數控運作過程中參數的設置及影響

電氣與控制技術 2013-11-24 18:40:09
  隨著數控車床在生產中的廣泛應用,操作者要在人機交互狀態下即時選擇切削參數,編程人員必須熟悉切削參數的確定原則,這樣才能保證零件的加工質量和效率,充分發揮數控機床的優勢,提高企業的經濟效益和生產水平。但是,目前切削參數的確定往往是由工藝設計人員憑經驗給出或在大概范圍內選擇,在加工過程中再根據情況對所選的切削參數進行調整,即切削參數的選擇主要還是依賴于工藝人員的水平和經驗,這帶有一定的盲目性,缺乏理論和經驗往往會使得數控機床不能在合理的切削參數下運行。因此,本文通過切削試驗分析主軸轉速n/(r/min)、進給速度F r /(mm/min)、切削深度a p /mm等三個主要因素對鋁合金加工表面粗糙度的影響規律,從而尋找優化的切削參數組合。
  1試驗設備與切削條件(1)試驗設備CK6136數控車床有剛性高、熱變形小、主軸溫升低、振動小、承受切削扭矩大,能適應強力切削的特點。能夠車削內、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、切槽和加工各種螺紋的功能。
  操作系統:廣州數控928TE系統測量數據主要設備:粗糙度對比塊加工對象:102鋁材棒料,直徑36毫米試驗刀具:CCGT09T304-AK;合金刀片;機夾刀桿(2)切削條件考慮的主要因素有轉速n、進給速度F r、切削深度a p,分別取三組實驗實據,n取1000、600、1200;F r取0.11、0.16、0.28;a p取1、1.5、2.
  試驗方案:步驟一在主軸轉速和進給速度不變的情況下,改變切削深度值進行試驗;步驟二選擇步驟一中表面質量最佳的切削深度,保持主軸轉速和切削深度不變,改變進給速度進行試驗;步驟三選擇步驟二中表面質量最佳的進給速度,保持進給速度和切削深度不變,改變主軸轉速進行試驗;2試驗結果與討論通過對步驟一的數據采集得知,切削深度改變基本不影響加工質量。此時,主軸轉速在1000時,切削的質量相對好。但并不是說,低于這個轉速或者高于這個轉速愈大質量就愈高,這還要受切削材料、刀具材料、主軸最高轉速等多種條件的影響。通過多方面考慮,一般主軸轉速選1000、1200或者600為好。
  通過對步驟二的數據采集得知,進給速度影響加工質量,進給速度從0.28到0.16,切削同樣長度的時間增加了近70%,而表面質量提高了近一倍。但是進給速度過慢會使加工效率降低。因此,在選擇進給值時,應綜合考慮。
  通過對步驟三的數據采集得知,主軸轉速對加工質量影響較大,主軸轉速表面質量越好。但是對比步驟一的數據會發現,轉速降低到一定程度,對表面質量的影響會逐漸減弱。
  從上面的數據只能直觀地看出各參數對加工質量的影響,要想更科學、更準確地得出結論,還必須運用數學工具進行理論分析,從而得出正確的切削用量參數數據庫。
  3數控車削中切削參數的確定在選擇數控編程中,確定切削參數時,應保證工件的加工質量和刀具壽命,充分發揮數控車床的能力,最大限度的刀具的切削性能,并能獲得較高的生產效率和較低的生產成本。
  3.1優先確定主軸轉速選擇主軸轉速是為了形成所需的切削速度,故主軸轉速應根據允許的切削速度和棒料直徑來確定。從實驗過程中的表現來看,除螺紋加工外,數控車削主軸轉速與普通車削加工基本一致,應根據零件上被加工部位的直徑,并按照零件和刀具的材料等條件所允許的切削速度來確定。
  另外,還要考慮不同規格車床的剛性,在機床所能承受的最大轉速范圍內選擇較接近的轉速來作最后的確定。數控系統的控制面板上一般備有主軸轉速倍率開關,還可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。注意:當切削過程為干式切削時,主軸轉速還要再選取小些,取有切削液狀態下的70%80%.在生產中,主軸轉速可用下式計算:1000 /πn v d =式中:v為切削速度,mm/min;d為零件待加工表面直徑,mm.
  3.2選用進給速度進給速度是指在單位時間里,刀具沿進給力向移動的距離,如mm/min,有些數控機床以每轉進給量mm/r表示進給速度,確定進給速度的原則為:(1)當工件的加工精度和表面粗糙度質量要求能夠得到保證的前提下,為提高生產效率,應選擇盡可能高的進給速度;(2)切斷、車削深孔或用高速鋼刀具車削時,宜選擇較低的進給速度;(3)刀具空行程特別是遠距離回零時,可設定盡量高的進給速度;(4)進給速度應與主軸轉速和切削深度相適應。
  根據實驗結果及相關資料,有色金屬按照表面粗糙度要求選擇進給量。
  3.3切削深度的選用切削深度的選取應根據機床、夾具、刀具、工件組成的工藝系統的剛度和工件加工表面的精度、表面粗糙度而定。在允許的條件下,應盡量選擇較大的切削深度,以減少走刀次數,提高加工效率。
  當零件的加工精度和表面粗糙度要求較高時,應考慮留出適當的精加工余量。其精加工余量一般比普通車削余量小,通常取0.1~0.3 mm.另外,根據實驗數據來看,一般情況下,加工表面粗糙度值Ra12.5時,一次粗車可達到要求。但當機床剛度差、動力不足或余量過大時,可分多次切削完成加工,且吃刀量應隨走刀次數逐漸減少;當表面粗糙度要求為Ra1.0~1.6時,則應采取較小的切削量來完成精加工。
  4結語通過試驗數據得出主軸轉速、進給速度和切削深度對加工工件表面質量的影響。同時,通過對比分析方法,看出當切削材料為鋁合金時,切削深度對表面加工質量的影響是不顯著的,而進給速度對加工質量的影響是顯著的。在車削中,主軸轉速和進給速度一般都有經驗值供參考,分別取主軸轉速n=1200 r/min,進給速度F r=0.11 mm/min.而對于切削深度,則與余量、機床剛度、動力大小等有關,應根據具體情況決定。
  綜上所述,切削加工中的各要素是相互關聯和相互制約的,操作者應該按照實際的加工需要綜合考慮各要素之間的關系,選擇各參數的最佳組合方式,這樣才能獲得理想的加工效果。

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