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轴类配合件的加工
轴类配合件的加工
江苏工贸技师学院08技师数控加工与维修
摘要:
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
本设计以圆锥轴套配合件的轴类零件进行分析,由于梯形螺纹需要相互配合后才能加工,所以加工难度大。
本文将结合具体加工实例,对数控车配合件加工作简要分析。
并进行工艺处理,做到加工精度高,工艺过程简单的效果。
关键词:
工艺分析;轴类零件;梯形螺纹;CAXA数控车。
引言:
手工编程的优点是方便快捷,并且可以省很多走空刀的地方。
最大地优化加工路径。
缺点是无法编制复杂工件比如非常规曲面的程序,同时手工编程对编程人员有较高的要求,又要水平高,又要细心。
自动编程优点由软件生成,可信度高,数据准确,可加工用软件模拟出来的任意曲面。
缺点是前期准备时间长,需要用软件建立模型,再设置刀具和毛坯等等,不适于简单工件的加工。
程序较长,一个复杂曲面的加工程序可能达到几十兆大小,需要在线加工,机床内存无法存储这么大的程序。
加工路径不灵活,可能会有很多空行程。
我们可以通过手工编程与自动编程的优点相结合来对零件进行加工,这样可以相互的弥补缺点。
配合零件的数控加工工艺分析,举例如下:
此零件为配合件,件1与件2相配和,配和的锥面用涂色法检验,要求锥体接触面积不小于50%。
零件材料为45钢,件1毛坯为:
Ф60×115mm、件2毛坯为Ф60×95mm,按图样要求完成零件节点和基点的计算、设定工件坐标系、制定正确的工艺方案、选择合理的刀具和切削工艺参数并编制数控加工程序。
图纸分析:
件1主要包括圆柱面、螺纹、沟槽、内孔、锥度等。
零件材料为45钢,毛坯规格为Ф60mm×115mm。
件2主要包括内锥孔、内孔、内螺纹、梯形螺纹等。
零件材料为45钢,毛坯规格为Ф60mm×95mm。
加工准备:
在数控编程中,加工工艺确定是加工能否顺利完成的基础,必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求,选择最佳的加工方法、合理划分加工工步、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线,最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。
工序划分的主要原则:
①保证加工质量;②合理使用设备;③先粗后精;④先主后次;⑤先基准后其他;⑥尽量减少换刀次数。
数控机床的选择:
初步选用普通数控机床本机床适用于成批、小批及单件生产加工圆柱体。
学院实训车间Fanuc18i-T数控车床满足本次零件加工要求。
装夹方式和夹具的选择:
数控机床上零件的安装方法与普通机床一样,要合理选择定位基准和夹紧方案,注意以下两点:
①.力求设计、工艺与编程计算的基准统一,这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
②.尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面。
夹具的选择可以采用三爪自定心夹盘进行装夹。
刀具的选择:
刀具寿命与切削用量有密切关系。
在制定切削用量时,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
这里我们可以选择机夹刀进行加工保证工件的表面质量。
有45°平端面刀;粗精车刀采用60°外圆车刀;3mm割刀;内、外螺纹刀;钻头;镗刀;梯形螺纹刀。
切削液的选择:
切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。
合理使用切削液,对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。
非溶性切削液主要起润滑作用,有切削油、固体润滑剂等。
水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗,有水溶液、乳化液等。
故本设计加工时采用水溶液进行冷却。
加工工序卡:
数控加工工序卡
产品名称
零件名称
零件图号
配合件
工序号
程序
编号
夹具
名称
夹具
编号
使用设备
车间
三爪卡盘
Fanuc18i-T
数控实训中心
工步号
工步内容
切削用量
刀具
备注
主轴转速
(r/min)
进给速度(mm/r)
背吃刀量(mm)
编号
名称
1
普车加工2个零件毛坯
手动
2
数控加工零件2平端面保证总长
800
T1
450平端面刀
手动
3
钻通孔直径16
300
手动
4
加工件2内轮廓
粗:
600
粗:
0.12
粗:
1.2
T4
镗刀
精:
800
精:
0.1
精:
0.3
5
加工M20×1.5内螺纹
400
螺距1.5mm
0.5-0.5
T3
内螺纹刀
6
取下件2后,装夹件1平端面保证总长
800
T1
450平端面刀
7
钻深40直径16的孔
300
手动
8
加工件1左端外形
粗:
600
粗:
0.12
粗:
1.2
T2
外圆车刀
精:
800
精:
0.1
精:
0.3
9
加工件1左端内形
粗:
600
粗:
0.12
粗:
1.2
T4
镗刀
精:
800
精:
0.1
精:
0.3
10
调头校正手工车端面保证零件总长
800
T1
450端面刀
手动
11
加工件1右端外形
粗:
600
T2
外圆车刀
精:
800
12
切槽
400
0.1
1
T3
割槽刀
13
加工外螺纹
400
1.5mm
0.5-0.15
T4
外螺纹刀
14
将件2旋入件1,加工梯形螺纹
200
螺距
4mm
0.1
T3
梯形螺纹刀
编制
审核
批准
共页
第页
加工刀具和参数的选择见表:
序号
加工面
刀具号
刀具类型
主轴转速
进给速度vf/mm·min¯1
1
车外圆
T2
粗精车
刀采用
60°外
圆车刀
粗600,精800
粗100
精80
2
车外螺纹
T4
60º外
螺纹
刀
400
1.5
3
切外槽
T3
外车
槽刀
400
25
4
镗内孔
T4
内孔
镗刀
粗600
精800
粗100
精80
5
车内螺纹
T3
60º内螺纹刀
400
1.5
6
梯形螺纹
梯形螺纹刀
200
20
配合零件的部分编程参考如下:
件1左端加工程序:
O0001
主程序名
N5
G98
绝对编程,分进给
N10
M3S600T0202
转速600r/min,换1号外圆车刀
N15
G00X62Z3
快进
N20
G90X50Z-5F100
粗车外径
N25
G0X100Z100
退刀
N30
M05M00
主轴停转程序暂停
N35
S800M03F80T0202
精车转速800r/min,进给速度80mm/min
N40
G00X51Z2
快速进刀
N45
G01X50Z0F80
精车外径
N50
Z-5
N55
X58C0.5
N60
Z-30
N65
G00X100Z100
退刀
N70
M05M00
主轴停转程序暂停
N75
S600M03T0404
转速600r/min,换4号内孔镗刀
N80
G00X14Z3
快进
N85
G71U1R0.5
N90
G71P95Q125U-0.5W0.1F100
内径粗车
N95
G00X34
N100
G01Z0F100
N105
X32Z-1
N110
Z-30
N115
X26Z-51.5
N120
X14
N125
G00Z3
N130
M05M00
主轴停转程序暂停
N135
S800M03F50T0404
精车转速800r/min,进给速度80mm/min
N140
G70P95Q125
内径精车
N145
G00X100Z100
退刀
N150
M05M30
主轴停转程序停止
件1右端加工程序:
O0002
主程序名
N5
G98
绝对编程,分进给
N10
M03S600T0202
转速800r/min,换2号外圆车刀
N15
G00X64Z3
快速进刀
N20
G71U1.5R0.5
外径粗车
N25
G71P30Q75U0.5W0.2F100
N30
G00X18
N35
G01Z0F100
N40
X20C1
N45
Z-25
N50
X32C0.5
N55
Z-47.41
N60
X40Z-70.11
N65
Z-92.52
N70
X58
N75
G00X100Z100
N30~N80外径循环轮廓程序
N80
M05M00
主轴停转程序暂停
N85
M03S800F80T0202
精车转速800r/min,进给速度80mm/min
N90
G70P30Q75
外径精车
N95
M05M00
主轴停转程序暂停
N100
T0303M03S400F25
转速400r/min,进给25mm/min,换槽刀
N105
G00X33Z-25
进刀车槽起点
N110
G01X16F25
车槽
N115
G00X33
退刀
N120
G00X100Z100
快退
N125
M05M00
主轴停转程序暂停
N130
T0404M03S400
转速400r/min,换4号60度外螺纹刀
N135
G00X22Z3
进到外螺纹复合循环起刀点
N140
G92X19.2Z-26F2
螺纹车削循环,导程为2mm
N145
X18.4
螺纹车削
N150
X17.8
N155
X17.4
N160
X17.3
空走螺纹
N165
X17.3
N170
G00X100Z100
快退
N175
M05M30
主轴停转程序停止
配合件梯形螺纹加工:
加工梯形螺纹的方法有很多种:
直进法、斜进法、左右切削法等。
由于梯形螺纹比三角螺纹的螺距和牙型大、精度高,牙型两侧面表面粗糙度值小,致使梯形螺纹车削时,吃刀深,走刀快,切削余量大,切削抗力大。
再加之学校的数控车床刚性较差,这就导致了梯形螺纹的车削加工难度较大,在数控车工技能培训中难以掌握,容易产生“扎刀”和“爆刀”的现象,进而对此产生紧张和畏惧的心理。
通过不断的摸索、总结,我对于梯形螺纹的车削也有了一定的认识,配合件梯形螺纹加工程序可以用CAXA数控车自动生成:
1.梯形螺纹的相关计算:
牙型角a=30°
牙顶间隙ac
P/mm1.5―56―1214―44
ac∕mm0.250.51
外梯形螺纹大径d公称直径
中径d2d2=d-0.5P
小径d3d3=d-2h3=d-2(0.5P+ac)
牙高h3h3=0.5P+ac
牙顶宽ff=0.366P
牙槽底宽ww=0.366P-0.536ac
2.CAXA数控车画图
根据以上的有关公式计算出梯形螺纹的牙高、中径、小径、牙顶宽、牙槽底宽等,用CAXA数控车画出图形。
3.刀具参数
在螺纹参数表中选择外轮廓、填写螺纹头数为1、螺纹牙高2.25、进刀方式选垂直、进刀量0.1、主轴转速200、并填写出梯形螺纹刀的参数
4.生成走刀轨迹
检查图中所生成的刀具轨迹是否有误,并进行仿真。
5.自动生成的程序
查看程序并将程序传输到数控车床中,进行加工。
6.精度自检:
根据以上的工艺分析进行加工,加工完成之后不要忘记对工件进行精度自检,将加工好的零件卸下,用游标卡尺、千分尺、螺纹量规对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。
看是否达到零件的技术要求即可。
如何提高加工精度和加工效率:
结合实际加工,即使是加工相同产品,所需要的加工时间也不同,这就往往涉及到加工效率和产品的质量问题了。
好的的质量和效率能大大地提高企业的效益,进行使企业在市场更具竞争力。
因而如何提高产品的加工效率和精度就成为了企业技术人员所关注的首要问题。
以下就以我自己的加工经验谈谈我的一些心得体会:
就以本加工配合零件为例,在拿到加工图纸之后,我们首先是对图纸进行分析,根据图形来进行工艺分析,最后得出最佳的加工方案。
随后,就对图形进行节点的计算,从而进行手工编程。
手工编程与自动编程不同,手工编程简而短,这就为加工大大节省了时间,从而提高了效率,而不同的人由于知识构造不同,所编出的程序也不同,因此,为了节省编写程序的时间,我往往采用加工循环指令。
当轮廓复杂手工难以完成的情况下,我们可以借助软件进行自动编程,两种编程相互结合这样就大大地节省了时间。
而在加工方面,就要考虑刀具和材料材质的问题了,根据不同的材料采用不同的刀具,对提高加工速度起到很大的作用。
在提高加工精度方面,除了对刀准确之外,还需要在编程方面考虑,比如,加工配合零件时,要考虑零件的配合公差,弄清几种公差的配合方式,准确来说,对于轴类零件取上公差,而套类零件则取下公差,而取公差时,我们一般是取公差的平均值,这样容易保证加工的准确性(因为我们很难把握加工所得的工件保证在公差允许的范围之内),最后加工保留有精加工的加工余量,而精加工又可以根据精度要求,再可分半精加工和最后精加工两个阶段,这样使加工精度更高。
而对于配合件的螺纹加工,根据我的经验,在最后加工螺纹时,一般空走一刀,这样可以使螺纹的质量更好。
以上就是我的一些加工技巧。
总结:
配合零件在实际加工中运用广泛,其在零件造型,数控加工工艺分析、数控加工等方面都需要考虑全面,每个细节都贯穿了整个思考过程,不仅考虑到知识的全面性,也考虑加工工艺的完整性等。
总之,加工配合零件,需要操作者掌握一定的专业知识,这对于提高加工精度和效率都有很大的帮助。
在配合零件的设计与加工中要能考虑到问题的全面性才有利于简化程序、缩短加工时间、减小工件在加工时的加工工序,提高生产效率都有很大的帮助。
因此目前工厂都普遍采用手工编程的方法来生产,提高企业效益。
通过写这篇论文,我学到了很多知识如工艺分析、手动编程、CAXA数控车的应用梯形螺纹的加工等,但我知道所学的知识也极其有限,所以这篇论文还有很多不尽人意的地方,但我真诚地希望得到大家的指正。
参考文献
[1]刘武,张文博.数控仿真系统[M].机械工业出版社,2004
[2]于春生.韩旻.数控编程及应用北京:
高等教育出版社,2001.7
[3]乔世民,机械制造基础北京高等教育出版社,2003.8
[4]万智.数控车零件加工工艺设计及程序编制[D].南京:
南京工程学院,2006
[5]郑修文,机械制造工艺学北京:
机械工业出版社,1999.5
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- 配合 加工
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