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立式加工中心的数学处理方式及设备的做工及加工的过程

日期:2019-05-28 04:30 人气: 来源:旺磐立式加工中心

立式加工中心是常见的多功能数控机床,它自带刀库和自动换刀装置,如今常常加工模具,盘、套、板类零件。那么,立式加工中心的数学处理方法有哪些?它的加工工艺和加工流程有哪些?下面我们就“立式加工中心的数学处理方式及设备的做工及加工的过程”来详细了解下。



【立式加工中心的数学处理】


立式加工中心根据被加工零件图样,按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差,计算数控系统所需要输入的数据,称为数学处理。对零件图进行数学处理是编程前的主要准备工作之一,而且即便采用计算机进行自动编程,也经常需要先对工件的轮廓形状进行数学预处理,才能对有关几何元素进行定义。



立式加工中心图形的数学处理一般包括两个方面:一方面根据零件图给出的形状、尺寸和公差等直接通过数学方法(如三角、几何与解析几何法等)计算出编程时所需要的有关节点或基点坐标值,例如圆弧插补所需要的圆弧圆心相对起点的坐标增量I、J、K。


另一方面是按照零件图给出的条件还不能直接计算出编程时所需要的节点坐标值,也不能按照零件图给出的条件直接进行工件轮廓几何元素的定义进行自动编程,那么就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件,对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学预处理或改动,才可进行节点的坐标计算和进行正常的编程工作。


1.立式加工中心编程数学处理之数值计算


编程原点设定后,可以采用以下两种方法求出具体数值:


(1)手工数值处理利用代数、三角函数、几何与解析几何等数学工具、再加上计算器等求出具体数值。例如:图3-5中的各点坐标值计算如下:


A[-10×cos30,30+10×sin30]=A(-8.66,35);


B[10×cos30,30+10×sin30]=B(8.66,35);


C[30×cos30+10×cos30,-30×sin30+10×sin30]=C(34.641,-10);


D[30×cos30,-30×sin30-10]=D(25.981,-25);


E[-30×cos30,-30×sin30-10]=E(-25.981,-25);


F[-30Xcos30-10×cos30,-30×sin30+10×sin30]=F(-34.641,-10).


(2)利用AutoCAD等CAD软件来求具体坐标数值如图3-6所示,先画出图形来,再利用尺寸标注,把每一个节点相对于工件坐标系原点的坐标标注出来,就可以得到节点的具体坐标值。


对于图3-5所示的零件,可以用AutoCAD软件来进行坐标值计算,根据图中的尺寸标注可以得出图中各点的坐标值如下:A(-8.66,35);B(8.66,35);C(34.641,-10);D(25.981,-25);E(-25.981,-25);F(-34.641,-10).


这里指的是用手工编程的方法进行数值计算,如果采用自动编程,就不必这样了。


利用代数、三角函数、几何与解析几何等数学工具进行手工数值处理如下图:


利用AutoCAD软件来求具体坐标数值,如下图:


2.立式加工中心编程数学处理之基点与节点


(1)基点零件的轮廓复样,是由许多不同的几何元素所组成,例如直线、圆弧、二次曲线以及列表曲线等。各几何元素之间的连接点称为基点,例如两条直线的交点、直线与圆弧或圆弧与圆弧的交点或切点、圆弧与二次曲线的交点或切点等。目前,数控系统都具有直线、圆弧插补功能,对于由直线与直线或直线与圆弧构成的平面轮廓零件,数值计算比较简单,主要是计算出各基点坐标及圆弧的圆心点坐标。


(2)节点当被加工零件轮廓形状是由直线段或圆弧之外的其他曲线构成,例如椭圆、双曲线、抛物线或用一系列坐标点表示的列表曲线,而数控系统又不具备该曲线的插补功能时,可用若干直线段或圆弧去逼近被加工曲线,逼近线段与被加工曲线的交点或切点称为节点,如图


在编程时,要计算出节点的坐标,并按节点划分程序段时,逼近线段的近似区间越大,则节点数目越少,相应的程序段数目也越少,但逼近线段的误差6应小于或等于编程允许误差δ允,即δ≤δ允。考虑到工艺系统及计算误差的影响,δ允一般取零件公差的1/5-1/10。


为了编程方便,一般都采用直线段逼近已知的曲线,这种方法称为直线逼近或线性插补。节点拟合计算的难度及工作量都较大,故宜通过计算机完成,有时也可由人工计算完成。


非圆曲线的逼近


a)用直线段逼近非圆曲线


b)用圆弧段逼近非圆曲线


【立式加工中心加工工艺及加工流程】


我们大家都知道立式加工中心的加工属性是批量工件尺寸的一致性要很高,我们知道,原来工件的传统加工从一道工序结转到另一道工序,都要经历一遍装夹过程,这一过程靠人为操作很难达到每一个部件的加工尺寸完全一致,当然这也不意味着工件超差,只要在工件的允差带以内都是合格件,这就出现了有的工件尺寸可能在大差上,有的工件在中差上,而有的工件可能在小差上,保持工件的尺寸一致性很难得到保证。



正是由于立式加工中心批量加工工件尺寸的一致性,所以立式加工中心特别适合用在模具加工上!现在随着模具加工越来越复杂、精密化,也就促使着立式加工中心采用新的技术措施!有哪些新的模具加工技术措施呢?下面由国内知名的加工中心厂家——华强为大家详解模具加工的特点促使立式加工中心采用新的技术措施,首先讲解下模具加工的特点,然后在讲解下新的加工工艺,模具加工的顺序!


一、模具加工的特点:


(1)加工精度要求高一副模具一般是由凹模、凸模和模架组成,有些还可能是多件拼合模块。于是上、下模的组合,镶块与型腔的组合,模块之间的拼合均要求有很高的加工精度。精密模具的尺寸精度往往达u级。


(2)形面复杂


有些产品如汽车覆盖件、飞机零件、玩具、家用电器,其形状的表面是由多种曲面组合而成!


(3)批量小


模具的生产不是大批量成批生产,在很多情况下往往只生产一付。


(4)工序多


模具加工中总要用到铣、镗、钻、铰和攻螺纹等多种工序。


(5)重复性投产


模具的使用是有寿命的。当一付模具的使用超过其寿命时,就要更换新的模具,所以模具的生产往往有重复性。


(6)仿形加工


模具生产中有时既没有图样,也没有数据,而且要根据实物进行仿形加工。这就要求仿制精度高,不变形。


(7)模具材料优异,硬度高


模具的主要材料多采用优质合金钢制造,特别是高寿命的模具,常采用Crl2,CrWMn等莱氏体钢制造。这类钢材从毛坯锻造、加工到热处理均有严格要求。


根据模具加工的特点,以及立式加工中心新工艺的要求,建议在加工工艺上采取一些措施,以便发挥机床的高精度、高效率的特点,保证模具加工质量。


二、立式加工中心新的加工工艺


(1)要精选材料,毛坯材质要均匀,目前有些材料可以做到在粗加工后变形量比较小。铸锻件要经过高温时效,消除内应力,使材料经过多工序加工之后变形较小。


(2)合理安排工序,精化零件毛坯。在模具的生产过程中不可能靠一两台数控铣床完成零件的全部加工工序,而是要与普通铣床、车床等通用设备配合使用。所以在工序的安排上应考虑生产节拍和生产能力是否平衡,在保证高精度、高效率的前提下。


数控加工和普通加工的经济性是否合理,以及数控加工和通用设备加工的各自特长,因此在数控加工前的毛坯应尽量精化,除去铸锻,热处理产生的氧化硬层,只留少量加工余量,加工出基准面、基准孔等。


(3)立式加工中心的刚性强、热稳定性好,功率大,在加工中尽可能选择较大的切削用量,这样既可满足加工精度要求又提高了效率。


(4)有些零件由于切削内应力、热变形、装夹位置的合理性,夹具夹紧变形等原因,必须多次装夹才能完成。不能一味追求快,而不顾加工的合理性。


三、立式加工中心模具加工工序的顺序建议为:


①重切削、粗加工、去除零件毛坯上大部分余量。如粗铣大平面、粗铣曲面、粗镗孔等。


②加工发热量小,精度要求不高的内容。如半精铣平面,半精镗孔等。


③在模具加工中精铣曲面。


④打中心孔、钻小孔、攻螺纹。


⑤精镗孔、精铣平面、铰孔。


注意在重切削、精加工时要有充分的冷却液,粗加工后至精加工之前要有充分的冷却时间,在加工中尽量减少换刀次数,减少空行程移动量。


以上关于“立式加工中心的数学处理”和“立式加工中心加工工艺及加工流程”的介绍,希望能让您了解“立式加工中心的数学处理方式及设备的做工及加工的过程”带来帮助。

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