数控铣床加工多面零件方法探究

张善晶

(新乡职业技术学院,河南 新乡 453000)

0 引言

随着工业化进程的加速,现代制造业对产品质量、效率和成本的要求越来越高。传统的手工加工方式不仅效率低下,而且难以保证产品质量和精度,难以满足现代制造业的要求。而数控铣床加工技术以其高效、高精度、高自动化的特点[1-3],成为现代制造业中不可或缺的一部分。

数控铣床加工技术应用范围非常广泛,可以应用于各种工业领域,如航空、汽车、机械、电子、医疗等。在这些领域中,常常需要对高精度、复杂形状的零件进行加工,而数控铣床加工可以通过程序控制,实现对这些零件的高精度、高效率、高自动化加工,满足现代制造业的需求。在数控铣床加工中,数字化编程可以大大提高加工效率和精度,同时可以通过计算机模拟和优化,预测加工结果和避免可能的错误,减少加工成本和时间。而在实际加工过程中,需要进行工件装夹、刀具选择、切削参数的确定及数控编程等步骤,这些步骤的正确性和合理性直接影响着加工质量和效率。因此,数控铣床加工技术的不断发展和应用,不仅提高了现代制造业的竞争力,而且促进了整个制造业的数字化、智能化和自动化进程[4-5]。

数控铣床加工是一种高效、精准的加工方式,但在实际应用中也存在着一些挑战和难点。例如,稳定可靠装夹工件、正确适当选用刀具、合理确定切削参数及精准编写数控程序等。

本研究以多面零件为研究对象,基于多面零件的概念和分类,介绍了数控铣床加工多面零件的方法与关键技术,最后,分析了数控铣床加工多面零件中可能遇到的问题,并提出相应的解决措施。研究结果旨在为相关科研及工作人员提供理论参考。

1 多面零件的分类

多面零件是指有多个加工面的零件,通常在加工过程中需要进行多次切削和加工。多面零件在工业生产中非常常见,如机械设备的壳体、盖子、模板等。按照加工难度和复杂程度的不同,多面零件可以分为简单多面零件和复杂多面零件[6]。

简单多面零件指的是有两个或者三个加工面的零件,如盖子、底座等。该类零件的加工相对简单,加工过程中只需要进行一些基本的切削和加工操作即可完成。

复杂多面零件指的是有多个加工面的零件,如模板、机器壳体等。该类零件的加工难度较高,需要进行多次切削和加工操作,并需要选择适当的工艺和加工参数来确保加工精度和质量。

2 关键技术及参数确定

2.1 关键技术

合理的工件装夹可以确保加工过程中零件的位置精度和稳定性,从而提高加工质量和效率。在加工多面零件时,需要选择适当的工件夹具,并进行正确的夹紧方式,以确保零件在加工过程中不会发生位移或者变形。常见的工件装夹技术如表1所示。

表1 工件装夹技术及其应用特点

2.2 刀具选择和切削参数的确定

数控铣床加工多面零件,刀具的选择和切削参数的确定非常重要,这直接关系到加工效率和加工质量。首先,根据加工零件的几何特征和要求,需要选用适当的刀具类型和规格。例如,对于具有不同形状和表面特征的零件,可能需要使用平面铣刀、球头铣刀、立铣刀、T形刀等不同类型的刀具进行加工。其次,需要根据加工材料的性质及加工要求来确定合适的切削参数,包括切削速度、进给速度、刀具直径、切削深度等。合理的切削参数能有效提高加工效率和质量,但需要在实际加工过程中根据刀具和工件特性进行适当调整和优化。

此外,刀具的选择和切削参数的确定也受到机床性能的影响。例如,加工速度和进给速度等参数需要根据数控铣床的主轴转速、主轴功率、进给系统的速度和精度等因素来确定。综合考虑以上因素,选择最合适的刀具和切削参数,提高加工效率和质量,同时减少机床的磨损和故障。

2.3 数控编程技术

数控编程是数控铣床加工多面零件的关键技术之一,其正确性和高效性直接影响着加工质量和效率。数控编程需要掌握数控加工的基本原理、数学知识、计算机知识和编程语言等多方面知识,同时需要具备一定的数控加工实践经验。通常情况下,数控编程可以采用手动编程和CAM软件自动生成程序的两种方式。

手动编程是指通过手动输入数控加工程序,控制数控铣床进行加工。手动编程需要掌握数控加工的基本原理和编程语言。在手动编程过程中,需要根据零件的几何特征和加工要求,编写合适的加工程序,保证零件加工精度和质量。

CAM软件自动生成程序是一种辅助编程方式,可以根据零件的三维模型自动生成数控加工程序。CAM软件通常具有图形化界面和丰富的加工参数库,可以有效简化编程过程,提高编程效率。本研究以多面零件程序为例,其CAM加工程序如图1所示。但是,CAM软件也需要根据零件的几何特征和加工要求进行参数设置,以确保生成的程序符合实际加工要求。

图1 基于CAM下多面零件加工程序示意图

2.4 加工表面的质量控制

多面零件的加工需要掌握表面质量控制技术,包括表面光洁度、平整度、粗糙度等参数的测量和控制方法。加工表面质量的控制需要对加工过程进行严格监控和调整,以确保零件符合设计要求。

3 存在的问题及改进措施

在数控铣床加工多面零件时,会遇到刀具干涉、加工误差、表面质量不理想等问题,相关改进措施如下。

3.1 刀具干涉

在加工多面零件时,可能会出现刀具干涉的问题,导致加工中断或刀具磨损加剧。为了避免刀具干涉,可以优化工件装夹方式、选用合适的刀具长度、改进加工路径等。

3.2 加工误差

在加工多面零件时,可能会出现加工误差,导致加工精度不高。为了减小加工误差,可以进行更加精细的工件测量和加工前准备工作,优化刀具选择和切削参数,改进加工路径和工艺。

3.3 表面质量问题

在加工多面零件时,可能会出现表面质量不理想的问题,影响零件的外观和使用效果。为了改善表面质量,可以优化切削参数、刀具选择和刀具加工轨迹,以及选用合适的冷却液等。同时,可以考虑采用后续的研磨等工艺进行加工。

4 数控铣床加工多面零件发展趋势

4.1 高速加工技术的应用

高速加工技术可以有效提高加工效率和精度,减少加工过程中的热变形和刀具磨损,同时也可以降低加工噪音和粉尘等污染物的排放。因此,数控铣床加工多面零件将会越来越多地应用高速加工技术。

4.2 智能化制造

智能化制造可以通过自动化控制和智能算法等技术手段,实现数控铣床加工多面零件的自适应、自学习和自我诊断等功能,从而提高生产效率和加工质量。

4.3 全数字化加工

全数字化加工技术可以通过数字化设计、数字化加工、数字化检测等手段,实现对数控铣床加工多面零件全生命周期的数字化管理和控制,从而提高加工效率和生产质量。

4.4 精密化加工

随着微电子、光电子、纳米科技等高科技领域的发展,对于微小零件和微型器件的加工要求越来越高,数控铣床加工多面零件也需要向着更高的精度和更小的加工误差方向发展。

5 结论

本研究对数控铣床加工多面零件的关键技术进行了阐述,并探讨了数控编程的基本原理和编程方法。在分析可能遇到的问题和解决方法的基础上,提出了未来数控铣床加工多面零件的发展趋势,包括刀具和夹具的智能化、加工参数的自动优化、数控编程的自动化等方面。通过本文的研究,可以为数控铣床加工多面零件提供一定的理论和实践参考。