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关于车铣复合加工工艺设计中的几点介绍

2014年04月03日 11:55中国机床商务网作者:史旭升 乔立红 胡权威点击:6615

  【中国机床商务网】导读:随着计算机技术、机床技术以及加工工艺技术的不断发展,传统的用单一加工方法分工序加工已不能满足人们对加工速度、效率和精度的要求。在这样的背景下,车铣复合加工技术应运而生。本文针对车铣复合加工工艺设计做出了几点介绍。
  
  随着计算机技术、机床技术以及加工工艺技术的不断发展,传统的用单一加工方法分工序加工已不能满足人们对加工速度、效率和精度的要求。在这样的背景下,车铣复合加工技术应运而生。车铣复合加工的理念是“一次装夹,全部完工”,这种加工模式无需人工干预,在一次装夹定位情况下,机床可以进行车、铣、钻、镗和车铣等加工任务。车铣复合加工技术作为一种高效率、高精度,且适应现代制造业多品种、小批量、个性化发展需求的先进数控加工技术,日益受到重视。车铣复合加工为复杂零件、高精密零件和难加工零件提供了先进的解决方案,解决了传统加工中心难以解决的加工难题。
  
  车铣复合加工设备的主要优势在于加工工艺更加灵活、工序更加集中,从而可以缩短产品制造工艺链、提高工艺的有效性、减少零件在整个加工过程中的装夹次数、提高位置加工精度。但在实际应用中,却面临很多困难和挑战。主要原因是在车铣复合加工工艺过程设计中,面向车铣复合加工的加工方法决策技术、加工工步排序技术和干涉碰撞检测技术尚处于探索阶段,因此,车铣复合加工设计工艺水平低下成为制约加工设备应用的主要障碍。
  
  随着车铣复合加工设备的广泛应用,研究符合车铣复合加工的先进工艺设计方法,充分挖掘设备的应用潜能,成为企业的迫切需求。
  
  加工方法决策是影响工艺设计方案准确与否的关键环节,是实现工艺设计智能化的核心问题。加工方法决策的原理是根据产品制造特征信息和加工知识信息给出满足加工精度要求的加工方法。在现代计算机辅助工艺设计技术中,工艺推理的特征信息和加工方法知识信息一般分别用产品特征数据库和加工方法知识库来进行存储。由于传统工艺设计在构建特征数据库和加工知识库过程中都缺乏对同步加工相关知识的描述和表达,在推理决策过程中无法得到满足车铣复合加工的加工方法决策信息,因此研究符合车铣复合加工的加工方法决策技术具有重要意义。
  
  目前,面向车铣复合加工方法的决策技术还处于起步阶段,但是传统加工工艺和五轴加工工艺的决策技术发展已经成熟。车铣复合加工方法与传统加工方法的单元都是加工操作方法,所以车铣复合加工方法可以分享传统加工方法的特征和知识信息;同时车铣复合加工方法具有同步加工的特性,这就要求对传统加工方法进行再组织和协调。北京航空航天大学课题组致力于先进制造工艺领域的研究,建立了较完善的特征数据库和加工知识库。在此基础上,需求继承其特征建模技术和构建知识库的方法,通过分析和总结现有车铣复合加工方法特点,构建面向车铣复合加工的特征数据库和加工方法知识库。通过基于特征与知识推理机制决策加工方法,解决现有工艺设计系统在车铣复合加工方法决策过程中知识乏力的问题,拓宽工艺设计系统的应用范畴。
  
  车铣复合加工的突出特点是同步加工技术的应用,同步加工是指采用多刀架同时切削,这样能够减小加工时间,提高生产效率。以双主轴双刀架车铣复合机床为例,同步加工主要分为双刀架同时加工同一个工件的同一个特征、双刀架同时加工同一个工件的两个特征和双刀架同时加工两个不同的工件这3种类型。特征类型与加工方法之间是一对多的关系,如车削外圆可以采用双刀架同时加工一个特征,也可以采用双刀架同时加工车削外圆与钻轴向孔两个特征。因此,需要分析同步加工相关属性信息,在特征数据库和工艺知识库中进行准确表达和清晰描述。
  
  特征数据库是描述产品特征信息的载体,包含了产品特征类型,及特征对应的几何信息和非几何信息。其中,几何信息是指特征包含的几何形面;非几何信息是标注在几何形面上的尺寸、粗糙度、形位公差、注释等信息。在构建特征数据库时以特征为单元,能够完整表达产品的设计信息,有助于实现产品设计与工艺过程设计之间的信息传递,支持工艺过程设计。
  
  加工方法知识库是对加工方法适用范围的形式化表达,包含加工方法及其所适应的工件材料、几何形状及经济加工精度的定义。知识库除了描述加工方法信息以外,还要反映加工方法与产品制造信息的对应关系,以便根据加工方法知识匹配适合产品设计要求的加工方法,从而为加工方法决策提供理论支持。
(来源:北京航空航天大学)

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