数控加工工艺及实施.ppt
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1、数控加工工艺及实施 精品课,情境三:盘类零件的数控加工 工艺及实施,机电工程系,齐齐哈尔职业学院,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,生产条件: 任务要求:制定此盘类零件的加工工工艺,编写数控加工程序, 通过模拟仿真检验加工程序。 方 法:进入图书馆查找相关材料,完成工艺的与程序的制 定,通过开放实训室,完成零件的模拟仿真加工。 零件分析: 作用: 结构与技术条件分析: 材料特性:,计 划 与 决 策,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,一、基本概念 (一)数控编程: 所谓编程,就是把零件的图形尺寸、工艺过程、
2、工艺参数、机床的运动及刀具位移等内容,按数控机床的编程格式和能识别的语言记录在程序单上的全过程。 加工程序的编制工作是数控机床使用中最重要的一个环节,因为程序编制的好坏直接影响数控机床的正确使用和数控机床特点的发挥。因此,要求编程人员具有比较高的素质,应通晓机械加工工艺以及机床、刀具、夹具、数控系统的性能,熟悉工厂生产特点和生产习惯。在工作中,编程员能同机床操作人员配合默契,不断吸取别人的编程经验、积累本人的编程经验和编程技巧。另外,还应不断完善硬件和软件知识,努力实现编程工作自动化,以简化编程过程,提高编程效率,减少出错率。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策
3、,检 查 与 评 价,(二)数控程序编制的内容及步骤: 1.分析零件图样和制定工艺方案: 审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适合数控加工的特点。对数控加工来说,最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。 审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分。在审查与分析图纸时,一定要仔细认真,看是否有构成零件轮廓的几何元素不充分或模糊不清的问题。 审查与分析定位基准的可靠性 。数控加工工艺特别强调定位基准,尤其是正反两面都采用数控加工的零件,以同一基准定位就十分必要。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,2.数学处理 根据零件图和确定
4、的走刀路线来进行一些必要的数学处理主要包括: 计算出走刀轨迹和每个程序段所需数据; 基点坐标的计算; 基点就是指相邻几何元素的交点和切点。 节点坐标的计算; 对非圆曲线需要用小直线段或圆弧段逼近,这些小直线段或圆弧段与非圆曲线的交点或切点叫做节点。 。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,3.编写零件加工程序: 根据加工工艺路线、工艺参数、刀具号、辅助动作以及数值计算的结果等,按所使用的机床数控系统规定的功能指令及程序格式,编写零件加工程序单,并需要校核、检查上述步骤中的错误。此外,还应附上必须的加工示意图、刀具布置图、机床调整卡、工序卡及必
5、须的说明。 加工程序单主要有两种形式: 在计算机上,用字处理软件或文本编辑器编写,以文本文件的形式保存。 直接记录在纸上,用计算机编写的加工程序单修改和保存都比较方便。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,4.校验程序与首件试切: 手工编程采用的程序校验手段有:通过穿孔机的穿复校功能检验穿孔带是否有误;人工对数控程序进行检查;把数控程序输入,然后利用机床锁住坐标轴运动的功能对数控进行检查;利用机床空运行功能对数控程序进行检查;利用数控加工模拟软件对数控程序进行检查;利用塑料或木材进行试加工。 数控加工程序经过的校验之后,还无法确定加工程序能否
6、加工出符合精度要求的零件,因此要进行首件试加工。在试加工过程中可以发现程序是否有错,可以知道零件加工精度是否合格以及加工现场会不会出现问题。如果首件试切削不合格,还要进行加工程序的修改,直到试加工合格为止。 在首件试加工中,要特别注意刀具与工件、夹具以及机床干涉的问题。大部分的加工事故都是在首件试切削时发生的。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,(三)编程方法: 1.手工编程 由分析零件图纸、制订工艺规程、计算刀具运动轨迹、编写零件加工程序清单、制作控制介质直到程序校验,整个过程主要由人工来完成,这种人工制备零件加工程序的方法称为手工编程。
7、手工编程的过程下图所示。手工编程时,也可以利用计算机辅助计算出坐标值和编写加工程序清单。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,手工编程适用范围: (1)加工程序简单 (2)几何形状不太复杂零件; (3)加工程序不长零件; (4)所需计算比较简单的零件;,2.自动编程 自动编程又叫计算机辅助编程。它是借助计算机代替人,自动完成零件程序编制过程中的大部分工作。 自动编程适用范围: (1)形状复杂的零件,特别是具有非圆曲线表面的零件; (2)零件几何元素虽不复杂,但加工程序太长的零件; (3)在不具备刀具半径自动补偿功能的机床上要进行轮廓铣削时,编
8、程要按刀具中心轨迹进行,如果用手工编程,计算相当繁琐,程序量大、浪费时间、出错率高,有时甚至不能编出加工程序,此时必须用自动编程的方法来编制零件的加工程序; (4)联动轴数超过两轴以上的加工程序的编制。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,(四)工艺编制 编写数控加工工艺文件是数控加工工艺设计的重要内容之一。它既是数控加工,产品验收的依据,又是机床操作要遵守和执行的规程,有时也作为加工程序的附加说明,使操作者更加明确程序的内容,安装及定位方式。控加工工艺文件的好坏,直接影响零件的加工质量和生产效率,因此在编制文件之前,要全面了解工件毛坯质量,
9、刀辅具系统,夹具及机床性能,熟悉和掌握数控加工的技术信息,编制出高质量的工艺文件。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,编程人员制订的数控加工工艺规程通常包括以下内容 (1)选择适合在数控机床上加工的零件,确定工序内容。 (2)分析被加工零件的图样,明确加工内容及技术要求。 (3)确定零件的加工方案,制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序、处理与非数控加工工序的衔接等。 (4)加工工序的设计。如选取零件的定位基准、确定夹具方案、划分工步、选取刀辅具、确定切削用量等。 (5)数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿、确定加工
10、路线。 (6)分配数控加工中的容差。 (7)处理数控机床上的部分工艺指令。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,二、数控车床零件的装夹与找正 (一)数控车床夹具的定义和分类,定义,分类,用于装夹工件的装置,通用夹具优先 专用夹具,(二)基准 设计基准:零件图上用以确定其它点、线、面位置的基准。 定位基准:切削过程中,用于确定工件在机床或夹具的正确位置 的基准。 测量基准:被加工工件各项精度测量和检测的基准。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,(三)基准的选择,盘类零件数控加工工艺及实施资讯
11、,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,保证加工精度和工件安装方便可靠。,选择非加工表面,选择加工余量 和公差最小的表面,选择平整、光洁、 面积大、无飞边 毛刺和浇冒口的表面,一般只用一次,以便定位准确、夹紧可靠,作为粗基准的表面粗糙且不规则,多次使 用无法保证各加工表面的位置精度,可使工件上的加工表面与非加工表面之间的相对位置误差最小,可以使作为粗基准的表面加工时余量均匀,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,保证加工精度和工件安装方便可靠。,基准重合原则,基准统一原则,自为基准原则,互为基准原则,选择加工表面本身作为定位基
12、准,避免夹具的制造误差和安装误差对工件的影响。,工件上两个相互位置要求很高的表面加工时,互相作为基准,反复加工,可获得较高精度。,选用设计基准作为定位基准,避免因基准不重合带来的误差。,采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面,可使夹具统一。,基准选择不可完全符合上述原则,应根据具体情况具体分析,选择最有利的表面作基准,(四)常用的装夹方法 1、在三爪卡盘自定心卡盘上装夹:可以自动定心,夹持范围大 定心精度不高,不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹,常见的有机械式和液压式两种 2、卡盘加顶尖:车削质量较大的工件 ,必须在卡盘内装一限位支撑,或者利用工件的台阶面进行限位 ,能够承受较大的轴向切
13、削力,安装刚性好,轴向定位准确,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,3、四爪卡盘 :适合加工精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件,四个卡爪是各自独立移动的,四爪卡盘的找正烦琐费时 ,卡爪有正爪和反爪两种形式。 4、两顶尖拨盘 :用于精度要求较高的零件加工,顶尖作用是进行工件的定心,并承受工件的重量和切削力 ,顶尖分前顶尖和后顶尖 ,前后顶尖的连线应该与车床主轴中心线同轴 ,尾座套筒尽量伸出短些 ,中心孔的形状应正确,表面粗糙度应较好,两顶尖中心孔的配合应该松紧适当。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,
14、计 划 与 决 策,5、花盘 :被加工零件回转表面的轴线与基准面相垂直,且表面外形复杂的零件可以装夹在花盘上加工。 6、角铁 :被加工零件回转表面的轴线与基准面相平行、且表面外形复杂的零件可以装夹在角铁上加工。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,(五)找正 打表找正。通过调整卡爪,使得工件坐标系的Z轴与数控车床的主轴回转中心轴线重合。 单件的偏心工件 使用三爪自动定心卡盘装夹较长的工件 三爪自动定心卡盘的精度不高,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,三、工艺编制 (一)工艺路线的确定: (
15、1)工序的划分 数控车削加工工序的划分,可以按下列方式进行: 以一次安装工件所进行的加工为一道工序。将位置精度要求较高的表面加工,安排在一次安装下完成,以免多次安装所生产的安装误差位置精度。 以粗、精加工划分工序。粗精加工分开可以提高加工效率,对于容易发生加工变形的零件,更应将粗,精加工内容分开。 以同一把刀具加工的内容划分工序。根据零件的结构特点,将加工内容分成若干部分,每一部分用一把典型刀具加工,这样可以减少换刀数和空行程时间 以加工部位划分工序。根据零件的结构特点,将加工的部位分成几个部分,每一部分的加工内容作为一个工序。,(2)工序顺序的安排 基面先行。先加工定位基准面,减少后面工序的
16、装夹误差。如盘类零件,先加工中心孔,再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。 先粗后精。先对各表面进行粗加工,然后再进行半精加工和精加工,逐步提高加工精度。 先近后远。离对刀点近的部位先加工,离对刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。同时有利于保持工件的刚性,改善切削条件,对于直径相差不大的阶梯轴,当第一刀的背吃刀量未超限时,应按10MM-16MM- 24MM的顺序有近及远地进行车削。 内外交叉。进行内、外表面的粗加工,后进行内、外表面的精加工。不能加工完内表面后,再加工外表面。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,(3)进
17、给路线的确定 它泛指刀具从对刀点开始,直至返回该点并结束加工程序所经过的所有路线,包括切削加工的路径以及刀具切入、切出等空运行路线。 它不但包括了工步的内容,也反映了工步的顺序。进给路线是编写程序的依据之一。因此在确定进给路线时,最好画一张工序简图,内容包括所有拟订进给路线(包括进、退刀路线)。 粗加工路线的确定 矩形循环进给路线。利用数控系统的矩形循环功能,确定矩形循环进给路线,这种进给路线刀具切削时间最短,刀具损耗最小,为常用的粗加工进给路线,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,三角形循环进给路线。利用数控系统的三角形循环功能,确定三角形
18、循环进给路线,这种进给路线刀具总行程最长,一般只适用于单件小批量生产。,矩形循环进给路线 三角形循环进给路线 阶梯切削路线,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,阶梯切削路线。当零件毛坯的切削余量较大时,可采用阶梯切削进给路线,在同样背吃刀量的条件下,加工后剩余量过多,不宜采用。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,精加工进给路线的确定 零件成型轮廓的进给路线:在安排进行一刀或多刀加工的精车进给路线时,零件的最终成型轮廓应该由最后一刀连续加工完成,并且要考虑到加工刀具的进刀、退刀位置;尽量不要
19、在连续的轮廓轨迹中安排切入、切出以及换刀和停顿,以免造成工件的弹性变形、表面划伤等缺陷。 加工中需要换刀的进给路线:主要根据工步顺序的要求来决定各把加工刀具的先后顺序以及各把加工刀具进给路线的衔接。 刀具切入、切出以及接刀点的位置选择:尽量选取在有空刀槽,或零件表面间有拐点和转角的位置处,曲线要求相切或者光滑连接的部位不能作为加工刀具切入、切出以及接刀点的位置。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,(二)选用车刀: 数控机床使用的刀具材料主要是各类硬质合金。刀具结构方面,数控机床主要采用机夹可转位刀具。因此对硬质合金可转位刀片的运用是数控机床
20、操作者所必须了解和运用的内容。 可转位刀具一般由刀片、刀垫、夹紧元件和刀体组成,如图所示。其中各部分的作用为:刀片:承担切削,形成被加工表面。 刀垫:保护刀体,确定刀片(切削刃)位置。夹紧元件:夹紧刀片和刀垫。刀体:刀体及(或)刀垫的载体,承担和传递切削力及切削扭距,完成刀片鱼机床的连接。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,检 查 与 评 价,计 划 与 决 策,(三)车削参数的选择: 编程人员选择切削用量
21、时,一定要充分考虑影响切削的各种因素,正确的选择切削条件,合理地确定切削用量,可有效地提高机械加工质量和总产量。而切削条件影响的因素有: (1)机床、工具、刀具及工件的刚性。 (2)切削速度、背吃刀量和切削进给量。 (3)工件精度及表面粗糙度。 (4)刀具预期寿命及最大生产率。 (5)切削液的种类、冷却方式。 (6)工件材料的硬度及热处理状况。 (7)工件数量。 (8)机床的寿命。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评 价,(2)切削用量的确定 切削用量主要包括主轴转速(切削速度),进给量(进给速度)和背吃刀量。切削用量的大小,直接影响机床的性能,
22、刀具磨损,加工质量和生产效率。合理选择切削用量,对于充分发挥机床性能和切削性能,提高切削效率,降低加工成本具有重要意义。 背吃刀量的确定 背吃刀量的选择应根据加工余量确定。主要受机床,刀具和工件系统刚度的制约,在系统刚度允许的情况下,尽量选择较大的被吃刀量。粗加工时,在不影响加工精度的条件下,可使被吃刀量等于零件的加工余量,这样可以减少走刀次数。精加工Ra=0.321.25m时,背吃刀量可取0.20.4mm。 在工件毛坯加工余量很大或余量不均匀的情况下,粗加工要分几次进给,这时前几次进给的背吃刀量应取得大一些。,盘类零件数控加工工艺及实施资讯,资 讯,实 施,计 划 与 决 策,检 查 与 评
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