软件加工薄壁套的工艺分析与编程方案doc2Word格式文档下载.docx
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z=-87.713x=-4.266第八点坐标:
z=-92.979x=-4.290
第九点坐标:
z=-94.917x=-5.000第十点坐标:
z=-98.784x=-5.000
第十一点坐标:
z=-106.782x=-13.177第十二点坐标:
z=-108.258x=-26.323第十三点坐标z=-109.228x=-27.080
如图所示是属于薄壁类零件。
薄壁工件就是指工件内外直径之差较小(D-d=2-5mm)的套类零件。
目前铜和铝材质的零件较为常见,特别是压力和管路的连接零件。
但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题,原因是薄壁零件刚性差,强度弱,在加工中极容易变形,使零件的形位误差增大,不易保证零件的加工质量。
对于批量大的生产,我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点,并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响,为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行研究和实验,有效地克服薄壁工件加工过程中出现的变形,保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了解决问题的具体办法。
所示图形的特点是壁比较薄,带有圆弧且有一小段细长轴,对刀具有要求,编程复杂有一定加工难度。
一.工艺分析
1.机床的选择:
法拿克系统数控车床。
2.夹具的选择:
三爪自定心卡盘。
3.刀具的选择:
直径22的麻花钻、镗孔刀、35度外圆刀、切断刀。
(1):
麻花钻:
麻花钻是应用最广的孔加工工具。
它主要由工作部分和柄部构成。
工作部分有两条螺旋形的沟槽,形式麻花,因而得名。
为了减小钻孔时导向部分与孔壁间的摩檫,麻花钻自钻尖向柄部方向逐渐减小直径呈倒锥状。
麻花钻的螺旋角主要影响切削刃上前角的大小、刃辨强度和排屑性能,通常为25°
—32°
,螺旋形沟槽可用铣削、磨削、热轧或热挤压等方法加工,钻头的前端经刃磨后形成切削部分。
标准麻花钻的切削部分顶角为118°
,横刃斜角为40°
—60°
,后角为80°
—20°
。
由于结构上的原因,前角在外缘处大、向中间逐渐减小,横刃处为负前角(可达-55°
左右),钻削时起挤压作用。
麻花钻的柄部形式有直柄和锥柄两种,加工时前者夹在钻夹头中,后者插在机床主轴或尾座的锥孔中。
(2)镗刀:
镗刀是镗削刀的一种,一般是圆柄的,也有较大工件使用方刀杆,最常用的场合就是内孔加工,扩孔,仿形等,有一个或两个切削部分、专门用于对已有的孔进行粗加工、半精加工或精加工的刀具。
镗刀可在镗床、车床或铣床上使用。
刀具安装时,要特别注意清洁。
镗孔刀具无论是粗加工还是精加工,在安装和装配的各个环节,都必须注意清洁度。
刀柄与机床的装配,刀片的更换等等,都要檫拭干净,然后在安装或装配,切不可马虎从事。
(3)切断刀:
切断刀是加工中经常使用的一种车削刀具,其安装于使用有许多需要注意的地方,当使用硬质合金进行切断操作时,正确安装刀具是非常重要的。
如果切削刃和工件接触不正确,刀具可能崩刃或者损伤工件,有时甚至损坏机床。
两个最普遍的问题就是切断刀具不垂直于工件或切削刃相对于工件中心轴线安装的太高或太低,它们对刀具寿命、切屑控制和是否能保持垂直和平稳的切断将产生较大影响,也将导致在加工完的零件表面上留有凸、凹表面。
如果这些问题非常严重,刀具将会失效。
为保证刀具垂直于工件,操作者应谨慎操作。
(4)外圆刀
外圆刀采用35°
偏刀,机夹刀。
二.加工内容
1.用麻花钻钻孔,钻到z-40mm,钻孔时,转速不宜过高,钻孔要匀速,大孔径转速慢,小孔径转速快。
必须要加冷却液,这样会降低切削力和切削热。
使钻头能够得到有效的保护,不受其损害,同时要合理的使用冷却液,不要浪费。
2.钻孔完毕,使用镗刀加工其内孔,合理的使用冷却液,控制好精度,并保证其尺寸精度在所要求的误差之内。
3.选用35°
外圆刀(机夹刀),加工外部轮廓。
其轮廓属于薄壁,所以在车削时关键是要解决变形的问题。
使工件产生变形的因素有:
切削力、夹紧力、切削热、定位误差和弹性变形。
其中影响最大的是夹紧力、切削热和切削力。
减少切削力和切削热的方法是:
合理选择切削用量、合理选择刀具几何角度和刀具材料、合理选择切削液等,而减少夹紧力引起的变形的方法是改善或改变夹紧力对零件的作用。
因工件较薄,切削热会引起工件变形,从而使工件尺寸难以控制。
对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件,如在一次安装中连续完成半精车和精车,由切削热引起工件的热变形,会对其尺寸精度产生极大影响,有时甚至会使工件卡死在夹具上。
在径向切削力的作用下,容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度,形状、位置精度和表面粗糙度。
进给速度和切削量、转速、精加工余量的选取。
进给速度和切削量,转速的选取都不应该选择太高,因为固定的力主要集中在Z向,过高会产生震动和工件变形以及光洁度不好,精加工余量的选取根据变形量大小和光洁度要求做出综合考虑。
车削用量的选择应根据壁的实际厚度来具体选择,选择量不宜过大,
车薄壁工件时应降低切削用量。
实践中,一般按照中速、小吃刀和快进给的原则来选择,具体数据可参考表:
加工性质
切削速度vc/m.min-1
进给量f/mm.r-1
背吃刀量ap/mm
粗车
70------80
0.6------0.8
1
精车
100------120
0.15------0.25
0.3------0.5
四.减少和防止薄壁件加工变形的方法
减少薄壁工件变形的方法主要是减少切削力和切削热,改善或改变夹紧力对零件的作用。
1.降低切削力
在切削过程中,切削力是必然产生的,但它的大小是可以改变的,影响切削力的因素很多,主要是被加工件材料、刀具、切削用量和冷却润滑等几个方面。
减少切削力的方法有:
(1)薄壁件在粗加工前进行退火或正火处理,改善材料金属组织和切削性能,使切削力降低。
(2)合理地选择刀具几何角度降低切削力。
在薄壁工件的车削中,合理地刀具几何角度对车削时切削力的大小,车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。
刀具前角大小,决定着切削变形与刀具前角锋利程度。
前角大,切削变形和摩摖力减小,切削力减小,但前角太大,会使刀具强度减弱,刀具散热情况差,磨损加快。
所以,一般车削钢件材料的薄壁零件时,用高速钢刀具,前角取6—30°
;
用硬质合金刀具,前角取5—20°
刀具的后角大,摩摖力小,切削力也相应减小,但后角过大也会使刀具强度减弱。
在车削薄壁零件时,用高速钢车刀,刀具后角取6—12度,用硬质合金刀具,后角取4—12°
精车时取较大后角,粗车时取较小后角。
主偏角在30—90°
范围内,车薄壁零件的内外圆时,取大的主偏角。
副偏角取8—15°
,精车时取较大的副偏角,粗车时取较小副偏角。
合理地选择切削用量降低切削力
切削力的大小与切削用量密切相关。
背吃刀量和进给量同时增大,变形也大,对车削薄壁零件极为不利。
减少背吃刀量,增大进给量,切削力虽然有所下降,但工件表面残余面积增大,表面粗糙度值大,使强度不好的薄壁零件的内应力增加,同样也会导致零件的变形。
所以,粗加工时,背吃刀量一般在0.2—0.5mm,进给量一般在0.1—0.2mm/r,甚至更小,切削速度6—120m/min,精车时用尽量高的切削速度,但不易过高。
合理选用三要素就能减少切削力,从而减少变形。
合理地选择冷却润滑液减少切削力
用高速钢刀具粗加工时,以水溶液冷却,主要降低切削温度;
精加工时,中、低速精加工时,选用润滑性能好地极压切削油或高浓度的极压乳化液,主要改善已加工表面的质量和提高刀具使用寿命。
用硬质合金刀具,粗加工时,可以不用切削液,必要时也可以采用低浓度的乳化液或水溶液,但必须连续地、充分地浇注;
精加工时采用的切削液与粗加工时基本相同,但应适当提高其润滑性能,在车削过程中充分使用切削液不仅减小了切削力,刀具的耐用度得到提高,工件表面粗糙度值也降低了。
同时工件不受切削热的影响而使它的加工尺寸和几何精度发生变化,保证了零件的加工质量。
2.工件粗精车加工分开
粗车时,工件的余量大,吃刀和走刀量都比较大,因此工件的夹紧力也要相应增大。
在这样条件下加工车削工件,它的变形量也大。
精车时,切削余量都比较小,工件在夹具中不需要很大夹紧力就能满足精车要求,因此工件的变形量相应小些。
工件粗精车分开消除粗车时切削力过大而产生的变形。
粗车后,使工件得到自然冷却,消除在精车时可能产生热变形。
五.加工实例
1.钻孔:
直径22的麻花钻,钻到z-40mm的位置。
转速为400r/min,不宜过高,要使用冷却液,手摇要匀速前进。
2.镗孔:
r/min
mm/rev
700-800
F1.5
800-900
F2.0
(1)走刀路线:
(2)生成的程序:
粗车和精车操作步骤相同,这里只演示一下粗车过程。
3.外轮廓
1300-1400
利用CAXA数控车自动编程加工外轮廓的步骤及生成程序如下:
(1).走刀路线:
(2).生成程序:
精车与粗车的操作步骤相同,在这里只演示一下粗车过程。
4.切断程序如下:
O1234程序名
T0303三号刀,刀刃宽为4mm.
M03S800主轴正传
G98G00X62定位
Z-114定位
G01X1F25加工到此位置
G0X100
Z100
T0300
M05M30主轴停止程序结束
加工后的成品如图:
5.安全要点
(1)工件要加紧,以防止工件在车削时打滑飞出伤人和扎刀。
(2)切断工件时,可用铁钩伸入内孔撑接,防止工件跌落摔伤变形。
(3)切断工件时,切断刀应保持锋利,切断刀的右端刀尖略微突出一些,防止零件切断后零件端面留有飞边而影响精度。
(4)在车削时使用适当的切削液,能减少受热变形,使加工表面更好地达到要求。
(5)安全文明生产。
七.结语
本文阐述了薄壁工件的加工特点,选择合适的冷却液,减少和防止加工变形的方法和数控车削薄壁件参数的选择及利用CAXA数控车软件辅助编程加工的方法实例。
通过实际的加工训练操作,以上措施减轻了操作者的劳动强度,提高效率并保证加工后零件的质量。
在经济效益和提高操作技能方面十分明显。
参考文献:
(1)徐文静孙强刘冰主编.车工(高级).机械工业出版社
(2)编委会.金属切削原理和刀具(M).北京:
机械工业出版社,1998.5
(3)编委会.中级车工工艺学(M).北京.机械工业出版社,1996.11
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