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数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能,最大限度地提高生产率,降低成本。
一、主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)的直径来选择。其计算公式为:
n=v/πd
式中:
v为切削速度,单位为m/min,由刀具的耐用度决定;
n为主轴转速,单位为r/min;
D为工件直径或刀具直径,单位为mm。
计算主轴转速n后,要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
二、进给速度的确定
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统性能的限制。
在轮廓加工中,在接近拐角处应适当降低进给量,以克服由于惯性或工艺系统变形,给轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。
确定进给速度的原则如下。
(1)当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在~mm/min范围内选取。
(2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,选择较低的进给速度,一般在20~50mm/min范围内选取。
(3)当加工精度、表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在20~50mm/min范围内选取。
(4)刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。
三、背吃刀量的确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量,一般留0.2~0.5mm。
总之,切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。
切削用量的选择可参考表2-1。
四、在线测量
机床加工过程按预先编制好的零件加工程序自动进行,不随实际加工状况变化而变化,但在实际加工现场,通常存在许多变量,直接或间接地影响加工效果,如工件毛坯余量及其误差等。由于这类变量事先难以预测,所以,只能凭经验数据编制加工程序,难以同实际加工状况相吻合,而不能实现最佳切削过程。
一般情况下,数控机床加工后,零件尺寸的测量方法与通用机床加工后的测量方法没有多大差别。但在特殊情况下,如面积较大的工件,其腹板中间的厚度用通用量具已无法检测,加工后或加工中测量都存在问题,这时就得采用特殊测量工具(如超声波测厚仪)来进行检测。有时为了能在加工中随时掌握工件质量情况,最好安排几次计划停车,用人工介人的方法进行中间检测。
随着计算机技术的发展,现代CNC系统功能已日益完善,目前,已发展到不仅能对加工的实际工艺状况进行在线检测,而且还能根据切削条件选择最佳切削用量,自动调整并保持最优加工状况,以弥补编程的不足,使数控机床的功能得到充分发挥,保证加工出合格零件,实现高效、低成本生产。
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