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【关键词】数控车床;诊断及维修;维护和保养
引言
数控车床又称为CNC车床,是机电一体化的高技术产品,作为目前国内使用量最大,覆盖范围最广的一种数控机床,在我国国内机械加工占有重要作用。目前,数控车床的应用范围越来越广,具有很多的优点,如加工柔性好,生产效率高、精度高等。数控车床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的多少反映着一个国家国民经济发展和机械工业制造水平的高低,数控车床作为数控机床的主要品种,在数控机床中占有很大的比重,近几十年来,一直备受世界各国重视并得到快速的发展。
1 培养高素质技能人才。进行故障分析
数控车床从几十万元到几千万元的价格不等,是企业中的关键设备,如果一旦车床出现什么问题,这将会影响企业的经济效益。人们往往只注重设备的使用,而忽视对这些设备的保养和维修,往往在出现毛病时,才对这些设备进行维修及诊断,因此,为了充分发挥数控车床的诊断及维修,为维修创造良好的条件。
首先要有高素质的维修人员,这些人员要有高度的责任心,知识面要广,不仅要学习数控的基本技术,而且要掌握数控电器控制的不同学科的知识,比如,自动控制和拖动理论、计算机技术、控制技术、模拟与数字电路技术等。这些人员还要经过先进的技术培训,要针对数控技术的基础理论进行培训,不仅要让员工去相关的车床安装现场进行培训,而且这些人员也要向有经验的前辈学习,也要重视自学。在学习中要掌握科学的维修方法,在长期的实践中不断总结经验,积累经验,在日常工作中要不断提出问题,解决问题。在学习中要不断掌握对数控车床进行维修的先进工具和仪器。
不仅要有高素质的高素质人才,而且要对这些人员配备相关的物质设备,要准备好专用机通用的数控机床维修设备,必要的维修工具和相关的仪器等,要对每一台数控机床绘制完整的样图,完善相关的资料,要对数控车床的维修技术及车床使用等相关资料进行档案管理。
随着我国机械加工制造行业不断发展,数控车床因其在精度、柔性化、加工效率等方面的优良性能,已在加工行业得到充分的发挥,因此,掌握数控车床的使用和维修已成为必然。当数控车床发生故障时,为进行故障诊断,找出故障的原因,维修人员要做到以下两点:
1.1全面调查发生故障的现场
全面调查故障现场能使维修人员获得维修的第一手资料。在故障现场,首先应查看故障记录单,然后询问操作人员出现故障的全过程,充分了解故障现场以及已采取过的措施。与此同时,维修人员还应对故障现场进行仔细的分析和观察,查看系统外观、内部是否出现异常,在确认数控系统通电设备无危险的情况下方能接通电源,再次观察系统是否异常情况,查看CRI显示的报警内容等等。
1.2认真分析故障原因
发生故障时,数控系统虽然有各种报警系统或自动诊断程序,但并不能准确的指出发生故障的部位或原因。除此之外,同一报警和同一故障可以是很多原因引起的,因此,在分析故障时,不能只考虑一方面的原因,要对故障进行全方位的分析和研究,尽可能考虑各种因素。在分析故障时,维修人员不应局限于CNC部分,而应该对车床液压、机械、强电、气动等方面进行全方位的检查,并作出综合的判断,最终达到确诊和排除故障的目的。
2 数控车床维修与诊断的一般方法
对于大部分数控车床的故障,总的来说可以分为以下几个方法进行诊断:
2.1直观法
当故障发生时,维修人员可以通过故障发生时周围产生的各种声、气、味等异常的物理化学现象进行观察和分析,可以缩小故障地点的范围。但是,这种方法要求维修人员具有丰富的实践经验及综合判断能力。
2.2系统自诊断法
利用数控车床上自带的自动诊断功能,依据CRI上的显示报警信息及个模块上的发光二极管等器件的指示,可以判断出故障的大致起因,然后进一步利用系统自带诊断功能,还可以显示系统与各部分接口之间的信号状态,进而找出故障的大致位置。
2.3参数检测法
数控车床的参数是保证车床正常运行的前提条件。因此,我们可以通过分析故障继承的系统参数,来找出故障的原因。参数一般存放在储存器中,当受到外界干扰或电池不足时,可能导致部分参数丢失或变化,使车床无法正常工作,尤其是长期不用的车床,经常发生参数丢失的情况,因此,检查和恢复故障车床的参数是维修中行之有效的方法。
2.4功能测试法
通过功能测试程序,来检查车床的实际运动过程称功能测试法。它作为故障的一种检查方法,通过手工编制一个功能测试的程序,在故障车床上运行该程序,来检测故障车床功能(如圆弧插补、直线定位、螺纹切削、固定循环、用户宏程序等)的准确性和可靠性,进而判断车床故障的原因。
2.5部件交换法
当车床的故障范围大致确定时,维修人员可以通过部件交换法,在外部条件完全正确的情况下,利用同种的印制线路板、集成芯片或电器元件等替换有疑点的部件达到确定故障位置,从而,更好准确的对故障部位进行维修。
2.6原理分析法
依据数控车床的组成及工作原理,在原理上分析个点的参数和电平,同时利用示波器、万用表或逻辑分析仪等仪器对其进行测量、分析、比较,进而确认故障位置的方法,叫做原理分析法。此方法,对维修人员的专业技术及计算机技术和电路原理技术要求较高,在诊断的同时,还要针对具体的故障部位,绘出部分控制线路图,方便对故障车床进行维修。
2.7测量比较法
数控系统的印制线路板制造时,为了便于以后的调整和维修,一般都设置有检测用的测量端子,维修人员可以通过对故障车床的测量端子进行测量,与正常的印制线路板之间的电压和波形进行比较分析,从而进一步判断故障所在的位置。
关键词:数控车床 零件加工 加工工艺
中图分类号:G64 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2014)07(a)-0168-01
1 打好普车基础,了解车床结构及切削参数
普通车床是数控车床的鼻祖。虽然数控车床的加工精度高、加工范围广、自动化程度高、加工质量稳定,但是学好普车操作是学习数控车床的前提。学生可以在学习普通车床的时候了解普通车床的结构及加工原理,学会刃磨刀具,在做简单的零件的时候学会端面、外圆、沟槽、内孔、螺纹乃至回转曲面的加工。在练习过程中熟练掌握游标卡尺、千分尺、百分表等各种量具的使用。同时对金属加工的三要素ap、f、n在加工中的相互关系及其对工件表面质量的影响。但是要注意,在学习普通车床时最重要的是学会编排零件的加工工艺,机械加工重要的就是加工工艺问题。在普通车床的教学上通过练习不同种类,不同难度的工件,培养学生编排加工工艺的灵活性。好的加工工艺过程可以提高生产效率,降低劳动者强度,节约资源,所以在普车练习阶段一定要把零件的加工工艺安排作为重点学习目标,重点掌握。这是学习普通车床的关键。
2 数控车床的初级操作
掌握数控车床的开关机操作,一定要注意在数控车床开机之前确保急停按钮处于按下状态,这是避免出现事故、保护数控机床的良好习惯。然后熟悉常用的基本按键的作用,手轮的转向与滑板的运动方向,可以叫学生对比数控车床与普通车床的结构区别。接下来就是熟悉常用的基本编程指令,在这里就体现出学习普通车床零件加工工艺的重要性了。在确定了零件的加工工艺后,用常用直线插补指令G01、圆弧插补指令G02/G03、快速移动指令G00进行零件精加工轮廓编程,当然所选用的零件图要循序渐进,由浅入深这样才能使接受较慢的学生不产生厌学情绪。接下来就是学习单一循环指令G90、G94了,这样可以使冗长的程序进行简化了,激发了学生的积极性。最后就是学习多重循环指令G71、G72、G73、G70。螺纹切削指令G92也要求学生重点掌握。这里一定要将循环语句中的参数讲解清楚,尤其是G71和G73语句参数,如果混淆将出现难以预料的结果,甚至造成事故。
3 数控仿真
在经过了以上两个阶段的学习,要对学生进行阶段性测验。一是考察学生是否掌握了普通车床基本的操作技能。二是要了解掌握学生各个层次的比例,这是进行数控仿真的前提。如果以上两个阶段没有掌握好,那么就得加强对前两个阶段的学习;若掌握了,好坏比例多少?教师可以根据自己的教学经验,可以叫好的先进行数控仿真的软件操作,其他很小的一部分掌握不好的学生继续学习加强前面的内容。这样可以激发好学生的学习热情,同时也调动了落后学生的积极性和竞争意识,当基本掌握了数控车床的基本操作了,我们可以在仿真软件上进行仿真加工了。仿真软件只是对数控过程的模拟,主要是通过仿真软件了解并加强零件数控加工工艺流程的掌握。仿真软件可以使用上海宇龙或者是斯沃仿真软件。首是要学生区分录入面板和操作面板,明确录入面板是控制NC控制器的,操作面板是控制机床运动的,这个一定要掌握,因为所有的数控机床操作面板都是这么配置的。掌握建立工件坐标系的方法,仿真的意义主要是练习对刀,刀补的输入,验证程序的正确性,熟悉机床的面板操作,熟练程序语句,为实际操作机床做好准备。
4 数控加工实际操作
[关键词]数控车床 加工精度 影响因素 对策
中图分类号:TG519.1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)15-0236-01
1.前言
加工精度是指加工后零件的几何参数与图纸设计的理想值相符合的程度,数控车床是指按照数字、文字、符号等形式给出的指令实现加工工作,数控车床促进加工生产的效率,以自动加工的形式排除人为干扰,使得出产零件具有一致性、质量稳定性,产品合格率也会高一些。零件质量受到数控加工中机床精度各个方面的影响,对加工精度的影响因素进行分析,并掌握其中加工操作的技术,才能更加有效且提高数控车床零件的加工精度,确保产品的质量。
2.影响数控车床加工精度的因素
2.1 机床自身的刚性与稳定性
车床由数控精度以及机器精度组成加工精度,机器自身精度系统是否是最优配置直接影响着车床加工的精度程度,机床自身的刚性是否能够承载各种机器设备的操作,控制方式是否符合客观实际等都会对数控车床的精度具有影响。所以机床自身首先要求具有高度的精度性,是加工精度的基础。
2.2 原料与误差
对刀与测量误差影响着数控车床加工精度的大小,机械使用加工的刀具有大小、角度之分,是按照规范的轨迹产生的具有一定尺寸的刀具,根据零件的不同,在加工时车刀尺寸有时会发生改变,其半径长度、主偏角长度、零件中心高三者的偏差会对零件密度产生影响,表面粗糙程度也会受到一定影响。此外,多数车床是以电机滚动的滚珠来控制,严重影响了数控机床加工精度的大小。即是说当机件运动时,空间运转使得轴承之间出现空隙,外部力量挤压使机床发生变形,出现正、反两面的误差综合,运转过程中机器作用力也有所不同,产生的轴承间隙自然不相同,严重影响了加工精度。
2.3 切削用量的选择
不同的工具要对应不同的加工方法,背吃刀量、主轴转速、进给量这三个切削要素不同的使用方法也会导致加工精度的不同。针对零件的加工要求不同,对效率、精度、的不同要求选择不同的加工方法。此外,对切断刀、螺纹刀等,刀具角度、刀具大小的选用也直接影响着加工精度,要十分注意。
除此以外,影响数控车床加工精度的因素还有机床的几何精度、设备安装精度,调试过程、夹刀规范程度、器具磨损度、测量误差等等,影响加工精度的因素不能脱离实际存在,要不断考察加工工作的流程,确保每一步都要到位才能确保加工精度具有高水准。
3.工作原理的分析
数控车床是集合高精度性与自动化的一体化机器设备,各种器具的搭配互相补偿,组成了具有高效率的批量生产零件的功能,是现代化数字型制造机器,其科学价值对市场加工具有现实意义。数控车床由动力源、电子控制单元、传感器三部分组成。其工作经过了六个步骤。
(1)零件图纸,图纸是设计人员根据不同待加工零件的特点以及要求设计的图纸,是指导加工的前提基础。
(2)根据图纸编制程序,设定相应的加工程序,程序要求完整、精准,以减少加工时候的误差。
(3)设置好加工程序则把它送入CNC装置设备,并等待命令指定下家系统进行工作。
(4)接受到CNC的指令,伺服系统开始自动运转,启动整个加工运作,驱动车床整个机械的运作。
(5)受到伺服系统的推动力,车床部件有序进行数控转动,机器加工环环相扣,有序进行。
(6)车床加工零件,持续不断,最终制造出符合要求的零件,整个零件加工工作完成。
六个步骤紧密结合,行云流水,是制造零件的必须过程。而操作人员根据要求不断变换工具和机件的运动模式与轨迹,用刀具反复加工。搭配数控机床的有序加工,使得工作高效率完成。
4.提高加工精度办法
4.1 精定位基准法
精基准面可以减小毛坯装夹面的误差系数,已加工的表面装夹定位作为基准,加工过程中选用此基准来提高装夹精度,以此提高数控机床加工的精度。即是说在加工的时候常会用到轴类零件的毛坯,而其呈现的圆柱度存在误差,是影响加工精度的重要因素,精准法就是针对此误差设置的办法,可以提高零件的加工精度,方便了长度测量,减少圆跳动给加工带来的影响。
4.2 控制主轴箱温度
主轴的相关部件转动工作的时候,相关联的轴承因为摩擦会产生热量,融合了切削加工的运动热量,主轴部件温度急剧上升,由于设备还存在一定的落后性,没有但热装置,主轴此时无法散热,无法冷却,产生热变形,具有不规则性和不稳定性,表现形式有轴伸长、轴线不平行、不垂直等,间隙也发生变化,各个部分因发生变化而出现紊乱,影响了主轴的工作性能,继而产生加工误差,影响精度的准确性。针对这一问题对装置进行改造,设计散热片,增加散热装置,扩大散热面积,确保热量可以及时扩散冷却,控制主轴因热变形的程度,减小变形范围,增加加工精度性。
4.3 补偿误差
加强加工精度要极力利用数控系统的补偿功能,补偿坐标轴产生的误差,是经济高效的方法之一,误差补偿由硬件或者软件来进行。
4.3.1利用补偿法补偿具有反向偏差的半闭环伺服系统,数控机床运作的车床定位的精度受到反向偏差的制约,加工精度受到阻碍,利用编程方法控制某些单位定位,补偿误差,消除反向间隙,提高加工精度。
4.3.2编程方法能够在不改变某些机械本身实现车床插补,采用插补间隙再插补的方式,及时补给间隙,满足零件的公差要求。当车床受到指令发出的改变运动命令时,数控装置能够读取反向间隙数值,以不定时的节奏根据需要对移位指令进行部件坐标补偿、修正,减小因反向对零件产生的误差,确保加工精度的进行。
5.结语
影响数控机床加工精度的因素具有主观性和客观性,加工精度直接影响着零件的精度、形状等,根据影响数控机床精度的因素分析提出解决办法,在实际生产中对数控精度的影响因素还有很多,针对复杂多变的客观因素,要进一步对数控机床加工精度的影响因素进行分析,不断设计出有针对性的解决方案,才能够使机床不断发展。要减小精度误差要不断总结经验教训,不断分享学习,不断创新实践,确保有效的提高数控车床加工精度技术,促进生产的高效性,走可持续发展道路。
参考文献
[1] 彭立志,曾艳平.提高数控加工精度的方法分析[J].职业,2011,15(05):55-56.
关键词:数控化改造;理实一体化教;项目任务
车床的数控化改造课程是机床再制造专业的核心专业课程,它综合了本专业机床电气控制与PLC、数控系统连接与调试、数控机床PLC控制与调试、数控机床机械部件装配与调整和数控机床液压与气压传动等课程内容,是前期这些课程知识和能力的综合应用,对于提高本专业学生从事机床数控化改造或机床再制造方面所需核心技能具有重要意义。
1课程的基本信息
车床的数控化改造课程是“机床再制造专业”专业综合应用性课程,开设于二年级学生第四学期后半学期,实行理实一体化项目教学,集中上课,边做边学;整合课改前72学时理论授课,4周机床数控化改造实训(实训结束后进行数控机床装调与维修工技能鉴定),变成目前课改后的理实一体项目化授课120学时,数控机床装调与维修工技能鉴定前1周集中培训。
2课程的目标与定位
(1)专业人才培养目标。培养从事机床数控化改造或再制造方面的改造前评估、设计、装配调试和测试检验等工作,具有职业岗位(群)所需的基础知识及专业技能、具有较强综合职业能力的高端技术技能型专门人才。(2)专业典型工作岗位。本专业典型工作岗位包括:机床改造工程师、设计员、工艺员和一线操作工,本课程基于机床再制造专业人才培养目标,能够满足这些典型工作岗位所需专业知识和技能。(3)课程定位。“车床的数控化改造”课程在专业课程体系中属于专业综合应用性课程。它具有较少的新知识和新能力要求,更多侧重于前期课程知识和能力的综合应用,是学生顶岗实习前夕重要的一门综合类课程。(4)课程教学目标。①能根据给定的废旧车床(包括废旧的数控车床),考虑多方面因素,如改造成本、废旧车床目前状况,综合评判是否适合车床的数控化改造-废旧车床性能检测与再制造性评估;②按照国家标准(GJB5481-2005机床数控化改造通用技术要求;GB/T28615-2012绿色制造金属切削机床再制造技术导则),能够拟定或设计废旧车床整体改造方案(重点:系统选型),并进行详细设计,包括电气原理图绘制、机械结构改造设计等(20%);③按照给定车床数控化改造要求,如改造用电气原理图和接线图,装配图及装配工艺,整机改造工艺流程,相关系统用连接、调试说明书等,初步具有完成局部或整机改造的能力-拆洗修换装调(机电);④能够对改造后的车床,按照相关国家标准,借助相关工量具,完成精度检验和试切加工;⑤综合运用先修课程学到的知识和掌握的技能,解决车床改造过程中出现的实际问题。
3课程整体设计
3.1项目设计
由于学院车床的数控化改造过程目前做不到重复性改造,故把改造过程涉及到的主干知识学习和核心技能训练,拆解成18个相关性项目进行训练,具体项目设计详见表1,这18个项目基本覆盖车床改造过程的典型工作过程和任务,同时侧重于车床安装、装配、系统连接与调试、精度检验和试切加工等,同时兼顾改造设计。
3.2课程教学条件
校内实训基地:两台普车改造完成的数控车床,两台废旧数控车床经系统升级改造的数控车床,四台数控车床CAK6150Di(配置fanuc0imateTC系统),可用于本门课程的理实一体项目化教学。校外实训基地:学院与山西智创科技有限公司、苏州勤美达精密机械有限公司进行深入校企合作,在数控机床装调维修、数控机床升级改造或普通机床数控化改造方面对顶岗实习的学生实施联合培养机制,巩固所学专业知识,强化机床改造方面的实践技能。课程参考资料:本门授课所用资料是机床厂家和数控系统厂家提供的全套技术资料,如:机床电气原理图、数控车床使用说明书(机械与电气)、fanuc系统系列说明书,数控车床典型部件装配图纸和装配工艺等;四台改造完成的数控车床改造前及改造过程中整理完成的全套技术资料。
3.3教学模式
课程设计理念:在整个教学过程始终贯彻边做边学教学理念,突出专业能力培养,将相关专业知识和实践技能融入到每一次课程当中,实现“理论知识与实践技能结合、教室与实训室结合、学习与工作结合”的三结合。教学过程:每一次课都通过案例或示范任务直观引入,学生模仿并通过思考,逐步完成类似或难度等级渐增任务,在做任务、做项目过程不断提高理论水平和实践技能,同时在一些重要的项目中增加考核任务。教学方法与教学手段:在教学实施过程中,以学生为主体,以学生是否掌握相关知识和技能来评价教学方法的科学性和合理性,善于采用引导法、分组讨论法、情境法等教学方法,充分利用教学课件、技术资料、实训设备、课程资源库等教学资源,激发学生的学习积极性和主动性。
3.4课程评价
过程考核、期末考核和技能鉴定考核三者相结合。过程考核侧重学生平时学习态度、课堂上任务完成情况,考核项目或任务得分情况,过程考核占到总成绩的50%;期末考试侧重于理论考核,占到总成绩的25%;数控机床装调与维修工技能鉴定考核占到总成绩的25%。
4课程单元设计
下面以fanuc系统选型为例,阐述教学实施过程:(1)任务引入(15min)。学院有两台废旧数控车床,1987年左右购置,系统为DJK-BS03A,该机床自购置后主要用以数控车削实训,机械精度保持较好,现需对其数控系统升级改造。鉴于学院数控实训中心大部分系统为HNC-210系统和FANUC系统,①为了便于维护管理;②同时近几年在数控机床装调维修与升级改造比赛项目中,使用fanuc系统较多;③改造完成后也主要用于机床改造课程实训和技能竞赛培训用,所以经申请领导同意升级为fanuc系统,现需确定系统配置清单和价格。(2)逆向任务实施(容易着手)(45min)。学院有四台数控车床,配置的系统为fanuc0imateTC系统,请根据课前提供的相关技术资料(选型手册、部件速查手册、维修说明书、连接功能说明书等)和设备,确定机床的系统配置清单。学生可以通过现场查看各部件铭牌、系统开机查看系统软硬件配置,翻阅相关说明书,以小组分工、讨论、协作方式最终完成配置清单的填写(表2)。必要的情况下,教师根据学生完成任务情况或遇到的典型问题进行讲解。最终每小组向老师汇报工作。(3)教师点评总结(30min)。展示学生的成果并点评,之后集中讲解学生在做任务中遇到的难题或疑问。(4)正向任务实施(上课时引入的问题)(45min)。在完成逆向任务的基础上,已知主轴电机的功率和调速范围要求,各进给轴电机的功率和扭矩,以及其他改造要求,确定fanuc系统配置清单。(5)考核(15min)。任务考核分两个阶段,第一段在任务实施的过程中进行部分考核,另外一个阶段为上置清单后进行考核(表3)。
5结论
关键字:数控技术 实训 实训教学 四个阶段
数控是机械加工的重要基础和关键技术,也是培养学生主要就业岗位技能的关键课程。随着数控机床的广泛应用,数控技术是中职学校的必开课程,该课程在中职学校主要是通过理论学习和职业技能训练,提高学生的操作实践能力,目前在中职学校里,学生学习时间较短,怎样才能使学生掌握理论的基础上提高操作能力,是这门课程的教学难点,为了满足社会对数控技术应用型人才的需求,更为满足毕业生的需要,根据笔者的实际教学经验,谈谈如何在短而集中的时间内提高学生的理论知识和实践能力。
一般情况下,在中职学校数控应用技术专业的学生先进行1~2年的理论学习,包括《机械制图》、《车工工艺学》、《公差测量与技术》、《数控加工技术》、《数控编程与设备》、、等十几门专业课和专业基础课,之后到学校实训车间操作实践,最后到企业顶岗实习。课程的实训在该课程的整个教学体系中占有举足轻重的地位,实训教学要分阶段、分层次,循序渐进的进行。为了巩固和深化理论知识,提高和完善操作技能,培养合格的毕业生,大致把中职学生的实训分为四个阶段:
第一阶段:普通车床实习,熟练操作车床,熟悉数控实习环境。
在中职学校,普通车床的实训高达80%以上,因为数控机床是在普通机床的基础上产生发展起来的,先进行普通机床的实训,有利于学生较快的学习数控方面的相关知识。所以,学生在实习期间应在数控车床编程、数控车削加工工艺之前应该进行普通车床加工实训。具体实训内容包括普通车床上实习、练习刃磨车刀,熟练操作车床,从加工端面等。在教学中一般是把数控工艺最简单最常用方法和普通机床对比结合讲解,学生没有进行普车学习和实训,教学效果明显降低。只有掌握了普加基础,对机床结构、相应运动等了解和掌握之后才能提高学生的实训能力。没有普通机床加工经验,学生进行数控机床操作的安全隐患也大幅增加。只有经过这一阶段的学习和实训,才能节约教师时间,为以后的数控实习和提高打下坚实的基础。
第二阶段:计算机数控仿真软件练习,编制加工程序,激发学生学习兴趣,提高实训能力。
数控加工仿真系统是结合机械机床厂家实际加工制造经验与职教学校教学训练一体所开发的一种机床控制模拟仿真系统软件,可以满足大批学生教学需求。目前大部分中职学校经费不足,数控加工设备价格高,实训设备不足,在第一阶段实训后可以进行数控仿真软件练习。在实习中首先让学生熟悉仿真机床的操作面板和录入面板明确每个按键的功能.建立工件坐标系的方法,利用仿真软件进行模拟操作,就可以做到给学生充分的实习机会,同时节省了操作的时间,缩短了实习的周期。对于机床操作的熟练程度将大大提高,而且为下一步的实际操作也做好了准备,在实训中可实现同步教学。比如对刀过程,其实是很容易的事情,但如果用传统的教学方法大多数学生都难以理解,如果利用仿真软件一边演示一边教学,通过车刀和工件的运动学生就很容易理解,而且还能让学生自己亲手操作来加深认识,教学内容中涉及数控编程和操作的内容,如工件坐标和机床坐标、G指令、M指令等都可以实现同步教学,使抽象内容形象化,提高了教学质量。培养了学生实训能力。对于中职学校的学生来讲,由于学生各方面的基本素质普遍比较差,而数控专业课又要求极高的抽象性,加上教学过程的枯燥乏味,很容易让学生产生厌学的情绪,教学效果也不理想。而数控仿真软件以其和实际机床相同的用户界面和它的可操作性,很大程度上激发了学生的学习兴趣。因此仿真软件使用只能作为缩短实习时间、提高实习效率、降低成本的一种辅助手段,总而言之,以“技能操作为核心”的数控编程仿真教学,有利于全面提高学生素质和综合职业能力,激发独立思考和创新意识;但传统实习手段,基础教学和基本功的训练、学习仍是职业技术学校培养学生的实操能力的基础;两者不可偏废,不能因为有新的手段方法而抛弃传统,也不能因为有好的传统不引进新的手段,两者如能完美结合,培养出的学生定是不可限量的。
第三阶段:编制程序,数控加工由易到难,培养学生的实践和创新能力。
仿真软件和数控车床是同一个界面,学生短时间内通过仿真软件熟练操纵机床后,就可以进行编制程序加工工件。首先要根据工件的材质,所用刀具选择不同的切削参数。经过第一阶段的实训,这将不是难题。中职学校数控实训过程中加工的材料多种多样,主要有木材、石蜡、尼龙棒、铝材和钢材,在实训中的使用比例各不相同。有时为学生安全考虑或在培训经费较少的情况下,很多学校选择了少用或不用钢材。企业工厂加工的实际产品多为钢件,在实训中我提倡实训最好还是以钢件为主。具体安排首先要在教师的指导下,让学生编制的程序进行图形模拟加工,在教师检查程序无误后就可以进行实际对刀加工。这样遵循渐进,由易到难、由简单到复杂、由单项到综合这一过程,可以提高学生的实践能力和创新能力。
第四阶段:师生共同探讨。总结经验,解决实践中遇到的问题,总结提高。
关键词:数控 实训课 教学方法 探析
实训教学是中等职业学校教育的重要环节,关系到学生专业知识技能的掌握程度。实训教师的恰当指导,是学生学习少走弯路,更快更好地掌握技能的关键。本文结合实训教学实践,就数控实训课教学方法进行探讨。
一、让学生对数控实训任务感兴趣的方法
每当学生第一次接受新的学科学习时,总是存在着极强的好奇心理。因此,讲好课关系到学生今后的学习兴趣、工作态度、职业素质、理想志向的培养与树立。我们经常运用这几种手段加强对学生的教育。如可以通过播放相关的视频,来介绍数控机床中出现的背景、发展历程、生产特点以及未来的发展趋势。让学生知道数控加工技术是现代机械制造的新手段,它具有加工精度高、质量稳定、加工适应性强、生产率高、劳动强度小等特点。特别是它能完成许多在普通机床上无法完成的工作。让学生知道现在所学习的、未来所从事的是一项有技术含量的专业,不但社会地位高、劳动强度低、工作环境舒适,而且工资待遇不菲。让他们对未来充满信心,从而激发他们的学习自觉性和主动性[1]。
要强调文明生产和安全操作规程,让学生认识到安全文明生产是未来幸福生活的根本前提和保障面对高速运转的机床,稍不小心就会发生人伤机损的安全事故,所以操作者必须掌握好数控机床的性能,精心操作。一方面要管好、用好和维护好数控车床,另一方面还必须养成文明生产的良好习惯和严谨负责的工作作风,不断培养较好的职业素质。
利用数控仿真系统,使学生在虚拟环境中了解数控加工技术,数控加工仿真系统采用了与数控机床操作系统相同的面板和按键功能,不存在任何的安全问题,学生可以大胆地、独立地进行学习和练习。不仅如此,现代的数控加工仿真软件还能实现加工模拟演示功能和程序自诊断功能,不仅具有对学生编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能,还具有在真实设备上无法实现的三维测量功能。这样学生既能比较完整地学到知识,还能锻炼学生的胆量,培养他们的自信心[2]。
二、妥善安排实训步骤,减少学习“弯路”
现代的数控车床,无论是种类还是结构、操作系统、性能都发生了变化,因而,在实训中,首先就要让学生对数控车床结构进行熟悉,对车床的各方面的信息进行详细的认识,如主要技术参数、操作系统、控制面板、G代码、坐标系等。其次,通过具体的机器零件,让学生在触摸中了解所要加工的对象,在实训教师的指导下进行加工,进一步熟悉车床的性能,熟悉操作规程,减少操作时的恐惧心理,树立自信心。最后让学生通过零件的图纸进行学习,通过观察图纸,对内容和要求有了一定的了解后,确定零件的加工方案,确定零件的定位、夹具和刀具选择、切削用量的确定以及对刀点、换刀点的位置和刀具补偿等一系列问题。然后手工编写加工程序单,检验并修改加工程序,编制数控加工工艺技术文件,在实训教师在场的情况下。根据自己所编工艺路线,最好是独立的完成零件的加工。
总而言之,以“技能操作为核心”的数控编程仿真教学,有利于全面提高学生素质和综合职业能力,激发独立思考和创新意识;但传统实习手段,基础教学和基本功的训练、学习仍是职业技术学校培养学生的实操能力的基础;两者不可偏废,不能因为有新的手段方法而抛弃传统,也不能因为有好的传统不引进新的手段,两者如能完美结合,培养出的学生定是不可限量的[3]。
三、重视学生个体差异,注意因材施教
在教学过程中,要根据学生的一些心理和生理方面的发展,进行相关的考虑,同时,还要考虑到每一个学生的个性是不同的,不能一视同仁去对待。对于一些对知识的掌握能力较差的学生进行分类教学,如课下加强对他们的动手能力和技能的练习,逐步让这部分同学跟上全班的教学进度,从而能顺利的完成教学任务。如在学习关于刀尖圆弧半径补偿的使用方法的时候,对于那些在理解方面上能力不行的学生,他们无法领会刀补的含义的时候,要采取相应的措施,比如在绘制加工过程模拟图纸,让学生明白在数控加工过程中,我们是按零件轮廓进行编程的。因为刀具总有一定的半径,刀具中心运动的轨迹并不等于所需加工零件的实际轮廓,而是偏移轮廓一个刀具半径值,再加上加工余量和刀具磨损。所以,在进行外轮廓加工时,应使刀具中心偏移零件的外轮廓表面一个刀具半径值,加工内轮廓时,应使刀具中心偏移零件内轮廓表面一个半径值。这样的解释使学生明白了刀补的含义和重要性。在此过程中,师生共同针对相关的问题进行探讨。总结经验,解决实践中遇到的问题,总结提高[4]。
总之,学生能全面了解数控加工的全过程,深刻理解加工原理、机床工作过程、编程方法及制订工艺的原则,但难免会遇到一些问题,实训后老师和学生要共同探讨实训经验解决实践教学中遇到的问题。现场讲解,能方便学生总结复习和提高。在数控实训教学中,实训教师要重点关注学生的兴趣和安全操作方面的习惯的培养,每一次数控实训内容,都要进行精心的安排和设计,更好的完成实训要求,掌握数控技术。
在中职学校,学生素质相对差,在数控教学和实训条件有限的情况下,通过以上几个阶段,把教学实训与生产加工相结合。循序渐进。使学生掌握了至少一种数控系统数控车床的熟练操作能力;根据图纸制定数控加工车削工艺、编写加工程序的能力;根据零件加工需要正确选用刀具的能力;运用数控车床加工真实产品的能力,为以后的就业打下良好的基础。
参考文献:
[1]刘雄伟.数控机床操作与编程培训教程[M].北京:机械工业出版社,2001.
[2]蒋建强.数控加工技术与实训[M].北京:电子工业出版社,2004.
关键词:数控车床加工;数控编程;编程原则;加工工艺;工艺优化 文献标识码:A
中图分类号:TG547 文章编号:1009-2374(2015)06-0044-02 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2015.0449
我国属于世界制造工厂,数控加工技术因为效率较高,已经得到了广泛的应用。具体来讲,数控加工就是将待加工零件的工艺过程、几何和工艺参数等编成数控程序,这样数控机床就可以被本程序所控制,促使零件自动加工得到实现。在数控编程的工艺处理中,灵活程度较高,即使是相同的零件,也可以采取多样化的工艺设计方案,在实践过程中,需要具体问题具体分析,对数控加工工艺合理设计,以便促使数控加工的质量得到保证,成本得到降低。
1 数控车床编程的工艺处理基本原则
加工工艺的制定在数控车床编程中占据着十分重要的地位,在具体实践中,需要紧密结合相关的原则,主要包括以下方面的内容:
1.1 先粗后精
在切削加工中,首先对粗加工工序安排,在比较短的时间内去除掉毛坯的加工余量,促使生产效率得到提高。同时,需要满足精加工的余量均匀性要求,之后对换刀后的半精加工进行安排,促使相关要求得到满足。在相关实践中,如果存在着较多的余量,在过渡性工序中,可以选择半精加工,以便有效地控制精度。最后的精车加工,要求能够一次完成,要充分考虑加工的进退刀路线,这样在轮廓处切入切出的刀具刀痕,就可以得到有效减少。部分零件容易变形,粗加工之后,变形问题可能出现,那么就需要采取相应的校正措施;在粗精加工过程中,通常需要分开设计相关工序。
1.2 先近后远
在数控车床加工中,通常会加工那些离刀具起点比较近的部分,后加工那些离刀具起点远的部分,这样刀具移动距离就可以得到缩短,空走刀次数得到减少,加工效率得到提升,还可以保证工件的刚性,有效改善切削条件。
1.3 先内后外
为了促使加工条件得到改善,内型内腔加工工序首先安排,之后再进行外形加工工序。
1.4 最少程序段
为了保证加工效率,要采用比较简洁的程序,可以促使编程工作量得到减少,编程出错率得到降低,这样在实践中,可以更好地检查和修改程序。
1.5 最短的走刀路线
对走刀路线的重点进行确定,包括两个方面的内容,分别是粗车加工、空运行走的路线,在加工质量得到保证的基础上,缩短加工程序的走刀路线,这样加工效率就会得到提升,车床的磨损程度也可以得到减少。
2 数控车床加工中的工艺处理优化技术
2.1 对零件的加工路线合理确定
在具体实践中,需要充分结合零件的具体结构特点来对加工路线进行确定,在编程过程中,结合相关原则来确定加工路线,零件的加工精度以及表面粗糙度要求需要得到满足;对加工路线进行缩短,促使刀具空程移动时间得到减少;要能够较为简单地计算数值,有着较少数量的程序段,这样编程工作量就可以得到减少。如果加工于数控铣床上,因为刀具有着差异化的运动轨迹和方向,选择不同的加工路线,零件表面就有不同的粗糙度,那么就需要根据具体情况,合理选择,在对平面轮廓零件进行铣削时,为了促使刀具切入切出的刀痕得到减少,就需要科学分析刀具的切入切出路线。在安排点位加工数控机床的加工路线时,需要对走刀路线进行缩短,在孔加工的过程中,需要抛弃传统的思维,换算相关的尺寸,以便最大程度地减少各孔间距的总和,这样空程移动距离就得到了减少,加工时间得到了节省。
2.2 对工件的装夹方法和刀具等合理选择
相较于普通机床,数控机床上的工件有着相同的装夹方法,要对定位基准和夹紧方案合理选择。尽量将已有的通用夹具装夹应用过来,促使装夹次数得到减少,保证通过再一次的装夹,可以加工零件上所有需要加工的表面。工件定位基准需要重合于设计基准,这样尺寸精度才不会在较大程度上受到定位误差的影响。在对夹具进行选用和设计时,尽量将组合夹具以及可调整夹具应用过来,专用夹具一般不能够采用;要快速可靠地装卸工件,将气动和液压夹具应用过来,这样机床的停机时间就可以得到有效减少。要外露零件上的加工部位,避免刀具的进给以及切削加工受到装夹工件的影响。
在数控编程的过程中,数控加工中非常重要的一个环节就是对刀具合理选择,它不仅会对机床的加工效率产生影响,与加工质量也有着直接的关系。在对刀具进行选择时,通常需要将工件材料、加工型面类型等诸多因素充分纳入考虑范围。相较于传统的加工方法,数控加工对刀具有着更高的要求,除了具有较高的精度和刚性之外,还需要有稳定的尺寸,能够方便地安装和调整,那么就可以将优质材料制造的数控加工刀具应用过来,并且对刀具参数优化选择。
2.3 对刀点和换刀点合理选择
在数控编程的过程中,需要对对刀点和换刀点的位置合理选择。选择的对刀点,需要保证数值处理更加方便,程序的编制能够得到优化,可以很方便地在机床上找正,加工过程中,也可以便捷地检查,最大限度地降低加工误差。工件上以及工件外都可以选择对刀点,但是需要联系到零件的定位基准。为了促使加工精度得到提升,尽量在零件的设计基准或工艺基准上选择对刀点。通过刀位点的位置,可以表示出刀具在机床上的位置,各种刀具有着不同的刀位点。如果在加工中选择的是多刀加工机床,并且需要换刀,那么就需要对换刀点合理设定,固定点或任意认定的点都是可以的,一般在工件或者夹具的外部设置换刀点。
2.4 对切削用量合理确定
在数控编程的过程中,编程人员需要对每道工序的切削用量合理控制,结合不同的加工方法,对切削用量差异化选择,并且在程序中按照相应的形式写入进来。按照相关原则来对切削用量合理选择,在粗加工时,主要是提升生产率,还需要将经济性和加工成本等因素充分纳入考虑范围;在半精加工和精加工过程中,除了要提升加工质量,还需要考虑切削效率、经济性和加工成本等因素。
3 结语
在数控车床编程过程中,一直需要考虑的一个问题就是数控工艺问题,因此,在具体实践中,就需要对数控编程中的工艺和优化问题正确处理,除了对加工工艺基础专业知识进行丰富之外,还需要结合具体情况,将掌握的各项知识充分利用起来,总结实践经验,促使工艺分析和处理水平得到提升,更好地开展数控机床加工工作。
参考文献
[1] 丁美玲.数控车床加工精度的影响因素分析及对策
[J].机电信息,2014,(15).
[2] 李方君.数控车床手工编程中几个常见问题的处理
[J].科技与企业,2014,(1).
[3] 曾均辉.数控车床车削加工工艺优化[J].中外企业家,2014,(3).
论文摘要:本人于2007年4月份进入广东省广州昊达机电有限公司进行毕业前的综合实践,从事有关变频器的工作。本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式,并简述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
前言
数控车床是机电一体化的典型产品,是集机床、计算机、电机及其拖动、自动控制、检测等技术为一身的自动化设备。其中主轴运动是数控车床的一个重要内容,以完成切削任务,其动力约占整台车床的动力的70%~80%。基本控制是主轴的正、反转和停止,可自动换档和无级调速。
在目前数控车床中,主轴控制装置通常是采用交流变频器来控制交流主轴电动机。为满足数控车床对主轴驱动的要求,必须有以下性能:(1)宽调速范围,且速度稳定性能要高;(2)在断续负载下,电机的转速波动要小;(3)加减速时间短;(4)过载能力强;(5)噪声低、震动小、寿命长。
本文介绍了采用数控车床的主轴驱动中变频控制的系统结构与运行模式,并阐述了无速度传感器的矢量变频器的基本应用。
第1章变频器矢量控制阐述
70年代西门子工程师F.Blaschke首先提出异步电机矢量控制理论来解决交流电机转矩控制问题。矢量控制实现的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向原理分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。具体是将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量(励磁电流)和产生转矩的电流分量(转矩电流)分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量,所以称这种控制方式称为矢量控制方式。矢量控制方式又有基于转差频率控制的矢量控制方式、无速度传感器矢量控制方式和有速度传感器的矢量控制方式等。这样就可以将一台三相异步电机等效为直流电机来控制,因而获得与直流调速系统同样的静、动态性能。矢量控制算法已被广泛地应用在siemens,AB,GE,Fuji等国际化大公司变频器上。
采用矢量控制方式的通用变频器不仅可在调速范围上与直流电动机相匹配,而且可以控制异步电动机产生的转矩。由于矢量控制方式所依据的是准确的被控异步电动机的参数,有的通用变频器在使用时需要准确地输入异步电动机的参数,有的通用变频器需要使用速度传感器和编码器。目前新型矢量控制通用变频器中已经具备异步电动机参数自动检测、自动辨识、自适应功能,带有这种功能的通用变频器在驱动异步电动机进行正常运转之前可以自动地对异步电动机的参数进行辨识,并根据辨识结果调整控制算法中的有关参数,从而对普通的异步电动机进行有效的矢量控制。
第2章数控车床主轴变频的系统结构与运行模式
2.1主轴变频控制的基本原理
由异步电机理论可知,主轴电机的转速公式为:
n=(60f/p)×(1-s)
其中P—电动机的极对数,s—转差率,f—供电电源的频率,n—电动机的转速。从上式可看出,电机转速与频率近似成正比,改变频率即可以平滑地调节电机转速,而对于变频器而言,其频率的调节范围是很宽的,可在0~400Hz(甚至更高频率)之间任意调节,因此主轴电机转速即可以在较宽的范围内调节。
当然,转速提高后,还应考虑到对其轴承及绕组的影响,防止电机过分磨损及过热,一般可以通过设定最高频率来进行限定。
图2-1所示为变频器在数控车床的应用,其中变频器与数控装置的联系通常包括:(1)数控装置到变频器的正反转信号;(2)数控装置到变频器的速度或频率信号;(3)变频器到数控装置的故障等状态信号。因此所有关于对变频器的操作和反馈均可在数控面板进行编程和显示。
2.2主轴变频控制的系统构成
不使用变频器进行变速传动的数控车床一般用时间控制器确认电机转速到达指令速度开始进刀,而使用变频器后,机床可按指令信号进刀,这样一来就提高了效率。如果被加工件如图2-2所示所示形状,则由图2-2中看出,对应于工件的AB段,主轴速度维持在1000rpm,对应于BC段,电机拖动主轴成恒线速度移动,但转速却是联系变化的,从而实现高精度切削。
在本系统中,速度信号的传递是通过数控装置到变频器的模拟给定通道(电压或电流),通过变频器内部关于输入信号与设定频率的输入输出特性曲线的设置,数控装置就可以方便而自由地控制主轴的速度。该特性曲线必须涵盖电压/电流信号、正/反作用、单/双极性的不同配置,以满足数控车床快速正反转、自由调速、变速切削的要求。
第3章无速度传感器的矢量控制变频器
3.1主轴变频器的基本选型
目前较为简单的一类变频器是V/F控制(简称标量控制),它就是一种电压发生模式装置,对调频过程中的电压进行给定变化模式调节,常见的有线性V/F控制(用于恒转矩)和平方V/F控制(用于风机水泵变转矩)。
标量控制的弱点在于低频转矩不够(需要转矩提升)、速度稳定性不好(调速范围1:10),因此在车床主轴变频使用过程中被逐步淘汰,而矢量控制的变频器正逐步进行推广。
所谓矢量控制,最通俗的讲,为使鼠笼式异步机像直流电机那样具有优秀的运行性能及很高的控制性能,通过控制变频器输出电流的大小、频率及其相位,用以维持电机内部的磁通为设定值,产生所需要的转矩。
矢量控制相对于标量控制而言,其优点有:(1)控制特性非常优良,可以直流电机的电枢电流加励磁电流调节相媲美;(2)能适应要求高速响应的场合;(3)调速范围大(1:100);(4)可进行转矩控制。
当然相对于标量控制而言,矢量控制的结构复杂、计算烦琐,而且必须存贮和频繁地使用电动机的参数。矢量控制分无速度传感器和有速度传感器两种方式,区别在于后者具有更高的速度控制精度(万分之五),而前者为千分之五,但是在数控车床中无速度传感器的矢量变频器的控制性能已经符合控制要求,所以这里推荐并介绍无速度传感器的矢量变频器。
3.2无速度传感器的矢量变频器
无速度传感器的矢量变频器目前包括西门子、艾默生、东芝、日立、LG、森兰等厂家都有成熟的产品推出,总结各自产品的特点,它们都具有以下特点:(1)电机参数自动辩识和手动输入相结合;(2)过载能力强,如50%额定输出电流2min、180%额定输出电流10s;(3)低频高输出转矩,如150%额定转矩/1HZ;(4)各种保护齐全(通俗地讲,就是不容易炸模块)。
无速度传感器的矢量控制变频器不仅改善了转矩控制的特性,而且改善了针对各种负载变化产生的不特定环境下的速度可控性。图3-1所示,为某品牌无速度传感器变频器产品在低频和正常频段时的转矩测试数据(电机为5.5kW/4极)。从图中可知,其在低速范围时同样可以产生强大的转矩。在实验中,我们同样将2Hz的矢量变频控制和V/F控制变频进行比较发现,前者具有更强的输出力矩,切削力几乎与正常频段(如30Hz或50Hz)相同。
3.3矢量控制中的电机参数辨识
由于矢量控制是着眼于转子磁通来控制电机的定子电流,因此在其内部的算法中大量涉及到电机参数。从图3-2的异步电动机的T型等效电路表示中可以看出,电机除了常规的参数如电机极数、额定功率、额定电流外,还有R1(定子电阻)、X11(定子漏感抗)、R2(转子电阻)、X21(转子漏感抗)、Xm(互感抗)和I0(空载电流)。
参数辨识中分电机静止辨识和旋转辨识2种,其中在静止辨识中,变频器能自动测量并计算顶子和转子电阻以及相对于基本频率的漏感抗,并同时将测量的参数写入;在旋转辨识中,变频器自动测量电机的互感抗和空载电流。
在参数辨识中,必须注意:(1)若旋转辨识中出现过流或过压故障,可适当增减加减速时间;(2)旋转辨识只能在空载中进行;(3)如辨识前必须首先正确输入电机铭牌的参数。
3.4数控车床主轴变频矢量控制的功能设置
从图1-1中可以看出,使用在主轴中变频器的功能设置分以下几部分:
1矢量控制方式的设定和电机参数;
2开关量数字输入和输出;
3模拟量输入特性曲线;
4SR速度闭环参数设定。
第4章结束语
对于数控车床的主轴电机,使用了无速度传感器的变频调速器的矢量控制后,具有以下显著优点:大幅度降低维护费用,甚至是免维护的;可实现高效率的切割和较高的加工精度;实现低速和高速情况下强劲的力矩输出。
参考文献
1.王侃夫.数控机床控制技术与系统[M].北京:机械工业出版社,2002.
2.杜金城.电气变频调速设计技术[M].北京:中国电力出版社,2001.
关键词:外圆轮廓;零件加工;尺寸精度;控制方法
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.21.039
我们在数控车床上加工回转类零件往往会出现各种各样的问题,特别是保证零件尺寸精度方面的问题尤为突出,因为它往往不随操作人员的意愿而改变,常常是与我们反其道而行之。在理论教学中,很多教材都认为只要对刀精确,加工出的零件尺寸就应该是准确的,而实际上这样加工的零件尺寸很难达到零件图纸的要求,主要是因为理论教材中没有考虑机床、工件、刀具的变形、受热、刀具的角度等因素对加工尺寸的影响。那么,我们在加工中如何找到造成零件尺寸精度超差的原因以及采取行之有效的应对措施成为当前迫在眉睫的重要使命。下面我将从多年的教学实践、加工操作经验、机床设备、操作者人为因素等方面进行剖析,总结出了一些在在数控车加工中保证零件尺寸精度的几点方法和大家共同探讨。
1 造成零件尺寸精度超差的原因
1.1 机床、工件、刀具的变形、受热、刀具的角度等因素
由于数控加工大多是高速旋转加工,刀具切削速度比较大,特别是在加工螺纹时,螺纹刀到达终点时需立刻停止并反向快速移动回到螺纹加工起点,这些情况都会使车床产生不同程度的抖动,长时间下去就会使车床的切削精度受到影响,特别是车床主轴旋转轴线与机床溜板箱沿车床导轨移动的平行度产生超差,从而使被加工的圆柱面出现正锥或倒锥,造成工件不合格。
1.2 操作者操作方法
绝大多数操作者都会在刀具安装完毕、程序编辑完检查无误后就开始对刀,对完刀,设置刀尖圆弧半径补偿后开始加工。然而,这样很容易使被加工出来的工件测量尺寸偏大、偏小;或者工件的同一个外圆尺寸,特别是长度较长的外圆一端大、一端小;或者不同外圆直径的有的尺寸合格,有的尺寸已超差,使零件不合格。
2 解决零件尺寸精度超差的有效方法
2.1 修改刀补法
2.1.1 一次刀补法
对于加工精度要求不高,加工余量少,粗精加工的切削深度相差不大,冷却充分,机床、刀具工件刚性较好的情况下,采用一次刀补法控制零件外圆尺寸。具体操作:粗加工结束后停车测量工件,在刀补中输入需要补偿的数值,输入值=理想值-实际测量值(理想值=零件图纸尺寸+精加工余量)。例如:直径50毫米的外圆粗加工结束后理想值应为50.3mm(以精加工余量为0.3mm为例),假如测量值为50.34mm,那么输入值=50.3mm -50.34mm =-0.04mm,则需要在刀补中输入-0.04,再进行精加工,达到尺寸要求。
2.1.2 两次刀补法
对于加工精度要求较高,切削余量较大,机床、刀具和工件的刚性不好,粗精车产生的切削力相差较大的情况下,采用两次修改刀补的方法。通过第一次修改刀补,消除由于粗加工切深较大而引起的变形,从而保证第二次精加工的尺寸。具体操作:在粗加工结束后停车,直接在刀补中输入0.3(以精加工余量0.3 mm为例,要求对刀误差不大于0.1mm),进行精加工,精加工结束后停车测量,并在刀补中输入需要补偿的数值,输入值=零件图纸尺寸-实际测量值。以外圆直径为50mm为例,第一次精加工结束后直径50mm处的理想值应为50.3mm),此时如测量值为50.2mm,说明此时误差0.1mm,需输入50-50.2=-0.2,然后再进行精加工,达到尺寸要求。
2.2 修改程序法
在实际的加工中,由于机床的缘故,经常会出现零件前后部分外圆尺寸不一致的现象,且工件越长现象越明显,此时可以采用一次刀补法结合修改程序的方法来保证零件的加工尺寸。 具体操作:粗加工结束后停车,直接在刀补中输入0.3(以精加工余量0.3mm为例,要求对刀误差不大于0.1mm),进行精加工,精加工结束后停车测量,根据实际测量尺寸修改程序中各部分相应的数值,输入值=程序原值+(零件图纸尺寸-实际测量值)。以外圆直径为55mm和50mm为例,第一次精加工后测量外圆直径为55.28mm和50.34mm,此时采用修改刀补法则不能达到要求,我们可以在程序中将基本尺寸55mm和50mm修改成54.72mm和49.66mm(以理想尺寸为55mm和50mm为例)进行第二次精加工,达到尺寸要求。
2.3 百分表校正法
对影响工件尺寸较大的车床主轴旋转轴线与机床溜板箱沿车床导轨移动的平行度问题可用以下方法进行校正:在三爪卡盘上装夹一颗φ60的45#钢棒料,伸出长度为180mm,用80°外圆车刀车完端面,然后在直径方向进刀1mm加工外圆至长度175mm,将百分表表座吸在刀架上,百分表针尖与已加工外圆表面水平接触,在手动方式下由左向右沿Z方向移动,看百分表数值变化,然后打开机床主轴箱的防护罩,用扳手轻轻松动位于主轴箱四个角与机床导轨的连接螺钉,然后用木头轻轻敲击主轴箱的箱头或箱尾,并观察百分表的数值变化情况。此时百分表读数应为:未敲击主轴箱的箱尾时百分表数值A+(被加工外圆左端的数值B-被加工外圆右端数值C所得值的一半),即敲击主轴箱的箱尾后百分表读数= A+(B-C)。以此方法反复校正,直至达到机床所要求的精度时,锁紧主轴箱与机床导轨的连接螺钉即可。
3 体会和感受
通过本人多年理论教学研究及多次加工实践证明,用上述的三种方法在数控车加工中比较容易控制零件外圆的尺寸,达到图纸的要求。在我从事理论及实践教学工作过程中,会遇到各种各样的问题,特别是许多不可控因素引起的。但是,如果我们善于思考,善于总结经验,善于研究,终会找到解决问题的办法。
参考文献: