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模擬體驗機加工?。ㄇ捌?/h1>

發布日期: 2023-09-12

機加工工人的工作是什么?

我們總結了機加工中什么樣的工作是自動完成的,什么樣的工作是由工人完成的。機加工往往被認為什么都可以用機器加工,但實際上,需要由手工進行的重要工作卻意外地多。希望你能一起模擬體驗一下這份辛苦和困難。
我認為在機加工中,在大學研究室中也設置的通用銑床是最初級的機械。然而,如今這種通用銑床已經不太使用了。其中也有加工精度的問題,但能夠熟練使用的工人減少是一項重要因素。
取而代之的被經常使用的是數控銑床和加工中心。
若說區別在哪里,應該是驅動機器的控制部分和刀具(工具)的更換方法。

加工方法 控制 換刀
通用銑床 手動操作手柄 手動更換
數控銑床 基于數值控制的自動運行 手動更換
加工中心 基于數值控制的自動運行 自動更換(ATC)

手動是指在自己轉動手柄的同時移動旋轉工具進行機械加工。由于可以直觀地操作,所以能夠快速加工,但加工精度不是很好。
另一方面,在數控中,機器將刀具的位置識別為一個高精度的坐標值,并根據程序的指令自動移動到下一個位置,然后再移動到下一個位置。目前,這種數控機加工是主流。
當您聽到這些時,可能聽起來像是工人什么都不用做,機器就能自行加工,但事實并非如此。工人需要完成的工作大致有兩項。
一個是工序準備,另一個是編程。

工序準備是使機器能夠自動加工的準備工作,例如更換刀具和裝夾材料(也稱為工件)。根據該工序準備的好壞,產品的成品質量會有很大差別,因此它是數控加工者最考驗工人技術的地方。工序準備工作既是最耗時的工序,也是影響精度的工作。

編程是創建一個用于使機器自動運轉的名為NC數據的加工用程序。

在某些情況下,程序由機器所附帶的控制設備直接輸入,還有的情況下,它是通過 CAM 的個人計算機的應用程序創建,并將數據傳輸到機器。此次我們將聚焦工序準備,模擬體驗機加工的流程。希望你能感受到機加工是一種多么“麻煩”的加工技術。

 

今天加工的是這些

此次為您介紹模擬體驗的樣品加工品。它的名字也是“塊件”。(比較普通,請見諒)具體為下圖和概要圖所示的形狀。材質為加工性優異的鋁合金(A5052)。
機加工工人的工作用到的塊件圖紙

圖2-1塊件圖紙

 

機加工工人的工作用到的塊件概況

 

 

思考加工工序的分解

仔細觀察圖2-1、圖2-2,會發現80mm x 80mm x 80mm的6面體中實施加工的面有3個。

<面1>

?????? 25mm x15mm的切口

?????? M10的螺紋孔4處

<面2>

?????? M10的螺紋孔2處

?? ? ? φ10的銷孔(鉸刀加工指示)1處

<面3> ????? 40mm x 40mm x深度10mm的槽(凹處)

機加工是反復進行如下操作:將實施加工的面朝上,用刀具加工,將另一面朝上繼續加工。實際進行機加工件的加工所需的準備稱為“工序準備”。要制造該零件,請按以下順序大致分解進行加工。

 

加工前的預備知識

那么就依次按照加工流程進行一下模擬體驗吧。

機加工工人的工作在加工中心進行加工
這次假設使用圖 4-1-1 和圖 4-1-2所示的加工中心進行加工。但是,這些刀具是手動更換的。
機器首先有一個用于固定工件的工作臺。工作臺上開設有凹槽,可以用該凹槽固定各種工具。
主軸從頂部延伸,中心部分能夠相對于工作臺一邊旋轉一邊前后左右上下移動,在該主軸上安裝有立銑刀等工具(刀具)。
機器附帶有控制裝置。使用控制裝置主要能夠進行讀取程序、新輸入等加工數據的編輯、移動手柄從而移動主軸等手動操作。
主軸的運動方向有名稱。從操作者的角度來看,左右方向稱為X軸,前后方向稱為Y軸,上下方向稱為Z軸。(定義方法因機器類型不同而不同)
原點是 X、Y 和 Z 為 0 的點。原點可以設置在操作者喜歡的位置,但通常X軸和Y軸是工件的中心,Z軸是工作臺面(工件下表面)。
在數控中,從原點觀察立銑刀頂端中心位置時,會以數值組合的方式表示該中心位置分別位于X、Y、Z 軸上的何處。例如,表示為 X = 100.000、Y = 150.150、Z = 205.300 等。這里寫到小數點后第3位,基本上機加工的加工精度都是在小數點后第3位= μm的精度。

材料的準備

在加工前,必須準備工件。這次是80mm x 80mm x 80mm鋁(A5052)質的6F材料。6F的意思是6面銑削,是一種通過銑削6個面來精密精加工而成的材料。
此類材料通常從有業務往來的金屬材料供應商處訂購,但也可以通過在米思米網站上詳細指定尺寸來購買。
機加工工人的工作用到的材料外觀

工件的固定(找平)

現在材料準備好了,下面正式進入工序準備工作。首先,考慮一下<面1>的加工。
說明會有點長,但請理解這是一項“麻煩的任務”,繼續往下看。
加工工序準備的第一步是將工件固定到工作臺上。根據形狀和加工方法不同,有多種固定方法,例如(1)裝夾工具、(2)精密虎鉗、(3)專用夾具等。即使固定方法是同一個,每個加工企業的專有技術也不相同。
此次,我們考慮使用最正統的裝夾工具進行固定。
裝夾工具是利用工作臺的凹槽用爪等工具將工件與工作臺面夾緊來固定工件的工具。將機器的工作臺面和工件底面擦拭干凈,防止切屑被夾住,然后將工件放在工作臺面上。如圖 4.3-1 所示,用夾具固定工件。

加工過程

機加工工人的加工過程

平:固定?找平/原:原點設定/工:工具更換?測量長度/程:程序制作/啟:啟動(自動運行)

機加工工人的工作用到的工件的裝夾狀況

這里需要將夾鉗擰緊并固定好,但請稍等!如果直接進行加工,結果可能會很糟糕。為什么呢?
原因是工作方向與主軸方向不匹配。
說得極端些,就是圖4.3-2那樣的狀態。例如,如果要在這種狀態下直接加工切口形狀,會發生什么情況?
當然,由于主軸以軸向為基準移動,因此如圖 4.3-3 所示,會相對于工件形成斜槽,從而導致 NG。

在機加工中,如果要在這種狀態下直接加工切口形狀,會發生什么情況?當然,由于主軸以軸向為基準移動,會相對于工件形成斜槽,從而導致 NG。

那么,要怎樣才能使主軸的方向與工件的朝向對齊呢? 想來各加工企業都使用了各種方法,我想介紹一下一般方法。
此處常用的是圖4.3-4所示的“測試指示器”。它也被稱為Pick Gauge(pick)等。測試指示器是一款適用于各種場合的優秀產品??梢酝ㄟ^將稱為“探頭”的杠桿式頂端部壓在對象物上來檢測其位移量。

在機加工中,圖中所示的“測試指示器”。它也被稱為Pick Gauge(pick)等。

在這里,將其與工件的近前側表面接觸,并與主軸的 X 軸方向對齊。
預擰緊裝夾工具,將此測試指示器安裝到主軸并將其接觸工件的近前側表面。沿 X 方向移動主軸并讀取偏差量(位移)。就是以圖4.3-5那樣的感覺進行工作。

在機加工中,預擰緊裝夾工具,將此測試指示器安裝到主軸并將其接觸工件的近前側表面。沿 X 方向移動主軸并讀取偏差量(位移)。

例如,假設如圖4.3-6所示,在工件的左側將測試指示器按壓至數值“10”(①的狀態),然后保存狀態不變移動到右側(X方向)(②的狀態)。 在右側,表盤更改為“20”。如果表盤是1刻度0.01毫米,則20-10=10個刻度,所以有0.1毫米左右的傾角。(嚴格來說,需要校正探頭傾斜的量)
也就是說,在這種狀態下,工件的右端以向圖面近前側方向突出0.1mm的方式傾斜。

在機加工中,平行確認工作-調整前

由于無法以 0.1 mm 的傾斜度進行加工,因此請調整工件的傾斜度。例如用塑料錘子等,輕輕敲打工件的右端,使其稍微移動。然后,用測試指示器檢查傾斜度,如果仍然傾斜,就再敲打調整……,重復該過程。如果如圖 4.3-7 所示移動測試指示器,數值也沒有變化,則找平調整完成?,F在主軸方向和工件朝向一致。
只有在這種狀態下,才能進一步擰緊裝夾工具,完全固定工件。(為了以防萬一,即使在固定工件后,也不要忘記檢查傾斜度?。﹥H是固定工件就是一項艱巨的任務,但工序準備尚未結束。讓我們進入下一項工作吧。

在機加工中,平行確認工作-調整后

原點設定

固定工件后,下一步是設置原點。
在當前狀態下,機器不知道工件固定在工作臺上的何處。必須在機器上設置嚴格的位置信息即這里就是“工件的原點”。
對于像此處的塊狀工件,中心點通常設置為 X 軸和 Y 軸的原點。設置原點的方法似乎有多種,但典型的方法是使用稱為“PointMaster”的工具。
PointMaster是一種安裝在主軸上的工具,當移動主軸使觸針頂端與工件接觸時,LED燈點亮,通知接觸。

在機加工中,PointMaster是一種安裝在主軸上的工具,當移動主軸使觸針頂端與工件接觸時,LED燈點亮,通知接觸。

現在,讓我們實際使用PointMaster設置原點。
在主軸上組裝PointMaster,一邊操作控制裝置的手柄,一邊將其移近工件端面。

加工過程

在機加工中,使用PointMaster設置原點加工過程是在主軸上組裝PointMaster,一邊操作控制裝置的手柄,一邊將其移近工件端面。

平:固定?找平/原:原點設定/工:工具更換?測量長度/程:程序制作/啟:啟動(自動運行)

在機加工中,原點設置狀況

讓我們從左右方向(X 軸方向)上的原點開始設置。
如圖4.4-3①所示,先將Point Master從左側靠近工件的材料端面。當觸頭的頂端接觸到工件時,LED 燈點亮,并發出“嗶嗶”聲。將該位置 (X1) 記錄為左側表面的位置。
接下來,像②那樣,將Point Master從右側移近工件,并記錄右側表面的位置 (X2)。然后將 X1 和 X2 的中點作為該工件 的X 軸的原點 X0 輸入機器。同樣對于前后方向的Y軸,記錄近前側(Y1)和里側(Y2)的位置,將其中點作為Y軸的原點Y0輸入機器。
現在已經設置完X 軸和 Y 軸的原點。
根據加工企業和工件的形狀不同,有多種設置原點的方法。要采用何種方法也是各企業、工人的專有技術。工序準備工作還未結束,讓我們進入下一項工作吧。
原點 X0=(X1+X2)/2
在機加工中,X方向的原點設置

至此工件設置完成了。辛苦大家了。<后篇>中,我將從固定工件后的工序開始,帶您全面體驗整個加工工序。

 

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