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數控車床的車削技術

文章出處:五金加工責任編輯:yaxun88作者:數控廠家人氣: 發表時間:2021-09-18 16:57 字體大小:【

什么是數控車床?數控車床的車削如何設置?

數控車床或數控車床是指一種車床型機床,用于使用使用字母數字數據的計算機軟件,按照笛卡爾X、Y軸加工旋轉零件。它用于大量和精確地生產,因為結合了控制的計算機負責工件的執行。

CNC車床可以完成通常由不同類型車床完成的所有工作,例如平行,復制,旋轉,自動甚至立式車床。其盈利能力取決于所加工零件的類型以及必須連續加工的零件數量。

不銹鋼的車削技術
數控

1940 年代,美國發明家 John T. Parsons 與其雇員 Frank L. Stulen 共同開發了數字控制領域的第一個發展。數控(CN)是一種使用數字、字母和符號的機床自動化系統。當要執行的任務發生變化時,指令程序也會發生變化。
為這些程序建立的字符由 DIN 66024 和 66025 標準管理。一些字符是:
N - 對應于塊或序列號。在字母之后,放置要編程的程序段編號。塊數必須在 1 到 999 之間。

運作

“X”和“Z”軸可以同時交錯移動,根據工件的幾何形狀進行圓錐形或球形加工。
刀具放置在固定在刀頭上的刀架中,刀架最多可容納 20 個不同的刀架,這些刀架根據所選程序旋轉,有助于實現復雜零件。
在加工程序中,可以輸入工件頭的車削速度、縱橫小車的進給量、零件的執行坐標等參數。 該機床以遠高于傳統車床的切削和進給速度運行,因此使用硬質金屬或陶瓷刀具來減少材料疲勞。

CNC車床的一般結構

數控車床與普通萬能車床相比的特點如下:
電機和主頭
該電機限制了機器的實際功率,并且是導致零件旋轉運動的原因。通常,當前的數控車床都配備有直流電機,該電機直接作用于主軸,通過位于電機位置和主軸之間的皮帶輪進行傳動,不需要任何類型的齒輪傳動。
這些直流電機提供幾乎無限的轉速范圍,從零到由電機特性決定的最大值,可通過每個部件的執行程序進行編程。許多發動機采用兩種速度范圍,一種用于低速,另一種用于快速,以獲得最有利的扭矩。主軸在其末端具有與相應爪板和孔的適配,以便能夠與棒材一起工作。

CNC車床的電機和主軸的特點如下:
主軸孔徑:100mm
主軸鼻端:DIN 55027 No. 8 / Camclock No. 8號
莫氏錐號2
速度范圍:2
變速主軸轉速:I:0-564 rpm II:564-2000 rpm
電機功率:15千瓦

車削加工監控鏡頭
可移動的長凳和手推車

為了便于縱向和橫向滑塊的快速移動,它們滑動的導軌經過回火和研磨,硬度約為 450 HB。這些導軌具有自動永久潤滑系統。
托架的主軸由硬化和研磨的球制成,確保運動的高精度,這些主軸根據球的再循環原理工作,通過這種方式,一個無端螺桿與相應的托架耦合。當無端螺桿旋轉時,小車沿床身導軌縱向移動。這些螺釘在改變旋轉方向時沒有間隙,阻力很小。為避免托架與障礙物碰撞而造成損壞,它們采用了一個離合器,可分離組件并停止推進力。
每輛車都有一個獨立的電機,可以是伺服電機或編碼器電機,其特點是低轉速高功率和高扭矩。這些電機的工作方式類似于傳統的交流電機,但連接了一個編碼器。編碼器控制電機給出的精確轉數,并在標記工具編程位置的精確點上制動。
另一方面,床身的結構決定了可加工工件的最大尺寸。 CNC車床床身規格示例:

點間高度:375 mm
床上允許直徑:760 毫米
縱向滑架上的直徑 675
橫向滑道上允許的直徑。 470 毫米
Z、X 軸工作進給。 0-10000毫米/分鐘
Z、X 軸快速移動 15/10 m/min
縱向推力 9050 N
橫向推力 9050 N

小車定位調整

盡管干預縱向和橫向滑架移動的元件質量高,但不能完全保證能夠將工具定位在編程位置。
為了糾正可能的定位錯誤,有兩種電子系統,一種是直接的,另一種是間接的。直接定位調整系統使用位于每個工作臺導軌中的測量尺,光學讀取器在該處起作用以準確測量滑架的位置。將現有偏差傳輸到 CPU(中央處理單元),在那里它會自動重新編程,直到達到正確的位置。

數控車床加工的精密車削
刀架

CNC 車床使用滾筒作為刀架,根據車床的大小或其復雜程度,可以放置六到二十種不同的刀具。換刀由加工程序控制,每次換刀時,小車都會返回到旋轉和選擇合適刀具的位置,以繼續加工循環。零件加工完成后,小車回到從工作區撤出的初始位置,這樣就可以毫無問題地更換零件。刀架鼓,稱為左輪手槍,包含一個伺服電機,使其旋轉,以及一個液壓或氣動系統,互鎖左輪手槍,因此精度通常在 0.5 到 1 微米之間。必須根據程序指示的尺寸將刀具調整到車床外部附件中的合適坐標。在大多數情況下,使用可互換的硬質合金刀片,這意味著當需要更換刀片時,無需將刀架從其外殼中取出。

工具設定器

該附件使我們能夠方便地設置加工中使用的刀具。 對刀測頭可輕松安裝在 CNC 加工中心和車削中心上,實現自動化操作,具有以下優勢:
減少機器停機時間,顯著節省時間
精確測量刀具長度和直徑
刀具補償的自動計算和修正
消除手動配置錯誤

配件和外圍設備

機器附件是指作為其一部分從外部供應商處獲得的設備,因為它們普遍適用于該類型的機器。 例如,汽車電池是它的附件。
所有具有內置 CNC 操作的機器都需要一系列附件,在車床的情況下,如下所述:
CPU(過程控制單元)
動態實體和路徑圖形
個人資料編輯器
輸入外設
輸出外設

UCP(中央處理單元)

主條目:中央處理器
CPU 或 CPU 是機器的計算大腦,這要歸功于它包含的微處理器。機器的計算能力由安裝的微處理器決定。市面上任何一款CPU都可以安裝在每臺機器上,例如:FAGOR、FANUC、SIEMENS等。正常的事情是客戶選擇他想要的機器的特性,然后選擇最適合他的CPU性能、價格、服務等。

委托給PCU 的主要功能是根據程序員建立的加工程序制定機器必須具有的命令和控制命令。如通過控制相應的縱向和橫向小車的位移來計算工具在整個工作過程中必須具有的確切位置。您還必須控制加工的技術因素,即主軸轉速、工作和快速進給以及換刀。

另一方面,CPU集成了系統的不同存儲器,可以是EPROM、ROM、RAM和BUFFER,用于存儲程序,充當任何計算機的硬盤。
最重要和最重要的輸入外圍設備是安裝在機器控制面板上的鍵盤,您可以從那里對初始程序進行更正和修改,甚至開發單獨的加工程序。有許多類型的輸入外圍設備,其復雜性或多或少,如果必須構建,它們可以抵抗惡劣環境,例如在車間中發現的環境。

最重要的外設輸出是監視器,在這里我們獲知加工執行過程,我們可以看到每個序列的所有值。我們還可以控制手推車和機器其他運動部件的手動運動。

序號 N
順序是指可以一次下達給機器的一組不矛盾的命令。它們由字母 N 標識,在普通車床上最多可以發出 9999 個連續訂單。如果程序不是很長,它們可以從10到10編號,以防需要引入一個不可預見的互補順序,所以我們會有N10,N20,N30等,或者我們可以有,N10,N11, N20 等

準備職能 G.
在帶有數字的字母 G 下,分組了多種功能,使車床能夠執行其工作所需的適當和必要的任務。

準備功能有五種基本類型:

移動功能。
技術功能。
轉換函數。
特殊加工功能。
模態函數。

1- 移動功能 最重要的移動功能如下:
G00。快速滾動。表示工具托架從參考點到每個工具開始工作的點的最快可能移動。使用此功能時必須特別小心,因為軌跡不受用戶控制,而車床僅根據最大行駛速度進行操作。你永遠不會機械化它。它只在程序開始時、每次換刀時以及程序結束時返回參考點時起作用。

G01。線性插值。表示刀具以編程的工作進給率移動,允許經典車削和端面操作以及錐面加工。
G02 向右(順時針)圓弧插補 需要在控制速度下加工球面或徑向區域時使用。

G03.向左(逆時針)圓弧插補。當需要加工空的球形區域或左手半徑時使用它。

還有其他 G 移動功能,不太重要,取決于安裝在機器中的設備。
2- 工藝功能 工藝功能是指編程主軸速度和工作進給方式的功能。主軸轉速可以編程為所需的每分鐘轉數,為此功能將在 G97 之前進行編程,也可以編程為以 m/min 為單位的恒定切削速度旋轉,在這種情況下,它由功能 G96 指示。工件進給速度也是如此,如果您想以 mm/rev 為單位編程進給速度,G95 功能是預先設置的,如果您想以 mm/min 為單位工作,則 G94 功能是預先設置的。

3- 轉換功能 該組最重要的功能是對應于零偏移以定位零件零的功能,該功能是通過 G59 功能執行的。如果尺寸以英寸或毫米為單位,也有函數。雖然要正常使用的那個已經預設好了。轉換的另一種情況是使用絕對尺寸或增量尺寸編程。

4-特殊加工功能。這些功能中最常用的是對應于由功能 G33 表示的螺紋加工循環的功能。這種類型的其他功能是端面、鉆孔、攻絲、鉸孔等。

5- 模態函數。在 CNC 程序中,有些功能一旦編程,就一直有效,直到編程相反的功能或程序終止。這些函數稱為模態函數。可以在一個程序段中編寫任意數量的功能,只要它們彼此不兼容即可。例如,不能在程序段中編寫功能 G00 和 G01。

CNC車床與傳統車床相比的優缺點

優勢:
它們允許在加工中獲得更高的精度。
它們允許加工更復雜的零件。
它可以輕松地從加工一個零件更改為另一個零件。
減少了操作員錯誤。
CNC車床越來越便宜。
加工時間減少。

可以指出以下缺點:
需要在加工第一個零件之前執行程序。
工具和配件成本高,意味著高投資。
機器成本高,占用空間大。

切屑形成

車床的發展如此之大,以至于它不再只是高速去除材料的問題,而是必須嚴格控制構成該過程的參數,以確保最終結果的經濟性、質量和精度。

處理切屑的方式成為一個復雜的過程,其中所有加工技術組件都介入其中,使其具有不干擾工作過程的尺寸和形狀。否則會在加工區域迅速堆積大量長而細的切屑,形成纏結且無法控制的絞線。

切屑的形狀主要是由于被切割的材料,可以是延展性的,也可以是脆性和脆性的。

加工的進給量和走刀深度對切屑的形狀負有很大責任,當這些變量無法控制時,有必要選擇包含有效斷屑器的刀具。 16 效率比普通車床更快

干式和冷卻液加工
今天干車削是完全可行的,并用于許多應用。最近有一種趨勢是在刀具質量允許的情況下進行干式加工。在許多情況下,較高的截止溫度區可能是一個積極因素。

然而,干式加工并不適合所有應用,尤其是鉆孔、攻絲和鏜孔以確保排屑。

需要仔細評估操作、材料、零件、質量要求和機械,以確定取消制冷劑供應的好處。


車削技術基礎

在車削中有六個關鍵參數:
由于其操作機制,CNC 車床允許將加工條件調整到最大,從而實現最佳的車削時間。

切割速度(Vc)。它被定義為被加工區域外圍的線速度。您的選擇取決于刀具的材料、零件的材料類型和機器的特性。高切削速度允許在更短的時間內進行加工,但會加速刀具磨損。切割速度以米/分鐘表示。
零件旋轉速度 (N)。通常以每分鐘轉數表示。它是根據切削速度和正在加工的走刀的最大直徑計算得出的。
前進(F)。定義為刀具在材料中的穿透速度。在車削中,它通常以毫米/轉表示。但是,為了計算車削時間,需要計算每道次的進給速度(mm/min)。
通過深度。它是工具在其工作階段覆蓋的徑向距離。這取決于工件的特性和車床的功率。
機器功率。以kW為單位,在不受其他因素限制的情況下,限制了一般加工條件。
轉彎時間(T)。這是所有工具執行加工所需的時間,而不考慮其他問題,例如可能的控制停止或從頭部放置和移除零件的時間,這可能因每個零件和機器而異。它是根據每個工具的部分時間相加計算得出的。

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