数控加工工艺轴类零件.docx
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数控加工工艺轴类零件.docx
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数控加工工艺轴类零件
轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图
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目录
1.零件图工艺分析
2.设备选择
3.确定零件的定位基准和装夹方式
4.确定加工顺序及进给路线
5.刀具的选择
6.确定切削用量
7.填写数控加工工艺文件
1、加工轴类零件如图1,毛坯为Φ85㎜×340㎜棒材,零件材料为45钢,无热处理和硬度要求,图中Φ85㎜外圆不加工。
对该零件进行精加工。
根据图纸要求和毛坯情况,编制该零件数控车削工艺。
图1-1零件图
解:
1.零件图工艺分析
零件车削工艺分析如图1-1所示,零件材料处理为:
45钢,下面对该零件进行数控车削工艺分析
1.1零件图的工艺分析
(1)该零件表面由圆柱,圆锥,圆弧及螺纹等表面组成。
其中的尺寸没有较严的要求。
尺寸标注完整,轮廓描述清楚。
零件材料为45钢,无热处理和硬度要求。
通过上述分析,可采用以下几点工艺措施。
1)图样上给定的尺寸,因其没有较高的要求,故编程时全部取其公称尺寸即可。
2)在轮廓曲线上,有一处为圆弧,因此在加工时应进行机械间隙补偿,以保证轮廓曲线准确性。
3)为便于装夹,为了保证工件的定位准确、稳定,夹紧方面可靠,支撑面积较大,零件的左端是最大直径圆柱ф85mm,中段的圆柱ф80mm。
右端是螺纹,应先装夹毛坯加工出左端圆弧及圆柱ф85mm、ф80mm调头装夹ф80mm的圆柱加工右端螺纹、圆柱及锥面,毛坯选ф85×350mm。
2.设备选择
根据该零件的外形是轴类零件,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。
我选择在本校的数控机床CKA6140加工该零件。
3.确定零件的定位基准和装夹方式
3.1粗基准选择原则
(1)为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求,应选不加工表面作粗基准。
(2)合理分配各加工表面的余量,应选择毛坯外圆作粗基准。
(3)粗基准应避免重复使用。
(4)选择粗基准的表面应平整,没有浇口、冒口或飞边等缺陷。
以便定位可靠。
3.2精基准选择原则
(1)基准重合原则:
选择加工表面的设计基准为定位基准;
(2)基准统一原则,自为基准原则,互为基准原则。
3.3定位基准
综合上述,粗、精基准选择原则,由于是轴类零件,在车床上只需用三抓卡盘装夹定位,定位基准应选在零件的轴线上,以毛坯ф85mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。
3.4装夹方式
数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一,减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面,避免采用占机人工调整式加工方案,以充分发挥数控机床的效能。
装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。
由零件图可分析,我应先装夹毛坯ф85mm的棒料的一端,夹紧其40mm的长度加工圆柱和圆弧。
一直加工到零件右端的ф62mm,然后将棒料卸下。
装夹ф80mm的圆柱表面,加工另一端的螺纹。
这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面,且能保证其加工要求。
装夹图如1-2,1-3:
图1-2加工螺纹的装夹图
图1-3加工圆弧的装夹图
4.加工方法的选择和加工方案的确定
4.1加工方法的选择
加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下,兼顾生产效率和加工成本。
在实际选择中,要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。
因为该零件是轴类零件,比较适合在车床上加工,又经过对零件图尺寸分析,在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度,所以应该选择在数控车床上加工。
4.2加工方案的确定
零件上精度比较高度表面加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
该零件有两种加工方案:
①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。
②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖,经试验论证第二种方案装夹困难,对刀、退刀及换刀相当困难,所以在这里选择第一种方案加工,能够保证其技术要求。
4.3工序与工歩的划分
4.3.1按工序划分
工序划分有三种方法①按零件的装夹定位方式划分②按粗、精加工划分工序③按所用的刀具划分工序。
由于零件需要调头加工,如果按粗、精加工划分工序。
在调头加工前后各有一次粗加工和精加工,显得比较繁琐,所以不可取;如果按所用的刀具划分工序,刀具有四把,虽然不多,但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀,而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后,加工内容不连续,所以也不合理,不易划分工序;只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序,且能保证两次装夹的位置精度,每一次装夹为一道工序。
该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面,且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。
4.3.2工歩的划分
因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致,在精加工中背吃刀量相同,不易划分工歩;这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易:
①车削螺纹端的工歩为:
90°外圆车刀平端面→右端面外圆车刀车削1×45°的倒角→端面ф50mm→30°的锥台面→圆柱ф62mm→切槽刀切槽3×ф45mm→外螺纹车刀车削M48×1.5mm。
②车削圆弧端的工歩为:
90°外圆车刀平端面→圆柱ф85mm→圆柱ф80mm→右端面外圆车刀圆弧R70mm→圆柱ф80→右端面外圆车刀车削1×45°的倒角
4.4确定加工顺序及进给路线
4.4.1零件加工必须遵守的安排原则
(1)基面先行先加工基准面为后面的加工提供经基准面,所以我应线平右
端面作为基准面。
(2)先主后次由于所加工的表面均为重要表面,所以应按照顺序从右到左
依次加工ф85mm,ф80mm,R70圆弧。
圆弧调头后一次加工M48×1.5mm,ф62mm,槽3×ф45mm等。
(3)先粗后精先车削去大部分的金属余量,再进行成形切削保证零件的尺
寸要求和质量要求。
(4)先面后孔由于该零件没有孔,所以在该处不做考虑。
4.4.2进给路线
在数控加工中,刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。
编程时,加工路线的确定原则主要有以下几点:
(1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度,且效率高;
(2)使数值计算简单,以减少编程工作量;
(3)应使加工路线最短,这样既可减少程序段,又可减少空行程时间。
(4)确定加路线时,还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况,确定一次走刀,还是多次走刀来完成所有加工表面,具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析,我确定该零件的进给路线有两步如下图所示:
图1-4零件轮廓
第一步:
车削带有的螺纹的一端,从右到左先粗车外形ф48mmm、ф62mm到槽3×ф45mm的左端面处后,精车外形路线同粗车一样,再换刀切削3×ф45mm的槽,最后再换刀切削螺纹。
如图1-5螺纹加工路线。
图1-5螺纹加工路线
第二步:
车削带有圆弧的一端,从右到左先粗车外形ф85mm、ф80mm后20mm精车外形路线同粗车一样。
最后右端面外圆车刀车削1×45°的倒角。
如图1-6圆弧加工路线。
图1-6圆弧加工路线
5.刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。
编程时,选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相经,数控加工对刀具的要求更高。
不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便,能适应高速和大切削用量切削。
选刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
接合零件轮廓相对还是较复杂,所以具体选刀如下:
1、平端面可选用90°的硬质合金外圆车刀,粗车、精车选择一把硬质合金右端面外圆车刀,为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉(可用作图法检验),副偏角应选择Kr′大一点的,取Kr′=35°。
2、切槽时由于零件中槽宽3mm,一般都选刀宽2mm,刀杆25×25mm的切断刀,切槽时选用2mm刀宽即可。
3、车螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用硬质合金60°外螺纹车刀,为了保证螺纹牙深,刀尖应小于轮廓最小圆弧半径rε,rε=0.15~0.2mm。
刀具表如下表
数控车加工刀具卡片
产品名称
或代号
零件名称
典型轴
零件图号
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
中心钻
1
钻
中心孔
2
T02
硬质合金90°外圆车刀
1
车端面及粗车轮廓
右偏刀
3
T03
硬质合金90°外圆车刀
1
精车轮廓
右偏刀
4
T04
3mm切槽刀
1
切3*φ45的槽
5
T05
硬质合金60°外螺纹车刀
1
车削螺纹
编制
审核
批准
共1页
第1页
6切削用量选择
切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。
对于不同的加工方法,需选择不同的切削用量,并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是:
粗加工是,一般以提高生产率为主,但也考虑经济性和加工成本;精加工进,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。
6.1背吃刀量的选择
零件轮廓粗车循环时选ap=2mm,精加工时选ap=0.2mm,螺纹粗车时选ap=0.4mm,逐刀减少粗车4次后,精车时选ap=0.1mm。
这里粗车ap值、精车ap值都是《数控加工工艺》一书P20~P21。
6.2主轴转速的选择
粗车直线和圆弧时,查表1-7选粗车切削速度Vc=150m/min,精车切削速度Vc=180m/min
然后利用公式n=1000Vc/∏d=1000*150/(3.14*85)=562r/min
考虑刀具强度,机床刚度等实际情况,选择n=600r/min
精车时选取Vc=180m/min;d=50mm
∴n=1000*180/(3.14*50)=1146r/min
根据实际情况取1200r/min
车螺纹:
主轴转速n≤(1200/P)-k,K为安全系数,一般取80。
则n≤[(1200/2)-80]r/min=520r/min
考虑道具强度,机床刚度等实际加工情况,选取n=400r/min
6.3进给速度的选择
查表1-7得粗车每转进给量为0.4mm/r,精车每转进给量为0.15mm/r,螺纹螺距为1.5mm。
根据公式Vf=nf得:
Vf粗=600*0.4mm/min=240mm/min
Vf精=1200*0.15mm/min=180mm/min
Vf螺纹=400*1.5mm/min=600mm/min
根据公制螺纹表查的,因该螺距为1.5mm,所以应该进行四次切削:
第一次切削:
背吃刀量为0.8mm;第二次切削:
背吃刀量为0.6mm;第三次切削背吃刀量为0.4mm;第四次切削:
背吃刀量为0.16mm。
7.填写数控加工工艺文件
数控车削加工工艺卡片
单位名称
产品名称或代号
零件名称
零件图号
典型轴
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
自定心卡盘和回转顶尖
CKA6140数控车床
数控中心
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/(r·min-1)
进给速度/(mm·min-1)
背吃刀量/mm
备注
1
对刀、平端面及试切外圆
T01
25×25
500
50
手动
2
从右至左
粗车轮廓
T02
25×25
600
240
2
自动
3
从右至左
精车轮廓
T02
25×25
1200
180
0.2
自动
4
切槽
T04
25×25
800
8
1.5min/r
自动
5
粗车螺纹
T05
25×25
400
600
自动
6
精车螺纹
T05
25×25
400
600
编制
审核
批准
共页
第页
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- 数控 加工 工艺 零件