老式数控机床加工工艺的改善.pdf

CEPC 心 中国’ 昆山 网址 www ．s t l j t ． c o m 老 式 数 控 机 床 加 工 工 艺 的 改 善 赵 敏 颖 厦 门市海盛模具有限公司 福建厦门 3 6 1 0 0 4 【 摘要】 通过加工工艺的改善， 使老式数控机床加工效益得到提高。 关键词 老式数控机床； 加工工艺； h _ T - 效益 中图分类号 T G 6 5 9 文献标识码 B 文章编号 2 0 1 1 0 8 3 1 3 1 7 I mpr o v e m e nt o f Pr o c e s s Te c h no l o g y f o r t he o l d CNC M a c hi n e To o l s 【 A b s t r a c t 】 T h r o u g h i m p r o v e d t h e p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y ， e n h a n c e d th e p r o c e s s in g e ffic ie n c y o f o l d CNC ma c hi n e t o o l s ． Ke y wo r d s o l d C NC ma c h i n e t o o l s ； p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y ； p r o c e s s i n g e ffic i e n c y 1 引言 模具工业在我国发展已有好几十时年时间， 有实 力的老牌企业其设备已经升级好几回了， 可是对于一 些小企业或是刚起步的个体户 ， 新设备特别是数控机 床投入成本太高， 从经济效益考虑， 只能坚持使用老 式数控机床。怎样让老式数控机床发挥其潜能， 达到 “ 人尽其才， 物尽其用” 便成为一个重要课题。本文介 绍其中一种方法 ， 以较少成本换取较大效益 。 2 分析 要让老式数控机床发挥潜能， 首选要明确老式数 控机床有哪些缺点， 这样才能扬长避短。老式数控机 床因为生产的年代比较早， 且又服役多年 ， 因此一般 有以下几个 缺点 1 主轴转速较低。 2 加工精度较差 。 3 加工时进给 比较慢 甚至会停顿 。 发挥老式数控机床潜能 ， 大致有 以下几个方法 。 1 专业的升级改造 ， 如更换控制器。 2 增加附件 ， 如购买一个主轴增速器， 使主轴转 速提高几倍。 3 改善加工工艺。 第 1 、 2 点需要投入比较大的资金 ， 而第 3 点改 善加工工艺较为廉价， 一般只要投入少量的资金， 就可 以收到比较好的效果。本文重点讨论改善加工工艺。 通过上述对老式数控机床缺点的分析， 可以得出 老式数控机床加 工工艺改善 的几个原则 1 采用大直径的刀具 ， 以克服主轴转速低的缺点。 2 根据数控机床 自身固有的加工精度 ， 分配与 之相应的工件或相应的工序。原则是工件完成后一 定是合格品。 3 单位时间里的N C 代码数量最少 ； 单位面积里 的N C 代码数量最少， 以克服加工进给比较慢的缺点。 3 改善加工工艺 根据 以上原 则 ， 加 工工艺 的改 善具体 有如 下几 方面 1 刀具的改善。 老式数控机床由于主轴转速比较低 ， 在无法提高 主轴转速的情况下， 为获得比较高的切削线速度 ， 只 有通过加大刀具直径 的方法。如D2 5 刀具 ， 在转速为 1 , 0 0 0转／ mi n 时 线速 度是 7 8 ． 5 m ／ m i n ， 而 同样 的转 速 ， D 5 2 刀具的线速度达到了 1 6 3 ．2 8 m ／ m i n 。线速度提高 后， 切削效果更好 ， 机床切削过程的受力更小。 换大直径 的刀具还有一个优点 ， 当进行平行铣加 工时 ， 加工同样粗糙度值 的工件 ， 大直径的刀具采用的 步距比小直径更大。如为达到表面残料值为0 ．O 0 1 m m 的粗糙度值， R 5 的刀具步距为0 ． 2 m m， 而R 1 2 ． 5 的刀具 只要 0 ． 3 2 mm的步距 ， 切削效率一下提高了8 0 ％。 2 加工内容改变 。 当老式数控机床的加工精度 已经完全不能胜任 精加工的要求时， 就当让其只完成粗加工， 不能一味 模具制造 2 0 1 1 年第1 O 期 7 3 S T L 淮安仕泰隆国际工业博览城 全球招商热线 0 5 1 7 8 6 2 9 9 9 9 9 E www． s t le p ．c o m 的为了发挥潜能而忽略产品的质量 ， 毕竟质量是排在 首位的。实践中最常使用的方法就是 ， 老式数控机床 只用 于粗加工 ， 而不进行精加工。 3 切深模式改变。 根据老式数控机床的实际情况 ， 不采用高速加工 P J I , 切深 、 高进给的切深模式 ， 相反采用大切深 、 低进 给的切深模式， 以克服切削进给较慢的缺点。 4 刀路的改善 。 刀路 改善分为以下几点 a ．尽量锁定多的轴 ， 减少机床N C 代码的执行量。 当z向加工时图 l a 有两轴 X Y 在运动， 图l b 或图l c 分别只有 或 y 轴在运动； 当进行 3 D平行 曲面加工 时， 图 l a 三个轴都在运动 ， 图l b 或图 1 c 分别只有X Z 或 Y Z在运动。结论 如果单位时间内N C 代码数量太 多 ， 老式数 控机床无法及时处理 ， 造成进给上不去 ， 甚 至会停顿 ， 改为 9 0 。 或0 。 平行铣加工， 单位时间内N C 代码数量会大大减少 ， 机床切削更加平稳。 、 、 l I ’、 I ＼ I 1 、 l { I b c 图1 加工刀路 一 b ． 根据上述结论得出， 当需要等z值加工 如挖槽 加工 时不采用环绕加工方式， 改为9 O 。 或0 。 平行铣加 工 图2 所示 ， 以减少单位面积内的N C 代码数量。 a b 图 2 加工 刀路 二 a 环绕铣加工b 平行铣加工 c ． 不采用单向加工， 采用双向往复式加工 ， 可有效 减少抬刀 ， 提高加工效率 。 d ． 力 Ⅱ 工斜 面时 ， 平行 铣加工效 率 高于等 高加工 。 等高加工时 z向切深 与刀具 的圆角有关 系 ， 与刀具的 直径没有关 系 见 图 3 a ， 同样表 面粗糙度值 图 3中 W ， 平行铣加工的N c 代码数量较少 ， 且在同进给 情况下加工效率远高于等高加工 图3 中Q ， Q为 平行铣步距 ， H为等高层降高度 。 高 a b 图3 加工 图例 a ．一等高加工， 侧视图b 平行加工俯视图 e ．拐角处不采用高速圆角加工， 可以减少N C 代码 数量， 提高进给速度。 5 下刀方式的改善 。 对于类似型腔的封闭式加工， 数控机床下刀耗时 较多， 且 N C 代码数量大 ， 老数控机床经常出现下刀时 停顿。采用预钻孑 L 方式下刀， N C 代码数量少， 下刀时 间大大节省， 减少刀具在下刀过程的磨损。 对于类似型芯的开放式下刀， 采用从工件外部下 刀， 减少N C 代码数量。 对于有些零件无法预钻孔也无法从外部下刀 的 ， 下刀 时不采用 3 D螺旋下 刀 ， 其 N C代码 数量太 大 ， 应 采用 O 。 或 9 0 。 的直线斜 向下刀。 6 N C 代码处理方式。 a．保证工件精度前提下 ， 适当降低在软件的计算 精度， 这样可以减少N C 代码数量。 b ． 后处理 生成 N C代码时一定要使用含 有圆弧代 码的模式 ， 可以大大减少N C 代码数量， 并且可以提高 工件表面加工质量 。 c ．在保证质量的前提下通过适当降低软件后处理 时的样条线拟合圆弧精度， 这样也可以减少N C代码 数量。如图4 中所示， A线为样条线 ， B 线为拟合后的 圆弧， 同样的样条其拟合时的公差为P 。 和P ， 由于P 比P 。 大 ， 造成 的结果是 图4 a 拟合成 2 个圆弧 ， 图 4 b 拟 合成 1 个圆弧， 数量相差一倍 ， 但从精度方面来说 ， 图 a b 图4 样条线拟合为圆弧 ．7 4 ． 模具制造 2 O 1 1 年第1 0 期 CEPC 中 国’ 昆 山 网址 W W W ． s t lj t ． c o m 4 a比图4 b 精度高。 7 2 D外形加工 。 2 D 外形加工不采用等高层切加工方式 ， 而采用 传统的光刀方式 ， 即大切深、 侧向分刀、 低进给， 以克 服切 削进给较慢 的问题 。 4实例应用 图5 为某品牌 L C D彩电3 2 寸后机壳定模型腔， 该 工件大小为 8 8 0 x 6 0 0 x 1 6 5 m m， 材料7 3 8 ， 一共 3 件如图 5 所示 。 图5 定模型腔 我司有一台老式数控机床V型机， 因制造年代久 远 ， 加工精度已降低到0 ．0 5 m m左右， 已无法完成精加 工。该机床属于典型欧式老机床 ， 床身粗旷型、 扭矩 大 、 转速低、 N C 代码数据量太大时会经常停顿 ， 因此 经过研究我司让其只用于粗加工与半精加工。 粗加工时根据机床特点采用 D 6 0 R 3 刀具 ， 转速 1 ,0 0 0转／ m i n 、 进 给 3 , 0 0 0 m m ／ m i n 、 切深 1 ．5 ra m、 余量 l m m， 计算精度0 ． 1 m m， 采用平行往复式粗加工。 二次粗加工时采用 D 3 2 R 3 刀具 ， 转速 1 ,5 0 0 转， m i n 、 进给2 ,5 0 0 m m ／ m i n 、 切深 l m m、 余量 1 ra m、 计算精 度 0 ． 1 m m， 采用等高粗清角。 半精加工 时采 用 D 6 5 R 6的刀具 ， 采用 O 。 或 9 O 。 分 别法向平行往复加工4 个方向的曲面 ， 转速 1 , 2 0 0 转／ ra i n 、 进给 2 , 0 0 0 m m ／ m i n 、 步距 3 ra m、 余量 0 ． 1 m m， 计算 精度 0 ． 0 2 ram。 两个 同样 的工件在 V型机上加工 ， 采用不同加工 工艺 ， 用时对 比如表 1 所示 。 表1 两种加工工艺效果对比 单位 h 普通加工方式 改善加工方式 粗加工 时间 1 1 ． 6 8 ． 8 二次粗加工 时间 4 ． 6 5 半精加工 时间 4 ． 2 2 ． 6 共用时 间 2 0 ．4 1 6 -2 从表 1 上可以看出在粗加工和半精加工时间大大 缩短， 可是二次粗工反而出现用时增加， 分析后得知 是因为两种加工方式其二次粗加工刀路是一样 的， 几 乎都是等高的刀路 ， 造成老式数控机床实际加工效率 下降。综合结果， 改善后效率还是提高了2 0 ％。 5 结束语 当今模具产业竞争 E t 益加剧， 为降低投入成本 ， 提高产出效益 ， 对于老式设备的充分利用尤其重要 ， 在少投入甚至不投人情况下， 发挥设备的最大潜能 ， 创造最大的经济效益。 6 参考文献 【 1 ] 张莉沽．数控模具 J fl S E [ M ] ．化学工业出版社， 2 0 0 6 ． [ 2 】 秦启书．数控铣床中级工实训教程【 M 】 ．科学技术出版社， 2 0 0 6 ． ① 模具热处理及表 面强化处理目录简介 编者 杨凌平崔江 红 第一章模具寿命及其影响因素 第 十一章模具 热处理缺 陷的分析与预防 第二章模具的失效分析 第 十二 章模具钢 零件 在热处理 中的变形分析 第三章模具的锻造 第 十三章模具热处理质量检验 第 四章模具热处理工艺概述 第 十四章C r l 2 型模具钢的锻造 、 焊补及热处理 第五章模具钢的预备 热处 理 第 十五章锻压模具 的服役 、 失效 、 选材及使用与维护 第六章模具钢 件 常用淬 火工艺 第十六章模具淬火 冷却介质 第七章钢 的回火转变及实用模具 回火技术 第十七章模具 钢概论 第八章模具表面强化技术及其应用 第十八章模具钢的选择 第 九章模具 的断裂失效及断裂韧度 第 十九章模具钢 的锻造及热处理 第 十章略论模具 的强韧化处理 第二 十章特殊模具用钢 本 书 定价 3 0 元 。联 系订 购 电话 0 7 5 5 8 9 6 3 2 1 0 2 8 3 8 9 2 6 6 8 联 系人 刘小 姐 E m a i l d c t r 1 6 3 n e t 模具制造 2 0 1 1 年第1 O 期 7 5