配合体数控加工.doc
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1、目 录一、任务书(零件图)2二、零件总体分析 4三、零件工艺分析 6 四、确定数控加工内容 8五、数控工序加工工艺分析8 (一)数控工序主要加工内容8(二)机床选择 9(三)刀具选择 10(四)切削用量的确定14(五)夹具方案及夹具确定 16(六)编程原点的确定 21(七)工序及工步的划分33(八)数据处理33六、程序编制及说明35七、程序输入及机床操作66八、小结 101九、参考文献102附录369附录487一、工作任务书完成零件图所示装配体的加工(零件图见附图1至附图3);零件材料:45号钢;批量:单件生产;毛坯:见图二、工件总体分析(一)材料分析该零件的材料为45号钢,含碳量在0.420
2、.50%之间,属于高强度中碳钢,具有良好的综合力学性能,淬透性低,水淬时易产生裂纹,切削性能良好,通常在调质或正火状态下使用。(二)图样分析由零件图可知此装配体零件为两件套:基座和旋钮。1、基座加工图样分析参照基座加工图可知,基座的四面和正反两面都有内容加工,加工内容较多。基座上表面的曲面A为正弦曲线1和正弦曲线2拉出的直纹面,即由过正弦曲线1和正弦曲线2起点的直线沿两条曲线运动形成曲面A,要求此曲面A与旋钮上的曲面重合,加工曲面A运用宏程序加工,编程时采用两级宏程序嵌套方式,而且在加工时要联系旋钮上的曲面,保证两曲面重合。正面的36-0.05 -0.15mm的凸台和60+0.074 0mm圆
3、内轮廓的加工可采用基本尺寸编程,通过修改刀具半径补偿值来保证尺寸精度。8+0.022 0mm的孔的加工可采用铣铰刀的精度来保证其加工精度。SR3球面的加工可采用6mm的球刀直接保证。基座的左右两平面上的加工内容是带R8mm圆角的矩形型腔,其长度尺寸40+0.062 0mm和宽度尺寸21.5+0.052 0m。该精度可采用基本尺寸编程,通过修改刀具半径补偿值来保证。前后两面分别为深25mm和深10mm。有320 -0.062mm的孔和8+0.022 0mm的通孔,其中320 -0.062mm的孔的加工采用基本尺寸编程,通过修改刀具半径补偿值来保证其精度, 8+0.022 0mm的通孔的精度通过铣
4、铰刀的精度来保证。基座的底面的加工内容为长为90+0.207 +0.120mm,宽为64+0.074 0mm,四角为R6mm圆角,深10+0.15 +0.05mm的矩形型腔。还有一个长为50mm宽为15mm带4-R6mm的矩形型腔,深度为18.3mm。另外还有一个深为18.3mm的8+0.022 0mm的孔。2、旋钮加工图纸分析旋钮的上表面宽度为600 -0.074mm深度为10mm的凸台和一个32+0.2 +0.1mm深度为6mm的圆形型腔,另外还有一个8+0.022 0mm深度为15mm的盲孔和两个10+0.036 0mm的孔。宽为600 -0.074mm的凸台和32+0.2 +0.1mm
5、的圆孔采用基本尺寸编程,通过改变刀具半径补偿值来保证其加工精度。8+0.022 0mm的盲孔和两个10+0.036 0mm的孔分别通过8mm和10mm的铣铰刀精度来保证。旋钮的左右两个侧面需要分别加工一个宽度为25mm的通槽,两通槽底面间的距离为600 -0.074mm.正面的平面上需要用雕刻刀雕刻出北京奥运标志:中国印。旋钮的底面为由两条正弦曲线拉伸出的直纹面,其加工要求与基座上的曲面A几何上贴合。曲面所在凸台为640 -0.074mm的圆形,其内部型腔为60+0.074 0mm的圆形型腔。凸台和型腔的加工也采用基本尺寸编程,通过修改刀具半径补偿值来保证加工精度。另外,旋钮反面还有两个8+0
6、.036 0mm的孔,其精度通过8mm铣铰刀的精度来保证。旋钮背面需要加工M241.5mm的螺纹孔。基座和旋钮的表面粗糙度,只有8孔的值为1.6m,其余的表面的粗糙度值为3.2m。由毛坯图可见此装配体的毛坯可以在普通机床上完成加工,在普通铣床上完成基准面和装夹面的加工,在普通车床上完成中心基准孔和某些加工内容大的加工余量的去除。毛坯材料: 45号钢。下料:基座12552mm棒料;旋钮11072mm棒料。三、零件工艺分析1、图样分析该零件加工内容较多,多为孔及面的加工,且工序集中,在一次装夹中能够完成多个加工内容。但是其加工内容不能在一个工种单独完成,需车、铣配合方能完成,故此类零件应在加工中心
7、上完成。2、工序间衔接该组合零件的毛坯为棒料,故加工的第一道工序都应用车削去除大量余量。又因为此零件精度要求较高,可在车削之后安排磨削来提高装夹定位精度,最后又加工中心一次完成。加工方案如下:基座的整体加工方案为: 下料冷作车磨加工中心钳检验入库旋钮的整体加工方案为: 下料冷作铣车磨加工中心钳检验入库基座加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡零件图号材料件数毛坯类型毛坯尺寸基座00745#单件棒料见图工序号工序名称工序内容机床工装1锯下料:125x52mm棒料2冷作去飞边,毛刺,浇冒口3铣加工各个基面,为数控加工作准备XC624A4车去除较大加工余量,加工中心工艺孔(普通车床,为数控加工做准备);
8、C6132A5磨保证各个基准面的垂直度和表面粗糙度,保证中心定位孔的精度M1432A6加工中心曲面A的加工;60+0.074 0mm的圆形型腔和36-0.05 -0.15mm凸台的加工;8+0.22 0mm孔的加工;SR3球面的加工;320 -0.062mm和32+0.039 0mm圆形型腔的加工;长度为90+0.207 +0.120mm宽度为64+0.074 0mm带4-R6mm圆角矩形型腔的加工;长度为50mm宽度为15mm带4-R6mm圆角矩形型腔的加工;长度为40+0.062 0mm宽度为21.5+0.052 0mm带4-R8mm圆角矩形型腔的加工;32-0.1 -0.2mm圆形凸台的
9、加工。VMC750E7钳锐边倒角,去毛刺,打标牌印记8检照零件图检验各部分9入库加工表面涂防锈漆,入库旋钮加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡零件图号材料件数毛坯类型毛坯尺寸旋钮00845#单件棒料见图工序号工序名称工序内容机床工装1锯下料:110x72mm棒料2冷作去飞边,毛刺,浇冒口3铣加工各个基面,为数控加工作准备XC624A4车去除较大加工余量,加工中心工艺孔(普通车床,为数控加工做准备);C6132A5磨保证各个基准面的垂直度和表面粗糙度,保证中心定位孔的精度M1432A6加工中心 与基座上曲面A相贴合曲面的加工; 640 -0.074mm圆形凸台和60+0.074 0mm圆形型腔的加
10、工; 32+0.2 +0.1mm圆形型腔的加工; 8+0.022 0mm孔,2-10+0.036 0mm和2-8+0.036 0mm孔的加工; 宽为64-0.1 -0.174mm凸台的加工; M241.5mm螺纹的加工; 奥运标志线的加工。VMC750E7钳锐边倒角,去毛刺,打标牌印记8检照零件图检验各部分9入库加工表面涂防锈漆,入库四、确定数控加工内容该配合体零件由基座和旋钮组成,分别确定基座和旋钮的数控加工内容。结合基座和旋钮零件的整体加工方案具体分析:工序1 下料,此装配体下料为棒料:基座12552mm、旋钮11072mm。若在数控机床下料,加工成本高,效率低,因此此过程可在锯床上完成。
11、工序2 铣,各个基准面的加工需要多次装夹占用人工调整时间长,需要的加工刀具少,加工精度要求不高,所以本工序的加工内容可在普通铣床上完成加工。工序4 车,外圆和内孔的大余量去除和中心定位孔的加工可在普通车床上完成。工序5 磨,各个基准面的垂直度和表面粗糙度及中心定位孔的精度要求在磨床上完成。工序6 此工序为零件的主要加工内容,包含面、孔、凸台、螺纹等内容的 加工,且加工内容分散需多次装夹,需要的加工刀具较多,精度要求较高,故此工序应安排在加工中心上加工。工序7 钳,锐边倒角是人工操作,需要钳工完成。综上所述,工序6的加工内容,确定为数控加工内容。五、工件的数控加工工艺分析(一)数控加工主要内容1
12、、基座零件采用数控铣削加工的内容;曲面A的加工;60+0.074 0mm的圆形型腔和36-0.05 -0.15mm凸台的加工;8+0.22 0mm孔的加工;SR3球面的加工;320 -0.062mm和32+0.039 0mm圆形型腔的加工;长度为90+0.207 +0.120mm宽度为64+0.074 0mm带4-R6mm圆角矩形型腔的加工;长度为50mm宽度为15mm带4-R6mm圆角矩形型腔的加工;长度为40+0.062 0mm宽度为21.5+0.052 0mm带4-R8mm圆角矩形型腔的加工;32-0.1 -0.2mm圆形凸台的加工。2.旋钮零件采用数控铣削内容:与基座上曲面A相贴合曲面
13、的加工;640 -0.074mm圆形凸台和60+0.074 0mm圆形型腔的加工;32+0.2 +0.1mm圆形型腔的加工;8+0.022 0mm孔,2-10+0.036 0mm和2-8+0.036 0mm孔的加工;宽为64-0.1 -0.174mm凸台的加工;M241.5mm螺纹的加工;奥运标志线的加工。(二)机床选择由于该装配体零件主要有孔、型腔、槽,三维曲面,轮廓,图形雕刻等各种加工内容,所需的工序内容复杂,而且各工艺内容是由多工步组合完成,各工步加工内容所使用的刀具也不尽相同。如果选用数控铣床加工就要频繁的人工换刀,影响加工效率,因此该零件的主要加工应选择在立式加工中心上进行。加工中心
14、的主要加工特点是工序集中,即工件在一次装夹后,连续完成铣,钻,铰等多道工序,故选择立式加工中心。选用加工中心可以减少零件在不同机床之间的转换搬运,比之普通铣削和车削加工可以节约大量时间,提高了加工效率,同时也提高了加工精度。该配合体零件的加工所需刀具不超过20把,故在现有闲置的715D数控铣床及VMC750E型立式加工中心中进行选择。综上所述,此装配体零件的加工选用VMC750E型立式加工中心可满足上述要求。VMC750E立式加工中心采用Beijing-FANUC公司自选研制生产的具有时代先进性的FANUC-O-MC数控系统为控制系统。O-MC数控系统是在通用的PC机的基础上开发的数控系统,配
15、有384DX66芯片,采用FANUC公司自行开发的软件,9时单色显示器,强有力的硬件支持及简便、明晰的操作界面,使FANUC-O-MC系统具有功能强,操作简便,易于掌握的特点,且其性能的先进性可随微机技术的发展而发展。伺服系统为FANUC公司生产的FANUC数控交流伺服,模块化结构,使用光缆进行信号传输,运行可靠,且受外部的干扰减小到最小,主轴功率大,精度高。VMC750E立式加工中心机床的参数如下:机床行程范围X轴 762mmY轴 510mmZ轴 560mm工作台尺寸580mm1000mmT型槽尺寸3-18mm200mm工作台承载(均匀)455kg进给速度(31500)mm/min快速移动速
16、度XY轴(24000mm/min)Z轴(20000mm/min)主轴锥度7:24主轴最高转速8000r/min刀库容量21把选刀方式盘式换刀时间5.5S最大刀具重量6.8kg最大刀具直径80mm刀库承载能力68kg压缩空气气压(0.550.6Mpa)主轴电机功率(连续/30min):5.5/7.5kw刀库电机功率40W电源要求三相交流380V 50HZ满载电流48A机床外形尺寸2985mm2550mm2958mm机床净重5000kg占地面积2985mm30300mm(三)刀具的选择1、刀具材料的选择高速钢刀具虽然具有很好的韧性,但耐磨性不如硬质合金,如果选用高速钢刀具不仅工件的尺寸精度难以保证
17、而且会增加调整刀具补偿的时间,并且硬质合金的刀具使用很广泛,价格也较合理,陶瓷刀具、立方氮化硼刀具和金刚石刀具虽然性能较好,但价格昂贵。由零件图分析可知,该零件各尺寸之间有较高的尺寸精度要求,且其加工内容和精度要求都适合选用硬质合金刀具。综上所述,从满足加工精度和经济性考虑,选择硬质合金刀具较为合理。2、刀具类型的选择根据加工内容,该配合体零件的加工过程中,基座加工应选择立铣刀、孔加工刀具(中心钻、钻头等)、球头刀、铣铰刀等刀具;旋钮加工应选择圆柱螺纹铣刀、雕刻刀、立铣刀、孔加工刀具(中心钻、钻头等)、球头刀、铣铰刀等刀具。立铣刀广泛用于铣削加工零件的内外轮廓、平面、台阶面、曲面、槽、型腔、薄
18、壁等,立铣刀加工主运动是刀具旋转,工件被固定在夹具及工作台上,其加工特点是:断续切削,刀具不断受到冲击,刀刃易脆性损伤。切削时刀刃迅速达到高温,空转时刀刃又迅速冷却,使刀具中热应力急剧变化,形成所谓“热冲击”,刀具易产生热龟裂,造成裂纹操作。切削速度低处,因挤压,乱擦,机械磨损大;切削速度高处产生热磨擦磨损。由上可知:立铣刀既能耐机械磨损,热磨损,也应能承受力与温度变化造成的冲击载荷,要有足够的韧性,具有抗缺损与抗破损性能。孔加工刀具较多,可根据工件材料、加工尺寸及加工质量要求等合理选用。在加工中心上钻孔,麻花钻应用最广泛,但因无夹具钻模导向,容易引起钻孔倾斜,故先用中心钻定位。圆柱螺纹铣刀的
19、外形很像是圆柱立铣刀与螺纹丝锥的结合体(见图2上,图2下为锥管螺纹铣刀),但它的螺纹切削刃与丝锥不同,刀具上无螺旋升程,加工中的螺旋升程靠机床运动实现。由于这种特殊结构,使该刀具既可加工右旋螺纹,也可加工左旋螺纹,但不适用于较大螺距螺纹的加工。 常用的圆柱螺纹铣刀可分为粗牙螺纹和细牙螺纹两种。出于对加工效率和耐用度的考虑,螺纹铣刀大都采用硬质合金材料制造,并可涂覆各种涂层以适应特殊材料的加工需要。圆柱螺纹铣刀适用于钢、铸铁和有色金属材料的中小直径螺纹铣削,切削平稳,耐用度高。缺点是刀具制造成本较高,结构复杂,价格昂贵。雕刻刀主要用于雕刻此装配体中旋钮正面的奥运标志图。雕刻刀球头刀主要进行自由曲
20、面加工,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细密,故球头刀常用于曲面的精加工。铣铰刀主要用于扩孔加工,其精度较高,可保证所扩孔的加工精度。铣铰刀铣铰刀3、刀柄的选择VMC750E加工中心用的7:24的锥度,不能自锁,但持力方便,与直柄相比有较高的定心精度和刚度,我国常用的是BT40和BT50系列刀柄和拉钉,BT表示采用日本标准MASA403的刀柄系列,40和50分别代表7:24锥度的大端直径44.45和69.85,按刀柄的结构可分为整体式刀柄和模块式刀柄,由于资源有限,刀柄选择是由机床主轴所决定的,而我们选用的机床的主轴是用JT40系列的刀柄。所以我们选择J
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