浅谈数控车床配合件的加工工艺.docx
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浅谈数控车床配合件的加工工艺
浅谈数控车床配合件的加工工艺
(江苏工贸技师学院)
摘要:
随着工业生产要求的不断提高,配合件的简易程度也在不断提高。
本文以介绍配合件的加工工艺为主,主要对零件图纸的分析、加工路线的制定、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺卡的填写、数控加工程序的编写。
选择正确的加工工艺,可以使我们在加工工件时避免一些问题,从而达到更安全、更高效、更优质的生产。
关键词:
加工工艺加工路线配合
一、零件图纸的分析
件一:
件二:
装配图:
技术要求:
1.毛坯为φ50×150圆钢;
2.未φ注倒角1×45°;
3.未注公差按IT14执行。
此工件有件一和件二组成。
件一由圆柱面、抛物线、螺纹、沟槽、等组成。
毛坯φ50×105的45号钢,其中外圆尺寸最大为φ48,公差等级为IT8级,外螺纹与件二内螺纹配合的公差等级为7级,属于过渡配合。
其余各尺寸的公差等级均为8级。
件二由椭圆、内孔、内螺纹组成。
毛坯φ50×45的45号钢,内孔的尺寸公差要求高,为8级公差。
二、确定加工顺序
1)夹紧工件的毛坯伸出卡盘65cm
2)坚持先粗后精的原则加工抛物线和圆柱面达到尺寸要求。
3)掉头装夹加工另一端,螺纹和圆柱面。
4)加工外沟槽
5)粗精车件二的内孔
6)加工内螺纹
7)件一和件二配合加工件二的圆柱面和椭圆
8)倒角c1
9)回换刀点程序结束
三、工艺分析
1、机床的选择
1)确定机床可以正常使用,能加工合格的产品。
2)能保证产品的生产率
3)注意机床的间隙与误差
4)降低生产成本
根据加工工件的简易程度、尺寸、精度要求、选用FANUCoi系统机床。
2、夹具的选择
数控加工时家具主要有两大要求:
一是夹具应有足够的精度和刚度;二是夹具应具有可靠的定位基准。
选用夹具时,通常考虑以下几点:
(1)尽量选用可调整夹具、组合夹具及其他适用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备时间。
(2)数控机床在进行成批量生产时,为装卸方便,同时减少停机时间,才会考虑使用专用夹具。
(3)夹具在机床上的安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。
(4)夹具的使用是否安全、可靠。
数控机床上的家具主要有两类:
一类用于盘类或短轴类,选择可调卡爪的卡盘(三爪、四爪),另一类用于轴类零件(细长轴),工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
综上所述,三爪卡盘具有自动定心的特点,加工该零件选用三爪卡盘加工。
3、刀具的选择
数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便、短屑及排泄性能好。
为了满足生产要求,刀具选择时应注意几个问题。
(1)在可以达到图纸要求尺寸及公差的前提下,同时减少换刀时间,尽可能发挥出每一把刀的最大用途。
(2)尽量选择磨损后只需要更换刀片的刀具,减少因刀具而花费的时间。
(3)应尽量选择高效率、短屑及排泄性能好的刀具。
在这张零件图图纸中,我们不难看出由于件二的外轮廓是凹椭圆,用平时的90度外圆刀加工时会发生刀具干涉,所以需要选择60度外圆刀,同时也可以加工零件的所有外轮廓。
加工件一的沟槽时,我们可以选择刀宽是4或5mm的槽刀,一边加工时沟槽底部没有接刀痕迹。
内、外螺纹的加工我们只需要注意刀具的正确安装和刀尖的几何角度是否正确。
表一刀具卡
序号
刀具号
刀具规格
加工内容
半径补偿量
1
T0101
60°外圆刀
车外轮廓
0.4
2
T0202
4mm外切槽刀
切外槽
0
3
T0303
60°外螺纹刀
车削外螺纹
0
4
Φ22钻头
钻孔
0
5
T0404
镗孔刀
车削内孔
0
6
T0505
60°内螺纹刀
车削内螺纹
0
7
T0606
45°端面刀
平端面
0
4、切削用量的选择
切削用量主要包括进给量、背吃刀量、进给速度等。
不同的加工方法应不同的切削用量,合理的切削用量,对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大,具有丰富的实践经验才能更好地确定合适的切削用量,而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。
切削用量的选择原则是:
粗加工时以提高生产率为主,同时兼顾经济性和加工成本的考虑;半精加工和精加工时,应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下,保证零件的加工质量。
值得注意的是,只有当这三者同时适应,达到合理的匹配值,才能获得最佳的切削用量。
主轴转速(n)的确定
主轴转速应根据工件(刀具)的直径和允许的切削速度来确定,切削外圆的主轴转速计算公式为:
n=1000v/D;
式中:
v----切削速度,单位mm/min,有刀具的耐用度决定;
n----主轴转速,单位r/min;
D----工件直径或刀具直径,单位mm。
车螺纹时的主轴转速公式:
n<1200/p—k
式中:
p——工件螺纹的螺距或导程(单位mm);
k——保险系数,一般是75-85之间的值。
计算后的主轴转速n要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
综上所述:
切削零件外圆时粗加工时主轴转速为500r/min,精加工转速为1200r/min,螺纹转速为700r/min。
1、背吃刀量(ap)的选择
背吃到量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定,在允许的情况下,以最少的进给次数去除最多的余量,根据加工余量的大小选择较大的背吃刀量,以提高生产效率。
综合考虑得到:
粗加工时选取2.0的背吃刀量;精加工余量取0.1~0.2。
2、进给量(f)的选择
进给速度F是切削时单位时间内零件与车刀沿进给方向的相对位移量,单位为mm/r或mm/min;
1)粗加工时进给量受刀杆、刀具、机床、工件的刚度、强度的限制,一般应根据刚度来选择进给量。
2)精加工时,受工件加工表面粗糙度限制,表面粗糙度要求小时,进给量的选择较小,但不能过小,切削厚度薄时反而影响表面粗糙度,且刀具磨损较快。
3)刀具副偏角较大与刀尖圆弧半径大时,进给量应选择较大值。
3、进给速度(v)的选择
在保证刀具的经济寿命及切削负荷不超过机床额定功率的情况下选择。
1)粗加工时,背吃到量与进给量较大时,应选择较低的切削速度;精车时,选择高的切削速度。
2)被加工材料的加工性能差时,选择低的切削速度。
3)刀具材料的切削性能越好,切削速度越高。
如涂层硬质合金、陶瓷等。
4)断续切削时,应选择低的切削速度。
表二加工工艺卡
工步号
工布内容
刀具号
刀具规格
G功能
主轴转速(r/min)
被吃刀量
进给量(mm/min)
1
车削件一右端面
T0101
60°
400
2
粗车件一右端外轮廓
T0101
60°
G73
700
1.5
90
3
精车件一右端外轮廓
T0101
60°
G70
1200
0.4
60
4
确保长度
T0606
45°
500
5
车削件一左端面
T0101
60°
500
6
粗车件一左端外轮廓
T0101
60°
G71
700
1.5
90
7
精车件一左端外轮廓
T0101
60°
G70
1200
0.4
60
8
切外槽
T0202
°
400
1
50
9
车螺纹
T0303
60°
G76
500
10
钻孔
500
11
车削件二端面
T0101
60°
500
12
粗车内孔
T0404
60°
G71
500
1
80
13
精车内孔
T0404
60°
G70
1000
0.4
60
14
车内螺纹
T0505
60°
G76
500
15
配合后粗车件二外轮廓
T0101
60°
G73
700
1.5
80
16
配合后精车件二外轮廓
T0101
60°
G70
1200
0.4
60
5、加工工艺步骤
1)夹紧工件伸出65cm选用45°端面刀端平面。
2)采用G73粗车抛物线与圆柱面,选用60°外圆刀防止加工干涉。
3)G70精车抛物线与圆柱面。
4)调头装夹选用45°端面刀端平面,保证长度。
5)加工外槽,外槽宽6深2故选用4个宽刀片。
6)采用G76加工外螺纹,选用60°外螺纹刀。
7)选用45°端面刀端件二平面,保证长度。
8)选用φ22钻头钻孔。
9)采用G71粗车内孔,选用60°内孔刀。
10)G70精车内孔。
11)采用G76加工内螺纹,选用60°内螺纹刀。
12)配合后采用G73粗车件二椭圆与圆柱面。
13)G70精车件二椭圆与圆柱面。
14)返回换刀点程序结束。
四、相关公式
此件为内外螺纹配合工件,内外螺纹加工的好坏程度,直接关系工件是否能配合成功和整个工件的加工,所以在加工内外螺纹时不能有一点含糊大意。
三角螺纹公式:
大径:
d=D
牙深:
H=0.65P
中径:
d2=d-H=d-0.65P
小径:
d3=d-2H=d-2×0.65P
抛物线公式:
Z=-0.1x²
椭圆公式:
X²/a²+Z²/b²=1
椭圆编程格式为:
#1=▁;椭圆起点
#2=▁;椭圆终点
WHILE[#1GE#2]DO1;循环语句
#3=#1+ΔZ;ΔZ为椭圆圆心距编程原点的距离
#4=±b*SQRT[1-[#3*#3]/a*a];计算X坐标值
G01X[2[#4]]Z[#1]F▁;切削加工
#1=#1-0.5;Z值递减
END1;结束语
五、相关编程
1、件二椭圆:
O3;程序名
T0101;刀具名
M03S700;主轴设定
G98G90;
G00X52;定位点
Z2;
G73U6R6;复合循环程序段
G73P1Q2U0.5W0.01F100;
N1G00X48;
G01Z0F80;
#1=-4;椭圆起点
#2=-36;椭圆终点
WHILE[#1GE#2]DO1;循环语句
#3=#1+20;
#4=-10*SQRT[1-#3*#3/400]+30;计算X坐标值
G01X[2*[#4]]Z[#1]F100;切削加工
#1=#1-0.5;Z值递减
END1;结束语
G01Z-40;
N2G00X100;
Z100;
M05;
M30;
M03S1500;
G98;
G00X52;
Z2;
G70P1Q2F60;精加工循环
G00X100;退刀点
Z100;
M05;主轴停止
M30;
2、件二内螺纹:
O4;程序名
T0505;刀具号
M03S400;主轴设定
G00X29;刀具定位
Z-8;
G76P020060Q100R0.1;螺纹加工复合循环
G76X30Z-31P975Q200F1.5;
G00X100;退刀
Z100;
M05;主轴停止
M30。
程序结束并回到程序开始
3、零件的仿真加工
六、总结
通过本次的论文设计使我对数控的知识有了更深一步的了解,使自己的编程能力和操作机床的实践能力有了大大的提高。
本次论文设计是我自己辛勤付出的收获,看到自己所编的程序安全的运行我感到很欣慰。
看到加工出的工件心里有一种说不出的滋味,在写论文的过程中遇到了许多困难,但是我没有放弃。
我相信阳光总在风雨后,为了自己在数控这一行业会更上一层楼,我会继续努力的。
我的水平有限论文中也有错误和不足之处望专家与老师批评指正,值此论文完成之际,我要感谢我的指导老师和同学对我的支持和帮助。
七、参考文献
[1]谢晓红主编.数控车削编程与加工技术.北京:
电子工业出版社,2005.
[2]任国兴主编.数控车床加工工艺与编程操作.北京:
机械工业出版社,2006.
[3]北京发那科机电有限公司.FANUCSeriesOiMate—TC操作说明书.
[4]上海宇龙软件工程有限公司.数控加工仿真系统使用手册.2005
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- 浅谈 数控车床 配合 加工 工艺