球头螺纹轴的数控加工工艺规程设计及编程Word文档下载推荐.docx
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(1)加工表面的尺寸精度,该零件图的表面尺寸精度要求较高;
(2)主要加工表面的形状精度,该零件主要加工的形状为外圆弧表面;
(3)主要加工表面的相互位置精度;
(4)加工表面的粗糙度和机械物理性能;
(5)热处理及其它要求。
该零件有端面、外圆、倒角、圆弧、螺纹、退刀槽等,故为典型轴零件,最适合数控车床加工,选择FANUNC的Oi系列机床。
1.确定工件的加工部位和具体内容
确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序联系。
①工件在本工序加工之前的情况。
例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。
②前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。
③本工序要加工的部位和具体内容。
2.确定工件的装夹方式
根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求,选用或设计夹具。
数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件;
轴类工件还可以采用尾座顶尖支持工件。
由于数控车床主轴转速极高,为便于工件夹紧,多采用液压高速动力卡盘,因它在生产厂已通过了严格的平衡,具有高转速(极限转速可达4000~6000r/min)、高夹紧力(最大推拉力为2000~8000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。
还可使用软爪夹持工件,软爪弧面由操作者随机配制,可获得理想的夫持精度。
通过调整油缸压力,可改变卡盘夹紧力,以满足夹紧各种蒲壁和易变形工件的特殊需要。
为减少细长轴加工时受力变形,提高加工精度,以及在加工带孔轴类工件内孔时,可采用液压自动定心中心架,定心精度可达0.03mm。
由于螺纹轴是一个普通轴类零件,所以采用三爪卡盘进行定位装夹。
加工时以右端面为定位基准,取工件的左端面中心为工件坐标系的原点。
3.走刀路线的确定标准
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,也反映出工步顺序。
走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线时应注意以下几点:
①寻求最短加工路线;
②最终轮廓一次走刀完成;
③选择切入切出方向:
三、典型轴类零件(螺纹轴)的数控加工工艺分析
典型轴类零件如图3.1所示。
无热处理和硬度要求,试对该零件进行数控车削工艺分析。
(一)零件分析
1.零件图的正确性及完整性分析
零件图是零件加工的基础,在进行零件工艺规程制订之前,必须检查其正确性及完整性。
该零件包括圆柱,顺圆弧,逆圆弧,沟槽,螺纹以及内孔等表面,零件图表达直观、清楚,绘制符合国家绘图标准;
尺寸、公差以及技术要求的标注齐全、合理,符合国家制图标准,且有利于编制程序时的数据分析和计算:
表面粗糙度的标注则明确了各加工面的加工精度要求。
综上所述,该零件图正确且完整!
2.零件结构及结构工艺性分析
对零件进行工艺分析的一个主要内容就是研究,审查机器和零件的结构工艺性。
所谓零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下,其制造的可行性和经济性。
结构工艺性好可以方便制造,降低制造成本:
不好的结构工艺性会使加工困难,浪费材料,浪费工时,甚至无法加工。
对于该零件的结构工艺性:
1)加工时有利于刀具的进入和退出,确保了加工的可能性和方便性。
2)零件的尺寸精度,表面粗糙度要求经济合理。
3)零件结构便于装夹,只需两次装夹就能完成全部加工,有利于保证位置精度,也提高了生产效率。
4)使用标准刀具即能加工,5)尺寸标注方便数控编程。
综上所述,根据现有生产条件来说,该零件结构工艺性较好!
3.零件精度及技术要求分析
对零件进行工艺分析,不仅要对零件的结构工艺性进行分析,也要对零件的技术性进行分析!
分析技术要求主要包括以下几个方面:
1)加工表面的尺寸精度。
2)主要加工表面的形状精度。
3)主要加工表面之间的相互位置精度。
4)加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求。
5)热处理要求,
6)其他要求(如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。
要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理,在现有生产条件下能否实现。
该零件的加工精度及表面粗糙度要求不是很高,在现有生产条件下能够实现,且经济合理。
零件材料为45钢,是当今最常用的工业金属之一,广泛应用于机械制造,这种钢的机械性能及切削加工性能较好,且相对于铝合金、黄铜价格便宜。
材料无热处理和硬度要求,在加工完成后零件有毛刺需要去除,以保证表面的光洁度和外形的美观。
综上所述,该零件的加工具有可行性!
(二)数控设备选择
选择加工机床,首先要保证加工零件的技术要求,即能够加工出合格的零件。
其次是要有利于提高生产效率,降低生产成本。
数控机床与普通机床相比,具有较强的适应性和通用性,具有更高的加工精度和稳定的加工质量,具有较高的生产率。
数控机床的特点:
加工精度高;
对加工对象适应性强;
加工复杂工件比较方便;
加工生产率高;
易于建立计算机通信网络
数控机床的适用范围:
数控机床最适合在单件、小批量的生产条件下,加工具有下列特点的零件:
用普通机床难以加工的形状复杂的曲线、曲面零件:
结构复杂,要求多部位,多工序加工的零件:
价格昂贵、不允许报废的零件;
要求精密复制或准备多次改变设计的零件。
由于该零件为单件生产,且含有用普通机床难以加工的曲面。
所以采用数控机床较好。
本零件可直接采用数控机床加工,只需装夹两次,就能完成零件的全部加工,加工精度好,加工质量好,生产效率高。
当然,若由普通机床和数控机床联合加工,也能加工出零件,但需要多次装夹,且加工质量和加工精度较数控机床较差,又耗时。
结合零件的特点及当前的生产条件,宜选用华中数控卧式车床CKA6150!
(三)零件定位基准及装夹方式的确定
1.选择定位基准
定位基准的选择是制订工艺规程的一个重要问题,它直接影响到工序的数目、夹具结构的复杂程度及零件精度是否易于保证。
定位基准一般分为粗基准和精基准,在工件机械加工的第一道工序中,只能用毛坯上未加工的表面作定位基准,这种定位基准称为粗基准。
而在随后的工序中用已加工过的表面来作定位的基准则为精基准。
选择定位基准时,主要是从保证工件加工精要求出发,因此定位基准的选择应先选择精基准,再选择粗基准。
精基准的选择应从保证零件的加工精度,特别是加工表面的相互位置精度来考虑,同时也要照顾到装夹方便,夹具结构简单。
因此,进行数控加工时,选择精基准一般应考虑以下原则:
1)基准重合原则2)基准统一原则3)便于装夹原则4)便于对刀原则
粗基准的选择应从保证加工面有足够余量,并尽快获得精基准来考虑。
选择粗基准可按照以下原则进行:
1)合理分配加工余量原则2)保证零件相互位置要求的原则3)便于夹紧原则4)粗基准不得重复使用的原则
由于该件为轴类零件,且毛坯材料为45钢,外圆柱表面毛坯余量均匀,较为光洁.定位可靠,夹紧方便,所以宜采用毛坯外圆柱表面作为粗基准。
该件采用己加工出的中48的外圆柱面作为精基准,满足了基准统一原则,保证了各加工面的相互位置精度,且该精基准能使工件安装可靠,而且便于对刀,满足了便于装夹原则,便于对刀原则。
轴类工件进行数控加工时,常用的装夹方式:
1)用三爪自定心卡盘装夹:
外形规则的中小型工件。
2)用两顶尖装夹:
长度尺寸较大或加工工序较多的工件。
3)用卡盘和顶尖装夹:
加工较重工件。
4)用双三爪自定心卡盘装夹:
精度要求高,变形要求小的细长轴类工件。
5)用四爪单动卡盘装夹:
大型或形状不规则工件的单件小批生产。
6)用专用夹具装夹:
通用夹具无法装夹的,批量较大的工件。
由于该螺纹轴零件为单件生产,且为外形较规则的小型零件,故选用三爪自定心卡盘装夹。
方便省时且自动定心好!
(四)选择刀具及对刀
1.正确选择粗、精加工刀具
数控加工对刀具的要求较高,尤其对刀具的刚度和耐用度方面更严格。
刚性不好,降低生产效率,在加工中易打刀,刀具耐用度差,需经常更换刀具对刀,从而增加辅助时间,影响加工效率,且易在工件表面留下接刀痕迹,影响表面质量。
根据零件的结构选择刀具的形状及尺寸,保证零件在加工过程中,刀具不与工件产生干涉和碰撞也至关重要。
根据该零件所需加工的表面,我共选用了7把车刀,分别为:
外园车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内孔车刀、麻花钻、内螺纹刀及内切楷刀。
刀片全部为硬质合金,故刚度和耐用度均较好,而且刀具的选择也保证了在加工过程中不与工件产生干涉及碰撞。
2.确定对刀方式及对刀点
(1)对刀方式
对刀是在加工程序执行前,调整每把刀的刀位点,使其尽量重合于某一基准点的过程。
对刀的目的是通过确定刀具起始点建立工件坐标系及设置刀偏量。
对刀是进行数控加工应具备的最基本技能,对刀的准确性决定了零件的加工精度,对刀的效率也直接影响数控加工的效率。
在实际中最常用的对刀方式是试切对刀法。
虽说此方法占用机床时间较长,但由于操作简单,所需辅助设备少,因此,广泛应用于经济型数控机床。
因我加工此件选择的设备为华中CK6150经济型数控卧式车床,所以采用手动试切对刀法。
其步骤如下:
1)装夹好工件和刀具。
2)进入“手动”方式,并使主轴进行中速旋转。
3)手动车端面,车削后,保持2轴不变,沿+X退出,停止主轴,并把“刀具测量”中Z向显示置0。
5)对刀完毕。
根据所需依次进行对刀。
(2)对刀点
对刀点是用以确定工件坐标系相对于机床坐标系之间的关系的点,是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点。
确定对刀点的位置需注意:
1)对刀点在机床上方便对刀,便于观察和检测,编程时便于数学处理和有利于简化编程。
2)尽量与工件的设计基准或工艺基准相一致。
3)尽量使加工程序中空行程路线较短,并便于换刀。
因该螺纹轴零件的毛坯尺寸为60?
60m,所以我把对刀点选为X65Z5,这样可实现零件的快速加工。
(3)合理确定换刀点
换刀点是指在编制加工中心、数控车床等多刀加工的各种数控机床所需加工程序时指定用于换刀的位置点是相对于机床固定原点而设置的一个自动换刀或换工作台的位置。
进行换刀点的位置设置时需注意:
1)保证换刀时刀具与工件或机床不发生碰撞。
2)尽量减少换刀时的空行程距离。
对于此零件我把换刀点位置选为X1002100,这样设置能够保证换刀时刀具与机床不发生碰撞,而且便于快速进刀。
如果将换刀点设置太远,则必然增加换刀时的空行程距离;
若太近,则会发生碰撞。
因此,该位置较为合理。
(五)制订合理的加工方案
1.划分数控加工工序
工序主要是指一个或一组工人在一个工作地点或一台数控机床上,对同一个或几个工件进行加工所连续完成的那部分工艺过程。
划分是否为同一工序的主要依据是:
工作地点(或机床)是否变动和加工是否连续
在数控车床上加工零件,应按工序集中的原则划分工序:
1)以一次安装所进行的加工作为一道工序。
2)以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序。
3)以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序。
4)以粗精加工划分工序。
为更好的完成加工,现拟定加工方案:
根据装夹次数划分工序:
以一次安装所进行的加工作为一道工序工序一:
车端面,加工左端内外轮廓。
工序二:
调头,加工右端外轮廓。
方案工序集中,两次装夹可以把内外轮哪全部加工出来,而且粗加工走刀路线较短,并且遵循以一次安装所进行的加工作为一道工序的原则。
2.合理确定工步顺序及走刀路线
(1)工步顺序
工步主要是指在加工表面,加工刀具不变,切削用量中的切削速度和进给景不变的情况下所完成的那部分工序。
划分是否为同一工步主要依据是:
上述三个因素中任一改变,即为不同工步。
工序一:
1)车左端面。
2)钻孔(直径25mm)
3)粗车左端外轮廓,留0.5mm精车余量。
4)精车左端外轮廓,保证其加工精度及表面粗糙度。
5)切槽(宽5mm、10mm)
6)粗车左端内轮廓,留0.5mm精车余量。
7)精车左端内轮廓,保证其加工精度及表面粗糙度。
8)切内槽(宽5mm、3mm)
9)车M30X2螺纹并保证其加工精度。
1)车端面,保证长度140?
.05mm。
2)粗车右端外轮廓,留0.5mm精车余量。
3)精车右端外轮廓,保证其加工精度及表面粗糙度。
4)切外槽(宽5mm、3mm)
5)车M30X2螺纹并保证其加工精度。
(2)走刀路线
走刀路线是指数控机床加工过程中刀具相对零件的运动轨迹和方向。
进行走刀路线确定时,首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量,其次考虑数值计算简单,进给路线和空行程最短,精加工连续切削,保证表面质量,中间不允许断刀。
精加工:
沿零件轮廓顺序进给。
粗加工:
三角形循环、矩形循环、沿零件轮廓进给。
在同等条件下,优先采用进给路线最短的矩形循环,可以有效提高生产率、降低刀具的损耗等。
结合本零件的特征及精度要求,应先加工左端内外轮廓,再加工右端外轮廓。
由于该零件为单件生产,走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线,外轮廓表面租车进给路线可沿零件轮廓顺序进行。
精车路线,采用沿零件轮廓顺序进给连续加工完成。
(六)确定数控加工余量、工序尺寸及公差
1.确定数控加工余量
加工余量指加工时从加工表面上切去的金属层厚度。
加工余量分为工序余量和总余量。
工序余量是指某一表面在一道工序中被切除的金属层厚度。
总余量是指零件从毛坯变为成品时从某一表面所切除的金属层厚度。
加工余量的确定方法:
1)查表修正法
2)经验估计法
3)分析计算对于该件余量的确定,我主要采用查表修正法及经验估计法。
2.确定工序尺寸及公差
每道工序所应保证的尺寸叫工序尺寸。
当工序基准、定位基准或测量基准与设计基准重合时,工序尺寸及公差的确定步骤如下:
1)定毛坯总余量和工序余量
2)定工序公差
3)求工序基本尺寸
4)确定工序尺寸及公差
(七)数控车削加工工序
第一部分
工步号
工步内容(进给路线)
刀具
转速r/min
进给速度mm/r
加工余量mm
1
掉头加工,控制长度
T0202
600
2
粗车外轮廓
T0101
800
0.2
0.5
3
精车外轮廓
100
0.1
4
车退刀槽
T0303
350
0.05
5
车螺纹
T0404
500
2.0
第二部分
进给速度mm/min
背吃刀量mm
车端面
900
钻Φ25um孔,深42mm
400
90
12.5
粗车外表面保留0.50mm余量,粗糙度Ra6.3um
12
精车外各表面并保证精度,粗糙度Ra3.2um
1000
50
0.25
粗车各内表面保留0.5m余量
1.5
6
精车内圆保证精度,粗被度Ra3.2um
80
7
车内退刀槽
30
8
车内螺纹
1.3
(八)编制数控加工程序并进行校验
加工零件第一部分
%1000
N1T0101
N2G00X100Z100
N3M03S900
N4G00X65Z5
N5G71U2R1P11Q16X0.5Z0.1F100
N6G00X100Z100
N7M05
N8M00
N9T0101
N10M03S1000
N11G00X65Z5
N12G00X0Z5
N13G01X0Z0F120
N14G01X44F120
N15G01X48Z-2
N16Z-62
N17X65
N18Z5
N19G00X100Z100
N20M05N21M00
N22T0202
N23M03S1000
N24G00X165Z5
N25G00X23Z5
N26G71U2RIP53Q63X-0.5Z0.5F100
N27G00X100Z100
N28M05N29M00
N30T0202
N31M03S1000
N32G00X23Z5
N33G01X40Z0F100
N34X36Z-2
N35Z-10
N36X30
N37X26Z-14
N38Z-32
N39X27
N40Z-42
N41X23
N42Z5
N43GO0X100Z100
N44M05
N45M00
N46T0303
N47M03S500
N48G00X23Z5
N49G71U2RIP77Q78X-0.5Z0.5F100
N50G00X100Z100
N51W05
N52M00
N53TO303
N54W03S500
N55G00X23Z5
N56G01X23Z-32F100
N57G01X36N58G00X23
N59G00Z5
N60G00X100Z100
N61M05
N62M00
N63T0404
N64M03S500
N65G00X30Z5
N66G71U2R1P92Q94X-0.5Z0.5F100
N67G00X100Z100
N68M05
N69M00
N70T0404
N71M03S500
N72G00X30Z5
N73G01X27Z-30
N74G00X30
N75G00X100Z100
N76M05
N77M30
加工零件第二部分
%2000
N1T0101
N3M03S1000
N5G71U2RIP12Q20X0.5Z0.1F120
N6G00X100Z100
N7M05N8W00
N12G00X26Z0
N13G01X30Z-2
N14Z-21
N15X38
N16Z-35
N17G01X48Z-43
N18Z-48
N19G03X44Z-63R17F50
N20G03X48Z-78F50
N21G01X65F100
N22G01Z5
N23G00X100Z100
N24W05N25W00
N26T0202
N28W03S500N29G00X40Z5
N30G71U2R1P38Q40X0.5Z0.1F40
N31G00X100Z100
N32M05
N33M00
N34T0202
N35M03S500
N36G00X100Z100
N37X4025
N38G01X40Z-30.5F50
N39G01X32N40G00X52
N41G00Z-83
N42G01X38Z-86N43G01X48Z-89
N44G01X52
N45G00X100Z100
N46M05
N47M00
N48T0303
N49G00X100Z100
N50G00X40Z5
N51G71U2R1P38Q40
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