机床实践概况外文翻译

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1、 1 译文标题 机床实践 原文标题 ADVANCED MACHINING PROCESSES 作 者 . Gonzalez-Palacios Jorge Angeles 译 名 帕拉西奥斯 冈萨雷斯 豪尔赫安杰利斯 国 籍 加拿大 原文出处 Journal of Mechanical Design 机床实践 随着先进科技的硬件变得复杂化，把原料加工成为有用产品的理想的、新的加工手段得到了普遍应用。这已经成为近几年机床加工的发展趋势。先进的机床控制方法和完全不同的材料成形方法还迫使机械 设计人员进行前几年还完全没有进行的方向（研究）。 其他科技如电子技术和计算机技术的并行发展，使机床设计者有办法

2、让机床具有超过绝大多数经验丰富的机械师（在普通机床上）所具有的加工能力。 在这个部分我们来看数控机床切削使用的工具。 CNC 控制器能被用来驱动和控制多种机床和机构。举几个例子，如刳刨机进行木料加工；激光、离子弧、火焰切削、喷水切削钢板；在制造和装配中机器人的控制等。本书的这个部分仅是一般介绍而不能作为专业机床的设计手册。由于计算机能力和容量的巨大增长，机床的控制技术很频繁地发生着变化。在机床控制发展中 的精彩部分是在每个先进技术上的使用变得很容易了。 NC 的优势 人工操作机床可能有和 CNC 机床一样的物理特性，例如马力和尺寸，其金属切削原理也是一样的。 CNC 最大的好处是通过计算机控制

3、机床刀具的运动， CNC 控制的机床可能简单得像 2 刀钻床或复杂得像 5 刀的加工中心（如图 O-1）。两轴的加工机床，其特点是低转速、高马力轴有高进给率，高转速轴 允许高效的高速切削刀具如钻石和小直径的刀具的使用（如图 O-2）。它的切削刀具是标准的刀具如磨床的刀具、钻子、钻探 工具或车刀，这些刀具依赖于所使用的机床型号。切削速度和进给量要像 在 其他操作机床中一样是正确的。 CNC 机床的最大优势来自无错的和快速的可能运动的控制。数控机床不会在一次加工完成后停下来计划下一次的运动，它不会疲劳，它是不中断的机床，机床只有在它切削的时候才有生产性。 当切削过程被适当的进给量和切削速度控制时，

4、时间的节约可以通过快速的进给率来完成。快速进给从 60 发展到 200 到 400 到现在已接近每分 1000 英寸了。这样高的进给率对在机床工作区的任何人构成了安全威胁。 2 在 CNC 机床之前，复杂形状的加工是极困难的。 CNC 使这些形状的加工制造在经济上是可行的。零件的设计变化通过改变 控制机床的程序而相对容易实现。 CNC 机床不需要额外的时间和特别的预防就可生产高精度的严格公差的零件。CNC 使机床不需要复杂的夹具，这使零件很快被加工从而节约了时间。一旦程序准备好并加工零件，每个零件都将花与第一个一样的时间。这个一致性允许很精确地控制加工成本。数控机床的另一个优势是大量存货的减少

5、，零件可以在需要时再被加工。在传统制造中，为了增加效率，通常一大批零件被同时加工。有了 CNC即使一件也能够被经济地加工。在很多情况下，一个 CNC 机床完成了要建立几台相同传统机床才能做的操作。 CAM 和 CNC CAM 系统改变了 CNC 程序员的工作，即从手工编制 CNC 代码到 CNC 机床的输出最大值。自从手工 CNC 机床被一大批厂家生产以来，许多不同的 CNC 控制单元就被使用了。各个不同的厂家的控制单元使用各个不相同的程序与代码。许多 CNC代码语句可被不同的控制器识别。但其间还有众多的区别。为了在有着不同控制器（如 FAWC、 OKUMA、或 DYNAPATH）生产一个可互

6、换的零件，将需要完全不同的CNC 代码。每个制造商在不断地提高和更新其 CNC 控制。这些改进通常包括附加的代码语句在已有代码如何工作上的变化。 CAM 系统允许 CNC 程序员在 高效的加工过程的建立上浓缩、精选、而不重新学习已改变的代码格式。一个 CNC 程序员看着一个零件的图纸，并且设计必要的机床操作来制造这个零件（如图 O-3）。这个设计包括以下每个因素，从可能使用的 CNC 机床的选择，到机床的使用选择，再到加工时的零件装夹的选择。 CNC 程序员必须对这个即将写入程序的 CNC 机床的能力和局限有一个完全的了解。机床主参数如马力主轴马力、最大转速、工作台的重量、工具的尺寸限制、加工

7、变化能力等只是值得考虑的影响程序的因素中的一些。对程序员要求的另一个最重要领域是制造过程的知识。举例如选择最佳的 切削工具来完成零件图上所标的公差和表面光洁度。这个加工过程的程序是吹毛求疵地获得符合的结果。机床极限能力必须考虑全面，这就需要刀具材料，刀具类型，和其推荐应用的知识。一个优秀的程序员将花相当数量的时间来研究关于新的、改进的刀具和刀具材料的快速设计者发表的书籍。通常在切削方面使用两年前的技术的刀具现在就是落后的。新刀具的信息来自手册或刀具制造商的刀具之资料。刀具选择或最佳刀具工作条件的帮助同样可在刀具制造商的软件中获得。例如：Kennametal s 被设计来帮助不同的使用其车间的工

8、厂选择最佳的机床；“ TOOCPRO”的另一个很重要的特征是为每个机床选择马力需求等等这些就允许设计者选择一个结合了切削速度、 进给率 和切削深度等因素的机床。这就胜任于粗选中最佳马力的选择。对于光洁度的加工，零件在加工中最小进给量被选定，接着切削速度直到转速与机床的最佳转速相等时才不变。这就帮助最大提高了机床 3 效率。如果不只一台机床在同时工作的话了解一台机床的功率需求是必要的。 为加工中心使用的软件是 ENGERSOLL CUTTING TOOL 公司的 ACTUAL CHIP THICKNESS。程序被用来计算磨床每次进的给量，特别是在微量的光 洁度加工中。ENGERSOLL 的“精密

9、分析”软件作为机床刚度和机床力的功能来。在这一点上我们观察一些广泛的设计人员应掌握的规格。现在我们测试 CAM 系统怎样工作。点控公司（ POINT CPNTROLL COMPANY）的 SMARTCAM 系统使用接下来的手段：首先设计人员使用一个金属零件模型去加工。这包括的加工方式是 -车或磨。接着这个零件图被研究来做 成机床加工工序，粗加工或精加工、钻、冲、磨等操作。被使用的装夹夹 具是虎钳，抓盘还是卡盘？这些考虑之后，计算机输出就可开始了。首先还是工艺卡的建立。这个工 艺卡由各种记录（例如：英制或公制，机床类型、零件卡、切削材料类型、安装记录、和所需要机床的描述 其第二个编程的步骤是零件

10、的制造。这描述了一个所设计机床操作的生动模型。从已准备好的 JOBPLAN 中选好机床后，切削加工的参数就 被编入。对钻床而言，一旦孔的位置坐标和深度被给出，一个孔就给出现 在那点。如果其位置是错的，其撤消命令选择这一记录，并允许你给这个工序新的值。当端面磨时，切削运动通常被定义为弧。当一条直线被编入程序， TOOLPATH 就会生动的显示，其错误也可立即被纠正。 在程序运行的任意时刻，命令 SHOWPATH 会显示当前的刀具轨迹，也会显示刀具在实际加工时的使用顺序。当刀具运动顺序需要改变时，可用一个按键来实现它。 有时， CAM 的程序顺序和实际加工的顺序是各不相同的。某部件的孔的加工就是一

11、个例子。首先，在 CAM 中编译已加工孔的外部轮廓，再把外部轮廓当成粗基准来加工内孔。根据输入切削的宽和深以及完成切削需切去的材料，计算机产生粗切削的加工程序。程序员尝试各种粗基准，以便选出最有效的切削加工方法。由于用不同的颜色代表不同的刀具，所以观察不同刀具的轨迹是很容易的。一个CAM 系统可让程序员从不同的角度观察图形，比 如说从顶部、正面、侧面或立体图。俯视中正确的刀具轨迹，在正视图中，切削的深度是不正确的，其变化显而易见。 当刀具路径及其顺序定好后，机床的代码应被做好。这和详细指明加工这个部件的 CNC 机床一样容易。运行时，指定机床的代码发生器相当于四个不同的键。JOBPLAN 文件运行时，表示刀具信息， GRAPHICS 文件表示刀具路径和切削顺序。也用 MACHINE DEFINE 文件表示 CNC 代码命令。这个文件可提供最大的进给速度、转速、加工时间等等。当代码发生器完成时，加工的计划时间就确定了。这个时间是根据进给速度，运行的距 离，两点间在最大进给时间速度下无切削运动的时间，换刀时间等等确定的。这个计划加工时间可通过改变安装后达到更智能的移动速度或创造一种更有效的刀具轨迹来调整。所需的总时间的确定可用来估计生产费用。若不只一个 CNC 机床可以来加工这工件，制作代码和比较在加工总时间