轴类零件数控车削工艺.docx
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轴类零件数控车削工艺
数
控
项
目
(三)
实
训
报
告
组长:
刘小锋
副组长:
刘鹏
组员:
徐祖帅
李明辉
焦慧彬
沈香锋
王瑞霞
李鲜红
黄威
张晓
目录
一、轴类零件图3
二、工艺分析3
1.分析图纸,确定数控加工工序3
2.确定数控机床和数控系统4
3.工件的安装和夹具的确定4
4.刀具的确定4
5.工件加工方案的确定4
三、走刀路线和数值处理5
1.编程原点的确定5
2.确定并绘制走刀落线5
3.起刀点、换刀点和对刀点的确定9
4.数值处理9
四、编写数控加工技术文件10
1.工件安装和工件原点设定卡片11
2.工序卡片的编制13
3.刀具卡片的编制14
4.主要刀位点坐标计算15
五、编写零件的数控加工程序16
轴类零件数控车削
1、轴类零件图(此部分有徐祖帅完成)
材料:
45钢
棒料尺寸:
Φ65x125mm
切削加工性能较好,无热处理要求
2、工艺分析(此部分有焦慧彬、张晓完成)
1.分析图纸,确定数控加工工序
该零件属于轴类零件。
零件的外表面有圆柱、圆锥、圆弧、沟槽和螺纹面组成,内表面则由圆柱孔、螺纹及沟槽组成。
外圆柱面60mm、50mm、40mm以及内外螺纹M24和M32有较高的加工精度及表面粗糙度要求,几处表面粗糙度为0.8的加工面需要重点考虑,其余表面加工精度较易保证。
零件50mm外圆表面与60mm轴心线有同轴度要求,40mm的锥面与60mm轴心线有全跳动要求,以上两点需要从装夹上保证。
零件标注完整,尺寸标注基本符合数控加工要求,轮廓描述清晰。
零件材料为45钢,切削加工性能好,无热处理要求。
先用65x125mm的棒料毛坯。
根据零件图样的分析,考虑以下几点工艺措施:
(1)对于尺寸精度要求的部分,可以考虑其公差平均值进行加工,即Φ600-0.03的加工尺寸为59.985mm,500-0.03的加工尺寸为49.985mm,400-0.03的加工尺寸为39.985mm。
需要指出的是,在本例中由于所有尺寸精度要求的部分都属于同向偏差,因此可以考虑采用刀具补偿的办法来保证其加工精度,这样可以减少计算,方便编程。
(2)螺纹部分。
根据外螺纹的精度要求,取牙型高度=0.6495P=0.487mm,螺纹内径d=31.9mm;根据内螺纹的精度要求,取牙型高度=0.6495P=0.974mm,螺纹内径D=22.6mm。
(3)对于形位精度要求的部分,60mm的轴心线是50mm外圆的基准,同时又是锥面全跳动的基准,因此,在精加工外轮廓时,考虑在一次装夹同时加工所有的外轮廓面保证形位精度要求。
(4)对于三处表面粗糙度要求较高的部分,考虑在磨床上进行。
综合分析零件图可知,零件各部分之间尺寸相差不大,长度也不算长,除最后的磨削外,其余的金属切削加工部分都可以在数控机床上进行。
2.确定数控机床和数控系统
零件加工余量较少,数量较多,要求较高,可以考虑用三台数控车床完成数控加工,以便提高加工效率,数控车床采用CA6140,数控系统可选择FANUC-0i系统的数控车床。
3.工件的安装和夹具的确定
根据零件的形状,毛坯采用65mm的长圆棒料。
由于零件上所有表面都需要加工,不仅包括内外表面,而且还有对垂直度及同轴度要求,显然不能一次装夹完成所有加工面。
结合零件工艺分析和批量的特点,考虑采用三次装夹完成加工,所有夹具主要是三爪卡盘和活顶尖。
具体装夹方式见工件安装和加工原点设定卡片1~3。
4.刀具的确定
零件外圆大部分由台阶组成,圆弧段的弦高不大,故粗加工可以选择90°的硬质合金偏刀进行外圆粗加工,副偏角可稍微大一些,以防加工圆弧时发生干涉;精加工时可以选用主偏角为93°副偏角不小于42°的外圆车刀完成。
外螺纹加工时,采用刀宽3mm的切槽刀加工螺纹的退刀槽,选用外螺纹车刀加工外螺纹M32x0.75-6h。
内螺纹加工时必须先加工内孔,内孔加工前先钻中心孔,采用Φ18mm的麻花钻加工内孔的底孔,然后选择内孔车刀加工表面;内沟槽采用刀宽4mm的切槽刀加工螺纹的退刀槽,再选用内螺纹刀加工内螺纹。
具体刀具型号见刀具卡片1。
5.工件加工方案的确定
该零件在CA6140上采用三爪卡盘装夹加工,根据零件毛坯和加工要求,零件分三次安装完成加工。
第一次安装,以零件左端外圆表面为粗基准,加工右端面和右端外圆面:
1、粗精车右端面;
2、粗车右端外圆面至Φ61mm,长85mm;
3、打中心孔;
第二次安装,以第一次安装加工的右端外圆面为基准,加工左端面、左端外圆面以及左端内表面:
1、粗、精车左端面,保持总长120mm;
2、粗车左端外圆面至Φ61mm,长35mm;
3、钻孔至Φ18mm;
4、扩孔至Φ19.8mm;
5、铰孔至Φ20mm;
6、切退刀槽;
7、车螺纹;
第三次安装采用一夹一顶的装夹方式,加工零件所有外表面:
1、粗、精车零件外轮廓;
2、粗、精加工R30的圆弧;
3、切螺纹退刀槽;
4、车削外螺纹;
3、走刀路线和数值处理
1.编程原点的确定(1、2由沈香锋、李鲜红完成)
由于零件毛坯为一圆棒料,根据零件图样的尺寸标注特点、加工精度要求以及安装情况,编程原点在三次安装中的位置见工件安装和加工原点设定卡片1~3。
2.确定并绘制走刀落线
根据加工方案,三次装夹后的进给路线分别见图1~8。
图3.1装夹一的走到路线
切断面和外圆
图3.2装夹二的走刀路线
钻、扩、铰孔
图3.3装夹二的走刀路线
切槽
图3.4装夹二的走刀路线
车内螺纹
图3.5装夹二的走刀路线
外轮廓粗、精加工
图3.6装夹三的走刀路线
R30圆弧粗、精加工局部图
图3.7装夹三的走刀路线
螺纹加工
图3.8装夹三的走刀路线
3.起刀点、换刀点和对刀点的确定(3、4由王瑞霞完成)
该零件由于采用的刀具较多,选择采用G54格式来设置工件坐标系,起刀点和换刀点设置在同一点上,考虑到安全合理因素,每一次装夹后的起刀点见图3.1~3.8和工件安装和加工原点设定卡片1~3.对刀点可选择在外圆面和右端面的交点上。
4.数值处理
该零件在数值上计算主要有三处:
一是外圆圆弧R30处弦高的大小,通过计算可知深度约为7.5mm,由于深度较大,可分五次走刀完成,第一、二、三次走刀的切削深度为2mm,第四次走刀的切削深度为1mm,第五次走刀为精加工,切削深度为0.5mm,车削到要求尺寸;为了保证加工精度,又能减少计算,粗加工时将R30圆弧的起点和终点定义为(51,-45)和(51,-85),同时采用浮动圆心的编程方式编制圆弧加工程序。
二是内螺纹M24x1.5-6h的牙型高度的计算以及分几次完成螺纹加工,根据表可知:
牙型高度:
t=0.6495xP=0.6495x1.5=0.974mm
螺纹计划分四刀完成:
ap=0.8mm,ap=0.6mm,ap=0.4mm,ap=0.16mm
三是外螺纹M32x0.75-6h的牙型高度的计算以及分几刀完成螺纹加工,根据查表可知:
牙型高度:
t=0.6495xP=0.6495x0.75=0.487mm
螺纹计划分三刀完成:
ap=0.4mm,ap=0.4mm,ap=0.2mm。
4、
编写数控加工技术文件
1.工件安装和工件原点设定卡片(由刘鹏完成)
1.第一次装夹
2.第二次装夹
3.第三次装夹
2.工序卡片的编制(由黄威完成)
表3-1数控加工工序卡片表
零件图号
0010
零件名称
轴类零件
编制日期
2012.4.3
程序号
00010
编制
刘小锋
工步号
工部内容
刀具号
切削速度
/r*min-1
进给速度mm*r-1
切深/mm
备注
1
装夹毛坯右端外圆,车左端面
T01
1500
0.15
1~3
2
粗车右端外圆面至Φ61mm,长85mm
T02
1500
0.15
1~3
3
钻中心孔
T03
2000
0.1
1.5
4
调头粗、精车左端面,保证总长120mm
T01
1500
0.15
1~3
5
粗车左端外圆面至Φ61mm,长35mm
T02
1500
0.15
1~3
6
钻孔至Φ18mm
T04
500
0.1
9
7
扩孔至Φ17.8mm
T05
500
0.1
0.9
8
铰孔至Φ20mm
T06
200
0.08
0.1
9
切退刀槽
T07
600
0.1
槽宽4
10
车螺纹
T08
500
1.5
11
粗精车零件外轮廓
T09
1500
0.15
1~3
12
粗精加工R30的圆弧
T10
1800
0.1
0.5~2.0
13
切螺纹退刀槽
T11
400
0.1
槽宽3
14
车削外螺纹
T12
500
0.75
3.刀具卡片的编制(3、4由李明辉完成)
表3-2零件数控加工刀具卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
序号
刀具号
刀具规格与名称
数量
加工表面
备注
1
T01
45°端面粗车刀
1
粗、精车端面
2
T02
90°外圆车刀
1
加工外表面
3
T03
Φ4mm中心钻
1
钻中心孔
4
T04
Φ18mm麻花钻
1
钻内孔的底孔
5
T05
Φ19.8mm扩孔钻
1
扩内孔表面
6
T06
Φ20mm铰刀
1
精加工内孔表面
7
T07
刀宽4mm的内沟槽刀
1
内螺纹的退刀槽
8
T08
内螺纹刀
1
加工内螺纹
9
T09
93°外圆精车刀
1
精加工外表面
10
T10
35°外圆精车刀
1
精加工外轮廓
11
T11
刀宽3mm的切断刀
1
外螺纹的退刀槽
12
T12
外螺纹刀
1
加工外螺纹
编制
刘小锋
审核
批准
2012年4月3日
共页
第页
4.主要刀位点坐标计算
A(70,0)B(-0.5,0)C(61,3)D(61,85)E(70,85)
主要坐标点如下:
A(70,0)B(-0.5,0)C(61,5)D(61,-32)E(0,5)F(0,-36.35)G(0,-30)H(26,-24)
A(65,5)B(28,5)C(32,-2)D(32,-20)E(40,-20)F(50,-40)G(50,-85)H(50,-87)I(56,-90)J(60,-90)K(60,-115)L(60,-121)M(65,-121)N(26,-20)
五、编写零件的数控加工程序(由刘小锋完成)
根据以上的工艺分析,该零件的数控加工程序如下:
表3-3装夹一的程序清单
零件号
0006
零件名称
编制日期
2012.04.03
程序号
编制
刘小锋
序号
程序内容
程序说明
N10
00001
程序号
N20
G90G54G00X300Z100T0100;
建立工件坐标系,快速到达程序起刀点
N30
T0101;
换端面车刀,建立刀具长度补偿
N40
G96S150;
恒线速度控制
N50
G50S3000;
最高转速控制
N60
G00X70Z0M03;
到达切削端面的始点,主轴正转
N70
G01X-0.5F0.15;
车削端面
N80
G00X300.0Z100.0T0100;
返回起刀点,取消刀具补偿
N90
T0202;
换外圆车刀,建立刀具长度补偿
N100
G97S1200;
恒转速控制
N110
G54G00X61.0Z3.0M03;
到达切削外圆的始点,主轴正转
N120
G01X61Z-85.0F0.15;
车削外圆
N130
G01X70.0;
切出
N140
G00X300.0Z100.0T0200;
返回起刀点,取消刀具补偿
N150
T0303;
换中心钻,建立刀具长度补偿
N160
M03S1500;
主轴正转
N170
G54G00X0Z5.0;
到达钻中心孔的始点
N180
G01Z-10.0F0.1;
钻中心孔
N190
G00Z5.0;
退刀
N200
G00X300.0Z100.0T0300;
返回起刀点,取消刀具补偿
N210
M05
主轴停转
N220
M02
程序结束
表3-4装夹二的程序清单
零件号
0006
零件名称
编制日期
2012.04.03
程序号
00002
编制
刘小锋
序号
程序内容
程序说明
N10
00002
程序名
N20
G90G54G00X300.0Z100.0T0100;
建立工件坐标系,快速度达到程序起刀点
N30
T0101;
换端面车刀,建立刀具长度补偿
N40
G96S150;
恒线速度控制
N50
G50S3000;
最高转速控制
N60
G00X70.0Z0M03;
到达切削端面的始点,主轴正转
N70
G01X-0.5F0.15;
车削端面
N80
G00X300.0Z100.0T0100;
返回起刀点,取消刀具补偿
N90
T0202;
换外圆车刀
N100
G00X61.0Z5.0M03S1000;
到达外圆切削的始点,主轴正转
N100
G01X61.0Z-32.0F0.15;
车外圆
N120
G00X300.0Z100.0T0200;
快速推至换刀点,取消刀补
N130
T0404;
换钻头,建立刀具长度补偿
N140
G97S500;
恒转速控制
N150
G00X0Z5.0M03;
到达钻孔的始点,主轴正转
N160
G01Z-36.35F0.1;
钻孔至深度
N170
G00Z5.0;
退出钻头
N180
G00X300.0Z100.0T0400;
快速退至换刀点取消刀补
N190
T0505;
换扩孔刀
N200
G00X0Z5.0M03S500;
到达扩孔的始点,主轴正转
N220
G01Z-30.0F0.1;
扩孔至深度
N230
G00Z5.0;
退出扩孔刀
N240
G00X300.0Z100.0T0500;
快速退至换刀点,取消刀补
N250
T0606;
换铰刀
N260
G00X0Z5.0M03S200;
到达铰孔的始点,主轴正转
N270
G01Z-30.0F0.1;
铰孔至深度
N280
G01Z5.0;
退出铰刀
N290
G00X300.0Z100.0T0600;
快速退至换刀点,取消刀补
N300
T0707;
换切槽刀
N310
G00X18.0Z5.0M03S600;
快速定位到孔外安全位置,主轴正转
N320
G00Z-24.0;
Z轴快速到达内孔切槽起始点
N330
G01X26.0F0.1;
切螺纹退刀槽至尺寸
N340
G04X1.5;
槽底暂停1.5s
N350
G00X18.0;
孔内x轴退刀
N360
G00Z5.0;
Z轴退刀至孔外安全位置
N370
G00X300.0Z100.0T0700;
快速退刀至换刀点,取消刀补
N380
T0808;
换内螺纹车刀
N390
G97S500;
恒转速控制
N400
G00X18.0Z10.0M03;
到达螺纹切削始点,主轴正转
N410
G92X22.84Z-22F1.5M07;
螺纹切削开切削液
N420
X23.44;
螺纹切削
N430
X23.84;
螺纹切削
N440
X24.0;
螺纹切削
N450
G00X300.0Z100.0T0800;
快速退刀至换刀点,取消刀补
N460
M05;
主轴停转
N470
M02;
程序结束
表3-5装夹三的程序清单
零件号
0006
零件名称
编制日期
2012.04.03
程序号
00003
编制
刘小锋
序号
程序内容
程序说明
N10
00003;
程序名
N20
G54G00X300.0Z100.0T0100;
建立工件坐标系,快速度达到程序起刀点
N30
T0909;
换外圆车刀建立刀具长度补偿
N40
G96S150M03;
恒线速控制
N50
G00X65.0Z5.0M08;
到达粗车零件外轮廓的循环起始点
N60
G71U3.0R1.0;
定义粗车循环参数
N70
G71P80Q180U0.6W0.3F0.2;
N80
G00X28.0Z5.0S180;
N90
G01G42Z0F0.1;
精车轮廓定义
N100
G01X32.0Z-2.0;
N100
G01W-20.0;
N120
G01X40.0;
N130
G01X50.0W-20.0;
N140
G01W-42.0;
N150
G02X56.0W-3.0R3.0;
N160
G01X60.0;
N170
G01Z-121.0;
N180
G00G40X65.0;
精车轮廓结束段
N190
G70P80Q180;
精加工外轮廓
N200
G00X300.0Z100.0T0900;
快速退刀至换刀点,取消刀补
N220
T1010;
换圆弧车刀
N230
G00X50.6Z-45.0;
到达R30圆弧粗车起始点
N240
G02X50.6W-40.0R50.0F0.15;
第一次粗车R30圆弧
N250
G00X50.6Z-45.0;
到达R30圆弧粗车起始点
N260
G02X50.6W-40.0R35.0F0.15;
第二次粗车R30圆弧
N270
G00X50.6Z-45.0;
到达R30圆弧粗车起始点
N272
G02X50.6W-40.0R30.3.0F0.15;
第三次粗车R30圆弧
N274
G00X50.6Z-45.0;
到达R30圆弧粗车起始点
N280
G01X50.0F0.1;
到达R30圆弧精车起始点
N290
G02X50.0W-40.0R30.0;
精车R30圆弧
N300
G01X50.6;
X轴退刀
N310
G00X300.0Z10.0T1000;
快速退刀至换刀点取消刀补
N320
T1111;
换切槽刀
N330
G97S400M03;
恒转速控制,主轴正转
N340
G00X45.0Z-20.0;
到达切槽始点
N350
G01X26.0F0.1;
切槽至深度
N360
G04X1.5;
暂停1.5s
N370
G01C45.0M09;
退刀,关切削液
N380
G00X300.0Z100.0T1100;
快速退至换刀点,取消刀补
N390
T1212;
环内螺纹车刀
N400
G97S500;
恒转速控制
N410
G00X35.0Z5.0M08;
到达螺纹切削始点,主轴正转,开切削液
N420
G92X31.6Z-18.5F0.75;
螺纹切削
N430
X31.3;
螺纹切削
N440
X31.1;
螺纹切削
N450
G00X300.0Z100.0T1200M09;
快速退至换刀点,取消刀补
N460
M05;
主轴停转
N470
M03;
程序结束
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- 零件 数控 车削 工艺