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数控技术在甲醇合成塔制造中的应用

发布日期: 2011-5-6 15:40:42
内容摘要:
1 数控加工工艺简介及其优势1.1 数控技术定义数控技术是与机床控制密切结合而发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信息实现机床控制。1.2 数控机床与传统机床的比较数控机床由数控装置、机床本体为核心…

1 数控加工工艺简介及其优势

1.1 数控技术定义

数控技术是与机床控制密切结合而发展起来的一种自动控制技术,是用数字化信息实现机床控制。

1.2 数控机床与传统机床的比较

数控机床由数控装置、机床本体为核心附加信息输入、伺服、驱动等装置组成。数控机床的优势体现在:(1)广泛的适应性、灵活性,可加工不同种类批次的零部件;(2)按照预先编制的程序自动加工零件,加工过程不需要人工干预,加工零件的一致性好,重复精度高;(3)机床本身刚度好,精度高且保持性好,更加有利于加工质量长期稳定;(4)自动化、高效率,适合加工数量大的零部件。

与数控机床相比传统机床的劣势就凸显出来:(1)适应性差,需根据产品设计不用的工装;(2)手动控制方式依靠手工摇动把手带动机床部件进行运动和停止,机动控制方式依靠按钮或者行程开关控制电路控制机床,无论是加工精度和控制水平抖较差,重复精度更低;(3)长时间大量工作造成工人疲劳度高。

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2 数控加工工艺与传统工艺经济性分析

甲醇合成塔管板组件直径达到3.8米,表面均布直径44.4的管孔,管孔数量高达4 310个。

根据笔者公司设备能力与产品出产车间,隔板、管板加工安排在数控落地铣镗床。该设备行程为X轴16米、Y轴4米、Z轴1.2米,完全满足隔板、管板3.8米直径的加工范围;且该设备最高给速度为3 000 mm/min,主轴最高转速为800rpm。远远高于摇臂钻床。

通过对两种工艺的工序工时、经济性分析可以得出,采用数控加工比摇臂钻床加工生产周期减少约两个月。

3 数控加工工艺流程

3.1 工艺流程

数控加工流程设计与传统机床加工流程设计的主要区别是不指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅仅是几道数控加工流程的具体描述。因此在工艺路线中数控加工的工序穿插在零部件加工的整个过程中,要与其他工艺衔接好。隔板、管板的工艺流程如图1所示。

工艺流程示意图

图1工艺流程示意图

3.2 软件选择

由于管孔数量巨大,采用手工编程方式就存在编程时间长、错误率高的缺点。而产品本身不允许任何错误出现,所以软件自动编程就成为了必然选择。

在当前商业实用中的软件有很多种,其中UGS PLM Solution公司的核心产品UG NX是当前世界上最先进和紧密集成CAD/CAD/CA彬CAE的系统解决方案,它的功能覆盖产品的整个生产过程,而其中CAM模块即下文中主要应用与编程。因此笔者选择了UGS作为编程软件。

3.3 编程流程

(1)结合管板、隔板自身特点及软件编程方法首先将设计部门提供的CAD图纸整理后转化为UG可识别的文件格式,并利用其CAD模块建立管板模型。

(2)对于UG钻孔属于点位加工,利用软件可直接获取每个孔位的坐标而无须计算。

(3)将零部件转化为组件并且分别设置程序、刀具、模型范围、点位加工。

(4)设定零部件加工参数,由于加工设备为落地数控铣镗床,从便于加工、观察的角度选择自下而上的逐行加工,加工刀具轨迹如图所示。

(5)生成刀具轨迹,经过后处理后转化为笔者公司设备可识别的程序。

4 加工情况及结果分析

4.1 工件装卡

经过前期准备后,刀具、程序、设备、工装卡具准备完毕后开始正式加工。由于工件直径为3.8米在实际加工中将工件装卡在两块弯板上进行加工。甲醇管板直径达到4米,重量超过7吨,装夹必须严格限制各自由度并保证人员、机床安全。管板上下孔间距最大值3 533 mm,接近机床Y轴0—4 000 mm加工范围,装卡后必须可加工整个孔区。

4.2 加工过程及加工参数选用

(1)工件装卡完毕后按照十字线进行找正,工件圆心为机床X轴Y原点,中间表面为z轴原点。

(2)然后将程序输入并进行模拟,确认无误。

(3)操作机床空走,目测程序基本无误。

(4)低参数试运行,平衡加工效率与机床能力最终确定加工参数:转速为360 rpm,进给速度为50 mm/min。

5 结束语

在管板加工中正确地选用超大型数控钻床,是提高加工精度、生产效率的必由之路。及早投人使用超大型数控机床,对于提高产品质量、增加产品科技含量、提高企业的竞争力、培养数控应用人才具有积极的意义。