型腔的数控加工工艺

型腔凸台零件数控加工工艺分析一、 拟加工型腔类零件图待加工的零件是一个典型的带型腔的凸台零件，整体为凸台，中间带有型腔。具体形状如图1所示。图1二、 零件图的工艺分析首先，分析一下尺寸标注方法。零件图上尺寸标注的方法为同一基准标注，适应了数控加工零件的特点。18mm，8mm，6mm三个尺寸是以上表面为设基金准，80mm，72mm，71.5mm，40mm是以原点O为设计基准。这种标注方法便于编程、又利于设计基准、工艺基准和编程原点的同一。但是尺寸40mm不便于测量，应以圆弧的直径端为终端，标注为60mm。其次，进行零件图的完整性与正确性进行分析。零件尺寸标准完整，各部位都能用正确的尺寸标注方法标注出来，无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸。图中所有圆弧均为R10，这样便减少了刀具的数量和换盗的辅助时间。构成零件轮廓的几何元素的条件，是数控编程的重要依据。期中一个重要的环节就是零件的技术要求分析。只有符合技术要求的零件才能合格。零件的技术要求主要是指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度。这个零件只给出了尺寸精度、粗糙度，没给出形状精度、位置精度，尺寸72+0.04、71.5+0.04上下偏差为0.04。孔20H8公差等级为8级，其中粗糙度统一为3.2，所以，所有面都需要精加工。零件材料的分析。此零件选用的是45号钢，这种材料在功能方面能满足要求；而且它的切削性能也较好。并且无需热处理。毛坯的余量：毛坯的余量在X轴、Y轴、Z轴方向上个余4mm，满足数控加工的背吃刀量。毛坯装夹的适应性：毛坯为矩形块，且待加工零件的底面也为正方形。在加工是利于零件的定位和装夹，并且可靠，方便。三、 选择加工设备机床的类型应与工序划分的原则相适应。机床的主要规格要求尺寸应与加工的外形尺寸和加工表面尺寸相适应。根据零件和现有条件，按照上述要求选择XK713A数控铣床。四、 零件的定位基准和装夹方式 4.1零件的定位基准的确定合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。第一道工序一般只能以为加工的毛坯面作为定位基准，这种基准称为粗基准。此零件以一个底面作为定位基准，铣削出定位粗基准。然后翻转装夹，再以这个粗基准作为定位基准加工上端面。然后加工侧面，将一个加工过的侧面作为精基准，加工零件的最大外轮廓。在第一道工序之后，根据基准统一原则，纵向铣削应使尽量多的表面加工时都用已加工的上端面作为定位基准，加工型腔、梯台面、20孔。横向的铣削都以加工过的侧面作为定位基准。以保证各加工面的位置精度。 4.2零件的裝夹方式工件的装夹：在卧式数控铣床上，使用机用虎钳直接装夹零件，利用X向、y向运动的单向运行或联动运行控制加工中进刀、退刀和轨迹曲线加工的运动，先加工零件的两周边和型腔的型面轨迹，再加工零件另外两周边。采用此方式加工的零件轮廓精度较为理想。优点是装夹简单可靠，利用通用夹具就可以进行零件的装夹定位；缺点是在一次装夹定位中，只能完成零件周边两平面和型腔轨迹加工，零件周边另外两平面的加工需要进行二次装夹定位。适合于单件和中小批量的零件加工。这种装夹方式在保证了车削加工基准，装夹定位基准与设计基准重合的同时，敞开了加工中铣刀运行的空间。五、 确定零件加工顺序与进给路线5.1加工顺序的确定 在加工中心上加工零件，一般都有多个工步，使用多把刀具，因此加工顺序安排得是否合理直接影响到加工精度、加工效率、刀具数量和经济效益。 在安排加工顺序时同样要遵循“基面先行”“先面后孔”、“先主后次”及“先粗后精”的一般工艺原则。 首先将毛坯料装夹在虎钳上粗、精铣削出一个底面作为定位粗基准面，卸下工件，翻转，进行第二次装夹，粗、精铣削上端面，将上端面作为纵向加工的定位基准。 换刀。加工两个未被装夹的侧面，以其中一个侧面作为横向加工的定位基准，加工零件的外轮廓。 换上中心钻，在上端面中心钻铣刀的引导孔。 换上铣刀，粗铣型腔轮廓，由于型腔轮廓的特殊性，首先铣削出一个直径为30mm的孔，然后沿型腔轮轨迹铣削出型腔的轨迹。然后粗铣20H8的孔最后粗铣梯台面然后对所有型腔、孔，梯台面进行精加工。5.2进给路线的确定 工序1 铣基准面。将毛坯准装夹在机用虎钳上，铣削出一个底面，然后再用这个粗基准面进行第二次装夹。然后对刀加工上端面。将上端面作为定位基准。 工序 2 第三次，第四次装夹，粗、精铣削四个侧面。工序 3 安装中心钻，钻中心孔，以便于铣刀下刀。 工序4 铣花型型腔。起刀点为矩形上端面正中心，首先铣出一个直径为30mm的圆，然后在沿着花型内轮廓将内轮廓铣削出花型。加工路线为ABCDEFGA 工序5 铣削20孔。起刀点还是上端面正中心，竖直向下铣出直径为20mm的圆形凹槽。沿着轮廓铣削。铣削圆形凹槽 工序6 铣削凸台。这道工序所要加工的内容是凸台，计算出凸台外轮廓的节点。起刀点为上端面中心，沿矩形边向内铣削。加工路线为ABCDEFGHIA。工序7 沿工件轮廓精加工，是表面粗糙度达到3.2um。六、 刀具的选择此次加工的是型腔凸台零件，结合零件实际情况，需要一把直径为125mm的面铣刀，粗加工型腔时需要一把直径为16mm的键槽铣刀，还需要一把直径为16mm,前角为15后角为25的高速钢立铣刀。零件加工型腔前需要进行钻孔，需要在上端面打工艺孔，所以要用到中心钻，中心钻的直径为5mm。 表8-1 数控加工刀具卡产品名称或代号零件名称零件图号02序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注01T01125mm的面铣刀1基准面和上表面02T025mm中心钻1钻中心孔手动03T0316mm硬质合金键槽铣刀1侧面、型腔与阶梯面粗铣04T0416mm硬质合金立铣刀1侧面、型腔与阶梯面精铣编制孙腾飞审核批准共 页第 页七、 切削用量的确定根据零件加工精度和表面粗糙度的要求，并考虑刀具的强度、刚度以及加工效率等因素，在该零件的各道加工工序中，切削用量选择如下。粗加工端面1 决定切削深度 由于加工余量不大，而且分为两次铣削，故可在一次走刀内切掉1.7mm，留0.3mm的精加工余量。则，ap=1.7mm2 决定每齿进给量f查表得，面铣刀粗加工是进给量在0.090.18mm之间。由于是粗加工，要求较低，所以这里选取fz=0.15mm3 选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm，由于铣刀直径d=125mm，故刀具寿命T=180min.4 确定铣削速度和切削速度Vc=200m/minn=200x1000/3.14x125=509.5r/min根据XK713A型卧式数控铣床说明书选择n=500r/min,因此实际铣削速度及进给速度为Vc =3.14x125x500/1000=196.3mm/minVf=500x6x0.15=450mm/min即粗加工端面的铣削用量ap=1.7mm，fz=0.15mm，Vc=196.3m/min，n=500r/min，Vf=450mm/min。精加工端面(1) 根据粗加工的余量，精加工背吃刀量ap=0.3mm。(2) 精加工对表面粗糙度要求较高，所以选择进给量较小的每齿进给量fz=0.09mm。(3) 确定精加工铣削速度和进给速度Vc=300m/minn=300x1000/3.14x125=764r/min根据XK713A型卧式数控铣床说明书选择n=800r/min，因此实际铣削速度及进给速度为Vc=3.14x125x800/1000=314mm/minVf=800x6x0.09=432mm/min即精加工端面的铣削用量ap=0.3mm，fz=0.09mm，Vc=314m/min，Vf=432mm/min，n=800r/min。粗铣侧面、型腔轨迹和阶梯面决定铣削宽度ao。根据切削用量简明手册，表3.4查得铣削宽度ao=5mm。决定每齿进给量fz。根据表3.4，fz=0.080.05，这里取fz=0.08mm。选择铣刀磨钝标准及刀具寿命 根据切削用量简明手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm，由于铣刀直径d=16mm，故刀具寿命T=60min.确定铣削速度和切削速度根据表3.13 当d=16mm，z=6，ap=16mm ，ao=5mm，fz=0.08mm时，Vc=50m/minn=50x1000/3.14x16=995r/min根据XK713A型卧式数控铣床说明书选择n=1000r/min,因此实际铣削速度及进给速度为Vc=3.14x16x1000/1000=50.2m/minVf=1000x6x0.08=480mm/min即粗加工时的铣削用量ap=16mm ，ao=5mm，fz=0.08mm，n=1000r/min，Vc=50.2m/min，Vf=480mm/min。精加工根据表3.13 当d=16mm，z=6，ap=16mm ，ao=5mm，fz=0.05mm时，Vc=70m/minn=70x1000/3.14x16=1393r/min根据XK713A型卧式数控铣床说明书选择n=1400r/min,因此实际铣削速度及进给速度为Vc=3.14x16x1400/1000=70.4m/minVf=1400x6x0.05=420mm/min即粗加工时的铣削用量ap=16mm ，ao=5mm，fz=0.05mm，n=1400r/min，Vc=70.4m/min，Vf=420mm/min。八、 编写数控加工工艺文件 该文件包含数控任务书、数控加工工序卡。表8-1 数控加工工艺卡单位名称淮安信息学院产品名称零件名称零件图号型腔凸台01工序号程序编号夹具名称使用设备车间机用虎钳XK713A数控铣床工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min铣削速度m/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注01粗铣下端面、上端面T01125mm面铣刀500196.34501.7逆铣02精铣下端面、上端面T01125mm面铣刀8003144320.3顺铣03粗铣侧面T0316mm键槽铣刀100050.24802逆铣04精铣侧面T041