加工程序的優化無疑可以提高生產效率,尤其對大批量的零件加工有著更加重要的意義,試想一下,每個零件的加工時間如果能夠節省1秒鐘,那么從成千上萬個零件上節省下來的時間和資源將是無法想象的。

  我們再來看一下車銑復合加工設備應用的領域。他們除了可以應用于某些產品的大批量加工,對于一些小批量或單件的生產中,車銑加工設備也大有用武之地。因其具有至少一個旋轉軸的控制能力,至使它的應用范圍得以擴展,甚至可以替代多坐標聯動加工中心的工作。

  下面是車銑加工設備在葉輪葉片加工中的應用。葉片加工作為五坐標加工的典型零件類型,有著巨大的市場需求。其實這類零件大部分都可以在車銑加工中心上來完成,對于一些帶有B軸聯動的車銑設備來說,能夠加工的零件類型將更加廣泛。這類設備不僅具有車削功能,同時也可以完成三到五坐標聯動的銑切工作,隨著機床硬件的發展,機床的剛性得以明顯改善,粗精加工可以一次完成,而且從工藝角度來看,車銑復合設備具有零件的裝夾定位簡單、粗加工手段多樣、排屑方便等優點。同時車銑設備在價格方面與同檔次的多軸銑切加工中心相比也越來越接近。因此在車銑復合設備上來完成葉輪葉片的加工正逐步成為現實。

  對于普通的CY車銑設備,可以通過C軸聯動的方式完成葉片的加工,此類控制系統實際上是三軸控制系統。通過XZC三軸聯動來完成型面的加工,無須在機床上作更多的投入,只需要選擇一個可提供此功能的CAM軟件即可。如圖1所示:

  耐磨焊條

  圖1

  圖2

  圖3

  對于具有B軸功能的高端車銑設備來說,通過B軸擺角定位加工或是XYZBC五聯動加工,還可以獲得更好的加工表面質量(圖2)。同時這類設備還可以完成更復雜的葉輪葉片的加工(圖3)。

  車銑加工設備多數都自帶一些編程功能,例如Mazakmatrix系列、HEIDENHAINCNCPILOT3190系列的控制系統都具有人機對話的交互式編程功能,不僅可以完成兩軸車削,而且還可以完成CY輔助動力頭的常規銑切加工編程工作,但是,對于一些具有復雜型面的零件加工就無能為力了。這時只能借助CAM軟件來實現,因此對于車銑復合尤其是具有雙刀塔的高端車銑加工設備來說,要發揮出它應有的性能,更離不開CAM軟件的支持。但是,在CAM軟件的應用過程中,后處理的制定顯得尤為重要。

  由于旋轉角度坐標的存在,在CAM軟件中進行編程操作時,人們習慣上使用刀尖點的絕對坐標編程模式,生成的NC代碼在機床上運行時,需要控制系統具有三維刀具長度補償的功能(如圖4所示),根據實際使用的刀具長度L2,控制系統在三維空間上自動實現刀具長度補償。(注:實際上控制系統在補償計算時,計算的依據是L1+L2的值,而L1的值可以在機床調試完成后直接在機床系統參數中設定)。如果控制系統沒有三維刀具長度補償功能,則需要事先在對刀儀上測量出刀具的長度,然后在CAM軟件環境下指定刀具長度參數后再生成加工程序,實際上生成的NC代碼中的坐標點是回轉中心的坐標,此類程序在應用過程中,必須使用指定長度的刀具。(在上世紀末期,控制系統還不具備三維刀具長度補償功能時,都是使用此種方法來完成五軸坐標程序的編制,為方便刀具的使用,機床主軸上通常增加一個可伸縮的套筒部件,來調整刀具長度為編程時設定的刀具長度)。

  圖4

  圖5

  無論是絕對坐標編程還是回轉中心坐標編程,對于車銑中心來說,B軸作為一個聯動軸還有一個特殊的處理方式,即B軸坐標跟隨功能。我們以刀尖點絕對坐標編程為例,看一下B軸坐標跟隨功能的程序有哪些不同(B軸坐標跟隨功能也可以使用回轉中心坐標程序,這里暫時不做探討)。B軸坐標跟隨功能與刀尖點絕對坐標編程不同的是坐標系的旋轉(如圖5所示),如果使用B軸坐標跟隨功能,Z軸始終跟隨刀具當前的位置發生變化,但始終指向主軸的軸線方向,這樣在解算三維刀具補償的時候,控制系統硬件的計算量就相應地減少了很多,更多的計算量在CAM軟件下完成。因此這種模式有利于節省控制系統資源,以滿足復雜零件加工和高速加工時對控制系統的高要求。下面是使用B軸坐標跟隨功能的程序與<

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