数控车削基本工艺作业规程的制定.doc

电 子 教 案课 题3.2数控车削工艺规程制定课 型讲授授课日期课次授学时数2教学目的1 理解数控车削工艺基本特点；2掌握数控车削工艺重要内容。教学重点1 数控车削工艺基本特点；2数控车削工艺重要内容。教学难点数控车削工艺重要内容学情分析学生已经实习过数控车，故有一定基本。板书设计3.2数控车削工艺规程制定教学程序教学内容及教学双边活动教学手段与教学办法导入新课讲授新课讲授新课讲授新课讲授数控车削加工工艺规程制定重要内容有:分析零件图样、拟定工件在车床上装夹方式、各表面加工顺序和刀具进给路线以及刀具、夹具和切削用量选取等.下面以典型轴类零件为例来简介数控车削加工工艺规程制定环节,如图-所示. 3.2数控车削工艺规程制定一、分析零件图样 零件图样是工艺制定中首要工作,直接影响零件加工程序编制及加工成果.一方面熟悉零件在产品中作用、装配关系和工作条件,弄清各项技术规定对零件装配质量和使用性能影响,找出重要和核心技术规定,然后对零件图样进行分析.重要需考虑如下几方面. .图纸审查()图样构成轮廓几何元素充分性审查与分析. 图3-7所示零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面构成.其中各种直径尺寸有较高尺寸精度和表面粗糙度等规定;球面S50mm 尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓)误差作用.尺寸标注完整,轮廓描述清晰.零件材料为45钢,无热解决和硬度规定.通过审查得知:螺纹、槽、圆柱面和圆锥面轮廓要素均充分.而在图-中,BC 段圆弧与CD 段圆弧切点C 以及CD 段圆弧与DE 段圆弧切点D 尺寸未在图样上标注出来,无法对它们编程加工,故需要计算解决.()审查定位基准可靠性,加工精度、尺寸公差与否可以得到保证,应采用工艺办法.本 零件径向基准为零件轴线,轴向基准为右端面.零件为回转体,最大直径为mm,若采用三爪卡盘进行装夹,应保证轴线与机床主轴同心度和偏角误差不大于一定值.为保证轴线与机床主轴相对精度,可将零件右端车出夹持端,采用端面与卡盘端面紧靠定位;也可以右端钻中心孔,采用顶尖顶紧进行定位.本零件尺寸公差规定最高为.mm,角度偏差不不大于,表面粗糙度规定最高为.,采用数控机床进行加工,可保证其规定.可采用粗车精车加工办法进行加工.对图样上给定几种精度规定较高尺寸,因其公差数值较小,故编程时不必取平均值,而所有取其基本尺寸即可.毛坯选取与分析本零件材料采用钢,毛坯可选取型材棒料.本零件最大直径为mm,圆弧要素面最大直径为mm,经综合考虑,可选取直径为mm 型材棒料作为毛坯.此时,最小加工余量为()mm mm,要素面最小加工余量为()mmmm,可充分保证零件尺寸精度和表面粗糙度.此外,为便于装夹,坯件左端应预先车出夹持某些(双点画线某些),右端面也应先粗车出并钻好中心孔.毛坯选mm 棒料.机床选取本零件为回转体零件,表面有螺纹、圆弧面等复杂形状,采用普通车床不易加工.尺寸精度规定较高,表面形状可用数学模型表达.经综合考虑,可选取数控车床作为本零件加工机床.数控车床适合加工精度和表面粗糙度规定较高、表面形状复杂、带特殊螺纹回转体零件.拟定定位与装夹方案在加工时,用以拟定工件相对于机床、刀具和夹具对的位置所采用基准,称为定位基准.在各加工工序中,保证零件被加工表面位置精度工艺办法是制定工艺过程重要任务,它不但影响工件各表面之间互相位置尺寸和位置精度,并且还影响整个工艺过程安排和夹具构造,而合理选取定位基准是保证被加工表面位置精度前提,因而,在选取各类工艺基准时,一方面应选取定位基准.定位基准原则定位基准有粗基准和精基准之分.零件粗加工时,以毛坯面作为定位基准,这个毛坯面被称为粗基准;之后加工中,必要以加工过表面作为定位基准,这些表面被称为精基准.选取定位基准时,是从保证工件加工精度规定出发.在加工中,一方面使用是粗基准,但在选取定位基准时,为了保证零件加工精度,一方面考虑是选取精基准,精基准选定后来,再考虑合理地选取粗基准.)精基准选取原则选取精基准时,应重点考虑如何减少工件定位误差,保证加工精度,并使夹具构造简朴,工件装夹以便,详细选取原则为:()基准重叠原则.基准重叠原则,是指工件定位基准选取应尽量选取在工序基准上,也就是使工件定位基准与本工序工艺基准尽量重叠.()基准统一原则.基准统一原则,是指采用同一组基准定位加工零件上尽量多表面.()互为基准原则.对于某些位置精度规定高表面,可以采用互为基准、重复加工办法来保证其位置精度.()自为基准原则.对于精度规定很高表面,在精密加工时,为了保证加工精度,规定加工余量小且均匀,这时可以选已经加工过表面自身作为定位基准.()便于装夹原则.所选取精基准,特别是重要定位面,应有足够大面积和精度,以保证定位精确可靠,同步夹紧机构简朴,操作以便.)粗基准选取原则选取粗基准时,重要规定保证各加工面有足够余量,使加工面与不加工面之间位置符合图样规定,并特别注意要尽快获得精基准面.详细选取时应考虑下列原则:()重要表面原则(余量均匀原则).()保证互相位置规定原则.如果工件上有各种不加工面,则应选其中与加工面位置规定较高不加工面为粗基准,以便保证规定,使外形对称等.如图-所示工件,毛坯孔与外圆之间偏心较大,应当选取不加工外圆为粗基准,将工件装夹在三爪自定心卡盘中,把毛坯同轴度误差在镗孔时切除,从而保证其壁厚均匀.()不重复使用原则.()便于装夹原则.工件装夹办法普通轴类工件装夹办法有如下几种:()三爪自定心卡盘(俗称三爪卡盘)装夹.特点:自定心卡盘装夹工件以便、省时,但夹紧力没有单动卡盘大.用途:合用于装夹外形规则中、小型工件.()四爪单动卡盘(俗称四爪卡盘)装夹.特点:单动卡盘找正比较费时,但夹紧力较大.用途:合用于装夹大型或形状不规则工件.()一顶一夹装夹.特点:为了防止由于进给力作用而使工件产生轴向位移,可在主轴前端锥孔内安装一限位支撑,也可运用工件台阶进行限位.用途:这种办法装夹安全可靠,能承受较大进给力,应用广泛.()用两顶尖装夹.特点:两顶尖装夹工件以便,不需找正,定位精度高.但比一夹一顶装夹刚度低,影响了切削用量提高.用途:较长或必要通过多次装夹后才干加工好工件,或工序较多,在车削后还要铣削或磨削工件.通过上述分析,如图-所示零件,咱们选取坯料轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准.装夹办法采用左端三爪自定心卡盘定心夹紧右端活动顶尖支承方案.拟定加工顺序为了达到质量优、效率高和成本低目,制定数控车削加工顺序时普通应遵循如下基本原则:先粗后精、先近后远、内外交叉、基面先行,并且程序段至少,走路线最短.先粗后精为了提高生产效率并保证零件精加工质量,在切削加工时,应先安排粗加工工序,在较短时间内,将精加工前大量加工余量(如图-所示虚线内某些)去掉,同步尽量满足精加工余量均匀性规定.当粗加工工序安排完后,应接着安排换刀后进行半精加工和精加工.各个表面按照粗车半精车精车顺序进行加工,逐渐提高加工表面精度.粗车可在短时间内去除工件表面上大某些加工余量.若粗车后所留余量均匀性满足不了精加工规定期,要安排半精车,以保证精加工余量小而均匀.精车要保证加工精度,按图样尺寸由最后一刀持续加工而成.先近后远这里所说远与近,是按加工部位相对于对刀点距离而言.普通状况下,离对刀点近部位先加工,离对刀点远部位后加工,以便缩小刀具移动距离,减少空行程时间,提高加工效率.对于数控车削而言,先近后远尚有助于保持坯件或半成品刚性,改进其切削条件.内外交叉对既有内表面(内型腔)又有外表面需要加工零件,在安排加工顺序时,应先进行内外表面粗加工,后进行内外表面精加工.切不可将零件上一某些表面(外表面或内表面)加工完毕后,再加工其她表面(内表面或外表面).基面先行用作精基准表面应优先加工出来,再以加工出精基准为定位基准,安排其她表面加工.由于定位基准表面越精准,装夹误差就越小.拟定进给路线进给路线是刀具在整个加工过程中运动轨迹,即刀具从起刀点开始进给运动起,直到加工程序运营结束后退刀返回该点所通过途径,涉及了切削加工途径及刀具切入、切出等空行程途径.拟定进给路线重点在于拟定粗加工及空行程进给路线.刀具引入、切出在数控车床上进行加工时,要安排好刀具引入、切出路线,尽量使刀具沿着轮廓切线方向引入、切出.特别是车螺纹时,由于开始加速时和加工结束时主轴转速和螺距之间速比不稳定,加工螺纹会发生乱扣现象,因此必要设立升速段 和降速段,这样可避免因车刀升降速而影响螺距稳定(见图-).最短空行程路线拟定最短进给路线,除了依托大量实践经验外,还应善于分析,必要时可辅以某些简朴计算.)巧用起刀点图-(a)所示为采用矩形循环方式进行粗车普通状况.其起刀点A 设定是考虑到精车等加工过程中需以便地换刀,故将其设立在离坯件较远位置处,同步将起刀点与其对刀点重叠在一起.按三刀粗车进给路线安排如下:第一刀为ABCDA,第二刀为AEFGA,第三刀为AH IJA.图-(b)则是将起刀点与对刀点分离,并设于图示B 点位置,仍按相似切削量进行三刀粗车,其进给路线安排如下:起刀点与对刀点分离空行程为AB,第一刀为BCDEB,第二刀为BFGH B,第三刀为BIJKB.)巧设换刀点为了考虑换刀以便和安全,有时也将换刀点设立在离坯件较远位置处,见图-(a)中点A.当换第二把刀后,进行精车时空行程路线较长;如果将第二把刀换刀点设立在图-(b)中B 点位置上,则可缩短空行程距离.)合理安排“回零”路线在手工编制较复杂轮廓加工程序时,为使其计算过程尽量简化,既不易出错,又便于校核,编程者有时将每一刀加工完后刀具终点通过执行“回零”(即返回对刀点)指令返回到对刀点位置,然后再执行后续程序.这样会增长走刀距离,减少生产效率.因而,在合理安排“回零”路线时,应使其前一刀终点与后一刀起点间距离尽量缩短,或者为零,即满足进给路线为最短规定.最短切削进给路线切削进给路线短,可有效地提高生产效率,减少刀具损耗等.在安排粗加工或半精加工切削进给路线时,应同步兼顾被加工零件刚性及加工工艺性等规定,不能顾此失彼.如图-所示为三种不同轮廓粗车切削进给路线.其中,图-(a)为运用数控系统封闭式复合循环功能控制车刀沿着工件轮廓线进给路线;图-(b)为运用其程序循环功能安排“三角形”循环进给路线;图-(c)为运用矩形循环功能安排“矩形”循环进给路线.对以上三种切削进给路线进行分析和判断后可知,矩形循环进给路线总和最短,因而在同等切削条件下切削时间最短,刀具损耗至少.因数控车床具备粗车循环和车螺纹循环功能,只要对的使用编程指令,机床数控系统会自行拟定其进给路线,因而该零件粗车循环和车螺纹循环不需要人为拟定其进给路线(但精车进给路线需要人为拟定).拟定刀具合理地选用刀具,是保证产品质量和提高切削效率重要条件.在选取刀具形式和构造时,应综合考虑某些重要因素,如工件材料、形状、尺寸和加工规定;工艺方案和生产率等.加工图-所示零件所选用刀具如下:.选用mm 中心钻钻削中心孔.粗车及平端面选用硬质合金右偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉(可用作图法检查),副偏角不适当太小,选Kr.精车选用90硬质合金右偏刀,车螺纹选用60硬质合金外螺纹车刀,刀尖圆弧半径应不大于轮廓最小圆角半径,取r.mm.为了便于编程和操作管理,将所选定刀具参数填入数控加工刀具卡片中,见表-.拟定切削用量.切削用量选取原则选取切削用量时,要在保证加工质量和刀具寿命前提下,充分发挥车床性能和刀具切削性能,使切削效率最高、加工成本最低.合理选取切削用量原则如下:()粗加工时切削用量选取原则.一方面,选用尽量大切削深度;另一方面,要依照机床动力和刚性限制条件等,选取尽量大进给量;最后,依照刀具耐用度拟定最佳切削速度.()精加工时切削用量选取原则.一方面,依照粗加工后余量拟定切削深度;另一方面,依照已加工表面表面粗糙度规定,选用较小进给量;最后,在保证刀具寿命前提下,尽量选用较高切削速度.粗加工时,以提高生产效率为主,但也要考虑经济性和加工成本;而半精加工和精加工时,以保证加工质量为目,兼顾加工效率、经济性和加工成本.详细数值应依照机床阐明书,参照切削用量手册,并结合实践经验而定.切削用量三要素拟定()切削深度ap 拟定.在工艺系统(车床夹具刀具零件)刚性好和机床功率容许状况下,尽量选用较大切削深度,以减少进给次数,提高生产效率.当零件精度规定较高时,应考虑恰当留出精车余量,其所留精车余量普通比普通车削时小,常取.mm.当粗车后所留余量均匀性不能满足精车规定期,则需安排半精车,普通取mm.因而加工如图-所示零件时,轮廓粗车循环选apmm,精车ap .mm;螺纹粗车时选ap .mm,逐刀减少,精车ap .mm.()主轴转速n 拟定.车削加工(除车螺纹外)时,主轴转速应依照零件上被加工部位直径、零件和刀具材料及加工性质等条件来拟定.在实际生产中,主轴转速可用式-计算:在拟定主轴转速时,需要一方面拟定其切削速度,而切削速度又与切削深度和进给量关于.车 螺纹时主轴转速n,主轴转速可用式(-)计算:原则上只要能保证每转一周时,刀具沿主进给轴(多为z 轴)方向位移一种螺距即可,车床主轴转速选用将考虑到螺纹螺距(或导程)大小、驱动电动机升降频率特性及螺纹插补运算速度等各种因素影响,故对于不同数控系统,推荐用不同主轴转速范畴.()进给量f 拟定.进给量是指工件旋转一周,车刀沿进给方向移动距离,单位为mm/r,它与切削深度有着较密切关系.进给速度重要是指在单位时间里,刀具沿进给方向移动距离,单位为mm/min,有些数控车床规定可选用以进给量(mm/r)表达进给速度.进给量是数控车床切削用量中重要参数,重要依照零件加工精度和表面粗糙度规定以及刀具和工件材料来选取.粗加工时,对加工表面粗糙度规定不高,进给量可以选取得大些,以提高生产效率,进给量普通取.mm/r;而半精加工及精加工时,规定表面粗糙度值低,进给量应选取得小些,进给量普通取.mm/r;切断时宜取.mm/r.()数控机床生产率.数控机床工时费用较高,刀具损耗费用所占比重较低,应尽量用高切削用量,通过恰当减少刀具寿命来提高数控机床生产率.综合切削速度、表面粗糙度规定,选取精车阶段进给量f 为.mm/r.选取粗车每转进给量为.mm/r,精车每转进给量为.mm/r,最后依照式vfnf 计算粗车、精车进给速度.切削用量应依照加工性质、加工规定、工件材料及刀具尺寸和材料等查阅切削手册并结合经验拟定.还应考虑如下因素:()刀具差别.不同厂家生产刀具质量差别较大,因此切削用量须依照实际所用刀具和现场经验加以修正.普通进口刀具容许切削用量高于国产刀具.()机床特性.切削用量受机床电动机功率和机床刚性限制,必要在机床阐明书规定范畴内选用.避免因功率不够发生闷车,或刚性局限性产生大机床变形或振动,影响加工精度和表面粗糙度.综合前面分析各项内容,并将其填入表-所示数控加工工艺卡片.此表是编制加工程序重要根据和操作人员配合数控程序进行数控加工指引性文献,重要内容涉及工步顺序、工步内容、各工步所用刀具及切削用量等.讲授图示分析讲授举例图示分析举例板图分析理解举例板图分析理解讲授分析理解教学后记