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数控加工中的工艺与夹具设计探究

摘要:数控加工工艺与夹具对于加工质量有很大影响,设计过程中,要合理设计并优化给进路线图与加工方案,选择合适的刀点与走刀路线,重视夹具的定位、刚性、更换等设计问题,以确保加工质量、效率与经济性。数据加工是一种具有很高精度、自动化程度、劳动强度的机械加工方法,能够批量生产更多质量稳定的产品,进而满足更高标准的加工需要。为降低数据加工误差,提高质量稳定性,需要对加工工艺、夹具等合理性与稳定性进行改善。
数控加工中的工艺与夹具设计探究

1.数据加工工艺设计问题

1.1合理设计给进路线图

给进路线图是数据机床加工的数据编程依据,是后续自动化加工的关键。在设计时,必须根据规定符号严格控制刀具运动路线,包括刀具下刀点与下刀位置,刀具抬刀点与抬刀位置等,需要确保刀具能够始终沿规定运动路线给进,保障零件加工吃香进行。要在设计中加强刀具运动路线预判,做好加工偏转与碰撞等问题的控制。

1.2优化设计加工方案

加工方案设计需要遵循先内后外、由近及远、走刀路线最短化、加工程序最少化等原则,内孔工件设计需要做到先内后外,确保刀具刚性、工件刚性,降低机械振动可能产生的负面影响。零件加工时需做到由近及远,距离刀具起点近的部位要先加工,降低刀具移动幅度及空刀次数,改善切削条件,保障零件刚性。走刀路线要做到最短化,缩短加工时间,降低机床磨损率,提升加工效率。加工程度要做到最少化,尽量在最短程序内完成全部加工工序,降低编程工作量及出错率,便于后期检查与修改。在实际加工中,要注意结合实际加工情况,灵活调整加工方案,避免教条化。

1.3合理设置刀点

刀点位置可分布在工件内与工件外,在确定刀点时,需要考虑机床坐标与零件坐标,尽量减少计算坐标点时可能出现的误差,确保机床找正。如,在加工多孔工件时,需要根据加工工艺及工件设计基定刀点位置。在大批量加工中,则可以选择一个以上刀点,简化加工程序,避免程序之间的互相干扰或工件碰撞等。

1.4合理选择走刀路线

选择走刀路线时,需要从工序集中、路线最短的原则出发,合理优化,确保加工经济性和效率,实现精加工。在实际加工中,要按照先粗后精的顺序选择走刀路线,首先要确保质量精度,在此基础上,追求更高的效益。装夹时,可通过提高数量的方式降低换刀频率,或者先用普通机床进行粗加工后,再利用数控机床实现精加工,提高数据加工效率。设计走刀路线方案时,要避免出现过切削或欠切削问题,严格按照加工要求控制工件表面的粗糙度与精度,优先确保加工质量,并在保障质量的同时不断优化路线。在设置切削参数时,要综合考虑加工程度、转轴速度、给进速度及背吃刀量间等因素选择参数,兼顾切削用量与加质量、经济性、效率。

2.数据加工夹具设计问题

2.1确定夹具

确定夹具时需要将工作效率作为关键指标,尽量缩短辅助操作时间,以确定合适的夹具,使夹具能够满足夹紧装置、定位及加工刚性要求,确保同工件与机床坐标系尺寸能够匹配。夹紧装置要做到力量适宜、操作便利、结构简单、不影响地位,计算切削力大小,以选择合适的夹紧力,分析工件刚性较好方向和部位,以便选择相同的夹紧力方向。作力点要控制在支承范围内,与加工表面靠近。

2.2夹具定位

夹具设计基础就在于其地定位。数据编程时,夹具定位基准是其工件坐标系原点,然后定位夹具,夹紧工件,再将夹具安装到机床上,观察工件坐标系原点在机床坐标系中的位置,若该位置和坐标系原点存在偏差时,可利用对刀的方式,确定两个坐标系的位置关系,保障数据加工程序运行。可按照六点定位原则进行定位,利用空间合理设置六个支承点,将工件限制在六个自由度内,再定位工件位置即可。

2.3夹具刚性

夹具刚性设计需要考虑到加工要求,在粗加工与精加工采用同一套夹具时,需要确保夹具的高刚性。由于数控加工中工序集中是基本原则之一,工序相同的同类型工件需要集中加工,当加工种类较多,且对刚性需求不同时,要尽可能考虑刚性要求较高的夹具,按照较高刚性要求设计夹具刚性,满足工序中全部工件加工需求。

2.4工件装夹数量要尽可能多

夹具设计时,要确保夹具能够尽量装夹多件工件,以降低换刀频率,缩短换刀时间,减少停机次数,保障加工效率。

2.5夹具更换

更换夹具时,若工件为同系列、同尺寸或相似的加工结构时,可按照通用性的原则设计夹具,确保实际加工时,不同工件生产仅需更换几个必须的零件,而无需更换整个夹具,以降低更换频率,提升夹具利用效率。设计通用性夹具时,要保定夹具定位性,夹具体孔与定位件外圆之间不得留有空隙,尽量减少过盈量,降低更换难度。3结束语数控加工正逐渐替代传统加工,在机械加工中应用越来越广泛,数控加工工艺与夹具对于加工质量有很大影响,设计过程中,要合理设计并优化给进路线图与加工方案,选择合适的刀点与走刀路线,重视夹具的定位、刚性、更换问题,以确保加工质量、效率与经济性。

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