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2017年5月19日

加工中心立銑刀具的加工應用 - 加工中心

用立銑刀在加工中心上加工工件，可以清楚看出刀具中心運動軌計與工件輪廓不重合，這是因為工件輪廓是立銑刀運動包絡形成的。立銑刀的中心稱為刀具的刀位點（4、5坐標精工機床稱為刀位矢量），刀位點的運動軌計即代表刀具的運動軌跡。在精工加工中，是按工件輪廓尺寸編制程序，還是按刀位點的運動軌跡尺寸編制程序，這要根據具體情況來處理。在全功能精工機床中，精工系統有刀具補償功能，可按工件輪廓尺寸進行編制程序，建立、執行刀補后，精工系統自動計算，刀位點自動調整到刀具運動軌跡上。直接利用工件尺寸編制加工程序，刀具磨損，更換加工程序不變，因此使用簡單、方便。經濟型精工機床結構簡單，售價低，在生產企業中有一定的擁有量。在經濟型精工機床系統中，如果沒有刀具補償功能，只能按刀位點的運動軌跡尺寸編制加工程序，這就要求先根據工件輪廓尺寸和刀具直徑計算出刀位點的軌跡尺寸。因此計算量大、復雜，且刀具磨損、更換需重新計算刀位點的軌跡尺寸，重新編制加工程序。全功能精工機床系統中刀具補償：1.精工車床刀具補償精工車床刀具補償功能包括刀具位置補償和刀具圓弧半徑補償兩方面。在加工程序中用t功能指定，t＊＊＊x中前兩個xx為刀具號，后兩個xx為刀具補償號，如t0202.如果刀具補償號為00，則表示取消刀補。（1）刀具位置補償刀具磨損或重新安裝刀具引起的刀具位置變化，建立、執行刀具位置補償后，其加工程序不需要重新編制。辦法是測出每把刀具的位置并輸入到指定的存儲器內，程序執行刀具補償指令后，刀具的實際位置就代替了原來位置。如果沒有刀具補償，刀具從0點移動到1點，對應程序段是n60g00c45x93t0200，如果刀具補償是x＝3，z＝4，并存入對應補償存儲器中，執行刀補后，刀具將從0點移動到2點，而不是1點，對應程序段是n60g00x45z93t0202.（2）刀具圓弧半徑補償編制精工車床加工程序時，車刀刀尖被看作是一個點（假想刀尖p點），但實際上為了提高刀具的使用壽命和降低工件表面粗糙度，車刀刀尖被磨成半徑不大的圓弧（刀尖ab圓弧），這必將產生加工工件的形狀誤差。另一方面，刀尖圓弧所處位置，車刀的形狀對工件加工也將產生影響，而這些可采用刀具圓弧半徑補償來解決。車刀的形狀和位置參數稱為刀尖方位，用參數0～9表示，p點為理論刀尖點。（3）刀補參數每一個刀具補償號對應刀具位置補償（x和z值）和刀具圓弧半徑補償（r和t值）共4個參數，在加工之前輸入到對應的存儲器，crt上顯示。在自動執行過程中，精工系統按該存儲器中的x、z、r、t的數值，自動修正刀具的位置誤差和自動進行刀尖圓弧半徑補償2.加工中心、精工銑床刀具補償加工中心、精工銑床的精工系統，刀具補償功能包括刀具半徑補償、夾角補償和長度補償等刀具補償功能。（1）刀具半徑補償（g41、g42、g40）刀具的半徑值預先存入存儲器hxx中，xx為存儲器號。執行刀具半徑補償后，精工系統自動計算，并使刀具按照計算結果自動補償。刀具半徑左補償（g41）指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的左方，刀具半徑右補償（g42）指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的右方。取消刀具半徑補償用g40，取消刀具半徑補償也可用h00.使用中需注意：建立、取消刀補時，即使用g41、g42、g40指令的程序段必須使用g00或g01指令，不得使用g02或g03，當刀具半徑補償取負值時，g41和g42的功能互換。刀具半徑補償有b功能和c功能兩種補償形式。由于b功能刀具半徑補償只根據本段程序進行刀補計算，不能解決程序段之間的過渡問題，要求將工件輪廓處理成圓角過渡，因此工件尖角處工藝性不好，c功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉接，可完全按照工件輪廓來編程，因此現代cnc精工機床幾乎都采用c功能刀具半徑補償。這時要求建立刀具半徑補償程序段的后續兩個程序段必須有指定補償平面的位移指令（g00、g01，g02、g03等），否則無法建立正確的刀具補償。（2）夾角補償（g39）兩平面相交為夾角，可能產生超程過切，導致加工誤差，可采用夾角補償（g39）來解決。使用夾角補償（g39）指令時需注意，本指令為非模態的，只在指令的程序段內有效，只能在g41和g42指令后才能使用。（3）刀具長度偏置（g43、g44、g49）利用刀具長度偏置（g43、g44）指令可以不改變程序而隨時補償刀具長度的變化，補償量存入由h碼指令的存儲器中。g43表示存儲器中補償量與程序指令的終點坐標值相加，g44表示相減，取消刀具長度偏置可用g49指令或h00指令。程序段n80g43z56h05與中，假如05存儲器中值為16，則表示終點坐標值為72mm。存儲器中補償量的數值，可用mdi或dpl預先存入存儲器，也可用程序段指令g10p05r16.0表示在05號存儲器中的補償量為16mm.經濟型精工機床中刀具軌跡的計算：經濟型精工機床系統，如果沒有刀具補償指令，則只能計算出刀位點的運動軌跡尺寸，然后按此編程，或者進行局部補償加工。

2017年5月19日

?鏜床深孔加工的技巧 - 加工中心

在鏜床工序中，深孔精密加工一直是孔加工中的難題，加工周期長，鉆頭、絞刀等工具損耗嚴重、而本單位產品的深孔工件又比較多、為此、設計新結構的刀具和工藝系統是改善深孔精密加工效果的有效方法。針對材料為40Cr(調質)鋼、長度為2800mm、孔經為Φ60+0. 08 mm、表面粗糙度為Ra0.8μm、直線度為0.12mm的缸體內孔精密加工，研制整套自導向鏜鉸刀及其工藝系統，經實際生產驗證，加工效果較好，具體方法如下： 1、自制導向鏜鉸刀自制導向鏜鉸刀，所用刀片材料為YW1,用楔塊壓緊在刀體上;導向體材料為T15（經淬硬處理），其外圓比刀片部位略小0.04-0.06mm。刀片和導向套的外圓表面均需研磨，使其表面粗糙度比工件加工后的孔壁粗糙度要求至少高一級以上。導向體內孔兩端有材料為ZQSn10-1的襯套，襯套內孔與刀體為間隙配合。刀體、導向套、單向推力球軸承和鎖緊螺母組裝后，要求導向體及單向推力球軸承轉動靈活，無軸向竄動；將鏜鉸刀頂裝在偏擺儀上，用百分表檢查，其刀片部位和徑向全跳動應不大于0.01mm，導向體繞刀體轉動時的徑向跳動應不大于0.02mm。鏜刀刀片的主要參數為：刃傾角λ=3°，前角γ=0°~3°，后角α=5°~8°，切削刃棱寬f1=0.05~0.08mm,導向刃棱寬f2=0. 2~0.25mm，鏜鉸內孔時，刀具的斷屑性能至關重要。如果切屑經常纏繞在鏜桿或刀具上，就可能損壞刀片，損失已加工表面，且易堵塞出油管。因此，進行深孔鏜鉸加工時一定要保證斷屑穩定可靠，即加工時切屑應定向流出，先卷曲后折斷。為此需在刀片前處磨出一月牙洼狀的斷屑槽，使切屑卷成小卷，并越卷越大，直至受刀具前面和切屑表面的擠推而彎曲折斷。月牙洼槽可在工具磨床上磨制，然后用20％白泥加80％碳化硅粉用水調成糊狀作為研磨劑，用圓弧半徑為1~1.5mm的鑄鐵研磨輪研磨15~30秒鐘，即可達到要求。月牙洼槽的主要參數為：倒棱寬度f=0.55~0.85mm，槽寬B=1.3~1.5mm。鏜鉸刀開始加工時，導向體對刀體可相對轉動，因拉刀切削而產生的軸向力由單向推力球軸承承擔，導向體與被加工孔壁保持滾動摩擦狀態。過去設計的鏜鉸刀沒有可轉動導向體，而是在刀體外圓表面上布置了四處導向塊，由于導向塊太短，切削時，已加工孔壁處于滑動摩擦狀態，導致孔壁不規則的周期性硬擠壓而出現黑色條紋，未被擠壓部位則呈現灰白色條紋。所以使加工后的孔壁全長表面形成明暗相間、有一定寬度的環狀條紋。通過改進設計，采用可轉動導向體后，加工后孔壁環狀條紋消失，呈現出均勻光滑的黑色表面。采用該鏜鉸刀加工時，切削參數為：轉數n=100~120r/min,切深t=1.5~2.5mm(單邊)，走刀量S=0.3~0.5mm/min。 2、鏜鉸孔的工藝系統深孔鏜鉸工藝系統可安裝在臥式鏜床或銑鏜床上進行加工。首先將工件上的孔粗鉆至Φ77mm；然后用兩個V形塊裝夾工件，兩端的固定圈用螺栓與工件外圓緊固，再將端蓋、O形密封圈用內六角螺釘與固定圈緊固，最后從右端將鏜桿連同鏜鉸刀一起送進，鏜桿穿過襯套后，鏜桿端頭插入萬向節套，用錐銷鎖定，再把定位套連導套一起套上鏜鉸刀，將定位套與右端固定圈連接緊固。安裝完畢后，啟動油泵電機，將冷卻油泵入工件內孔，然后啟動機床，鏜桿旋轉，開始進行切削加工。油泵參數為：壓力8Mpa，流量121/min。冷卻液為硫化油（加入適量氯化石蠟）。冷卻油初起到冷卻刀具的作用外，還可在刀片、導向體與已加工孔壁之間起到潤滑作用，可減小摩擦，并將切屑從左端出油管強行排除。該工藝系統的工件進給方向為向右移動，屬拉力切削方式。與推力切削相比，其鏜桿、鏜鉸刀不承受軸向推力，故振動明顯減小，刀片不易崩刃。刀具進入被加工孔時，刀片的導向刃可起到導向作用，刀片導向刃和轉動體始終支撐在被加工孔的孔壁上，可平衡切削產生的徑向切削分力，引導刀具順利入孔，并可增強鏜桿的動態剛度，確保已加工孔的軸線不偏向，從而提高深孔的直線度。刀片導向刃的另一作用是對孔壁起到擠壓作用。在加工中，導向刃在切削力作用下，擠壓被加工孔的孔壁，使其產生劇烈的彈塑性變形，從而熨平因切削加工形成的表面刀紋，降低孔的表面粗糙度。此外，在導向刃與孔壁的強擠壓接觸區，擠壓高溫很高，可使金屬發生相變。由于導向刃的作用，導致孔壁附件金屬層里的金相纖維拉長，晶格畸變。在充分冷卻潤滑條件下，表層金屬急劇冷卻形成冷作硬化層，并在孔的表層金屬基體內產生殘余應力，從而提高了孔壁表層的金屬強度。由此可知。深孔加工的質量并非只取決于刀具切削刃的加工狀況，而是與刀刃的切削，導向刃的表面擠壓及導向體的支承等均有很大關系。在深孔加工中，由于鏜桿較細長，其扭轉振動將直接影響加工精度，刀具耐用度和切削效率。如果有效控制鏜桿振動，即可提高深孔加工精度。為此、研制的自導向鏜鉸刀上右切削刃、導向刃和滾動導向體，工件左端又有襯套可支承鏜桿，并采用拉力切削方式，從而有效解決了鏜桿振動問題，提高了深孔加工精度和孔壁表面質量。 3、實際加工效果采用自導向鏜鉸刀及其工藝系統對缸體孔進行加工后，經檢測，工件孔壁表面呈現均勻的黑色光亮表面，表面粗糙度可達Ra0.8μm,孔的尺寸偏差范圍為0.02~0.05mm，孔的直線度用止、通量規檢驗合格。進一步采用測微法測量孔的直線度：先將工件孔調平，在孔的端口將指示器從端口探入孔中約300mm，經測量若干截面后，取其最大誤差值作為直線度誤差，測量結果小于0.02mm，全長直線度誤差值小于0.08mm。刀具耐用度可加工4個工件。每加工完一件工件后，必須用金剛石、油石精研刀片刃口，若發現刀片崩刃且經研磨無效時，應及時更換刀片。再加工過程中，若出現斷屑不良或因切屑堵塞造成加工中斷，應及時退出刀具進行清理。此外，斷屑槽的磨制質量也直接影響斷屑效果，因此應嚴格按照設計要求磨制斷屑槽。此項成果在企業所有產品零件深孔加工中廣為應用，效果顯著，在提高效率的基礎上，合格率達99%。

2017年5月19日

落地鏜銑與臥式銑床 - 加工中心

臥式鏜銑床的發展以其注入加速度概念而倍受關注，為高速運行作技術支撐的傳動元件電主軸、直線電機、線性導軌等得到廣泛應用，將機床的運行速度推向了新的高度。而主軸可更換式臥式鏜銑加工中心的創新設計解決了電主軸與鏜桿移動伸縮式結構各存利弊的不足，具有復合加工與一機兩用的功效，也是臥式鏜銑床的一大技術創新。落地式銑鏜床的發展以其新的設計理念引領現代加工的潮流，以高速加工為理念的無鏜軸滑枕式、多種銑頭交換使用的結構型式盡顯風采，大有替代傳統銑削加工的趨勢。以兩坐標擺角銑頭為代表的各種銑頭附件成為實現高速、高效復合加工的主要手段，其工藝性能更廣，功率更大，剛性更強，是落地鏜銑床發展的一大突破。結構特點臥式鏜銑床臥式鏜銑床的主要關鍵部件是主軸箱，安裝在立柱側面，也有少數廠家采用雙立柱的熱對稱結構，將主軸箱置于立柱中間，這種結構最大特點是剛性、平衡性、散熱性能好，為主軸箱高速運行提供了可靠保證。但是，雙立柱結構不便于維護保養，是當今采用的廠家不多的原因。主軸箱移動多通過電機驅動滾珠絲杠進行傳動，是主軸驅動核心傳動裝置，多采用靜壓軸承支承，由伺服電機驅動滾珠絲桿進行驅動。由于主軸轉速越來越高，主軸升溫快，現在，已有很多廠家將采用油霧冷卻以替代油冷卻，更有效地控制主軸升溫，使其精度得到有效保證。主軸系統主要有兩種結構型式，一種是傳統的鏜桿伸縮式結構，具有鏜深孔及大功率切削的特點；另一種是現代高速電主軸結構，具有轉速高，運行速度快，高效、高精的優點。高速電主軸在臥式鏜銑床上的應用越來越多，除了主軸速度和精度大幅提高外，還簡化了主軸箱內部結構，縮短了制造周期，尤其是能進行高速切削，電主軸轉速最高可大10000r/min以上。不足之處在于功率受到限制，其制造成本較高，尤其是不能進行深孔加工。而鏜桿伸縮式結構其速度有限，精度雖不如電主軸結構，但可進行深孔加工，且功率大，可進行滿負荷加工，效率高，是電主軸無法比擬的。因此，兩種結構并存，工藝性能各異，卻給用戶提供了更多的選擇。現在，又開發了一種可更換式主軸系統，具有一機兩用的功效，用戶根據不同的加工對象選擇使用，即電主軸和鏜桿可相互更換使用。這種結構兼顧了兩種結構的不足，還大大降低了成本。是當今臥式鏜銑床的一大創舉。電主軸的優點在于高速切削和快速進給，大大提高了機床的精度和效率。臥式鏜銑床運行速度越來越高，快速移動速度達到25~30m/min，鏜桿最高轉速6000r/min。而臥式加工中心的速度更高，快速移動高達50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008~0.01mm，重復定位精度0.004~0.005mm。落地式銑鏜床由于落地式銑鏜床以加工大型零件為主，銑削工藝范圍廣，尤其是大功率、強力切削是落地銑鏜床的一大加工優勢，這也是落地銑鏜床的傳統工藝概念。而當代落地銑鏜床的技術發展，正在改變傳統的工藝概念與加工方法，高速加工的工藝概念正在替代傳統的重切削概念，以高速、高精、高效帶來加工工藝方法的改變，從而也促進了落地式銑鏜床結構性改變和技術水平的提高。當今，落地式銑鏜床發展的最大特點是向高速銑削發展，均為滑枕式（無鏜軸）結構，并配備各種不同工藝性能的銑頭附件。該結構的優點是滑枕的截面大，剛性好，行程長，移動速度快，便于安裝各種功能附件，主要是高速鏜、銑頭、兩坐標雙擺角銑頭等，將落地銑鏜床的工藝性能及加工范圍達到極致，大大提高了加工速度與效率。傳統的銑削是通過鏜桿進行加工，而現代銑削加工，多由各種功能附件通過滑枕完成，已有替代傳統加工的趨勢，其優點不僅是銑削的速度、效率高，更主要是可進行多面體和曲面的加工，這是傳統加工方法無法完成的。因此，現在，很多廠家都競相開發生產滑枕式（無鏜軸）高速加工中心，在于它的經濟性，技術優勢很明顯，還能大大提高機床的工藝水平和工藝范圍。同時，又提高了加工精度和加工效率。當然，需要各種不同型式的高精密銑頭附件作技術保障，對其要求也很高。高速銑削給落地式銑鏜床帶來了結構上的變化，主軸箱居中的結構較為普遍，其剛性高，適合高速運行。滑枕驅動結構采用線性導軌，直線電機驅動，這種結構是高速切削所必需的，國外廠家在落地式銑鏜床上都已采用，國內同類產品還不多見，僅在中小規格機床上采用線性導軌。高速加工還對環境、安全提出了更高的要求，這又產生了宜人化生產的概念，各廠家都非常重視機床高速運行狀態下，對人的安全保護與可操作性，將操作臺、立柱實行全封閉式結構，既安全又美觀。工藝特點傳統的臥式鏜銑床主要適合各種機械零件的加工，尤其是機械傳動箱體以及各種曲面體零件。由于各種裝備技術水平的提高，對機械結構要求越來越簡化，所需傳動部件更少，特別是作為傳動箱體的零件會越來越少，機械傳動多采取直接驅動，且傳動件的精度要求非常高，這對臥式鏜銑床的工藝性能提出了更高要求。因此，作為傳統的鏜軸式結構的加工對象呈減少的趨勢，將以無鏜軸式電主軸所替代，即以高速加工中心完成各種零件的加工。臥式鏜銑床向高速加工中心發展，一方面工藝適應性更強，另一方面也提高了性能水平和加工精度，在提高了加工工藝范圍的同時，需要各種功能附件作工藝保障，既能鏜銑，又能鉆孔、攻絲，裝上精工擺角銑頭附件，還能加工各種曲面體零件。配備交換式工作臺組成柔性加工單元，可對零件進行批量加工。落地式銑鏜床主要加工各種型面的大型、超大型零件，其工藝特點是配有大型落地式平臺（工作臺尺寸不受限），可加工超長、超寬的零件。同時，還可配備回轉式工作臺，即能作回轉分度，還可作徑向直線運動，通過分度完成對零件的多序加工，大大提高了工藝范圍。現在，意大利Pama（帕瑪）公司生產的落地式銑鏜床專門配備了傾斜式可調角度的工作臺，進一步拓寬了加工范圍。而大功率、高效切削是落地式銑鏜床的一大加工優勢，高速、高精的技術要求越來越影響著落地式銑鏜床的技術發展，是提高落地式銑鏜床工藝水平的重要手段。因此，落地式銑鏜床正在改變單一的大功率、高效切削，而更多地融入高速、高精的工藝技術內涵。現在，滑枕式結構成已為高速銑鏜加工的主要結構型式，滑枕截面大，剛性高，高速運行穩定性好，便于裝卡各種銑頭附件以實現高速加工。落地式的X行程上有很大優勢，在加工重型工件時，更能達到一次裝夾就出產品。臥式的精度穩定性比較好，操作更靈活，小型件加工工效高。最大的區別就是X行程，僅此而已。

2017年5月19日

?五軸加工中心的動態測定和調整方法： - 加工中心

五軸機床對機床裝備制造業意義非凡，RTCP功能是衡量五軸機床性能的重要指標。在執行RTCP過程中，由于旋轉軸的加入，需要對直線軸進行非線性補償，因此旋轉軸和直線軸的伺服動態特性需要進行測定和調整，才能保證加工動態精度。本文對RTCP原理進行了簡單介紹，設計了一種五軸動態精度測定算法，通過該算法對五軸機床的5個伺服軸特性進行了強弱排序，從而對伺服參數進行優化和調整。以五軸葉輪加工為例，將伺服參數調整前后所加工的葉輪的加工質量進行對比，證明該方法取得了較好的效果。關鍵字：RTCP；五軸動態精度；伺服不匹配度 Abstract: Five-axis machine is significant for tool equipment manufacturing industry, and the function of RTCP is a very important reference to evaluate the performance of a five-axis machine tool. During the process with the RTCP function turning on, it needs a nonlinear position compensation for the linear axes because of the rotary axes, so the ability of servo following of the linear axes and rotary axes is required to guarantee the processing dynamic precision. In this paper, the principle of RTCP is introduced and a kind of five-axis dynamic precision measurement algorithm is designed. According to the algorithm ,the five axes are ordered, which helps to optimize and adjust the servo parameters . Taking five axis impeller machining as an example, the machining quality of the impellersis compared before and after the adjustment of the servo parameters, and it shows that the better results are obtained. Keywords: RTCP; five-axis dynamic precision; servo dismatching degree 五軸精工機床比原有的三軸精工機床擁有更多優點，如加工復雜曲面、減少加工工序從而提高加工效率。但是由于旋轉軸的存在，在執行RTCP過程中，旋轉軸和直線軸會進行非線性運動，因此需要對五軸機床的動態特性進行控制，其動態精度成為影響加工精度的主要原因之一。五軸精工機床動態精度主要源于伺服系統加減速響應性能、零件受力變形、刀具振動、主軸轉速、機床進給大小等] 1[。按照常規的伺服匹配測定方法無法準確對直線軸和旋轉軸進匹配，五軸動態精度測定方法以RTCP功能特性為基礎，建立直線軸和旋轉軸聯動模型，通過測定后的結果為依據，來調整五軸精工機床的伺服參數，使伺服系統達到更好的狀態，從而提高五軸聯動精工機床的動態精度，提高機床的加工精度。 1. RTCP原理介紹 RTCP是Rotation Around Tool Center Point的英文縮寫，即圖1中刀具中心點編程。啟用RTCP，控制系統會自動計算并保持刀具中心始終在編程的XYZ位置上，刀具中心始終在編程坐標系中，轉動坐標每個運動都會被編程坐標系XYZ的直線位移所補償] 2[。使用RTCP，可以直接編程刀具中心的軌跡，而不用考慮五軸機床結構參數，大大簡化了五軸工藝編程和提高了加精度。 2. RTCP動態精度測定原理在三坐標機床中，經常采用圓度測試來檢測任意直線軸間的動態特性是否匹配，但在五坐標機床運動過程中，由于旋轉軸的加入，必須在每個插補點對旋轉軸運動而帶來的直線軸偏差進行非線性補償，因此也必須對旋轉軸和直線軸間的動態特性進行伺服匹配。由于旋轉軸和直線軸的控制單位不一樣，不能像直線軸那樣直接采用圓度測試，采用本方法，可以對五個軸的動態特性進行測試和排序，從而為伺服參數調整提供依據。

2017年5月19日

數控機床進給系統冷卻技術 - 加工中心

滾珠絲杠副處于進給系統傳動鏈的末級，起到精密傳動和定位的作用，是精工機床和加工中心的關鍵部件，它的傳動誤差將直接影響到機床的定位精度。在滾珠絲杠高速化后，由于存在滾珠之間、滾珠與滾道以及兩端支撐軸承和驅動電動機多處摩擦作用，滾珠絲杠溫升不可避免。而且滾珠絲杠為細長件，溫升會降低絲杠的軸向剛度并造成絲杠熱伸長，影響定位精度。從設計方面改善滾珠絲杠的熱特性主要采用3種方式。1）將絲杠預拉伸，預拉伸量可略大于熱伸長量，以提高絲杠的軸向剛度和減小絲杠啟動和停止瞬間彈性變形。2）加大散熱的強制冷卻的結構設計，如空心絲杠、螺母冷卻結構和支撐軸承的冷卻結構。3）選擇合適黏度指數的潤滑油及充分供油以減小摩擦力矩。導軌發熱使導軌產生膨脹變長和微翹等變形，這將直接導致機床加工刀具分支的扭轉和傾斜，從而影響加工精度。導軌發熱是因為兩個滑塊在導軌上的直線運動摩擦所致。這兩個移動熱源發熱量由承載壓力和滑塊移動速度決定。傳統導軌的散熱方式主要有兩種方式，即自然對流（導軌外表面與空氣之間的熱交換）和導軌表面使用潤滑脂（油）進行潤滑和冷卻。近年來，在一些機床上出現了新的導軌結構設計，導軌內部設計有冷卻循環孔道，并產生了導軌鑲注冷卻水管工藝等相關工藝技術。除上述機床關鍵零部件冷卻技術外，對于整個機床或關鍵部件可采用熱源溫度場平衡技術，利用人工熱源，促使機床縮短溫升平衡過程，減少加工過程中溫升場變化，以達到穩定熱態加工精度的目的。上述冷卻方式設計好以后，基本都是以固定參數運行，實際上如何根據環境與加工工況的溫度變化調整冷卻工質的參數，從而實現冷卻系統控制的智能化仍是一個沒有解決的問題。

2017年5月19日

數控加工誤差的原因及措施 - 加工中心

一、當用試切法對刀時，對刀誤差主要來源于試切工件之后的測量誤差和操作過程中目測產生的誤差。二、當使用對刀儀對刀鏡對刀和自動對刀時，誤差主要未源于儀器的制造安裝和測量誤差，另外使用儀器的技巧欠佳也會造成誤差。三、測量刀具時是在靜態下進行的，而加工過程是動態的，同時要受到切削力和振動外力的影響，使得加工出來的尺寸和預調尺寸不一致此項誤差的大小決定于刀具的質量和動態剛度。四、在對刀過程中，大多時候要執行機床回參考點的操作，在此過程中可能會發生零點漂移而導致回零誤差，從而產生對刀誤差。五、機床內部都有測量裝置，最小度量單位的大小也與誤差有關一般說來，最小度量單位大的測裝置其誤差就大，最小度量單位小的測量裝置其誤差就小減小對刀誤差的主要措施有：（一）當用試切法對刀時，操作要細心對刀后還要根據刀具所加工零件的實際尺寸和編程尺寸之間的誤差來修正刀具補償值，還要考慮機床重復定位精度對對刀精度的影響以及刀位點的安裝高度對對刀精度的影響。（二）當使用儀器對刀時，要注意儀器的制造安裝和測量精度要掌握使用儀器的正確方法。（三）選擇刀具時要注意刀具的質量和動態剛度。（四）定期檢查精工機床零點漂移情況，注意及時調整機床通過采用試切法與近似定值法法對零件進行加工,每種方法均加工五個零件分別測量其軸向尺寸與其中一個徑向尺寸，求尺寸偏差絕對值的平均值，平均值大的那一組工件說明其對刀誤差較大如果零件的軸向尺寸精度要求高的話，不要用手動測量的試切對刀，因為測量時的人為誤差難以避免，可用系統自動測量的那種試切對刀方法，不過也要看系統測量精度是否與需要保證的尺寸精度如果零件的徑向尺寸要求較高，盡量不要用近似定值法對刀，此對刀方法很難保證刀剪準確的對準工件旋轉中心不過這種方法對刀零件的軸向尺寸不會有太大的誤差，因為對刀時的軸向尺寸是系統自動測量的，避免了人為誤差的介入。

2017年5月19日

數控加工技術的八種境界， - 加工中心

精工加工技術的八種境界，你能到達第幾步？境界一簡單CNC加工編程補師會使用坐標系統，知道加工坐標與設計坐標的關系。熟悉二維刀路，熟悉等高，平行加工，三維等距加工，會分割淺面陡面，了解公差與留量關系，（金屬加工真不錯）了解加工面邊界的計算，了解淺陡面分割線計算，了解表面粗糙度的控制方法。會三種控制系統的后處理方法，熟悉ISO代碼，會手工編程。了解模具結構，會拆銅公。熟悉常用刀具的切削參數。熟悉切削材料的硬度對參數的影響。勉強能寫出來完整刀路，對二次開粗無法控制，對光刀理解不深刻。懂的軟件只是表達思想的工具，愿意對金屬切削工藝、刀具、材料、產品和模具本身去深入學習。境界二簡單CNC編程員在“一”基礎上，有過一個月的經驗，基本能完整鑼出來軟料的加工，如銅公，尺寸基本準確。基本能加工出來簡單的二維鋼料并熟悉流程，能把誤差控制在一個絲之內。境界三初級的CNC編程員在“一”“二”基礎上，能夠邊寫邊對著加工結果寫出下一個刀路，刀路基本能夠準確切削到想要切削的高度或外形處。空刀比較小。刀路的節奏感比較若。刀路繁瑣，思路不是很清晰，重復的浪費的地方很多。境界四需要模具工程師帶領工作在前三種高度上，能夠獨立不看機床加工結果，不出大問題，寫出三維刀路，順利后處理出來，并在斷電等情況下修改好程序。基本不能獨立分模，需要依賴模具工程師或者模具結構2D圖紙。對刀具反彈，斷刀，過切，角落問題，光不到位等情況有一定了解。空刀仍然比較多。但對軟件參數了解已經比較深入。境界五基本能夠獨立工作，但是速度較慢軟件操作比較熟練，但速度不是很快，能獨立分出來簡單的包括五種基本模具結構的模具，能夠鑼簡單手辦。問題不多，加工基本到位，但是加工效果一般，不是很漂亮。留量不均勻，兩刀路接口不順，拋光難度大。境界六基本能夠熟練工作軟件熟練，快捷鍵熟練，操作行云流水，了解模具裝配，知道加工面的留量如何配合模具的裝配，知道加工面的留量導致的產品問題并進而導致的產品將來的裝配問題，知道如何保守加工以防止未來出現的模具裝配和產品結構和裝配問題。熟悉數據的安全。知道如何加工六面均需要加工的制品的定位。對容易變形的銅公筋，鋼料懂的如何下刀。對用銑床半開粗過的模具，了解如何測繪殘料，節省時間或防止撞刀。境界七能夠獨立處理問題　　能夠面對產品設計的問題，主動更改產品設計，以滿足模具結構和加工的合理性。能準確計算加工時間，能夠面對產品進行CNC加工的報價。對設計費用、加工費用計算準確。擅長與客戶溝通。能夠出線切割圖紙。出銅公定位圖紙。會拆不復雜的銅公。境界八能夠有效溝通各部門做出處理,并有大公司的工作經驗軟件熟悉，能夠拆出復雜的銅公，能對銅公進行定料，熟悉銅公的避空，幾個銅公的整合制作以降低材料成本，并出定位圖。會做旋轉體的銅公。會修補由于數據輸入和輸出導致的變形。（金屬加工真不錯）熟悉模具價格，模架定制，頂針位置，熱流道。在一定高度上控制整個從產品零件到裝配到變形到模具的思路及過程中遇到的各種問題。熟悉模具坐標與裝配坐標系統在圖紙中的表達，使公司各個部門之間能夠充分共享數據，能夠快速反映出零件裝配與模具定位關系，快速查出關鍵尺寸，明確在工程圖中需要表達的關鍵數據，知道那些不需要表達。

2017年5月19日

臥式加工中心基本結構及用途 - 加工中心

臥式加工中心是最常用的精工機床之一，其技術含量高，是精工機床產業發展水平的標志性產品之一。臥式加工中心主要通過精工系統、伺服驅動裝置控制機床基本運動，其結構的主要特征是主軸水平設置，通常由3-5個運動部件（主軸箱、工作臺、立柱或主軸套等）組成。在臥式加工中心上設置自動交換工作臺，構成柔性制造單元（FMC），實現工件自動交換，即在加工的同時可進行另一個工件裝卸。加工工件經一次裝夾后，完成多工序自動加工，自動選擇及更換刀具，自動改變機床主軸轉速和進給速度，自動實現刀具與工件的運動軌跡變化以及自動實現其它輔助功能。臥式加工中心適用于零件形狀比較復雜和精度要求高的產品的批量生產，特別是箱體和復雜結構件的加工。在汽車、航空航天、船舶和發電等行業被大量用于復雜零件的精密和高效加工。目前，國產臥式加工中心的水平有很大提高，可以達到一般零件的高速、精密加工，基本上可以滿足用戶需求，但與國際先進水平相比，在精度、效率、智能化和可靠性等方面上尚有差距，因此，目前高檔臥式加工中心進口量較大。

2017年5月19日

鈦合金加工技巧 - 加工中心

圓刀片銑刀適用于銑削鈦金屬，因為它們的主偏角可適當變化。只要為這些銑刀配備專用刀片并應用正確的切削參數，一般情況下就能提高穩定性和總體性能。每齒進給量應設定最小值，這一點至關重要。---鈦合金銑削需要合適條件與其他大多數金屬材料加工相比，鈦加工不僅要求更高，而且限制更多。這是因為鈦合金所具有的冶金特性和材料屬性可能會對切削作用和材料本身產生嚴重影響。但是，如果選擇適當的刀具并正確加以使用，并且按照鈦加工要求將機床和配置優化到最佳狀態，那么就完全可以滿足這些要求，并獲得令人滿意的高性能和完美結果。傳統鈦金屬加工過程中碰到的許多問題并非不可避免，只要克服鈦屬性對加工過程的影響，就能取得成功。鈦的各種屬性使之成為具有強大吸引力的零件材料，但其中許多屬性同時也影響著它的可加工性。鈦具備優良的強度-重量比，其密度通常僅為鋼的60％。鈦的彈性系數比鋼低，因此質地更堅硬，撓曲度更好。鈦的耐侵蝕性也優于不銹鋼，而且導熱性低。這些屬性意味著鈦金屬在加工過程中會產生較高和較集中的切削力。它容易產生振動而導致切削時出現震顫；并且，它在切削時還容易與切削刀具材料發生反應，從而加劇月牙洼磨損。此外，它的導熱性差，由于熱主要集中在切削區，因此加工鈦金屬的刀具必須具備高熱硬度。穩定性是成功的關鍵所在某些機加工車間發現鈦金屬難以有效加工，但這種觀點并不代表現代加工方法和刀具的發展趨勢。之所以困難，部分是因為鈦金屬加工是新興工藝，缺少可借鑒的經驗。此外，困難通常與期望值及操作者的經驗相關，特別是有些人已經習慣了鑄鐵或低合金鋼等材料的加工方式，這些材料的加工要求一般很低。相比之下，加工鈦金屬似乎更困難些，因為加工時不能采用同樣的刀具和相同的速率，并且刀具的壽命也不同。即便與某些不銹鋼相比，鈦金屬加工的難度也仍然要高。我們固然可以說，加工鈦金屬必須采取不同的切削速度和進給量以及一定的預防措施。其實與大多數材料相比，鈦金屬也是一種完全可直接加工的材料。只要鈦工件穩定，裝夾牢固，機床的選擇正確，動力合適，工況良好，并且配備具有較短刀具懸伸的ISO 50主軸，則所有問題都會迎刃而解——只要切削刀具正確的話。但在實際銑削加工中，鈦金屬加工所需的條件不容易全部滿足，因為理想的穩定條件并不總是具備。此外，許多鈦零件的形狀復雜，可能包含許多細密或深長的型腔、薄壁、斜面和薄托座。要想成功加工這樣的零件，就需要使用大懸伸、小直徑刀具，這都會影響刀具穩定性。在加工鈦金屬時，往往更容易出現潛在的穩定性問題。　　必須考慮振動和熱非理想環境還包含其它因素，其中之一就是，大多數精工機床目前裝配的是IS0 40主軸。如果高強度地使用精工機床，就無法長時間保持新刀狀態。此外，如果零件結構較復雜的話，通常就不易有效夾緊。當然挑戰還不止于此，切削工序有時必須用于全槽銑、側削或輪廓銑削，所有這些都有可能(但并非必定)產生振動及形成較差的切削條件。重要的是，在設定精工機床時，必須始終注意提高穩定性以避免振動趨勢。振動會造成刀刃崩碎、刀片損壞并產生不可預見和不一致的結果。一種改進措施便是采用多級夾緊，使零件更靠近主軸以有助于抵消振動。由于鈦金屬在高溫下仍能保持其硬度和強度，因而切削刃會遭遇高作用力和應力，再加上切削區中產生的高熱，就意味著很可能出現加工硬化，這會導致某些問題產生，特別是不利于后續切削工序。因此，選擇最佳的可轉位刀片牌號和槽形是加工能否取得成功的關鍵。過去的歷史證明，細晶粒非涂層刀片牌號非常適用于鈦金屬加工；如今，具有PVD鈦涂層的刀片牌號更可大大改進性能。精度、條件和正確的切削參數刀具軸向和徑向上的跳動精度也很重要。例如，如果未將刀片正確地安裝到銑刀中，則銑刀周圍的切削刃會迅速損壞。在切削鈦金屬時，其它一些因素，例如刀具制造公差不良、磨損和刀具受損、刀柄有缺陷或質量差、機床主軸磨損等等，都會在很大程度上影響到刀具壽命。觀察結果表明，在所有加工表現不佳的案例中，80％都是由這些因素所造成。盡管大多數人喜歡選用正前角槽形刀具，但事實上稍帶負前角槽形的刀具能以更高的進給去除材料，并且每齒進給量可達0.5mm。但是這同時也意味著必須保持最佳穩定狀態，即機床應非常堅固，且裝夾應極其穩定。除進行插銑(最好使用圓刀片)之外，應盡量避免使用90主偏角，這樣做通常有助于提高穩定性和獲得總體性能，當在淺切深下使用時尤應如此，在進行深腔銑時，一種值得推薦的做法是通過刀具接柄而使用長度可變的刀具，而不是在整個工序中使用單一長度的長刀具。調整切削參數以克服因降低每齒進給量而引起的振動是傳統的解決方法，但這種方法并不恰當，因為它會對刀具壽命和切削性能產生災難性影響。可轉位刀片需要一定量的切削刃倒圓，以增加切削刃強度和獲得更好的涂層粘附力。在銑削鈦金屬時，要求刀具至少以最小的進給量工作——通常為每齒0.1mm。如果扔有振動趨勢，則刀片損壞或刀具壽命縮短問題將不可避免。可能的解決方法包括精確計算每齒進給量，并確保它至少為0.1mm。另外也可降低主軸轉速，以達到最初的進給率。如果使用最小的每齒進給量，而主軸轉速卻不正確，則對刀具壽命的影響可高達95%。降低主軸轉速通常可提高刀具壽命。　　一旦確立了穩定工況，就可相應地提高主軸轉速和進給量來獲得最佳性能。另一種做法是從銑刀中取出一些刀片或選擇含刀片較少的銑刀。

2017年5月19日

我國重型數控機床的發展 - 加工中心

重型精工機床主要用于大型、特大型精密零件加工，是為國防軍工、航空航天、船舶、能源（火電、水電、核電、風力發電）、交通運輸（鐵路、汽車）、冶金、工程機械等主要工業支柱產業以及國家重點工程項目服務。目前，中國自主開發研制的重型機床和超重型機床產品基本滿足了一些國家重點工程需要，并多次創造出極限規格的世界之最。　　如中國已經制造出加工直徑25m的超重型精工立式銑車床，鏜桿直徑320mm的落地式銑鏜床，加工寬度為10m以上的精工龍門鏜銑床，回轉直徑在5000mm以上的精工重型臥式車床等一批具有自主知識產權，而且技術水平已經接近世界先進水平的重型機床系列產品。發展中的國內外重型精工機床面對其他品種機床市場在金融危機下的快速下跌，重型機床市場幾乎沒有受到影響，這個誘因使許多機床廠家紛紛轉向市場較好的大重型機床市場。原因就是在重型機床領域，國際競爭力相對并不激烈，使國內重型機床企業在一些產品市場順利實現了替代進口。（1）重型龍門加工中心發展趨勢是高功率、大扭矩、高復合型以及復雜孔面加工能力。　　在世界范圍內看，代表重型龍門加工中心最高水平的是德國瓦德里希·科堡公司的產品，北一機床采用的就是德國瓦德里希·科堡的技術。希斯（SCHIESS）與科堡機床相比較，無論在功率、扭矩、規格上基本相當，但希斯公司的機床主軸轉速高，精度保持性好，在技術上屬于世界領先水平。與國內外其他產品相比較，國外重切削能力較強，加工精度高，并且具有很多技術優勢，比如橫梁加工仿形技術，Z軸滑枕長度補償技術，龍門框架X軸移動雙電動機，三電動機甚至四電動機同步技術等。（2）落地銑鏜床國內的生產廠家主要有：昆明機床廠、齊齊哈爾二機床廠、濟南第二機床廠、武漢重型機械廠等。國外的落地銑鏜床生產廠家主要有：意大利的PAMA公司、德國希斯、意大利的INNSEBERARDI公司、捷克的SKODA公司等。（3）精工龍門移動式和臺式車銑加工中心國外主要生產商有德國科堡、意大利皮特卡納奇、美國吉根、德國沙爾曼公司等，這些公司都具有多年生產重大型機床的經驗。　　國內開發研究尚屬初期階段，技術還不夠成熟。目前，國內的機床均不同程度地存在著承載能力低、精度不高、低負荷等缺點。（4）重型精工車床精工單柱移動立式銑車床是武重為加工三峽工程水輪機的關鍵設備，代表了中國超重型機床的生產能力和水平，標志著我國自主知識產權產品達到世界先進水平，成為世界上少數幾個超重型機床供應國之一。也為設計、制造更多的銑車復合機床系列打下了基礎。　　此外，齊重精工設計制造的精工重型臥式車床是為哈爾濱電機廠提供的三峽工程配套設備，加工直徑4.3m,加工長度18m,最大承重250t,機床可實現工件自動測量，機內對刀。在加工三峽機組水輪機轉子時，一次裝夾重達200t的工件，完成對工件的全部加工。該機床的研制成功，標志著重型臥式車床制造能力邁上新臺階。中國重型精工機床的優點及進步近兩年，中國重型精工機床發展最快，如重型精工龍門鏜銑床，重型落地鏜銑床，重型立、臥式車床等的年產量和市場消費量已居世界第一。　　重型機床發展之快速是我國電力、船舶、石化和礦山等重型設備制造大量需求直接拉動的反映。一批新產品如精工雙龍門鏜銑床、龍門車銑復合加工機床、動梁可交換工作臺可換銑頭五面體龍門加工中心等研制成功；關鍵技術，如靜壓導軌和靜壓軸承技術、同步控制和運動補償技術、五軸聯動技術、大功率雙擺角銑頭和重型回轉工作臺的技術攻關相繼突破，標志著中國重型機床發展達到新的高度。北京第一機床廠開始制造國內單機產值最大（8700萬元/臺）的超重型精工龍門鏜銑床，目前一批世界之最的超重型機床陸續投入研制，將引導我國進入世界重型機床制造強國之列。　　武漢重型機床集團制成XKD型超重型精工雙龍門鏜銑床，并投入自用。該機床為雙龍門移動式，4銑頭，龍門寬度6.8m,加工長度57m.雙龍門移動式4銑頭結構屬于國內首創。齊重精工裝備有限公司試制成功BVDM315×5MC型立式銑鉆中心，該機床采用雙柱龍門框架結構，雙刀架雙24刀庫，中心主軸出水功能，轉速達到5000r/min,靜壓導軌回轉工作臺C軸功能，工作臺直徑3150mm,定位精度5″，最大加工直徑3150mm,工件重20t,該機床用于大型風電軸承加工，填補國內空白。齊齊哈爾二機床集團公司試制成功XK2127型五軸精工動梁龍門鏜銑床。該機床采用長跨距重載滾珠絲杠及輔助裝置，全自動附件交換裝置，主軸浮動夾刀裝置，橫梁液壓比例平衡等新技術，工作臺8000mm×3000mm,主軸轉速5~2000r/min,伺服電動機功率24kW,可實現多軸控制，五軸聯動。　　沈陽機床（集團）有限責任公司研制成功GMC2060u橋式龍門五軸加工中心。機床在X向雙向驅動的同步控制及調整技術、五坐標聯動誤差補償技術、機床總體結構和拓撲優化有所突破，在高速、高精度和高剛度方面有所進展。該機床在軍工業廣泛應用。大連機床集團有限責任公司制成VX32~60動梁可交換工作臺可換頭五面體龍門加工中心，采用滾動直線導軌、電主軸和精工雙擺角銑頭。機床在關鍵技術設計制造上有新突破。大連光洋科技工程有限公司將攜帶本公司具有自主知識產權的高精度五軸立式機床參加在歐洲各地舉辦的14個機床展會。　　繼今年7月末該公司首次向德國克努特公司出口一臺高精度五軸立式機床后，德國公司再次向大連光洋購買了三臺高端精工機床。據了解,德國公司還欲申請大連光洋在歐洲的獨家代理銷售權，并制訂了面向全歐洲的銷售計劃。這是中國企業首次向西方發達國家銷售高檔精工機床，標志著今后德國機床將由大連光洋生產的“中機”制造。中國研制的全世界精度最高的立式磨床～～～我國全世界第一個制造出亞納米級精度機床，重點是這一段：成為繼美、德之后第三個掌握高精度光學零件制造加工技術的國家，也是目前世界上唯一同時具有磁流變和離子束拋光裝備研發能力的國家。中國精度全世界上最高的大型精工卷板機，這玩意雖然不是機床，但技術與機床相通的地方極多，而且屬于戰略級的超級機器，其水平高低直接決定了潛艇的制造工藝，美日所有潛艇使用的卷板機都是瑞典和瑞士的，主要是瑞典的，而世界上能把卷板機做到極致的國家，就是中國和瑞典倆國家，而包括卷板機在內的擁有全部完整極限制造領域，戰略級超級機器體系的國家，全世界上，獨我國一家，別無分店！秦川機床集團公司2008年開發出VTM260型龍門式銑車復合加工中心，機床具有七軸五聯動功能，復合化程度較高，可一次裝夾實現車、銑鏜、鉆、攻螺紋和車螺紋等功能。國內重型精工機床與國外同類產品的差距盡管中國重型機床行業在最近幾年來有了長足進步，取得可喜的發展。但在高檔重型精工機床還是依靠進口，其中德國和意大利的產品代表著世界先進水平。國內產品與國外產品在結構上的差別并不大，采用的新技術也相差無幾，但在先進技術應用和制造工藝水平上與世界先進國家還有一定差距。新產品開發能力和制造周期還滿足不了國內用戶需要，零部件制造精度和整機精度保持性、可靠性尚需很大提高，尤其是在與重型機床配套的精工系統、功能部件，如刀庫、機械手和兩坐標銑頭等部件，還需要境外廠家配套滿足。國內重型機床制造企業的制造能力很強，但大而不精，其主要原因還是加工設備落后，精工化率很低，尤其是缺乏高精水平的加工設備。同時，國內企業普遍存在自主創新能力不足，因為重型機床單件小批量的市場需求特點，決定了對技術創新的要求更高。國內重型精工機床產品與發達國家著名企業相比仍存在一定差距，產品水平的差距主要體現在：（1）主軸轉速國外先進水平已發展到最高達3000~4000r/min,而國內主要徘徊在800~1500r/min.　　（2）快速進給國外先進水平達20000~30000mm/min,而國內主要在6000~10000mm/min.　　（3）精度國外先進水平定位精度0.015/1000mm,重復定位精度0.003~0.007mm;國內產品定位精度0.025/1000mm,重復定位精度0.01~0.015mm.　　（4）其他機床的可靠性、精度的穩定性、復合多功能、柔性化、智能化方面不如國外廠家，外觀質量也有差距。國內廠家盡管技術略遜于國外先進水平，但在制造能力和價格上有很大的優勢，尤其是超重型機床已達到當代國際先進水平。我們相信，中國重型機床制造隨著科技進步與艱苦奮斗的努力，一定會逐步縮小差距。