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铣床加工范文1
对师资队伍的培养中职学校数控专业教师往往分为几种：由师范院校直接毕业的教师往往讲得好、做不好；由工厂聘用来的教师往往是做得好、讲不好；讲得好又做得好的“双师型”教师在整个学校的师资队伍里面比例很小，大多数都是“双证型”教师。对于不同类型的教师需要通过不同的培养渠道进行强化：对讲得好做不好的教师，重点培养方向为下企业锻炼，实现教学与实践的紧密结合，由讲往做方面过渡，并通过各级教师技能竞赛验收培训成果；对于做得好讲不好的教师，重点培养方向为带领学生参加各类技能竞赛，由工厂中最为熟悉的“学徒制”开始，逐步增加学生人数，由做往讲方面过渡；同时，学校可以为这类教师搭建桥梁，让这类教师进入当地的行业协会，实现专业和行业联系起来，让行业专家进校园，让行业标准进课堂，将行业职教集团组建起来，课程形式更丰富，学生发展更为全面，让学校的专业紧扣住行业发展的脉搏。通过分类培养，使“双证型”教师都过渡成“双师型”教师。对于能讲又能做的“双师型”教师，可以考虑选送参加国家级、省级、知名企业和著名高校举办的各类培训班，将专业相关的最先进、最前沿的研究成果和理念及时引到学校。
1.1对教学内容与教学设计的改革与创新
目前，大多数中职学校数控铣床课程的教学基本流程大体上是安全机床介绍坐标系基本操作、分中对刀面铣其间穿插CAM或UG等编程软件的学习。很多教师把手工编程完全一刀切，这样非常不利于学生的后期生涯发展，但是根据中职生的学习能力与学习特点，将复杂的手工编程全部讲解，学生也无法接受。教师完全可以根据自己学生的学情来选择性讲解，哪怕只讲最基本的面铣。学习手工编程的目的不是要学生会编，而是让学生能够从程序中看懂基本的工艺路线及大体刀路，同时提高对数控铣床程序的敏感度，为日后的职业生涯打下良好的基础，同时也符合企业对于数控人才的要求标准。在教学中，数控铣床课程往往是采用“任务驱动教学法”。做教学设计时，要对任务的内容做重点考虑。当前，数控设备昂贵，大部分中职学校无法做到数控铣床一人一机，往往是教师在机器上演示，学生围观，其间必然有学生左顾右盼，开小差，再加之对任务工件不熟悉，不知道工件的用途，往往就偷懒，不动手操作，久而久之，开始觉得没意思，进而产生厌学情绪。所以初期对任务的布置以学生兴趣为主，尽量设置一些加工量较小的兴趣型任务，照顾到每个学生，让每个学生都能去操作。随着教学开展的深入，再慢慢由兴趣型工件转变为生产型工件，同时加大对产品质量的控制，严格按照国家标准或行业标准来进行质量检测，不要让学生形成“做出来就行了，尺寸差一点儿没关系”诸如此类的消极思想。宁可放慢步调，工件简单但合格，也不要盲目追求完成教学进度而马虎应付。
1.2教学方向与教学思路上的改革与创新
当前，在中职数控铣床加工实训教学中，基本上所有的中职学校都很注重与企业的生产实际进行结合，但是对于学生进入高职或者接受更高层次中的学习没有考虑到。在中职数控铣床加工学习中，主要是为了培养学生动手操作能力与职业素质，而在进一步的学习中则不仅仅需要这两方面的内容，同时更加注重的是学生的综合素质与创新能力。所以，在教学思路上，不能仅仅只是满足于一个工件的完成。完成工件的工艺路线有很多种，但是最优的工艺路线只有一条。在教学中，教师可以先制定一个并不完善的工艺路线让学生进行生产，在完成工件之后，对工件质量进行分析，进一步发现前面工艺路线的问题，再逐步引导学生改善工艺路线、优化加工参数和刀具路径，制作加工工艺卡，并通过对比两种工艺路线下产品的质量、加工效率，从直观上理性地认识制定合理加工工艺的重要性，培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力，提高学生的综合职业素养，既有利于学生毕业以后跟企业的无缝对接，又能提高学生自主学习的能力，有利于学生进入更高层次的学习。同时，在生产实习中，对数控铣床的机械系统和电气系统做一些基本的介绍，加工过程中遇到一些常见的简单机械故障或者电气系统故障，不要一味地去帮助解决，而是帮助学生分析故障原因，让学生自己尝试去解决故障，将学生打造成能操作、能编制加工工艺、能简单维修的复合型人才。
1.3构建多体系教学资源
中职学校数控铣床加工课程每学期学时数大概在130节课，折算成企业上班时间还不足一个月，一学年的学习时间，仅相当于企业一个半月的时间。在如此短的时间内，仅凭课堂上的学习很难达到企业对数铣人才的要求标准，所以建立多元化、多体系的教学资源是当务之急。当前由于各地产业结构、经济水平的局限性，教师要对现有的教材及配套的教学资源进行调整，有些学校的教材、教学资源根本就不适合本校、本地区的职业发展，所以建立起属于自己地区的校本教材和教学资源是重中之重。教学资源包括但不局限于职业标准、数字化理论教材、实训指导书、任务工单、教学课件等，部分条件较好的学校还可以通过建立网络课程、图纸资料、动画资源、常用软件、教学录像形成专属的精品课网站，并以特定时间按特定比例进行更新。同时在班级上建立起专业图书角、企业文化角、优秀作品展示角等实体资源库，不定时邀请现已经在数控岗位任职的毕业生跟在校生交流工作心得，使学生在课堂内能操作，在课堂外能思考，在学校能上课，在企业能上岗。
2结语
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关键字 结构；主轴；加工对象
中图分类号TG54 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2014）123-0193-02
1 数控镗铣床的选型
通常情况下如果要同时满足零件的形状、大小、种类及加工精度的要求，单靠数控镗铣床加工时存在一定困难的。所以，综合考虑了加工成本与加工范围以后，数控镗铣床的选型不能局限于零件的极限尺寸，只需要80%满足需要即可。因为Z轴承受的切削力和Z轴的行程，使Z轴成为加工中最重要的参数，所以当加工要求都满足时，Z轴的行程需要尽量缩短。由于加工的材料与所选择的机床不同，数控镗铣床分为轻型镗铣床和重型镗铣床两大类。只有我们很好的掌握了被加工材料的属性，才能更好的运用这两类机床。
2 数控镗铣床的结构与加工范围
2.1数控镗铣床的主要结构
图1 数控立式镗铣床
1.刀夹2.拉钉3.主轴4.拉杆5.蝶形弹簧6.活塞7.液压缸
1）主轴
机床的主轴由镗轴和铣轴组成，主轴轴承采用刚性好，精度高，转速高的轴承组成。为防止主轴高速旋转时温度升高而影响轴承的精度，系统需采用冷却油对轴承降温。
主轴尾端变形量Y的计算：
Y=Y1+Y2=Fa3×（L/a+1）/3EI+F×（1+a/L1）2/KE+F×（a/L）2/KA
Y―皮带给主轴的总拉力；Y1―弹性主轴端部位移量；Y2―刚性主轴端部位移量；a―皮带合力中心至后支撑的悬伸距离，mm；L―主轴两端支撑跨距，mm；E―弹性模量，E≈2.1×105N/mm2；I―主轴截面的平均惯性矩，mm4；KA―前轴承的刚度；KE―后轴承的刚度。
2）主轴的变形与刚度
主轴在运动时变形主要是两个截面绕轴线的扭角来表示，对于Mn为常值的等截面圆轴，由于其很小，可得：
将胡克定律带入得：
式中，反映了截面抗扭转的能力，也称截面的抗扭刚度。
3）导轨
机床的X/Y/Z直线运动方向的导轨是由贴塑滑动导轨与滚动导轨结合而成的复合式导轨；其优点是：精度高、吸振性好、高频振动小、摩擦系数小等优点。
4）直线进给机构
通常机床的X坐标进给机构采用齿轮齿条传动，Y/Z/W坐标进给机构采用齿轮减速箱及丝杠螺母副组成的传动机构。这一结构很好的保证了传动精度并消除了传动间隙使各移动部件能平稳驱动。
5）液压系统
通常情况下，液压系统内都有一个油温冷却机来控制油温。
6）精度补偿机构
所谓的精度补偿机构就是主轴箱滑枕的重心位移装置采用了吊臂随动机构，可以消除滑枕移动时的挠度和主轴箱重心的偏移，能很好地平衡重心偏移问题，保证了机床的精度。
7）导轨
导轨面由电动间隙泵按预定的周期和时间对各点供油，满足了性能要求。
8）检测元件
X、Y轴采用反射式光栅尺进行检测；回转工作台常采用圆光栅，构成闭环控制系统；Z、W、V轴常采用编码器进行检测，构成了半闭环控制系统；很好的实现了机床的故障率低，精度稳定可靠等优点。
2.2切削加工的对象
1）平面类零件
加工垂直或平行于水平面，或与水平面成一定角度的零件。
2）曲面零件
加工空间曲面和不能展开的零件，例如模具中的叶片和螺旋件等，如图1所示：
图2 空间曲面零件
（3）斜角类零件
加工不能展开的零件，加工件与水平面成一定的角度沟槽类零件的加工，例如机床的梁、框，肋等工件，如图2所示：
图3 变斜角类零件
项目 ZJYI82-1.58 ZJYI82-1.58 ZJYI82-1.58 ZJYI82-1.58 ZJYI82-1.58 ZJYI82-1.58
额定功率 1.5 2.2 3.7 3.7 5.5 7.5
驱动 三相 AC380 50/60Hz
额定电流 4.2 5.7 9.4 8.9 13.7 18.4
额定效率 50 50 50 50 50 50
30min功率 9.5 14 24 24 35 48
30min电流 2.2 3.7 5.5 5.5 7.5 11
表1 电机参数
（4）孔件
主要用于钻孔、扩孔、镗孔，以及数量多，需多次换刀进行的孔类零件的加工。
3 机床的选取
机床的选取根据电机的功率，主轴的型号（需要几轴），加工零件的需求，总体来说是根据用户的需要来选取机床。
在选择主轴电机时候我们可以根据下列表格进行选取。
参考文献
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【关键词】数控铣床 虚拟加工 Virtools
1 概述
数控铣床是现代制造业生产加工的重要设备之一，培养优秀的数控铣床操作工成为相关教育机构的迫切任务，但是数控铣床操作难度大，具有危险性，若操作不当可能对人身和机床造成不可逆转的伤害。数控铣床的虚拟加工系统能够有效避免真实的人身和机床伤害，尤其对于初学者来说非常适用，加之虚拟现实技术的飞速发展和广泛应用，使得此类系统的研究成为现实。浙江大学山东大学陕西科技大学等高校的学者对此都进行了一定的研究，设计开发了数控车床、加工中心的仿真系统，或是用于数控加工的教学系统。
但是上述文献所涉及的虚拟加工系统多存在仿真效果不理想，沉浸感不佳等问题，对此，本文特利用虚拟现实技术的3I（immersion， interaction， imagination）特性，基于Virtools软件平台，结合计算机、三维立体投影设备、立体眼镜、音响等硬件设施，研究开发了一个数控铣床的虚拟加工系统。该系统利用3DS Max建立数控铣床的三维模型，运用Virtools实现铣床运动的仿真，并使用其物理模块实现了刀具与工件和机床的碰撞检测。
2 虚拟加工系统的设计
该系统由计算机、BARCO Gemini立体投影系统、立体眼镜、音响等硬件设备构成，系统结构图如图1所示。该系统可完成数控铣床面板的基本操作仿真、零件的安装和拆卸仿真、铣床切削加工运动仿真等内容，具体功能框架如图2所示。数控铣床及刀具、工件的三维模型由3DS Max软件建立，导入Virtools中进行机床的运动仿真和人机交互功能的实现。
3 数控铣床的运动仿真
3.1 铣床面板操作仿真
数控机床操作者主要是通过数控机床的面板与机床进行交互并完成零件的加工的。本文所开发的虚拟加工系统是在型号为XD-40A的三轴数控铣床的基础上进行的，所用操作面板是FANUC Series 0i系列面板。用户通过鼠标和键盘与系统进行人机交互，用户点击鼠标进行按钮相关操作，也可通过键盘进行参数的输入，参数将存入相应的数组中，结果将实时显示在显示屏上。图3是某按钮操作的流程图。
3.2 工件装卸过程仿真
本系统设置了长方体和圆柱体两种毛坯形状，用户可以选择所需毛坯类型并控制毛坯的尺寸。若需要其他类型的毛坯，可通过系统预留的接口导入毛坯的三维模型。系统的夹具有平口钳和三爪卡盘两种，可通过鼠标、键盘与系统进行交互来实现工件的安装和拆卸，安装毛坯的流程图如图4所示，若需要其他专用夹具，可通过系统预留接口导入夹具的三维模型。
3.3 铣床切削运动仿真
切削运动的实质是刀具相对于工件进行运动的结果，系统根据用户输入的G代码判断刀具的运动轨迹，实现工件的切削加工。在加工的过程中，运用Virtools自带的物理模块进行碰撞检测，以防止刀具和机床的碰撞而发生损坏。
4 系统仿真
用户利用本系统进行虚拟加工时，通过鼠标键盘进行信息的输入和对系统的控制，佩戴立体眼镜通过三维投影设备观察整个加工的过程的实现。进入系统之后首先进行毛坯的设置和安装，并选择合适的加工刀具；然后通过控制面板完成对刀操作并设置刀补，利用鼠标键盘通过控制面板输入加工程序，按下启动按钮进行工件的加工；加工完毕之后进行零件的拆卸，并以全屏模式观察零件的加工结果。
5 结束语
本文利用3ds max和virtools等软件，配备计算机、三维投影设备、立体眼镜等硬件设施，开发了一个数控铣床的虚拟加工系统。依据真实机床进行相关模型的建立，并通过贴图处理和环境配置提高了系统的真实感，三维投影设备和立体眼镜的使用增加了系统的沉浸感。系统的整个仿真过程符合实际加工的顺序，能够使用户操作数控机床的能力得到很好的锻炼，同时避免了的危险的发生及机床的损坏。若想进一步提升系统的交互性和沉浸感，可加入数据手套完成人机交互过程，这也是下一步的研究方向之一。
参考文献
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作者简介
吕玉兰（1989-），女，河北省辛集市人。硕士研究生。助理讲师。主要研究方向为虚拟现实，数控加工。
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数控机床是一种科技含量高、精密度高，专门用于加工复杂空间曲面的机床，它对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业，有着举足轻重的影响力。五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等加工的重要手段。机床调试完成后，在原来的基础上通过对五轴联动数控机床的结构形式和UG系统功能的研究，利用UG建立机床的仿真模型，对机床加工过程进行三维运动仿真，并检测加工过程中刀具与机床部件和工件夹具之间的干涉碰撞及工件的过切，欠切，确定干涉碰撞发生的位置和相应的NC程序段，并为对先前的设计和NC程序的修改提供依据。
为了满足市场和科学技术发展的需要，为了满足现代制造技术对数控技术提出的更高要求，当前，世界数控技术及其装备发展趋势主要体现在以下几个方面：要提高加工效率，首先必须提高切削和进给速度，同时，还要缩短加工时间;要确保加工质量，必须提高机床部件运动轨迹的精度，而可靠性则是上述目标的基本保证。为此，必须要有高性能的数控装置作保证。机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。机床结构模块化，数控功能专门化，机床性能价格比显著提高并加快优化。
为追求加工效率、加工质量、驱动性能、使用连接方便、简化编程操作、诊断，监控的智能化，数控系统中应具备自适应控制、工艺参数自动生成、前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载、自动选定模型、自整定、自动编程、系统的诊断及维护等功能。为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求，最重要的发展趋势是体系结构的开放性。加工过程的动态图形仿真验证己成为数控图形自动编程系统中刀具轨迹验证的重要手段。采用实体造型技术建立加工零件毛坯、机床、夹具及刀具在加工过程中的实体几何模型，然后将加工零件毛坯及刀具的几何模型进行快速，最后采用真实感图形显示技术，把加工过程中的零件模型、机床模型、夹具模型及刀具模型动态地显示出来，模拟零件的实际加工过程。其特点是仿真过程的真实感较强，基本上具有试切加工的验证效果，但它需要大量复杂的三维图形计算，对硬件环境要求很高，也较难实现高度的集成化和网络化。
由于先进制造业的飞速发展以及对生产过程高效率、高智能化的要求，单纯的几何仿真已经不能满足需要。因此在实际加工过程之前要对切削过程进行仿真、预测与分析。但由于加工过程的复杂性和加工形式的多样性，以及当前的需求，今后一段时间数控加工仿真研究方向应集中于以下几个方面，三维实体能够较为全面地模拟实际加工过程，但计算量大，如何优化计算方法，增加仿真的实时性，降低对硬件环境的要求是加工过程仿真技术需要解决的问题，也是计算机图形学、计算机仿真学共同面临的具有较大难度的问题。加工过程仿真作为先进制造技术的组成部分，适应整个制造系统的集成化、网络化环境是必然要面临的问题，而且根据并行工程、敏捷制造的思想，仿真的结果要及时地反馈到等相关子系统，这也对集成化、网络化提出了要求。将虚拟现实技术、虚拟制造技术应用于加工过程仿真，更能全面、真实地反映加工过程，并可提供一定的交互功能。数控加工仿真需要多方参与，仿真过程所需的原始数据往往来自多个部门的数据库，这些部门在地理上是分布的，甚至有可能分布在世界的不同地区。
虽然目前在工艺规划和刀具轨迹生成等技术方面己取得很大进展，但由于零件形状的复杂多变以及加工环境的复杂性，要确保所生成的加工程序不存在任何问题仍十分困难，其中最主要的如加工过程中的过切与欠切、机床各部件之间的干涉碰撞等。对于高速加工，这些问题常常是致命的。因此，实际加工前采取一定的措施对加工程序进行检验与修正是十分必要的。
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关键词：带式输送机；滚筒；数控镗铣床；V型垫铁；压紧装置
前言
带式输送机具有结构简单、成本低、运输距离长、效率高的优点。带式输送机的工作原理为靠胶带与滚筒之间的摩擦力而运行。滚筒是带式输送机的重要组件之一，在带式输送机的运行中占重要作用，因此合理的滚筒加工制作工艺十分重要。
1 现状及存在问题
1.1 工装卡具
在数控镗铣床上加工滚筒时，滚筒在压紧和拆卸时压板需反复的上下和拧螺母加大了劳动强度；加工不同滚筒时需调解螺纹杆长度来保证压紧滚筒；装卡时间过长；转换另一尺寸滚筒加工时需调整螺纹杆和压紧支点的高度；滚筒在装卡完需找正后才能进行加工；在对数控镗铣床加工完的基准车筒皮外圆进行车削加工时即使找正了圆心也无法保证筒皮黑皮全部能见光；滚筒的装卡和找正时间和单件生产时无法提高数控镗铣床加工滚筒效率。
1.2 工艺工序
现车间加工的各类滚筒轴承位或胀紧位时使用数控镗铣床（带刀库），加工滚筒时没有使用刀库实现自动换刀功能，每次只在手动方式下换刀，然后进行调整尺寸从而得到所要求的加工尺寸，再重新修改程序，所有工序没能体现出数控镗铣床的高效性能。
滚筒的轴承位或胀紧位加工完之后滚筒端面钻孔攻螺纹时需要从数控镗铣床吊装下来运到钻床上利用钻孔工装进行钻孔攻丝，加工完一面后吊出滚筒翻转后再吊入工作位进行另一面钻孔攻丝，中间所需的吊装、翻转、装卡滚筒、找正、工装定位等多项工序即占用了设备、人员又造成滚筒的加工步骤重复和二次装卡造成的精度下降。
2 问题处理对策
2.1 工装改进
（1）改进V型垫铁。V型垫铁是限制滚筒的左右下自由度，加工时防止滚筒左右摆动，一般钳工画一些圆柱体的物件时，需要固定一面，而进行水平或垂直的画线。在加工一些物件时，特别是数控镗铣床，需要固定圆柱型平面。经过优化设计，在原有的V型垫铁上增加两块联合冲剪机刀板加强V型接触面的硬度，减少多次使用时V型铁表面的磨损，提高定位精度，具体改进如图1所示。
改进之前滚筒加工一段时间之后接触面发生冲击磨损、摩擦磨损及压紧变形等造成左右圆心来回的摆动，每加工完一件滚筒后重新再找左右圆心，不能实现批量生产，不能有效提高工作效率。在原有的V型垫铁的斜面上增加联合冲剪机刀板，刀板的硬度远比筒皮硬度大，加工时V型面不会磨损，保证V型垫铁长期的不变形，加工滚筒之前对两个V型垫铁接触面找正，精车完滚筒外圆为加工基准，快速定位滚筒左右圆心，调转180°加工面上圆心自然对正，提高滚筒加工的同轴精度，每次加工滚筒时只需找正滚筒上下圆心即可，减少滚筒找正圆心时间一半，即快速找正又分批次生产，提高滚筒加工效率。
（2）改进压紧工装。滚筒压紧是限制滚筒的上自由度，防止滚筒加工时上下跳动，经过优化设计，将原来的压紧方式改为机械千斤顶压紧，缩短滚筒装卡时间，解决滚筒压紧时的频繁搬动压板和降低拧动螺母时的劳动强度，具体改进如图2所示。
图2a是工装改进之前压紧滚筒时，滚筒放置在V型铁之上，放置与滚筒同高度的支点，利用螺纹杆和压板来固定滚筒。图2b是经过重新优化设计后的压紧工装，利用机械千斤顶的压紧力减少人员的劳动强度和缩短装卡时间，千斤顶是一种用钢性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底座在行程内顶升重物的轻小起重设备。此压紧工装由机械千斤顶、压紧压板、高度调节桥、滑道、可转动底座、底座滑道、平衡支点组成，其原理是机械千斤顶底座固定在压紧压板上，千斤顶活塞杆固定在高度调节桥上，利用滑到上的快速定位孔调节加工不同滚筒外径尺寸的压紧合适的高度，平衡支点高度调整到与放置滚筒高度平齐，把压紧装置通过底座滑道推送到贴近滚筒，伸出千斤顶活塞杆滚压紧筒，滚筒加工完成后拆卸滚筒时缩回千斤顶活塞杆带动压紧压板松开，把压紧装置向后拉出，利用可转动底座带动压紧装置转至90°，顺利吊装滚筒，经过改进后的压紧装置实现快速、轻松的压紧各类外形尺寸的滚筒，能有效的提高滚筒装卡时间。
2.2 工艺改进
数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，伺服系统根据控制系统的数据指令驱动机床，刀具和零件执行数控代码规定运动；检测系统是检测机床执行件位移和速度变化量，将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据差别调整机床动作；传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环、自动换刀等。
滚筒轴承位加工完之后端面钻孔攻丝工序也放在数控镗铣床上加工因为与普通钻床相比，数控镗铣机床有如下特点： （1）加工精度高，具有稳定的加工质量；（2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；（3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；（4）机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3-5倍）；（5）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；（6）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
3 结束语
文章提到的方案能起到基础的设计理念，加工过程中起到指导作用，随着加工工艺的不断提高，该设计理论可更加完善实用，从而大幅提高工作效率。希望各相关人员能集思广益继续优化并提高数控设备的工作效率，为生产出中国创造的精品而继续努力。
参考文献
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【关键词】 数控铣床 工装夹具 设计 应用
一般情况下,在机械加工过程中会使用到机床夹具,对于传统的机床夹具来说,其设计过程不仅具有详尽的资料而且具有成熟的经验作为人们的参考和借鉴。随着我们国家数控铣床的不断发展与应用,传统意义上的机械加工向着高效率、高适应性以及高精度的方向发展。然而,在实际应用中,有关于数控铣床工装夹具的设计内容非常少,本文依据数控铣床的加工特征,探讨数控铣床工装夹具的设计方法,有利于充分发挥数控铣床的加工潜力。
1 数控铣床工装夹具的设计
数控铣床主要是以压缩空气作为自身的动力,实现松开与夹紧刀具操作,方便于进行手动换刀,通常我们利用加工中心实现数控铣床的自动换刀过程。在加工过程中,通过换刀能够实现逐次加工各种表面的功能,但是,在每一次进行换刀的时候都需要耗费许多时间,尤其是在自动换刀的过程中,会发生一些故障。因此,我们在符合加工要求之下,尽量减少换刀的次数,进而节省有用时间,提高数控铣床的可靠性。下面我们通过比较合理的数控铣床工装夹具设计方法,科学地调整施工工艺,最大程度地降低换刀的次数。
如下图所示的工件,需要在立式的加工中心之上实现扩、铰a孔与b孔,原来的工装夹具的设计方法是每一次只装夹1个工件,该方法的加工工艺如下:换a孔扩孔刀、扩孔换b孔扩孔刀、扩孔换a孔铰刀、铰孔换b孔铰刀、铰b孔。从上面的加工工艺上看,每次对1个工件进行加工,就需要更换4次刀。
我们现在依据工件所具有的外形的尺寸以及机床的行程,对工装夹具进行设计,将其设计成为每一次能够装夹有8个工件,
通过上面的加工工艺我们可以看到,对8个工件进行加工时只需要换4次刀,这极大地节省了辅助时间。
2 数控铣床工装夹具的实际应用
以下主要将该工装夹具使用于卧式的加工中心进行加工。
2.1 加工的具体要求
在本次加工的过程中,其基本工序需要具有铣面A、铣面B、扩、同轴孔1以及同轴孔2,然而,由于同轴孔1与同轴孔2所具有的中部孔径都比较小,因此,在实际的加工过程中,需要从两端实行加工。
2.2 工装夹具的基本功能
工件面C或者面D,孔作为加工时用于定位的基准,具有重要的作用,对于工装夹具来说,通常使用一圆柱销和一菱形销进行工件的定位操作。经过比较巧妙地设计,能够使得一套工装夹具在一个相同的工序里面实现工件加工操作,并且一次可以安装6个工件。
2.3 利用工装夹具进行加工的过程
在安装好工件以后,确保面C和工装夹具的定位面相接触,在该加工过程中,工件所具有的面A处于工装夹具的边缘,其加工的基本过程如下:铣削处于工装夹具Ⅰ-Ⅰ边的各个工件的面A逐次扩、镗各个工件所具有的同轴孔1以及同轴孔2,在此过程中,对于同轴孔来说,其中部小孔所具有的长度尺寸需要加工过半。
加工的工作台进行180°回转,此时工装夹具的Ⅰ-Ⅰ边和Ⅱ-Ⅱ边进行对调,使得Ⅱ-Ⅱ边处于加工区,回转以后的工件端面以及同轴孔1、2的方向与位置同回转之前完全一样。
然后对位于工装夹具Ⅱ-Ⅱ边的各个工件所具有的面A以及同轴孔1、2进行加工,此时,同轴孔的中部小孔所具有的长度尺寸需要加工过半,至此,面A以及由面A端进行加工的孔完成了自身的加工操作。
放开工件以后,对工件进行180°的翻转,此时,工件面D和工装夹具的定位面发生接触,面B处于工装夹具的边缘。
最后对面B以及由面B加工的孔进行加工,该加工过程和上述一样,也需要对工作台进行180°回转,在加工同轴孔的中部小孔的时候,需要与上面已经加工完成的部分进行接通。
2.4 工装夹具的设计要点
设置回转中心以及侧面用来找校正基准,该工装夹具所具有的回转中心是孔,在对其进行安装的过程中,孔和分度工作台的回转中心需要重合。挑选具有高精度长侧面的工装夹具作为校正基准。
明确圆柱销和菱形销所处的位置,我们知道,圆柱销和菱形销所处的位置对于各工件在工装夹具中所处的位置来说具有重要的作用,在工件安装以后,需要确保其满足下面的要求:1、各个加工孔的中心与回转中心之间的距离需要一致、对称;2、各个加工端面与回转中心之间的距离需要一致、对称,进而确保工件上所对应的点与回转中心之间的距离一样。从而保证对工作台进行180°回转以后,工件上所具有的孔1与孔2以及工件的端面位置同回转之前完全的重合。在对数控铣床工装夹具进行设计的过程中,我们可以利用合适、科学的圆柱销与菱形销的位置去实现上述的要求,为了能够满足上述的要求,定位销与回转中心所具有的X方向以及Y方向的距离均标注上了公差。
保证工件的边缘延伸出工装夹具的边缘,上述应用在Y方向,工件的边缘延伸有4毫米,主要是为了有利于对端面进行加工,进而排除切屑。
3 结语
通过上面的叙述我们了解到,工装夹具对于机械加工来说具有重要的作用,随着我国数控铣床的不断发展与应用,数控铣床工装夹具的设计同传统的工装夹具的设计不同,需要引起设计人员的高度重视。我们依据数控铣床的加工特征,在科学、合理地设计数控铣床工装夹具的过程中,尽量利用上述的设计方法,从而有利于充分发挥数控铣床的加工潜力。
参考文献:
[1]周太平.提高加工中心使用效率实例一则[J].机械制造,2002,(09).
[2]廖宁.数控机床交钥匙工程中的若干工艺问题[J].现代制造工程,2003,(09).