CNC加工提升精度与效率的关键技术与实战策略
在刚度允许条件下,粗加工采用较大切削深度减少走刀次数提高工件生产率。精加工一般采用较小切削深度获得更高表面质量。
影响工件最终加工精度和效率的因素,除CNC机床自身原因外,还应基于合理工艺路线设置、刀具选择与正确安装、合理选择切削用量、编程技巧、尺寸精度快速控制等方面。
1. 编程技巧
数控编程是数控加工最基础工作。工件加工编程优劣直接影响机床最终加工精度和效率。可从巧用固有程序、减少CNC系统累积误差、灵活运用主程序与子程序等方面入手。
1. 灵活运用主程序与子程序
复杂模具加工中,一模多件一般用于加工。若模具上有多个相同形状零件,应灵活运用主程序与子程序关系,在主程序中反复调用子程序直至加工完成。这不仅能保证加工尺寸一致性,还能提高加工效率。
2. 减少CNC系统累积误差
一般用增量法编程,以上一点为基准加工。这样连续执行多段程序必产生累积误差。因此编程时尽量用绝对法,使每段程序以工件原点为基准,可减少CNC系统累积误差、保证加工精度。
加工精度主要用于产品生产程度。加工精度和加工误差均是评价加工表面几何参数的术语。但任何加工方法获得的实际参数不会绝对准确。从零件功能角度看,只要加工误差在零件图要求公差范围内,即认为加工精度得到保证。加工精度指零件加工后实际几何参数(尺寸、形状、位置)与理想几何参数符合程度。两者差值叫加工误差。误差大精度低,误差小精度高。以下简介提高工件加工精度方法:
1. 调整工艺系统
①试切法:试切-测量尺寸-调整刀具切削量-切削-再试切,循环至达要求尺寸。生产效率低,主用于单件小批生产。②调整法:预先调整机床、夹具、工件、刀具相对位置获得要求尺寸。生产率高,主用于批量生产。
2. 减小机床误差
——提高轴承旋转精度
①选高精度滚动轴承 ②用高精度多楔动压轴承 ③用高精度静压轴承
——提高与轴承相关零件精度
①提高箱体支撑孔和主轴颈加工精度 ②提高与轴承配合面加工精度 ③测量调整相应部件径向跳动范围补偿或抵消误差
——适当预紧滚动轴承
①消除间隙 ②增加轴承刚性 ③滚动体误差均衡化
——使主轴旋转精度不反映到工件上
3. 减小传动链传动误差
(1)传动件少、传动链短、传动精度高(2)采用减速传动是保证传动精度重要原则,越靠近末端传动比越小(3)末端零件精度应高于其他传动件
4. 减小刀具磨损
(1)刀具尺寸磨损达剧烈磨损阶段前必须重磨(2)用专用切削油充分润滑(3)刀具材料应符合工艺要求
5. 减小工艺系统受力变形
(1)提高系统刚性,尤其是工艺系统薄弱环节刚性(2)减小载荷及其变化
6. 减小工艺系统热变形
(1)减少热源发热、隔离热源(2)温度场平衡(3)采用合理机床部件结构和装配基准(4)加速热传递平衡(5)控制环境温度
7. 减小残余应力
(1)增加热处理工序消除内应力;(2)合理安排工艺过程。以上是减少工件加工误差方法,合理安排工艺能有效提高工件精度。
2. 合理设置加工路线
合理设置加工路线和顺序是优化工件加工编程重要依据。可从加工轨迹和进给方式考虑。工件CNC铣削时,按工件工艺要求选择合适进给方式确保切削精度和加工效率。铣削平面工件外轮廓时,应安排刀具切入切出路线。尽量沿轮廓曲线延长线切入切出避免交接处刀痕。同时铣削加工中应根据工件情况选择顺铣或逆铣。
3. 刀具选择与正确安装
无论CNC加工还是普通加工,刀具直接作用于工件,故选装时加工精度和表面质量是最重要因素。特别是工件在加工中心加工时,刀具预存刀库,加工开始后不能随意更换。因此选刀一般原则:安装调整方便、刚性好、耐用度高、精度高。
4. 合理选择切削用量
切削用量确定是CNC加工工艺重要内容。其大小是机床主运动和进给运动重要参数,对工件加工精度、效率、刀具磨损有重要影响。切削用量选择包括切削速度、后切削量、进给量。基本选择原则:刚度允许时粗加工用较大切削深度减少走刀次数提高生产率,精加工一般用较小切削深度获得更高表面质量。
制造工艺