床,不同系统的操作方法,从而能激发学生学习兴趣和动力。实际加工零件时,由于切削量、进给量的选择,以及对安全的疏忽都可能会出现打刀现象或着影响零件实际的加工质量、降低生产效率等问题。因此对教师应引起足够的重视,在仿真教学中即时提醒学生在真正数控机床加工时,二者的区别和注意问题。例如利用车刀在数控仿真系统上加工工件时,只要背吃刀量不大于刀刃长度就可以直接切削,而在实际数控机床上加工,则会因受到机床、刀具、夹具和材料等各方面性能的影响。不可能选取太大背吃刀量;还有切断刀在实际加工中只可以用来切槽和切断加工。而在仿真系统中即使用来车削外圆,也不会有报警显示来提醒等这些问题就需要我们在教学过程中一直反复强调避免将来学生在实际操作时,因一直使用仿真,而忽略实际操作。造成不必要的人、机、伤亡事故。
2.2 长期使用仿真,易使学生依赖于计算机
因部分学生自控能力差,长期使用仿真软件教学,会使学生产生惰性而依赖于计算机,而懒于机床操作。有些学生还会趁机上网和玩游戏,如应对于技校学生,本身基础差、自控能力差,教师在讲课时,可以运用远程来进行控制学生电脑,让学生可以更清楚去理解所学内容,学生自动练习时,可以关闭学生网络信号,使学生无法上网以免长期使用电脑来操作仿真软件,依赖于计算机,应合理安排仿真软件与实际操作上课的时间和顺序。这就要求老师加强责任心、提高管理、适当改进教学方法,减少数控仿真软件在教学中的负效应。
3 结语
数控仿真软件有机的将数控编程和实践操作结合在一起,通过学中做、做中学,使学生把学到的知识灵活的应用到真正的实践中去,它不仅提高了学生的学习兴趣和数控技术的教学效果,而且减少了学校因数控设备少的现状,同时也提高了数控技术人才的培训效率。数控仿真软件存在这些优点的同时也存在一定的缺点,教师应灵活掌握运用,则可以更大的发挥数控仿真软件在教学中的使用。
参考文献