菱形凸臺零件的數控加工及工藝分析(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 我院數控 基地 刀 具的實際情況，我選用了高速鋼刀具加工零件。 量具的使用表 量具的使用表如表 62 所示 ： 表 62 量具表 名稱 規格 用途 游標卡尺 主要用于測量內、外尺寸和深度等 千分尺 025mm 75100mm 主要 用于長度測量工具 直尺 0100mm 主要 用來測量工件的長度和垂直度 9 切削用量的確定 制定切削用量，是在選擇好刀具材料和幾何角度的基礎上，確定背吃刀量進給量和切削速度制定切削用量的原則，是在保證加工質量降低成本和提高生產率的前提下，使 ap、F、 Vc 的乘積最大。 切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質量和加工成本均有顯著影響。選擇切削用量時，就是在保證加工質量和刀具耐用度的前提下，充分發揮機床性能和刀具切削性能，使切削效率最高。 粗加工時應選取盡可能大的背 吃刀量；其次要根據機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據刀具耐用度確定最佳的切削速度。 精加工時應根據加工后的余量確定背吃刀量；其次根據已加工表面粗糙度要求，選取最小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下盡可能選用較高的切削速度。 主軸轉速的確定 主軸轉速 n(r/min): n=1000（ Vc/πd） （公式 62） 公 式 中： Vc— 切削速度， 單位 m/min d— 銑刀直徑，單位 mm 由于每把刀計算方式相同，現選取粗、精 銑平面 Ф20的 立 銑刀為例說明其計算過程。 根據切削原理可知，切削速度的高低 主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。 如表 63 所示 : 10 表 63 銑 削時切削速度 工件材料 硬度 /HBS 切削速度 cv /(m/min) 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 鋼 225 18~42 66~150 225~325 12~36 54~120 325~425 6~21 36~75 鑄鐵 190 21~36 66~150 190~260 9~18 45~90 160~320 ~10 21~30 鋁 70~120 100~200 200~400 從理論上講， 切削速度 Vc 的值越大越好，因為這不僅可以提高生產率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由于機床、刀具等的限制，綜合考慮： 取粗銑時 cv =20m/min 精銑時 cv =25m/min 代入 62 式中： 粗n = （ 1000 20） /（ 20） 精n = （ 100025） /（ 20） = 進給速度的確定 在保證機床、刀具不超出工件精度充許的數值，表面粗糙度值不太大的前提下，盡量選擇大的進給量，粗加工時限制 進 給量的主要是切削力，半精加工和精加工時，限制進給量的主要是表面粗糙度。 切削進給量 F 是切削 時單位時間內工件與銑刀沿進方向的相對位移，單位為 mm/min。它與銑刀轉速 n、銑刀齒數 z 及每齒進給量 fz（ mm/z） 的關系為 : F=fzZN （ 公 式 63） 公示中： z— 銑刀齒數 單位： （ mm/min） fz— 銑刀每齒工作臺移動距離，即每齒進給量 （ mm/z） 每齒進給量 fz 的選取主要取決與工具材料的力學性能、刀具材料、工件表面粗糙度 11 等因素。工具材料的強度和硬度越高， fz 越小，反之越大 。硬質合金銑刀的每齒進給量高于同類高速鋼銑刀。 銑刀每齒進給量 如表 64所示： 表 64 銑 刀每齒進給量 Zf 工件材料 每齒進給量 Zf /（ mm/z） 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 鋼 ~ ~ ~ ~ 鑄鐵 ~ ~ 鋁 ~ ~ ~ ~ 綜合選取：粗銑 Zf = mm/z 精銑 Zf = 銑刀齒數 z=3 上面計算出： 粗n = 將它們代入式子 63計算。 粗銑時： F=3318 精銑時： F=3398 =76mm/min =60mm/min 切削進給速度也可由機床操作者根據被加工工件表面的具體情況進行手動調整，以獲得最佳切削狀態。 背 吃刀量的確定 主要根據機床刀具和工件的剛度允許的情況下。粗加工 （ Ra10～ 80um） 時，一次進給盡可能切削全部余量。在中等功率機床上，背吃刀量可達 8～ 10 mm。半精加工（ ～10um） 時，背吃刀量取為 ～ 2mm。精加工（ ～ ）時，背吃刀量取為 ～。最好一 次切凈余量，以提高生產效率。 根據零件材料和我院刀具性能考慮，粗加工時： ap=2mm； 精加工時： ap=； 從這當中選擇最為合適，即提高了生產效率，又可延長刀具使用壽命 。 12 7 切 削液的選擇 合理的選擇切削液可以改善工件與刀具間的摩擦狀況降低切削力和切削溫度，減輕刀具摩損減小工件的熱變形，從而可以提高刀具耐用度提高加工效率和加工質量。 切削液具有冷卻、 潤滑、清洗、防銹的作用，因此在數控加工中使用切削液是一個必須的選擇。 常用的冷卻液主要有三種表 71 所示： 表 71 常用冷卻液 冷卻液名稱 主要成份 主要作 用 水溶液 水、防銹添加劑 冷卻 乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤滑、清洗 切削油 礦物油、動植物油、 極壓添加劑或油性 潤滑 切削液應根據工件材料，刀具材料，加工方法和技術要求等具體情況進行選用。下述幾條供參考： （ 1）高速的刀具紅硬性差，需采用切削液，硬質合金刀具紅硬性好，一般不加切削液；若硬質合金刀具使用切削液，必須連續、充分的澆注；不能間斷。 （ 2）切 削鑄鐵和鋁合金時，一般不用切削液。如要使用切削液，選用煤油為宜 。 （ 3）粗加工時，以冷卻為主，可選用水溶液或低濃度的乳化液，精加工時，主要以潤 滑為主，可選用切削油或濃度高的乳化液。 （ 4）低速加工時，可選用油性較好的切削油；重切削時，可選用極壓切削液。 綜上所述：根據我選擇的材料 鑄鐵 我選擇乳化液為冷卻液。它的主要作用 是 ：冷卻、潤滑、 清洗而且還有一定的防銹作用。 8 工 藝方案的制訂 加工方案的制訂 加工中心具有 刀庫功能，也就是說在加工中心上加工零件，一般是多工步，多刀具的零件 加工 ， 在安排加工順序時同樣要遵循，“基面先行”、“先粗后精”、“先主后次”及“先面后孔”的一般工藝原則。 13 根據該零件的外型我制定了下面兩種方案： 方案一：銑夾持面 → 翻面夾持 → 粗精 銑 上平面 → 粗精 銑外輪廓 → 粗精 銑菱形凹槽 → 粗精 銑五邊行凹槽 → 粗精 銑 菱形外輪廓 → 粗精 銑四個大弧形凸臺 → 粗精 銑四個小弧形凸臺→ 翻面銑底平面 方案二：銑夾持面 → 翻面夾持 → 粗精 銑上平面 → 粗 銑四個小弧形凸臺 → 粗 銑四個大弧形凸臺 → 粗 銑 菱形外輪廓 → 粗 銑外輪廓 → 粗 銑菱形凹槽 → 粗 銑五邊行凹槽 → 精加工 → 翻面銑底平面 以上兩種方案中第 二種方案是從外面逐層往里面銑第一種方法與第二種相反。該零件菱形凹槽與五邊形凹槽的深度不一致，菱形凹槽 的深度是 10mm,五邊形凹槽 的深度是5mm，第一種可 減少在加工中的變形。 第二種方案是先粗加工， 后精加工，而第一種方案是一道工序粗精加工完了才加工下一個工序，大大的減少了換刀的時間。綜上所述我選擇 第 一 種加工方法 進行加工。 刀具卡片的制訂 根據零件結構特點，銑削 菱形 凹槽輪廓、 菱形 凸輪廓、 圓弧凸臺 輪廓時，銑刀直徑受槽寬限制，同時考慮刀 鑄鐵 的材質，因此對刀具選用設計的刀具卡片，如表 81 所示 ： 表 81 數控加工刀具卡片 零件名稱 菱形凸臺 編制 鄧剛 序 刀具號 刀具規格、名稱 刀柄型號 半徑補償值 號 粗加工 精加工 1 T01 φ 20立 銑刀 BT40 2 T02 φ 18鍵槽 銑 刀 BT40 3 T03 φ 16鍵槽 銑刀 BT40 4 T04 φ 12立銑刀 BT40 14 工藝過程卡 此零件的工藝過程卡片如表 82 所示： 表 82 數控加工工藝 過程卡片 單位 數控加工工序卡片 零件名稱 材料 零件圖號 菱形凸臺 鑄鐵 0 1 工序 號 程序 夾具名稱 使用設備 數控基地 O0000 平口虎鉗 KVC650 數控 銑削中心 工 序 工 序 內容 設備名稱 刀具號 主軸轉速r/min 進給速度mm/min 背吃刀量 mm 1 備料 (10510530mm) 鋸床 2 銑 夾持 面 數控加工中心 T01 400 80 3 3 粗銑上平面 數控加工中心 T01 76 1 精 銑上平面 398 60 4 粗 銑 外輪廓 數控加工中心 T01 76 1 精銑 外輪廓 398 60 5 粗銑菱形凹槽 數控加工中心 T02 400 100 1 精 銑菱形凹槽 500 80 6 粗銑五邊行凹槽 數控加工中心 T03 400 100 1 精 銑五邊行凹槽 500 80 15 續表 82 單位 數控加工工序卡片 零件名稱 材料 零件圖號 菱形凸臺 鑄鐵 0 1 工序 號 程序 夾具名稱 使用設備 數控基地 O0000 平口 虎鉗 KVC650 數控 銑削中心 工 序 工序 內容 設備名稱 刀具號 主軸轉速r/min 進給速度mm/min 背吃刀量 mm 7 粗銑菱形外輪廓 數控加工中心 T01 76 1 精銑菱形外輪廓 368 60 8 粗銑四個大弧行凸臺 數控加工中心 T03 400 100 1 精 銑四個大弧行凸臺 500 80 9 粗 銑四個小弧行凸臺 數控加工中心 T04 400 100 1 精 銑四個小弧行凸臺 500 80 10 銑 底平 面 數控加工中心 T01 400 80 3 11 去毛刺 鉗臺 12 編制 鄧剛 審核 伍倪燕 共 1頁 第 1頁 16 工序卡 表 83 工序 1 工序卡 單位 數控加工工序卡 產品名稱或代號 零件圖號 L 數控基地 零件名稱 菱形凸臺零件 工序 1 工序簡圖 材料 鑄鐵 使用設備 工序號 1 程序編號 夾具名稱 專用夾具 夾具編號 冷卻液 選擇 乳化液 工 步 號 工步內容 量具及檢具 刀具 1 備料(10510530mm) 游標卡尺 鋸片 編制 鄧剛 審核 伍倪燕 批準 共 1 頁 第 1 頁 17 表 84 工序 2 工序卡 單位 數控加工工序卡 產品名稱或代號 零件圖號 L 數控基地 零件名稱 菱形凸臺零件 工序 2 工序簡圖 材料 鑄鐵 使用設備 加工中心 KVC650 工序號 2 程序編號 O0123 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 冷卻液 選擇 乳化液 工 步 號 工步內容 量具及檢具 刀具號 夾具 主軸轉速/(r/min) 進給速度/(mm/min) 背吃刀量/(mm/r) 備注 1 銑夾持面 游標卡尺 T01 平 口 虎鉗 400 80 3 編制 鄧剛 審核 伍倪燕 批準 共 1 頁 第 1 頁 18 表 85 工序 3 工序卡 單位 數控加工工序卡 產品名稱或代號 零件圖號 L 數控基地 零件名稱 菱形凸臺零件 工序 3 工序簡圖 材料 鑄鐵 使用設備 加工中心 KVC650 工序號 3 程序編號 O0123 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 冷卻液 選擇 乳化液 工步號 工步內容 量具及檢具 刀具號 夾具 主軸轉速/(r/min) 進給速度/(mm/min)