交钥匙工程1问题的提出所谓“交钥匙工程”,是指机床供应商根据用户的需求提供一揽子 制造工艺方案及其产品的过程,其中包括硬件(机床、工装夹具、刀 具、上下料设备及连线设备等)和软件(加工工艺方案和加工程序等) 两部分其目的是让用户拿到机床“钥匙”后马上就可以牛产合格的 产品由于“交钥匙工程”涉及到机床配置、刀具配置、工装夹具设计、 工艺方案制定、切削参数选择、加工程序编制等诸多技术环节,可以 说是一项实践性极强、综合要求很高的工作不但需要技术人员要有 相关的理论知识,同时还要具备相当的实践经验既要对数控机床的 性能、精度、参数了如指掌,又要熟悉加工工艺、刀具、工装夹具、 数控编程等多方面的知识,因此,对“交钥匙工程”的各技术环节进 行深入分析和研究就成了相关技术人员的必修课程2关键技术环节2.1 认真分析图纸(1) 首先分析用户零件图纸的技术要求,包括:零件的材料、精 度要求、粗糙度要求,以此确定选取的机床精度等级2) 分析零件图纸的尺寸要求,确定选取机床的加工范围及规格 参数3) 分析零件图纸的具体加工、装夹部位及生产纲领,确定工艺方案4)提出零件的装夹定位方式及加工刀具的初步方案2.2 选择合适机床首先根据零件的精度要求,选择适合加工要求并能达到加工要求 的数控机床,并充分了解所选择数控机床的各项精度要求,包括:数 控机床的定位精度、重复定位精度、主轴的回转精度、刀架的重复定 位精度、卡盘的重复定位精度及凹转精度、工作台(加工中心)的定 位精度、分度精度、重复定位精度等。
如果对零件有粗糙度耍求的, 在选择机床时还要考虑机床所能达到的粗糙度要求零件的粗糙度与 零件的材质、硬度、选取的刀具、切削参数及机床本身有关,需要综 合考虑其次,要考虑为满足零件加丁要求所选取机床的规格参数及特殊 配置要求,如:车床类:最大零件回转直径、加工直径、滑板上最大 零件加工直径(长轴类零件加工)是否能满足;使用刀架形式(装刀 具的多少,能否满足一次装夹切削零件所需刀具数);卡盘形式及大 小;使用中心架时的安装位置及相邻干涉;零件的装夹定位方式等 加工中心类:机床X、Y、Z轴的行程;工作台尺寸大小对零件安装 压紧位置要求;刀库刀具容量,最重要的使加工箱体类零件,需要的 刀具长度及刀具重量是否能满足机床,不满足时要考虑使用复合刀 具立加还需考虑主轴端面到工作台中心的距离等等这些因素在加 工中心刀具选择(特别是刀具形式和长度)与工装结构方式设计上是 有影响的,要综合考虑最后,根据用户的实际需耍选择一款数控机床,既能满足精度耍求又能满足加工要求,且性价比合理2.3制订工艺方案通过上述对图纸的分析、对数控机床的初步选取,为下一步的工 艺方案制订打下基础工艺方案的制订要统筹考虑,最关键的使指定 的工艺方案要有效执行。
对于繁杂的交钥匙工程有时要制定多套方 案,绘制一系列相应的干涉图、刀具布置图、装夹定位图、工步节拍 图等,从中选优确定最佳方案1) 首先要考虑面的干涉条件是否满足女口:加工过程中刀具与 零件、卡盘及工装的干涉;特别是满刀位加工时,特殊刀具、加长刀 具等干涉情况;中心架与防护的干涉;刀架与尾座的干涉等,必要时 画出干涉图进行分析2) 再次考虑夹具的定位、夹紧方式夹具分自动、手动方式, 设计时应根据用户要求和在该机床上的事先程度来确定;家具的夹 紧、定位方式有多种形式,设计工艺方案时要综合考虑,以定位夹紧 可靠、夹具设计简洁、方便制造方便实用为考虑原则3) 对有节拍要求的加工零件,要考虑为满足相应的节拍,机床 的能力(即:提高主轴转速、进给速度,加大切削用量后,机床的扭 矩、功率等)是否满足要求4) 根据零件的材料、粗糙度选择合理的刀具及切削参数2.4配置合理刀具及切削参数以车床类零件加工所需刀具的选择为例,切削刀具选择是根据零 件材料、加工状态(粗、精、半精加工)及零件的表面质量进行选择 的1) 根据不同材料加工确定不同的刀具,一般分为三类:用于钢 件切削的刀具,包插切削低合金钢、高合金钢、非合金钢、铸钢;用 于铸铁件切削的刀具,包括切削灰铸铁、球墨铸铁、铝合金;用丁不 锈钢切削的刀具,包括切削不锈钢、耐热合金、钛合金等。
2) 根据零件加工状态(粗、半精、精加工)选择不同结构形式 的刀具(以外圆刀为例):螺钉压紧,适用于轻切削、精加工,刀片 为正前角;杠杆式压紧,适用于一般情况下的切削,负前角刀片;螺 钉上压式夹紧,适用于一般情况下的切削,负前角刀片;锲块刚性夹 紧,适用于恶劣环境下的强力切削,负前角刀片3) 根据零件的表面质量及粗糙度要求确定刀尖形式和切削参 数零件表面粗糙度是由零件的材料、热处理状态、硬度及选取切削 参数和刀尖半径以及零件的刚性、夹具和机床整个工艺系统综合因素 来决定下面重点分析刀尖半径及切削参数对零件表面粗糙度的影 响①刀尖半径:主要影响粗加工中的刀具强度和精加工中的表面质量 在粗加工中,为提高刀刃强度,尽可能选取大刀尖半径,并允许 大进给如有震动倾向,选取较小的刀尖半径粗加工进给量, 一般按公式:fn粗加工=0.5 X刀尖半径来选择在精加工中,通 过提高切削速度、减小进给量、采用止前角来减小表面粗糙度值 如有振动倾向,应选取较小的刀尖半径非涂层刀片比涂层刀片 的加工表而质量高②切削参数:包括主轴转速、切削进给、切深、切宽等主轴转速的选择原则:当零件表面粗糙度值小时,选择高的主轴 转速;精加工、轻切削吋,可选择高的主轴转速;当零件加工有节拍 要求时,为节省时间,提高转速(在零件刚性及机床、卡盘的允许范 围内);重切削、大直径零件切削、大进给(车螺纹)切削时,若提 高主轴转速,相应切削力和切削扭矩增大,所以最好主轴转速不要太 高;断续切削、强力切削主轴转速不宜过高。
切削进给选择的原则:在有节拍要求时,提高切削进给对缩短加 工时间、提高效率最有效,但是提高切削进给同样会增大切削力和切 削扭矩等因此,在机床功率和粗糙度允许的情况下,为提高功率, 加大切削进给为首选调整的切削参数2.5刀具选择中的注意事项(1用堂孔刀选择时的注意事项:①选择刀杆直径尽可能大的刀具; ②选择使用最小的刀杆悬伸量,当刀杆悬伸量大于刀杆直径3倍时, 最好采用防振刀杆;③选择合理的刀杆刚性夹紧方式;④在深孔加工 中,选用内冷式刀具较好,便于排屑,同时提高零件表面质量2)螺纹刀具选择的注意事项:①外螺纹右手刀片与内螺纹左手 刀片通用,外螺纹左手刀片与内螺纹右手刀片通用;②加工螺纹时, 不同直径不同导程的螺纹其螺旋升角是不一样的,在一定范围内可通 过更换刀垫来实现刀具刀休的倾斜角,避免加工中刀面一侧的不利磨 损,影响刀具寿命;螺旋升角大到一定程度,必须使用专用刀体螺纹 刀具或设计专用刀座;③注意左、右旋螺纹加工时与选择使用机床的 刀架形式(前、后置式刀架)及走刀方式的方便性前置式刀架:主 轴正转,刀具从右向左进给,加工右旋螺纹比较方便;后置式刀架: 主轴反转,刀具从右向左进给,加工左旋螺纹比较方便。
2.6编制加工程序根据零件的加工要求、零件精度要求和粗糙度要求,选取合理的 切削参数,编制合理的加工程序编程及切削加工中应注意的事项:(1)刀具安装中心高的要求, 特别是槽刀一定要与零件回转中心重合(公差土0.1mm),以减小切 削震动,提高刀具寿命,发挥刀具合理的切削角度;(2)使用槽刀切 断时,在即将切断刀尖离切断点还剩2〜3mm处,应将进给量降低到 原来的75%; (3)螺纹加工编程时,为提高螺距精度,在每次走刀点 的位置应让出(增加)1〜1.5个螺距长度,留给系统一定的响应跟随 试件3 结语总之,交钥匙工程是一项复杂的系统工程,每位从事该项工作的 技术人员都应本着对用户负责的态度,认真细致地做好每一项技术工 作,才能够真正当好用户值得信赖的总工艺师。