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数控专业毕业论文毕业设计加工刀具用数控机床的选择

(作者未知) 2009/10/16

   数控专业毕业论文毕业设计加工刀具用数控机床的选择
   论文摘要】随着计算机技术的飞速发展,数控机床在我国机械加工行业中得到越来越广泛的应用。它不仅解决了普通机床难以解决的许多加工难题,而且提高了加工精度和生产效率,同时也对加工工艺和刀具设计提出了许多新的、更高的要求。为使这些先进的设备更好地发挥作用,必须解决这些问题。。
   [摘要] 本文通过对几种典型刀具加工特点的分析,总结出加工刀具用数控机床的选择要点,使用户能够合理经济地从众多数控机床中作出选择。
   [关键词] 加工刀具,数控机床 金属切削刀具的种类繁多,加工方法也多种多样,本文不可能对每种刀具的CNC加工设备都进行讨论,仅从以下三个方面进行论述:1.需要几个数控轴;2.需要几个数控轴联动;3.需要什么数控系统。
   一. 需要几个数控轴
   刀具一般可根据其外形分为回转刀具(如铣刀,钻头)和方形轮廓刀具(如车刀,镗刀),因而一般都需要X,Y,Z三个数控直线轴对其进行加工以保证其外形尺寸,有所区别的是对数控回转轴的要求。加工复杂的可转位刀具体现得较为明显。
   以加工可转位立铣刀工序中的数控铣削为例(参见图1):
   绝大多数可转位立铣刀都有数个(条)均布的切削齿,在每个齿加工完毕后都应对其进行分度旋转(如图1所示B轴)进行下一个(条)齿的加工。如果CNC铣床没有数控分度头或数控回转工作台,则应在程序中加入无条件停止指令,机床运动停止后通过人工旋转精密手动分度头实现分度旋转(应注意机床外罩锁的影响),然后继续执行NC程序。精度一般能够满足要求。但这样会增加工人劳动强度,同时影响工作效率。如果CNC铣床有数控分度头或数控回转工作台,则分度旋转运动可通过程序中的数控指令实现,精度和效率都较高,但增加一个CNC回转轴也会使CNC铣床的结构复杂化,CNC系统功能增加,大为增加CNC铣床的价格。
   需要指出的是,精密手动分度头的分度能力是有限的,特别是对于非整数的角度往往无法满足要求(可转位成形铣刀此类情况较多),此时只能用CNC回转轴实现。此类CNC回转轴一般用交流伺服电机驱动精密蜗杆副,液压或气动夹紧,高精度编码器作为角度检测元件,因而具备在行程范围内任意角度的旋转功能。而采用端面齿盘定位的CNC回转轴却只能进行等分转度,不适用于此类情况。
   某些可转位立铣刀有刃倾角λs,在铣削刀片槽或容屑槽时都应将槽底面转刃倾角λs,使其与CNC铣刀轴线垂直,此时需要一个回转轴(如图1所示A轴)旋转刃倾角λs。
   受精密手动分度头的装夹结构和刚性的限制,将其作为A轴效果不佳。因此应选择具有较高刚性的CNC回转轴作为A轴。
   可见如果某CNC铣床加工的可转位刀具品种单一且无刃倾角,可以选择3轴CNC(X,Y,Z)铣床加精密手动分度头,可降低加工成本。否则应选择5轴CNC铣床(X,Y,Z,A,B)。
   二. 需要几个数控轴联动
   CNC系统的若干轴联动插补功能最能体现CNC系统的性能和其档次高低,也往往决定着CNC系统的价格,因此应根据加工刀具产品的具体情况来仔细选择。对于加工一般可转位刀具的CNC铣床而言,具有2个直线轴的直线和圆弧插补功能就可以加工几乎所有的ISO标准刀片槽形式,其它运动都可单轴插补完成。如果也选择多达5-6轴联动的CNC系统则没有必要。要求比较高的是一些螺旋类精加工刀具。以下以加工"等螺旋角等前角锥度立铣刀"为例(参见图2):
   从图2中可以看出,若要加工(含铣削及磨削)这种立铣刀,CNC机床应具备:X轴和A轴联动插补切削螺旋槽;Z轴:X-A插补时也参加插补保证每个截面螺旋角相等;Y轴:由于前角γ0﹥0且轴向每个截面半径都不相等从而使偏移量e也处处不相等,为保证每个截面前角都相等,X-A-Z联动时Y轴也要参加插补运动。因此CNC机床应具备"X-Y-Z-A" 4轴联动的插补功能。
   同理可知:"X-Y-Z-A-B" 5轴联动插补可完成同上的球头立铣刀的加工。
   三. 需要什么数控系统
   加工一般精度的可转位刀具,选择具有间隙补偿和螺距误差补偿的半闭环CNC系统的 数控机床就可以满足要求,而对较高精度刀具(如整体材质的精加工刀具)的精加工可以选择闭环CNC系统。需要注意的是:为编程方便,CNC编程软件系统都应具有工件坐标系的平移和旋转功能,并支持几何线性的多种表达方式。
   现代CNC系统的编程方法较多,相对而言,以ISO标准G,M代码编程的CNC系统具有较大的灵活性,能满足多品种中小批量的生产要求,但初期编程速度(未完,下一页

  
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