调头加工轴数控加工工艺设计

江 敏

第1章数控加工工艺

1.选择适合数控加工的零件

虽然数控机床具有高精度,高柔性,高效率等优点。但不是所有的零件都适合数控机床加工的。一般可分为三类:

(1) 最适合类

1.形状复杂,加工精度要求高通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件;

2.具有复杂曲线或曲面轮廓的零件;

3.具有难测量,难控制进给,尺寸行腔的壳体或盒型零件;

4.必须在一次装夹中完成镗,绞或攻丝等多道工序的加工零件;

(2)较适合类

1.零件价值高,在普通机床上加工容易受人工因素干扰而影响质量,从而造成较大经济损失的零件;

2.在通用机床上加工时必须制造复杂专用工装的零件;

3.在通用机床上需要做长时间调整的零件;

4. 需要多次更改设计才能定型的零件;

(3)不适合类

1.生产大批量的零件;

2.装夹困难的零件;

3.加工余量不稳定,而且数控机床上无法在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件;

4.必须用特定的加工工艺装备协调加工的零件;

第2章具体零件加工

1.零件图工艺分析

如图所示零件便面由柱面,圆锥面,顺圆弧,逆圆弧及外螺纹构成,外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度,表面粗糙,零件图尺寸编注完整,符合数控加工尺寸标注要求,轮廓描述清楚完整,零件材料为45钢,毛胚为直径60mm*122mm

(1) 刀具选择:

(1) 选用φ5mm中心钻钻削中心孔。

(2) 粗车及平端面选用90°硬质合金右偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉,副偏角不宜太小,选Kr '=35°。

(3) 为减少刀具数量和换刀次数,精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀,刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取re=0.15～0.2mm 。

数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是:安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。

选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

在进行自由曲面(模具)加工时,由于球头刀具的端部切削速度为零,因此,为保证加工精度,切削行距一般采用顶端密距,故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀,因此,只要在保证不过切的前提下,无论是曲面的粗加工还是精加工,都应优先选择平头刀。另外,刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大,必须引起注意的是,在大多数情况下,选择好的刀具虽然增加了刀具成本,但由此带来的加工质量和加工效率的提高,则可以使整个加工成本大大降低。

在加工中心上,各种刀具分别装在刀库上,按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄,以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。

2.确定工件的定位与装夹方案

工件的定位与基准应与设计基准保持一致,应防止过定位,对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准,定位基准在数控机床上要仔细找正。

由于这个工件是个实心轴,末端要镗一个30的锥孔,因轴的长度不是很长,所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准,使用普通三爪卡盘夹紧工件,取工件的右端面中心为工件坐标的原点,对刀点在(100.1000)处。

3. 确定走刀顺序及走刀路线

走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的,因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点:

1) 保证零件的加工精度要求。

2) 方便数值计算,减少编程工作量。

3) 寻求最短加工路线,减少空刀时间以提高加工效率。

4) 尽量减少程序段数。

5)保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求,最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。

6) 刀具的进退刀(切入与切出)路线也要认真考虑,以尽量减少在轮廓处停刀(切削力突然变化造成弹性变形)而留下刀痕,也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。

4、切削用量的选择

根据零件的结构特点,外轮廓用采用90度外圆车刀,轮廓粗加工时留1mm的精车余量,粗加工时选主轴转速为s=600r/min,进给速度Vf=150mm/min;精加工选主轴转速s=1000r/min;进给速度Vf=50mm/min

第3章零件图加工步骤

1.输入零件加工程序

(1)机床的开机开机先检查,一切没有问题后在打开机床总电源,然后打开数控系统的电源,在显示屏上应出现机床的初始位置坐标,再检查面板上的按钮指示灯是否正常,若一切正常,就卡伊进行其他操作。

(2)回零操作开机正常后,机床应首先进行回零操作。

(3)加工程序的输入按下主功能键(如PROGRAM),进行加工程序编辑,在此状态下可通过手动数据输入方式或RS-232接口加工程序输入机床,可对程序进行编辑和修改。

(4)将数日的程序仔细校对检查。

2.进行对刀操作

设定工件坐标系,进行试切对刀或机外对刀,并按下主功能的补偿键,进行参数设置状态,将所用各把刀具的刀偏量X,Z输入刀具的参数数据库里面。

3.在自动方式下自动加工并测量修调

(1)选择主功能的自动执行状态。

(2)选择要执行零件程序。

(3)显示工件坐标系。

(4)按下数控启动键。

(5)在自动加工中如遇到非法事件,应立即按下急停键。

(6)加工完毕,取下工件,清洁机床。◆