2014年化工工程師考試《公共基礎(chǔ)》必備知識(shí):高速加工機(jī)床的選取方法
高速加工機(jī)床選取方法
高速加工機(jī)床要實(shí)現(xiàn)高速、高精度加工,首先必須具備有快速響應(yīng)能力的高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)。這類系統(tǒng)不僅要有很短的插補(bǔ)周期,而且要求前饋控制、超前讀、自動(dòng)加減速、誤差補(bǔ)償?shù)裙δ堋?/P>
所謂高速加工機(jī)床,人們常把主軸最高轉(zhuǎn)速10000r/min以上的加工中心和數(shù)控銑床視為高速加工銑床。這種高速加工銑床一般說來具有如下基本特征:
1.高的主軸轉(zhuǎn)速、快的進(jìn)給速度和大的加(減)速度
2.微米級(jí)的精度
3.高的動(dòng)靜態(tài)剛度和輕量化的移動(dòng)部件
下面主要介紹立式加工中心和臥式加工中心型號(hào)具體選取。加工中心是一種綜合加工能力較強(qiáng)的數(shù)控加工機(jī)床。它是把銑削、鏜削、鉆削、攻螺紋和切削螺紋等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上,使其具有多種工藝手段。加工中心設(shè)置有刀庫(kù),刀庫(kù)中存放著不同數(shù)量的各種刀具或檢具,在加工過程中由程序自動(dòng)選用或更換。加工中心與同類數(shù)控機(jī)床相比結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制系統(tǒng)功能較多。其控制功能最少可實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng)控制,實(shí)現(xiàn)刀具運(yùn)動(dòng)直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)。加工中心還具有不同的輔助功能,如:各種加工固定循環(huán),刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償,刀具長(zhǎng)度自動(dòng)補(bǔ)償,刀具破損報(bào)警,刀具壽命管理,過載超程自動(dòng)保護(hù),絲杠螺距誤差補(bǔ)償,絲杠間隙補(bǔ)償,故障自動(dòng)診斷,工作過程圖形顯示,人機(jī)對(duì)話,工件在線檢測(cè)、離線編程等。機(jī)床選取首先根據(jù)需要的精度、工作臺(tái)大小、行程及刀庫(kù)容量確定某一機(jī)床廠的機(jī)床型號(hào),然后將各機(jī)床廠的同款機(jī)床進(jìn)行如下比較。
1.加工中心的類型選擇
(1)一般單工位(單面)加工的工件最好選用立式加工中心。
(2)加工兩工位(雙面)以上的工件或在四周呈徑向輻射狀排列的孔系、面的加工宜選擇臥式加工中心。
(3)當(dāng)工件的位置精度要求較高,采用臥式加工中心,在一次裝夾中不能完成多工位加工時(shí),則應(yīng)選擇五面加工中心。
(4)當(dāng)工件尺寸較大,一般立柱式加工中心的工作范圍不足時(shí),應(yīng)選用龍門式加工中心。
2.加工中心的規(guī)格選擇
(2)加工范圍選擇應(yīng)考慮加工中心各坐標(biāo)行程,主軸端面到工作臺(tái)中心距離的最大值、最小值,主軸中心至工作臺(tái)面距離的最大值、最小值。另外,工件和夾具的總重量不能大于工作臺(tái)的額定負(fù)荷,工件移動(dòng)軌跡不能與機(jī)床防護(hù)罩干涉,交換刀具不得與工件相碰等。
(3)機(jī)床主軸功率及轉(zhuǎn)矩選擇主軸電動(dòng)機(jī)功率反映了整機(jī)的切削效率,也反映了整機(jī)的切削剛性。
3.加工中心精度的選擇
根據(jù)零件關(guān)鍵部位的加工精度選擇機(jī)床的精度等級(jí)。加工中心按精度分為普通型和精密型兩種,同時(shí)要注意加工精度和機(jī)床精度是兩個(gè)不同的概念。加工精度是包括機(jī)床在內(nèi)的整個(gè)工藝系統(tǒng)的各種因素所造成的總和,這些因素包括機(jī)床、夾具、刀具、切削用量、加工余量、加工材料,加工過程產(chǎn)生的切削力和切削熱及冷卻潤(rùn)滑條件等。
用戶根據(jù)工件加工精度,選用相應(yīng)的精度級(jí)機(jī)床,批量生產(chǎn)的零件,實(shí)際加工出的誤差值可能是定位精度的1.5-2倍。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),一般應(yīng)選擇加工中心的各項(xiàng)誤差值為零件各項(xiàng)誤差的0.5-0.65倍較為合理。
4.刀庫(kù)容量選擇
同一種規(guī)格的加工中心,通常都有2-3種不同容量的刀庫(kù),在選定刀庫(kù)容量時(shí),根據(jù)被加工件的工藝分析結(jié)果來確定所需數(shù)量,通常以滿足一個(gè)零件在一次裝夾中所需刀具數(shù)量確定刀庫(kù)容量。從統(tǒng)計(jì)結(jié)果看,立式加工中心選用20把刀左右的刀庫(kù),臥式加工中心選用40把刀左右的刀庫(kù)為宜。用于柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)中的加工中心,應(yīng)選用大容量刀庫(kù),甚至配置可交換刀庫(kù)。
5.加工中心選擇功能及附件的選擇
選定加工中心時(shí),除了基本功能和基本體外,還有提供用戶根據(jù)自身要求選用的功能和附件。對(duì)附件的選擇要有長(zhǎng)遠(yuǎn)性和通用性。
6.冷卻功能選擇
冷卻方式有:大流量的噴淋式冷卻、刀具內(nèi)冷裝置、氣霧冷卻等。根據(jù)工件和刀具的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。
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