薄壁配合件的加工

1、薄壁配合件的加工 內(nèi)容摘要： 本論文以薄壁配合件的加工工藝為主題，對加工中心加工零件進(jìn)行了研究，旨在解決薄壁配合件原有加工中存在的各種問題，如：加工中變形的問題，讓刀補(bǔ)償，加工效率低，以及配合精度和粗糙度值的保證，等問題。研究中，通過對零件結(jié)構(gòu)，尺寸精度，形位精度，加工難點(diǎn)，工藝關(guān)鍵點(diǎn)的深入分析，采用工藝改進(jìn)，以期通過加工實(shí)驗(yàn)使薄壁配合件最終達(dá)到配合精度要求與表面粗糙度的要求。 傳統(tǒng)的機(jī)床不能完成形狀輪廓復(fù)雜的工件，而且難以保證零件的精度要求，故采用FUNUC-0I系統(tǒng)立式加工中心加工此零件，可以提高加工中的穩(wěn)定性，減少加工工序。 關(guān)鍵詞：薄壁 配合 工藝分析 數(shù)控編程 此薄壁配合件有兩張圖紙

2、，根據(jù)圖紙要求和所用機(jī)床及夾具量具等制定工藝過程，論述如下。 1 薄壁配合件的加工工藝性分析薄壁配合件加工工藝性分析是編程前的重要工藝準(zhǔn)備工作之一，根據(jù)加工實(shí)踐，利用數(shù)控機(jī)床具有高精度、高柔性、高效率，尤其適合加工具有精度要求高，工序多和曲面輪廓復(fù)雜的零件等特點(diǎn)。通過對使用FANUC 0i型數(shù)控加工中心加工此零件，闡述以下幾點(diǎn)問題： 1.1薄壁配合件的圖樣工藝分析 圖樣分析主要有以下幾點(diǎn)： （）尺寸精度要求和表面粗糙度要求。 （）相互位置精度要求。 （）復(fù)雜的曲線曲面。 （）是否有集中加工的表面。 1.2選擇合適的機(jī)床在選擇加工此件時(shí)，應(yīng)充分發(fā)揮加工中心的加工形狀復(fù)雜，工序集中，加工精度和定位

3、精度高等加工優(yōu)勢。選擇數(shù)控加工中心的主要依據(jù)如下：加工中心綜合了現(xiàn)代控制技術(shù)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，精密測量技術(shù)以及機(jī)床設(shè)計(jì)與制造等方面的最新成就，具有較高科技含量。 加工中心集中了金屬切削設(shè)備的優(yōu)勢，具有多工藝手段，能實(shí)現(xiàn)工件一次裝夾后銑、鏜、鉆、锪等綜合加工，對中等加工難度的批量工件，其生產(chǎn)效率是普通設(shè)備的510倍，而且還節(jié)省工裝，調(diào)換工藝時(shí)能體現(xiàn)出相對的柔性。 加工中心的控制系統(tǒng)功能較多，機(jī)床運(yùn)動(dòng)至少用個(gè)運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸，在機(jī)械制造領(lǐng)域承擔(dān)著精密復(fù)雜的任務(wù)加工，按給定的工藝指令自動(dòng)加工出所需幾何形狀的工件。1.3 加工路線的選擇 加工中心刀具的進(jìn)給路線包括孔加工進(jìn)給路線和銑削加工進(jìn)給路線。 （1）孔

4、加工進(jìn)給路線的確定 孔加工時(shí)，一般是先將刀具在xy平面內(nèi)快速定位到孔中心線的位置上，然后再沿z向運(yùn)動(dòng)進(jìn)行加工。刀具在xy平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)為點(diǎn)位運(yùn)動(dòng)，確定其進(jìn)給路線是重點(diǎn)考慮： a.定位迅速，空行程路線要短 b.定位要準(zhǔn)確，避免機(jī)械進(jìn)給系統(tǒng)反向間隙對孔位置精度的影響；c.當(dāng)定位迅速與定位準(zhǔn)確不能同時(shí)滿足時(shí)，若按最短進(jìn)給路線進(jìn)給能保證定位精度，則取最短路線。反之，應(yīng)取能保證定位精度的路線。刀具在z向的進(jìn)給路線分為快速移動(dòng)進(jìn)給路線和工作進(jìn)給路線。如圖1-1（2） 銑削加工進(jìn)給路線的確定銑削加工進(jìn)給路線包括切削進(jìn)給和z向快速移動(dòng)進(jìn)給兩種進(jìn)給路線。銑床加工進(jìn)給路線的選擇原則對加工中心同樣適用。Z向快速移動(dòng)進(jìn)

5、給長采用下列路線：a.銑削開口不通槽時(shí)，銑刀在z向可直接快速移動(dòng)到位，不需工作進(jìn)給。如圖1-2a b.銑削封閉槽時(shí)，銑刀需要有一段切入距離Za,先快速移動(dòng)到距工件表面的切入距離位置之上，然后以工作進(jìn)給速度進(jìn)給至銑削深度H。如圖1-2b c.銑削輪廓及通槽時(shí)，銑刀應(yīng)有一段切出距離Zo，可直接快速移動(dòng)到距工件表面Zo處。如圖1-2c 圖2 薄壁配合件加工工藝的確定2.1 工藝分析 此件為配合件，兩配合件要求輪廓相配銷孔相配，材料為45號(hào)鋼，一般刀具都可以加工，不需要熱處理。由圖可知，此圖有公差要求和表面粗糙度要求，且比較高，所以在加工中應(yīng)予以注意。其中件1中有輪廓復(fù)雜的薄壁，厚度為mm，高度為10

6、mm；中間島嶼是一個(gè)80的圓；島嶼中有一個(gè)401.5,底孔是12mm的沉孔；兩個(gè)16的通孔的定位尺寸為170；板總高度是29mm；長寬都是200mm。件中兩16的通孔定位尺寸為140mm與件中兩通孔配合；有一個(gè)復(fù)雜的內(nèi)輪廓高度為10mm與件薄壁配合。件毛坯為200mm200mm30mm,件毛坯為200mm200mm25mm。件1的加工工序： a.按先粗后精的順序銑大平面，保證尺寸29，達(dá)到表面粗糙度Ra3.2的要求;b.用G41和G42依次加工薄壁，粗加工時(shí)和精加工時(shí)合理選擇切削用量，選擇鋒利的刀具，減少加工中薄壁的變形，保證粗糙度Ra1.6； c.銑內(nèi)輪廓圓形周邊并保證表面粗糙度Ra1.6的

7、要求；d.中心鉆在三個(gè)空的位置分別鉆三個(gè)中心孔，便于鉆頭引正； e.鉆三個(gè)12的孔；f.401.5的孔； g.加工兩個(gè)16H7通孔,為保證Ra1.6的粗糙度值要求，選擇鉆-粗鉸-精鉸的加工方案。件2的加工工序：a.銑大平面，保證尺寸23; b.鉆中心孔確定三個(gè)孔的位置；c.鉆三個(gè)12的通孔；d.銑削內(nèi)輪廓保證周邊的粗糙度值為Ra1.6；e.加工兩個(gè)通孔要求和方案同件1。為了便于查閱及更好的指導(dǎo)編程加工把該零件的加工順序，所用刀具及切削用量的參數(shù)編入表1-1所示的薄壁配合件加工工藝卡中。件1工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格/mm轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/min背吃刀量mm1銑削上平面保證尺寸29T

8、0180立銑刀8004022中心鉆鉆三個(gè)工藝孔T03320003麻花鉆鉆三個(gè)12的孔T031250054銑削薄壁T04108004015鉆兩個(gè)18.5的孔T0518.540060 6精鉸兩個(gè)16的孔T061645030 7銑削沉孔T07165003030件2工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具規(guī)格/mm轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給速度mm/min背吃刀量mm1銑削上平面保證尺寸23T01808004022中心鉆鉆三個(gè)工藝孔T0232000 3麻花鉆鉆三個(gè)12的孔T031250050 4鉆兩個(gè)的18.5孔T0518.540060 5精鉸兩個(gè)16的孔T0616450306銑削輪廓T04108004017銑削沉孔T071

9、650030302.2 工件的裝夾 加工中心夾具的選擇，主要有以下幾點(diǎn)方面： a.根據(jù)加工中心機(jī)床特點(diǎn)和加工需求，目前常用的家具類型有專用夾具，組合夾具可調(diào)夾具，成組夾具以及工件統(tǒng)一基準(zhǔn)定位裝夾系統(tǒng)；b.工中心的高柔性要求其夾具比普通機(jī)床結(jié)構(gòu)的夾具更緊湊，盡量減少輔助時(shí)間，而且要保證足夠的剛性，能靈活多變。工件夾緊力的確定： a.夾緊既不應(yīng)破壞工件定位，又要有足夠的夾緊力，同時(shí)又不應(yīng)產(chǎn)生過大的夾緊變形損傷工件表面； b.夾緊力的方向朝向主要限制位面，以保證工件的定位精度； c.夾緊力的方向有利于減少夾緊力； d.夾緊力應(yīng)盡可能靠近加工表面； e.夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)處在剛性較好的部位； f.在實(shí)際

10、加工中，工件會(huì)受到慣性力和工件自重等外力的作用，所以還要選擇合適的夾緊力。 結(jié)合本工件的形狀和加工特點(diǎn)，決定采用平口鉗裝夾。在使用中，為保持本次定位裝夾中所有需要完成的待加工表面充分暴露在外，需要和量塊配合使用。一次裝夾好后，盡量不在加工中途更換夾緊點(diǎn)而破壞定位精度。 2.3刀具的預(yù)調(diào)與對刀點(diǎn)的選擇 刀具預(yù)調(diào)概述 在使用CNC系統(tǒng)的刀具直徑和長度補(bǔ)償功能時(shí)，需要知道刀具的直徑尺寸和長度尺寸，即刀具預(yù)調(diào)。刀具預(yù)調(diào)是加工中心使用中的一項(xiàng)重要工藝準(zhǔn)備工作，其目的是在工藝設(shè)計(jì)后根據(jù)加工要求，確定各工序所使用的刀具在刀柄上裝夾好后的軸向尺寸和徑向尺寸。對刀點(diǎn)的選擇 在加工中，要正確執(zhí)行加工程序，必須要確

11、定工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的確切位置。對刀點(diǎn)是工件在機(jī)床上定位裝夾后，設(shè)置在工件坐標(biāo)系中，用于確定工件坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系空間位置關(guān)系的參考點(diǎn)。在工藝設(shè)計(jì)和編程時(shí)應(yīng)合理設(shè)置對刀點(diǎn)， 以操作簡單對刀誤差小位原則。 圖2-1對刀點(diǎn)可以設(shè)置在工件上，也可以設(shè)置在夾具上，但都必須在編程坐標(biāo)系中有確定的位置，(如圖2-1) 對刀點(diǎn)可以與編程原點(diǎn)重合，也可以不重合，這主要取決于加工精度和對刀的方便性。 結(jié)合本工件的形狀和加工要求，決定把工件對刀點(diǎn)設(shè)置在上平面的左下角位置 因?yàn)槭褂玫臋C(jī)床是FUNUC加工中心，所以換刀點(diǎn)是機(jī)床固定的，如果更換或變化，會(huì)引起撞刀。2.4 刀具，轉(zhuǎn)速,進(jìn)給量及背吃刀量選擇 道具的選擇是數(shù)

12、控加工工序設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。 加工此零件時(shí)，由于需要銑大平面所以選用80的立銑刀，銑薄壁是需要直徑稍小些，刀刃鋒利的刀具，以減少加工中薄壁的變形，工件中有空的加工需要中心鉆和麻花鉆。該零件加工所選刀具，轉(zhuǎn)速，進(jìn)給量及被吃刀量詳見表2-1序號(hào)刀具號(hào)刀長數(shù)量轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/min背吃刀量mm1250120003T3501500504T45018004015T5501400606T6501450307T750150030302.5 計(jì)量器具的選擇由于測量時(shí)存在計(jì)量器具的測量不確定度，因此為了保證測量的可靠性，就必須

13、選擇合適的計(jì)量器具。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定按照計(jì)量器具所引起的測量不確定度的允許值選擇計(jì)量器具。 結(jié)合本工件的尺寸要求及加工精度要求,選用三用游標(biāo)卡尺，外徑千分尺，內(nèi)徑千分尺以及粗糙度儀。3 誤差分析與補(bǔ)償 在數(shù)控加工的整個(gè)過程中，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生以下幾種誤差： (1) 近似計(jì)算誤差：主要產(chǎn)生在加工列表曲線、曲面輪廓時(shí)，采用近似計(jì)算法所發(fā)生的逼近誤差。 (2) 插補(bǔ)誤差：這是由于用直線段或圓弧段逼近零件輪廓曲線所產(chǎn)生的誤差。減少插補(bǔ)誤差的方法是密化插補(bǔ)點(diǎn)，但這會(huì)增加程序段數(shù)目，增加計(jì)算和編程的工作量。 (3) 尺寸圓整誤差：這是將計(jì)算尺寸換算成機(jī)床的脈沖當(dāng)量時(shí)由于圓整化所產(chǎn)生的誤差。數(shù)控機(jī)床能反映出的最小位移量是

14、一個(gè)脈沖當(dāng)量，小于一個(gè)脈沖當(dāng)量的數(shù)據(jù)只能四舍五入，于是就產(chǎn)生了誤差。 (4) 操作誤差 在加工過程中，操作者在操作過程中，工件的安裝引起的誤差和尋找工件坐標(biāo)原點(diǎn)過程中容易引起誤差。首先安裝過程中，可能會(huì)產(chǎn)生工件面與定位面之間靠不緊，解決辦法：在安裝過程中四個(gè)壓板要同時(shí)壓緊，不能其中某個(gè)壓緊。先讓四個(gè)螺栓稍微擰一下但是不要徹底擰緊，并且用尼龍棒或者木棒在工件上輕輕敲打，使工件底面與定位面之間靠實(shí)。并且擰緊順序?yàn)閷菙Q緊。 尋找坐標(biāo)原點(diǎn)過程中，由于使用的設(shè)備的精度不同，會(huì)帶來不同的誤差。解決辦法：使用精度高的儀器，如：千分表、尋邊器等等。 (5) 定位誤差 工件定位是通過工件上的定位基準(zhǔn)面和夾具上定位元件工作表面之間的配合或接觸實(shí)現(xiàn)的，所以盡可能做到一次裝夾，以減少裝夾誤差。4 結(jié)論 通過對此工件