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基于數控機床高速切削加工工藝的應用與分析

發(fā)布時間:2014-07-11 10:34

    摘要:本文主要針對數控機床使用傳統(tǒng)方法加工過程中存在質量差、效率低的問題,將高速切削加工技術引入數控機床的加工過程中,并對加工工藝進行了改進。高速切削加工切削系統(tǒng)的工作頻率遠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,提高了加工質量;诟咚偾邢骷庸まD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。

  關鍵詞:升降臺;加工工藝;高速切削;切削力

  
  目前,國內許多企業(yè)數控機床的加工仍然使用傳統(tǒng)方法加工,由于傳統(tǒng)加工工藝是針對當時的設備、刀具狀況制定的,一直沿用了幾十年,存在質量差、效率低的問題,遠遠不能適應激烈的市場競爭。各銑床生產廠家為了搶占市場,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量。本研究將高速切削加工技術引入臥式銑床升降臺的加工過程中,并根據高速切削加工的特點對臥式銑床升降臺加工工藝進行了改進。

  1 臥式銑床升降臺的結構特征

  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向進給,工作臺執(zhí)行Y向進給,而升降臺執(zhí)行Z向進給,即升降進給,是連接床身、滑鞍、底座的關鍵零件。臥式銑床升降臺的材質為灰口鑄鐵(HT200),屬于較復雜的箱體零件,壁厚不均,剛性不足。
  圖1 臥式銑床結構圖

  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八十年代制定的,受到當時設備、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;設備主軸轉速低,加工出的工件表面粗糙度差;設備落后,定位及重復定位精度差,不易保證加工質量;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,高速切削加工時應用的切削速度并不相同。一般認為高于(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,切削進給速度已高達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,減少了工件的內應力和熱變形,提高加工精度。轉速的提高,使切削系統(tǒng)的工作頻率遠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:由普通設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;主軸轉速大大提高,加工出的工件表面粗糙度低;設備定位及重復定位精度高,保證加工質量;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: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 結束語

  高速切削加工技術在臥式銑床升降臺的加工中,起到了重要的作用,大大提高了加工質量和效率,使單件臥式銑床升降臺的生產周期從以往的300小時,縮短到現在的150小時左右,生產能力成倍增長,使臥式銑床生產企業(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,世界經濟的發(fā)展被推向了新的高潮。隨著高速切削加工技術的進一步完善,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。

  
  參考文獻:
  [1] 艾興.高速切削加工技術[M],國防工業(yè)出版社,2008
  [2] 陳明,袁人煒,高速切削過程切削條件優(yōu)化研究最新動態(tài)[J],機械設計與研究,2011(3):61-67
  [3] 艾興,劉戰(zhàn)強,黃傳真,鄧建新,趙軍,高速切削綜合技術[J],航空制造技術,2009(3):20-23



本文編號:1196

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