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- Apr 10 Tue 2007 20:33
“R”参数编程在数控铣削加中的运用工序www.tool-tool.com
- Apr 10 Tue 2007 20:29
重型车床增加数控花纹轧辊铣削的改造www.tool-tool.com
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C61160×12重型车床床身工作面总长12m,增加的数控花纹轧辊铣削装置和原车床部分各占6m。通过3年多的使用表明,提高了生产率和质量,收到了较好的经济效益和社会效益。
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图1 两种花纹孔型展开图
1 数控花纹轧辊铣削装置的用途
铣削轧辊圆柱表面花纹孔型,适用于加工图1所示两种花纹孔型,通过选配挂轮,也可加工其它类型的轧辊孔型。
2 数控花纹轧辊铣削装置组成与技术参数
本装置由分度床头箱、铣头架及尾座等组成。铣头架X、Z坐标移动由FANUC 0—TD数控系统控制,与分度床头箱的分度运动配合,完成同一方向、圆柱外表面上花纹孔型自动循环加工(图2)。主要技术参数如下:
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图2 数控花纹轧辊铣削装置传动图
铣削花纹轧辊孔型范围(直径×长度)750mm×1900mm,工件最大重量10.5t,主轴中心高500mm,主轴分度转速范围 0.1~0.29r/min,分度角3°3′3″,铣头架Z及X坐标移动速度0.1~2000mm/min及0.1~2700mm/min,铣头转位角度 ±47.5°,尾座套筒行程300mm,分度床头箱及铣头架伺服电动机功率为3kW及X1.0kW,Z1.5kW。
3 数控花纹轧辊铣削装置主要结构
1. 分度床头箱
分度床头箱位于床身右端,用途是使工件装卡在其花盘上进行分度,每次旋转一个角度(工件上同方向相邻孔型所占的圆周角)。基本转角设置了两种: (1/59)×2p及(1/41)×2p,这两种转角与前述图1形状相对应,变换孔型方向转角为(1/118)×2p及(1/82)×2p两种,并与前述 图1花纹形状相对应。当两种转角与工件要求转角不同时,可利用图2中Ⅱ、Ⅳ轴右端悬伸部分加挂轮来解决。其分度原理如下:每次分度Ⅱ轴只转一圈就停止,工 件不同转角是依据接通不同传动比齿轮副来达到的。如(1/59)×2p的转角是通过1/59转=(1/59)×2p弧度。
2. 铣头架
铣头架能完成铣刀的旋转运动、X轴及Z轴的数控直线运动(进给及快速),还具有供机床调整用的铣头主轴绕X轴转位运动和铣刀主轴套筒的微量移动运动(对刀用)。
3. 尾座
尾座位于床身的左端,尾座可以沿床身纵向移动,工件的松卡及顶紧靠移动尾座上体中的套筒来完成。
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图3 铣削起始对刀位置
1
图4 铣头架移动程序关系
4 铣削花纹孔型的动作循环
1. 首先根据工件要求及花纹孔型选择转换开关的置放位置即1/41、1/59或挂轮选配出的其中一个位置,将自动与手动转换开关扳至自动循环位置。
2. 按花纹孔型方向调整铣头角度,并将铣头架移至右端的第一个孔型的位置(图3)。
3. 输入程序(按孔型Z坐标编程并输入)。
4. 选择铣刀主轴转速(通过挂轮选定)及选定进给速度(一般进给速度选在20mm/min)。
5. 动作循环(图4)。
* 第1个加工循环
起动铣刀旋转,铣头架沿X坐标快速移动AB距离趋近工件至B点,然后以进给速度移动BC距离至C点,铣头架延迟瞬间后快速退回,移动CA距离至A点。第1 个孔型加工完毕后,为了加工第2个孔型,首先铣头架沿Z轴向左移动1个孔型节距OD(图3),然后沿X轴重复第1个孔型的加工顺序,继而再向左移动1个Z 轴 (轴向)节距加工第3个孔型……直至加工完本行中最左边一个孔型之后,分度床头箱进行分度,进行第2行最左端一个孔型的加工,铣头架向右移位加工第2个孔 型……至第2行最右端一个孔型加工完后分度,加工第3行,如此继续下去(图5a)直至最后一行的最后一个孔型加工完毕,退刀,至此同一个方向的孔型全部加 工完毕(第1个加工循环完毕)。铣刀停转。
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图5 孔型加工
* 第2个加工循环
将铣头架铣刀轴线(图3)扳成与第1种孔型方向成90°(据孔型方向要求)的位置,将分度转换开关(实现前述图1中两种花纹轧辊孔型的开关,亦通过图2中 电磁离合器YC1~YC4得电与否使传动链中不同齿轮啮合)扳成1/118或1/82的位置。然后进行一次手动分度。铣头架向右移位,移位距离为孔型轴向 节距的1/2,起动自动循环,铣刀旋转并依照图5b所示步骤进行加工,直至第2种孔型方向的最后一个孔型铣削完毕(第2个加工循环完毕)。退刀、铣刀停 转。至此一根花纹轧辊外圆柱面的交错的花纹孔型加工结束。
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- Apr 10 Tue 2007 20:28
单圆弧线形叶片铣削工艺www.tool-tool.com
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引言
单圆弧线形叶轮叶片是鼓风机中的关键零件,它的制造方法有焊接、铆接及硬铝压制等。本文介绍一种利用立式铣床工作台面的平移及工件轴心回转的复合运动铣削大直径单圆弧线形叶轮叶片的加工方法。推导出了有关加工参数的计算公式,并进行了实例计算和轮廓加工误差分析。
1 铣制原理及结构
单圆弧线形叶轮叶片的铣削装置示意图见图1,是由立式铣床经过改装而成。铣制原理见图2,将被加工的工件叶轮安装在铣床附加的等分盘上,等分盘固定在回 转工作台上,使工件与回转工作台同心,并紧固在一起,将铣床的工作台丝杆接长,使丝杆与挂轮系统的万向连轴节作同步转动。只要合适地选择挂轮比,可使铣床 工作台移动和回转工作台的回转运动复合成一条轨迹曲线,即可近似加工出所要求的单圆弧线形叶轮叶片。
1
1、 铣刀 2、工件 3、等分盘 4、回转工作台 5、万向连轴节 6、挂轮架
图1 铣削装置示意图
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图2 铣削原理图
运动分析与挂轮比的确定见图2,叶轮上单圆弧线形的二个端点分别为A、B,弧1即是要求的单圆弧,过B点作圆弧1的切线交圆于F点,过A点作BF平行线 交内圆于C点。在切削开始时,使切线BF平行线交内圆于C点。在切削开始时,使切线BF平行于台面的纵向运动方向,于是铣刀从A点开始切削(偏心距为e) 由于台面的纵向运动加上叶轮的旋转运动,使得铣刀在叶轮上加工出一条近似的单圆弧1曲线。当台面移动1距离时,叶轮旋转角度∠BOC=θ0,铣刀至B点。 因此工作台的纵向移动速度v和叶轮的转动角速度ω之间的关系是1。则挂轮比是:
1
式中:S——丝杆的螺距,mm;
θ0——工件转角,度;
Zi——配制挂轮系统齿数。
2 参数计算
由上可知,加工单圆弧线形叶轮叶片的主要参数是:铣刀A点的位置,即偏心距e,1的长度,叶轮的旋转角度θ0,以上参数均可由图2几何算出。
已知叶轮叶片的设计参数,进口角β1,出口角β2,进口圆半径r1=D1/2,出口圆半径r2=D2/2,由图2可几何算出或由[1]得1圆弧的半径R为
R=(r22-R21)/[2(r2cosβ2-r1cosβ1)] (1)
1 (2)
(1) 偏心距的计算
在ΔBOG中:
1 (3)
在ΔGOO1中:
1 (4)
在ΔAOO1中,由正弦定理可得,
1或
1 (5)
又有∠AOL=∠AOO1-∠GOO1
∴ 1 (6)
(2)叶轮转角θ0的计算
在ΔBOG中:∠BOG=90°-β1
在ΔCOH中:∠COH=arcsin(e/r1)
∴ 1 (7)
(3)工作台移动距离1的计算
∵ 1
而1
∴1 (8)
3 实例计算
已知:一台离心鼓风机的单圆弧线形叶片叶轮的设计参数为:进口角β1=278°,出口角β2=50°,进口圆半径r1=150mm,出口圆半径r2=250mm。
(1) 参数计算
由(1)式可得R=714mm,将R值代入(2)式可得R0=585.5mm。
由(3)式可得1,将1,R0值代入(4)式可得∠GOO1=83.1°,由(5)式可得∠AOO1==1,则由(6)式可得偏心距e=116.6mm。
由(7)式θ0=90°-β1-arcsin(e/r1)=11.18°
由(8)式 1
速比计算,1
实际调整后的挂轮比为:1
(2) 误差分析
由图2可知,当叶轮纵向运动距离为1时,叶轮转过角度为θ,此时铣刀至M点,由此可得:
11,式中: 1?,所以1 (9)
令1,则在ΔMOO1中,由余弦定理可得:
R2=ρ2+R20-2ρR0cos∠MOO1
令 1
则 y=∠MOO1=∠GOO1+x+θ (10)
所以 R2=ρ2+R02-2ρR0cosy (11)
由(9)(10)(11)式可知ρ、y、R均为θ的函数,当θ为不同值时,可求得相应的ρ、y、R值,设轮廓误差为ΔR,则SΔR=R-R。
由上例中,取一系列的θ值(0≤θ≤11.18°),将对应分别求出的ρ、y、R和SΔR值列于下表。
θ值与SΔR值等对应表
θ ρ(mm) y R(mm) ΔR(mm)
0° 250 110.9° 714.04 0.00
1° 240.02 113.16° 714.83 0.79
2° 230.18 115.54° 715.53 1.49
3° 220.48 118.03° 716.06 2.02
4° 210.94 120.66° 716.43 2.39
5° 201.58 123.44° 716.61 2.57
6° 192.45 126.39° 716.62 2.58
7° 183.35 129.54° 716.47 2.43
8° 174.94 132.9° 716.14 2.10
9° 166.16 136.5° 715.65 1.61
10° 158.76 140.36° 714.95 0.91
11° 151.29 144.52° 714.12 0.08
11.18° 150 145.3° 714.04 0.00
由表可知,实际廓线比理论廓线稍凸,当θ=6°时,ΔR=2.58mm,误差最大。
4 结论
利用立式铣床改装,配制挂轮,加工设备简单,工艺成本低。当调试完成后,由于单向转动进给,因而质量稳定。
该方法可以铣削各种单圆弧线形叶片及其它类偏心圆弧的线形,不受偏心尺寸限制,对于单圆弧直径及偏心尺寸的各种变化只需调整转动比,即调整配换挂轮就可满足,不需其他附加设备,扩大了铣床加工偏心圆弧的范围,同时加工受力情况较好。
单圆弧线形直径与叶片直径比值愈大,则轮廓精度越高,因而铣削大直径单圆弧曲线更显其优越性。
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- Apr 10 Tue 2007 20:28
UG的等弧长投影曲线及其在表面图样铣削加工中的应用www.tool-tool.com
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一、引言
采用数控铣在模腔上加工阳纹或阴纹的文字、标记、图案等图样,首先需要在模腔的CAD模型表面上建立图样的几何特征。在平面上建立图样特征是容易的,但 是,如何在形状复杂的曲面上建立图样特征,比如塑料照相机外壳表面的皮革纹,使其形状顺应曲面的形状,保持合理的视觉效果则是一个值得探讨的技术问题。本 文从实际应用出发,介绍基于UG的“等弧长投影曲线”功能的原理,探讨其创建曲面图样的方法,以便为在复杂曲面上铣削加工图样创造条件。
二、等弧长投影曲线的原理
一般的曲线投影方式不能在大起伏的曲面上产生符合形状要求的投影曲线,UG的“等弧长投影”功能(Equal Arclength)获得的投影曲线可以解决这个问题。图1显示,在等弧长”投影功能中,UG的CAD系统在平面曲线所在的平面内在用户指定的位置建立一 个笛卡儿坐标系,Z轴指向投影的目标曲面, XY轴顺目标曲面的UV参数曲线的方向建立,Z轴与目标曲面的交点成为UV坐标的原点,在此原点上依曲面的U参数曲线和V参数曲线方向建立UV“曲面坐标 系”,系统映射平面曲线的XY坐标到 “曲面坐标系”的 UV坐标,平面曲线的XY坐标值转化为沿“曲面坐标系”的 U和V参数曲线测量的弧长值。这样实际也就保证了投影后的曲线顺应曲面的U和V参数曲线的形状而变形。比如,一条平行于XY平面坐标系X轴的直线,其投影 曲线将刚好吻合曲面的一条U参数曲线。这种投影方式类似陶瓷帖花工艺将平面的图案帖附于曲面。可见,不管目标曲面多么复杂“等弧长投影”都可以解决曲线图 样的投影问题。
1
图 1
三、等弧长投影曲线在实体模型表面建立和加工图样特征的应用
运用UG的“等弧长投影曲线”功能可以将图2所示平面曲线构成的狗头图案象陶瓷帖花工艺一样“缠绕” 在花瓶表面上。
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图 2
根据需要安排狗头图案和旋转体花瓶之间的相对空间方位,投影参考点以及投影方向,由这些条件,系统自动决定的X-Y坐标和U-V坐标轴如图2所示,投影获得的投影曲线如图4所示。这种投影原理的结果类似陶瓷帖花工艺的原理,狗头图案被“转印”到花瓶的旋转面上。
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图 3
对于图3所示旋转体,在加工阶段,使用UG的曲线驱动加工方法,以投影曲线作为刀具的驱动几何对象,生成四轴或五轴铣加工刀轨便可以在花瓶表面上铣削加工阴纹图样的狗头图案。
四、结语
“等弧长投影曲线”功能在三维设计中可以灵活地满足不同的需要,本文就复杂曲面上铣削加工阳纹或阴纹的文字、标记、图案等图样的难题提出解决办法,以满足生产实际的需要。
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- Apr 10 Tue 2007 20:27
多件铣夹具的设计与应用www.tool-tool.com
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1引言
在铣床上铣削扁榫和直槽时,大部分夹具均采用V形块夹紧装置,但对一些形状、尺寸比较特殊的零件,如图1,若采用V形块夹紧,则会给铣削加工带来困难。
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图1 零件图
由图1知,用V形块夹紧铣削零件两侧面时,以10外圆定位夹紧,由于其长度太短,只有5mm,虽可以夹持,但远离夹紧点中心,夹紧力不够。铣削时工件易 被铣刀打飞。若加大夹紧力,又容易将其夹紧表面夹成三角形而报废。若以18的外圆加工表面夹入V形块内加工,工件端面则无法定位,造成加工误差。
为此,我们设计了用圆弧面夹紧的多件铣夹具。如图2所示。既满足了工件夹紧、定位的要求,也简化了夹具的制造工艺,使用这套夹具不但减少了废品率,同时也大大地提高了生产率。
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图2 多件铣夹具
1.特形堵头 2.圆柱头螺钉 3.特形定位块 4.定位块 5.夹具体 6.夹紧块
7.夹紧螺钉 8.定向键 9.沉头螺钉 10.左右盖板 11.圆柱销
2多件铣夹具的结构及技术要求
2.1多件铣夹具结构如图2所示。它由特形堵头1、定位块3、4、夹具体5、夹紧块6、夹紧螺钉7及定向键8等组成。夹具定向键8安装在X62W铣床工作台面上,并使A面与其工作台面平行,安装后,拧紧夹紧螺钉7即可。
2.2多件铣夹具的技术要求
(1)保证各定位块在一条直线上。
(2)保证各定位块均可在槽内灵活移动。
(3)定位块中心孔与零件外圆18选取18H/j56的过渡配合。
(4)各定位块中心孔整体加工后需沿中心孔中心纵向切开。
2.3多件铣夹具的定位与夹紧方法
将一组待加工的零件定位于各定位块间中心孔内,由于各定位块在槽内可自由移动,定位后扭紧夹紧螺钉,使各定位块产生挤压,从而实现夹紧的目的。
2.4铣刀的选择
在多件铣夹具上可进行端面、侧面及对称平面的加工,加工表面确定后,可根据相应的平面选择不同类型的刀具。图2为采用组合铣刀在X62W铣床上铣削两对称平面。
3结语
多件铣夹具具有以下特点:
(1)可对一组零件进行加工,显著地提高了生产率。
(2)用圆弧面夹紧代替了V形块的三点夹紧方式,保证了产品质量,降低了废品率。
(3)可以进行大进给量的铣削,工件稳如“泰山”。保证了加工时的位置精度。
(4)实际生产中,若增加多件铣夹具的定位块数目,其生产率还可进一步提高。
(5)夹具制作工艺简单,实际操作也较方便。
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在铣床上铣削扁榫和直槽时,大部分夹具均采用V形块夹紧装置,但对一些形状、尺寸比较特殊的零件,如图1,若采用V形块夹紧,则会给铣削加工带来困难。
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图1 零件图
由图1知,用V形块夹紧铣削零件两侧面时,以10外圆定位夹紧,由于其长度太短,只有5mm,虽可以夹持,但远离夹紧点中心,夹紧力不够。铣削时工件易 被铣刀打飞。若加大夹紧力,又容易将其夹紧表面夹成三角形而报废。若以18的外圆加工表面夹入V形块内加工,工件端面则无法定位,造成加工误差。
为此,我们设计了用圆弧面夹紧的多件铣夹具。如图2所示。既满足了工件夹紧、定位的要求,也简化了夹具的制造工艺,使用这套夹具不但减少了废品率,同时也大大地提高了生产率。
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图2 多件铣夹具
1.特形堵头 2.圆柱头螺钉 3.特形定位块 4.定位块 5.夹具体 6.夹紧块
7.夹紧螺钉 8.定向键 9.沉头螺钉 10.左右盖板 11.圆柱销
2多件铣夹具的结构及技术要求
2.1多件铣夹具结构如图2所示。它由特形堵头1、定位块3、4、夹具体5、夹紧块6、夹紧螺钉7及定向键8等组成。夹具定向键8安装在X62W铣床工作台面上,并使A面与其工作台面平行,安装后,拧紧夹紧螺钉7即可。
2.2多件铣夹具的技术要求
(1)保证各定位块在一条直线上。
(2)保证各定位块均可在槽内灵活移动。
(3)定位块中心孔与零件外圆18选取18H/j56的过渡配合。
(4)各定位块中心孔整体加工后需沿中心孔中心纵向切开。
2.3多件铣夹具的定位与夹紧方法
将一组待加工的零件定位于各定位块间中心孔内,由于各定位块在槽内可自由移动,定位后扭紧夹紧螺钉,使各定位块产生挤压,从而实现夹紧的目的。
2.4铣刀的选择
在多件铣夹具上可进行端面、侧面及对称平面的加工,加工表面确定后,可根据相应的平面选择不同类型的刀具。图2为采用组合铣刀在X62W铣床上铣削两对称平面。
3结语
多件铣夹具具有以下特点:
(1)可对一组零件进行加工,显著地提高了生产率。
(2)用圆弧面夹紧代替了V形块的三点夹紧方式,保证了产品质量,降低了废品率。
(3)可以进行大进给量的铣削,工件稳如“泰山”。保证了加工时的位置精度。
(4)实际生产中,若增加多件铣夹具的定位块数目,其生产率还可进一步提高。
(5)夹具制作工艺简单,实际操作也较方便。
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- Apr 10 Tue 2007 20:26
螺纹超高速旋风铣削www.tool-tool.com
Bewise Inc. www.tool-tool.com
Reference source from the internet.
在2003 年北京国际机床展览会上,德国一家公司展出了一台超高速螺纹CNC旋风铣床,相对以往滚压(rolling)、滚齿加工(gear hobbing)和铣削加工(milling) ,这种旋风铣削加工是一种较新的加工方法。
该方法具有的特点是:①可重力切削,可以加工硬度58HRC以上的材料;②不用冷却液,环保、经济;③效率是普通铣削的3倍;④表面粗糙度值可达Ra0.4µm ,能减少或免去磨削和抛光工序;⑤形成C型短切屑,易于处理。
单就加工效率和加工质量的同时提高,就值得我们研究学习。
1 旋风铣削原理
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图1 旋风铣削运动原理
旋风铣削加工螺纹的原理如图1所示,加工运动有:刀盘的高速旋转运动R;工件的进给旋转运动C;刀盘相对工件的轴向进给运动W;刀盘相对工件的径向切深运动X。调整参数有刀盘轴线同工件轴线的夹角b、偏心量H。
在加工螺纹时,刀盘高速旋转,转速高达8000r/min,切削速度达到40Om/min 。工件缓慢转动。根据螺纹的螺旋参数,调整刀盘偏转角b,同时使刀盘沿工件轴线移动。刀盘偏转角b等于螺纹的螺旋角。工件转动速度与刀盘的移动速度有下列关系:
VT=nwdwcotb
式中VT——刀盘的移动速度,mm/min
nw——工件的转动速度,r/min
dw——螺纹中径;mm
b——螺纹的螺旋角,rad
旋风铣削的铣削如图2所示,当铣削深度为P时,每齿切削量如图中隐影部分所示。
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图2 旋风铣削图
切屑沿工件外径尺寸为:
aw=(d1nwp)/(znr)
式中d1——未切工件直径,mm
Z——刀盘上布置的刀齿数
由图不难看出,在旋风铣削过程中,每齿的切削厚度都是由小变大,再由大变小。切出时切削厚度由大变小,切削最终表面时切削厚度很小,所以加工表面质量比普通铣削质量高。切人时切削厚度由小变大,因此这种铣削可重力切削。
2 技术关键和难点
利用旋风铣削加工丝杠螺纹,实际上还属范成加工。加工精度影响因素较多,要保证精度,必须保证:
①刀盘要高精度平稳旋转;②刀盘头架运行导轨与工件轴线要有较高的平行度;③工件卡盘轴要有较高的精度;④工艺系统要有较高的动刚度;⑤切削刀头要有较高的成型精度;⑥多刀头的位置精度;⑦刀盘偏转角的调整精度。
3 小结
旋风铣削可以实现干切削、重载切削、难加工材料切削和超高速切削(速度达到400m/min),加工效率高,表面粗糙度能达Ra0.4µm,是一种先进的 加工方法,但刀具材料是关键。旋风铣削机床有4个加工运动,还有一角度调整自由度,结构较复杂。要达到其加工精度和效率,机床的运动精度、动态稳定性、控 制精度、刀具的成型精度和耐用度都要达到很高的要求。
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