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典型轴类零件的加工工艺及编程
典型轴类零件的加工工艺及编程
摘要
随着科学技术飞速进展和经济竞争的日趋猛烈,机械产品的更新速度愈来愈快,数控加工技术作为先进生产力的代表,在机械及相关行业领域发挥着重要的作用,机械制造的竞争,其实质是数控技术的竞争。
本次设计确实是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程,偏重于该零件的工艺分析、加工线路的确信及加工程序的编制。
并绘制零件图、加工线路图。
用G代码编制该零件的数控加工程序,并附以编程尺寸的计算方式,其中零件工艺规程的分析是这次论文的重点和难点。
关键词:
数控加工;工艺进程;加工工序;加工路线
To:
withtherapiddevelopmentofscienceandtechnologyandeconomiccompetitionbecomesmoreintense,mechanicalproductupdatespeedfasterandfaster,CNCmachiningtechnologyasarepresentativeofadvancedproductiveforces,inthemachineryandrelatedindustrysectorplaysanimportantrole,machinerymanufacturingcompetitive,essentiallyCNCtechnologycompetition.ThisdesignisfortypicalshaftpartsofCNCmachiningtechnologyandprogramming,focusesonthepartoftheprocessofanalysis,processingrouteandprocessingprogram.Anddrawsaroadmapforparts,processing.GcodeindexthispartofNCprogram,andreporttotheprogrammingofthecalculationmethod,wherethepartprocessanalysisisthefocusofthispaperanddifficulty.
Keywords:
NCmachining;process;process;processingroute
第1章概述………………………………………………………………………1
典型轴类零件的加工工艺………………………………………………1
数控车床概述……………………………………………………………3
镗孔工艺…………………………………………………………………3
螺纹加工工艺……………………………………………………………4
分析加工对象……………………………………………………………5
第2章工艺进程卡/加工工序卡…………………………………………………6
数控加工工艺内容的选择………………………………………………6
工艺进程…………………………………………………………………7
加工工序的划分…………………………………………………………8
编制工艺进程卡…………………………………………………………9
切削用量的确信…………………………………………………………9
编制加工工序卡…………………………………………………………11
第3章加工线路图………………………………………………………………16
刀具加工进给线路的确信………………………………………………16
绘制刀具加工线路图……………………………………………………16
第4章数控刀具表/数控编程基础……………………………………………17
本零件加工所用刀具……………………………………………………17
编程基础…………………………………………………………………17
毕业总结……………………………………………………………………………22
致谢…………………………………………………………………………………23
参考文献……………………………………………………………………………24
附录一………………………………………………………………………………25
附录二………………………………………………………………………………27
第1章概述
典型轴类零件的加工工艺:
1.1.1轴类零件的功用、结构特点
轴类零件是机械中常常碰到的典型零件之一。
它在机械中要紧用于支承齿轮、带轮、凸轮和连杆等传动件,以传递扭矩。
按结构形式不同,轴能够分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各类丝杠等。
它要紧用来支承传动零部件,传递扭矩和经受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一样由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
依照结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴,大于20的称为细长轴,大多数轴介于二者之间。
本论文所加工的零件——典型轴类零件那么属于阶梯轴。
1.1.2轴类零件一样加工要求及方式
轴类零件加工工艺规程注意点
轴类零件中工艺规程的制订,直接关系到工件质量、劳动率和经济效益。
一零件能够有几种不同的加工方式,但只有某一种较合理,在制订机械加工工艺规程中,须注意以下几点。
1)粗基准选择:
有非加工表面,应选非加工表面作为粗基准。
对所有表面都需加工的铸件轴,依照加工余量最小表面找正。
且选择平整滑腻表面,让开浇口处。
选牢固靠得住表面为粗基准,同时,粗基准不可重复利用。
2)精基准选择:
要符合基准重合原那么,尽可能选基准或装配基准作为基准。
符合基准统一原那么。
尽可能在多数工序顶用同一个定位基准。
尽可能使定位基准与测量基准重合。
选择精度高、安装稳固靠得住表面为精基准。
工艺规程制订得是不是合理,直接阻碍工件的质量、劳动生产率和经济效益。
一个零件能够用几种不同的加工方式制造,但在必然的条件下,只有某一种方式是较合理的。
轴类零件加工的技术要求
尺寸精度轴类零件的要紧表面常为两类,一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确信轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,一样为IT5~IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,一样为IT6~IT9。
几何形状精度要紧指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。
其误差一样应限制在尺寸公差范围内,关于周密轴,需在零件图上另行规定其几何形状精度。
该典型轴类零件长度为145mm,螺纹大径为30mm、长度为25mm,外圆锥面的锥度为20o、长度为29mm,圆弧总长为57mm、半径别离有24mm/9mm/8mm,所镗的孔直径为28mm、长度为26mm。
彼此位置精度包括内、外表面,重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
该典型轴类零件外圆彼此位置精度为~之间,圆的径向跳动为,端面与轴心线维持垂直,两头端面要维持平行。
孔的表面与外表面也应维持平行。
表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求,一样依照加工的可能性和经济性来确信。
该典型轴类零件的直径为52mm的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为,其它位置的粗糙度为。
在加工该轴类零件时,需采纳粗车与精车结合的方式,在粗加工零件表面轮廓时,必需保证的精加工余量,必要时需利用刀偏表,对刀具进给时进行误差的操纵,有效地减小误差,方能确信该零件在加工精度方面的各类要求。
1.1.3轴类零件加工的工艺线路
外圆加工的方式很多,大体加工线路可归纳为四条。
①粗车—半精车—精车
关于一样经常使用材料,这是外圆表面加工采纳的最要紧的工艺线路。
②粗车—半精车—粗磨—精磨
关于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时,其后续工序只能用磨削而采纳的加工线路。
③粗车—半精车—精车—金刚石车
关于有色金属,用磨削加工通常不易患到所要求的表面粗糙度,因为有色金属一样比较软,容易堵塞沙粒间的间隙,因此其最终工序多用精车和金刚石车。
④粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工
◆关于黑色金属材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,经常使用此加工线路。
◆关于本文所加工的典型轴类零件,将采纳“粗车—精车”的车削方式,即别离对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工。
数控车床概述
1.2.1数控车床特点
数控车床与其他类型的车床相较有以下特点:
1)通用性强,生产率高,加工精度高且稳固,操作者劳动强度低。
2)适合于复杂零件的加工。
3)换批调整方便,适合于多种中小批柔性自动化生产。
4)便于实现信息流自动化,在数控车床基础上,可实现CIMS(运算机集成制造系统)。
1.2.2工作内容
依照零件图要求,工作人员进行数控编程,输入到数控车床数控系统;将零件原料按规定要求放置在预定位置上;等数控车床自动生产出产品后,利用测量检测仪器,对有精度误差的产品进行误差补偿;日常的车床保护和保养及经常使用故障排除。
1.2.3本零件的加工所用机床型号、特点及数控系
CNC6140D:
该车床能够实现轴类、盘类的内外表面,锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工,也能够实现非圆曲线加工。
本零件将采纳法兰克系统进行加工:
要紧特点
FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能,适用于各类机床和生产机械的特点。
镗孔工艺:
依照工件的加工要求,可选择三种镗削方案。
◆在一根镗杆上安排粗、精切来分担余量的切除,镗孔后再倒角。
为了不阻碍生产节拍,两把粗、精切镗刀需同时工作。
由于是在镗杆上钻孔及攻丝,进一步减弱了镗杆的刚性及强度。
而镗削余量的不均匀散布使得切削力专门大,两把镗刀同时工作使机床功率不足,因此不可幸免地要引发切削振动,无法知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。
采纳该方案尽管可降低切削力,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,但工件加工本钱太高。
◆关于本零件中的孔,将采纳镗刀对其进行加工,并安排粗、精镗来分担余量的切除,镗孔后再倒角。
螺纹加工工艺
1.4.1一般螺纹的尺寸分析
数控车床对一般螺纹的加工需要一系列尺寸,一般螺纹加工所需的尺寸计算分析要紧包括以下两个方面:
(1)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-,即螺纹大径减螺距,一样依照材料变形能力小取比螺纹大径小到。
(2)螺纹加工进刀量
螺纹加进刀量能够参考螺纹底径,即螺纹刀最终进刀位置。
螺纹小径为:
大径-2倍牙高;牙高=(P为螺距)
螺纹加工的进刀量应不断减少,具体进刀量依照刀具及工作材料进行选择。
1.4.2一般螺纹的编程加工
在目前的数控车床中,螺纹切削一样有三种加工方式:
G32直进式切削方式、G76斜进式切削方式和G82直进式切削方式,由于切削方式的不同,编程方式不同,造成加工误差也不同。
咱们在操作利用上要认真分析,争取加工出精度高的零件。
1)G32直进式切削方式,由于双侧刃同时工作,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;可是其加工的牙形精度较高,因此一样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,因此加工程序较长;由于刀刃容易磨损,因此加工中要做到勤测量。
2)G76斜进式切削方式,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,刀尖角发生转变,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,而且切削深度为递减式。
因此,此加工方式一样适用于大螺距螺纹加工。
由于此加工方式排屑容易,刀刃加工工况较好,在螺纹精度要求不高的情形下,此加工方式更为方便。
在加工较高精度螺纹时,可采纳两刀加工完成,既先用G76加工方式进行粗车,然后用G32加工方式精车。
但要注意刀具起始点要准确,不然容易乱扣,造成零件报废。
3)G82直进式切削方式,螺纹切削循环同G32螺纹切削一样,在进给维持状态下,该循环在完成全数动作以后再停止动作。
螺纹加工完成后能够通过观看螺纹牙型判定螺纹质量及时采取方法,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那么大径成比例减小,依照这一特点要正确对待螺纹的切入量,避免报废。
本零件中螺纹的切削加工就采纳G82直螺纹切削循环加工的方式,而且利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。
分析加工对象(零件图样)
在设计零件的加工工艺规程时,第一要对加工对象进行深切分析。
关于数控车削加工应考虑以下几方面:
1.5.1组成零件轮廓的几何条件
在车削加工中手工编程时,要计算每一个节点坐标;在自动编程时,要对组成零件轮廓所有几何元素进行概念。
因此在分析零件图时应注意:
(1)零件图上是不是漏掉某尺寸,使其几何条件不充分,阻碍到零件轮廓的组成;
(2)零件图上的图线位置是不是模糊或尺寸标注不清,使编程无法下手;
(3)零件图上给定的几何条件是不是不合理,造成数学处置困难。
(4)零件图上尺寸标注方式应适应数控车床加工的特点,应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。
1.5.2尺寸精度要求
分析零件图样尺寸精度的要求,以判定可否利用车削工艺达到,并确信操纵尺寸精度的工艺方式。
在该项分析进程中,还能够同时进行一些尺寸的换算,如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。
在利用数控车床车削零件时,常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。
1.5.3形状和位置精度的要求
零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。
加工时,要依照其要求确信零件的定位基准和测量基准,还能够依照数控车床的特殊需要进行一些技术性处置,以便有效的操纵零件的形状和位置精度。
1.5.4表面粗糙度要求
表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求,也是合理选择数控车床、刀具及确信切削用量的依据。
1.5.5材料与热处置要求
零件图样上给定的材料与热处置要求,是选择刀具、数控车床型号、确信切削用量的依据。
第2章工艺进程卡/加工工序卡
数控加工工艺内容的选择
在选择时,一样可按以下顺序考虑:
(1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容;
(2)通用机床难加工,质量也难保证的内容应作为重点选择的内容;
(3)通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容,可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。
工艺规程是指导施工的技术文件。
一样包括以下内容:
零件加工的工艺线路,各工序的具体加工内容,切削用量、工时定额和所采纳的设备和工艺装备等。
工艺规程的要紧内容
1)产品特点,质量标准。
2)原材料、辅助原料特点及用于生产应符合的质量标准。
3)生产工艺流程。
4)要紧工艺技术条件、半成品质量标准。
5)生产工艺要紧工作要点。
6)要紧技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。
7)工艺技术指标的检查项目及次数。
8)专用器材特点及质量标准。
工艺进程
在生产进程中,那些与有原材料转变成产品直接相关的进程称为工艺进程。
它包括毛坯制造、零件加工、热处置、质量查验和机械装配等。
而为保证工艺进程正常进行所需要的刀具、夹具制造,机床调整维修等那么属于辅助进程。
在工艺进程中,以机械加工方式按必然顺序慢慢地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等,直至成为合格零件的那部份进程称为机械加工工艺进程。
为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织治理,需要把工艺进程划分为不同层次的单元。
它们是工序、安装、工位、工步和走刀。
其中工序是工艺进程中的大体单元。
零件的机械加工工艺进程由假设干个工序组成。
在一个工序中可能包括有一个或几个安装,每一个安装可能包括一个或几个工位,每一个工位可能包括一个或几个工步,每一个工步可能包括一个或几个走刀。
◆工序 一个或一组工人,在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个工件持续完成的那一部份工艺进程称为工序。
划分工序的依据是工作地址是不是转变和工作进程是不是持续。
例如,在车床上加工一批轴,既能够对每一根轴持续地进行粗加工和精加工,也能够先对整批轴进行粗加工,然后再依次对它们进行精加工。
在第一种情形下,加工只包括一个工序;而在第二种情形下,由于加工进程的持续性中断,尽管加工是在同一台机床上进行的,但却成为两个工序。
工序是组成工艺进程的大体单元,也是生产打算的大体单元。
本论文中所加工的典型轴类零件将分五个工序来完成整个加工进程。
◆安装 在机械加工工序中,使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的进程,称为装夹。
有时,工件在机床上需通过量次装夹才能完成一个工序的工作内容。
在数控车床上加工本零件将采纳卡盘进行装夹,在加工必要时将采纳钻头进行辅助加工。
◆工位 采纳转位(或移位)夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时,工件在机床上一次装夹后,要通过假设干个位置依次进行加工,工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部份工序就称为工位。
简单来讲,工件相关于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部份工序内容,称为工位。
为了减少因多次装夹而带来的装夹误差和时刻损失,常采纳各类回转工作台、回转夹具或移动夹具,使工件在一次装夹中,前后处于几个不同的位置进行加工。
◆工步 在加工表面不变,加工工具不变的条件下,所持续完成的那一部份工序内容称为工步。
生产中也常称为“进给”。
整个工艺进程由假设干个工序组成。
每一个工序可包括一个工步或几个工步。
每一个工步通常包括一个工作行程,也可包括几个工作行程。
为了提高生产率,用几把刀具同时加工几个加工表面的工步,称为复合工步,也能够看做一个工步,例如,组合钻床加工多孔箱体孔。
◆走刀 加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部份称为走刀。
例如轴类零件若是要切去的金属层很厚,那么需分几回切削,这时每切削一次就称为一次走刀。
因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成一次进给运动称为一次走刀。
加工工序的划分
数控的划分一样可按以下方式进行。
(1)刀具集中分序法确实是按所用刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所有能够完成的部位。
在用第二把刀、第三把完成它们能够完成的其它部位。
如此可减少换刀次数,紧缩空程时刻,减少没必要要的定位误差。
(2)以加工部位分序法关于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部份分成几个部份,如内形、外形、曲面或平面等。
一样先加工平面、定位面,后加工孔;先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,再加工精度要求较高的部位。
(3)以粗、精加工分序法关于易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形,故一样来讲凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
综上所述,在划分工序时,必然要视零件的结构与工艺性,机床的功能,零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产组织状况灵活把握。
另建议采纳工序集中的原那么仍是采纳工序分散的原那么,要依如实际情形来确信,但必然力求合理。
而本文中的零件那么需采纳第二种方式,即“以加工部位分序法”,该零件由螺纹、圆锥、槽、圆弧、镗孔五部份组成,别离用不同的加工刀具,因此用这种分序法最为适合。
运用编制加工工艺进程卡与工序卡的方式来表达本零件的加工,显得简易明了,通俗易懂,是数控加工本零件的必然要求。
编制工艺进程卡
现代制造技术系
机械加工
工艺卡
产品
名称
图号
零件名称
典型轴类零件
共1页
第1页
毛坯种类
圆钢
材料牌号
45号钢
毛坯尺寸
&55mm*150mm
序号
工种
工步
工艺内容
备注
工具
夹具
刀具
量具
1
下料
55x150
卡盘
游标卡尺、千分尺
2
车
床
车端面、外圆、倒角
粗车一端面、外圆、倒角
中
心
钻
卡
盘
外圆刀
3
精车一端面、外圆、倒角
4
车圆锥
粗车圆锥
外圆车刀
5
精车圆锥
6
车螺纹
粗车螺纹
螺纹刀
7
精车螺纹
8
车槽
粗车车槽
切槽刀
9
精车车槽
10
圆弧插补
粗车圆弧
尖刀
11
精车圆弧
12
镗孔
镗孔(粗车)
镗刀
13
镗孔(精车)
切削用量的确信
2.5.1背吃刀量ap的确信
在工艺系统刚度和机床功率许诺的情形下,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,那么应考虑留出精车余量,其所留的精车余量一样比一般车削时所留余量小,常取~㎜。
本零件属于典型轴类零件,其中包括了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺内容,其背吃刀量别离为:
粗加工表面为、精加工表面为,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、精镗孔为,螺纹那么为:
粗车、精车。
2.5.2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,能够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。
当刀具空行程专门是远距离“回零”时,能够设定尽可能高的进给速度。
粗车时,一样取f=~㎜/r,精车时常取f=~㎜/r,切断时f=~㎜/r。
本论文中加工该典型轴类零件采纳的进给量为:
粗加工表面(圆锥、圆弧、切槽等)为、精加工表面为,粗镗孔为、精镗孔为,螺纹粗车为、螺纹精车为。
2.5.3主轴转速的确信
(1)光车外圆时主轴转速
光车外圆时主轴转速应依照零件上被加工部位的直径,并按零件和刀具材料和加工性质等条件所许诺的切削速度来确信。
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、驱动电机的起落频特性,和螺纹插补运算速度等多种因素阻碍,故关于不同的数控系统,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,一样取为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。
编制加工工序卡
数控加工工序卡
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
名称
1
粗车端面
500
0.14
1.5
1
T0101
游标卡尺
2
精车端面
800
0.04
0.1
1
T0101
千分尺
3
粗车外圆
500
0.14
1.5
1
T0101
游标卡尺
4
精车外圆
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