数控加工特形零件的工艺分析与实例

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 数控加工特形零件的工艺分析与实 例 摘要 本文主要论述在数控机床 上加工形状特殊的复杂零件所遇到的工 艺难题及其分析与处理。以薄壁件的数 控车加工为例，制定细致、优化的加工 工艺和合理的加工方案，编制出数控车 削特殊零件的加工程序。 中国论文网 /8/view-12875979.htm 关键词 数控加工；薄壁零件； 工艺分析；数控编程 中图分类号 TG659 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012）69- 0140-02 0 引言 在数控加工中，从零件的设计图 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 纸到工件成品合格交付，不仅要考虑到 数控程序的编制，还要考虑到诸如零件 加工工艺路线的安排、加工机床及切削 刀具的选择、零件加工中的定位装夹等 一系列因素的影响，在开始编程前，必 须对零件设计图纸和技术要求进行详细 的工艺分析，以便确定零件的技术关键 和加工难点。拟定加工工艺路线是完成 工件数控加工的核心，对于加工难度大 的特殊工件，由于影响加工性能的因素 非常多，需要制订出合理的加工方案。 本文以装夹加工易变形的薄壁件为例， 在确定加工零件的工艺基准、刀具选择 和切削用量等方面进行工艺分析。 1 数控加工薄壁零件的工艺难点 在机械加工行业中，薄壁件的刚 性较差成为数控加工薄壁工件的工艺难 点，在车削过程中因振动极易发生变形， 使零件的尺寸公差和形位公差难以保证， 如果处理不当，零件的加工质量不能达 到要求，甚至导致加工无法进行。 数控加工编程中工艺设计的重要 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 内容之一是刀具的选择，能否合理选择 刀具，将直接影响切削效率与加工质量， 选择数控机床的刀具必须综合考虑工件 材料、工序内容和机床的加工能力等因 素。 2 数控加工中的关键因素 数控加工作为当前正在普及的先 进加工方法，被广泛地用于复杂零件的 精密加工。在数控加工中，从设计图纸 到加工出合格的零件是一个严格有序的 过程，必须对数控加工过程中一些关键 技术因素进行分析。例如，薄壁零件的 加工是切削中比较棘手的难题，由于薄 壁零件因刚性差、强度弱使得薄壁零件 的装夹、切削用量的选择以及车削中刀 具的合理选用等方面都有更高的要求； 如果在卡盘上装夹时用力偏大，就有可 能使薄壁零件发生变形，造成零件的形 状误差；如果装夹力不足，在车削时又 容易使零件发生松动而报废。通常所用 的数控机床，大多都不具备工艺处理能 力。在此，对以下三方面的关键因素进 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 行分析。 2.1 装夹方式的选择 为充分发挥数控机床的功效，在 数控加工中，尽量做到工件一次装夹后， 就能加工完全部的待加工面，因为数控 加工每次装夹都必须重新对刀，大大增 加辅助时间，影响加工效率，这是对数 控机床工时的“ 浪费” 。 2.2 刀具的选择 一般地，数控机床使用的刀具应 具有高硬度、高强度与高耐用度；刀具 材料有良好的抗脆性和断屑性能；精度 高、尺寸稳定、安装调整方便等特点。 对于较简单的车刀类刀具，刀具材料应 选用强度高、导热性好的硬质合金刀具。 2.3 对刀和换刀 普通机床加工零件时，如果刀具 与工件的位置不正确，可由操作者随时 加以调整。但数控加工通常是一次装夹 有多把刀具参与加工，需要把各个刀型 的参数输入到电脑中，由电脑通过坐标 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 变换，使每把刀具与工件建立起对应关 系。对于普通加工，对刀问题不作为重 要因素考虑。但对于数控加工，只要用 到程序加工，就必须对刀，否则易发生 严重后果。普通机床加工的换刀往往是 通过操作者的感觉来控制，而数控加工 则必须充分考虑换刀位置，以免发生碰 撞事故。 3 数控加工薄壁壳体零件的实例 分析 铸件毛坯经数控车加工成薄壁壳 体零件如图 1、图 2 所示。 3.1 工艺分析 首先进行零件图样和材料性能分 析，以解决加工中会产生的问题。本文 所论述工件加工精度要求较高，而且没 法一次工装完成所有加工，这样对第二 次工装的装夹精度极为重要，材料是不 锈钢（型号 316） ，这对于不锈钢薄壁壳 体，断续切削零件的加工要求是比较高 的。针对不锈钢材料韧性高在切削加工 中切削力大、塑性高、切削温度高、加 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 工硬化严重以及容易粘刀，致使刀具磨 损严重等特点，况且该零件壁薄，装夹、 加工后都容易引起严重的变形。加工如 若先装夹外圆车削内孔，行不通，因为 调头车削外圆的时候根本就很难装夹， 即使能装夹，就很容易产生变形的可能， 而且该零件要求内外圆同轴，同轴度控 制在 0.04mm 范围内。因此，采取的工 艺方法是：车左端面端用 80 的小卡盘， 用外圆刀把收紧后的外卡爪车成比毛坯 孔径稍大，然后再用一把切槽刀(刀宽 为 5.2mm)紧靠卡爪台阶在径向切一条 与毛坯内孔 17mm（加工前的毛坯尺 寸）等大槽径，如图 3 所示。装夹时撑 住 17mm 处，使工件 17mm 处与槽 很好的吻合，形成一种三面的接触，防 止一种三点式接触装夹而把工件撑变形， 还可以防止工件在车削过程中因为受力 不均匀而摆动（箭头方向控制了摆动） 。 在装夹过程中必须考虑撑紧力度，如果 撑紧力不够，在加工过程中工件受到车 刀阻力时使工件产生摆动甚至会飞出把 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 车刀打坏，如装夹（撑紧）工件的力度 过大，在加工过程中就容易产生变形， 所以装夹撑紧力度与工件加工材料的性 能必须恰当，这样才能保证加工要求。 在调头车大端面和内孔时，为了 要保证图形内外的同轴度，要用黄铜 （毛坯 40mm）一次性装夹车一个内孔 约等于 32.1mm，深度 34mm，长度 38mm 的夹具，中间用锯片锯一边开口， 用 40mm 的台阶作为定位，用三爪卡 盘夹住夹具，夹住 320.02mm 外径处 进行加工端面、倒角、内孔至图示尺寸。 在夹紧的时候要注意夹紧力度，如果夹 紧力过松就会容易工件的报废。例如， 当夹力不够，在加工内孔时，使用的是 内槽刀，接触面大，在加工中受到一定 的阻力后就会产生工件与夹具打滑，摩 擦产生一定的热量后，就容易损坏夹具 与零件甚至出现刀角损坏现象。如夹紧 力度过大，就会产生夹具与工件严重的 变形，所以，在用三爪夹紧的时候要有 一定夹紧力，才能保证加工质量和加工 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 效率。 3.2 加工工序及刀具选择 加工工序及刀具选