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改進(jìn)換刀點(diǎn)設(shè)置提高數(shù)控車床的加工效率的研究

2016-11-24 來(lái)源：云南工業(yè)技師學(xué)院作者：方開(kāi)林

摘要:隨著我國(guó)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展也不斷加快。數(shù)控車床是機(jī)械制造行業(yè)生產(chǎn)和制造中的重要環(huán)節(jié),提高數(shù)控車床在實(shí)際生產(chǎn)中的加工效率有助于提高生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本以及提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。數(shù)控車床在進(jìn)行批量加工時(shí)需要采取換刀的方式,而如何改進(jìn)換刀點(diǎn)的設(shè)置是達(dá)到減少換刀輔助時(shí)間,降低加工成本和機(jī)器損耗,以及提高加工效率目的的關(guān)鍵。本文就數(shù)控車床批量加工實(shí)例中如何改進(jìn)換刀點(diǎn)設(shè)置,以減少加工成本,提高加工效率進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞:數(shù)控車床換刀點(diǎn) 加工效率

1.前言

在機(jī)械制造行業(yè)中,尤其是批量生產(chǎn)以及大批量生產(chǎn)中,運(yùn)用數(shù)控車床進(jìn)行大規(guī)模的生產(chǎn)、制作和加工,不僅要求產(chǎn)品的質(zhì)量要達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),還要求提高加工效率,并且在加工過(guò)程中保證產(chǎn)品的良好性能,這也是提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素之一[1]。因此,要精細(xì)合理的設(shè)置刀具的排列順序、使用順序,安排走刀的路線,選擇合適的夾具。在加工的過(guò)程中,要選擇簡(jiǎn)單、便捷的方法來(lái)更換刀具,盡可能的減少換刀所消耗的時(shí)間,減小對(duì)機(jī)床的摩擦損耗,減少加工制造的成本,故而改進(jìn)換刀點(diǎn)設(shè)置是提高數(shù)控車床加工效率的基礎(chǔ)。本文以N . E . F . C T 4 0 型數(shù)控車床( 德國(guó)GILDEMEISTER公司生產(chǎn))為實(shí)例研究對(duì)象,探究換刀點(diǎn)設(shè)置的改進(jìn)方案,以求進(jìn)一步降低運(yùn)行成本,提高加工效率。該型號(hào)數(shù)控車床為后置刀盤(pán),刀盤(pán)有12個(gè)刀位,不同的換刀點(diǎn)有特定的安放方法。

2.換刀點(diǎn)的安放方法

數(shù)控車床換刀點(diǎn)的安方主要包括兩種方法,分別是固定式換刀和跟隨式換刀。

2.1 固定式換刀

固定式換刀從字面理解就是換刀點(diǎn)是固定的,不會(huì)隨著工件坐標(biāo)系位置的變動(dòng)而改變,通常該換刀點(diǎn)會(huì)設(shè)在安全性最高的位置,該位置在換刀時(shí)刀盤(pán)及刀架上的任何刀具都不會(huì)同工件發(fā)生碰撞。刀盤(pán)上的刀具全部處于第一象限,而工件處于第三象限,即軸向上長(zhǎng)度最長(zhǎng)的刀具決定換刀點(diǎn)的軸向位置,而徑向最長(zhǎng)的刀具則決定換刀點(diǎn)的徑向位置。雖然這種換刀點(diǎn)位置在換刀時(shí)刀盤(pán)及刀架上的任何刀具都不會(huì)同工件發(fā)生碰撞,而且調(diào)試簡(jiǎn)便,適用于單件或者小批量生產(chǎn),但是這樣會(huì)加大刀具和需加工零件表面的加工距離,加重對(duì)車床的磨損,降低加工效率,尤其是應(yīng)用在大批量生產(chǎn)中往往弊大于利,不建議采用[2]。

2.2 跟隨式換刀

跟隨式換刀采用GO快速定位指令而不用機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)提供的回?fù)Q刀指令,從而能夠有效的將換刀路線縮短。跟隨式換刀要求到盤(pán)上所有刀具都要按照加工工件的順序進(jìn)行排列放置,在換刀時(shí)首先要仔細(xì)計(jì)算和確定好每一把刀具的換刀位置,以確保刀具不會(huì)同工件發(fā)生碰撞,而不用考慮換刀時(shí)刀盤(pán)及刀架上的全部刀具是否會(huì)和工件碰撞。通常是在情況下加工大批量工件,加工過(guò)程中要用到的刀具數(shù)量較多、類型較多、以及軸向和徑向尺寸差值較大的情況下采用跟隨式換刀。此外,跟隨式換刀可以實(shí)現(xiàn)一次裝夾加工多個(gè)工件[3]。

跟隨式換刀是從第一把刀具開(kāi)始調(diào)試的,主要調(diào)試方法包括兩種。其中一種方法是直接在車床上進(jìn)行調(diào)試,雖然很直觀但是會(huì)延長(zhǎng)輔助時(shí)間,第一把外圓刀的安裝位置不與第二把外圓刀的位置重合,橫向和軸向的坐標(biāo)原點(diǎn)以第一把刀的刀尖為準(zhǔn),第二把刀在此基礎(chǔ)上改變△X、△Z(其它刀與基準(zhǔn)刀在X軸即橫向和Z軸即軸向上的差值)。如此便能使所有刀具可以再最近的地方實(shí)現(xiàn)換刀,以大大減少換刀是刀具空走刀的路程,進(jìn)一步提高加工效率。另一種方法是采用機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀,對(duì)刀儀將測(cè)量得到的數(shù)據(jù)按一定的方法進(jìn)行直接計(jì)算,然后寫(xiě)入相應(yīng)的程序,從而直接得到程序中所有使用刀具的刀尖位置差。但是必須保證計(jì)算準(zhǔn)確沒(méi)有誤差,否則會(huì)導(dǎo)致?lián)Q刀時(shí)發(fā)生刀具和工件的摩擦和碰撞,對(duì)刀具和工件造成損壞,甚至損壞數(shù)控車床。

跟隨式換刀在換刀時(shí)要參考換刀點(diǎn)位置和刀具的準(zhǔn)確參數(shù),尤其是在工件的加工過(guò)程中,一旦刀具的安裝位置出現(xiàn)變化就必須據(jù)此重新設(shè)置程序中的相關(guān)換刀點(diǎn)。例如,在數(shù)控車削的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,一般要采取排刀法,這是一個(gè)鐘加工效率較高的安排走刀路線的方法,需要參考工件的大小尺寸和幾何形狀,在刀具排列方式換刀的過(guò)程中并不需要轉(zhuǎn)動(dòng)刀盤(pán)或刀塔,從而有效的提高了加工的效率。例如,此次實(shí)例中需加工工件的材料為鋁,毛坯為管材,加工中所用到的道具主要有外圓精車刀、內(nèi)圓精車刀、外圓粗車刀、內(nèi)圓粗車刀、螺紋車刀以及切槽刀等,按照一定的順序排列放置于刀架上。其中內(nèi)圓粗車刀和外圓粗車刀背靠背并列在一起,兩刀刀尖之間的距離應(yīng)不超過(guò)管材毛坯的內(nèi)徑,以求在工件加工過(guò)程中防止主軸反轉(zhuǎn),使主軸始終保持朝一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng),內(nèi)圓粗車刀和外圓精車刀刀尖之間的距離要大于管材毛坯內(nèi)外徑的差。加工過(guò)程中在進(jìn)行排刀時(shí)要根據(jù)程序和刀具位置,可以采用編程的方法為每一把刀設(shè)置坐標(biāo)系,采取坐標(biāo)指令,也可以將所有刀具設(shè)置在同一個(gè)坐標(biāo)系,由程序坐標(biāo)系補(bǔ)償?shù)毒唛g位置的差值,但是在使用這種排刀法跟換刀具時(shí)如果刀具出現(xiàn)磨損,更換時(shí)要以刀具刀尖的實(shí)際位置為標(biāo)準(zhǔn),重新調(diào)整換刀程序。

3.結(jié)語(yǔ)

數(shù)控車床是機(jī)械制造領(lǐng)域中的重要部分,在實(shí)際操作過(guò)程中直接決定著制作和加工的效率,而刀具的先進(jìn)性、換刀點(diǎn)位置的選取、編程質(zhì)量、供氣質(zhì)量以及對(duì)車床管理的科學(xué)性都是影響數(shù)控機(jī)床加工有效率的關(guān)鍵因素,其中換刀點(diǎn)設(shè)置的改進(jìn)又是重中之重,換點(diǎn)設(shè)置的合理性不僅能減少對(duì)車床的損害,降低加工成本,而且能夠有效的提高加工效率。

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