數(shù)控行業(yè)的頂崗實(shí)習(xí)周記
一，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展史
1.我國(guó)從1958年起，由一批科研院所，高等學(xué)校和少數(shù)機(jī)床廠起步進(jìn)行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開(kāi)發(fā)。由于受到當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)電子元器件水平低，部門(mén)經(jīng)濟(jì)等的制約，未能取得較大的發(fā)展。
2.在改革開(kāi)放后，我國(guó)數(shù)控技術(shù)才逐步取得實(shí)質(zhì)性的發(fā)展。經(jīng)過(guò)“六五"(81----85年)的引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，“七五”(86------90年)的消化吸收和“八五”(91~一-95年)國(guó)家組織的科技攻關(guān)，才使得我國(guó)的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當(dāng)時(shí)通過(guò)國(guó)家攻關(guān)驗(yàn)收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數(shù)控公司的華中I型和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心的藍(lán)天I型，以及其他通過(guò)“國(guó)家機(jī)床質(zhì)量監(jiān)督測(cè)試中心”測(cè)試合格的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開(kāi)公司的產(chǎn)品。
3.我國(guó)數(shù)控機(jī)床制造業(yè)在80年代曾有過(guò)高速發(fā)展的階段，許多機(jī)床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來(lái)說(shuō)，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國(guó)家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時(shí)期，那時(shí)生產(chǎn)能力降到50%，庫(kù)存超過(guò)4個(gè)月。從1995年“九五”以后國(guó)家從擴(kuò)大內(nèi)需啟動(dòng)機(jī)床市場(chǎng)，加強(qiáng)限制進(jìn)口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點(diǎn)支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對(duì)數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進(jìn)作用，尤其是在1999年以后，國(guó)家向國(guó)防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門(mén)投入大量技改資金，使數(shù)控設(shè)備制造市場(chǎng)一派繁榮。
三，數(shù)控車(chē)的工藝與工裝削
數(shù)控車(chē)床加工的工藝與普通車(chē)床的加工工藝類(lèi)似，但由于數(shù)控車(chē)床是一次裝夾，連續(xù)自動(dòng)加工完成所有車(chē)削工序，因而應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。
1. 合理選擇切削用量
對(duì)于高效率的金屬切削加工來(lái)說(shuō)，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時(shí)間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟(jì)有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。
切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會(huì)上升，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會(huì)減少1/2。
進(jìn)給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進(jìn)給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對(duì)刀具的影響小。切深對(duì)刀具的影響雖然沒(méi)有切削速度和進(jìn)給量大，但在微小切深切削時(shí)，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會(huì)影響刀具的壽命。
用戶(hù)要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類(lèi)、進(jìn)給量、切深等選擇使用的切削速度。
最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。
然而，在實(shí)際作業(yè)中，刀具壽命的.選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行研究。對(duì)于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來(lái)說(shuō)，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。
2. 合理選擇刀具
1) 粗車(chē)時(shí)，要選強(qiáng)度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車(chē)時(shí)大背吃刀量、大進(jìn)給量的要求。
2) 精車(chē)時(shí)，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。
3) 為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾刀片。
3. 合理選擇夾具
1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專(zhuān)用夾具；
2) 零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。
4. 確定加工路線
加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，刀具相對(duì)零件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向。
1) 應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；
2) 應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時(shí)間。
5. 加工路線與加工余量的聯(lián)系
目前，在數(shù)控車(chē)床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車(chē)床上加工。如必須用數(shù)控車(chē)床加工時(shí)，則需注意程序的靈活安排。
6. 夾具安裝要點(diǎn)
目前液壓卡盤(pán)和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實(shí)現(xiàn)的，如圖1。液壓卡盤(pán)夾緊要點(diǎn)如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤(pán)固定螺釘，即可卸下卡盤(pán)。
四，進(jìn)行有效合理的車(chē)削加工
有效節(jié)省加工時(shí)間
Index公司的G200車(chē)削中心集成化加工單元具有模塊化、大功率雙主軸、四軸聯(lián)動(dòng)的功能，從而使加工時(shí)間進(jìn)一步縮短。與其他借助于工作軸進(jìn)行裝夾的概念相反，該產(chǎn)品運(yùn)用集成智能加工單元可以使工件自動(dòng)裝夾到位并進(jìn)行加工。換言之，自動(dòng)裝夾時(shí)，不會(huì)影響另一主軸的加工，這一特點(diǎn)可以縮短大約10％的加工時(shí)間。
此外，四軸加工非常迅速，可以同時(shí)有兩把刀具進(jìn)行加工。當(dāng)機(jī)床是成對(duì)投入使用的時(shí)候，效率的提高更為明顯。也就是說(shuō)，常規(guī)車(chē)削和硬車(chē)可以并行設(shè)置兩臺(tái)機(jī)床。
常規(guī)車(chē)削和硬車(chē)之間的不同點(diǎn)僅僅在于刀架和集中恒溫冷卻液系統(tǒng)。但與常規(guī)加工不同的是：常規(guī)加工可用兩個(gè)刀架和一個(gè)尾架進(jìn)行加工；而硬車(chē)時(shí)只能使用一個(gè)刀架。在兩種類(lèi)型的機(jī)床上都可進(jìn)行干式硬加工，只是工藝方案的制造者需要精心設(shè)計(jì)平衡的節(jié)拍時(shí)間，而Index機(jī)床提供的模塊結(jié)構(gòu)使其具有更強(qiáng)的靈活性。
以高精度提高生產(chǎn)率
隨著生產(chǎn)效率的不斷提高，用戶(hù)對(duì)于精度也提出了很高的要求。采用G200車(chē)削中心進(jìn)行加工時(shí)，冷啟動(dòng)后最多需要加工4個(gè)工件，就可以達(dá)到±6mm的公差。加工過(guò)程中，精度通常保持在2mm。所以Index公司提供給客戶(hù)的是高精度、高效率的完整方案，而提供這種高精度的方案，需要精心選擇主軸、軸承等功能部件。
G200車(chē)削中心在德國(guó)寶馬Landshut公司汽車(chē)制造廠的應(yīng)用中取得了良好的效果。該廠不僅生產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，而且還生產(chǎn)由輕金屬鑄造而成的零部件、車(chē)內(nèi)塑料裝飾件和轉(zhuǎn)向軸。質(zhì)量監(jiān)督人員認(rèn)為，其加工精度非常精確：連續(xù)公差帶為±15mm，軸承座公差為±。
此外，加工的萬(wàn)向節(jié)使用了Index公司全自動(dòng)智能加工單元。首批的兩臺(tái)車(chē)削中心用來(lái)進(jìn)行工件打號(hào)之前的預(yù)加工，加工后進(jìn)行在線測(cè)量，然后通過(guò)傳送帶送出進(jìn)行滾齒、清洗和淬火處理。最后一道工序中，采用了第二個(gè)Index加工系統(tǒng)。由兩臺(tái)G200車(chē)削中心對(duì)轉(zhuǎn)向節(jié)的軸承座進(jìn)行硬車(chē)。在機(jī)床內(nèi)完成在線測(cè)量，然后送至卸料單元。集成的加工單元完全融合到車(chē)間的布局之中，符合人類(lèi)工程學(xué)要求，占地面積大大減少，并且只需兩名員工看管制造單元即可。
五，數(shù)控車(chē)削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧
數(shù)控車(chē)削加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)，如何高效、合理、按質(zhì)按量完成工件的加工，每個(gè)從事該行業(yè)的工程技術(shù)人員或多或少都有自己的經(jīng)驗(yàn)。筆者從事數(shù)控教學(xué)、培訓(xùn)及加工工作多年，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)與技巧，現(xiàn)以廣州數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的GSK980T系列機(jī)床為例，介紹幾例數(shù)控車(chē)削加工技巧。
一、程序首句妙用G00的技巧
目前我們所接觸到的教科書(shū)及數(shù)控車(chē)削方面的技術(shù)書(shū)籍，程序首句均為建立工件坐標(biāo)系，即以G50 Xα Zβ作為程序首句。根據(jù)該指令，可設(shè)定一個(gè)坐標(biāo)系，使刀具的某一點(diǎn)在此坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值為(Xα Zβ)(本文工件坐標(biāo)系原點(diǎn)均設(shè)定在工件右端面)。采用這種方法編寫(xiě)程序，對(duì)刀后，必須將刀移動(dòng)到G50設(shè)定的既定位置方能進(jìn)行加工，找準(zhǔn)該位置的過(guò)程如下。
1. 對(duì)刀后，裝夾好工件毛坯；
2. 主軸正轉(zhuǎn)，手輪基準(zhǔn)刀平工件右端面A；
3. Z軸不動(dòng)，沿X軸釋放刀具至C點(diǎn)，輸入G50 Z0，電腦記憶該點(diǎn)；
4. 程序錄入方式，輸入G01W-8F50，將工件車(chē)削出一臺(tái)階；
5. X軸不動(dòng)，沿Z軸釋放刀具至C點(diǎn)，停車(chē)測(cè)量車(chē)削出的工件臺(tái)階直徑γ，輸入G50 Xγ，電腦記憶該點(diǎn)；
6. 程序錄入方式下，輸入G00 Xα Zβ，刀具運(yùn)行至編程指定的程序原點(diǎn)，再輸入G50 Xα Zβ，電腦記憶該程序原點(diǎn)。
上述步驟中，步驟6即刀具定位在XαZβ處至關(guān)重要，否則，工件坐標(biāo)系就會(huì)被修改，無(wú)法正常加工工件。有過(guò)加工經(jīng)驗(yàn)的人都知道，上述將刀具定位到XαZβ處的過(guò)程繁瑣，一旦出現(xiàn)意外，X或Z軸無(wú)伺服，跟蹤出錯(cuò)，斷電等情況發(fā)生，系統(tǒng)只能重啟，重啟后系統(tǒng)失去對(duì)G50設(shè)定的工件坐標(biāo)值的記憶，“復(fù)位、回零運(yùn)行”不再起作用，需重新將刀具運(yùn)行至XαZβ位置并重設(shè)G50。如果是批量生產(chǎn)，加工完一件后，回G50起點(diǎn)繼續(xù)加工下一件，在操作過(guò)程中稍有失誤，就可能修改工件坐標(biāo)系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標(biāo)系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上，將程序首句G50 XαZβ改為G00 Xα Zβ后，問(wèn)題迎刃而解。其操作過(guò)程只需采用上述找G50過(guò)程的前五步，即完成步驟1、2、3、4、5后，將刀具運(yùn)行至安全位置，調(diào)出程序，按自動(dòng)運(yùn)行即可。即使發(fā)生斷電等意外情況，重啟系統(tǒng)后，在編輯方式下將光標(biāo)移至能安全加工又不影響工件加工進(jìn)程的程序段，按自動(dòng)運(yùn)行方式繼續(xù)加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的實(shí)質(zhì)是將工件坐標(biāo)系固定在機(jī)床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原點(diǎn)的限制，不改變工件坐標(biāo)系，操作簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，收到了意想不到的效果。中國(guó)金屬加工在線
二、控制尺寸精度的技巧
1. 修改刀補(bǔ)值保證尺寸精度
由于第一次對(duì)刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時(shí)，可通過(guò)修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下：
a. 絕對(duì)坐標(biāo)輸入法
根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在刀補(bǔ)001～004處修改。如用2號(hào)切斷刀切槽時(shí)工件尺寸大了，而002處刀補(bǔ)顯示是，則可輸入，減少2號(hào)刀補(bǔ)。
b. 相對(duì)坐標(biāo)法
如上例，002刀補(bǔ)處輸入，亦可收到同樣的效果。
同理，對(duì)于軸向尺寸的控制亦如此類(lèi)推。如用1號(hào)外圓刀加工某處軸段，尺寸長(zhǎng)了，可在001刀補(bǔ)處輸入。
2. 半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度
對(duì)于大部分?jǐn)?shù)控車(chē)床來(lái)說(shuō)，使用較長(zhǎng)時(shí)間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這時(shí)，我們可在粗加工之后，進(jìn)行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號(hào)刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補(bǔ)處輸入，調(diào)用G70精車(chē)一次，停車(chē)測(cè)量后，再在001刀補(bǔ)處輸入，再次調(diào)用G70精車(chē)一次。經(jīng)過(guò)此番半精車(chē)，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。
3. 程序編制保證尺寸精度
a. 絕對(duì)編程保證尺寸精度
編程有絕對(duì)編程和相對(duì)編程。相對(duì)編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點(diǎn)位置以該線段起點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)而確定的坐標(biāo)系。也就是說(shuō)，相對(duì)編程的坐標(biāo)原點(diǎn)經(jīng)常在變換，連續(xù)位移時(shí)必然產(chǎn)生累積誤差，絕對(duì)編程是在加工的全過(guò)程中，均有相對(duì)統(tǒng)一的基準(zhǔn)點(diǎn)，即坐標(biāo)原點(diǎn)，故累積誤差較相對(duì)編程小。數(shù)控車(chē)削工件時(shí)，工件徑向尺寸的精度一般比軸向尺寸精度高，故在編寫(xiě)程序時(shí)，徑向尺寸最好采用絕對(duì)編程，考慮到加工及編寫(xiě)程序的方便，軸向尺寸常采用相對(duì)編程，但對(duì)于重要的軸向尺寸，最好采用絕對(duì)編程。
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