数控加工技师论文典型盘类零件加工工艺设计分析.docx
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数控加工技师论文典型盘类零件加工工艺设计分析
典型盘类零件加工工艺分析
[摘要]
本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析,包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。
[关键词]:
盘类零件图纸分析加工工艺程序MASTERCAM
一、盘类零件概述.............................................1
二、零件结构工艺分析.........................................1
1、零件图分析..........................................1
2、工艺方案编制........................................2
三、零件加工.................................................3
1、毛坯选择...........................................3
2、机床选择............................................3
3、基准的选择...........................................4
4、刀具的选择及工序卡片.................................4
5、编写零件加工程序.....................................5
6、用masterCAM自动编程模拟加工.........................11
四、质量误差分析..............................................12
五、结论.....................................................13
六、参考文献..................................................13
典型盘类零件加工工艺分析
摘要
本文对典型盘类零件---由多个端面、深孔、薄壁、曲面、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件进行了详细的加工工艺分析,包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序及主要部分程序编制等。
关键词:
盘类零件图纸分析加工工艺程序MASTERCAM
一、盘类零件概述
盘类零件是由多个端面、深孔、螺纹孔、曲面、沟槽、外轮廓组合而成的较复杂的盘形零件。
其特点是零件基本形状呈盘形块状,零件表面汇集了多种典型表面。
加工时,装夹次数一般较少,但所用刀具一般较多,编制程序较繁琐。
加工前需要做好充分的准备,包括图纸分析、确定加工工艺、选用机床型号、选用毛坯大小、确定走刀路线与加工顺序等,其前期的准备工作比较复杂。
二、零件结构工艺分析
盘类零件加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一,根据实际加工,利用数控加工中心具有高精度、高柔性、高效率,且适合加工具有复杂轮廓、端面的零件等特点。
下面结合图
(1)进行分析:
零件的加工特点是由平面加工、孔加工、腔槽加工、轮廓加工、型面加工。
1、零件图(如图1)分析。
(1)4个异型轮廓的尺寸公差16
mm。
(2)未标尺寸公差均为±0.10mm。
主要加工部件上部,平面加工中要保证尺寸(40
)mm,孔加工中有¢36
mm和4-¢16
mm孔,¢36
mm孔是零件的基准孔,4-¢16
mm孔对基准孔¢36
mm对称0.02mm,孔间距为(142±0.02)mm,孔的尺寸精度都是比较高的,梅花形外轮廓¢120
mm壁厚2
mm,尺寸40mm对基准对称0.02mm,四方异形搭子除要保证外轮廓尺寸外,还要保证2-164
mm尺寸。
零件轴测图
图一
2、工艺方案编制
拟订工艺路线时首先要确定各个表面的加工方法和加工方案。
表面加工方法的和方案的选择,应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求。
其次是机械加工工序的安排,安排原则是先加工基准面,划分加工阶段,次要表面穿插在各阶段间进行加工、先粗后精。
再次在加工中除了要灵活运用数控系统中的旋转功能外,还要用半径补尝功能来保证2-(141.42±0.02)mm,2-(164
)mm以及2-(40
)mm等尺寸。
根据以上原则对零件1的工艺路线可采用以下方案:
(1)、用φ32mm铣刀粗铣,切深不得超过5mm,薄壁可粗铣10mm深,注意各凸台之间及各凸台与薄壁之间由于空间的原因只能用¢20mm的立铣刀加工,所以在各凸台铣至相应的深度时,换用¢20mm的立铣刀继续粗加工去量,然后用该刀精加工所有面,精加工四周凸台的轮廓部分及薄壁的外面。
在这里除了要合理选择在加工不同刀具的切屑用量,更主要的是能灵活运用数控系统中的旋转功能。
(2)首先用¢8mm球头铣刀对所有孔点窝。
(3)用¢11的转头钻周边4-¢11mm孔,钻中心¢12mm孔至¢11mm。
(4)用¢20mm的立铣刀扩铣中心¢36
mm孔至¢20mm,再用¢32mm的立铣刀扩铣至¢32mm.然后再用¢20mm的立铣刀圆弧插补周铣至¢35.8mm。
(5)用¢12mm的涂层整体合金立铣刀精铣薄壁的外面,对于该工件的闭合薄壁为了克服加工过成中让刀现象,所以先精铣其外面,然后用该刀精铣四周凸台的轮廓部分;扩中心孔¢12mm孔至尺寸要求;扩铣周边4-16
mm深20mm孔至¢15.95mm。
(6)用¢25mm单刃粗镗刀,精镗中心¢(36
)mm孔至尺寸。
(7)用¢8mm球头铣刀加工加工中心的球面。
(9)用¢16H7mm的铰刀周边4-¢16
mm深20mm孔至尺寸要求。
三、零件加工
1、毛坯选择
该加工材料45钢,调质硬度在200HRB左右,外形尺寸180mm*180mm*40mm。
2、机床选择
VMC0650h型立式高速加工中心采用高刚性点主轴结构,功率大,转速高;三轴采用大导程精密滚珠丝杠,可实现高速传动;三坐标均采用精密直线导轨副,动静摩擦系数低,动态特性高,可满足高精度模具加工;
3、夹具及基准的选择
毛坯形状比较规则,所以用平口钳装夹。
机械加工中基准的选择,工件的找正和定位对于工件最终加工质量影响很大。
毛坯最好选择规,加工部位对外形没有尺寸和形位公差要求,较为简单。
由于是平口钳夹紧,在粗加工外形时,工件容易产生微量移动,为了保证销孔和型面间位置精度,首先进行型面粗精加工,最后精加工销孔。
如果不采用这种做法,型面精度可能保证,但销孔配合可能不好,原因是销孔相对于型面位置精度有误差。
零件加工过程中,各工序定位基准的选择,首先应根据工件定位时要限制的自由度个数来确定定位基面的个数,然后根据基准选择的规律正确地选择每个定位基面。
粗基准应保证各加工表面都有足够的加工余量。
精基准的选择应该便于工件的安装和加工,最好选择加工表面的设计基准为定位基准,即“基准重合”原则,另外尽可能在多数工序中采用此同一组精基准定位,这就是“基准统一”原则。
4、刀具的选择
选择合适的刀具和加工参数,对于金属切屑加工,能取到事半功倍的效果。
该加工材料45钢,调质硬度在200HRB左右,外形尺寸180mm*180mm,平口钳夹紧,刀柄夹紧形式有侧固,弹簧夹头夹柄,分为强力和普通ER刀柄,¢32机夹立铣刀切屑参数推荐如下:
端铣刀V=150~200/min,单齿轮进给量0.1~0.15mm/r。
¢20机夹端铣刀V=150~200m/min单齿进给量0.10mm/r。
,¢12整体合金立铣刀为精加工用刀具,尽量不要用于粗加工。
加工工序卡及刀具表
切削参数
工步号
工步容
刀具编号
刀具名称
主轴转速/(r/min)
背吃刀量/mm
进给量/(mm/min)
1
用平口钳找正加紧
2
粗铣梅花形凸台及周边
预留0.3mm的余量
T01
Φ32mm平底铣刀
1000
5
200
3
粗铣周边凸台和中间薄壁外轮廓
预留0.3mm的余量
T02
Φ20mm平底铣刀
2000
0.3
300
4
对所有孔点窝及加工R10的球面
T03
Φ8mm球头铣刀
1200
2
100
5
钻¢11的4个孔
T04
φ11mm转头钻
400
0.3
50
6
精铣薄壁外及周边凸台轮廓
T05
Φ12立铣刀
3000
1.5
300
7
精镗孔φ36
mm
T06
φ25mm单刃粗镗刀
2000
0.3
200
8
加工4个¢16
的孔
T07
¢16铰刀
800
50
5、编写零件加工程序
主程序
O0001;(主程序号)
G94G17G21G49(程序初始化)
T01M06;(换1号刀)
G54G90G00X0Y0;(定位于G54原点上方安全高度)
S600M03;(主轴正转)
G00Z5.0H01;(快速下刀至工件5mm处)
G00X40.0Y23.0(定位于正上方)
G01Z-5F100.0(Z向下刀至切深5mm)
G41G01X32.0D01F100(刀补建立)
Y-32.5(定位)
G02X-32.5Y50.5R33.5(加工圆弧)
G01X32.5(直线切削)
G02X32.5Y-50.5R33.5(加工圆弧)
G00Z5.0(抬刀)
X15.0Y5.0(重新定位)
G01Z-10F50(下刀)
Y-5.0(直线切削)
G02X-12.0Y12.0R7.0(加工圆弧)
G03X-54.0Y-1.6R20.0
G02X-76.5Y-3.1R10.5
G02X-32.5Y95.25R76.5
G01X32.5(直线切削)
G02X32.5Y-3.1R76.5
X54.0Y-1.6R10.5
G03X12.0Y12.0R20.0(加工圆弧)
G02X12.0Y12.0
G01Y-15.0
G01Z5.0;提刀至安全高度
G40G00X0Y0;取消道具补偿
Z100.0M05;主轴停止
M30;主程序结束
%
梅花曲线外轮廓
%
O0243
G21
G0G17G40G49G80G90
T2M6
G00G90G54X-52.735Y-97.413S1500M03
G43H2Z50.
Z10.
G01Z-10.1F7.2
G41X-49.8Y-77.629F100D02
G02X-27.082Y-60.78R20.
G03X-2.357Y-56.49R40.
G02X2.357R5.
G03X49.497Y-49.497R40.
X56.49Y-2.357R40.
G02Y2.357R5.
G03X49.497Y49.497R40.
X2.357Y56.49R40.
G02X-2.357R5.
G03X-49.497Y49.497R40.
X-56.49Y2.357R40.
G02Y-2.357R5.
G03X-49.497Y-49.497R40.
X-27.082Y-60.78R40.
G02X-10.233Y-83.498R20.
G01G40X-13.168Y-103.282
Z10.F7.2
G00Z50.
M05
G91G28Z0.
G28X0.Y0.
M30
%
四方凸台
O0430(主程序)
G00G90G54X-130Y-20(建立工件坐标系,绝对编程,X
轴Y轴定位)
G43H01Z10M03S3000(Z轴快速定位,调用刀具1号长
度补偿)
M98P0001
G68X0Y0R90
M98P0001
G69
G68X0Y0R90
M98P0001
G69
G68X0Y0R90
M98P0001
G69
G00Z50
X100Z100
M30
%
O0001
G91
G00Z-5
G01Z-12F100
G42X40D02(建立右刀补)
X9
G03X7Y7R7
G01Y26
G03X-7Y7R7
G01X-9
Y-40
G40X-40
Z12
G00Z5
G90
M99
%
四个角的异形凸台
%
o234(主程序)
G21G17G40G49G80G90
T2M6
G00G90G54X-130Y-90.S2000M03
G43H2Z50.
Z10.
M98p0002
G68X0Y0R90
M98P0002
G69
G68X0Y0R90
M98P0002
G69
G68X0Y0R90
M98P0002
G69
G00Z50
X100Y100
M30
%
O0002(子程序)
G91
G00Z-5
G01Z-12F100
G42X40D02
X29.36
X6.94Y12.01
G03X-2.38Y18.11R15
G01X-3.79Y3.79
G03X18.11Y2.38R15
G01X-6.94Y-12.01
X-29.36
G40X-40
Z12
G00Z5
G90
M99
%
R10mm球面用mastercam自动编程
(1)、曲面加工等高外形粗加工刀具路径如图
(2)
图
(2)
2、曲面加工等高外形精加工刀具路径如图(3)
图(3)
6、用masterCAM自动编程试加工效果如图(4)
(图(4)
四、质量误差分析
在数控加工的整个过程中,经常会产生以下几种误差:
(1)近似计算误差:
主要产生在加工列表曲线、曲面轮廓时,采用近似计算法所发生的逼近误差。
(2)插补误差:
这是由于用直线段或圆弧段逼近零件轮廓曲线所产生的误差。
减少插补误差的方法是密化插补点,但这会增加程序段数目,增加计算和编程的工作量。
(3)尺寸圆整误差:
这是将计算尺寸换算成机床的脉冲当量时由于圆整化所产生的误差。
数控机床能反映出的最小位移量是一个脉冲当量,小于一个脉冲当量的数据只能四舍五入,于是就产生了误差。
(4)操作误差
在加工过程中,操作者在操作过程中,工件的安装引起的误差和寻找工件坐标原点过程中容易引起误差。
首先安装过程中,可能会产生工件面与定位面之间靠不紧,解决办法:
在安装过程中四个压板要同时压紧,不能其中某个压紧。
先让四个螺栓稍微拧一下但是不要彻底拧紧,并且用尼龙棒或者木棒在工件上轻轻敲打,使工件底面与定位面之间靠实。
并且拧紧顺序为对角拧紧。
寻找坐标原点过程中,由于使用的设备的精度不同,会带来不同的误差。
解决办法:
使用精度高的仪器,如:
千分表、寻边器等等。
五、结论
通过对盘类零件的工艺分析,合理制定了其加工工艺过程,选择了合适的加工刀具及切削参数,合理的编制了加工盘类零件的数控程序,经过独立的分析、计算及改善加工过程,避免了可能产生的各种误差,使用数控加工中心加工出的盘类零件,精度较高,尺寸符合图纸要求。
即提高了产品的加工质量和效率,又降低了工人的劳动强度。
对我个人的数控技术及独立完成加工的技能有了很大的帮助,并且使我更加喜欢数控技术专业。
是我充分看到了自己的不足,是我的技术有了一次跨越性的提高。
参考文献
[1]袭洪浪主编.数控加工工艺学[M].:
科学,2005.6
[2]鸿鸾主编.数控加工技师手册.机械工业,2005.4
[3]红主编.数控加工编程与操作[M].:
大学,2005.8
[4]超主编.数控加工实例[M].:
科学技术,2005.360
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