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2017年5月19日

我國(guó)重型數(shù)控機(jī)床的發(fā)展 - 加工中心

重型精工機(jī)床主要用于大型、特大型精密零件加工，是為國(guó)防軍工、航空航天、船舶、能源（火電、水電、核電、風(fēng)力發(fā)電）、交通運(yùn)輸（鐵路、汽車）、冶金、工程機(jī)械等主要工業(yè)支柱產(chǎn)業(yè)以及國(guó)家重點(diǎn)工程項(xiàng)目服務(wù)。目前，中國(guó)自主開發(fā)研制的重型機(jī)床和超重型機(jī)床產(chǎn)品基本滿足了一些國(guó)家重點(diǎn)工程需要，并多次創(chuàng)造出極限規(guī)格的世界之最。　　如中國(guó)已經(jīng)制造出加工直徑25m的超重型精工立式銑車床，鏜桿直徑320mm的落地式銑鏜床，加工寬度為10m以上的精工龍門鏜銑床，回轉(zhuǎn)直徑在5000mm以上的精工重型臥式車床等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且技術(shù)水平已經(jīng)接近世界先進(jìn)水平的重型機(jī)床系列產(chǎn)品。發(fā)展中的國(guó)內(nèi)外重型精工機(jī)床面對(duì)其他品種機(jī)床市場(chǎng)在金融危機(jī)下的快速下跌，重型機(jī)床市場(chǎng)幾乎沒有受到影響，這個(gè)誘因使許多機(jī)床廠家紛紛轉(zhuǎn)向市場(chǎng)較好的大重型機(jī)床市場(chǎng)。原因就是在重型機(jī)床領(lǐng)域，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力相對(duì)并不激烈，使國(guó)內(nèi)重型機(jī)床企業(yè)在一些產(chǎn)品市場(chǎng)順利實(shí)現(xiàn)了替代進(jìn)口。（1）重型龍門加工中心發(fā)展趨勢(shì)是高功率、大扭矩、高復(fù)合型以及復(fù)雜孔面加工能力。　　在世界范圍內(nèi)看，代表重型龍門加工中心最高水平的是德國(guó)瓦德里希·科堡公司的產(chǎn)品，北一機(jī)床采用的就是德國(guó)瓦德里希·科堡的技術(shù)。希斯（SCHIESS）與科堡機(jī)床相比較，無(wú)論在功率、扭矩、規(guī)格上基本相當(dāng)，但希斯公司的機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速高，精度保持性好，在技術(shù)上屬于************水平。與國(guó)內(nèi)外其他產(chǎn)品相比較，國(guó)外重切削能力較強(qiáng)，加工精度高，并且具有很多技術(shù)優(yōu)勢(shì)，比如橫梁加工仿形技術(shù)，Z軸滑枕長(zhǎng)度補(bǔ)償技術(shù)，龍門框架X軸移動(dòng)雙電動(dòng)機(jī)，三電動(dòng)機(jī)甚至四電動(dòng)機(jī)同步技術(shù)等。（2）落地銑鏜床國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)廠家主要有：昆明機(jī)床廠、齊齊哈爾二機(jī)床廠、濟(jì)南第二機(jī)床廠、武漢重型機(jī)械廠等。國(guó)外的落地銑鏜床生產(chǎn)廠家主要有：意大利的PAMA公司、德國(guó)希斯、意大利的INNSEBERARDI公司、捷克的SKODA公司等。（3）精工龍門移動(dòng)式和臺(tái)式車銑加工中心國(guó)外主要生產(chǎn)商有德國(guó)科堡、意大利皮特卡納奇、美國(guó)吉根、德國(guó)沙爾曼公司等，這些公司都具有多年生產(chǎn)重大型機(jī)床的經(jīng)驗(yàn)。　　國(guó)內(nèi)開發(fā)研究尚屬初期階段，技術(shù)還不夠成熟。目前，國(guó)內(nèi)的機(jī)床均不同程度地存在著承載能力低、精度不高、低負(fù)荷等缺點(diǎn)。（4）重型精工車床精工單柱移動(dòng)立式銑車床是武重為加工三峽工程水輪機(jī)的關(guān)鍵設(shè)備，代表了中國(guó)超重型機(jī)床的生產(chǎn)能力和水平，標(biāo)志著我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)產(chǎn)品達(dá)到世界先進(jìn)水平，成為世界上少數(shù)幾個(gè)超重型機(jī)床供應(yīng)國(guó)之一。也為設(shè)計(jì)、制造更多的銑車復(fù)合機(jī)床系列打下了基礎(chǔ)。　　此外，齊重精工設(shè)計(jì)制造的精工重型臥式車床是為哈爾濱電機(jī)廠提供的三峽工程配套設(shè)備，加工直徑4.3m,加工長(zhǎng)度18m,******承重250t,機(jī)床可實(shí)現(xiàn)工件自動(dòng)測(cè)量，機(jī)內(nèi)對(duì)刀。在加工三峽機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)，一次裝夾重達(dá)200t的工件，完成對(duì)工件的全部加工。該機(jī)床的研制成功，標(biāo)志著重型臥式車床制造能力邁上新臺(tái)階。中國(guó)重型精工機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)及進(jìn)步近兩年，中國(guó)重型精工機(jī)床發(fā)展最快，如重型精工龍門鏜銑床，重型落地鏜銑床，重型立、臥式車床等的年產(chǎn)量和市場(chǎng)消費(fèi)量已居************。　　重型機(jī)床發(fā)展之快速是我國(guó)電力、船舶、石化和礦山等重型設(shè)備制造大量需求直接拉動(dòng)的反映。一批新產(chǎn)品如精工雙龍門鏜銑床、龍門車銑復(fù)合加工機(jī)床、動(dòng)梁可交換工作臺(tái)可換銑頭五面體龍門加工中心等研制成功；關(guān)鍵技術(shù)，如靜壓導(dǎo)軌和靜壓軸承技術(shù)、同步控制和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)、五軸聯(lián)動(dòng)技術(shù)、大功率雙擺角銑頭和重型回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的技術(shù)攻關(guān)相繼突破，標(biāo)志著中國(guó)重型機(jī)床發(fā)展達(dá)到新的高度。北京第一機(jī)床廠開始制造國(guó)內(nèi)單機(jī)產(chǎn)值******（8700萬(wàn)元/臺(tái)）的超重型精工龍門鏜銑床，目前一批世界之最的超重型機(jī)床陸續(xù)投入研制，將引導(dǎo)我國(guó)進(jìn)入世界重型機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)之列。　　武漢重型機(jī)床集團(tuán)制成XKD型超重型精工雙龍門鏜銑床，并投入自用。該機(jī)床為雙龍門移動(dòng)式，4銑頭，龍門寬度6.8m,加工長(zhǎng)度57m.雙龍門移動(dòng)式4銑頭結(jié)構(gòu)屬于國(guó)內(nèi)首創(chuàng)。齊重精工裝備有限公司試制成功BVDM315×5MC型立式銑鉆中心，該機(jī)床采用雙柱龍門框架結(jié)構(gòu)，雙刀架雙24刀庫(kù)，中心主軸出水功能，轉(zhuǎn)速達(dá)到5000r/min,靜壓導(dǎo)軌回轉(zhuǎn)工作臺(tái)C軸功能，工作臺(tái)直徑3150mm,定位精度5″，******加工直徑3150mm,工件重20t,該機(jī)床用于大型風(fēng)電軸承加工，******************。齊齊哈爾二機(jī)床集團(tuán)公司試制成功XK2127型五軸精工動(dòng)梁龍門鏜銑床。該機(jī)床采用長(zhǎng)跨距重載滾珠絲杠及輔助裝置，全自動(dòng)附件交換裝置，主軸浮動(dòng)夾刀裝置，橫梁液壓比例平衡等新技術(shù)，工作臺(tái)8000mm×3000mm,主軸轉(zhuǎn)速5~2000r/min,伺服電動(dòng)機(jī)功率24kW,可實(shí)現(xiàn)多軸控制，五軸聯(lián)動(dòng)。　　沈陽(yáng)機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研制成功GMC2060u橋式龍門五軸加工中心。機(jī)床在X向雙向驅(qū)動(dòng)的同步控制及調(diào)整技術(shù)、五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)誤差補(bǔ)償技術(shù)、機(jī)床總體結(jié)構(gòu)和拓?fù)鋬?yōu)化有所突破，在高速、高精度和高剛度方面有所進(jìn)展。該機(jī)床在軍工業(yè)廣泛應(yīng)用。大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司制成VX32~60動(dòng)梁可交換工作臺(tái)可換頭五面體龍門加工中心，采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌、電主軸和精工雙擺角銑頭。機(jī)床在關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計(jì)制造上有新突破。大連光洋科技工程有限公司將攜帶本公司具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度五軸立式機(jī)床參加在歐洲各地舉辦的14個(gè)機(jī)床展會(huì)。　　繼今年7月末該公司首次向德國(guó)克努特公司出口一臺(tái)高精度五軸立式機(jī)床后，德國(guó)公司再次向大連光洋購(gòu)買了三臺(tái)高端精工機(jī)床。據(jù)了解,德國(guó)公司還欲申請(qǐng)大連光洋在歐洲的獨(dú)家代理銷售權(quán)，并制訂了面向全歐洲的銷售計(jì)劃。這是中國(guó)企業(yè)首次向西方發(fā)達(dá)國(guó)家銷售高檔精工機(jī)床，標(biāo)志著今后德國(guó)機(jī)床將由大連光洋生產(chǎn)的“中機(jī)”制造。中國(guó)研制的全世界精度最高的立式磨床～～～我國(guó)全************個(gè)制造出亞納米級(jí)精度機(jī)床，重點(diǎn)是這一段：成為繼美、德之后第三個(gè)掌握高精度光學(xué)零件制造加工技術(shù)的國(guó)家，也是目前世界上唯一同時(shí)具有磁流變和離子束拋光裝備研發(fā)能力的國(guó)家。中國(guó)精度全世界上最高的大型精工卷板機(jī)，這玩意雖然不是機(jī)床，但技術(shù)與機(jī)床相通的地方極多，而且屬于戰(zhàn)略級(jí)的超級(jí)機(jī)器，其水平高低直接決定了潛艇的制造工藝，美日所有潛艇使用的卷板機(jī)都是瑞典和瑞士的，主要是瑞典的，而世界上能把卷板機(jī)做到極致的國(guó)家，就是中國(guó)和瑞典倆國(guó)家，而包括卷板機(jī)在內(nèi)的擁有全部完整極限制造領(lǐng)域，戰(zhàn)略級(jí)超級(jí)機(jī)器體系的國(guó)家，全世界上，獨(dú)我國(guó)一家，別無(wú)分店！秦川機(jī)床集團(tuán)公司2008年開發(fā)出VTM260型龍門式銑車復(fù)合加工中心，機(jī)床具有七軸五聯(lián)動(dòng)功能，復(fù)合化程度較高，可一次裝夾實(shí)現(xiàn)車、銑鏜、鉆、攻螺紋和車螺紋等功能。國(guó)內(nèi)重型精工機(jī)床與國(guó)外同類產(chǎn)品的差距盡管中國(guó)重型機(jī)床行業(yè)在最近幾年來(lái)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，取得可喜的發(fā)展。但在高檔重型精工機(jī)床還是依靠進(jìn)口，其中德國(guó)和意大利的產(chǎn)品代表著世界先進(jìn)水平。國(guó)內(nèi)產(chǎn)品與國(guó)外產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上的差別并不大，采用的新技術(shù)也相差無(wú)幾，但在先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用和制造工藝水平上與世界先進(jìn)國(guó)家還有一定差距。新產(chǎn)品開發(fā)能力和制造周期還滿足不了國(guó)內(nèi)用戶需要，零部件制造精度和整機(jī)精度保持性、可靠性尚需很大提高，尤其是在與重型機(jī)床配套的精工系統(tǒng)、功能部件，如刀庫(kù)、機(jī)械手和兩坐標(biāo)銑頭等部件，還需要境外廠家配套滿足。國(guó)內(nèi)重型機(jī)床制造企業(yè)的制造能力很強(qiáng)，但大而不精，其主要原因還是加工設(shè)備落后，精工化率很低，尤其是缺乏高精水平的加工設(shè)備。同時(shí)，國(guó)內(nèi)企業(yè)普遍存在自主創(chuàng)新能力不足，因?yàn)橹匦蜋C(jī)床單件小批量的市場(chǎng)需求特點(diǎn)，決定了對(duì)技術(shù)創(chuàng)新的要求更高。國(guó)內(nèi)重型精工機(jī)床產(chǎn)品與發(fā)達(dá)國(guó)家著名企業(yè)相比仍存在一定差距，產(chǎn)品水平的差距主要體現(xiàn)在：（1）主軸轉(zhuǎn)速國(guó)外先進(jìn)水平已發(fā)展到最高達(dá)3000~4000r/min,而國(guó)內(nèi)主要徘徊在800~1500r/min.　　（2）快速進(jìn)給國(guó)外先進(jìn)水平達(dá)20000~30000mm/min,而國(guó)內(nèi)主要在6000~10000mm/min.　　（3）精度國(guó)外先進(jìn)水平定位精度0.015/1000mm,重復(fù)定位精度0.003~0.007mm;國(guó)內(nèi)產(chǎn)品定位精度0.025/1000mm,重復(fù)定位精度0.01~0.015mm.　　（4）其他機(jī)床的可靠性、精度的穩(wěn)定性、復(fù)合多功能、柔性化、智能化方面不如國(guó)外廠家，外觀質(zhì)量也有差距。國(guó)內(nèi)廠家盡管技術(shù)略遜于國(guó)外先進(jìn)水平，但在制造能力和價(jià)格上有很大的優(yōu)勢(shì)，尤其是超重型機(jī)床已達(dá)到當(dāng)代國(guó)際先進(jìn)水平。我們相信，中國(guó)重型機(jī)床制造隨著科技進(jìn)步與艱苦奮斗的努力，一定會(huì)逐步縮小差距。

2017年5月19日

怎樣選用數(shù)控加工中心 - 加工中心

1．被加工對(duì)象的選定確定選購(gòu)對(duì)象之前，首先要明確準(zhǔn)備加工的對(duì)象。一般來(lái)說(shuō)，具備下列特點(diǎn)的零件適合在加工中心加工：多工序集約型工件指在一個(gè)工件上需要用許多把刀具進(jìn)行加工。定位繁瑣的工件例如有一定位孔距精度要求的多孔加工，利用機(jī)床定位精度高的特點(diǎn)，很方便實(shí)施。重復(fù)生產(chǎn)型的工件適合加工單件小批量生產(chǎn)。小批量指在1-100件，每批數(shù)量不多，但又需要重復(fù)生產(chǎn)。另外，即使工件形狀尺寸不同，但又是相似工件，易于實(shí)現(xiàn)成組加工(gt)工藝的零件。復(fù)雜形狀的零件模具、航空零件等復(fù)雜形狀工件，能借助自動(dòng)程序編制技術(shù)在加工中心上加工各種異形零件。箱體類、板類零件在臥式加工中心上利用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，對(duì)箱體零件進(jìn)行多面加工，如主軸箱體、泵體、閥體、內(nèi)燃機(jī)缸體等。如果連頂面也要一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。立式加工中心適合加工箱蓋缸蓋、平面凸輪等。龍門加工中心用于加工大型箱體、板類零件，如內(nèi)燃機(jī)車缸體、加工中心立柱、床身、印刷墻板機(jī)等。2．機(jī)床規(guī)格的選定根據(jù)確定的加工工件的大小尺寸，相應(yīng)確定所需機(jī)床的工作臺(tái)尺寸和三個(gè)直線坐標(biāo)系的行程。工作臺(tái)尺寸應(yīng)保證工件在其上面能順利裝夾工件，加工尺寸則必須在各坐標(biāo)行程內(nèi)，此外還要考慮換刀空間和各坐標(biāo)干涉區(qū)的限制。3．機(jī)床精度的選定加工中心的精度分類為普通型和精密型，其主要精度項(xiàng)目見下表：用戶根據(jù)工件的加工精度要求，選用相應(yīng)精度等級(jí)的機(jī)床，批量生產(chǎn)的零件，實(shí)際加工出的精度數(shù)值可能是定位精度的1.5-2倍。普通型機(jī)床批量加工8級(jí)精度工件，精密機(jī)床加工精度可達(dá)5-6級(jí)，但要有恒溫等工藝條件，所以精密型機(jī)床使用嚴(yán)格，價(jià)格高。4．刀庫(kù)容量的選定加工中心的制造廠家對(duì)同一種規(guī)格的機(jī)床，通常都設(shè)2-3種不同容量刀庫(kù)，例如臥式加工中心刀庫(kù)容量有30、60、80等，立式加工中心有16、24、32把容量的刀庫(kù)。用戶在選定時(shí)，可以根據(jù)被加工工件的工藝分析結(jié)果來(lái)確定所需數(shù)量，通常以需要一個(gè)零件在一次裝夾中所需刀具數(shù)來(lái)確定刀庫(kù)的容量，因?yàn)閾Q另一零件加工時(shí)，需要重新安排刀具，否則刀具管理復(fù)雜并容易出錯(cuò)。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看立式加工中心選用20把刀左右的刀庫(kù)，臥式加工中心則選用40把刀左右的刀庫(kù)為宜。當(dāng)然要根據(jù)實(shí)際需要最后確定。用于柔性制造單元(fmc)或柔性制造系統(tǒng)(fms)的加工中心機(jī)床，其刀庫(kù)容量應(yīng)選大容量刀庫(kù)，甚至配置可交換刀庫(kù)。5．機(jī)床選擇功能及附件的選定選定加工中心機(jī)床時(shí)，除了基本功能和基本件以外，還有提供用戶根據(jù)自身要求選用的功能和附件，稱選擇功能、選擇附件(任選附件)。隨著精工技術(shù)的發(fā)展，可供選擇的內(nèi)容越來(lái)越多，其構(gòu)成價(jià)格在主機(jī)中所占的比例也越來(lái)越大，所以不明確目的大量選用附件也是不經(jīng)濟(jì)的，所謂“有備無(wú)患”的訂購(gòu)指導(dǎo)思想實(shí)質(zhì)上是浪費(fèi)。因此選訂時(shí)要全面分析，還要適當(dāng)考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)因素。選擇功能主要對(duì)于精工系統(tǒng)而言，對(duì)那種價(jià)格增加不多，但對(duì)使用帶來(lái)許多方便的功能，應(yīng)適當(dāng)配置齊全一點(diǎn)，而對(duì)可以多臺(tái)機(jī)床公用的附件，就可以考慮一機(jī)多用，但必須考慮接口是通用的。6．加工節(jié)拍與機(jī)床臺(tái)數(shù)估算根據(jù)已經(jīng)選定的工件，然后分析工藝路線，在這個(gè)工藝路線中選出準(zhǔn)備在加工中心上加工的工序，對(duì)這些工序作工時(shí)節(jié)拍估算。根據(jù)現(xiàn)用工藝參數(shù)，估算每道工序的切削時(shí)間，而輔助時(shí)間通常取切削時(shí)間的10%-20%。另外中小型加工中心的每次換刀時(shí)間約需10-20秒，這樣單工序時(shí)間為：t單序=t切+t輔+(10-20s)=t切+(10%-20%)t切+(10-20s)有了單工序時(shí)間就不難計(jì)算出年產(chǎn)量。一年300個(gè)工作日，機(jī)床開動(dòng)率按75%-85%計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果產(chǎn)量達(dá)不到目標(biāo)值，但相差不多、修改工藝參數(shù)；如果差距很大，應(yīng)考慮增加機(jī)床臺(tái)數(shù)配置。加工中心的調(diào)試與驗(yàn)收一．加工中心的調(diào)試機(jī)床調(diào)試的目的是考核機(jī)床安裝是否穩(wěn)固，各傳動(dòng)、操縱、控制等系統(tǒng)是否正常和靈敏可靠。調(diào)試試運(yùn)行工作依以下步驟進(jìn)行：按說(shuō)明書的要求給個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)加油，給液壓油箱灌入合乎要求的液壓油，接通氣源。通電，各部件分別供電或各部件一次通電試驗(yàn)后，再全面供電。觀察各部件有無(wú)報(bào)警、手動(dòng)各部件觀察是否正常，各安全裝置是否起作用。即使機(jī)床的各個(gè)環(huán)節(jié)都能操作和運(yùn)動(dòng)起來(lái)。灌漿，機(jī)床初步運(yùn)轉(zhuǎn)后，粗調(diào)機(jī)床的幾何精度，調(diào)整經(jīng)過(guò)拆裝的主要運(yùn)動(dòng)部件和主機(jī)的相對(duì)位置。將機(jī)械手、刀庫(kù)、交換工作臺(tái)、位置找正等。這些工作做好后，即可用快干水泥灌死主機(jī)和各附件的地腳螺栓，將各地腳螺栓預(yù)留孔灌平。調(diào)試，準(zhǔn)備好各種檢測(cè)工具，如精密水平儀、標(biāo)準(zhǔn)方尺、平行方管等。精調(diào)機(jī)床的水平，使機(jī)床的幾何精度達(dá)到允許誤差的范圍內(nèi)，采用多點(diǎn)墊支撐，在自由狀態(tài)下將床身調(diào)成水平，保證床身調(diào)整后的穩(wěn)定性。用手動(dòng)操縱方式調(diào)整機(jī)械手相對(duì)于主軸的位置，使用調(diào)整心棒。安裝******重量刀柄時(shí)，要進(jìn)行多次刀庫(kù)到主軸位置的自動(dòng)交換，做到準(zhǔn)確無(wú)誤，不撞擊。．將工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)到交換位置，調(diào)整托盤站與交換工作臺(tái)的相對(duì)位置，達(dá)到工作臺(tái)自動(dòng)交換動(dòng)作平穩(wěn)，并安裝工作臺(tái)******負(fù)載，進(jìn)行多次交換。檢查精工系統(tǒng)和可編程控制器plc裝置的設(shè)定參數(shù)是否符合隨機(jī)資料中的規(guī)定數(shù)據(jù)，然后試驗(yàn)各主要操作功能、安全措施、常用指令的執(zhí)行情況等。檢查附件的工作狀況，如機(jī)床的照明、冷卻防護(hù)罩、各種護(hù)板等。一臺(tái)加工中心安裝調(diào)試完畢后，由于其功能繁多，在安裝后，可在一定負(fù)載下經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的自動(dòng)運(yùn)行，比較全面的檢查機(jī)床的功能是否齊全和穩(wěn)定。運(yùn)行的時(shí)間可每天8小時(shí)連續(xù)運(yùn)行2到3天或每24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行1到2天。連續(xù)運(yùn)行可運(yùn)用考機(jī)程序。二．加工中心的驗(yàn)收加工中心的驗(yàn)收是一項(xiàng)復(fù)雜的檢測(cè)技術(shù)工作。它包括對(duì)機(jī)床的機(jī)、電、液、氣各部分的綜合性能檢測(cè)及機(jī)床靜、動(dòng)態(tài)精度的檢測(cè)。在我國(guó)有專門的機(jī)構(gòu)，即國(guó)家機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)中心。用戶的驗(yàn)收工作可依照該機(jī)構(gòu)的驗(yàn)收方法進(jìn)行，也可請(qǐng)上述機(jī)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)收。主要集中在兩個(gè)方面：加工中心幾何精度檢查加工中心的幾何精度是組裝后幾何形狀誤差，其檢查內(nèi)容如下：工作臺(tái)的平面度各坐標(biāo)方向移動(dòng)的相互垂直度x軸方向移動(dòng)歲工作臺(tái)面的平行度y軸方向移動(dòng)歲工作臺(tái)面的平行度x軸方向移動(dòng)對(duì)工作臺(tái)上下型槽側(cè)面的平行度主軸的軸向竄動(dòng)主軸孔的徑向跳動(dòng)主軸箱沿z坐標(biāo)方向移動(dòng)對(duì)主軸軸心線的平行度主軸回轉(zhuǎn)軸心線對(duì)工作臺(tái)面的垂直度主軸箱在z坐標(biāo)方向移動(dòng)的直線度常用的檢測(cè)工具有：精密水平儀、直角尺、精密方箱、平尺、平行光管、千分表或測(cè)微儀、高精度主軸心棒及剛性好的千分表?xiàng)U。每項(xiàng)幾何精度按照加工中心的驗(yàn)收條件的規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)。注意：檢測(cè)工具的等級(jí)必須比所測(cè)的幾何精度高一等級(jí)。同時(shí)，必須在機(jī)床稍有預(yù)熱的狀態(tài)下進(jìn)行，在機(jī)床通電后，主軸按中等轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)15 分鐘以后再進(jìn)行檢驗(yàn)。機(jī)床性能驗(yàn)收根據(jù)《金屬切削機(jī)床實(shí)驗(yàn)規(guī)范總則》規(guī)定的試驗(yàn)項(xiàng)目如下：對(duì)機(jī)床做全面性能試驗(yàn)必須高精度的檢測(cè)儀器。在具體的機(jī)床驗(yàn)收時(shí)，各驗(yàn)收內(nèi)容可按照機(jī)床廠標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。加工中心操作要點(diǎn)作為一個(gè)熟練的操作人員，必須在了解加工零件的要求、工藝路線、機(jī)床特性后，方可操縱機(jī)床完成各項(xiàng)加工任務(wù)。因此，整理幾項(xiàng)操作要點(diǎn)供參考：為了簡(jiǎn)化定位與安，夾具的每個(gè)定位面相對(duì)加工中心的加工原點(diǎn)，都應(yīng)有精確的坐標(biāo)尺寸。為保證零件安裝方位與編程中所選定的工件坐標(biāo)系及機(jī)床坐標(biāo)系方向一致性，及定向安裝。能經(jīng)短時(shí)間的拆卸，改成適合新工件的夾具。由于加工中心的輔助時(shí)間已經(jīng)壓縮得很短，配套夾具的裝卸不能占用太多時(shí)間。夾具應(yīng)具有盡可能少的元件和較高的剛度。夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，安裝夾具不能和工步刀具軌跡發(fā)生干涉。保證在主軸的行程范圍內(nèi)使工件的加工內(nèi)容全部完成。對(duì)于有交互工作臺(tái)的加工中心，由于工作臺(tái)的移動(dòng)、上托、下托和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，夾具設(shè)計(jì)必須防止夾具和機(jī)床的空間干涉。盡量在一次裝夾中完成所有的加工內(nèi)容。當(dāng)非要更換夾緊點(diǎn)時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度，必要時(shí)在工藝文件中說(shuō)明。夾具底面與工作臺(tái)的接觸，夾具的底面平面度必須保證在0.01-0.02mm以內(nèi)，表面粗糙度不大于ra3.2μm。加工中心的生產(chǎn)管理技術(shù)加工中心的使用是一項(xiàng)具有一定規(guī)模的復(fù)雜的技術(shù)工程。它涉及到生產(chǎn)管理、技術(shù)管理、人才培訓(xùn)等一系列工作。各項(xiàng)工作都應(yīng)遵行一定的原則運(yùn)行。這個(gè)原則就是充分發(fā)揮加工中心效益的保證系統(tǒng)。因此，重視使用技術(shù)是一方面，重視管理技術(shù)又是必不可少的另一方面。我國(guó)各機(jī)械制造廠中已把加工中心作為高效率自動(dòng)化裝備，作為重點(diǎn)設(shè)備。但在設(shè)備管理上卻參差不齊。在加工中心的管理上，必須提倡加工中心的生產(chǎn)特點(diǎn)和它所需配合的各環(huán)節(jié)的生產(chǎn)節(jié)拍。不能將普通機(jī)床的管理方法移到精工機(jī)床上，在管理上應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：充分發(fā)揮機(jī)床的全部功能在機(jī)床投入使用時(shí)，為了充分發(fā)揮機(jī)床具有的全部功能，應(yīng)必須認(rèn)真閱讀使用說(shuō)明書，深刻理解機(jī)床的各種功能及其能力。根據(jù)本廠加工零件的性質(zhì)，合理安排加工的對(duì)象、工序，選擇相應(yīng)的配套件和附件。對(duì)易損件安排好備件。設(shè)置精工工段將精工機(jī)床集中在一個(gè)專門的部門，工藝技術(shù)準(zhǔn)備、生產(chǎn)管理準(zhǔn)備由工廠技術(shù)部門統(tǒng)一進(jìn)行。生產(chǎn)車間設(shè)有專門的技術(shù)人員。避免單臺(tái)精工機(jī)床分散在個(gè)車間，只加工少量關(guān)鍵零件，造成大量生產(chǎn)時(shí)間閑置的局面。設(shè)置專門的工段，便于維修的管理。合理安排生產(chǎn)節(jié)拍、技術(shù)準(zhǔn)備周期在向加工中心安排生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，應(yīng)先將工藝部門的工藝文件、加工工序、工具卡片準(zhǔn)備齊全，再送加工零件到加工位置上。以免操作者停機(jī)去找工具、修改程序、組裝夾具而造成長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)。選擇合適的規(guī)章制度如精工機(jī)床管理制度、安全操作規(guī)程、精工機(jī)床使用規(guī)定、精工機(jī)床保養(yǎng)、點(diǎn)檢制度等。同時(shí)，要及時(shí)向制造和設(shè)計(jì)部門反饋信息。重視技術(shù)隊(duì)伍的建設(shè)對(duì)一臺(tái)包括多種技術(shù)成果的復(fù)雜設(shè)備，完全掌握使用需要一個(gè)訓(xùn)練有素的技術(shù)班子，包括工藝、操作、機(jī)電維修等，人員的培養(yǎng)要有一個(gè)過(guò)程，領(lǐng)導(dǎo)管理設(shè)備的部門對(duì)此要有全面認(rèn)識(shí)。工裝夾具的應(yīng)用在多品種小批量的生產(chǎn)過(guò)程中，工件的安裝、拆卸和清洗、托板的自動(dòng)交換、切屑的排出等在整個(gè)制造過(guò)程中是頻繁發(fā)生的。為了提高加工中心的加工效率，在加工設(shè)備上搞高速化和高性能化是一方面，縮短安裝時(shí)間，降低消耗是另一重要方面。夾具在制造廠來(lái)說(shuō)屬于工裝部分，它是保證零件準(zhǔn)確定位、有效加工的必要手段。對(duì)于加工中心來(lái)說(shuō)，要求夾具定位精度高、、裝卸方便，適于粗加工、精加工和各種多工序復(fù)合加工的形式。國(guó)內(nèi)加工中心的使用尚處于初期階段，夾具設(shè)計(jì)采用手工設(shè)計(jì)方式較多，備有cad/cam系統(tǒng)的還較少。下面僅就加工中心常見的裝夾定位的使用方式作一介紹：加工中心加工定位基準(zhǔn)的選擇在確定工藝方案之前，合理地選擇定位基準(zhǔn)對(duì)保證加工中心的加工精度，提高加工中心的應(yīng)用效率有著決定性的意義。在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)要全面考慮各個(gè)工位的加工情況，達(dá)到下面三個(gè)目的：所選基準(zhǔn)應(yīng)能保證工件定位準(zhǔn)確，裝卸方便、迅速，夾緊可靠，且夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。所選定的基準(zhǔn)與加工部位的各個(gè)尺寸計(jì)算簡(jiǎn)單。保證各項(xiàng)加工精度。確定零件夾具在加工中心上，夾具的任務(wù)不僅是夾緊工件，而且還要以各個(gè)方向的定位面為參考基準(zhǔn)，確定工件編程的原點(diǎn)。加工中心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)更緊湊、簡(jiǎn)單，夾緊動(dòng)作更迅速、準(zhǔn)確，盡量減少輔助時(shí)間。在加工機(jī)床上，要想合理應(yīng)用好夾具，首先要對(duì)加工中心的加工特點(diǎn)有比較深刻的理解和掌握，同時(shí)還要考慮加工零件的精度、批量大小、制造周期和制造成本。根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需要，目前常用的夾具類型有專用夾具、組合夾具、可調(diào)夾具和成組夾具。一般的選擇順序是單件生產(chǎn)中盡量用虎鉗、壓板螺釘?shù)韧ㄓ脢A具，批量生產(chǎn)時(shí)優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后選用專用夾具和成組夾具。在選擇時(shí)要綜合考慮各種因素，選擇最經(jīng)濟(jì)的、最合理的夾具形式。加工中心夾具設(shè)計(jì)及組裝時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題為了簡(jiǎn)化定位與安，夾具的每個(gè)定位面相對(duì)加工中心的加工原點(diǎn)，都應(yīng)有精確的坐標(biāo)尺寸。為保證零件安裝方位與編程中所選定的工件坐標(biāo)系及機(jī)床坐標(biāo)系方向一致性，及定向安裝。能經(jīng)短時(shí)間的拆卸，改成適合新工件的夾具。由于加工中心的輔助時(shí)間已經(jīng)壓縮的很短，配套夾具的裝卸不能占用太多時(shí)間。夾具應(yīng)具有盡可能少的元件和較高的剛度。夾具要盡量敞開，夾緊元件的空間位置能低則低，安裝夾具不能和工步刀具軌跡發(fā)生干涉。保證在主軸的行程范圍內(nèi)使工件的加工內(nèi)容全部完成。對(duì)于有交互工作臺(tái)的加工中心，由于工作臺(tái)的移動(dòng)、上托、下托和旋轉(zhuǎn)等動(dòng)作，夾具設(shè)計(jì)必須防止夾具和機(jī)床的空間干涉。盡量在一次裝夾中完成所有的加工內(nèi)容。當(dāng)非要更換夾緊點(diǎn)時(shí)，要特別注意不能因更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度，必要時(shí)在工藝文件中說(shuō)明。夾具底面與工作臺(tái)的接觸，夾具的底面平面度必須保證在0.01-0.02mm以內(nèi)，表面粗糙度不大于ra3.2μm。

2017年5月19日

PLC在加工中心自動(dòng)換刀過(guò)程中的編程技巧 - 加工中心

一個(gè)完善的PLC程序不僅能使機(jī)床正常運(yùn)行，還要讓人看起來(lái)一目了然，既為自己調(diào)試提供方便，還能幫助維修人員查找故障和分析原因。下面就XH756B系列臥式加工中心配SIEMENS802D精工系統(tǒng)時(shí)，在自動(dòng)換刀過(guò)程中機(jī)械手的編程技巧作一介紹。首先簡(jiǎn)單介紹一下刀具交換裝置的基本情況，刀庫(kù)是可正反向旋轉(zhuǎn)的鏈?zhǔn)降稁?kù)、裝在刀具交換裝置上的機(jī)械手用個(gè)步驟將刀庫(kù)中的刀具交換到主軸，并將主軸刀具還回刀庫(kù)對(duì)應(yīng)的刀套中。為盡量縮短換刀時(shí)間，我們采用刀具預(yù)選與零件加工同時(shí)進(jìn)行的方式來(lái)壓縮換刀時(shí)間。機(jī)械手動(dòng)作順序如下：步驟1：平移縮回，抓刀庫(kù)中預(yù)選的刀具：步驟2：拔刀伸出，拔出刀套中的刀具：步驟3：平移伸出，離開刀庫(kù)側(cè)抓刀位置：步驟4：拔刀縮回，機(jī)械手縮回：步驟5：搖臂伸出，搖臂轉(zhuǎn)向主軸側(cè)：步驟6：平移伸出，抓主軸刀具：步驟7：拔刀伸出，拔出主軸中的刀具：步驟8：換刀正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，刀具交換：步驟9：拔刀縮回，將預(yù)選刀具插入主軸：步驟10：平移縮回，機(jī)械手離開主軸：步驟11：搖臂縮回，搖臂轉(zhuǎn)向刀庫(kù)側(cè)：步驟12：拔刀伸出，準(zhǔn)備將主軸刀具送回刀庫(kù)：步驟13：平移縮回，機(jī)械手移向刀庫(kù)：步驟14：拔刀縮回，將主軸刀具插入刀庫(kù)：步驟15：平移伸出，離開刀庫(kù)側(cè)抓刀位置。以上15個(gè)步驟可分為如下4個(gè)階段：第1階段：抓新刀。Txx代碼控制刀庫(kù)按就近方向轉(zhuǎn)動(dòng)到編程刀具所在的位置，到位且有刀庫(kù)定位I信號(hào)后啟動(dòng)機(jī)械手，經(jīng)過(guò)步驟1→步驟2→步驟3→>步驟4將編程刀具抓在手上等待換刀。第2階段：換刀。M06啟動(dòng)換刀固定循環(huán)“TOOL”。“TOOL”控制各坐標(biāo)移動(dòng)到換刀位置，并用M90通知PLC啟動(dòng)換刀，PLC用M90信號(hào)請(qǐng)求NC“讀入禁止”并啟動(dòng)機(jī)械手換刀步驟5→步驟6→步驟7→步驟8→步驟9→步驟10→步驟11，同時(shí)用步驟5的到位信號(hào)控制刀庫(kù)轉(zhuǎn)到主軸刀號(hào)的位置。第3階段：還刀。步驟5啟動(dòng)的刀庫(kù)旋轉(zhuǎn)停止且有刀庫(kù)定位I信號(hào)后，啟動(dòng)機(jī)械手步驟12→步驟13→步驟14→步驟15，將主軸刀具還到刀庫(kù)中并將記憶主軸刀號(hào)的存儲(chǔ)器更新。步驟1完成后，取消“讀入禁止”，激活刀具參數(shù)，加工程序和機(jī)械手還同時(shí)進(jìn)行。第4階段：抓預(yù)選新刀。在M06的下一段緊跟下道工序要用的刀具號(hào)Txx，刀庫(kù)在完成還刀動(dòng)作后可在零件加工的同時(shí)啟動(dòng)機(jī)械手步驟1→步驟2→步驟3→步驟4，將下道工序所用的刀具預(yù)選抓到機(jī)械手上，等待M06啟動(dòng)后面的換刀動(dòng)作，這樣大大縮短了刀具交換的時(shí)間，提高了工作效率。

2017年5月19日

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片加工 ? - 加工中心

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，其制造精度的高低對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的使用性能有著極為重要的影響，其中航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片由于屬于薄壁類零件，其在加工的過(guò)程中容易受到切削力及材料的影響而導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片出現(xiàn)一定的變形從而影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度>通過(guò)使用材料力學(xué)與有限元分析法找出航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在加工過(guò)程中變形的規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上對(duì)產(chǎn)生的葉片變形進(jìn)行二次造型以提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度：1. 導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工變形的因素分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片屬于薄壁類零件，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工過(guò)程中會(huì)造成其加工變形的影響因素眾多，這些影響因素相互影響相互制約工作共同影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度。現(xiàn)今在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工變形的原因分析中多考慮的是加工中的彈性變形對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工所造成的影響。而在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工過(guò)程中，采用精工補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行加工時(shí)，毛坯件剛度不足所導(dǎo)致的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工變形是影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工精度的主要影響因素：在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行銑削加工時(shí)，加工所產(chǎn)生的銑削力會(huì)使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片毛坯件產(chǎn)生一定的彈性變形，而當(dāng)?shù)毒咄瓿闪藢?duì)于因切削力而導(dǎo)致變形的葉片部分時(shí)，葉片會(huì)彈性恢復(fù)，從而導(dǎo)致實(shí)際切削量偏少?gòu)亩沟眉庸ず蟮暮娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)葉片壁厚過(guò)大的加工誤差，因此，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工時(shí)因葉片變形會(huì)導(dǎo)致讓刀而導(dǎo)致切削量較小從而造成超差。因此，通過(guò)分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工時(shí)由于切削力而導(dǎo)致的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片變形的規(guī)律并在精工加工過(guò)程中予以相應(yīng)的加工補(bǔ)償以確保加工后工件彈性恢復(fù)后能夠形成符合公差要求的弧面,，在分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工過(guò)程中、因切削力所導(dǎo)致的切削加工變形可以使用材料力學(xué)和有限元分析法來(lái)對(duì)相應(yīng)的變形量進(jìn)行分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片屬于自由曲面，因此其截面形狀極為復(fù)雜，因此在分析由于切削力所導(dǎo)致的變形量的計(jì)算上所使用的慣性積、慣性矩等的參數(shù)不能僅僅通過(guò)采用簡(jiǎn)單的代數(shù)運(yùn)算算出，需要在分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片參數(shù)的基礎(chǔ)上采用數(shù)值積分的方式予以計(jì)算在對(duì)葉片受力分析建立模型的過(guò)程中、假定刀具切削過(guò)程中所產(chǎn)生的切削力的大小保持不變、且航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在加工過(guò)程中所產(chǎn)生的變形主要是由彎曲和扭轉(zhuǎn)兩個(gè)主要因素所造成的，在分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片沿長(zhǎng)度方向的加工彎曲變形時(shí)，應(yīng)忽略?shī)A具對(duì)葉片所造成的影響。在刀具的加工過(guò)程中，刀具切削所產(chǎn)生的切削力會(huì)垂直于葉片表面形成向下的切削力，從而導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片產(chǎn)生彎曲和扭轉(zhuǎn)，因此假定造成航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片變形的力主要是由于刀具所產(chǎn)生的垂直于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片表面的一個(gè)向下的作用力，此作用力會(huì)導(dǎo)致葉片變形并造成讓刀從而影響航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度。通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工過(guò)裎中的受力變形進(jìn)行建模分析可以推出航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的******彎曲變形發(fā)生在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片葉身中間靠近頂尖端的部位，約在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片長(zhǎng)度接近60%的部位在切削力產(chǎn)生_個(gè)彎曲變形的同時(shí)也會(huì)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上產(chǎn)生一個(gè)扭轉(zhuǎn)的作用力，其中扭轉(zhuǎn)變形的特點(diǎn)是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片截面的中間區(qū)域變形不大而在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的緣頭區(qū)域則會(huì)劇烈的增大。其中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的變形量主要與葉片的寬度有關(guān)，通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的彎曲與扭轉(zhuǎn)受力變形進(jìn)行綜合分析可以看出：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片從葉片的根部、葉尖直至航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的******彎曲變形處這一彎曲變形量呈現(xiàn)出線性分布的特點(diǎn)，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的扭轉(zhuǎn)變形則主要產(chǎn)生于葉尖端緣頭處在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的截面內(nèi)，從中部指向緣頭區(qū)域，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的扭轉(zhuǎn)變形以二次曲線規(guī)律增大：通過(guò)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片受力變形使用有限元進(jìn)行建模分析驗(yàn)證，確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工變形量與分析結(jié)果相一致：2. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工變形的解決措施在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工質(zhì)量會(huì)受到切削力、刀具、毛坯件的質(zhì)量等多種因素的影響，同時(shí)在完成了對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工變形后由于加工應(yīng)力的釋放會(huì)導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片產(chǎn)生一定的彎扭變形> 為解決加工所帶來(lái)的加工誤差，需要在總結(jié)分析航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工過(guò)程中變形規(guī)律的基礎(chǔ)上對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行二次造型以提高航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度。在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片進(jìn)行加工的過(guò)程中對(duì)彎扭變形后的葉片模型作為目標(biāo)實(shí)體進(jìn)行加工，從而使得葉片在加工前具有一定的反應(yīng)變形用以抵消航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工過(guò)程中由于切削力和熱應(yīng)力而導(dǎo)致的葉片變形，從而確保航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工精度。

2017年5月19日

凱恩帝KND系統(tǒng) ：參數(shù)修改 - 加工中心

二 . 凱恩帝KND系統(tǒng) ：1.參數(shù)修改：先選擇“錄入”模式，按“索引”按鍵，在“第一頁(yè)”里，打開程序開關(guān)（按數(shù)值按鍵4），在“設(shè)置”里，“參數(shù)設(shè)置”--打開參數(shù)設(shè)置開關(guān)；修改K參數(shù)和D數(shù)據(jù)時(shí)，需要在“錄入”模式下和打開“程序開關(guān)”。 2. 軟限位檢查：按機(jī)床行程檢查機(jī)床軟限位是否有效，確定機(jī)床軟限位有效后，方可進(jìn)行回零或其他操作。 #0610-1.2.3.4---機(jī)床正限位，#0611-1.2.3.4---機(jī)床負(fù)限位 3. 機(jī)床原點(diǎn)：軟限位檢查確定無(wú)誤后，方可進(jìn)行回零操作。在選擇“回零”模式，按各軸正向按鍵，機(jī)床回零（確定機(jī)床倍率開關(guān)不為0）。機(jī)床原點(diǎn)的設(shè)定：將機(jī)床停到原點(diǎn)位置，在伺服驅(qū)動(dòng)器上按住“TU2”，直到變成“數(shù)字”。 4. 刀庫(kù)調(diào)整；調(diào)試換刀之前，必須重新確定刀庫(kù)換刀點(diǎn)和主軸定位位置是否正確（為了安全，先斷開控制刀庫(kù)電機(jī)斷路器）。換刀參數(shù): #0511-3 第三軸第二參考點(diǎn) , 主軸定位---在主軸驅(qū)動(dòng)器上執(zhí)行“TU5”,直到顯示“FINISH” 排刀：將刀庫(kù)回到“1號(hào)”刀杯，“診斷”---“PC參數(shù)”--“刀庫(kù)TL”里數(shù)據(jù)改為一一對(duì)應(yīng)；在“D數(shù)據(jù)”里--D7位刀庫(kù)總刀數(shù)，D18-D26的數(shù)據(jù)都改為0（改不了的可以不改）D27=1后，在“錄入”模式下，執(zhí)行“T1”,斷電重啟。調(diào)試刀庫(kù)需要移動(dòng)Z軸時(shí)，只有在手輪模式下可以移動(dòng)。 5.四軸調(diào)整； M10 四軸夾緊，M11 四軸松開。按鍵控制：F4按鍵。6. 機(jī)床剛性：伺服驅(qū)動(dòng)器參數(shù)PA-05位置環(huán)增益，PA-09速度環(huán)增益或PA55剛性等級(jí)（4~6）。注意: 修改位置環(huán)增益和速度環(huán)增益時(shí)，三軸必須修改成一樣的參數(shù)值，否者會(huì)影響機(jī)床精度。 7.機(jī)床反向間隙：參數(shù) #2625 8. 氣壓和潤(rùn)滑油：K9.1為氣壓低報(bào)警高低電平轉(zhuǎn)換，K9.3為潤(rùn)滑油報(bào)警高低電平轉(zhuǎn)換。正常情況下K9=00001111。

2017年5月19日

數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)的方法和原理 - 加工中心

精工系統(tǒng)插補(bǔ)的方法和原理精工機(jī)床上進(jìn)行加工的各種工件，大部分由直線和圓弧構(gòu)成。因此，大多數(shù)精工裝置都具有直線和圓弧的插補(bǔ)功能。對(duì)于非圓弧曲線輪廓軌跡，可以用微小的直線段或圓弧段來(lái)擬合。插補(bǔ)的任務(wù)就是要按照進(jìn)給速度的要求，在輪廓起點(diǎn)和終點(diǎn)之間計(jì)算出若干中間控制點(diǎn)的坐標(biāo)值。由于每個(gè)中間點(diǎn)計(jì)算的時(shí)間直接影響精工裝置的控制速度，而插補(bǔ)中間點(diǎn)的計(jì)算精度又影響整個(gè)精工系統(tǒng)的精度，所以插補(bǔ)算法對(duì)整個(gè)精工系統(tǒng)的性能至關(guān)重要，也就是說(shuō)精工裝置控制軟件的核心是插補(bǔ)。插補(bǔ)的方法和原理很多，根據(jù)精工系統(tǒng)輸出到伺服驅(qū)動(dòng)裝置的信號(hào)的不同，插補(bǔ)方法可歸納為脈沖增量插補(bǔ)和數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)兩種類型。一、脈沖增量插補(bǔ) 這類插補(bǔ)算法是以脈沖形式輸出，每次插補(bǔ)運(yùn)算一次，最多給每一軸一個(gè)進(jìn)給脈沖。把每次插補(bǔ)運(yùn)算產(chǎn)生的指令脈沖輸出到伺服系統(tǒng)，以驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。一個(gè)脈沖產(chǎn)生的進(jìn)給軸移動(dòng)量叫脈沖當(dāng)量，用δ表示。脈沖當(dāng)量是脈沖分配計(jì)算的基本單位，根據(jù)加工的精度選擇，普通機(jī)床取δ＝0.01mm，較為精密的機(jī)床取δ＝1μm或0.1μm 。插補(bǔ)誤差不得大于一個(gè)脈沖當(dāng)量。這種方法控制精度和進(jìn)給速度低，主要運(yùn)用于以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的開環(huán)控制系統(tǒng)中。二、數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)又稱時(shí)間標(biāo)量插補(bǔ)或數(shù)字增量插補(bǔ)。這類插補(bǔ)算法的特點(diǎn)是精工裝置產(chǎn)生的不是單個(gè)脈沖，而是數(shù)字量。插補(bǔ)運(yùn)算分兩步完成。第一步為粗插補(bǔ)，它是在給定起點(diǎn)和終點(diǎn)的曲線之間插入若干個(gè)點(diǎn)，即用若干條微小直線段來(lái)擬合給定曲線，每一微小直線段的長(zhǎng)度△L都相等，且與給定進(jìn)給速度有關(guān)。粗插補(bǔ)時(shí)每一微小直線段的長(zhǎng)度△L與進(jìn)給速度F和插補(bǔ)T周期有關(guān)，即△L＝FT。圖1 數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ) 第二步為精插補(bǔ)，它是在粗插補(bǔ)算出的每一微小直線上再作“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”工作。這一步相當(dāng)于對(duì)直線的脈沖增量插補(bǔ)。數(shù)據(jù)采樣插補(bǔ)方法適用于閉環(huán)、半閉環(huán)的直流或交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)裝置的位置采樣控制系統(tǒng)中。

2017年5月19日

?數(shù)控加工中心在線檢測(cè) - 加工中心

精工加工中心在線檢測(cè)如何提升加工中心的制造質(zhì)量意義是很大的。而精工機(jī)床、加工中心所具備的在線檢測(cè)功能就是一種十分有效的手段，能有效地提高工件的制造質(zhì)量。隨著轎車制造業(yè)的生產(chǎn)模式從大批量單一品種漸漸演變成中小批量多品種，加工中心在相關(guān)企業(yè)中的應(yīng)用日趨增多，尤其是用于動(dòng)力總成系中那些復(fù)雜零件的加工，如發(fā)動(dòng)機(jī)中的缸體、缸蓋，變速器中的殼體等。鑒于這些零件不但形狀復(fù)雜、工藝要求高，一旦出現(xiàn)廢品就會(huì)造成很大損失，因此，如何提升加工中心的制造質(zhì)量意義是很大的。而隨機(jī)檢測(cè)功能的設(shè)置就是一種十分有效的手段。隨機(jī)量?jī)x的基本組成及主要功能 1.系統(tǒng)的組成量?jī)x主要由接觸式測(cè)頭、信號(hào)接收器和輸出電纜(或接口裝置)組成，根據(jù)傳送信號(hào)的性質(zhì)，又分為紅外線和無(wú)線電等兩種。兩者的差別在于后一種的信號(hào)傳送能力更強(qiáng)，不但距離遠(yuǎn)，在受到物體阻擋的情況下也不受影響。圖1給出了一種典型系統(tǒng)的工作過(guò)程：接觸式測(cè)頭的檢測(cè)結(jié)果以紅外信號(hào)方式發(fā)送到安裝在加工中心內(nèi)的接收器，接收器通過(guò)輸出電纜(或經(jīng)過(guò)接口裝置)再將信號(hào)傳送到機(jī)床控制系統(tǒng)。而測(cè)頭作為紅外信號(hào)發(fā)送器，可在360°范圍內(nèi)發(fā)送信號(hào)，圖1中的接口裝置可對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后將其傳送到加工中心的精工系統(tǒng)。但在多數(shù)情況下，檢測(cè)程序還是由機(jī)床廠商按實(shí)際需求編制后，根據(jù)輸入的信號(hào)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。 2.主要功能測(cè)頭就象刀具一樣，平時(shí)存放在加工中心的刀庫(kù)中，依照不同的要求，在一道加工工序之前或之后調(diào)出，再按程序執(zhí)行自動(dòng)檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)某種功能。概括地說(shuō)，通過(guò)隨機(jī)檢測(cè)主要可以達(dá)到以下目的：刀具狀態(tài)的檢測(cè) 有別于存放在機(jī)床刀庫(kù)中的測(cè)頭，此時(shí)是利用設(shè)置在機(jī)床工作臺(tái)面上的測(cè)量裝置(測(cè)頭)，對(duì)刀庫(kù)中的刀具按事先設(shè)定的尺寸進(jìn)行對(duì)刀測(cè)量，同時(shí)也能進(jìn)行刀具破損或安裝型號(hào)正確與否的識(shí)別。在這種應(yīng)用場(chǎng)合，檢測(cè)信號(hào)是采用前述電纜傳送方式輸入接口裝置，或直接與機(jī)床精工系統(tǒng)連接。對(duì)刀測(cè)量裝置有接觸式和非接觸(光學(xué))式兩種，圖2是接觸式的一個(gè)示例。圖2 隨機(jī)量?jī)x的對(duì)刀檢測(cè)·確定加工狀態(tài)：工件找正、參數(shù)設(shè)定和補(bǔ)償所謂“找正”，是指為了保證工件的正確安裝、定位而采取的相應(yīng)措施。至于存在“不正”，則既有夾具方面的原因，也有工件自身因素的影響。無(wú)疑，加工狀態(tài)的找正是確保工件加工質(zhì)量的基礎(chǔ)。另外，由于受到溫度變化和刀具磨損等漸變因素的作用，加工狀態(tài)的穩(wěn)定性也會(huì)發(fā)生改變，影響到制成品的質(zhì)量，故在必要時(shí)也需采取補(bǔ)償措施。隨機(jī)檢測(cè)在期間也發(fā)揮了重要的作用。工件的自動(dòng)檢測(cè) 在一道工序完畢后，或?qū)λ泄ば蚨家淹瓿珊蟮墓ぜM(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，即直接在機(jī)床上實(shí)施對(duì)制成品的檢驗(yàn)，是隨機(jī)檢測(cè)的又一種功能。此時(shí)，相當(dāng)于把一臺(tái)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)移到了機(jī)床上，顯然，這能大大減少脫機(jī)測(cè)量的輔助時(shí)間，降低質(zhì)量成本。事實(shí)上，現(xiàn)今這種在機(jī)測(cè)量功能也確已十分強(qiáng)大，除了可進(jìn)行各種幾何元素的快速檢測(cè)外，利用專門開發(fā)的軟件還能完成脫機(jī)編程，通過(guò)在電腦中模擬，還可避免干涉、碰撞等現(xiàn)象的發(fā)生。應(yīng)用實(shí)例加工中心多年前在國(guó)內(nèi)機(jī)械制造業(yè)，包括汽車行業(yè)已有所應(yīng)用，但裝備隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)則還是近十年來(lái)才出現(xiàn)的現(xiàn)象。由于能顯著提高制造質(zhì)量、工作效率和降低差錯(cuò)，在企業(yè)、特別是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器等工廠的應(yīng)用日趨增多。以下一些來(lái)自生產(chǎn)實(shí)際的示例提供了充分的說(shuō)明。例1：溫度補(bǔ)償和刀具磨損補(bǔ)償 10 年前，某發(fā)動(dòng)機(jī)廠正在驗(yàn)收一條柔性缸蓋自動(dòng)生產(chǎn)線，在對(duì)其中二臺(tái)加工中心幾項(xiàng)關(guān)鍵線性尺寸參數(shù)進(jìn)行設(shè)備能力評(píng)定時(shí)，發(fā)現(xiàn)機(jī)器能力指數(shù)都能滿足要求。但當(dāng)執(zhí)行過(guò)程能力評(píng)價(jià)時(shí)，即對(duì)延續(xù)二班或更長(zhǎng)時(shí)間的抽檢數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析時(shí)，就出現(xiàn)分散性較大，過(guò)程能力指數(shù)Cp.Cpk值偏低的情況。經(jīng)剖析可能引起的原因，確認(rèn)是溫度變化造成的，顯然，不采取補(bǔ)償措施就難以消除由此引起的誤差。最后，通過(guò)給機(jī)床添加了隨機(jī)檢測(cè)功能，終于徹底解決了問(wèn)題。方法是：在刀庫(kù)中配一觸發(fā)式測(cè)頭，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的頻次(如1次/10件)，如同一把刀具般地取出，打在安裝工件的夾具上的某一固定位置。由于正確地判斷出這一位置的變化與受控關(guān)鍵尺寸之間存在著線性相關(guān)，因此就可以根據(jù)測(cè)得值的變化來(lái)調(diào)整進(jìn)刀量，從而有效地實(shí)施了補(bǔ)償。同樣地，進(jìn)行溫度補(bǔ)償或刀具磨損補(bǔ)償也可采用另一種方法。不久前，南方一汽車發(fā)動(dòng)機(jī)廠為了確保加工缸蓋上平面后的尺寸精度，采取了將隨機(jī)量?jī)x的測(cè)頭打在銑削完畢后的工件表面上，按每10件1 次的間隔進(jìn)行測(cè)量。若發(fā)現(xiàn)有較大偏差，即根據(jù)設(shè)定的補(bǔ)償方式自動(dòng)調(diào)整加工參量。一般來(lái)說(shuō)，受溫度變化或刀具磨損的影響而帶來(lái)的波動(dòng)呈現(xiàn)規(guī)律性，據(jù)此可確定相應(yīng)的補(bǔ)償方式。圖 3所示的加工中心擁有一個(gè)碩大的、稱為“交換器”的轉(zhuǎn)臺(tái)，在其直徑方向安裝了兩個(gè)“托盤”，其實(shí)是兩個(gè)用于裝夾工件的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，可背向安裝兩個(gè)缸蓋罩殼。兩個(gè)工作臺(tái)所處位置總是對(duì)應(yīng)機(jī)床前、后部的“上下料”和“加工”工位，即當(dāng)一組工件處于加工工位被順序進(jìn)行加工時(shí)，操作工則在上下料工位從事工序完畢后的卸料和再次上料。“交換器”和“托盤”的回轉(zhuǎn)精度很高，但前者在交換兩個(gè)工作臺(tái)位置時(shí)，必須先由舉升機(jī)構(gòu)將整個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)抬起，然后轉(zhuǎn)動(dòng)180°，再落入一依靠錐面匹配的定位裝置。由于工作環(huán)境惡劣，難免會(huì)有冷卻液帶入的鋁屑、雜物等粘附在定位面上，由此會(huì)造成轉(zhuǎn)臺(tái)的微量偏斜，并傳遞到工作臺(tái)（“托盤”）和其上的夾具。從圖3可見，被加工的缸蓋罩殼是直立裝夾的，故受偏斜帶來(lái)的影響就更大。若不對(duì)這一項(xiàng)引起誤差的因素進(jìn)行監(jiān)控，將不利于保證工件的質(zhì)量，為此，安排了隨機(jī)檢測(cè)的環(huán)節(jié)，用于夾具的找正。方法是在工作臺(tái)上夾具的上部設(shè)一基準(zhǔn)塊，當(dāng)工作臺(tái)置于機(jī)床的加工工位時(shí)，在對(duì)工件實(shí)施切削加工前，動(dòng)力頭先調(diào)出測(cè)頭，打在基準(zhǔn)塊的小平面上(見圖3所示)，通過(guò)與預(yù)先的設(shè)定值相比較來(lái)判斷夾具的狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)超出允許范圍的偏差時(shí)，即通知操作人員或機(jī)修人員進(jìn)行處理。例3：工件找正被加工工件是一種新穎汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上的大型鋁鑄件——鏈輪罩殼，在這臺(tái)機(jī)床的眾多工序中，對(duì)其中4個(gè)孔的加工是極為重要的。圖4中，從左至右顯示了這些孔，其中第4個(gè)，也是最右側(cè)一個(gè)正所處在待測(cè)(相當(dāng)于“加工”)位置。為了確保孔的加工質(zhì)量，在工藝上就必須使刀具的回轉(zhuǎn)中心與工件毛坯孔的中心保持一致。但從圖中可見，四個(gè)孔呈輻射、散布狀，孔徑和中心高又相差很大。在這種情況下，如果仍執(zhí)行一成不變的加工程序，那么即使是裝夾中的細(xì)微差別，或是鑄件自身的一些差異，都會(huì)影響孔的制造質(zhì)量。為此，利用機(jī)床的隨機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)在加工前先逐個(gè)對(duì)每個(gè)毛坯孔進(jìn)行測(cè)量。方法是通過(guò)在圓周的上下、左右共打4點(diǎn)來(lái)精確地確定孔中心的坐標(biāo)位置，據(jù)此，再有針對(duì)性地執(zhí)行各個(gè)孔的加工，顯然，經(jīng)過(guò)“工件找正”之后，各孔的制造質(zhì)量就有了充分保證。此外，在找正的同時(shí)，還可以得到鑄孔的毛坯余量，若進(jìn)一步利用變量編程，還可以實(shí)現(xiàn)毛坯余量的自動(dòng)分配，這樣就既能保證孔加工過(guò)程中切削力不會(huì)過(guò)大，以免損傷機(jī)床和刀具，又能提高刀具的耐用度，以使工作效率達(dá)到最高。利用隨機(jī)量?jī)x進(jìn)行機(jī)內(nèi)對(duì)刀，以及在加工前對(duì)夾具、工件實(shí)施“找正”，或在加工后通過(guò)隨機(jī)檢測(cè)進(jìn)行溫度、刀具磨損的補(bǔ)償，凡此種種，不但保證了零件的加工質(zhì)量，而且能有效地提高生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行的質(zhì)量水平。

2017年5月19日

非金屬加工 - 加工中心

對(duì)木材、塑料、橡膠、玻璃、大理石、花崗石等非金屬材料的切削加工,雖與金屬材料的切削類似,但所用刀具、設(shè)備和切削用量等各有特點(diǎn)。木材制品的切削加工主要在各種木工機(jī)床上進(jìn)行,其方法主要有:鋸切、刨切、車削、銑削、鉆削和砂光等。木材的鋸切通常采用木工圓鋸機(jī)或木工帶鋸機(jī)(見木工鋸機(jī))。兩者都可用不同鋸齒形狀的刀具(鋸片或鋸帶)進(jìn)行截料、剖料或切榫。帶鋸切的鋸縫較窄,窄帶鋸切還能切割曲面和不規(guī)則的形狀。刨削通常用木工平刨床或木工壓刨床(見木工刨床)。兩者都可用旋轉(zhuǎn)的刨刀刨削平面或型面,其中壓刨床加工可得到較高的尺寸精度。當(dāng)表面的光潔程度要求較高時(shí)可用木工精光刨。木料的外圓一般在木工車床上車削。木料的開榫、開槽、刻模和各種型面的加工,可用成形銑刀在木工銑床上銑削。鉆孔可用木工鉆頭、麻花鉆頭或扁鉆,在臺(tái)鉆或木工鉆床上進(jìn)行。小孔也可用手電鉆加工。木料表面的精整可用木工砂光機(jī)。平面砂光可用帶式砂光機(jī)；各種型面的砂光可用滾筒式砂光機(jī)；端面砂光和邊角倒棱可用盤式砂光機(jī)。也可用木工車床或木工鉆床砂光。木料加工的切削速度比金屬切削高得多,所以刀具的刃口都較薄而鋒利,進(jìn)給量也較大。如鋸切速度常達(dá)40～60m/s；車削或刨削時(shí),刀具前角常達(dá)30°～35°,切削速度達(dá)60～100m/s,故出屑量很大。切削時(shí)一般不用切削液,干切下來(lái)的大量木屑可用抽風(fēng)機(jī)吸走。高速旋轉(zhuǎn)的木工機(jī)床一般都設(shè)有機(jī)動(dòng)進(jìn)給和安全防護(hù)裝置,但不少木材的切削加工仍需用手動(dòng)進(jìn)給,因此必須特別注意操作安全。塑料切削加工塑料的剛度比金屬差,易彎曲變形,尤其是熱塑性塑料導(dǎo)熱性差,易升溫軟化。故切削塑料時(shí),宜用高速鋼或硬質(zhì)合金刀具,選用小的進(jìn)給量(0.1～0.5mm/轉(zhuǎn))和高的切削速度,并用壓縮空氣冷卻。若刀具鋒利,角度合適(一般前角為10°～30°,后角為5°～15°),可產(chǎn)生帶狀切屑,易于帶走熱量。若短屑和粉塵太多則會(huì)使刀具變鈍并污染機(jī)床,這時(shí)需要對(duì)機(jī)床上外露的零件和導(dǎo)軌進(jìn)行保護(hù)。切削賽璐珞時(shí),容易著火,必須用水冷卻。車削酚醛塑料、氨基塑料和膠布板等熱固性塑料時(shí),宜用硬質(zhì)合金刀具,切削速度宜用80～150m/min；車削聚氯乙烯或尼龍、電木等熱塑性塑料時(shí),切削速度可達(dá)200～600m/min。銑削塑料時(shí),采用高速鋼刀具,切削速度一般為35～100m/min；采用硬質(zhì)合金刀具,切削速度可提高2～3倍。塑料鉆孔可用螺旋角較大的麻花鉆頭,孔徑大于30mm時(shí),可用套料鉆。采用高速鋼鉆頭時(shí),常用切削速度為40～80m/min。由于塑料有膨縮性,鉆孔時(shí)所用鉆頭直徑應(yīng)比要求的孔徑加大0.05～0.1mm。鉆孔時(shí),塑料下面要墊硬木板,以阻止鉆頭出口處孔壁周圍的塑料碎落。刨削和插削的切削速度低,一般不宜用于切削塑料,但也可用木工刨床進(jìn)行整平和倒棱等工作。攻絲時(shí)可采用溝槽較寬的高速鋼絲錐,并用油潤(rùn)滑；外螺紋可用螺紋梳刀切削。對(duì)尼龍、電木和膠木等熱固性塑料,可以用組織疏松的白剛玉或碳化硅砂輪磨削,也可用砂布(紙)砂光,但需用水冷卻。由于熱塑性塑料的磨屑容易堵塞砂輪,一般不宜磨削。

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?幾種金剛石加工方法 - 加工中心

采用傳統(tǒng)的機(jī)械研磨方法制造金剛石刀具時(shí)，因研磨線速度高，局部壓力大，對(duì)刀具表面及刃口沖擊劇烈，不可避免地會(huì)導(dǎo)致刀具表面產(chǎn)生微小溝紋和較厚的加工變質(zhì)層，且刀刃鋸齒度較大，從而限制了刀具質(zhì)量的進(jìn)一步提高。試驗(yàn)表明，采用機(jī)械方法研磨金剛石的表面粗糙度極限值約為3nm，刀刃鋸齒度最小只能達(dá)到幾十納米的數(shù)量級(jí)，表面加工變質(zhì)層厚度約為200nm。隨著超精密加工技術(shù)的不斷發(fā)展以及加工精度的不斷提高，對(duì)金剛石刀具的精度及質(zhì)量要求也更為苛刻。研究還發(fā)現(xiàn)，刀具表面變質(zhì)層厚度將直接影響刀具的壽命與零件的加工質(zhì)量。因此，開發(fā)新型的金剛石刀具加工方法無(wú)疑是突破機(jī)械研磨方法對(duì)刀具質(zhì)量限制的有效途徑。此外，如高精度輪廓儀、隧道掃描顯微鏡、原子力顯微鏡等儀器中使用的金剛石探針的前端球頂圓弧半徑要求達(dá)到或小于1～2μm，精度要求高于0.1μm；加工光通信用光柵表面的微細(xì)溝紋時(shí)，需要使用刀尖圓弧半徑為0.1～3μm，并具有相當(dāng)高的尺寸與形狀精度的金剛石雕刻刀具。對(duì)于此類特殊要求，采用傳統(tǒng)的機(jī)械研磨方法或者無(wú)法達(dá)到，或者加工成本極高，因此也迫切需要開發(fā)新型的金剛石工具加工方法。下面介紹近年來(lái)出現(xiàn)的四種較為典型的金剛石工具加工方法。2 離子束濺蝕法離子束濺蝕法是利用高能離子的轟擊作用直接對(duì)被加工工件進(jìn)行物理濺蝕，以實(shí)現(xiàn)原子級(jí)的微細(xì)加工。采用擴(kuò)散泵使加工室達(dá)到10-5torr的真空，然后充入壓力為5×10-4torr的工作氣體(如氬氣)。鎢陰極與環(huán)狀陽(yáng)極之間的電壓為40V，可保證電極間的持續(xù)放電。永久磁鐵產(chǎn)生的軸向磁場(chǎng)為熱激發(fā)電子形成一個(gè)螺旋形長(zhǎng)通道，可******程度地使氬氣電離為等離子體。由等離子體中釋放出的離子束通過(guò)雙層?xùn)艠O聚焦系統(tǒng)(其中內(nèi)柵起隔離作用，外柵用于離子束的加速)，由此形成具有強(qiáng)方向性及低散射能的簇射離子束。被加工的金剛石安裝在一個(gè)傾斜角可調(diào)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，距柵極約5mm。通過(guò)改變回轉(zhuǎn)軸的傾角范圍和回轉(zhuǎn)速度，可得到不同的加工形狀及加工精度。加工速率及質(zhì)量與離子束能量、工件表面電流密度及離子束相對(duì)于被加工表面的夾角有關(guān)。離子束濺蝕法最適于加工關(guān)鍵尺寸小于1μm的微小金剛石工具，并可達(dá)到很高的形狀精度。3 真空等離子化學(xué)拋光法真空等離子化學(xué)拋光法的加工原理如圖2所示。轉(zhuǎn)動(dòng)的磨盤被中間的高真空區(qū)分為左右兩部分。左邊為沉積區(qū)，采用真空等離子物理氣相沉積法在磨盤表面鍍上一層細(xì)晶粒氧化硅；右邊為研磨區(qū)，金剛石表面處于活化狀態(tài)的碳原子通過(guò)與磨盤上的氧化硅發(fā)生分子級(jí)化學(xué)反應(yīng)而形成磨削作用。反應(yīng)生成的一氧化碳或二氧化碳?xì)怏w被真空泵抽出反應(yīng)室。該方法的研磨速度為1～3000μm3/s，約每秒0.25～750個(gè)原子層，可研磨出極高質(zhì)量的刃口。該方法最先被美國(guó)刀刃技術(shù)公司用于研磨超精密金剛石鏡面切削刀具，該刀具可廣泛用于加工各種納米級(jí)精度的超精表面。4 無(wú)損傷機(jī)械化學(xué)拋光法該方法是在NaoH溶液中加入適量的細(xì)金剛石粉和更細(xì)微(達(dá)納米級(jí))的硅粉，帶強(qiáng)負(fù)靜電的細(xì)微硅粉會(huì)吸附在粒度大得多的單個(gè)金剛石微粒上形成具有硅吸附層的金剛石磨料，然后將其涂敷在多孔的鑄鐵磨盤上對(duì)被加工金剛石進(jìn)行研磨。研磨時(shí)，吸附在金剛石微粒上的硅粉一方面可阻止金剛石微粒對(duì)被加工金剛石表面的直接沖擊，保護(hù)金剛石表面不會(huì)產(chǎn)生深度損傷，另一方面可與被加工金剛石表面發(fā)生反應(yīng)并通過(guò)其微弱的磨削作用將反應(yīng)層去除。該方法的磨削速度非常低，僅為每分鐘一個(gè)原子層。5 熱化學(xué)拋光法在溫度為800℃時(shí)，若使金剛石表面與鐵接觸，金剛石晶體中的碳原子能夠擺脫自身晶格的約束，擴(kuò)散到鐵晶體晶格中去。熱化學(xué)拋光法即是運(yùn)用此機(jī)理對(duì)金剛石表面進(jìn)行研磨加工。研磨時(shí)，在氫氣氣氛中將鐵質(zhì)研磨盤加熱到800℃，使被加工金剛石表面與鐵質(zhì)研磨盤接觸并相對(duì)滑動(dòng)，金剛石晶格中的碳原子就會(huì)擴(kuò)散到鐵晶體晶格中，達(dá)到磨削金剛石的目的。進(jìn)入鐵晶格中的碳又與氫氣反應(yīng)生成甲烷并隨氣流散發(fā)到空氣中。該方法的磨削速度為每秒40～2000個(gè)原子層。利用該方法刻蝕金剛石，還可在其表面加工出圖案和花紋，制成各種精美的金剛石工藝品。6 結(jié)語(yǔ)上述加工方法具有以下共同特點(diǎn)：對(duì)被加工金剛石表面無(wú)沖擊，避免了機(jī)械加工方法造成的表面沖擊溝痕，使被加工表面異常光潔，其表面粗糙度可達(dá)1nm。被加工金剛石表面與研磨盤之間的接觸力非常小，易于研磨出高質(zhì)量的刀刃。被加工金剛石表面的損傷與變質(zhì)層較磨削速度很低，只適用于精磨加工后的超精密拋光。此外，采用機(jī)械方法加工制成的金剛石刀具用于鏡面切削時(shí)，通常存在一個(gè)“磨合期”，即需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的切削過(guò)程，刀具才能達(dá)到******加工效果。究其原因，是由于刀刃圓弧實(shí)際是由一些不規(guī)則的折線組成。研究文獻(xiàn)表明，化學(xué)研磨方法可得到比機(jī)械加工方法光滑得多的刀具刃口圓弧(如圖3所示)，制成的刀具在使用過(guò)程中可消除“磨合期”，且工件表面加工質(zhì)量得以大幅度提高。

2017年5月19日

加工鈦合金刀具選用 ? - 加工中心

由于鈦合金具有比重小，比強(qiáng)度與熱強(qiáng)度高，熱穩(wěn)定性和抗腐蝕性好，可以顯著地減輕產(chǎn)品重量，提高推重比、結(jié)構(gòu)的抗熱能力和可靠性，所以在航空、航天、石油、化工、造船等部門得到廣泛應(yīng)用，幾年來(lái)，由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求，我們?cè)阝伜辖鸬那邢骷庸すに嚿线M(jìn)行了一些探索，下面就此作一介紹。鈦合金簡(jiǎn)介鈦合金是同素異構(gòu)體，在低于882℃時(shí)呈密排六方晶體，稱為α鈦，在882℃呈體心六方晶體，稱為p鈦，隨著添加其它合金元素的種類、數(shù)量不同，相變、溫度及相分含量也逐漸改變，從而得到不同的鈦合金，室溫下可分為α、（α+β）、β型三種?基本組織，各組織對(duì)應(yīng)的典型牌號(hào)有α鈦：TA6―TA8；α+β：TCl―TCll；β鈦；TBl―TB3。 (1)影響鈦合金切削加工性的因素鈦及鈦合金的切削加工，從切削的刀具耐用度、加工表面的質(zhì)量及切屑形成和排屑的難易程度等方面來(lái)衡量，鈦及鈦合金屬難加工材料。鈦及鈦合金的切削加工性比奧氏體不銹鋼還差，退火或固溶處理的鈦合金切削加工性優(yōu)于高溫合金，而經(jīng)時(shí)效處理后的鈦合金切削加工性和高溫合金差不多。鈦合金切削加工性差主要有以下原因：①導(dǎo)熱、導(dǎo)溫系數(shù)小，切削溫度高。鈦合金的導(dǎo)熱系數(shù)平均是工業(yè)純鈦的一半，導(dǎo)溫系數(shù)分別為鐵和鋁的1／4和1／16，因此在相同的切削條件下，鈦合金的切削溫度比45鋼高1倍以上。 ②切削變形系數(shù)小，單位面積上的切削力大。鈦合金的切削變形系數(shù)小于1或接近1，鈦合金切屑被主切削刃切離后，立即向上翻卷，使切屑與刀具前刀面接觸減少，刀具單位面積上所承受的壓力要比一般鋼材大得多，切削溫度急劇上升、③化學(xué)活性大。鈦合金在300℃以上高溫下極易與刀具材料“親和”，產(chǎn)生嚴(yán)重的粘刀現(xiàn)象o (2)刀具材料的選擇切削加工鈦合金的刀具材料，要求抗變強(qiáng)度高、硬度高、韌性好、熱硬性好、耐磨性好，還要散熱好，決不能用含鈦的刀具材料，因?yàn)楹伒牡毒卟牧显诟邷叵潞苋菀着c鈦合金親和，加劇刀具磨損。切削刀具要求刀面表面光潔，刃口鋒利。對(duì)多刃刀具，應(yīng)控制切削刃的跳動(dòng)量。綜合因素探討影響鈦合金切削加工的因素很多，要依據(jù)實(shí)際零件加工情況從各個(gè)方面進(jìn)行綜合分析，找出******途徑。下面介紹一下在加工TA7、TC4材料零件中采取的幾點(diǎn)措施。 (1)切削機(jī)床、夾具的選擇切削加工鈦合金應(yīng)選擇剛性好、功率大、具有大的變速范圍和進(jìn)給范圍的機(jī)床，以便于調(diào)整切削參數(shù)。切削加工前認(rèn)真調(diào)整機(jī)床導(dǎo)軌間隙，或單獨(dú)使用某一方向進(jìn)給加工時(shí)，最好將另一方向的螺母鎖緊，減少機(jī)床振動(dòng)；夾具剛性要好，使用圓工作臺(tái)時(shí)，應(yīng)將其間隙調(diào)好，螺母鎖緊。 (2)切削用量、刀具幾何參數(shù)選擇切削加工鈦合金時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)考慮鈦合金切削時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高溫度的因素，由于切削溫度高，刀具磨損加快。切削溫度一般取值為：硬質(zhì)合金刀具切削溫度應(yīng)控制在600―800℃，高速鋼刀具切削溫度控制在450―560℃的范圍內(nèi)，還要嚴(yán)格控制切削用量，特別是切削速度不能高。在實(shí)際加工中要根據(jù)具體材料和不同加工工序進(jìn)行選擇，并使用充足的切削液，提高切削效率。