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根据工件的加工要求,可选择三种镗削方案。
◆在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除,镗孔后再倒角。
为了不影响生产节拍,两把粗、精切镗刀需同时工作。
由于是在镗杆上钻孔及攻丝,进一步削弱了镗杆的刚性及强度。
而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大,两把镗刀同时工作使机床功率不足,因此不可避免地要引起切削振动,无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。
◆在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除:
其中任何两把刀都不得同时工作。
采用该方案虽然可降低切削力,但镗杆长度增加了两倍,造成镗杆刚性不足;
同时单件加工工时也增加了一倍,保证不了生产节拍。
◆安排两台机床,即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。
该方案虽可解决问题,但工件加工成本太高。
◆对于本零件中的孔,将采用镗刀对其进行加工,并安排粗、精镗来分担余量的切除,镗孔后再倒角。
3.2螺纹加工工艺
3.2.1普通螺纹的尺寸分析
数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸,普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面:
◆螺纹加工前工件直径
考虑螺纹加工牙型的膨胀量,螺纹加工前工件直径D/d-0.1P,即螺纹大径减0.1螺距,一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1到0.5。
◆螺纹加工进刀量
螺纹加进刀量可以参考螺纹底径,即螺纹刀最终进刀位置。
螺纹小径为:
大径-2倍牙高;
牙高=0.54P(P为螺距)
螺纹加工的进刀量应不断减少,具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。
3.2.2普通螺纹的编程加工
在目前的数控车床中,螺纹切削一般有三种加工方法:
G32直进式切削方法、G76斜进式切削方法和G82直进式切削方法,由于切削方法的不同,编程方法不同,造成加工误差也不同。
我们在操作使用上要仔细分析,争取加工出精度高的零件。
◆G32直进式切削方法,由于两侧刃同时工作,切削力较大,而且排削困难,因此在切削时,两切削刃容易磨损。
在切削螺距较大的螺纹时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差;
但是其加工的牙形精度较高,因此一般多用于小螺距螺纹加工。
由于其刀具移动切削均靠编程来完成,所以加工程序较长;
由于刀刃容易磨损,因此加工中要做到勤测量。
◆G76斜进式切削方法,由于为单侧刃加工,加工刀刃容易损伤和磨损,使加工的螺纹面不直,刀尖角发生变化,而造成牙形精度较差。
但由于其为单侧刃工作,刀具负载较小,排屑容易,并且切削深度为递减式。
因此,此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。
由于此加工方法排屑容易,刀刃加工工况较好,在螺纹精度要求不高的情况下,此加工方法更为方便。
在加工较高精度螺纹时,可采用两刀加工完成,既先用G76加工方法进行粗车,然后用G32加工方法精车。
但要注意刀具起始点要准确,不然容易乱扣,造成零件报废。
◆G82直进式切削方法,螺纹切削循环同G32螺纹切削一样,在进给保持状态下,该循环在完成全部动作之后再停止动作。
螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施,当螺纹牙顶未尖时,增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大,增大量视材料塑性而定,当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小,根据这一特点要正确对待螺纹的切入量,防止报废。
本零件中螺纹的切削加工就采用G82直螺纹切削循环加工的方法,并且使用粗车与精车结合切削方式(精加工余量为0.5mm),须先倒角后车螺纹。
3.3切削用量的确定
3.3.1背吃刀量ap的确定
在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下,尽可能选取较大的背吃刀量,以减少进给次数。
当零件精度要求较高时,则应考虑留出精车余量,其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小,常取0.1~0.5㎜。
本零件属于典型轴类零件,其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺内容,其背吃刀量分别为:
粗加工表面为1.5、精加工表面为0.1,加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表面时一样,粗镗孔为1.25、精镗孔为0.25,螺纹则为:
粗车1.25、精车0.1。
3.3.2进给量f(有些数控机床用进给速度Vf)
进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。
在保证工件加工质量的前提下,可以选择较高的进给速度(2000㎜/min以下)。
在切断、车削深孔或精车时,应选择较低的进给速度。
当刀具空行程特别是远距离“回零”时,可以设定尽量高的进给速度。
粗车时,一般取f=0.3~0.8㎜/r,精车时常取f=0.1~0.3㎜/r,切断时f=0.05~0.2㎜/r。
本论文中加工该典型轴类零件采用的进给量为:
粗加工表面(圆锥、圆弧、切槽等)为0.14、精加工表面为0.04,粗镗孔为0.09、精镗孔为0.04,螺纹粗车为0.08、螺纹精车为0.03。
3.4主轴转速的确定
(1)光车外圆时主轴转速
光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径,并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。
加工本零件时的主轴转速为:
粗加工时500、精加工时800。
(2)车螺纹时主轴的转速
在车削螺纹时,车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P(或导程)大小、驱动电机的升降频特性,以及螺纹插补运算速度等多种因素影响,故对于不同的数控系统,推荐不同的主轴转速选择范围。
大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为:
n≤(1200/P)-k
(5-1)
式中
P——被加工螺纹螺距,㎜;
k——保险系数,一般取为80。
加工该典型轴类零件时的主轴转速为:
粗车时500、精车时800。
3.5编制加工工序卡
数控加工工序卡1
零件名称
典型轴类
零件图号
图1
夹具名称
卡盘
设备名称及型号
数控车床CNC6140D
材料名称及牌号
45号钢
硬度
HRC68
工序名称
加工螺纹
工序号
1
工步号
工步内容
切削用量
刀具
量具
n
f
ap
编号
名称
粗车端面
500
0.14
1.5
T0101
游标卡尺
2
精车端面
800
0.04
0.1
千分尺
3
粗车外圆
4
精车外圆
5
倒角
6
粗车螺纹
0.08
1.25
T0202
7
精车螺纹
0.03
数控加工工序卡2
图2
加工圆锥
外圆车刀
粗车圆锥
精车圆锥
数控加工工序卡3
图3
切槽
车槽(粗车)
T0303
切槽刀
车槽(精车)
0.01
数控加工工序卡4
图4
车圆弧
粗车圆弧
T0404
尖刀
精车圆弧
数控加工工序卡5
图5
镗孔
镗孔(粗车)
0.09
T0105
镗刀
镗孔(精车)
0.25
四.加工路线图
4.1刀具加工进给路线的确定:
(1)合理安排“回零”路线在手工编制较复杂轮廓的加工程序时,为使其计算过程尽量简化,既不易出错,又便于校核,编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”(即返回对刀点)指令,使其全都返回到对刀点位置,然后再进行后续程序。
这样会增加走刀路线的距离,从而大大降低生产效率。
因此,在合理安排“回零”路线时,应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短,或者为零,即可满足走刀路线为最短的要求。
(2)切削进给路线短,可有效地提高生产效率,降低刀具损耗等。
在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时,应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求,不要顾此失彼
(3)图3-1为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。
其中,图3-1(a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行走刀的路线;
图3-1(b)为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线;
图3-1(c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。
(a)沿工件轮廓走刀
(b)“三角形”走刀(c)“矩形”走刀
图3-1
走刀路线示例
本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”,因为本零件属于典型轴类零件,结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺,如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀,不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦,而采用“沿工件轮廓走刀”就会避免这样的问题,使整个加工过程变得简单易操作。
4.2绘制刀具加工路线图
刀具加工路线图
五.数控刀具表/数控编程
5.1本零件加工所用刀具:
外圆车刀(T0101)、切槽刀(T0202)、尖刀(T0303)、螺纹刀(T0404)、镗刀(T0105)车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等多种形式。
外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面,它分为直头和弯头两种。
弯头车刀通用性较好,可以车削外圆、端面和倒棱。
外圆车刀又可分为粗车刀、精车刀和宽刃光刀,精车刀刀尖圆弧半径较大,可获得较小的残留面积,以减小表面粗糙度;
宽刃光刀用于低速精车;
当外圆车刀的主偏角为90度时,可用于车削阶梯轴、凸肩。
端面及刚度较低的细长轴。
外圆车刀按进给方向又分为左偏刀和右偏刀。
车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。
整体车刀主要是整体高速钢车刀,截面为正方形或矩形,使用时可根据不同用途进行刃磨;
整体车刀耗用刀具材料较多,一般只用作切槽。
切断刀使用。
焊接车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在普通碳钢刀体上。
它的优点是结构简单、紧凑、刚性好、使用灵活、制造方便,缺点是由于焊接产生的应力会降低硬质合金刀片的使用性能,有的甚至会产生裂纹。
机械夹固车刀简称机夹车刀,根据使用情况不同又分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。
序号
刀具号
螺纹刀
5.2零件加工程
O2010;
N001G00G97S500T0101
N002M03
N003M08
N004G00x58z2
N005G01z-2F50
N006x25
N007x5
N008x0
N009G00x100z100
N010G00x58z0
N011G71U1R1P016Q024x0.5z0.1F100
N012G00x100z100
N013M05
N014M00
N015G00G97S800T0101
N016G00x58z0
N017G01x26F80
N018z-2
N019G01x30W-2F70
N020G01z-35F100
N021x50F70
N022x52z-36F70
N023z-53F100
N024x41.75z-84F70
N025G00x100
N026z100
N027M05
N028M00
N029G00G97S600T0202
N030M03
N031M08
N032G00z0
N033x29.8
N034G01z-27F70
N035x32F120
N036z0
N037G82x29.2z-27F2
N038G82x28.8z-27F2
N039G82x28.4z-27F2
N040G82x28.2z-27F2
N041G82x28.0z-27F2
N042G82x28.0z-27F2
N043G00x100z100
N043M05
N044M00
N045G00G97S600T0303
N046M03
N047M08
N048G00x53z-33
N049G01x52F100
N050z-61
N051x39F70
N052x52F120
N053z-65
N054x39F70
N055x52F120
N056z-69
N057x39F70
N058x52F120
N059G00x100
N060z100
N061M05
N062M00
N063G00G97S600T0101
N064M03
N065M08
N066G00x57z2
N067G01z-3F120
N068x20F100
N069x5F70
N070x0F50
N071G00x100z100
N072M05
N073M00
N074G00G97S600T0404
N075M03
N076M08
N077G00x57z2
N078G71U1R1P084Q089x0.5z0.1F100
N079M05
N080M00
N081G00G97S600T0404
N082M03
N083M08
N084G00x57z2
N085G01x37.47z2F120
N086G03x35.08z-31.38R24F100
N087G02x36.46z-44.33R9F100
N088G03x35z-57R8F100
N089G01x35z-65F120
N090x42F100
N091G00x100
N092z100
N093M05
N094M00
N095G00G97S600T0105
N096M03
N097M08
N098G00x26z2
N099G71U1R1P103Q108x0.5z0.1F80
N100G00z100
N101x100
N102M05
N103M00
N104G00x30z3
N105G01z0
N106x28z-1
N107z-26
N108G01x26
N109z3
N110G00x100z100
N111M05
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