2023年盘类零件数控车削工艺分析与加工实例.doc

盘类零件数控车削工艺分析与加工实例  目 录 1 一、零件图工艺分析 2 1、选择设备 2 2、确定零件的定位基准和装夹方式 2 3、制定加工方案 3 4、刀具选择及刀位号 3 5、确定切削用量 3 6、数控加工工艺卡片拟订 3 二、数控加工的工艺分析 4 三、加工型腔的数控加工程序总方案 6 四、加工中心精铣削过程 7 五、 工艺设计 11 1、精加工某发动机飞轮 11 2、精加工某发动机飞轮正反两个平面 13 3、 精加工某制动盘 14 六、工装设计 15 1、保证定心精度的方法 16 2、保证端面跳动精度的方法 16 七、设备选择意见 17 1、机床结构的选择 17 2、刀塔结构的选择 19 结束语 20 致 谢 21 参考文献 22 ：看老外在中国是怎么卖刀具的球墨铸铁在现代刀具上应用面加大人工神经网络在造纸工业自动控制中的应用PDM与CAD集成技术的研究与实现多功能研磨机 折弯专机的设计精益企业价值—精益思想新开展金属切削机床安装工程施工及验收标准- -钻床安装滚动轴承在机床上的应用 中国模具开展趋势国家职业资格证是什么证书？PCBN刀具镗削灰铸铁的工艺试验国内外收获机械化技术与机具的开展趋势 提高CVD金刚石薄膜刀具膜—基附着力的工艺方法评述PDM系统中零部件管理的研究和应用机床数控化改造的目的和实现方法激光拼焊板冲压过程焊缝流动研究 应力锁紧式刀具夹紧技术 什么是电火花加工 涂层硬质合金材料的性能特点 [标签:tag] 如以下图带孔圆盘工件，材料为45钢，分析其数控车削工艺。 1．零件图工艺分析 如以下图工件，该零件属于典型的盘类零件，材料为45钢，可选用圆钢为毛坯，为保证在进行数控加工时工件能可靠的定位，可在数控加工前将左侧端面、Φ95mm外圆加工，同时将Φ55mm内孔钻Φ53mm。 关键词：零件图  加工 工艺分析      一、零件图工艺分析     如以下图工件，该零件属于典型的盘类零件，材料为45钢，可选用圆钢为毛坯，为保证在进行数控加工时工件能可靠的定位，可在数控加工前将左侧端面、Φ95㎜外圆加工，同时将Φ55㎜内孔钻Φ53㎜孔。     1、选择设备     根据被加工零件的外形和材料等条件，选定Vturn-20型数控车床。 2、确定零件的定位基准和装夹方式 〔1〕定位基准 以已加工出的Φ95㎜外圆及左端面为工艺基准。 〔2〕装夹方法 采用三爪自定心卡盘自定心夹紧。 3、制定加工方案 根据图样要求、毛坯及前道工序加工情况，确定工艺方案及加工路线。 工步顺序： 〔1〕粗车外圆及端面 〔2〕粗车内孔 〔3〕精车外轮廓及端面 〔4〕精车内孔 4、刀具选择及刀位号     选择刀具及刀位号如图。     将所选定的刀具参数填入表1带孔圆盘数控加工刀具卡片中。 5、确定切削用量〔略〕 6、数控加工工艺卡片拟订     以工件右端面为工件原点，换刀点定为X200、Z200。数控加工工艺卡片见表2。 二、数控加工的工艺分析 (1)零件的结构特点  该零件材料为硬铝LY12，其切削性能良好，属于典型的薄壁盘类结构，外形尺寸较大，周边及内部筋的厚度仅为2mm，型腔深度为27mm。该零件在加工过程中如果工艺方案或加工参数设置不当，极易变形，造成尺寸超差，零件结构如图1所示。 (2)工艺分析  该零件毛坯选用棒料，采用粗加工、精加工的工艺方案，具体工艺流程如下：毛坯→粗车→粗铣→时效→精车→精铣。  粗车：分别在外圆及端面预留1.5mm精加工余量，并预钻中心孔。  粗铣：分别在型腔侧面及底面预留余量1.5mm，并在φ12mm孔位处预钻工艺孔。  时效：去除材料及加工应力。 精车：精车端面、外圆并镗工艺孔φ6mm，要求一次装夹完成，以便保证同轴度，为后序加工打好根底。 精铣：保证零件的最终要求，是本文论述的重点。 ①粗铣型腔粗加工主要是去除大余量，并为后序精加工打好根底，所以加工型腔时，选择低本钱的普通数控铣床加工。该工序要求按所示零件结构图加工出内形轮廓，圆弧拐角为R5mm，所留精加工余量均匀，为1.5mm。而且本道工序还需要在φ12mm孔位处预先加工精加工所需的定位孔。 ②精铣型腔高速加工技术是近年应用起来的制造技术。在高速切削加工中，由于切削力小，可减小零件的加工变形，比拟适合于薄壁件，而且切屑在较短时间内被切除，绝大局部切削热被切屑带走，工件的热变形小，有利于保证零件的尺寸、形状精度；高速加工可以获得较高的外表质量，加工周期也大大缩短，所以结合该类薄壁盘类零件的特点，精加工型腔时选用高速加工。 ③定位孔的加工  该零件精加工选用中心孔φ6mm及φ12mm孔作为定位孔，所以精加工型腔前必须先将其加工到位。中心孔φ6mm在车工精车外圆φ301.5mm时将其镗削为φ6H8；φ12mm孔由数控铣床钻、铰至φ12H8。  (3)精加工型腔时零件的定位与装夹  为了使工件在机床上能迅速、正确装夹，而且在加工一批工件时不必逐个找正，所以此次加工采用一面两销的定位方式。以零件上已经存在的φ6mm及φ12mm孔作为定位孔，做简易工装，该工装采用一个圆柱销和一个扁形销作为定位元件。由于该零件属于薄壁件，容易变形，在夹紧工件时，压板应压在工件刚性较好的部位，分布尽可能均匀，以保证夹紧的可靠性，而且夹紧力的大小应适当，以防破坏工件的定位或使工件产生不允许的变形。其具体定位与装夹示意图见图2。此装夹方式完全符合加工中心的特点，一次装夹可以完成型腔及所有孔的加工。 三、加工型腔的数控加工程序总方案  (1)编程软件该零件的数控加工程序是基于软件MasterCAM生成的。该软件无须画出实体，只需按1：1正确画出要加工的轮廓线，选择适当的图形和参数即可生成用于加工的程序。   (2)设备的选择精加工型腔选用加工中心设备：德国HERMLE(悍马)C1200U，该设备的操作系统是HEIDENHIN(海德汉)，其性能指标为：主轴最高转速18000r/mm，快速移动30000mm/min，行程1200mm×1000mm×800mm，响应灵敏，适合高速加工。该零件以前曾选用其他加工中心设备进行加工，但因为壁薄，筋厚度仅为2mm，型腔深，为27mm，为防止零件变形，只能选用小规格刀具，较小的加工速度，并进行屡次时效，加工周期很长，所以此次加工选用了适合高速加工的数控设备。   (3)刀具的选择根据零件材料，选择国产的镶齿硬质合金立铣刀，双刃，大螺旋角，刃前空间大，耐磨，本钱低。经过实践发现该刀具非常适合铝材的高速加工。对具体的参数选择，需要在实际切削中摸索，发现适宜速度，当然还要参考厂家的资料。 四、加工中心精铣削过程 该型腔的铣削加工分两步进行，分别为底面和侧面加工，先底面，后侧面。数控程序的中心设在工件外圆圆心，安全高度在零件外表上方50mm处。  (1)底面加工刀具规格：选用φ14mm的立铣刀。下刀方式：采用螺旋下刀，可以改善进刀时的切削状态，保持较高的进刀速度和较低的切削负荷。  走刀方式：选用Pocket—Parallel，Spiral，clean Cor-ners(平行环绕并清角)方式，从内到外，三个型腔分别加工，可以减少提刀，提升铣削效率。  加工时按顺铣方式，将底面1.5mm的加工余量分两次完成，第一刀背吃刀量1.4mm，刀路重叠50％，转速8000r/min，进给速度1400mm/min；精加工时，背吃刀量0.1mm，转速升至12023r/min，进给不变，底面的外表质量非常好。其刀路轨迹如图3所示，由里向外逐步扩展，与外形相似，刀路平顺、柔和，尽量减少剧烈变化，以免引起机床振动。注意：精加工底面时，给侧面预留了3mm余量，以免铣到侧面时吃刀量增大。 (2)侧面加工刀具规格：为防止在拐角处走刀路径突然改变而导致冲击力太大，所以高速加工时应尽量防止选用与拐角半径一致的刀具，此次选用φ8mm的立铣刀(拐角为R5mm)。装刀时，刀具尽可能缩短伸出长度，以保证高速加工时的刀具强度。进、退刀方式：以圆弧方式接近、离开工件，可以防止突然接触工件时产生的接刀痕，保证零件的外表质量。 走刀方式：选用Contour(外形铣削)方式。加工时，按Z轴分层并以顺铣的方式进行，转速10000r/min，进给速度1000mm/min，三个型腔同时逐层向下铣，每次背吃刀量为2mm。注意：不可一个型腔铣削后再铣削下一个型腔。因为，当第一个型腔加工完后，内部筋的壁厚只剩3.5mm，而加工下一个型腔时，内部筋的切削量将是1.5mm，这会导致局部支撑力变小，工件容易受切削力的影响而变形；假设三个型腔同时逐层向下铣削时，筋的壁厚是5mm，相对而言支撑力要大得多。加工的刀路轨迹如图4所示。 加工操作完成后，选择HEIDENHIN后置处理，生成NC程序，用网线传到机床。 盘类零件的数控车床加工编程源程序如下： N10 G92X100Z100 N20 M06T0101 N25 G04P3 N30 M03M07 N40 G90G00X42Z2 N50 G01Z0F200 N60 X15 N70 G90G00X60Z10 N80 G73U7W0R5P90Q170X0.5Z0F200 N90 G01X28Z10F100 N100 Z0 N110 X30Z-1 N120 Z-10 N130 X26Z-12 N140 Z-22.775 N150 G02X30.8Z-28R7 N160 G01X38Z-48 N170 Z-52 N180 G90G00X100Z100 N190 T0100 N200 M05M00 N210 M06T0303 N215 G04P3 N220 M03 N225 G90G00X15Z4 N230 G71U1W0R1P240Q270X-0.5Z0F200 N240 G01X22Z4F100 N250 Z0 N260 X18Z-10 N270 Z-52 N280 G90G00X100Z100 N290 T0300 N300 M05 N310 M00 N320 M06T0202 N330 G04P3 N340 M03 N350 G90G00X34Z4 N360 G82X29.3Z-14F0.75 N370 G82X29.1Z-14F0.75 N380 G82X29.03Z-14F0.75 N390 G90G00X100Z100 N400 T0200 N410 M05M00 N420 M06T0404 N430 M03 N480 G90G00X42Z-54〔假定切刀宽4mm〕 N490 G01X15F20 N500 G90G00X100Z100 N510 T0400 N520 M05M09 N530 M30 五、 工艺设计 盘类零件的数控加工工艺设计，最重要的是将有相互行位公差要求的加工面安排在一道工序内，在一次装夹下完成加工，消除二次装夹误差。 1、精加工某发动机飞轮〔图1〕 假设用图2所示的立式多刀自动车床加工，加工工艺为： 〔1〕 精车大平面。安排左、右其中一个刀架车平面，另一个刀架车内孔〔φ438mm、φ50mm〕。 〔2〕再精车基准A面。安排左、右其中一个刀架车平面，另一个刀架车内孔〔φ128mm〕和外圆〔φ412mm〕。 图2 立式多刀自动车床 该工艺受机床动作功能限制φ128mm孔与φ50mm孔不能在同一工序内完成，需正反两次装夹加工，由于重复定位误差及夹具制造误差的存在，很难稳定满足产品两孔的同轴度要求。 为满足产品设计要求，稳定控制产品质量，可采用如图3的数控车床加工，工艺设计上利用数控车床的自动换刀功能采用内孔背镗刀用程序控制从A面加工φ50mm内孔，将φ12