数控生产能力师资培训(doc 49页).doc

1 浙江省数控生产能力师资培训讲义 宁波技师学院 周立波 黄裕庄 鲁国军 2 目录 数控加工工艺基础 6 一 分析零件工艺性 6 1 尺寸分析 6 2 公差分析 6 3 表面粗糙度要求 7 4 其它要求分析 7 5 确定加工内容和方法 7 二 确定加工路线 7 1 划分工序 7 2 安排加工路线 9 三 选用数控刀具 9 四 选择切削用量 14 1 切削速度 15 2 进给量 15 3 背吃刀量 15 4 切削用量选择方法 16 3 切削速度的选择 16 五 选择定位装夹方式 16 3 1 直接找正装夹 16 2 划线找正装夹 17 3 夹具装夹 18 4 夹具选择要求 19 5 数控车常用装夹定位方式 20 六 设计加工走刀路线 24 1 走刀路线设计原则 24 2 选择对刀点和换刀点 25 3 确定加工余量 26 1 经验估计法 26 2 查表修正法 26 3 分析计算法 26 七 工艺文件填写 26 1 数控加工工艺过程卡 27 2 数控加工工序卡 28 3 数控刀具调整单 28 4 加工程序单 29 八 简单零件数控加工工艺分析与设计 31 九 产学一体教学实施流程 36 4 十 产学一体实施案例 38 典型零件的工艺分析 38 零件一 球阀 38 图样分析 39 主要加工表面技术要求 39 初步拟定工艺路线 39 工艺路线的校核和可行性分析 39 选择加工刀具 41 夹具设计 43 编制加工工艺 45 编制加工程序 49 十一 产学一体实施作业 58 数控加工工艺基础 5 一 分析零件工艺性 零件的数控加工工艺性问题涉及面很广 包括了零件图样的尺寸分析 公差分析 表面粗糙度分析 轮廓要 素分析等等 1 尺寸分析 尺寸标注确定零件形状 结构大小和位置要求 是正确理解零件加工要求的主要依据 在数控编程中 所有 点 线 面的尺寸和位置都以编程原点为基准 因此 零件图样上最好直接标注出坐标尺寸 或尽量以相同基准 标注尺寸 便于编程时保证设计 工艺 检测基准与编程基准一致 分析图纸时 应注意圆弧与直线 圆弧与圆 弧之间是相切 相交还是相离 并仔细核算 发现问题及时与设计人员联系 2 公差分析 从零件的设计角度 尺寸公差表示零件尺寸所允许的误差范围 它的大小影响零件的使用性能 分析零件图 样上的公差要求 以确定控制其尺寸精度的加工工艺 尺寸公差影响数控加工工艺中机床 刀具以及切削用量的 选择 对刀方案 走刀路线和零件定位装夹方式等工艺内容 尺寸公差规定了加工中所有加工因素引起误差大小总和的范围 对数控加工而言 由机床 夹具 刀具和零 件所组成的统一体称为 工艺系统 工艺系统误差包括控制系统误差 机床伺服系统误差 零件定位误差 对 刀误差 程序误差和机床 零件 刀具的刚性等引起的其他误差等 因此 分析公差时要确保所选择的加工内容 方法和机床能够满足零件尺寸公差加工要求 3 表面粗糙度要求 6 表面粗糙度是保证零件表面微观形状和精度的重要要求 也是合理选择机床 刀具及确定切削用量的重要依 据 机械加工时 表面粗糙度形成的原因 主要有几何因素和物理因素两方面 4 其它要求分析 图样中零件材料和技术要求 也是选择刀具 材料 几何参数及使用寿命 机床型号和切削用量的重要依据 零件的加零件数 对装夹与定位 刀具选择 工序安排及走刀路线的确定等都是不可忽视的因素 5 确定加工内容和方法 制定数控加工工艺过程 首先要根据零件图确定数控加工的内容 要求以及加工方法 当选择并决定对某个 零件进行数控加工时 并非其全部加工内容都采用数控加工 应选择适合并需要的内容和工序进行数控加工 此 外 在确定加工内容和加工方法时 还要综合考虑生产批量 生产周期 工序间周转情况等因素 二 确定加工路线 1 划分工序 零件的机械加工 从毛坯到成品 并非只使用一台机床一次加工完成 都是分为多个工序进行加工 因此 划分工序有着重要意义 不仅有效保证加工质量 而且有利于合理使用设备 例如 粗加工余量大 切削用量大 采用功率大 刚性好 生产率高 精度要求不高的设备 精加工切削力小 对机床破坏小 可采用精度高的设备 同时 划分工序便于安排热处理工序 使冷 热加工工序配合得更好 并且便于及时发现毛坯缺陷及半成品报废 对毛坯的各种缺陷 如铸件的气孔 夹砂和余量不足等 在粗加工各表面后即可发现 便于及时报废或修补 1 工序集中原则 7 工序集中原则是将零件的加工集中在少数几道工序内完成 每道工序包括尽可能多的加工内容 具有设备数 量少 场地占用小 生产周期短 生产效率高等特点 并且在一次装夹中加工了多个表面 易于保证这些表面的 位置精度 但一般与专用设备和专用工艺装备配合应用 机床和工艺装备的调整复杂 维修费用高 工序集中原 则划分工序的方法如下 1 按刀具划分 以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序 普通机床常用这种方法划分工序 例如 普车 CA6140 上粗车轴类零件左右两端的各个外圆面 在普铣 X5032 上 一把盘铣刀铣削支架类零件上下平面 2 按安装划分 以每一次装夹完成的那一部分工艺过程作为一道工序 这种方法适合于加工内容不多 或位 置精度要求很高 以及形状复杂的零件 加工完成后就能达到待检状态 3 按粗 精加工划分 以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序 精加工中完成的那一部分工艺过程 为一道工序 这种划分方法适用于加工后变形较大 热处理要求较高 需粗 精加工分开的零件 如毛坯为铸件 焊接件或锻件以及轴类零件等 2 工序分散原则 工序分散原则指零件的加工分散在较多的工序内进行 每道工序的加工内容很少 最少时每道工序仅完成一 个简单的工步 具有机床和工艺装备简单 对工人的技术要求低 生产准备工作量小 容易变换产品 设备数量 多等特点 3 加工阶段的划分 1 粗加工阶段 在该阶段 要切除大量的加工余量 使毛坯在形状和尺寸上接近零件成品 因此主要目标是 提高生产率 2 半精加工阶段 在该阶段 为主要表面的精加工作好准备 使其达到一定加工精度 保证一定的加工余量 并完成一些次要表面的加工 如钻孔 攻螺纹 铣键槽等 一般在热处理之前进行 8 3 精加工阶段 保证各主要表面达到零件图样规定的尺寸精度和表面粗糙度要求 主要目标是全面保证加工 质量 4 光整加工阶段 对于零件上精度要求很高 表面粗糙度值要求很小 IT6 级及以上 Ra 0 2 m 的表面 还需进行光整加工 提高尺寸精度和减小表面粗糙度值 一般不用纠正形状精度和位置精度 5 超精密加工阶段 该阶段按照超稳定 超微量切除原则 实现加工尺寸误差和形状误差在 0 1 m 以下的 加工技术 2 安排加工路线 加工路线安排包括了切削加工工序 热处理和辅助工序等 加工工序安排的合理性和科学性直接影响到零件 的加工质量 生产效率和加工成本等 3 选用刀具 数控加工刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一 选择刀具通常要考虑机床的加工能力 工序内容 工件材料等 因素 选取刀具时 要使刀具的尺寸和形状相适应 尤其是刀片的选择是保证加工质量提高加工效率的重要环节 1 刀具的分类 9 2 刀具形状和工件形状的关系 10 3 常用刀具类型 端面外圆刀 35 度外圆尖刀 35 度中置刀 外螺纹刀 11 外切槽刀 外切断刀 内切槽刀 大切深外切断片刀 内螺纹刀 内孔镗刀 小内孔镗刀 内孔尖刀 12 3 常用刀片类型参数 13 车刀选择总结 应当指出 加工一般材料大量使用的仍是普通高速钢及硬质合金 只有在加工难加工材料时 才考虑选用 新牌号合金或高性能高速钢 在加工高硬度材料或精密加工时 才考虑选用超硬材料 但在目前数控技术普遍的 情况下 已逐步普及涂层刀具 机夹刀具 的使用 即模块化选择使用 在配刀时我们必须预先掌握以下信息 1 机床允许的最大功率和最大转速 2 机床的刀方尺寸 3 机床允许的镗杆直径 4 刀具的左右手 5 客户机床的冷却系统 6 工件材料及其硬度 7 工件材料的热处理状况 8 客户对工件的加工要求 尺寸 粗糙度 形位公差等 9 工况如何 是否长悬臂 需另考虑刀杆材质 工具钢 高速钢 整体硬质合金 是否断续加工等 10 找刀具商提供图纸及相关技术要求 由其提供参考适切刀具 14 四 选择切削用量 合理选用切削速度 背吃刀量及进给量 是满足加工质量要求 充分发挥加工潜能 降低加工成本的 c p a f 关键 切削用量的选择原则是 保证零件加工精度和表面粗糙度 充分发挥刀具切削性能 保证合理的刀具耐用 度 考虑机床工艺系统的刚度前提下 最大限度提高生产率 降低成本 1 切削速度 主轴转速应根据允许的切削速度和零件 或刀具 直径 D 来选择 其计算公式为 c 1000 c nD 式中 切削速度 单位为 m min 由刀具的耐用度决定 c n 主轴转速 单位为 r min D 零件直径或刀具直径 单位为 mm 计算出主轴转速 n 最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速 另外程序中编写的主轴转速可以 通过机床面板上面的转速倍率开关 操作者随时可以根据实际切削情况进行调整 2 进给量 进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具 零件的材料性质选取 同时最大进给量受机f 床刚度和进给系统的性能限制 在轮廓加工中 在接近拐角处应适当降低进给量 以克服由于惯性或工艺系统变 形在轮廓拐角处造成 超程 或 欠程 现象 进给量的确定原则如下 1零件的质量要求能够得到保证时 为提高生产效率 可选择较高的进给速度 切断 加工深孔或用高速钢 刀具加工时 宜选择较低的进给速度 15 当加工精度 表面粗糙度要求高时 进给速度应选小些 刀具空行程时 特别是远距离 回零 时 可以 使用机床数控系统设定的最高进给速度 3 背吃刀量 背吃刀量 已加工表面和待加工表面之间的垂直距离 用AP 表示 单位为 MM 如下图 图 1 3 20 背吃刀量 背吃刀量根据机床 零件和刀具的刚性来决定 在刚性允许的条件下 应尽可能使背吃刀量等于零件的加工 余量 这样可以减少走刀次数 提高生产效率 如半精加工时 背吃刀量可取 0 5 2mm 精加工时时 背吃刀 量一般为 0 2 0 5mm 背吃刀量应大于冷硬层厚度 切削速度和进给量应通过实验选取生产效率和刀具寿命的 综合最佳值 精加工时切削速度应高一些 16 4 切削用量选择方法 切削用量选择是综合考虑切削力 切削功率 刀具磨损 加工质量和加工成本等因素 粗加工时 主要考虑 保证效率和刀具耐用度 精加工时 主要考虑保证加工精度和表面粗糙度 其次是刀具耐用度和效率 1 背吃刀量的选择 常规加工45 条件下 数控车床 CK6140 车削加工时 粗车背吃刀量 2mm 半精车背吃刀量 0 1 3mm 精车背吃刀量 0 05 0 5mm 2 进给量的选择 车削加工时 粗加工进给量 0 3 0 5mm r 半精加工进给量 0 15 0 25mm r 精加工进给量 0 05 0 15mm r 3 切削速度的选择 根据已经选定的背吃刀量 进给量 刀具材料和刀具耐用度等选择 五 选择定位装夹方式 应用数控机床加工零件时 为保证零件的加工精度和加工质量 必须使零件位于机床上的正确位置 即 定 位 并将它固定使之在加工过程中始终保持在原先定位的位置上 即 夹紧 零件在机床上定位与夹紧的过 程称为装夹 装夹方式分为直接找正装夹 划线找正装夹和夹具装夹三种方式 17 1 直接找正装夹 直接找正装夹方式用划针盘上的划针或百分表 以目测法直接在机床上找正零件准确位置 一般将零件直接 放在数控机床工作台上或放在四爪卡盘 机用平口钳等附件中 根据工件的一个或几个表面用划针或百分表一边 校验 一边找正 零件在机床上的准确位置是通过一系列的尝试而获得的 如图 1 3 21 所示 此装夹方式劳动强 度大 生产效率低 要求工人技术等级高 定位精度较低 增加了划线工序 所以一般只用于单件或小批生产中 图 1 3 21 直接找正装夹加工内孔 2 划线找正装夹 划线找正装夹方式是在毛坯上先画出中心线 对称线及各待加工表面的加工线 然后按照划好的线找正工件 在机床上的准确位置 对于形状复杂的工件 常常需要经过几次划线 由于划线既费时 又需要技术水平高的划 线工 并且定位精度不高 所以此装夹方式只适用于批量不大 形状复杂笨重的零件 或毛坯的尺寸公差很大无 法采用夹具装夹的零件 3 夹具装夹 18 夹具是数控机床的一种附加装置 能使零件在机床上快速实现定位并夹紧 在零件装夹前 夹具已经调整好 并确定了在机床上与刀具间的准确位置 当批量加工时 零件只需按定位原理在夹具中准确定位夹紧 就能保证 加工的精度和质量要求 此装夹方式效率高 易保证质量 广泛用于批量生产 专用夹具指专为某一道工序加工而设计制造的夹具 其结构紧凑 操作方便 生产效率高 加工精度容易保 证 适用于定型产品的成批和大量生产 如图 1 3 25 专用车床夹具 图 1 3 25 专用车床夹具 组合夹具是由一套结构已经标准化 尺寸已经规格化的通用元件组合元件所构成 主要用于中小批量生产 如图 1 3 26 孔系组合夹具和图 1 3 27 槽系组合夹具 19 图 1 3 26 孔系组合夹具 图 1 3 27 槽系组合夹具 4 夹具选择要求 由于数控加工特点 选择夹具时要满足两个基本要求 一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固 定 二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确位置关系 依据零件毛料或半成品的状态和数控机床的安装要求 应选取能保证加工质量 满足加工需要的夹具 除此之外 还要考虑产品的生产批量 生产效率 质量保证及经 济性等方面 满足以下几点要求 1 满足定位要求和原则 同时尽可能敞开 因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离 同时 要求夹紧机构元件紧凑 装夹有效可靠 以防止数控刀具和主轴在加工过程中与夹具发生碰撞 2 零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向保持一致性 夹具应能保证在机床上实现定向安装 还要 求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系 3 夹具的刚性与稳定性要好 尽量不采用在加工过程中需更换夹紧点的夹具 当非要更换夹紧点时 不能 破坏夹具或零件定位精度 4 在生产量小或研制时 应广泛采用万能组合夹具 只有在组合夹具无法解决零件装夹时才考虑采用其他 夹具 成批生产时可考虑采用专用夹具 并且结构简单 20 5 在生产批量较大时可考虑采用数控回转工作台 多工位夹具和气动 液压夹具 做到一次装夹后完成全 部零件表面的加工或大多数表面的加工 以减少装夹误差 提高加工表面之间的相互位置精度 达到充分提高数 控机床效率的目的 5 数控车常用装夹定位方式 1 利用游标卡尺直接定位 2 利用工件本身的台阶轴肩进行工件长度方向的定位 21 3 利用薄壁夹套定位 22 4 利用限位板定位 5 利用主轴锥堵定位 23 6 利用刀架外靠定位 7 利用专用夹具定位 8 利用螺纹套定位 24 9 利用芯轴定位 25 26 六 设计加工走刀路线 走刀路线是刀具刀位点在整个加工过程中相对零件的运动轨迹 它不但包含了工步的内容 也反映了工步的 顺序 走刀路线与零件的加工质量 加工效率密切联系 应根据零件的结构特点及工序的加工要求等合理安排 1 走刀路线设计原则 1 保证零件的加工精度和表面粗糙度要求 加工零件时 合理设置刀具的切入 切出点 加工螺纹时 应避免在进给机构的加速和减速过程中切削 预 留引入距离和超越距离 2 寻求最短走刀路线 减少空行程 提高效率 3 简化轮廓节点坐标数值计算 以减少编程工作量 4 选择使零件加工变形小的走刀路线 5 简化编程 当某段进给路线重复使用时 应使用子程序或宏程序 此外 确定加工路线时 还要考虑零件的形状与刚度 加工余量大小 机床与刀具的刚度等情况 确定是一 次进给还是多次进给来完成加工 先完成对刚性破坏较小的工步 后完成对刚性破坏较大的工步 以免零件刚性 不足影响加工精度 精铣加工中尽量采用顺铣 以取得更好的表面质量和加工精度 2 选择对刀点和换刀点 对刀点和换刀点的选择也十分重要 它影响加工效率和加工安全 对刀点是指在数控机床上加工零件时 确 定机床坐标系与编程坐标系相对位置的基准点 对刀点可以设置在零件 夹具上或机床上面 并且必须与零件的 定位基准有一定的关系 为了提高零件的加工精度 尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上 选择对刀点时要 考虑到找正容易 编程方便 对刀误差小 加工时检查方便可靠 27 加工过程中需要换刀时 应规定换刀点 换刀点是指刀架转位换刀或者加工中心换刀时刀具在机床坐标系中 的位置 该点可以是某一固定点 如加工中心机床 其换刀机械手的位置是固定的 不需要编程人员设置 也 可以是任意的一点 如数控车床的回转刀架 换刀点应设在工件或夹具的外部 并留有一定的安全距离 以能 顺利换刀 不碰撞工件及其其它部件为准 3 确定加工余量 数控机床加工面余量的大小等于加工同一表面的各工步或工序加工余量的总和 加工余量的大小影响零件的 加工质量和生产效率 余量过大 会造成浪费工时 增加成本 余量过小 容易造成废品 确定加工余量的基本 原则是在保证加工质量的前提下 尽可能减小加工余量 选择加工余量时 要保证加工同一表面的各工步或工序 的最终加工能得到图纸上所规定的精度和表面粗糙度要求 并充分考虑加工方法和加工设备的刚性 以及零件热 处理引起的变化 七 工艺文件填写 编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一 它们既是数控加工和产品验收的依据 也是操 作者遵守 执行的规程 有的还是加工程序的具体说明或附加说明 使操作者更加明确加工程序 走刀轨迹路线 装夹方式 各个加工部位所选用的刀具 切削用量及其零件坐标系等工艺内容 它包括了数控加工工艺过程卡 数控加工工序卡 数控加工刀具卡 走刀路线图和数控加工程序单等内容 1 数控加工工艺过程卡 数控加工工艺过程卡与机械加工工艺过程卡片相似 它包括了产品或零件在车间生产过程包括直接改变形状 尺寸 位置和性质等主要过程 还包括运输 保管 调整刀具 设备维修等辅助过程 如表 1 3 4 的数控加工工艺 过程卡片 28 表 1 3 4 数控加工工艺过程卡 每台 件数 Kg 描 图 描 校 底图号 装订号 标记 处数日期处数 更改文件号签字 工 序 号 工 序 名 称 设备名称 及型号 零件图号 零件名称 产品型号 产品名称 签字标记 共 页第 页 每毛坯可 制件数 毛坯 单重 Kg 毛坯 外形尺寸 数控加工工艺过程卡片 毛坯种类净 重 日期更改文件号 工 艺 装 备 单位 名称 工 时 准 终 材料牌号 单 件 设计 日期 审核 日期 标准化 日期 会 签 日期 定额 日期 车 间 工 段 工 序 内 容 2 数控加工工序卡 数控加工工序卡简明扼要地描述了数控加工工艺内容 它是操作人员进行数控机床加工的主要工艺文件之一 包括有定位安装 工步 加工顺序及工件坐标系 各工步的主要加工内容 要求 所用刀具及刀号 刀具补偿 切削参数和程序名称等信息 如表 1 3 5 数控加工工序卡片 29 表 1 3 5 数控加工工序卡片 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与与 与 与 与与 与 与 与 与 与 与 与与 与 与 与 与 与与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与与 与 与 与与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与与 与 与 与与 与与 与与 与与 与与 与 与 与 与与 与 与 与 与与 与与 与与 与 与 与 与 与 与 与与 与 与 与 与 与与 与 与 与 与 与 与与 与 与 与 与 与 与与与与 与与与与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 m m m in 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 与 m m 与 与 与 与 与 与 与 与 m m i n 与 与 与 与 r m i n 与 与 与 与 3 数控 加工 刀具调整单 数控加工时 对刀具管理十分严格 一般要对刀具组装 编号 并应用对刀仪 事先调整好刀具直径和长度 或则调试程序前人工对刀 并将刀具参数输入到机床的刀具补偿数据存储器中 数控刀具调整单主要包括数控加 工刀具卡片 简称刀具卡 和数控刀具明细表 简称刀具表 两部分 30 数控加工刀具卡片 表明数控加工工序所用刀具的刀号 规格 用途 是操作人员调整刀具的主要依据 如 表 1 3 6 数控加工刀具卡片 数控刀具明细表 主要反映刀具编号 刀具结构 尾柄规格 组合件名称代号 刀片型号和材料等 它是组 装刀具的依据 表 1 3 6 数控加工刀具卡片 零件 图号 零件 名称 工序号 工序 名称 热处理车 间 设定补偿设定补偿半径长度自动 手动 编制审核批准 共 页 材料使用设备 加工部位 程序 编号 刀号 表表1 1 3 3 3 3 数数控控刀刀具具明明细细表表 刀位号长度 mm 年 月 日 换刀方式刀补地址 刀具 半径 mm 刀具 名称 刀具 卡片 4 加工程序单 刀具路线 工艺参数 如切削用量等 以及刀具数据确定后 编程人员经过轮廓节点数值计算 按数控系统规定 的指令和程序段格式 编写零件加工程序 并输入到 CNC 为了便于调试程序和工艺文件管理 往往加工程序需 记录到加工程序单中 如表 1 3 8 加工程序单 31 表 1 3 8 加工程序单 零件名称工序名称及代号 零件图号数控刀具明细表号 加工部位数控刀具卡片号 程序名 程序段号程序内容注 解备 注 32 八 简单零件数控加工工艺分析与设计 典型零件的数控加工工艺分析 1 零件图分析 该零件主要由 外圆 内孔 圆锥 槽 外螺纹等表面构成 其中 尺寸要求高的是左端内孔 26 与 45 的外圆 同时 26 内孔与 45 外圆有同轴度要求 这两处要 求表面粗糙度也是最高的 精度为 3 2um 其余为 6 3um 由此得出 这两处表面应先加工出 45 外圆 再以 其做定位基准加工 26 内孔 或一次装夹加工完成 以保证其位置精度 2 毛坯设计 根据生产类型为单件生产 加工过程中需要掉头 确定毛坯尺寸为 50 75 材料 45 钢 33 3 装夹方案 根据零件图分析 确定装夹方案为 1 先夹左端至 45 加工 40 20 外圆 槽与螺纹 同时完成内孔 20 的加工 2 掉头装夹以 45 表面为基准 加工 26 孔及 30 R5 外表面 4 加工工艺确定 根据零件表面结构 加工路线为 1 夹左端 加工毛坯面至 46 平端面 2 夹左端 46 表面 钻通孔 20 从左至右粗精加工 24 30 圆锥面 40 45 外表面 退刀槽 4 3 及螺纹 3 掉头平端面 控制总长至 70 4 夹 45 表面 粗精镗孔 26 粗精加工 30 圆弧 R5 外表面 5 选择刀具 1 90 外圆车刀 2 3 中心钻 3 20 麻花钻 4 内孔镗刀 5 4mm 切槽刀 6 60 外螺纹刀 34 6 确定切削用量 1 背吃刀量 粗加工外圆 ap 2mm 精加工 45 表面 ap 0 1mm 精加工其它外圆 ap 0 2mm 粗镗内孔 ap 1mm 精镗 ap 0 1mm 钻孔 ap 17mm 螺纹按 D 小 D 大 1 32P 计算尺寸逐步递减 2 进给速度 粗加工 F 0 2mm r 精加工 F 0 08mm r 3 主轴转速 粗加工外表面 n 500r min 精加工 n 800r min 7 填写工艺卡片 数控加工刀具卡 单位产品名称零件图号数控加工刀具卡片 零件名称程序编号 刀具补偿值序号 刀具号刀补号刀具名称 直径长度直径长度直径长度 1T0101 90 外圆车刀 2T0202 3 中心钻 3 3T0303 20 麻花钻 20 4T0404 内孔镗刀 5T0505 4mm 切槽刀 6T0606 60 外螺纹刀 35 产品型号 零件图号 宁宁波波技技师师学学院院 数数控控加加工工工工序序卡卡片片 产品名称 零件名称 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 20 车 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 棒料 50 75 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 全功能数控车床 GS200PLUS 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 乳化液 工序工时 分 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 刀具规格 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时 工步 号 工 步 内 容 刀具号 mm r min m min mm r mm 备注 机动 辅助 1 夹 50 外圆 伸出 40mm 2 车端面 粗车 30mm R5 和 0 0 039 45mm 外圆 T0101 90 三角形 500 78 5 0 2 1 3 钻 3mm 中心孔 T0202 3HSS 800 7 5 0 15 1 5 4 钻 20mm 通孔 T0303 20mm 350 22 0 15 10 5 粗车 033 0 0 26 mm 内孔 T0404 85 菱形 500 40 8 0 2 1 6 精车 033 0 0 26 mm 内孔 保证长度 11 0 0 15 mm T0404 85 菱形 550 44 9 0 1 0 5 7 精车 30mm R5 和 0 0 039 45mm 外圆 保证长度 20mm 17mm T0101 90 三角形 600 84 8 0 1 0 5 设 计 日 期 校 对 日期 审 核 日期 标准化 日期 会 签 日期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 36 产品型号 零件图号 宁宁波波技技师师学学院院 数数控控加加工工工工序序卡卡片片 产品名称 零件名称 共 1 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 金工 30 车 毛 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 棒料 50 75 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 全功能数控车床 GS200PLUS 1 1 夹具编号 夹具名称 切削液 三爪卡盘 乳化液 工序工时 分 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 刀具规格 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 工步工时 工步 号 工 步 内 容 刀具号 mm r min m min mm r mm 备注 机动 辅助 1 夹 0 0 039 45mm 外圆 伸出 40mm 2 车端面 控制总长 70 0 1mm 粗车 24mm 30mm 40mm C2 及 45 斜角 T0101 90 三角形 500 78 5 0 2 1 3 精车45 斜角 保证长度 6mm 4X3mm 螺纹退刀槽 T0505 4mm 切槽刀 400 50 3 0 15 多次 4 精车 24mm 30mm 40mm C2 保证长度 10mm 12 5mm T0101 90 三角形 600 94 2 0 1 0 5 5 粗 精加工 M30X2 6g 螺纹 T0606 60 螺纹刀 300 28 3 2 多次 6 设 计 日 期 校 对 日期 审 核 日期 标准化 日期 会 签 日期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 37 九 产学一体教学 实施流程 改变传统实习教学训练中对课题的高度依赖性 产学一体 产学融合 引入企业产品 利用典 型产品替代传统课题训练 分阶段选用合适产品进行技能训练 引入企业实际生产管理模式流程 让学生在生产中学习 在学习中生产 经以下几方面学习提高完成任务的能力 1 产品接单 分析图纸 分析工艺 材料成本核算 报价 2 产品试制 完整加工工艺过程卡片编制 工序卡片编制 刀具选择 切削用量选择 相关工 夹 量具选用设计制造 3 加工程序编制 首件试加工 检验交付 4 生产过程管理 从领料到加工 检验 多工序流转 产品档案编码建立 形成可追塑机制 5 形成相对固定生产工艺 批量生产的实现 38 一 生产教学实施流程 由技师班学生在老师指导下完成 建立简单工艺工 序 1 初步分析图纸 分析工艺 1 流单 拟接工作任务 1 材料成本 报价 图纸 数量 2 成本核算 2 刀具成本 试样 2 接单 签订合同 3 产能估算 3 人工 机床等成本 加工周期预计 合格 开始批量生产 各部开生产协调会 分工序进行首件试切 送检 分解生产任务 不合格 1 完善工艺过程卡片 工序卡片 2 建立工序流转卡 按计划进行生产 检验 入库 发货 3 建立工序检验单 自检 巡检 4 编制生产进度表 39 零件一 球阀 球阀为不锈钢材料 该材料属于比较难加工的材料 切削条件不是很理想 另形状比较复杂 外加 工内容多 尺寸多 在看图时很容易将尺寸看错 调试加工时应解析零件加工内容 做到首件重点测量 以免产生批量报废 加工前应该根据所选刀具材质及切削参数初步确定切削切削用量 加工过程中随时注意观察刀具的情况 根据刀具磨损情况 及时更换刀具和调整加工参数 同时要充分加注冷却液 一 图样分析 1 零件技术要求分析 此零件加工完成后外表面不得有任何刮痕 压痕等影响美观的瑕疵 所有自由尺寸按照规定的标准 进行加工 部分尺寸有工艺要求时 需提高加工精度 2 主要尺寸及技术要求分析 形状及一般位置尺寸汇总分析表 基本偏差 基本尺寸 上偏差下偏差 备 注 50 外径 虽无公差 但仍需保持尺寸的一致性 方便后续加工 3 工 33 内孔 0 160工艺尺寸 要求加工至 0 03 0 07 36 长度 为保证 M10 M16 及 2 孔的对称 加工至 36 0 02 M16X1止通规检测 同时要注意旋和长度 M10X1止通规检测 同时要注意旋和长度 14内孔 12 4内孔 40 100 自制专用检查工具检测 30 自制专用检查工具检测 8注意钻头的磨损情况 否则会产生较厚毛刺 导致无法去 除 二 主要加工表面技术要求及分析 数车方向 1 零件加工过程中 不允许有任何的磕碰和划痕 所以在搬运过程中需要使用泡沫箱 在加工过程中 需要 特别注意 2 加工外圆球直径为 S 55 和 33 内孔的时候 需要注意表面粗糙度达到 Ra 1 6 所以需分粗精车 容易保 诚表面粗糙度及尺寸精度 由于后续工序作为定位使用 孔的公差带需要更严格控制 3 加工直径为 12 4 的斜孔时 应当特别注意 在圆弧面上加工斜孔 钻头的定心特别困难 应严格遵守先 打中心孔 再钻孔的顺序 4 加 M10X1 和 M16X1 螺纹孔时 无退刀槽 需逐步调整螺纹切削屑长度 尽量加长 5 必须在端面单个定位槽时加工完成 M10X1 M16X1 螺纹孔及 1 5 孔 6 去毛刺时 注意刮刀不要碰到已加工表面 否则划伤工件表面导致报废 三 初步拟定加工工艺 下料 粗精车内外圆 反面倒角 铣单面缺口 车削 M16X1 车削 M10X1 钻 1 5 孔 铣 8 斜孔 反面铣缺口 去毛刺 抛光 工艺路线的校核和可行性分析 校核工艺路线的方法有很多种 在方案确定之后 对方案需进行工序衔接 的检查 工艺时间的检查 工艺成本的检查 在检查的时候 需要注意能否满足各个尺寸 表面精度的要求 同 时也要考虑加工所需的时间和成本问题 还要兼顾实际加工情况拟定 41 本零件是一个需要车与铣复合加工的零件 在工艺编排的时候需要注意 将车和铣作为两个独立的模块进行 考虑 这样可以做到减少远距离搬运次数 达到加工资源的最大化利用 42 43 四 加工刀具选择 在选择加工刀具时 应该充分考虑到不锈钢的特性 目前我们一般选用 M 类牌号刀片 具体选用刀片 刀 具 型号及使用情况见下表 刀具图片说明 D3 中心钻定位钻孔 特别是钻削 M10X1 螺纹底孔前必 须先用中心钻定位 D8 麻花钻钻削螺纹底孔 D10 键槽铣刀扩 M16X1 螺纹底孔 80 六角形刀 片 粗车端面及右半球外形 44 35 菱形尖刀粗车左半球外形 35 菱形尖刀精车整球外形 80 菱形刀片粗精车 33 内孔 分刀粗精车 双头切槽刀切断已加工球体外形 80 菱形刀片 小 车削 M16X1 螺纹底孔 45 60 正三角形车削 M10X1 螺纹底孔 60 三角螺纹 车刀 车削 M16X1 和 M10X1 内螺纹 三角刮刀主要用来清理螺纹孔加工后 33 孔壁毛刺 五 夹具设计 夹具在设计时 应当考虑到加工的效率 本产品体积小 可以在夹具上同时装夹多个工件来提升加工效率 数 铣铣缺口 球阀加工过程中 数车部分使用的主要是以三爪卡盘为主的通用夹具或在三爪基础上经过改装的简易夹具 专用夹具主要涉及 M16X1 和 M10X1 及反面倒斜角 46 1 M16X1 和 M10X1 螺纹孔车削 加工对象成一定角度分布在圆周上 所以无法用通用夹具装夹车削 需 采用角铁型专用夹具定位 以 33 内孔和缺口定位键 孔和缺口均已精加工 所以能保证加工精度 然后采用 螺纹夹紧机构夹紧 如图 a 2 反面倒斜角时 由于球体外形已加工完成 无法再用外圆定位夹紧 所以需要采用内孔定位 轴向压紧 的装夹进行车削 如图 b 图 a 图 b 47 48 49 50 51 1 刀 具与夹具的 关系 本零件 在程序编制 的时候 需 要考虑到夹 具和刀具安 装分布的因 素 由于在 全功能机床 上加工 工 52 序比较集中 导致加工刀具较多 且刀具又有轴向及纵向安装 所以应当在加工的过程中 充分的考虑到刀具与 夹具是否干涉 走刀顺序对于加工效率的影响等 在满足加工条件的前提下尽量采用隔号安装刀具 特别是相邻 的孔加工刀具 及根据数控程序中加工刀具的顺序进行刀具安装 方便加工时就近换刀 提高效率 如右图 从上往顺时针方向分别安装 中心钻 钻头 铣刀 粗镗刀 精镗刀 螺纹刀 2 球阀加工程序编写思路 球阀加工是批量生产 所以在保证加工质量的前提下 以提高加工效率为第一原则 这个区别于一般课题加 工 所以在加工时要缩短零件的安装和提高加工时的稳定性 由此涉及到零件的定位统一性非常重要 球阀的毛 坯是 800mm 长的棒料 所以加工基体轮廓时就需要有一个前堵来定义每次伸出的长度保持一定 从而无需像课 题一样进行多次对刀 同理 在加工其他工序时也是一样 如加工 M16X1 和 M10X1 所用的夹具 在得到正确的 定位夹紧的同时 也是为了确定一个不变的工件坐标原点 也就是编程原点 53 3 重点工序的程序编写分析 3 1 球阀内外轮廓加工 球阀内外轮廓是整个产品的基体 是否能顺利快速的加工直接影响后续工序 毛坯采用的是 52X800 的管料 所以要求加工完成切下工件后仍能连续加工 因此需要考虑工件每次的定位以及其他方面提高加工效率和稳定性 的因素为出发点进行程序的编写 序号加工示意图说明编程分析 1T0101 棒料伸进主轴孔 刀盘 上安装一挡块 调整与 工件相对位置后记录参 数 用程序控制挡块位 置 从而达到工件每次 伸出基本一致 如 48 尺 编写该程序时 只要以调整后 的挡块位置进行对刀 X0 Z0 程序中定义好 刀具 在装夹工件时需暂定程 序 T0101 G00 X0 Z0 54 寸M00 拉出工件并夹紧 2T0202 粗加工 粗车端面及右 端圆弧 留直径精加工 余量 0 4 长度方向 0 05 不锈钢为难切削材料 又因零 件切削量较大 如用单把尖刀 粗加工整个表面 会导致磨损 集中 使用寿命降低 成本加 大 所以采用分刀多工步车削 编程主要用 G71 编写粗加工 程序 3T0303 粗加工 粗加工圆弧左 端 注意反向过切以免 造成粗车后报废 调试 时要注意测量斜向圆球 尺寸 左边圆弧为下切 选用 35 尖 刀加工 此处编程也是采用 G71 进行单调递减编程方法 编写时要有一段横向进给的距 离 40 保证有空间排屑 保护刀具 循环定位要定于圆 弧顶 如图位置 55 4T0404 精加工 精加工整个圆 弧轮廓 控制尺寸精度 专用精加工刀具加工 编写程 序时考虑刀尖圆弧半径补偿 G42 T3 R0 4 程序 就以简单指令根据节点编写 5 T0606 粗 T0808 精 刀具安装时尽量隔号安 装 粗精加工 控制内孔尺 寸 结合心轴检验 内孔孔壁为氧化层 较硬 所 以需要用粗加工刀具去除 再 以专用精加工刀具加工 保证 尺寸精度和稳定性编写程序时 考虑刀尖圆弧半径补偿 G41 T2 R0 4 具体程序可用 简单指令排刀或 G71 和 G70 编写 6T1010 切断 控制总长 36 切断时要考虑工件的拆卸 防 止掉下损坏 所以此处程序编 写要留好空间 保证用取料杆 可以安全的把工件取出 同时 又要防止冷却液飞溅 在切削 过程中以先用 M09 指令关掉 冷却液为节点 再用 G04 暂 停数秒 此时可开门使用取料 杆 等待继续切削 直至掉落 56 3 2 M10X1 和 M16X1 内螺纹加工 M16X1 和 M10X1 分布在圆周上 所以无法用三爪直接装夹 需借助专用夹具 得到正确的定位夹紧 成加工位置 左图中图一 即为夹具及安装在机床中的位置 图二为零件安装后的情况 在进 行该程序编写时 要完全按照内孔加工的工艺步骤进行编写 中心 钻 钻头 铣刀 粗镗刀 精镗刀 螺纹刀 1 前三种为中心回转刀具 在程序编写时 对 X 轴换刀点可统一 为 X0 2 工件材料为不锈钢 且加工内孔较小 在加工时应分粗精加工 切削用量也不宜过大 3 程序中刀具出现应对应刀盘上安装位置 规律安装 就近换刀 4 在钻孔或者扩孔后要安排暂停 清理工件或者刀具上铁屑 5 M10X1 螺纹刀具较小 可采用分层切削加工螺纹 6 掌握了解每把刀具的一般使用寿命 做到及时更换 Z 轴对刀平面 57 内轮廓程序编写指令一般采用简单指令 G00 G01 基本可完成 螺纹加工则用固定循环 G92 车削 在实际加工中根据出现的情况及 时更改程序 以保证尺寸精度 稳定性及加工效率为原则 4 产品检验 新球外型工序 尺寸测量图形日期 刀具名称定位刀 外圆车刀 粗 外圆尖刀 粗 外圆尖刀 精 内孔车刀 粗 内孔车刀 精 切断刀 刀具代码 加工检验 检验项目R25 34 62 3335 8 34 7毛刺表面 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 月 日 首件 自检 58 检验员 自检 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 球阀 M16X1 工序 尺寸测量图形日期 刀具名称中心钻 6 8 钻头 12 键槽铣刀 8 内孔车刀 6 内孔车刀内螺纹车刀 刀具代码 加工检验 检验项目 M16X1 75 6毛刺表面对称 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 59 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 球阀 M10X1 工序 尺寸测量图形日期 刀具名称中心钻 7 8 钻头 8 内孔车刀内螺纹车刀 刀具代码 加工检验 检验项目M10 x 1 11 827 3毛刺表面对称 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 60 十一 产学一体实施作业 学习任务一 底踏套的数控车加工 工作情境描述 某企业设备中底踏套零件 加工数量为 600 件 工期为 20 天 包工包料 零件 尺寸见图样 现生产部门委托我校数控车工组来完成此加工任务 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 自检 首件 检验员 自检 月 日 中间 检验员 检验员 加工者当日完成数量废品数量 61 学习任务描述 学生在教师的带领指导下 到车间主管领取底踏套的任务书 分析任务书和图样 查阅相关资 料 选用相关参数 到相关部门领取材料 刀具材料等相关工 量 夹 刃具 学生在规定时间内 独立规范完成工艺文件准备 刃磨刀具及完成车削底踏套加工任务 62 学习任务计划表 指导教师 周立波 学习任务底踏套的数控车加工授课学时2周 授课班级 授课日期 学习目标 1 能根据底踏套零件图样 描述套的类型 功能和分类 2 能在正确识读图样的基础上进行国外图纸与国内图纸的转换 通过查 阅国家标准等相关资料 编制该零件的数控车床加工工艺 3 通过查阅国家标准等相关资料 明确轴的常用热处理方式和硬度指标 4 能熟练的运用数控车床上的编辑 修改和替代功能调试加工程序 并 能解决在此过