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数控加工曲面存在问题及改进分析

发布时间:2015-09-07作者:智汇张瑜

0.引言

  数控加工由于其加工的高效性、准确性及高可靠性在现代机械工业中广为应用,对于现代机械制造发展起到了关键的作用。 数控机床技术在近些来有着迅速的发展, 这为数控加工提供了良好的硬件支持,保证数控加工的质量。曲面属于复杂的加工形状,在特殊的部件中有着广泛的应用,例如螺旋桨叶、涡轮叶片、棱镜表面等,这都需要通过数控加工进行。 然而,在工作过程中发现数控加工曲面存在部分问题,这些问题与实际加工有着密切的关系。 本文主要分析了在数控加工曲面中存在的典型问题,并探索了进行改善这些问题的措施,从而为数控加工曲面提供理论支持。

1.数控加工曲面存在问题分析

  数控加工质量受到多方面的影响, 尤其是在加工复杂曲面中,对于设备的加工精度和操作人员技术有着较高的要求。 然而,实际数控加工曲面存在诸多问题,具体问题如下:

  1.1 复杂曲面的粗加工问题

  由于在加工曲面中都要进行粗加工, 尤其是加工大型铸件中,其表面往往较为粗糙,各处加工变形不均匀的现象。 在实际加工中存在空走刀现象,影响加工效率。 同时,由于加工曲面变形难以控制,刀具的加工轨迹不容易进行优化,也会产生较多的空走刀。此外,由于毛坯部件加工难以控制,就对精加工的加工余量控制有更高的要求。

  1.2 复杂曲面定位问题

  工装定位影响曲面加工质量,传统的机械夹具不能保证高精度加工要求。尤其是无法直接进行确定参考点,质量偏大的大型加工件中,工件的定位更加复杂,对于工装的精度也有着严格的要求,这些因素都制约着复杂曲面的加工精度和效率。

  1.3 数控机床加工问题

  尽管近些年来数控机床技术发展迅速,但目前在应用数控机床进行曲面加工中存在操作不当,参数设定保守,刀具匹配程度不佳的现象,这就严重制约了数控加工曲面的能力。同时,针对目前的数控机床加工人员的专业素质整体偏低,不利于及时发现数控机床工作状态机及故障问题,从而导致数控机床在非正常状态下工作。

  1.4 复杂曲面加工理论有待加强

  在数控机床加工复杂曲面过程中, 需要根据曲面形状来控制机床的刀具轨迹,从而实现对曲面的加工。 然而,目前的曲面加工理论需要加强计算机对曲面匹配、刀具走刀加工的反馈及控制、曲面切削模型等问题,只有通过深化全面加工理论才能从根本上改善曲面的加工技术。

2.数控加工曲面改进分析

  在改进数控加工曲面中要提高加工精度和效率,能够严格的按照设计要求进行加工,这就需要改进目前的加工技术,主要的改进措施包括以下方面:

  2.1 曲面加工改进理论研究

  高速加工理论。数控高速加工技术是目前提高加工曲面效率的主要方法,但其中要加强对刀具加工轨迹参数及反馈响应能力的理论研究,同时,高速加工对刀具和机床的要求,需要更加稳定的切削负载和更严格的刀具切削路径仿真机制等。

  加工曲面匹配技术。 曲面匹配是数字化加工与检测的基础,因此在加工过程中需要严格掌握曲面的匹配程度。 对于复杂曲面的加工,首先是定位安装, 定位安装时一是要使得加工余量尽可能的均匀,二是尽可能减少复杂曲面的加工工作量,以提高复杂曲面的加工效率。刀具实时控制技术。 为了进一步降低加工误差,对加工进行实时监测并实时反馈,将数据传输到控制中心进行相应的控制,达到左右的控制方法。 其中,需要保证加工机床接受数据后的执行加工行为的合理性,保证加工误差趋于最小化发展。

  机械切削力建模理论, 对影响切削力建模的主要因素进行分析,并采用回归分析方法计算切削力系数,基于铣刀切削力模型研究其有效性,并最终计算出最优的加工参数,例如进给量、加工速度、走刀路径等参数。

  2.2 加工加床及刀具改进分析

  数控机床是影响曲面加工的主要条件,一方面要积极推进高精度和高可靠性新机床的研究, 另一方面要掌握现有的加工机床技术,应用当前的设备防止加工过程中产生误操作。 在加工过程中注重机床保养和维护,是数控机床的工作能力保持到最佳。 同时,积极应用先进的控制理论和切削理论,针对加工模型进行理论分析,在确定最佳加工方案后方可进行。

  数控加工刀具也影响到曲面的加工质量,尤其是刀具的磨损对曲面加工影响。 在实际加工中要论证刀具的轮廓,必要时要加工专用的刀具,保证加工的可靠性。 同时,要充分考虑加工刀具的变形,从整体优化的角度来设定刀具的具体参数。

  对数控加工曲面操作人员继续严格培训,针对加工的具体专业知识进行讲解,以实际的模型来提升操作人员的专业水平。 同时,设定严格的操作规范,防止加工过程中出现不合理的加工行为。

  2.3 计算机辅助加工技术

  为了更好的加工质量和效率,可以借助计算机辅助加工技术来模拟和仿真加工过程。 通过计算机辅助分析来确定具体的加工参数,根据分析结果来优化各种参数,从而推测在加工过程中可能存在的加工问题。 采用辅助的专业软件进行刀具轨迹研究,实现刀具的最优化设定。 同时,利用计算机技术进行构建各种加工模型,采用专业软件来进行获得良好的理论加工值。

3.总结

  复杂曲面在机械产品中有着大量的应用,如何提高曲面加工质量和效率是诸多企业关注的问题。 通过提升理论研究水平,以先进的加工理论来指导加工实践,同时能够保证机床的加工精度和操作人员的工作流程,严格控制影响加工质量的各个因素,从而提升数控加工曲面能力。

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