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【兆恒機(jī)械】數(shù)控機(jī)床加工工序和加工路線的設(shè)計(jì)

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  • 添加日期:2020年10月14日

一、工序設(shè)計(jì)的主要任務(wù):

  確定工序的具體加工內(nèi)容、切削用量、工藝裝備、定位安裝方式及刀具運(yùn)動(dòng)軌跡,為編制程序作好準(zhǔn)備.


   二、確定加工路線的原則:


  加工路線的設(shè)定是很重要的環(huán)節(jié),加工路線是刀具在切削加工過程中刀位點(diǎn)相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡,它不僅包括加工工序的內(nèi)容,也反映加工順序的安排,因而加工路線是編寫加工程序的重要依據(jù)。品質(zhì)新空間


1)加工路線應(yīng)保證被加工工件的精度和表面粗糙度。


2)設(shè)計(jì)加工路線要減少空行程時(shí)間,提高加工效率。


3)簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算和減少程序段,減少編程工作量。


4)根據(jù)工件的形狀、剛度、加工余量、機(jī)床系統(tǒng)的剛度等情況,確定循環(huán)加工次數(shù)。


5)合理設(shè)計(jì)刀具的切入與切出的方向。采用單向趨近定位方法,避免傳動(dòng)系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差。品質(zhì)新空間


6)合理選用銑削加工中的順銑或逆銑方式。一般來說,數(shù)控機(jī)床采用滾珠絲杠,運(yùn)動(dòng)間隙很小,因此順銑優(yōu)點(diǎn)多于逆銑。


   三、數(shù)控機(jī)床加工路線:


1)數(shù)控車床加工路線:

  數(shù)控車床車削端面加工路線如圖2.4所示的A-B-Op-D,其中A為換刀點(diǎn),B為切入點(diǎn),C--0p為刀具切削軌跡,0p為切出點(diǎn),D為退刀點(diǎn)。

                image.png

      圖2.4數(shù)控車床車削端面加工路線     圖2.5數(shù)控車床車削外圓加工路線

  數(shù)控車床車削外圓的加工路線如圖2.5所示A-B-C-D-E-F,其中A為換刀點(diǎn),B為切入點(diǎn),C--D--E為刀具切削軌跡,E為切出點(diǎn),F(xiàn)為退刀點(diǎn)。品質(zhì)新空間


2)數(shù)控銑床加工路線:立銑刀側(cè)刃銑削平面零件外輪廓時(shí),應(yīng)沿著外輪廓曲線的切向延長(zhǎng)線切入或切出,避免切痕,保證零件曲面的平滑過渡。

    image.png

圖2.6外輪廓銑削的加工路線      圖2.7內(nèi)輪廓銑削的加工路線


  當(dāng)銑削封閉內(nèi)輪廓表面時(shí),刀具也要沿輪廓線的切線方向進(jìn)刀與退刀,如圖2.7所示,A-B-C為刀具切向切入輪廓軌跡路線,C-D-C為刀具切削工件封閉內(nèi)輪廓軌跡,C-E-A為刀具切向切出輪廓軌跡路線。

3)孔加工定位路線:要注意各孔定位方向的一致性,即采用單向趨近定位方法,這樣的定位方法避免了因傳動(dòng)系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差,提高孔的位置精度。如圖2.8所示

image.png

   圖2.8孔加工定位路線


    四、工件的安裝與夾具的選擇


1)工件的安裝


①力求符合設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、安裝基準(zhǔn)和工件坐標(biāo)系的基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。

②減少裝夾次數(shù),盡可能做到在一次裝夾后能加工全部待加工表面。

③盡可能采用專用夾具,減少占機(jī)裝夾與調(diào)整的時(shí)間。


2) 夾具的選擇


①小批量加工零件,盡量采用組合夾具,可調(diào)式夾具以及其它通用夾具。

②成批生產(chǎn)考慮采用專用夾具,力求裝卸方便。

③夾具的定位及夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響刀具的走刀運(yùn)動(dòng)。


④裝卸零件要方便可靠,成批生產(chǎn)可采用氣動(dòng)夾具、液壓夾具和多工位夾具。


    五、切削用量的選擇

  切削用量包括切削速度Vc(或主軸轉(zhuǎn)速n)、切削深度ap和進(jìn)給量f,選用原則與普通機(jī)床相似:粗加工時(shí),以提高生產(chǎn)率為主,可選用較大的切削量;半精加工和精加工時(shí),選用較小的切削量,以保證工件的加工質(zhì)量。品質(zhì)新空間


  1)數(shù)控車床切削用量

①切削深度ap:在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的條件下,可選取較大的切削深度,以減少進(jìn)給次數(shù)。當(dāng)工件的精度要求較高時(shí),則應(yīng)考慮留有精加工余量,一般為0.1~0.5mm。

切削深度ap計(jì)算公式:ap=(dw- dm)/2

式中dw—待加工表面外圓直徑,單位: mm

dm—已完成加工后的表面外圓直徑,單位mm

②切削速度Vc:切削速度由工件材料、刀具材料及加工性質(zhì)等因素所確定,可查表。

切削速度計(jì)算公式: Vc=Πdn/1000 (m/min)

式中: d—工件或刀尖的回轉(zhuǎn)直徑,單位: mm

n—工件或刀具的轉(zhuǎn)速,單位: r/min

③進(jìn)給速度:進(jìn)給速度是指單位時(shí)間內(nèi),刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離,單位為mm/min,也可表示為主軸旋轉(zhuǎn)一周刀具的進(jìn)給量,單位為mm/r。

進(jìn)給速度Vf的計(jì)算:

Vf= n f

式中:

n—車床主軸的轉(zhuǎn)速,單位: r/min 。


f—刀具的進(jìn)給量,單位: mm/r

  2) 數(shù)控銑床切削用量選擇

  數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度vc、進(jìn)給速度vf、背吃刀量ap和側(cè)吃刀量ac。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度,先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量,其次確定進(jìn)給速度,最后確定切削速度。

①背吃刀量ap(端銑)或側(cè)吃刀量ac(圓周銑)

  如圖2.9所示,背吃刀量ap為平行于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸,單位為mm;

側(cè)吃刀量ac為垂直于銑刀軸線測(cè)量的切削層尺寸,單位為mm,


端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要由加工余量和對(duì)表面質(zhì)量要求決定。

image.png

圖2.9銑刀銑削用量

②進(jìn)給速度vf

  進(jìn)給速度指單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移,單位為mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量fz(單位為mm/z)有關(guān)。

進(jìn)給速度的計(jì)算公式:vf= fzZ n

式中每齒進(jìn)給量fz的選用主要取決于工件材料和刀具材料的機(jī)械性能、工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強(qiáng)度和硬度高,工件表面粗糙度的要求高,工件剛性差或刀具強(qiáng)度低,fz值取小值。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀的選用值,可查表選用。

③切削速度

  銑削的切削速度與刀具耐用度T、每齒進(jìn)給量fz、背吃刀量ap、側(cè)吃刀量ac

以及銑刀齒數(shù)Z成反比,與銑刀直徑d成正比。其原因是fz、ap、

ac、Z增大時(shí),使同時(shí)工作齒數(shù)增多,刀刃負(fù)荷和切削熱增加,加快刀具磨損,因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大銑刀直徑則可以改善散熱條件,相應(yīng)提高切削速度。


    六、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的選擇


   1)對(duì)刀點(diǎn)是刀具相對(duì)工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn),程序就是從這一點(diǎn)開始的,故又叫程序原點(diǎn)或程序起點(diǎn)(起刀點(diǎn))。

其選擇原則是:


①應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上,如以孔定位的零件,應(yīng)以孔中心作為對(duì)刀點(diǎn)。

②對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在對(duì)刀方便的位置,便于觀察和檢測(cè)。

③應(yīng)便于坐標(biāo)值的計(jì)算。如絕對(duì)坐標(biāo)系的原點(diǎn)或已知坐標(biāo)值的點(diǎn)上。

④使加工程序中刀具引入(或返回)路線短并便于換刀。


   2)對(duì)刀點(diǎn)可選在零件上,也可選在夾具或機(jī)床上,若選在夾具或機(jī)床上,則必須與工件的定位基準(zhǔn)有一定的尺寸聯(lián)系。如圖2.10所示。

image.png

圖2.10對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定


    3)對(duì)刀時(shí),應(yīng)使"刀位點(diǎn)"與" 對(duì)刀點(diǎn)" 重合,對(duì)刀的準(zhǔn)確程度直接影響加工精度,不同刀具的刀位點(diǎn)是不同的。如圖2.11所示。

image.png

圖2.11不同刀具的刀位點(diǎn)


   4)對(duì)數(shù)控車床、鏜銑床、加工中心等多刀加工數(shù)控機(jī)床,因加工過程中要進(jìn)行換刀,故編程時(shí)應(yīng)考慮不同工序間的換刀位置,設(shè)置換刀點(diǎn)。為避免換刀時(shí)刀具與工件及夾具發(fā)生干涉,換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件外合適的位置。如上圖2.10所示。