基于數(shù)控機床高速切削加工工藝的應(yīng)用與分析
摘要:本文主要針對數(shù)控機床使用傳統(tǒng)方法加工過程中存在質(zhì)量差、效率低的問題,將高速切削加工技術(shù)引入數(shù)控機床的加工過程中,并對加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)。高速切削加工切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)高于機床的低階固有頻率,振動較小,大大降低了加工表面粗糙度,提高了加工質(zhì)量;诟咚偾邢骷庸まD(zhuǎn)速高和切削力小的特點,取消臥式銑床升降臺半精加工工序,提高了加工效率。
關(guān)鍵詞:升降臺;加工工藝;高速切削;切削力
目前,國內(nèi)許多企業(yè)數(shù)控機床的加工仍然使用傳統(tǒng)方法加工,由于傳統(tǒng)加工工藝是針對當(dāng)時的設(shè)備、刀具狀況制定的,一直沿用了幾十年,存在質(zhì)量差、效率低的問題,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)激烈的市場競爭。各銑床生產(chǎn)廠家為了搶占市場,紛紛投入人力、物力,尋求新方法新工藝提高臥式銑床升降臺的加工效率和加工質(zhì)量。本研究將高速切削加工技術(shù)引入臥式銑床升降臺的加工過程中,并根據(jù)高速切削加工的特點對臥式銑床升降臺加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)。
1 臥式銑床升降臺的結(jié)構(gòu)特征
臥式銑床包括床身、橫梁、升降臺、滑鞍、工作臺、底座六大部件,其中滑鞍執(zhí)行X向進(jìn)給,工作臺執(zhí)行Y向進(jìn)給,而升降臺執(zhí)行Z向進(jìn)給,即升降進(jìn)給,是連接床身、滑鞍、底座的關(guān)鍵零件。臥式銑床升降臺的材質(zhì)為灰口鑄鐵(HT200),屬于較復(fù)雜的箱體零件,壁厚不均,剛性不足。
圖1 臥式銑床結(jié)構(gòu)圖
2 使用傳統(tǒng)方法加工存在的弊端
臥式銑床升降臺的傳統(tǒng)加工工藝是上個世紀(jì)八十年代制定的,受到當(dāng)時設(shè)備、刀具等條件的限制,在普通銑床和鏜床上加工,存在的問題如下:工件壁厚不均,剛性不足。為了減少每道工序的切削量,傳統(tǒng)加工工藝分粗加工、半精加工、精加工,工序長,效率低;設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速低,加工出的工件表面粗糙度差;設(shè)備落后,定位及重復(fù)定位精度差,不易保證加工質(zhì)量;裝卸工件的輔助時間太長;刀具磨損不易監(jiān)控,容易造成廢品;換刀由人工完成,勞動強度大;舊工裝剛性差,易產(chǎn)生振動。
3 高速切削的定義及優(yōu)點
3.1 高速切削加工的定義
高速切削加工技術(shù)中的“高速”是一個相對概念。對于不同的加工方法和工件材料,高速切削加工時應(yīng)用的切削速度并不相同。一般認(rèn)為高于(5~l0)倍的普通切削速度的切削加工定義為高速切削加工。高速切削在實際生產(chǎn)中切削鋁合金的速度范圍為1500~5500m/min,銅材為lO00m/min以上,鑄鐵為500m/min~1500m/min,鋼為300~800m/min,切削進(jìn)給速度已高達(dá)4m/min~40m/min。對于不同的加工方法采用不同的切削速度,其中,車削為700~7000m/min,銑削為300~6000m/min,鉆削為200~11OOm/min,磨削為9000~21600m/min。
3.2 高速切削加工的優(yōu)點
隨切削速度提高,采用較小的切削深度和厚度,刀具的每刃切削量極小,所以切削力隨之減小,切削力平均可減小30%以上,有利于加工薄壁零件和脆性材料。隨切削速度提高,單位時間內(nèi)的金屬切除率增加,加工效率提高。高速切削加工時,切屑很高的速度排出,帶走了90%以上的切削熱,傳給工件的熱量很少,減少了工件的內(nèi)應(yīng)力和熱變形,提高加工精度。轉(zhuǎn)速的提高,使切削系統(tǒng)的工作頻率遠(yuǎn)離機床的低階固有頻率,減小了振動,大大降低了加工表面粗糙度。由于采用新型高硬度材料,高速切削可加工硬度HRC(45~65)的淬硬鋼鐵件,取代磨削加工 。
4 解決方法及措施
針對傳統(tǒng)工藝存在的問題,將高速切削加工技術(shù)引入新工藝中,對臥式銑床升降臺平面和孔系的加工作了如下改進(jìn):由普通設(shè)備上加工改在高速加工中心加工;采用高速切削加工,切削力減少,可以將半精加工、精加工合并,減少工序,提高效率。有機械手自動換刀,減輕了勞動強度;主軸轉(zhuǎn)速大大提高,加工出的工件表面粗糙度低;設(shè)備定位及重復(fù)定位精度高,保證加工質(zhì)量;工況監(jiān)測系統(tǒng)可監(jiān)測刀具磨損情況及刀具斷裂情況;因為高速加工中心有兩個工作臺,保證工件連續(xù)加工,縮短了輔助時間;工裝系統(tǒng)做了如下改進(jìn):A增加輔助支撐:毛坯鑄造時,在薄壁位置增加加強豎肋(2~3個);B增大夾緊力,在原工裝系統(tǒng)上增加夾緊位置1個,并在所有夾緊位置適當(dāng)增加夾緊力;C增加定位面面積,使用面積較大的定位塊取代定位銷。
5 結(jié)束語
高速切削加工技術(shù)在臥式銑床升降臺的加工中,起到了重要的作用,大大提高了加工質(zhì)量和效率,使單件臥式銑床升降臺的生產(chǎn)周期從以往的300小時,縮短到現(xiàn)在的150小時左右,生產(chǎn)能力成倍增長,使臥式銑床生產(chǎn)企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。隨著汽車、火車的提速,世界經(jīng)濟的發(fā)展被推向了新的高潮。隨著高速切削加工技術(shù)的進(jìn)一步完善,高速切削在機床行業(yè)乃至其它行業(yè)將會發(fā)揮越來越大的作用。
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本文編號:1196
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