【正文】 動最顯著。 高速銑削粗加工的主要目的就是實現(xiàn)單位時間的最大材料去除率，為半精加工和精加工預(yù)留出更均勻的切削余量，使工件的加工表面形成接近半精加工的外形輪廓。 CVD 金剛石涂層刀具的允許切削速度比硬質(zhì)合金刀具高 2~3 倍，切削刃鋒利且一致性好，摩擦系數(shù)低，可在高轉(zhuǎn)速、低進(jìn)給下實現(xiàn)薄壁石墨電極的高速高精密加工 [9]。 4 高速銑削加工刀具結(jié)構(gòu)優(yōu)選 結(jié)構(gòu)類型 精密薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極高速銑削的常用刀具結(jié)構(gòu)類型有立銑刀、球頭刀和圓角銑刀。精加工時，立銑刀、圓角銑刀和球頭刀都可用于等高精加工進(jìn)行等高光刀；當(dāng)采用平行精加工策略進(jìn)行平行光刀以及選用三維偏置精加工進(jìn)行三維偏置光刀時，一開粗 立銑刀 偏置區(qū)域清除 圓角銑刀 基準(zhǔn)開粗 立銑刀 輪廓區(qū)域清除 圓角銑刀 二次開粗 立銑刀 偏置區(qū)域清除 等高光刀 立銑刀 等高精加工 圓角銑刀 球頭刀 平行光刀 球頭刀 平行精加工 三維偏置光刀 球頭刀 三維偏置精加工 基準(zhǔn)精加工 立銑刀 輪廓精加工 光底 立銑刀 平行區(qū)域清除 圓角銑刀 清角 球頭刀 自動清角精加工 立銑刀 筆式清角精加工 圖 5 石墨加工刀具的選用 [5] 26 般選用球頭刀；采用輪廓精加工策略進(jìn)行光基準(zhǔn)時，宜選用平底刀；采用平行區(qū)域清除策略光底面時，宜選用立銑刀和圓角銑刀。銑刀的螺旋角對銑削過程中的切削力合力方向有著重要影響，選擇較小的螺旋角，可以使切削力合力盡量朝向工件材料內(nèi)部，從而可以起到減少崩邊的效果。 表 2 Powermill軟件的常用刀具路徑生成策略 [16,17] 粗加工 平行區(qū)域清除，偏置區(qū)域清除 ， 輪廓區(qū)域清除 ， 自動平行粗加工 ， 順銑或逆銑加工 ?????? 圖 7 薄壁石墨電極高速銑削專用刀具 圖 6 刀具切入和切出時薄壁石墨電極側(cè)邊的受力示意圖 [14] 27 5 高速銑削編程策略 目前市場上常用的高速加工 CAM 軟件有Powermill、 Cimatron、 SpaceE、 Unigraphics、Mastercam、 CAXAME（國產(chǎn)）和 Superman 2020（國產(chǎn)）等。投影加工可將加工策略很好地投影到零件上，所產(chǎn)生的刀具路徑無論在淺灘區(qū)域還是在陡峭區(qū)域均具有相對固定的行距 。最佳等高精加工策略是一個綜合等高加工和三維偏置加工的混合策略，使用該策略時，陡峭的模型區(qū)域?qū)⑹褂玫雀呒庸ぃ渌哪Ｐ蛥^(qū)域則使用三維偏置加工。 (a) (b) (c) (d) 圖 10 刀具路徑連接方式：（ a）內(nèi)切圓弧移刀；（ b）空間外向圓弧移刀；（ c）高爾夫球桿頭式移刀；（ d）空間螺旋側(cè)向移刀 典型薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極高速銑削編程實例 下面是采用 Powermill軟件對圖 11 所示的典型薄壁石墨電極進(jìn)行高速銑削編程的設(shè)計實例。 7 結(jié)論 精密薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極高速銑削 存在 邊角易崩碎、尺寸精度和已加工表面質(zhì)量難以控制等工藝 難 點。nig． Fr228。 6 高速銑削 工藝 參數(shù)優(yōu)選 由前述工藝難點分析可知， 降低切削力可以減少讓刀和彈刀，提高薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極的表面加工質(zhì)量，減小邊角崩碎和折斷 。 （ a） （ b） 圖 9 刀具切入切出方式：（ a）斜向式切入；（ b）螺旋式切入 刀具路徑連接 高速加工中的 刀具路徑連接 是指在高進(jìn)給速度時相鄰刀具路徑間的過渡連接方式 ， 選取合 理 的 刀具路徑 連接方法 ， 可以 盡可能地避免刀具的空程移動， 緩解刀具路徑突然變化導(dǎo)致的切削沖擊， 極大地提高切削效率 。正確使用邊 界可將三維偏置刀具路徑限制在平坦區(qū)域，剩下的陡峭區(qū)域可留給等高精加工刀具路徑來加工。 （ a） （ b） （ c） （ d） （ e） 圖 8 刀 具路徑生成策略示意圖：（ a） 偏置區(qū)域清除策略；（ b）等高精加工；（ c）螺旋等高精加工；（ d）投影加工；（ e）三維偏置精加工 典型薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極高速銑削的半精加工通常采用的編程策略主要有等高精加工（圖 8（ b））、投影加工策略（圖 8（ d））和平行精加工策略等。BBT 刀柄與常規(guī) 7/24 錐度刀柄的結(jié)構(gòu)參數(shù)基本相同，只是端面的尺寸和精度有所不同， 并且 采用與主軸的錐面 和 端面同時接觸 式 結(jié)構(gòu)，保持力矩更大，剛性更強(qiáng)，具有較高的重復(fù)精度。 刀具幾何角度 當(dāng)進(jìn)行 薄壁的側(cè)邊 高速 銑削 時，兩側(cè)邊在順銑和逆銑時的受力方向各不相同，即切入的一邊是壓入，切出的一邊是 壓出 ，刀具 切出時薄壁在切削刃作用下易產(chǎn)生崩邊，此時切削力的合力方向?qū)Ρ肋吘哂酗@著影響 （ 如圖 6 所示 ） 。粗加工中，立銑刀和圓角銑刀均可用于偏置區(qū)域清除和輪廓區(qū)域清除。 超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金 ?mWC8%Co的耐磨粒磨損性和抗沖擊俱佳，是目前最適合石墨高速銑削的硬質(zhì)合金基體材料 [4]。石墨切削加工應(yīng)選用與石墨材料硬度相適應(yīng)的刀具，如圖 5 所示。由于讓刀一般發(fā)生在距離薄壁頂部較近的部位，而彈刀導(dǎo)致的欠切和刀具偏擺導(dǎo)致的過切一般發(fā)生在薄壁的根部附近，因此一般情況下薄壁的頂部和根部的波紋狀表面比較明顯，而薄壁中間高度部位的表面加工質(zhì)量稍好。此外，薄壁的高度越高， 加工所需要的刀具越長 ， 刀具在高速旋轉(zhuǎn)下由安裝誤差或動平衡偏心量 而 造成的偏擺就越大，刀具對薄壁產(chǎn)生過切和沖擊就越嚴(yán)重，過切也就越嚴(yán)重（如圖 2（ c）所示），此時若沖擊過大，將導(dǎo)致薄壁從根部發(fā)生折斷（圖 1（ b））。 邊角崩碎 精密 薄壁結(jié)構(gòu)石墨電極容易發(fā)生邊角崩碎 主要是由切削沖擊 、 讓刀和 彈刀 以及 切削力波動 所造成 。在未來的日子里，我會更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！， 還有許多人，也許他們只是我生命 中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此基礎(chǔ)上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件、數(shù)控機(jī)床整機(jī)等的具體技術(shù)途徑。 其次要滿足各聯(lián)動坐標(biāo)軸的 Kv 值必須相同，以保證合成運動時的精度。 二是位置環(huán)增益系數(shù) Kv 值的正確設(shè)定與調(diào)節(jié)。速度調(diào)節(jié)器是比例積分 (PI)調(diào)節(jié)器，其 P、 I 調(diào)整值完全取決于所驅(qū)動坐標(biāo)軸的負(fù)載大小和機(jī)械傳動系統(tǒng) (導(dǎo)軌、傳動機(jī)構(gòu) )的傳動剛度與傳動間隙等機(jī)械特性，一旦這些特性發(fā)生明 顯變化時，首先需要對機(jī)械傳動系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)工作，然后重新調(diào)整速度環(huán) PI 調(diào)節(jié)器。它們對機(jī)床坐標(biāo)軸在運行中的實際位置進(jìn)行直接或間接的測量，將測量值反饋到 CNC 并與指令位移相比較直至坐標(biāo)軸到達(dá)指令位置，從而實現(xiàn)對位置的精確控制。 18 (7)機(jī)床 (電器部分 )包括所有的電動機(jī)、電磁閥、制動器、各種開關(guān)等。 主軸驅(qū)動系統(tǒng)自身有許多參數(shù)設(shè)定，這些參數(shù)直接影響主軸的轉(zhuǎn)動特性，其中有些不可丟失或改變 的，例如指示電動機(jī)規(guī)格的參數(shù)等，有些是可根據(jù)運行狀態(tài)加以調(diào)改的，例 如零漂等。 數(shù)控系統(tǒng)都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴(yán)格按規(guī)定操作，而日 17 常的維護(hù)則主要是對硬件使用環(huán)境的保護(hù)和防止系統(tǒng)軟件的破壞。 . 修改程序和刀補(bǔ)控制尺寸 數(shù)控加工中，我們經(jīng)常碰到這樣一種現(xiàn)象：程序自動運行后，停車測量，發(fā)現(xiàn)工件尺寸達(dá)不到要求，尺寸變化無規(guī)律。經(jīng)過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。中國金屬加工在線 . 修改刀補(bǔ)值保證尺寸精度 由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足加工要求時，可通過修改刀補(bǔ)使工件達(dá)到要求尺寸，保證徑向尺寸方 法如下： a. 絕對坐標(biāo)輸入法 根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在刀補(bǔ) 001～ 004 處修改。 1. 對刀后，裝夾好工件毛坯； 2. 主軸正轉(zhuǎn)，手輪基準(zhǔn)刀平工件右端面 A； 3. Z 軸不動，沿 X軸釋放刀具至 C點，輸入 G50 Z0，電腦記憶 該點； 4. 程序錄入方式，輸入 G01 W8 F50，將工件車削出一臺階； 5. X 軸不動，沿 Z 軸釋放刀具至 C 點，停車測量車削出的工件臺階直徑γ，輸入 G50 Xγ，電腦記憶該點； 6. 程序錄入方式下，輸入 G00 Xα Zβ，刀具運行至編程指定的程序原點，再輸入 G50 Xα Zβ，電腦記憶該程序原點。 . 確定加工路線 加工路線是指數(shù)控機(jī)床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達(dá)到壽命才是理想的條件。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產(chǎn)生機(jī)械的、化學(xué)的、熱的磨損。 （ 2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關(guān)，因此其控制精度高。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動電路功率放大后，驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動部件的直線位移。 ． 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€或兩個以上運動的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求?？梢詭?9 個坐標(biāo)同時向目標(biāo)點運動，也可以各個坐標(biāo)單獨依次運動。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動化程度和生產(chǎn)效率。 近年來，發(fā)展起來的圖形交互式編程系統(tǒng)（ WOP，又稱面向車間編程），很受用戶歡迎。 （ 1）工序集中 20 世紀(jì) 50 年代末期，在一般數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上開發(fā)了數(shù)控加工中心，即自備刀具庫的自動換刀數(shù)控機(jī)床。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化的加工手段。 10 4 特種加工類數(shù)控機(jī)床 2 第三章 數(shù)控機(jī)床的分類 美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了 18 年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了 12年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù) 10 年，直到 2020 年。 未來 10 年將是中國機(jī)械行業(yè)發(fā)展最佳時期。 5 輪廓控制數(shù)控機(jī)床 6 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 10 第五章 程序首句妙用與控制尺寸精度的技巧 G00 的技巧 13 第六章 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。 機(jī)床的發(fā)展趨勢 數(shù)控機(jī)床總的發(fā)展趨勢是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。但是一套適用的 CAD/CAM 軟件加上計算機(jī)硬件，投資較大，學(xué)習(xí)、掌握時間較長，對大多數(shù)的簡單工件很不經(jīng)濟(jì)。 在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點的坐標(biāo)值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標(biāo)軸之間的運動無任何聯(lián)系。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個坐標(biāo)方向的進(jìn)給運動的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點位 /直線控制的數(shù)控機(jī)床。 按驅(qū)動裝置的特點分類 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測元件，伺服驅(qū)動部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動機(jī)。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 接對工作臺的實際位移進(jìn)行檢測，將測量的實際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值 進(jìn)行比較，用差值對機(jī)床進(jìn)行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現(xiàn)移動部件的精確運動和定位。通過測速元件 A 和光電編碼盤 B 可間接檢測出伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較， 用差值來實現(xiàn)控制。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 切削條件的三要素：切削速度、進(jìn)給量和切深直接引起刀具的損傷。 最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。 . 合理選擇夾具 1) 盡量選用