壳体的加工工艺编制及工装设计(2)

壳体的加工工艺编制及工装设计(2)内容摘要：

重磨后的切削刃形状和刃口处理状态与新钻 头难以完全吻合，因此其切削性能也与新钻头存在一定差异。 此外，如重磨过程中对切削刃 处理不当，可能使刃口容易破损、钻削扭矩和钻削力加大、切削热增加，从而导致钻头寿命 缩短。 而新型可更换硬质合金齿冠钻头的工作寿命则更为稳定一致 确定切削用量 中央电视广播大学毕业设计 第 15 页 共 51 页 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。 CAD/CAM 技术的发展，使得在数控加工中直接利用 CAD 的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。 现在，许多 CAD/CAM 软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成 NC程序并传输至数控机床完成加工。 因此，数控加工中的刀具选择和 切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。 数控加工常用刀具的种类及特点 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。 刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。 数控刀具的分类有多种方法。 根据刀具结构可分为：①整体式；②镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；③特殊型式， 如复合式刀具，减震式刀具等。 根据制造刀具所用的材料可分为：①高速钢刀具；②硬质合金刀具；③金刚石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。 从切削工艺上可分为：①车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；②钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；③镗削刀具；④铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的 30%～ 40%，金属切除量占总数的 80%～ 90%。 中央电视广播大学毕业设计 第 16 页 共 51 页 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下 特点： ⑴刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小； ⑵互换性好，便于快速换刀； ⑶寿命高，切削性能稳定、可靠； ⑷刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； ⑸刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除； ⑹系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。 数控加工刀具的选择 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，切削行距一般取得很能密，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。 中央电视广播大学毕业设计 第 17 页 共 51 页 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。 编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及 调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。 目前我国的加工中心采用 TSG 工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括 16 种不同用途的刀柄。 在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。 一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控 机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。 数控加工切削用量的确定 合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。 具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 ⑴切削深度 t。 在机床、工件和刀具刚度允许的情况下， t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。 为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。 数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 ⑵切 削宽度 L。 一般 L与刀具直径 d成正比，与切削深度成反比。 经济型数控加工中，一般 L 的取值范围为： L=（ ～ ） d。 中央电视广播大学毕业设计 第 18 页 共 51 页 ⑶切削速度 v。 提高 v也是提高生产率的一个措施，但 v与刀具耐用度的关系比较密切。 随着 v 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 v 的选择主要取决于刀具耐用度。 另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚 30CrNi2MoVA 时， v 可采用 8m/min 左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时， v 可选 200m/min 以上。 ⑷主轴转速 n(r/min)。 主轴转速一般根据切削速度 v来选定。 计算公 式为： 式中， d为刀具或工件直径（ mm）。 数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 ⑸进给速度 vF。 vF 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。 vF的增加也可以提高生产效率。 加工表面粗糙度要求低时， vF 可选择得大些。 在加工过程中， vF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。 在数控程序 的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。 因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。 工 艺装备及 精加工数控程序 分析 高效、经济、结合本单位设备资源的利用状况， 实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。 工艺装备 工装夹具：根据工艺制定的路线粗加工铣面用虎钳固紧加工。 精加工时需 要设计 “ 一面两销 ” 式专用夹具。 其 中一销为短圆柱销，另一中央电视广播大学毕业设计 第 19 页 共 51 页 销为削边销 （菱形销） ，分别限制 2个自由度。 刀具：选用通用刀具（中心钻、钻头、槽刀、倒角刀、绞刀）和数控合金钻头 铣刀 镗刀。 4 图 3 精加工数控程序 分析 电磁铁内部不加工空腔为导线通过腔，决不能和燃油相通，所以加工油路必须精确，避免和内部空腔相通。 工艺 精加工 方案中的工 部 至 ，采用了高效 五轴数控中央电视广播大学毕业设计 第 20 页 共 51 页 机床，在自动线上进行加工。 因此，需要设计 “ 一面两销 ” 式专用夹具。 其中一销为短圆柱销，另一销为削边销，分别限制 六 个 自由度。 实际的机械加工工序安排，遵循着：先主要、后次要，先粗后精，先面后孔等原则。 精加工的 5 个工部采用同一基准定位加工，允许合并加工。 加工数控程序及单件加工用时如下 设备： DMU60P 系统： Millplus 刀位： 60 把 注释： ZT— 钻头、 XD— 铣刀、 TD— 镗刀、 SJ— 丝锥、 DJD— 倒角刀、 FD—飞刀、 TXXD— 梯形铣刀、 JD— 绞刀 N16101 (***) N1 G17 (JI ZHUN KONG) N2 G54 N3 T36 M6 F80 S2020 (ZXZ) N4 T33 N5 G81 Y5 B120 M13 N6 G79 X0 Y0 Z0 A0 C0 N7 G79 X56 Y9 Z0 A0 C0 N8 G79 X46 Y25 Z0 A0 C0 N900 M0 N9T33M6F40S800 () N10 T49 N11 G83 Y5 Z45 B120 I3 K5 N12 G14 N1=6 N13 G83 Y5 Z20 B120 I3 K5 N14 G14 N1=8 N15 G83 Y5 Z31 B120 I3 K5 N16 G14 N1=7 N17 T49 M6 F30 S1000 () N18 T58 N19 G85 Y5 Z20 B150 N20 G14 N1=6 N2=8 N210 T58 M6 F30 S450 () N211 G85 Y5 B150 N212 G14 N1=6 N213 G85 Y5 Z31 B150 N214 G14 N1=7 N215 G85 Y5 Z20 B150 N216 G14 N1=8 N21 T0 M6 N22 M30 中央电视广播大学毕业设计 第 21 页 共 51 页 程序 N16101加工的是 3处按 Φ  通孔，为保证孔径深度，加工顺序是钻孔、镗孔、绞孔。 单件加工用时： 25分钟 N16102（ ***\40) N1 G17 N2 G54 N3 T16 M6 F300 S5000 (D50FD) N4 T1 N555 G78 X0 Y0 Z41 A0 C0 P1 (BB) N556 G78 X3 Y27 A0 C0 P2 (GG) N557 G78 X24 Y32 A0 C0 P3 (DD) N558 G78 X18 Y45 A0 C0 P4 N559 G78 X9 Y56 Z28 A0 C0 P5 (FF) N560 G78 X11 Y56 Z25 A0 C0 P6 N561 G78 X25 Y46 Z18 A0 C0 P7 N562 G78 A30 C15 P8 (E) N563 G78 X45 A25 C90 P9 (T) N564 G78 X24 A15 C0 P10 (D) N565 G78 A15 C50 P11 N5000 E0= N5 G0 X11 Y100 Z100 A0 C0 M13 N6 G1 Z=E0 F2020 N7 G1 Y0 F300 N8 G1 X24 N9 G1 Y100 N10 G0 Z200 N11 E0= N12 G14 N1=5 N2=10 N13 T1 M6 F200 S5000 (D18XD) N14 T12 中央电视广播大学毕业设计 第 22 页 共 51 页 N15 G89 Z17 B5 I75 J1 K10 Y3=120 N16 G79 P2 N17 G89 B15 I75 J1 Y3=120 N18 G79 P6 N1990 G0 X11 Z50 A0 C0 N1991 G1 Z25 N1992 G1 N1993 G1 N1994 G1 N1995 G0 Z120 N19 T12 M6 F30 S350 (4539。 DJD) N20 T26 N21 G89 B15 I75 J1 Y3=120 N22 G79 P2 N23 T26 M6 F80 S2020 (ZXZ) N24 T35 N25 G81 Y5 B120 N26 G77 P2 I75 J4 K345 N27 T35 M6 F45 S1500 () N28 T45 N29 G83 Y5 Z8 B150 I3 K3 N30 G14 N1=26 N31 T45 M6 F80 S3000 (D10XD) N32 T36 N33 G89 B25 I75 J1 Y3=150 N34 G79 P1 P5 P7 N35 G89 Z16 B5 I75 J1 K2 Y3。