项目四 回转体类零件数控车削综合加工工艺分析编制.ppt

,项目四回转体类零件数控车削综合加工工艺分析编制,项目总体能力目标：1会数控车削零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；2会对中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件图进行数控车削加工工艺性分析，包括：分析零件图纸技术要求，检查零件图的完整性和正确性，分析零件的结构工艺性；3会拟定中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工工艺路线，包括：选择加工方法，划分加工阶段,划分加工工序,确定加工路线,确定加工顺序；,4会选择中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工刀具；5会选择中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工夹具，并确定装夹方案；6会按中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工工艺选择合适的切削用量与机床；7会编制中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工工艺文件。,项目总体工作任务：1.分析中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件图数控车削加工工艺性；2.拟定中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工工艺路线；3.选择中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工刀具；4.选择中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工夹具，确定装夹方案；5.按中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工工艺选择合适的切削用量；6.编制中等以上复杂程度回转体轴类、套类、盘类、薄壁套类零件数控车削加工工艺文件。,单元二分析编制回转体套类零件数控车削综合加工工艺,单元一分析编制回转体轴类零件数控车削综合加工工艺,单元三分析编制回转体盘类零件数控车削综合加工工艺,单元四分析编制回转体薄壁套类零件数控车削综合加工工艺,单元能力目标1.会数控车削中等以上复杂程度回转体轴类零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；2会制订中等以上复杂程度回转体轴类零件数控车削加工工艺；3会编制中等以上复杂程度回转体轴类零件数控车削加工工艺文件。单元工作任务1分析图4-1所示连接轴加工案例零件图纸，进行相应的工艺处理；2制订图4-1所示连接轴加工案例零件数控车削加工工艺；3.编制图4-1所示连接轴加工案例零件数控车削加工工序卡、刀具卡等工艺文件。单元教学学时1.5学时,单元一分析编制回转体轴类零件数控车削综合加工工艺,现要完成图4-1所示联接轴加工案例零件的数控车削加工，具体设计该联接轴的数控加工工艺。该联接轴材料45钢，批量3件。如何设计该联接轴加工案例的数控车削加工工艺？,图4-1联接轴加工案例,【完成工作任务步骤】：,1零件图纸工艺分析：该联接轴加工案例零件加工表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双头螺纹等表面组成。圆柱面直径、球面直径及凹圆弧面的直径尺寸和大锥面的锥角等的精度要求较高；球径S50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用，大部分的表面粗糙度为Ra3.2m。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件的材料为45钢，无热处理和硬度要求，切削加工性能较好。通过上述分析，可采用以下几点工艺措施：,教学过程设计,（1）零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定：对零件图上几个精度要求较高的尺寸，将基本尺寸换算成平均尺寸；保持零件图上原重要的几何约束关系，如角度、相切等不变；调整零件图上精度低的尺寸，通过修改一般精度尺寸保持零件原有几何约束关系，使之协调；节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸。具体经调整计算后的各节点坐标值见项目一单元六。（2）在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行进给传动系统反向间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。（3）为便于装夹，毛坯选用60mm180mm棒料，毛坯左端先用普通车床车出夹持部位，如下图双点画线所示，右端面也先用普通车床车好保证总长165mm，并钻好中心孔。,联接轴数控车削前工序图,2加工工艺路线设计：（1）确定加工顺序加工顺序为先粗车后精车，粗车给精车单边留0.25mm的余量；工步顺序按由近到远（由右至左）的原则进行，即先从右到左进行粗车（单边留0.25mm精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。1）粗车分以下两步进行：粗车外圆，基本采用阶梯切削路线，粗车56mm、S50mm、36mm、M30mm各外圆段以及锥长为10mm的圆锥段，留1mm的余量。自右向左粗车R15mm、R25mm、S50mm、R15mm各圆弧面及303的圆锥面。2）自右向左精车:螺纹右端倒角车削螺纹段外圆30mm螺纹左端倒角5mm26mm螺纹退刀槽锥长10mm的圆锥36mm圆柱段R15mm、R25mm、S50mm、R15mm各圆弧面5mm34mm的槽303的圆锥面56mm圆柱段。3）车螺纹,（2）确定进给加工路线数控车床数控系统具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定其进给路线，因此，该案例零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给加工路线，但精车的进给加工路线需要人为确定。该案例零件精车的进给加工路线是从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图所示：,精车轮廓进给加工路线,3机床选择：该案例零件规格不大，除尺寸精度要求稍高外，加工表面粗糙度要求不高，故数控车床选用规格不大的全功能型数控车床CK6125（注：带尾架）即可。4装夹方案及夹具选择：为便于装夹，案例零件毛坯的左端可在普通车床上预先车出夹持部分（如联接轴数控车削前工序图的双点划线部分），右端面也在普通车床上先车好保证总长165mm,并钻好中心孔。装夹时以零件的轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。用三爪自定心卡盘定心夹紧左端，右端采用活动顶尖作辅助支承（一夹一顶）。5刀具选择：（1）选用5mm中心钻钻削中心孔；,（2）粗车及车端面选用硬质合金主偏角95右手外圆车刀，为防止副后刀面与工件轮廓发生干涉，副偏角不能太小，选副偏角r35。（3）精车轮廓选用带涂层硬质合金主偏角90右偏刀，车螺纹选用带涂层硬质合金60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取刀尖圆弧半径r0.150.2mm。6切削用量选择：（1）背吃刀量的选择：轮廓粗车循环时选ap3mm，精车时ap0.25mm；螺纹粗车时选ap0.4mm，逐刀减少，精车ap0.1mm。（2）主轴转速n的选择：车直线和圆弧轮廓时，查项目一硬质合金外圆车刀切削速度的参考数值，选粗车的切削速度vc90mmin，精车的切削速度vc120mmin，然后利用公式n=（1000vc）/（3.14d),计算主轴转速n得到：粗车500r/min、精车1200r/min，车螺纹时按公式n1200/P-K计算得到最高转速为320r/min，因螺距为3mm稍大，为确保螺纹车刀片耐用度，选取250r/min。（3）进给速度的选择：根据项目一硬质合金车刀粗车外圆和端面的进给量和按表面粗糙度选择进给量的参考值，再根据加工的实际情况，确定，粗车时，选取进给量f0.3mmr；精车时，选取f0.15mmr；车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f3mmr。,7填写数控加工工序卡和刀具卡（1）联接轴加工案例数控加工工序卡如表4-1所示（2）联接轴加工案例数控加工刀具卡如表4-2所示,单元能力目标1会数控车削中等以上复杂程度回转体套类零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；2会制订中等以上复杂程度回转体套类零件数控车削加工工艺；3会编制中等以上复杂程度回转体套类零件数控车削加工工艺文件。单元工作任务1分析图4-5所示轴承套加工案例零件图纸，进行相应的工艺处理；2制订图4-5所示轴承套加工案例零件数控车削加工工艺；3.编制图4-5所示轴承套加工案例零件数控车削加工工序卡、刀具卡等工艺文件。单元教学学时1.5学时,单元二分析编制回转体套类零件数控车削综合加工工艺,现要完成图4-5所示轴承套加工案例零件的数控车削加工，具体设计该轴承套的数控加工工艺。该轴承套材料为45钢，毛坯82mm112mm棒料，单件小批生产。如何设计该轴承套加工案例的数控车削加工工艺？,图4-5轴承套加工案例,1零件图纸工艺分析：该轴承套加工案例零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及外螺纹等表面组成，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。通过上述分析，采取以下几点工艺措施：（1）对零件图上几个精度要求较高的尺寸，编程时将基本尺寸换算成平均尺寸；（2）左、右端面均为多个尺寸的设计基准，数控车床加工前，应该先用普通车床将左、右端面及总长加工好，并钻中心孔，再用立式钻床钻孔至26mm。,教学过程设计,（3）内孔尺寸较小，车1:20锥孔与车32孔及15锥面时需掉头装夹。2加工工艺路线设计：加工顺序按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本案例零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓各表面。由于该零件为单件小批量生产，加工进给路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行，如图所示：,外轮廓加工走刀路线,3机床选择：该案例零件规格不大，尺寸精度要求不高，加工表面粗糙度要求稍高，故数控车床选用规格不大的全功能型数控车床CK6125（注：带尾架）即可。4装夹方案及夹具选择：（1）内孔加工定位基准：内孔加工时以外圆定位。装夹方案：用三爪自定心卡盘夹紧（在卡盘内放置合适的圆盘件或隔套，工件装夹时只须靠紧圆盘件或隔套即可准确轴向定位）。（2）外轮廓加工定位基准：确定零件轴线为定位基准。,装夹方案：加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。如图所示：5刀具选择：具体所选刀具详见数控加工刀具卡，但注意：由于外轮廓表面是台阶，因而车刀的主偏角应为9093，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，具体选副偏角r55。,外轮廓车削装夹方案,6切削用量选择：根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式n=（1000vc）/（3.14d)，计算主轴转速，计算结果填入数控加工工序卡中。具体切削用量详见数控加工工序卡。背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l-0.2mm较为合适。7填写数控加工工序卡和刀具卡：（1）轴承套加工案例数控加工工序卡如表4-4所示（2）轴承套加工案例数控加工刀具卡如表4-5所示,单元能力目标1会数控车削中等以上复杂程度回转体盘类零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；2会制订中等以上复杂程度回转体盘类零件数控车削加工工艺；3会编制中等以上复杂程度回转体盘类零件数控车削加工工艺文件。单元工作任务1分析图4-9所示过渡盘加工案例零件图纸，进行相应的工艺处理；2制订图4-9所示过渡盘加工案例零件数控车削加工工艺；3.编制图4-9所示过渡盘加工案例零件数控车削加工工序卡、刀具卡等工艺文件。单元教学学时1学时,单元三分析编制回转体盘类零件数控车削综合加工工艺,现要完成图4-9所示过渡盘加工案例零件的数控车削加工，具体设计该过渡盘的数控加工工艺。该过渡盘零件材料为45钢，毛坯100mm39mm圆钢，在数控加工前，已用钻床钻孔至52mm，并用普通车床将左端面、95mm外圆及左端未标注内孔加工好，总长剩下约37mm，小批生产。如何设计该过渡盘加工案例的数控车削加工工艺？,图4-9过渡盘加工案例,1零件图纸工艺分析：该过渡盘加工案例零件表面由端面、外圆和内孔等表面组成，属典型盘类零件，零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求，尺寸精度要求不高，只有多处加工表面粗糙度稍高。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整。2加工工艺路线设计：根据过渡盘加工案例零件图纸技术要求，普通机床前道工序加工情况，确定加工顺序及加工工艺路线如下：（1）粗车右端面及外圆轮廓（2）粗车内孔,教学过程设计,（3）精车右端面及外轮廓（4）精车内孔3机床选择：该案例零件规格不大，尺寸精度要求不高，部分加工表面粗糙度要求稍高，故数控车床选用规格不大的全功能型数控车床CK6132即可。4装夹方案及夹具选择：该案例零件在数控加工前，已用普通车床将左端面、95mm外圆精加工好，故装夹定位可以已加工出的95外圆及左端面为定位基准，用三爪自定心卡盘自定心夹紧，定位夹紧时，在三爪卡盘内放置合适的圆盘件或隔套，工件装夹时只须靠紧圆盘件或隔套即可准确轴向定位，但为防止已精车好的95外径夹伤，可考虑在工件95已精车表面夹持位包一层铜皮，防止工件夹伤。,5刀具选择：具体所选刀具形状如下图所示，刀具名称及规格详见过渡盘数控加工刀具卡。6切削用量选择：具体切削用量详见过渡盘数控加工工序卡。7填写数控加工工序卡和刀具卡：（1）过渡盘加工案例数控加工工序卡如表4-7所示（2）过渡盘加工案例数控加工刀具卡如表4-8所示,单元能力目标1会数控车削中等以上复杂程度回转体薄壁套类零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定；2会制订中等以上复杂程度回转体薄壁套类零件数控车削加工工艺；3会编制中等以上复杂程度回转体薄壁套类零件数控车削加工工艺文件。单元工作任务1分析图4-11所示半成品轴套加工案例零件图纸，进行相应的工艺处理；2制订图4-11所示半成品轴套加工案例零件数控车削加工工艺,确定装夹方案；3.编制图4-11所示半成品轴套加工案例零件数控车削加工工序卡、刀具卡等工艺文件。单元教学学时2学时,单元四分析编制回转体薄壁套类零件数控车削综合加工工艺,现要设计图4-11所示半成品轴套加工案例零件的数控车削加工工艺。该半成品轴套零件材料为45钢，小批生产。图4-12为该案例零件数控加工前半成品工序简图，数控加工部位为图中端面A以右的内外表面。如何设计该半成品轴套加工案例的数控车削加工工艺？,图4-11半成品轴套加工案例,图4-12半成品轴套加工案例加工前工序简图,1零件图纸工艺分析：该案例零件由内外圆柱面、内外圆锥面、平面及圆弧等组成，结构比较复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。该零件的外圆和端面两处尺寸精度要求较高，外圆锥面上有几处R2mm的圆弧面；工件壁薄，加工中极易变形，加工难度较大，需采取特殊工艺措施。该零件的轮廓描述清楚，尺寸标注完整。材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度等技术要求。,教学过程设计,通过上述分析，数控车削时可以采取以下几点工艺措施：（1）工件外圆锥面上R2mm的圆弧面，由于圆弧半径较小，直接用成型刀车比用圆弧插补切削效率高，编程工作量小。（2）用端面A和外圆柱面B分别作为轴向和径向定位基准可实现基准重合，减小定位误差，对保证加工精度有利。同时，应在加工中仔细对刀并认真调整机床。（3）因工件壁薄、易变形，在工件装夹、选择刀具、确定进给路线和切削用量方面，都需要认真考虑。为此，可选择刚性较好的端面A和大外圆柱面B分别作为轴向和径向定位基准，以减少夹紧变形的影响。（4）该零件比较复杂，加工部位较多，可采用多把刀具来完成加工。,2装夹方案及夹具选择：为了使工序基准与定位基准重合，并敞开所有的加工部位，选择A面和B面分别为轴向和径向定位基准，限定5个自由度。由于该工件属薄壁易变形，为减少夹紧变形，选工件上刚度最好的部位B面为夹紧表面，采用下图所示包容式软卡爪。该软卡爪以其底部的端齿在卡盘（通常是液压卡盘）上定位，能保证较高的重复安装精度。为方便加工中的对刀和测量，可在软卡爪上设定一基准面，这个基准面是在数控车床上加工软卡爪的夹持表面和轴向定位支靠表面时一同加工出来的。基准面至支靠面的距离可以控制得很准确。,包容式软卡爪,3机床选择：该案例零件规格不大，尺寸精度要求稍高，因要自车加工软卡爪，一般要配液压三爪卡盘，故数控车床选用规格不大的全功能型数控车床CK6132即可。4刀具选择：根据该案例零件要加工的细微圆弧部位较多，因此加工刀具除成型车刀外，均选用机夹可转位车刀，机夹可转位车刀片均选用TiC或TiN的涂层刀片，以减少刀片的更换次数。刀片的断屑槽全部采用封闭槽型，以便变动走刀方向。5加工工艺路线设计：为减少加工过程中的变形对最终精度的影响，内外表面的加工要交叉进行。根据先粗后精、先近后远、内外交叉的原则确定加工顺序和加工进给路线。具体的加工顺序和加工进给路线及所用刀具如下：,（1）粗车外圆表面。选用80菱形刀片进行外圆表面粗车，其走刀路线及加工部位如图所示。图中虚线是对刀时的走刀路线。对刀时要以一定宽度（如10mm）的塞规靠在软卡爪对刀基准面上，然后将刀尖靠在塞规上，通过CRT上的读数检查停在对刀点的刀尖至基准面的距离。由于是粗车，可选用一把刀将整个外圆表面粗车成形。,粗车外圆表面加工进给路线,（2）半精车25、15两外圆锥面及三处R2的过渡圆弧。选用直径为6的圆形刀片进行外圆锥面的半精车，加工进给路线如图所示：,半精车外圆锥面及R2圆弧加工进给路线,（3）粗车内孔端部因内孔端部离夹持部位较远，车削加工mm内圆柱面的切削力远比钻削扩孔的切削力小，对减小切削变形有利，故内孔端部采用60带R0.4mm圆刃的三角形刀片进行内孔端部的粗车。此加工共分三次走刀，依次将距内孔端部10mm左右的一段车至13.3mm、15.6mm和18mm。其加工进给路线如图所示。,内孔端部粗车加工进给路线,（4）钻削内孔深部选用18钻头，顶角为118，进行内孔深部的钻削。与内孔车削相比，钻削的切削效率较高，切屑的排除也比较容易，但孔口一段因远离工件的夹持部位，钻削不宜过大、过长，安排一个车削工步可减小切削变形，因为车削力比钻削力小，因此前面安排孔口端部车削工步。如图所示：,内孔深部钻削加工进给路线,（5）粗车内锥面及半精车其余内表面选用55带R0.4mm圆弧刃的菱形刀片半精车mm内孔及内圆锥面的粗车，以留有精加工余量0.15mm的外端面为对刀基准。由于内锥面需切余量较多，分四次走刀进给，加工进给路线及切削部位如下图所示。每两次加工进给之间都安排一次退刀停车，以便操作者及时清除孔内切屑。其具体加工内容为：半精车内孔（前工序尺寸为18）至19.05，粗车15内圆锥面，半精车R2mm圆弧面及左侧内表面。,内表面粗车、半精车4次进给加工路线,（6）精车外圆柱面与端面选用80度菱形刀片，精车下图中的右端面以及24.38、25.25、30外圆及R2圆弧和台阶面。由于是精车，刀尖圆弧半径选取较小值R0.4。,精车外圆柱面及端面进给加工路线,（7）精车25外圆锥面及R2圆弧面用带R2mm的圆弧车刀精车25外圆锥面及R2mm圆弧面，其加工进给路线如图所示。,精车25外圆锥面及R2圆弧面加工进给路线,（8）精车15外圆锥面及R2圆弧面。选用R2mm的圆弧车刀精车15外圆锥面及R2mm圆弧，其加工进给路线如图所示。程序中同样安排在软卡爪基准面进行选择性对刀。但应注意受刀具圆弧R2mm制造误差的影响，对刀后不一定能满足该零件尺寸mm的公差要求。该刀具的轴向刀补量还应根据刀具圆弧半径的实际值进行处理，不能完全由对刀决定。,精车15外圆锥面及R2圆弧面加工进给路线,（9）精车内表面选用55带R0.4mm圆弧刃的菱形刀片精车mm内孔、15内锥面、R2mm圆弧及锥孔端面，其精车加工进给路线如图所示。该刀具在工件外端面上进行轴向对刀，此时外端面上已无加工余量。,精车内表面加工进给路线,（10）加工最深处孔及其端面选用80带R0.4mm圆弧刃的菱形刀片，分两次进给，加工最深处mm内孔及端面。为便于清除切屑，中间需退刀一次，其加工进给路线如图所示。对于这把刀具要特别注意妥善安排内孔根部与端面车削时的走刀方向。因刀具伸入较多，刀具刚性欠佳，如采用与图示走刀路线相反的方向车削该端面，切削时容易产生振动，加工表面的质量