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機翼過重軟體不協調,www.tool-tool.com

機翼過重軟體不協調,"夢幻"波音787問題多
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分類:航空科技

 


號稱“夢幻飛機”的波音787,被視為能與空中客車A380抗衡的客機,其建造工程正進行得如火如荼。不過傳媒揭發787客機問題多多,不但機鼻、機艙未能通過測試,機上的電腦軟體更無法互相溝通,可能無法在後年如期推出。

 


 


波 音787以輕作賣點,標榜機身採用碳纖維強化塑膠,被譽為波音新一代客機的象徵。但美國《商業週刊》踢爆,如何減輕機身重量令波音工程人員大為頭痛。目前 客機仍然過重,特別是碳纖維的機翼;而且工程人員發現機艙外殼在重複烘乾一層層碳纖維時出現氣泡,專家警告這或會導致機身出現裂痕。

 


 


此外,波音為了減輕機身重量及簡易操作,機上依賴電子系統連接,而不像一般飛機用機械操作。

 


 


波音公司把不同部分的電子系統外派予不同公司研發,不過雜誌指這些公司平日視對方為主要競爭對手,現在因波音而被迫合作,因此出現溝通不足、軟體與軟體間無法協調的情況。
波音787副總裁貝爾(Michael Bair)接受訪問時承認,工程人員正面對不少技術問題,以及機艙未能通過測試,他說:“建造一架新飛機並不容易,但我們決心挑戰極限。”他對“夢幻飛機”的進度保持樂觀,堅持波音787可如期在2008年投入服務。

 


 


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]G71:粗车循环-->落叶有申转移

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G71:粗车循环


1、类型I


G71U(△d)_R(e)_;


G71P(ns)_Q(nf)_U(△u)_W(△w)_F(f)_S(s)_T(t)_;


N(ns)………………


………………………..


N(nf)………………


注释:


△d:切削深度(半径指定)。该值也可以由参数5132号设定,参数由程序指令改变。


e:退刀量。该值也可以由参数5133号设定,参数由程序指令改变。


ns:精车加工程序第一个程序段的顺序号。


nf:精车加工程序最后一个程序段的顺序号。


△u:X方向精加工余量的距离和方向(直径/半径指定)。


△w:Z方向精加工余量的距离和方向。


f、s、t:包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能在循环中被忽略,而在G71程序段中的F、S或T功能有效。


注意:


1、当△d和△u两者都由地址U指定时,其意义由地址P和Q决定。


2、粗加工循环由带地址P和Q的G71指令实现。在ns到nf间的运动指令中指定的F、S和T功能无效。但是,在G71程序段或前面程序段中指定的F、S和T功能有效。


3、当用恒表面切削速度控制时,在ns到nf间的运动指令中指定的G96或G97无效。但是,在G71程序段或前面程序段中指定的G96或G97有效。


4、所有的切削循环都平行于Z轴。


5、在ns到nf间的程序段不能调用子程序。


2、类型II


类型II不同于类型I,沿X轴的外形轮廓不必单调递减或单调递增,而且最多可以有10个凹面(凹槽)。但是,沿Z轴的外形轮廓必须单调递减或单调递增。


加工的第一刀不必垂直,如果Z轴的外形轮廓为单调变化的形状,就可进行加工。


车削后,应该退刀。退刀量可以在5133号参数中设定。


W=0必须指定,否则,刀尖会切入工件侧面。在重复部分的第一个程序段,必须指定X(U)和Z(W)两个轴。当Z轴不移动时也必须指定W0。


类型I与类型II的区别:


1、重复部分的第一个程序段中只规定一个轴(类型I)。


2、重复部分的第一个程序段中规定两个轴(类型II)。


3、当第一个程序段不包含Z运动而用类型II时,必须指定W0。


例子:


类型I


G71V10.0R5.0;


G71P100Q200….;


N100X(U)_;


……


N200….;


类型II


G71V10.0R5.0;


G71P100Q200….;


N100X(U)_ Z(W)_;


……


N200….;


G72:平端面粗车


G72U(△d)_R(e)_;


G72P(ns)_Q(nf)_U(△u)_W(△w)_F(f)_S(s)_T(t)_;


N(ns)………………


………………………..


N(nf)………………


除了切削是由平行X轴的操作外,该循环与G71完全相同。


G73:型车复循环


G73U(△i)_ W(△k)_R(d)_;


G73P(ns)_Q(nf)_U(△u)_W(△w)_F(f)_S(s)_T(t)_;


N(ns)………………


………………………..


N(nf)………………


注释:


△i:X轴方向退刀量的距离和方向(半径指定)。该值也可以由参数5135号设定,参数由程序指令改变。


△k:Z轴方向退刀量的距离和方向。该值也可以由参数5136号设定,参数由程序指令改变。


d:分割数。此值与粗加工重复次数相同。该值也可以由参数5137号设定,参数由程序指令改变。


ns:精车加工程序第一个程序段的顺序号。


nf:精车加工程序最后一个程序段的顺序号。


△u:X方向精加工余量的距离和方向(直径/半径指定)。


△w:Z方向精加工余量的距离和方向。


f、s、t:包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能在循环中被忽略,而在G73程序段中的F、S或T功能有效。


本功能可以车削固定的图形。这种切削循环,可以有效地切削铸造成型、锻造成型或已经粗车成型的工件。


有P和Q的G73指令执行循环加工。


G70:精车循环


G71、G72或G73粗切后,用下面的指令精加工。


G70P(ns)_Q(nf)_;


注意:


1、在G71、G72或G73程序段中规定的F、S或T功能无效,但在执行G70时,包含在ns到nf程序段中的任何F、S或T功能有效。


2、当G70循环加工结束时,刀具返回到起点并读下一个程序段。


3、G70到G73中ns到nf间的程序段不能调用子程序。


G74:端面深孔钻削循环


G74R(e)_;


G74X(U)_Z(W)_P(△i)_Q(△k)_R(△d)_ F(f)_;


注释:


e:回退量。该值也可以由参数5139号设定,参数由程序指令改变。


X:端面上的终点X分量。


U:端面上的X轴向增量。


Z:孔底部的Z分量。


W:Z轴向的增量。


△i:X方向移动量(不带符号)。


△k:Z方向切深(不带符号)。


△d:刀具在切削低部的退刀量,△d的符号总是(+)。但是,如果地址X(U)和△I被忽略,退刀方向可以指定为希望的符号。


f:进给速度。


该循环可实现断削加工。如果X(U)和P都被忽略,只在Z向钻孔。


G75:外径/内径钻循环:


这等效于G74,除了用Z代替X外。该加工循环实现断削,该循环可实现X轴向切槽,X向排削钻孔(此时,忽略Z、W和Q)。


G74和G75两者都用于切槽和钻孔,且刀具自动退刀。有4种进刀方向。


G76:螺纹切削复循环


G76P(m)(r)(a)_Q(△d min)_R(d)_;


G76X(U)_Z(W)_R(i)_P(k)_Q(△d)_ F(L)_;


注释:


m:精加工重复次数(1~99)。由2位数规定。该值也可以由参数5142号设定,参数由程序指令改变。


r:倒角量。由2位数规定。当螺距由L表示时,可以从0.01L到9.9L之间指定,指定单位为0.01L,由参数5130号决定。


a:刀尖角度。可以选择80、60、55、30、29和0六种中的一种,由2位数规定。


△d min:最小切深(用半径值指定)。


当一次循环运行的切深小于此值时,切深箝在此值。该值也可以由参数5140号设定,参数由程序指令改变。


d:精加工余量。


i:螺纹半径差,如果i=0,可以进行普通直螺纹切削。


k:螺纹高。用半径值指定。


△d:第一刀切削深度(半径值)。


L:螺距。


螺纹切削的回退:


在螺纹切削复循环(G76)中,按下进给暂停按钮时,就如同在螺纹切削终点的倒角一样,刀具立即快速退回。刀具返回到循环的起始点。当按下循环启动按钮时,螺纹切削复循环恢复。


注意:


1、由地址P、Q和R指定的数据的意义决定于X(U)和Z(W)的存在。


2、可以进行内螺纹切削。


3、螺纹切削的注释与G32螺纹切削和G92螺纹切削循环的注释相同。


4、倒角值对于G92螺纹切削循环也有效。


交错螺纹切削:


指定P2可以执行固定切深的交错螺纹切削。


多重循环(G70~G76)注释:


1、在执行G74或G75时,刀具补偿无效。


2、在执行多重循环时不能执行中断型用户宏程序。


3、在DNC操作时不能执行多重循环。


4、刀具半径补偿不能用于G71、G72、G73、G74、G75、G76或G78

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图文]数控车床精确对刀方法

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轉述:
本 文就是一篇非常实用的文章,文中首先介绍了数控车床常用的“试切对刀法”的原理及对刀思路;接着,介绍了华中世纪星车削数控系统的四种手动试切对刀方法; 为改进其对刀精度,根据“自动试切→测量→误差补偿”的思路,设计出了用程序控制的自动试切法,并总结介绍了四种精确对刀方法。文后还给出了几种对刀的示 例程序,可能会对大家有所帮助。
对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。对刀的准确性决定了零件的加工精度,同时,对刀效率还直接影响数控加工效率。华中世纪星车削系统是武汉华中数控股 份公司近年推出的优秀国产数控车削系统,是2004年首届全国数控技能大赛的指定数控车削系统之一。但遗憾的是,华中公司以往多通过其技术人员口头向用户 说明对刀操作,在他们编写的《操作说明书》中却没有提到对刀操作,给用户学习、使用带来不便。笔者通过实践探索,结合教学、技能考证培训与加工实践的经 验,将该系统的几种快速准确的试切对刀方法予以小结,供大家参考,希望借此对国产数控系统的推广,推动我国数控技能人才的培训尽一点微薄之力。
一、数控车试切对刀法的原理及对刀思路
深入理解数控车床的对刀原理对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导意义。对刀的实质是确定随编程而变化的工件坐 标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。对刀的主要工作是获得基准刀程序起点的机床坐标和确定非基准刀相对于基准刀的刀偏置。本文作以下约定来说明试 切法对刀的原理与思路:使用华中世纪星教学型车削系统HNC-21T(应用软件版本号为5.30);以工件右端面中心为程序原点,用G92指令设定工件坐 标系;直径编程,程序起点H的工件坐标为(100,50);刀架上装四把刀:1号刀为90°外圆粗车刀、2号基准刀为90°外圆精车刀、3号刀为切断刀、 4号刀为60°三角螺纹刀(全文所举实例均与此相同)。
如图1所示,基准刀按照“手动试切工件的外圆与端面,分别记录显示器(CRT)显示试切点A的X、Z机床坐标→推出程序原点O的机床坐标→推出程序起点H 的机床坐标”的思路对刀。根据A点与O点的机床坐标的关系:XO= XA-Φd,ZO =ZA,可以推出程序原点O的机床坐标。再根据H相对于O点的工件坐标为(100,50),最后推出H点的机床坐标:XH=100-Φd,ZH= ZA+50。这样建立的工件坐标系是以基准刀的刀尖位置建立的工件坐标系。

图1 手动试切对刀示意图
如图2所示,由于各刀装夹在刀架的X、Z方向的伸长和位置不同,当非基准刀转位到加工位置时,刀尖位置B相对于A点就有偏置,原来建立的工件坐标系就不再 适用了。此外,每把刀具在使用过程中还会出现不同程度的磨损,因此各刀的刀偏置和磨损值需要进行补偿。获得各刀刀偏置的基本原理是:各刀均对准工件上某一 基准点(如图1的A点或O点),由于CRT显示的机床坐标不同,因此将非基准刀在该点处的机床坐标通过人工计算或系统软件计算减去基准刀在同样点的机床坐 标,就得到了各非基准刀的刀偏置。

图2 刀具的偏置和磨损补偿
受多种因素的影响,手动试切对刀法的对刀精度十分有限,将这一阶段的对刀称为粗略对刀。为得到更加准确的结果,如图3所示,加工前在零件加工余量范围内设 计简单的自动试切程序,通过“自动试切→测量→误差补偿”的思路,反复修调基准刀的程序起点位置和非基准刀的刀偏置,使程序加工指令值与实际测量值的误差 达到精度要求,将这一阶段的对刀称为精确对刀。由于保证基准刀程序起点处于精确位置是得到准确的非基准刀刀偏置的前提,因此一般修正了前者后再修正后者。
综合这两个阶段的对刀,试切法对刀的基本操作流程如下:用基准刀手动试切得到对刀基准点的机床坐标→人工计算或自动获得各非基准刀的刀偏置→基准刀处于大 概的程序起点位置→基准刀反复调用试切程序,测量尺寸后,以步进或MDI方式移动刀架进行误差补偿,修正其程序起点的位置→非基准刀反复调用试切程序,在 原刀偏置的基础上修正刀偏置→基准刀处于准确的程序起点不动。

图3 多刀试切对刀示意图
二、几种粗略对刀方法小结
下述每种方法的对刀准备工作均相同:在系统MDI功能子菜单下按F2键,进入刀偏表;用▲、键移动蓝色亮条到各刀对应的刀偏号位置,按F5键;将刀偏号为 #0000、#0001、#0002、#0003、#0004的X偏置、Z偏置的数据均修改为零,再按下F5键。
1. 选定基准刀为标准刀,自动设置刀偏置法
如图1、图4所示,对刀步骤如下:
(1)用▲、键移动蓝色亮条对准2号基准刀的刀偏号#0002位置处,按F5键设置2号刀为标准刀具,则所在行变成红色亮条。
(2)用基准刀试切工件右端面,记录试切点A的Z机床坐标;试切工件外圆,记录A点的X机床坐标,退刀后停车,测量已切削轴段外径ΦD。
(3)基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回A点,在刀偏表的试切直径和试切长度栏内分别输入ΦD和零。
(4)退刀,选择非基准刀的刀号手动换刀,让各非基准刀的刀尖分别在主轴转动下通过“点动+步进”方式目测对准A点,然后分别在相应刀偏号的试切直径栏和试切长度栏内输入ΦD和零,则各非基准刀的刀偏置会在X、Z偏置栏处自动显示。
(5)基准刀重回A点后,MDI运行“G91 G00/或G01 X[100-ΦD] Z50”,使其处于程序起点位置。

图4 基准刀为标刀自动设置刀偏置示意图
2.将基准刀在对刀基准点处坐标置零,自动显示刀偏置法
如图1、图5所示,对刀步骤如下:
(1)与前述步骤(2)相同。
(2)基准刀按记录值通过“点动+步进”方式重回试切点A。
(3)在图4界面按F1键“X轴置零”,按F2键“Z轴置零”,则CRT显示的“相对实际坐标”为(0,0)。
(4)手动换非基准刀,使其刀尖目测对齐A点,这时CRT上显示的“相对实际坐标”的数值,就是该刀相对于基准刀的刀偏置,用▲、键移动蓝色亮条到非基准刀的刀偏号,分别将其记录并输入到相应位置。
(5)与前述步骤(5)相同。

图5 基准刀在对刀基准点坐标置零自动显示刀偏置示意图
3. 多刀试切外圆轴段,人工计算获得刀偏置法
如图6所示,系统在手动状态下对好1、2、4号刀,并切出一个台阶轴,分别记录各刀切削终点(如图6中F、E、D点)的机床坐标,并测量各段的直径和长 度。换3号切断刀,切一退刀槽,以切断刀的右尖点对刀,记录B点坐标,测量图示的ΦD3和L3。获得了上述数据后,根据各刀对应的F、E、D、B点与程序 原点O的坐标增量关系,可知基准刀的程序起点的机床坐标为( X2-ΦD2+100,Z2-L2+50);而且可以推出各非基准刀对应程序原点的机床坐标并通过人工计算获得刀偏置,计算方法如表1所示,将记录值和计 算值填入相应空格处。这里要注意:试切长度是指工件坐标零点至试切终点之间Z方向的有向距离,按坐标轴方向确定正、负方向。

图6 多刀手动试切示意图

表1 非基准刀的刀偏置计算表
此法试切过程简单,省去了目测对齐试切点的步骤,但刀偏置需要人工计算获得。如果将含计算公式的计算表打印出来,数值填入其对应空格内计算,就能很快算出刀偏置。

图7 世纪星车削数控系统自动对刀示意图
4. 世纪星车削数控系统,多刀自动对刀法
上述对刀方法均为相对刀偏法。HNC-21T经过专业人员进行参数的设定和系统调试,还可以让用户选择“绝对刀偏法”对刀。绝对刀偏法在加工程序编制上与 前述相对刀偏法略有不同,不必要用G92或G54建立工件坐标系,也不用取消刀补,实例可参见程序O1005。其对刀步骤如下:系统回零后,如图6所示, 让各刀分别手动试切一圆柱段,测量直径与长度尺寸后,按图7所示填入在各刀对应刀偏号的试切直径于试切长度栏内,依据在“多刀试切外圆轴段,人工计算获得 刀偏置法”中讲述的原理,系统软件能自动算出各刀对应程序原点的机床坐标,从而达到自动对刀的目的。这种对刀方法最快捷,特别适合于工业生产。
三、几种精确对刀方法小结
精确对刀阶段总的思路是“自动试切→测量→误差补偿”。误差补偿分两种情况:对于基准刀MDI运行或步进移动刀架补偿其程序起点位置;对于非基准刀补偿其刀偏置或磨损值。为避免记录混乱,设计表2所示的表格记录并计算数值。


表2 试切法对刀记录表(单位:mm)
1. 基准刀修正程序起点位置后,再单独修调各非基准刀刀偏置法
如图3所示,对刀步骤如下:
(1)基准刀处于粗略对刀后的程序起点位置,将各非基准刀刀偏置输入到刀偏表的相应位置。
(2)调用加工ΦD2×L2的O1000程序试切。
(3)测量切削轴段的直径与长度,与程序指令值比较,求出误差。
(4)步进移动或MDI运行误差值,修调程序起点位置。
(5)根据测量尺寸,动态修改O1000程序下划线的指令数值并保存程序,重复步骤(2)、(3),直至基准刀程序起点被修正在精度允许范围内为止,记录修正后程序起点的机床坐标并将坐标置零。
(6)分别调用O1001(1、4号刀)、O1002(3号刀)程序试切,测量各段直径ΦDi和长度Li(i=1,4,3)。
(7)按表3所示方法进行误差补偿。
(8)重复步骤(6)至步骤(7),直至加工误差在精度范围内,基准刀停在程序起点位置不再移动。

表3 自动试切圆柱轴段的实际测量尺寸与程序指令值的误差补偿举例(单位:mm)
2. 各刀分别修调程序起点位置法
此法的对刀原理为:各刀均修正其程序起点位置,从而间接保证对准同一程序原点位置。
如图3所示,对刀步骤如下:
(1) 2号基准刀处于粗略对刀后的程序起点位置,且将各非基准刀刀偏置记录后均修改为零。
(2)至(5)步与第一种精确对刀方法的同序号的对刀步骤相同。
(6)分别换非基准刀,把粗略对刀记录的刀偏置当作非基准刀程序起点的相对坐标,调用O1000程序试切,分别测量各段直径ΦDi和长度Li(i=1,4,3),与程序指令值比较,求出差值。
(7)步进移动或MDI运行刀架进行误差补偿,分别修调各非基准刀的程序起点位置。
(8)重复步骤(6)和(7),直至各非基准刀程序起点的位置在精度允许范围内为止。
(9)将CRT显示的相对坐标当作新刀偏置,输入到刀偏表的对应刀偏号的X、Z偏置栏内。此法简单方便,修正的刀偏置直接由CRT显示的机床相对坐标得到,避免了人工计算的失误,对刀精度较高。
3. 修调基准刀程序起点位置后,再同时修调全部非基准刀刀偏置法
此方法与第一种精确对刀方法基本相同,唯一不同之处在于步骤(7)中调用的程序是同时调用了三把刀加工的O1003程序(O1004去掉2号刀加工段为O1003程序),其余步骤相同。
4. 四把刀同时修调法
如果采用相对刀偏法粗略对刀,先将得到的各非基准刀的刀偏置输入到刀偏表的相应位置,运行四把刀加工的O1004程序,分别测量各段直径ΦDi和长度Li (i=2,1,4,3),求出加工误差。对基准刀,以MDI运行或步进移动刀架补偿误差值,修调程序起点位置;对非基准刀,一方面在原刀偏置的基础上修正 刀偏置,将新的刀偏置重新输入到刀偏表的X、Z偏置栏内;另一方面还应将基准刀的加工误差填入到该行的磨损栏内。如果采用绝对刀偏法粗略对刀,调用 O1005程序试切,将各刀的加工误差补偿在其对应刀偏号的磨损栏内。
四、结束语
上述各种对刀方法,是笔者在深入理解对刀原理并结合华中世纪星车削系统的特点的基础上进行的全面总结,所有方法均已通过实践验证。教学实践表明,这些方法 简便、实用、有效,能满足数控车技能考证和工业生产的精度要求。在粗、精对刀的多种方法中,从保证对刀精度并兼顾对刀效率考虑,笔者推荐采用“多刀自动对 刀法+四把刀同时修调法”或“基准刀在对刀基准点处坐标置零,自动显示刀偏置法+各刀分别修调程序起点位置法”或“基准刀在对刀基准点处坐标置零,自动显 示刀偏置法+修调基准刀程序起点位置后,再同时修调全部非基准刀刀偏置法”的组合方案。文中的对刀思路,不仅适合教学型数控车床,也适合生产型数控车床, 不仅适合于华中数控系统也适合于其他数控系统,具有一定的推广价值。

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在铣削加工中心上铣削复杂工件时,数控立铣刀的使用应注意以下问题: 
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1.立铣刀的装夹  
  
加工中心用立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式,使用时处于悬臂状态。在铣削加工过程中,有时可能出现立铣刀从刀夹中逐渐伸出,甚至完全掉落,致使工件报废的 现象,其原因一般是因为刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油膜,造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油,如果切削时使用非水溶性切削油,刀夹 内孔也会附着一层雾状油膜,当刀柄和刀夹上都存在油膜时,刀夹很难牢固夹紧刀柄,在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣刀装夹前,应先将立铣刀柄部和 刀夹内孔用清洗液清洗干净,擦干后再进行装夹。  
当立铣刀的直径较大时,即使刀柄和刀夹都很清洁,还是可能发生掉刀事故,这时应选用带削平缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。  
立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在刀夹端口处折断,其原因一般是因为刀夹使用时间过长,刀夹端口部已磨损成锥形所致,此时应更换新的刀夹。  
2.立铣刀的振动  
  
由于立铣刀与刀夹之间存在微小间隙,所以在加工过程中刀具有可能出现振动现象。振动会使立铣刀圆周刃的吃刀量不均匀,且切扩量比原定值增大,影响加工精度 和刀具使用寿命。但当加工出的沟槽宽度偏小时,也可以有目的地使刀具振动,通过增大切扩量来获得所需槽宽,但这种情况下应将立铣刀的最大振幅限制在 0.02mm以下,否则无法进行稳定的切削。在正常加工中立铣刀的振动越小越好。  
当出现刀具振动时,应考虑降低切削速度和进给速度,如两者都已降低40%后仍存在较大振动,则应考虑减小吃刀量。  
如加工系统出现共振,其原因可能是切削速度过大、进给速度偏小、刀具系统刚性不足、工件装夹力不够以及工件形状或工件装夹方法等因素所致,此时应采取调整切削用量、增加刀具系统刚度、提高进给速度等措施。  
3.立铣刀的端刃切削  
  
在模具等工件型腔的数控铣削加工中,当被切削点为下凹部分或深腔时,需加长立铣刀的伸出量。如果使用长刃型立铣刀,由于刀具的挠度较大,易产生振动并导致 刀具折损。因此在加工过程中,如果只需刀具端部附近的刀刃参加切削,则最好选用刀具总长度较长的短刃长柄型立铣刀。在卧式数控机床上使用大直径立铣刀加工 工件时,由于刀具自重所产生的变形较大,更应十分注意端刃切削容易出现的问题。在必须使用长刃型立铣刀的情况下,则需大幅度降低切削速度和进给速度。  
4.切削参数的选用  
  
切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质;进给速度的选择主要取决于被加工工件的材质及立铣刀的直径。国外一些刀具生产厂家的刀具样本附有刀具切削参数 选用表,可供参考。但切削参数的选用同时又受机床、刀具系统、被加工工件形状以及装夹方式等多方面因素的影响,应根据实际情况适当调整切削速度和进给速 度。  
当以刀具寿命为优先考虑因素时,可适当降低切削速度和进给速度;当切屑的离刃状况不好时,则可适当增大切削速度。  
5.切削方式的选择  
  
采用顺铣有利于防止刀刃损坏,可提高刀具寿命。但有两点需要注意:①如采用普通机床加工,应设法消除进给机构的间隙;②当工件表面残留有铸、锻工艺形成的氧化膜或其它硬化层时,宜采用逆铣。  
6.硬质合金立铣刀的使用  
  
高速钢立铣刀的使用范围和使用要求较为宽泛,即使切削条件的选择略有不当,也不至出现太大问题。而硬质合金立铣刀虽然在高速切削时具有很好的耐磨性,但它的使用范围不及高速钢立铣刀广泛,且切削条件必须严格符合刀具的使用要求。

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刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。 CAD/CAM技术的发展,使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能,特别是微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在 计算机上完成,一般不需要输出专门的工艺文件。
现在,许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能,这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划 的有关问题,比如,刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等,编程人员只要设置了有关的参数,就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此,数 控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的,这与普通机床加工形成鲜明的对比,同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本 原则,在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨,给出了若干原则和建议,并对应该注意的问题进 行了讨论。

一、数控加工常用刀具的种类及特点
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括 通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为: ①整体式;②镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型式,如复合式刀具,减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分 为:①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为:①车削刀具,分外圆、内孔、螺 纹、切割刀具等多种;②钻削刀具,包括钻头、铰刀、丝锥等;③镗削刀具;④铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机 夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%~40%,金属切除量占总数的80%~90%。
数控刀具与普通机床上所用的刀具相比,有许多不同的要求,主要有以下特点:
⑴刚性好(尤其是粗加工刀具),精度高,抗振及热变形小;
⑵互换性好,便于快速换刀;
⑶寿命高,切削性能稳定、可靠;
⑷刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间;
⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除;
⑹系列化,标准化,以利于编程和刀具管理。

二、数控加工刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具 选择总的原则是:安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时, 要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选 高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀 和盘形铣刀。
在进行自由曲面加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般取得很能密,故球头常用于曲面的精 加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在保证不过切的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀。另 外,刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提 高,则可以使整个加工成本大大降低。
在加工中心上,各种刀具分别装在刀库上,按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄,以便 使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具,迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围,以便在编 程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统,其刀柄有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两种,共包括16种不同用途的刀柄。
在经济型数控加工中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:①尽量 减少刀具数量;②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工部位;③粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;④先铣后钻;⑤先进行曲面精 加工,后进行二维轮廓精加工;⑥在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。

三、数控加工切削用量的确定
合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。
⑴切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下,t就等于加工余量,这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度,一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。
⑵切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比,与切削深度成反比。经济型数控加工中,一般L的取值范围为:L=(0.6~0.9)d。
⑶切削速度v。提高v也是提高生产率的一个措施,但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大,刀具耐用度急剧下降,故v的选择主要取决于刀具耐用 度。另外,切削速度与加工材料也有很大关系,例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时,v可采用8m/min左右;而用同样的立铣刀铣削铝合金 时,v可选200m/min以上。
⑷主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为:
式中,d为刀具或工件直径(mm)。
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关,可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。
⑸进给速度vF 。vF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。vF的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时,vF可选择得大些。在加 工过程中,vF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整,但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
随着数控机床在生产 实际中的广泛应用,数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中,要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此,编程人员 必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则,从而保证零件的加工质量和加工效率,充分发挥数控机床的优点,提高企业的经济效益和生产水平。


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轉述:
高品质、高精度刀夹成本高,但是由于可以延长刀具寿命,通过长时间运作,高质量刀夹最终可以实现赢利。例如:两个工厂采用同样30美元一把的立铣刀、但是不同的刀夹来铣低碳钢,在一年的时间里由于刀夹方面选择的不同而产生了高达40%的成本差异。为什么会这样?

       第一家公司选择了一种低精度刀夹,成本为100美元,刀夹只实现了立铣刀额定寿命的80%。第二家公司花150美元购买了一种高精度刀夹。其成本比第一家公司的高50%,但是该刀夹却使立铣刀的预期寿命延长了30%。

       在一年的时间里,第一家公司需要120把立铣刀——总成本3600美元,而第二家公司却只需要70把立铣刀——总成本2100美元。在减掉精密刀夹多出来的50美元以后,第二家公司全年在刀具方面节省了1450美元,比第一家公司大约低40%。

       当然,这并不意味最昂贵的刀夹对每种加工都是正确选择。关键是要确定最适合相关加工项目的刀夹的类型(常规式、弹簧夹头式、热涨冷缩式、液压型等等),然后选择该类型的高品质/高精度刀夹,以提高刀具寿命。

       高精度刀夹一般具有比较低的总体指示偏差量(TIR),并可以保证良好的夹紧力、刚性、平衡性以及重复精度。所有这些都可以延长刀具寿命,并降低与刀具寿命直接相关的废品率。

      大多数废品都是在换刀之前和刚换刀后的短期内产生的——换刀前是因为刀具磨损,而刚换刀后则是因为刀具还没有确切地“进入状态”。因此,通过用高精度刀夹来延长刀具寿命,各工厂可以降低换刀频率并减少零件废品数量。

       刀夹的减振能力也可以提高刀具寿命,特别是对那些采用昂贵却不耐用刀具诸如PCD(多晶金刚石)及CBN(立方氮化硼)的工厂而言尤其如此。尽管液压刀夹 被看作是控制振动的常用方式,但是其他类型的刀夹也具有同样的优点。这些刀夹配有内部填充聚合物的腔体,与液压流体减振工作原理相同。

       各个工厂还应该明白,通过选择普通、定心型刀夹,他们可以在不牺牲精度或刀具寿命的情况下节省开支。这些普通刀夹比过去具有更高的精度、同心度及平衡性,从而适合更多的加工过程。

       刀夹厂家推荐将普通刀夹及定心式刀夹结合使用,例如弹簧夹头或单件式刀夹与高档刀夹诸如热胀冷缩或液压式刀夹。但是,工厂通常针对某个应用购买一种高档刀 夹系统,然后为了弥补该系统高昂的成本,不得不将此系统用在尽可能多的应用中,即便是有些应用场合根本不需要这种系统也不罢休。例如:热胀冷缩式刀夹在某 机床的刀库中仅仅对很少量的刀具有好处,而在刀库中对所有刀具都用就有“大材小用”之嫌。

       工厂通常会高估刀夹实际需要的扭矩值,往往具有“越高越好/越紧越好”的心理。这样做可能导致购买价格高于相应加工项目的刀夹系统,从而增加成本。

      作为对高成本液压或热胀冷缩式刀夹的替代,整体或者说单件构造型刀夹可能是正确的选择。单件式刀夹的精度、平衡性及最大扭矩处于液压及热胀冷缩式刀夹之 间,但是成本更低。这些刀夹包括带有异形、非圆内径孔,依赖刀夹本身钢材质中的弹簧张力来紧固刀具。它们的工作原理与热胀冷缩式刀夹的类似,但是却无须加 热:工厂只须将刀夹装到一个压缩单元上,将非圆内径孔挤压成圆形,装上刀具,然后松开压缩单元即可。刀夹围绕刀柄约束,从而将刀具固定到位。

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