【全部】刀具課程設(shè)計(jì)拉刀
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金屬切削原理與刀具課程設(shè)計(jì)
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
——圓孔拉刀設(shè)計(jì)
學(xué)院:機(jī)械工程學(xué)院
專業(yè):機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班級(jí):
姓名:
學(xué)號(hào):
課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書
金屬切削原理與刀具課程設(shè)計(jì)
圓孔拉刀設(shè)計(jì)
(1)設(shè)計(jì)要求
在L6110型臥室拉床上,拉制上圖所示零件的孔,已知工件材料45鋼, ,185~220HBS,坯孔為鉆孔,尺寸見下表分組。要求設(shè)計(jì)一把空拉刀。
已知參數(shù): (拉后孔徑)
(拉前孔徑)
(2)完成作業(yè)
1)拉刀工作圖
2)計(jì)算說(shuō)明書
目 錄
1已知條件………………………………………………………………5
2刀具材料的選擇………………………………………………………6
3幾何參數(shù)的確定………………………………………………………6
4齒升量的確定…………………………………………………………7
5齒距的確定……………………………………………………………7
6拉刀剛度允許最大槽深………………………………………………7
7檢驗(yàn)容屑系數(shù)…………………………………………………………8
8容屑槽尺寸……………………………………………………………8
9柄部的計(jì)算……………………………………………………………9
10拉刀強(qiáng)度的校核……………………………………………………9
11機(jī)床拉刀校核………………………………………………………10
12拉刀校準(zhǔn)齒直徑……………………………………………………10
13拉刀余量……………………………………………………………11
14切削齒齒數(shù)…………………………………………………………11
15校準(zhǔn)齒齒數(shù)…………………………………………………………11
16確定各刀齒直徑……………………………………………………11
17切削部分長(zhǎng)度………………………………………………………11
18校準(zhǔn)切削部分長(zhǎng)度…………………………………………………12
19分屑槽長(zhǎng)度…………………………………………………………12
20前導(dǎo)部的直徑和長(zhǎng)度………………………………………………12
21后導(dǎo)部的直徑和長(zhǎng)度………………………………………………12
22柄部前端到第一齒長(zhǎng)度……………………………………………13
23拉刀總長(zhǎng)度…………………………………………………………13
24中心孔………………………………………………………………13
參考書目………………………………………………………………14
小結(jié)……………………………………………………………………15
金屬切削原理與刀具課程設(shè)計(jì)
圓孔拉刀設(shè)計(jì)
1. 已知條件:
a.被拉孔直徑
表面粗糙度為
b.預(yù)加工孔直徑:
==
c.拉削長(zhǎng)度:
d.工件材料:
45鋼,,185——220HBS,孔為鉆孔坯。
e.拉床型號(hào):
L6110型臥式拉床
2.刀具材料的選擇
刀具材料選定為W18Cr4V
柄部選取為40Cr
3.幾何參數(shù)的確定
a. 前角
前角的大小是根據(jù)被加工材料性質(zhì)選擇的,材料的強(qiáng)度或硬度高,前角宜?。环粗?,前角宜大,前角的偏差值一般取為°。
由《復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-1-7可以查得:=15°°
b. 后角
后角是拉刀的類型及被加工工件所需的精度來(lái)決定的,內(nèi)拉刀的后角應(yīng)比外拉刀選的小些,校準(zhǔn)齒的后角比切削齒的后角選的小些,切削齒后角的偏差取,校準(zhǔn)齒后角的偏差取。
由《復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-1-8可以查得:
切削齒后角
校準(zhǔn)齒后角
c.刃帶的選擇
刃帶應(yīng)根據(jù)拉刀的類型及被加工材料的性質(zhì)選擇,在拉刀的切削齒上,允許有=0°,寬度=0.05mm的刃帶。
根據(jù)《金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)參考資料》查得:
=0.05mm
=0.6mm
4.齒升量的確定
齒升量的大小,對(duì)拉削生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量都有很重要的影響。
齒升量是根據(jù)工件材料的性質(zhì)和拉刀的類型決定的,普通切削方式拉刀粗切齒的齒升量由《復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-1-10查得:
=0.025mm
5. a.齒距t是相鄰兩齒軸向的距離,齒距越小,同時(shí)工件的齒數(shù)越多,切削過程越平穩(wěn),加工表面的光潔度也越高,但齒距小時(shí),容削槽容積也很小,比較容易堵塞。
齒距可按以下公式計(jì)算:
對(duì)于普通式拉刀:
b.同時(shí)工件齒數(shù)=的確定
可根據(jù)以下公式計(jì)算后結(jié)果取整,
6.拉刀剛度允許最大槽深
根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),不同直徑拉刀按剛度允許的最大槽深也是不同的,可以查表1-1-8得:
=5mm
7.校驗(yàn)容屑系數(shù)k
用不同的拉刀加工不同材料時(shí),最小容屑系數(shù)k也是不同的。
由齒升量和加工材料可以從表1-1-15中選取最小容屑系數(shù)
拉削剛料時(shí),切削總是形成中空的卷屑,它們的體積總是大于被切下金屬層的體積,二者的比值稱為容屑系數(shù)k。
所以選取適用。
8.容屑槽尺寸
容屑槽尺寸主要取決于拉削長(zhǎng)度及每齒的切削厚度。槽的各個(gè)參數(shù)與齒距t之間的關(guān)系大致如下:
h=(0.45—0.38)t=3.23—3.825
g=(0.35—0.30)t=2.55—2.975
R=(0.65—0.70)t=5.525—5.95
r=0.5h=1.615—1.9125
所以各值如下:
(由表1-1-14)查得:
切削齒:t=8 h=2.5 R=5
g=3 r=1.3
校正齒:=6 h=2 R=4
g=2 r=1
9. 柄部的計(jì)算:
選用柄部時(shí),應(yīng)盡量采用快速卡頭的形狀,因其制造容易,柄部強(qiáng)度高。
柄直徑至少比預(yù)加工孔直徑銷5mm,然后才能按標(biāo)準(zhǔn)選取,所以現(xiàn)取
由表1.1-25查的:
最小橫截面:227
刀柄強(qiáng)度允許拉力[p]:
對(duì)于W18Cr4V: [p]=7945kg =35kg/
對(duì)于45Cr: [p]=4540kg =20.1kg/
10. 拉刀強(qiáng)度校核
①第一齒槽底直徑:
②切削刃總長(zhǎng)度:
③最大拉削力:
其中P為拉刀單位長(zhǎng)度刀刃上的切削力由《復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1.1-25可以查的
P=12.1kg/mm
④最小斷面拉應(yīng)力:
由公式可計(jì)算得:
在這一部位所用材料為Cr,所以由表1.1-36查的:
對(duì)于40Cr:
[]=25kg/
<[]=25kg/
所以經(jīng)校核可知,這以拉刀強(qiáng)度是允許的。
11.機(jī)床拉刀校核
每一種型號(hào)的拉床都是規(guī)定的有允許的最大的拉力[],拉削時(shí)最大拉削力應(yīng)小于機(jī)床實(shí)際允許拉力[Q]=(0.5~0.9)[]。一般對(duì)于新機(jī)床,上述公式中系數(shù)取0.9~1.0;對(duì)處于良好狀態(tài)的舊機(jī)床,系數(shù)取0.8;對(duì)于處于不良狀態(tài)下的舊機(jī)床,系數(shù)取0.5~0.7。
如果計(jì)算結(jié)果表明機(jī)床允許拉力或拉刀強(qiáng)度不夠時(shí),則應(yīng)降低拉削力。
所以可得:[Q]=0.9
所以[Q] >=4939kg
也就是說(shuō)機(jī)床校核允許。
12.拉刀校準(zhǔn)齒直徑.
為了保證拉刀有最長(zhǎng)的使用壽命,校準(zhǔn)齒和最后一個(gè)精切的直徑,應(yīng)等于被拉孔的最大直徑,并考慮到拉削時(shí)由于金屬或工件變形而引起的孔尺寸變化。
校準(zhǔn)齒的直徑為:
——變形量
由《復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1.1-24查得:
變形量=0
所以
13.拉削余量
單邊余量
14.切削齒齒數(shù)
切削齒齒數(shù)可以根據(jù)公式計(jì)算得出
取=24
15.校準(zhǔn)齒齒數(shù):
校準(zhǔn)齒的齒數(shù)視加工孔的精度而定。
孔的精度要求較高時(shí),校準(zhǔn)齒齒數(shù)取的也變?cè)蕉唷?
根據(jù)表1.1-23S可以查得:
對(duì)于圓孔拉刀,加工工級(jí)及2級(jí)精度的孔時(shí),選取=7
16.確定各刀齒直徑.
<詳見拉刀圖紙>
17.切削部分長(zhǎng)度
可以根據(jù)以下公式計(jì)算得到:
18.校準(zhǔn)切削剖長(zhǎng)度
拉刀校準(zhǔn)切削剖長(zhǎng)度:
19.分屑槽尺寸.
拉刀上開有分屑槽后,會(huì)降低加工表面的光潔度,為了提高孔的加工質(zhì)量,在最后1個(gè)精切齒上不開分屑槽.
切齒上不開分屑槽.
拉刀的分屑槽尺寸由表1.1-19可以查得:
槽數(shù) 槽寬
槽深 槽底圓角半徑
20.前導(dǎo)部的直徑和長(zhǎng)度.
a. 前導(dǎo)部直徑:
由表1.1-29拉刀前導(dǎo)部及后導(dǎo)部的形狀和尺寸可知:選取了前導(dǎo)部形狀得:
偏差取dd或dc
b. 前導(dǎo)部長(zhǎng)度:
由表1.1-29可知:
取=30mm
21.后導(dǎo)部直徑
a.由表1.1-29后導(dǎo)部中選取可得:
b. 后導(dǎo)部長(zhǎng)度.
由表1.1~29和表1.1-30可知:
從表1.1-30中直接選取
22.柄部前端到第一齒長(zhǎng)度.
a.頸部直徑:
由前述計(jì)算并結(jié)合表1.1-25可以查得:
頸部直徑
頸部長(zhǎng)徑
查《金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)參考資料——拉刀部分》表29
對(duì)于型拉床
床壁厚度
花盤法蘭厚度
所以頸部直徑
b.過渡錐
所以 柄部前端到第一齒長(zhǎng)度
取=230
23.拉刀總長(zhǎng)度
24.中心孔
查《金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)參考資料》表33可知:
d=2.5mm D=6mm L=6mm
l=3mm a=0.8mm
25.參考書目
(1)《復(fù)雜刀具設(shè)計(jì)手冊(cè)》 機(jī)械工業(yè)出版社
(2)《金屬切削刀具課程設(shè)計(jì)參考資料——拉刀部分》
小 結(jié)
為期一周的金屬切削與刀具課程設(shè)計(jì)已基本結(jié)束,回顧圓孔拉刀設(shè)計(jì)的整個(gè)過程,我覺得受益匪淺。金屬切削與刀具課程設(shè)計(jì)是整個(gè)相關(guān)課程的重要教學(xué)環(huán)節(jié),使理論與現(xiàn)實(shí)更加接近,加深了我們對(duì)理論知識(shí)的理解,強(qiáng)化了生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的感性認(rèn)識(shí)。
本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)的獨(dú)立把拉刀的整個(gè)設(shè)計(jì)過程弄清楚,在此基礎(chǔ)上完成相關(guān)的設(shè)計(jì)任務(wù),由于設(shè)計(jì)內(nèi)容看似簡(jiǎn)單,其實(shí)所要做的輔助性工作也是相當(dāng)多的,因?yàn)榈毒咴O(shè)計(jì)過程中所涉及到的參數(shù)實(shí)在很多,所以在做課程設(shè)計(jì)之間,我又認(rèn)真復(fù)習(xí)了從圖書館借來(lái)的拉刀設(shè)計(jì)的參考資料,學(xué)會(huì)了如何分析現(xiàn)有問題,并熟悉了設(shè)計(jì)步驟,知道了如何查閱手冊(cè)和一些相關(guān)量的常規(guī)選取方法,以及要注意的問題等等。在做的過程中,還結(jié)合了平時(shí)實(shí)習(xí)中所看到的實(shí)際情況,這也使我在思想素質(zhì)和分析能力上都有所提高。
通過這次設(shè)計(jì),我基本上掌握了拉刀設(shè)計(jì)的一般思路,并能夠獨(dú)立查詢相關(guān)手冊(cè)完成設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)使我在基本理論的綜合運(yùn)用以及正確解決實(shí)際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練。提高了我獨(dú)立思考問題,解決問題創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力,為以后的設(shè)計(jì)工作打下了較好的基礎(chǔ)!
河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文
河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文
題目:數(shù)控銑床底座零件加工
班 級(jí):
姓 名:
專 業(yè):
指導(dǎo)教師:
答辯日期:
2007年6月20日
目 錄
前 言 1
一,金屬切削的基本理論 2
二,金屬切削刀具 3
三.工件的裝夾及夾具的設(shè)計(jì) 5
四.?dāng)?shù)控銑削加工的主要對(duì)象 5
(一)數(shù)控銑銷加工內(nèi)容的選擇 6
〈二〉零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 7
〈三〉零件毛坯的工藝性分析 8
五 本次設(shè)計(jì)底座零件加工工藝的制定 9
〈一〉零件圖樣工藝分析 9
(二)確定裝夾方案 10
(三)進(jìn)給路線的確定 10
〈四〉刀具的選擇 11
〈五〉切削用量的選擇 11
〈六〉工序安排和工步劃分 11
技術(shù)要求: 12
表01 數(shù)控編程任務(wù)書 13
表02 數(shù)控加工工藝卡13
表03 數(shù)控刀具明細(xì)表 15
六、加工程序 16
前 言
隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展。人們的需求越來(lái)越大,對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和機(jī)床的加工能力等提出了越來(lái)越高的要求,在各類生產(chǎn)中的機(jī)械加工設(shè)備和日常生活中所用到的生產(chǎn)機(jī)械都層出不窮,而機(jī)械零件也日趨于復(fù)雜化,對(duì)零件的精度要求也越來(lái)越高,尤其在航天航空、軍事、造船等領(lǐng)域所需求的零件,其精度要求高,形狀復(fù)雜,用普通機(jī)床難以加工,而機(jī)械加工設(shè)備和機(jī)械加工工藝過程的自動(dòng)化、柔性化與智能化則為解決上述問題提供了有效的途徑。正是在這種情況下,一種具有高精度、高效率、適應(yīng)性強(qiáng)的“柔性”自動(dòng)化加工設(shè)備——數(shù)字程序控制機(jī)床(簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床)應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn),大大提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)成本并提高了零件的加工精度,可加工一些普通床無(wú)法加工的復(fù)雜零件,是現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)中不可或缺的生產(chǎn)工具。
美國(guó)麻省理工學(xué)院于1952年成功得研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控銑床。1955年用于制造航空零件的數(shù)控銑床正式問世。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的研制始于1958年,由清華大學(xué)研制出了最早的樣機(jī)。1966年我國(guó)誕生了第一臺(tái)用直線—圓弧插補(bǔ)的晶體管數(shù)控系統(tǒng)。1970年初研制成功集成電路數(shù)控系統(tǒng)。目前已有幾十個(gè)單位在從事不同層次的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)和開發(fā),形成了具有小批量能力的生產(chǎn)基地。數(shù)控機(jī)床的品種一機(jī)超過了500種,其中金屬切削機(jī)床品種的數(shù)控化率達(dá)20%以上。
數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品,綜合了計(jì)算機(jī),自動(dòng)控制,電機(jī)與拖動(dòng),電子和電力,自動(dòng)檢測(cè),氣液壓及精密機(jī)械等方面的技術(shù)。數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率及高柔性決定了發(fā)展數(shù)控機(jī)床是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路,是未來(lái)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。
數(shù)控機(jī)床雖然有諸多優(yōu)點(diǎn),但它必須具有一套完整的加工工藝和加工程序才能運(yùn)行并加工零件。由此可見加工程序的編制尤為重要,而零件的形狀復(fù)雜化,卻提
高了手工編程的難度,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造(CAD/CAM)的出現(xiàn)剛好配合數(shù)控機(jī)床彌補(bǔ)了手工編程的不足。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造軟件——Master CAM是由美國(guó)CNC Software公司開發(fā)的微機(jī)級(jí)CAD/CAM一體化軟件。Master CAM集CAD與CAM于一體,使用方便,容易掌握,被廣泛用于機(jī)械制造業(yè)和模具行業(yè)中的零件二維繪圖三維設(shè)計(jì)、數(shù)控自動(dòng)編程與加工,可實(shí)現(xiàn)CAD/CAM一體化。
本次設(shè)計(jì)的是一材料為45#的底座。該底座不允許用砂布及銼刀等修飾表面,即加工完成后需滿足要求,為方便編程,采用自動(dòng)編程方式,切削加工盡量選用大徑刀具并減少換刀次數(shù)。
由于本人水平有限,設(shè)計(jì)過程中若有什么疏漏及錯(cuò)誤,還望廣大師生批評(píng)指正。
一,金屬切削的基本理論
金屬切削加工是指在金屬切削機(jī)床上利用刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),從工件上切除多余金屬層,使其尺寸、形狀
和相對(duì)位置精度以及表面質(zhì)量達(dá)到設(shè)計(jì)要求的一種加工方法。以下主要闡述切削加工過程中的切削運(yùn)動(dòng),刀具切削部分的幾何角度,切削變形,切削力,切削熱,刀具幾何參數(shù)以及切削用量的合理選擇等內(nèi)容。掌握好這些基本理論可以解決生產(chǎn)中的許多實(shí)際問題。從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量,降低生產(chǎn)成本,提高生產(chǎn)效率。
二,金屬切削刀具
1.刀具材料
在金屬切削加工中,刀具材料的種類有很多,一般在通用機(jī)床上使用的刀具材料也可用于數(shù)控機(jī)床,但隨著數(shù)控機(jī)床向著高速、大功率方向發(fā)展,對(duì)刀具材料提出了更高的要求,一些新型刀具材料也應(yīng)運(yùn)而生。
1.1 刀具材料必須具備的性能
刀具材料的力學(xué)性能直接影響到工件加工后的形狀及尺寸精度,因此刀具材料必須具備高的硬度、高的耐磨性、足夠的強(qiáng)度和韌性、高的耐熱性和良好的工藝性等性能。
1.2 常用刀具材料的種類
現(xiàn)今所采用的刀具材料,具體可分為以下六種。包括高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層刀具材料、陶瓷、金剛石和立體氮化硼。
表1-1常用高速鋼的牌號(hào)和性能
類別
牌 號(hào)
硬度
抗彎強(qiáng)度
沖擊韌度
高溫硬度
通用高
速鋼
W18Cr4V
62--66
3.34
0.294
48.5
W6Mo5Cr4V2
62--66
4.3
0.5
47--48
W14Cr4VMn-RE
64--66
4
0.25
48.5
高性能
高速鋼
碳
9W18Cr4V
67--68
3
0.2
51
釩
W12Cr4V4Mo
63--66
3.2
0.25
51
超
?
硬
W6Mo5Cr4V2AL
63--66
3.43
0.3
55
W10Mo4Cr4V3AL
68--69
3
0.25
54
W6Mo5Cr4V5Sin6AL
66--68
3.6
0.27
51
W2M09Cr4VC08(M42)
66--70
2.75
0.25
55
表1-2硬質(zhì)合金刀具的成分及物理性質(zhì)
(1)高速鋼是指含較多鉻、鎢、鉬、釩等合金元素的高合金工具鋼,俗稱鋒鋼或白鋼。高速鋼有較高的硬度(63~66HRC)、耐磨性和耐熱性(約600~660攝氏度);有足的強(qiáng)度和韌性;有較好的工藝性。目前,高速鋼已作為主要的刀具材料之一,廣泛用于制造形狀復(fù)雜的銑刀、鉆刀、拉刀和齒輪刀具等。
(2)硬質(zhì)合金是由高硬度、高熔點(diǎn)的金屬碳化物(WC、TIC、TaC、Nbc等)和金屬黏結(jié)劑(Co、Ni、Mo等)用粉末冶金的方法制成的。
(3)涂層刀具材料是把硬質(zhì)合金或高速鋼刀具通過化學(xué)或物理方法在其表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物,這樣,既能提高刀具材料的耐磨性,又不降低其韌度。
(4)陶瓷材料的主要成分是三氧化二鋁。陶瓷是在高壓成形,在高溫下燒結(jié)而成的。陶瓷的硬度高(90~95HRA),耐磨性好,耐熱性高,在1200攝氏度時(shí),硬度味80HRA,磨檫因數(shù)小,化學(xué)穩(wěn)定性好。陶瓷刀具因其材質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好,硬度高,在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應(yīng)用。
(5)金剛石分為天然和人造兩種,天然金剛石數(shù)量稀少,所認(rèn)價(jià)格昂貴,應(yīng)用極少。人造金剛石是在高壓、高溫條件下由石墨轉(zhuǎn)化而成的,價(jià)格相對(duì)較低,應(yīng)用較廣。
(6)立體氮化硼是由軟的六方氮化硼在高壓、高溫條件下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成。立方氮化硼的硬度僅次于金剛石(8000~9000Hr),耐磨性好,耐熱性高(1400攝氏度),摩擦因數(shù)小,與鐵系金屬在(1200~1300攝氏度)時(shí)還不易起化學(xué)反應(yīng),但是在高溫下與水易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。所以,立方氮化硼一般在于切削條件下對(duì)鋼材、鑄鐵進(jìn)行加工。
2.銑削刀具
銑刀是一種在回轉(zhuǎn)體表面上或端面上分布有多個(gè)刀齒的多刃刀具。
銑刀的金屬銑加工中應(yīng)用非常廣泛的一種刀具。銑刀的種類多,主要用于臥式銑床式銑床,數(shù)控銑床,加工中心機(jī)床上加工平面,臺(tái)階面、溝槽、切斷、齒輪和成形表面等。銑刀是 多齒輪刀具,每一個(gè)刀齒相當(dāng)于一把車刀,因此采用銑刀加工刀具。其加工精度為IT8~IT9表面粗糙度為Ra1.6~6.3UM。
三.工件的裝夾及夾具的設(shè)計(jì)
工件的定位和夾緊是工件裝夾的兩個(gè)過程。為了保證工件被加工表面的技術(shù)要求,必須使工件相對(duì)刀具和機(jī)床處于一正確的加工位置。在使用夾具的情況下,就要使同一工序的所有工件都能在夾具中占據(jù)同一正確位置,這就是工件的定位問題。在工件定位以后,為了保證工件在切削力的作用下保證既定位置不變,這就需要將工件在既定位置上夾緊。因此,定位是讓工件有一個(gè)正確加工位置,而夾緊是固定正確位置,兩者是不同的。若認(rèn)為把工件夾緊不能動(dòng)就是定位正確了,這是錯(cuò)誤的。 用以固定工件,使之占有確定位置以接受加工或檢測(cè)的工藝裝備統(tǒng)稱為機(jī)床夾具,簡(jiǎn)稱夾具。
四.?dāng)?shù)控銑削加工的主要對(duì)象
1.數(shù)控銑削加工的主要對(duì)象
數(shù)控銑削是機(jī)械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一。主要用于各種復(fù)雜的平面、曲面和殼體類零件的加工,同時(shí)還可以進(jìn)行轉(zhuǎn)、擴(kuò)、鉸、攻螺紋、鏜孔等加工。根據(jù)數(shù)控?cái)?shù)控銑床所用的刀具的不同,可以加工不同的表面。圓柱形銑刀主要用于加工平面,其中粗齒圓柱形銑刀適用于粗加工,細(xì)齒圓柱形銑刀適用于精加工;立銑刀主要用于加工平面凹槽,臺(tái)階面以及加工成形表面;鍵槽銑刀主要用于加工圓頭封閉鍵槽;三面刃銑刀適用于加工凹槽和臺(tái)階面;角度銑刀主要用于加工帶角度溝槽和斜面;模具銑刀用于加工模型腔或凸模成形表面。根據(jù)數(shù)控銑銷的特點(diǎn),從銑銷加工角度來(lái)考慮,適合數(shù)控銑銷的主要加工對(duì)象有:①平面類零件;②變斜角零件;③曲面類零件。
2.數(shù)控銑銷加工工藝的制定
數(shù)控銑銷加工工藝的制訂是對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控銑銷加工的前期工藝準(zhǔn)備工作,合理的工藝設(shè)計(jì)方案是編數(shù)控加工程序的依據(jù)。制銑銷加工時(shí),主要應(yīng)完成對(duì)所有加工的工件進(jìn)行銑銷加工工藝性分析,擬訂工藝路線,設(shè)計(jì)加工工序工作。
2.1數(shù)控銑銷加工工藝分析
以數(shù)控銑銷加工的分析的可能性與方便對(duì)數(shù)控銑銷加工工件進(jìn)行工藝性分析。制訂零件的數(shù)控銑銷加工工藝時(shí),首先要對(duì)零件圖進(jìn)行工藝性分析,主要包括以下內(nèi)容。
(一)數(shù)控銑銷加工內(nèi)容的選擇
數(shù)控銑銷的工藝的范圍比普通銑床寬,但其價(jià)格較普通高的多,因此,選擇數(shù)控銑銷加工內(nèi)容時(shí),應(yīng)從實(shí)際需要和經(jīng)一部分進(jìn)行數(shù)控加工。因此在選擇數(shù)控銑銷加工時(shí),一定要結(jié)合實(shí)際情況,注意充分發(fā)揮數(shù)控銑銷加工的優(yōu)勢(shì),選擇那些最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序,一般可按以下順序考慮;
(1)普通銑床上無(wú)法加工的應(yīng)作為優(yōu)先選擇的內(nèi)容;
(2)普通銑床上難以加工,質(zhì)量也難以保證的應(yīng)作為重點(diǎn)的內(nèi)容;
(3)普通銑床上加工效率低下,手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的,可在數(shù)控銑床尚有加工能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。
〈二〉零件結(jié)構(gòu)工藝性分析
(1) 尺寸的標(biāo)注方法,編程方便與否常常是衡量數(shù)控加工工藝好壞的一個(gè)指標(biāo)。對(duì)于數(shù)控加工來(lái)說(shuō),零件圖上應(yīng)該以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。由于數(shù)控加工精度及重要定位精度都很高。不會(huì)產(chǎn)生較大的累積誤差而破壞使用性能,因此可以將局部的尺寸分散改為以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸的標(biāo)注方法。
(2)輪廓的幾何元素條件,通常數(shù)控編程所需的數(shù)學(xué)模型必須滿足以下的要求:
A 數(shù)學(xué)模型必須是完整的集合模型。
B 數(shù)學(xué)模型不能有多義性,不能有曲面重疊的現(xiàn)象,曲面的修剪應(yīng)該徹底,干凈,無(wú)曲面拓?fù)浜徒Y(jié)構(gòu)錯(cuò)誤。
C 數(shù)學(xué)模型應(yīng)該是光滑的幾何模型。
D 對(duì)外表面的數(shù)學(xué)模型,必須進(jìn)行光順處理,以消除曲面內(nèi)部的微觀缺陷,從而滿足零件的光順要求。
E數(shù)學(xué)模型中的曲面參數(shù)分布合理,均勻.
〈3〉零件的結(jié)構(gòu)工藝性
A 零件的內(nèi)腔和外形盡量采用統(tǒng)一的幾何模型和尺寸,尤其是加工面的轉(zhuǎn)接處的凹圓半徑,這樣可以縮小刀具的規(guī)格和換刀的次數(shù),提高生產(chǎn)效率。
B 內(nèi)槽及緣板之間的轉(zhuǎn)接圓角半徑不應(yīng)過小,這是因?yàn)樘幪巿A角半徑大小決定了刀具的直徑,而刀具直徑的大小與被加工輪廓的高低影響著工件加工工藝的好壞。
C 銑削零件底部平面時(shí),槽底圓角半徑Y(jié)不應(yīng)過大。
〈4〉數(shù)控加工的定位基準(zhǔn)
A 應(yīng)采用統(tǒng)一的基準(zhǔn)定位。
B 統(tǒng)一的基準(zhǔn)可以是工件上已有表面也可以是輔助基準(zhǔn)。
〈5〉選擇合適的加工方案,工藝分析的另一個(gè)重要任務(wù)是選擇合適的加工方案。一個(gè)零件往往有幾種可能的加工方案。所以應(yīng)考慮零件的尺寸要求,傾斜的角度,主軸箱的位置,刀具的形狀,機(jī)床的行程,零件的安裝,編程的難易程度等因素之后選定一個(gè)比較好的加工方案。
〈三〉零件毛坯的工藝性分析
毛坯在進(jìn)行數(shù)控加工時(shí),由于加工過程的自動(dòng)化,所以余量的大小,如何裝夾等問題應(yīng)在設(shè)計(jì)毛坯時(shí)就做好考慮。否則,如果毛坯不適合數(shù)控銑削。加工將很難進(jìn)行下去。
A 析毛坯的裝夾適應(yīng)性,主要考慮毛坯在加工時(shí)定位和加緊的可靠性與方便性,以便在一次裝夾中加工出較多的表面。對(duì)不便于裝夾的毛坯,可以考慮在毛坯另處增加裝夾余量或工藝凸臺(tái),工藝凹耳等輔助基準(zhǔn)。
B 析毛坯的余量大小及均勻性,主要是考慮在加工時(shí)要不要分層切削。也要分析加工中與加工后的變形程度,考慮是否采取預(yù)防性措施與補(bǔ)救措施。
2,2 數(shù)控銑削加工的工藝路線設(shè)計(jì)
數(shù)控加工的工藝路線設(shè)計(jì)與普通機(jī)床加工的常規(guī)工藝路線擬定的區(qū)別主要在于它僅是幾道數(shù)控加工工序的概括,而不是指毛坯到成品的整個(gè)工藝過程。由于數(shù)控加工工序一般均穿插于零件加工的整個(gè)工藝過程的中間,因此在工藝路線設(shè)計(jì)中一定要兼顧常規(guī)零件的安排,使之與整個(gè)工藝過程協(xié)調(diào)吻合
〈一〉工序的劃分
A 定位方式劃分工序,這種方法一般適合加工內(nèi)容不多的工件,加工完后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。通常是一次安裝,加工作為一道工序。
B 所用刀具劃分工序,有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工面,在一次安裝中盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位,即以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序。在專用數(shù)控機(jī)床和加工中心上常用這種方法。
C 粗,精加工劃分工序,考慮工件的精度要區(qū),剛度和變形等因素來(lái)劃分工序時(shí),可按粗,精加工分開的原則來(lái)劃分工序,即先粗加工后精加工。
D 加工的部位來(lái)劃分工序,有些零件的加工內(nèi)容很多,構(gòu)成零件輪廓的表面結(jié)構(gòu)差異很大,可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn),將加工部位分成幾個(gè)部分,如內(nèi)形,外形,曲面和平面等。
綜上所述,在劃分工序時(shí),一定要視零件結(jié)構(gòu)工藝性,機(jī)床的功能,零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少,安裝次數(shù)以及生產(chǎn)組織狀態(tài)等實(shí)際情況靈活掌握。
〈二〉工步的劃分
1一加工表面按粗加工,半精加工,精加工依次完成或全部加工表面按先粗后精加工分開進(jìn)行,若加工尺寸精度要求較高時(shí),可采用前者,若加工表面位置精度要求較高時(shí)采用后者。
2于既有銑削面又有鏜孔的零件,可以采用先面后孔的原則劃分工步。
3所用刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短,可采用刀具集中工步,以減少換刀次數(shù)減少空移時(shí)間,提高加工效率。
4一次安裝中,盡可能完成所有能夠加工的表面。
〈三〉加工順序的安排
1道工序的加工不能影響下道工序的定位和夾。
2內(nèi)后外原則,即先進(jìn)行內(nèi)型腔加工,后進(jìn)行外型腔的加工。
3相同安裝方式或用同一刀具加工工序,最好連續(xù)進(jìn)行,以減少重復(fù)定位的次數(shù)。
4裝中進(jìn)行的讀哦道工序,應(yīng)先安排對(duì)工件破壞較小的工序。
五 本次設(shè)計(jì)底座零件加工工藝的制定
〈一〉 零件圖樣工藝分析
(1)內(nèi)容的選擇。本次設(shè)計(jì)毛坯為45#鋼,尺寸為220X180X40,為減少數(shù)控銑削余量,提高生產(chǎn)效率,可在普通銑床上將毛坯加工成204X154X36。且普通銑削可滿足所加工表面的粗糙度要求,即底面粗糙度滿足1.6要求。
(2)加工內(nèi)容的選擇,該底座零件有較煩瑣的曲線銜接和較多的孔心定位加工,在普通銑床上難以保證加工的質(zhì)量,需用數(shù)控銑床加工,才能保證加工精度,提高生產(chǎn)效率。
(3)零件結(jié)構(gòu)工藝性分析,構(gòu)成底座輪廓的幾何元素的條件充分,幾何模型完整,光滑,無(wú)多余的曲面。數(shù)學(xué)模型無(wú)曲面重疊現(xiàn)象,曲面參數(shù)分布合理,均勻。曲面沒有異常的凸起和凹坑。編程時(shí)所需基點(diǎn)坐標(biāo)很容易求得。
(4)零件毛坯的工藝性分析 該零件在數(shù)控銑削加工前,已在普通機(jī)床上進(jìn)行了初加工,個(gè)相鄰面的垂直度已有了保證,從而留有充分 穩(wěn)定的加工余量,材料為鑄鐵,切削加工性較好。
(二)確定裝夾方案
(1) 普通銑削 有于該底座毛坯為一標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方體,故在普通銑床上進(jìn)行初加工時(shí)用臺(tái)虎鉗定位。用橡膠
錘消除裝夾間隙,用墊鐵作輔助支撐,采用平面定位原則將毛坯加工為 204*154*36尺寸的長(zhǎng)方體。
(2)數(shù)控銑削加工裝夾方案 毛坯在普通銑床上初加工得到標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)方體, 為降低生產(chǎn)成本用臺(tái)虎鉗定位
,同樣用橡膠錘消除裝夾間隙,用墊圈作為輔助支撐,臺(tái)虎鉗用雙螺母夾緊。提高裝夾剛性,防止銑削時(shí)振動(dòng)
(三)進(jìn)給路線的確定
毛坯在 普通銑床上進(jìn)行的初加工對(duì)表面粗糙度無(wú)嚴(yán)格要求,故普通銑削加工路線不需重點(diǎn)考慮,采用大直 徑的面銑刀和最短的進(jìn)給路線即可。重點(diǎn)應(yīng)防在數(shù)控洗削上。在數(shù)控洗削加工時(shí)。用立銑刀的惻忍洗雪平面工件的外輪廓時(shí),為減少接刀痕跡。保證凌鮚表面質(zhì)量,切入,切出部分應(yīng)考慮外延。銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿工價(jià)輪廓曲線的延長(zhǎng)線切向切入和切除工件表面,不應(yīng)沿法線直接切入工件。以避免加工表面產(chǎn)生劃痕,保證零件輪廓光滑,對(duì)與精車尤其重要。具體走刀路線在后面工序按排和工步劃分部分詳解。
〈四〉刀具的選擇
本例零件材料是一般材料,切削加工性較好,在普通銑床上初加工時(shí),因切削力大,固易選用較小直徑的銑刀,選用Q5硬質(zhì)合金銑刀,主軸轉(zhuǎn)速500-800r/min,進(jìn)給速度30-60mm/min.
數(shù)控銑削平面及凹槽時(shí)為減少換刀次數(shù)及加工圓弧要求,選擇Q10高速鋼立銑刀,根據(jù)精加工取主軸速度,加工A-A直紋曲面時(shí)減小殘留圓角及提高加工效率選用Q5高速鋼球刀加工。
〈五〉切削用量的選擇
普通銑削時(shí)每個(gè)加工面背吃刀量均為2mm數(shù)控銑削時(shí)第一次精銑上表面時(shí)背吃刀量為1mm,第二次為5mm,第三次為4mm,余下的為1mm隨同輪廓的精銑一起完成,圓弧連接輪廓各留0.5-0.7mm精銑余量。在 第三次進(jìn)給完成之后檢測(cè)零件的幾何尺寸,依據(jù)檢測(cè)結(jié)果決定進(jìn)刀深度和刀具半徑偏置量,分別對(duì)兩切削深度精銑一次,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
〈六〉工序安排和工步劃分
該底座在普通銑床進(jìn)行銑削加工工序一道,按加工面來(lái)劃分工步,在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行銑削加工的工序四道,按切削深度來(lái)劃分工步,詳見數(shù)控加工工藝文件。
數(shù)控銑(三)
技術(shù)要求:
1、準(zhǔn)用砂布及銼刀等修飾表面。
2、未注公差尺寸按 GB1804-M。
3、材料及備料尺寸:45#(220×180×40)
表 01 數(shù)控編程任務(wù)書
年 月 日
工藝處
數(shù)控編程任務(wù)書
產(chǎn)品零件圖號(hào)
任務(wù)書編號(hào)
主要工藝說(shuō)明及技術(shù)要求:
1、準(zhǔn)用砂布及銼刀等修飾表面。
2、未注公差尺寸按 GB1804-M。
3、材料及備料尺寸:45#(220×180×40)
收到編程時(shí)間
月 日
經(jīng)手人
編制
審核
編程
審核
批準(zhǔn)
表02 數(shù)控加工工藝卡
機(jī)械廠
數(shù)控加工工藝卡
產(chǎn)品名稱或代號(hào)
零件名稱
零件圖號(hào)
底座
工藝序號(hào)
程序編號(hào)
夾具名稱
夾具編號(hào)
使用設(shè)備
車間
%0001
臺(tái)虎鉗
數(shù)控銑床
工步號(hào)
工步內(nèi)容
加工面
刀具號(hào)
刀具規(guī)格
主軸轉(zhuǎn)速
進(jìn)給速度
背吃刀量
備注
1
選擇毛坯
Φ5硬質(zhì)合金立銑刀
2
粗銑毛坯
……
3
銑平面凹槽及外輪廓
Φ10高速鋼立銑刀
04
銑A-A曲面
Φ10高速鋼球刀
05
銑通孔
Φ10高速鋼立銑刀
編制
審核
批準(zhǔn)
第 頁(yè)
共 頁(yè)
表03數(shù)控刀具明細(xì)表
零件圖號(hào)
零件名稱
材料
數(shù)控刀具明細(xì)表
程序編號(hào)
車間
使用設(shè)備
03142-01
手機(jī)上模
ZC45
%100
數(shù)控銑床
刀具號(hào)
刀具位
刀具名稱
刀具圖號(hào)
刀具
刀補(bǔ)地址
換刀方式
加工部位
直徑
長(zhǎng)度
直徑
長(zhǎng)度
自動(dòng)/手動(dòng)
設(shè)定
補(bǔ)償
設(shè)定
T01
平銑刀
6
100
手動(dòng)
T02
球頭銑刀
2
100
手動(dòng)
T03
球頭銑刀
1
100
手動(dòng)
編制
審核
批準(zhǔn)
年 月 日
共 頁(yè)第 頁(yè)
30
六、加工程序
%
O0000
N100G21
N101G0G17G40G49G80G90
N102T1M6
N103G0G90G54X-127.Y-79.998A0.S1909M3
N104G43H1Z50.
N105Z47.
N106G1Z35.F7.2
N107X117.F763.6
N108G3Y-65.453R7.273
N109G1X-117.
N110G2Y-50.908R7.273
N111G1X117.
N112G3Y-36.363R7.273
N113G1X-117.
N114G2Y-21.818R7.273
N115G1X117.
N116G3Y-7.273R7.273
N117G1X-117.
N118G2Y7.273R7.273
N119G1X117.
N120G3Y21.818R7.273
N121G1X-117.
N122G2Y36.363R7.273
N123G1X117.
N124G3Y50.908R7.273
N125G1X-117.
N126G2Y65.453R7.273
N127G1X117.
N128G3Y79.998R7.273
N129G1X-127.
N130Z45.F7.2
N131G0Z50.
N132S1527M3
N133X-104.Y-79.Z84.8
N134Z43.8
N135G1Z34.8
N136X104.F610.8
N137Y79.
N138X-104.
N139Y-79.
N140X-94.Y-69.
N141X-73.921
N142X-73.932Y-68.994
N143X-74.43Y-68.804
N144G2X-74.571Y-68.756R1.
N145G1X-75.682Y-68.284
N146G2X-75.814Y-68.216R1.
N147G1X-76.29Y-67.992
N148G2X-76.427Y-67.933R1.
N149G1X-78.034Y-67.103
N150G2X-78.152Y-67.031R1.
N151G1X-78.776Y-66.672
N152G2X-78.898Y-66.605R1.
N153G1X-80.418Y-65.635
N154G2X-80.538Y-65.546R1.
N155G1X-80.975Y-65.243
N156G2X-81.101Y-65.163R1.
N157G1X-82.067Y-64.439
N158G2X-82.179Y-64.341R1.
N159G1X-82.588Y-64.01
N160G2X-82.707Y-63.921R1.
N161G1X-84.069Y-62.731
N162G2X-84.167Y-62.632R1.
N163G1X-84.687Y-62.135
N164G2X-84.789Y-62.041R1.
N165G1X-86.034Y-60.736
N166G2X-86.129Y-60.621R1.
N167G1X-86.481Y-60.223
N168G2X-86.584Y-60.115R1.
N169G1X-87.349Y-59.181
N170G2X-87.435Y-59.059R1.
N171G1X-87.753Y-58.64
N172G2X-87.847Y-58.525R1.
N173G1X-88.886Y-57.044
N174G2X-88.957Y-56.925R1.
N175G1X-89.343Y-56.318
N176G2X-89.421Y-56.203R1.
N177G1X-90.318Y-54.638
N178G2X-90.383Y-54.504R1.
N179G1X-90.63Y-54.033
N180G2X-90.704Y-53.904R1.
N181G1X-91.224Y-52.814
N182G2X-91.278Y-52.675R1.
N183G1X-91.487Y-52.193
N184G2X-91.551Y-52.058R1.
N185G1X-92.206Y-50.372
N186G2X-92.247Y-50.24R1.
N187G1X-92.477Y-49.558
N188G2X-92.525Y-49.427R1.
N189G1X-93.023Y-47.694
N190G2X-93.053Y-47.548R1.
N191G1X-93.181Y-47.032
N192G2X-93.222Y-46.889R1.
N193G1X-93.467Y-45.706
N194G2X-93.486Y-45.559R1.
N195G1X-93.574Y-45.04
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N199G1X-93.906Y-42.245
N200G2X-93.922Y-42.107R1.
N201G1X-93.992Y-40.305
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N203G1X-93.987Y-39.624
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N207G1X-93.893Y-37.596
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N209G1X-93.686Y-35.65
N210G2X-93.661Y-35.513R1.
N211G1X-93.549Y-34.803
N212G2X-93.531Y-34.665R1.
N213G1X-93.168Y-32.898
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N215G1X-93.001Y-32.238
N216G2X-92.971Y-32.093R1.
N217G1X-92.656Y-30.984
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N219G3X-92.734Y-24.645R9.104
N220X-93.867Y-22.293R22.983
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N222G1X-93.979Y-22.045
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N224Y-69.
N225X-73.921
N226G3X-73.795Y-69.052R1.
N227G1X-72.087Y-69.631
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N230G3X-71.129Y-69.908R1.
N231G1X-69.371Y-70.331
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N233G1X-68.708Y-70.459
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N239G1X-64.751Y-70.944
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N250X19.013
N251G2X14.001Y-59.768R10.989
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N254G1X-14.504
N255G2X-14.Y65.71R11.
N256G1Y-58.125
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N258X-23.26Y-68.985R1.
N259G1X-23.401Y-69.
N260X19.013
N261G3X23.221Y-70.624R10.989
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N264G1X42.49Y-73.756
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N370X93.87Y-46.424Z28.654
N371X93.071Y-47.806Z29.23
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