§9数控机床加工工艺实例分析

第9章数控机床加工工艺实例分析•9．1大批量生产零件数控车削加工工艺•9．2数控铣削加工工艺实例分析•9．3加工中心加工工艺实例分析•9．4数控线切割机床加工工艺实例分析9．1大批量生产零件数控车削加工工艺9.1.1．零件介绍图9—1所示为铜接头零件简图。该零件材料为HPb59—1，毛坯为30铜六方冷拔型材，是国内某精密仪器厂接洽日本的定单零件，为大批量生产类型产品。该零件为外圆柱面、内外螺纹、内圆柱孔、内圆锥孔、内外环槽等表面组成的零件，加工表面较多，适合在数控车床上加工。图9—1铜接头零图9.1.2工艺分析1．加工技术要求分析该零件有众多的精度要求：大端内螺纹RC1/2，大端内螺纹倒角1×45°，小端内孔直径φ，连接小端内孔与大端内螺纹的内锥孔长16.5、大径φ10.7，小端外径φ11，外螺纹G1/2，大端端面2—φ29，大端外表面刻字6.8。以及其它各轴向尺寸、粗糙度要求等。此外，零件上不得有毛刺伤痕及油污，未注公差±0.1。φ6.8孔P处不得有毛刺，但倒角不得大于0.3。零件上φ11外圆、φG1/2螺纹、Rc1/2内螺纹6.8孔与G1/2螺纹、Rc1/2内螺纹有同轴度要求，φ6.8与G1/2一次装夹加工，以保证同心。上述技术要求决定了需加工的表面及相应加工方案（见表9—1）。2．定位基准的选择因该零件为大批量，采用普通机床和数控机床共同加工完成，见表9—1综合工艺过程卡。按工序分散原则、先粗后精原则划分工序，其整个工艺流程分两大部分：一部分是下料和粗加工部分，在普通机床上完成，粗加工的定位基准是用三爪卡盘以外六方、各端面配合定位；另一部分是精加工和螺纹加工部分，在数控车床上完成，按装夹方式划分为两个工序，外螺纹加工等以外六方和大端面定位是一个工序，内螺纹加工等使用专用夹具(如图9—4所示)以外螺纹面、大端左端面定位是另一个工序。（见表9—2～表9—8）3．工艺方案拟定（1）下料车端面、切断（2）外表面各部分粗车——精车（3）钻孔小端钻盲孔φ5.5；大端钻孔φ15（4）钻锥孔锥形钻头钻锥孔（5）切退刀槽、外螺纹切槽2.5×φ18，精车螺纹G1/2（6）切内槽、内螺纹切内槽2.5×φ22、精车内螺纹Rc1/2。9.1.3铜接头综合工艺过程卡和工序卡1．铜接头综合工艺过程卡表9—1铜接头综合工艺过程卡零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重/kg净重/kg车型每车件数铜接头HPb59—1冷拔型材工序号工序名称设备名称夹具进给量/mm/r主轴转速/r/min切削速度/m/min冷却液负荷/%1下料卧式车床三爪平卡盘2粗车小端外圆卧式车床三爪平卡盘3粗车小端面及钻孔卧式车床三爪平卡盘4粗车大端面及钻孔卧式车床三爪平卡盘5钻锥孔卧式车床三爪平卡盘6精车小端面各部数控机床三爪平卡盘7精车大端面各部数控机床专用夹具编制审核批准共1页第1页2．工序卡表9—2铜接头工序卡机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料1下料HPb59-1加工车间设备型号夹具CW6140A三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1车端面切断刀12切断切断刀1游标卡尺编制校对审定批准表9—3铜接头工序卡机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料2车小端外圆HPb59-1加工车间设备型号夹具C6140A1三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1粗车φ11外圆至φ12.6外圆车刀1游标卡尺2粗车φ20.8外圆至φ22.6外圆车刀2游标卡尺编制校对审定批准表9—4铜接头工序卡机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料3粗车小端面及钻孔HPb59-1加工车间设备型号夹具CM6125三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1车小端面车刀游标卡尺2钻φ6孔至φ5.5，孔深18φ5.5钻头编制校对审定批准表9—5铜接头工序卡机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料4粗车大端面及钻孔HPb59-1加工车间设备型号夹具CM6125三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1车大端面车刀游标卡尺2钻Rc1/2螺纹底孔，孔深17φ15钻头编制校对审定批准表9—6铜接头工序卡机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料5钻锥孔HPb59-1加工车间设备型号夹具CM6125三爪平卡盘工步号工步内容刀具量具及检具1成形钻头钻锥形孔锥形钻头编制校对审定批准表9—7铜接头工序卡01.01.00数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料6精车小端面各部HPb59-1加工车间设备型号夹具CNC6132三爪平卡盘工步号工步内容刀具走刀次数量具及检具1精车小端面、φ11外圆、φ20.8端面、G1/2螺纹底径至φ20.9和车大端左端面倒角及退刀槽车刀T01游标卡尺2精车φ6.8到尺寸车刀T021塞规3精车G1/2螺纹到尺寸外螺纹车刀T036螺纹环规编制校对审定批准表9—8铜接头工序卡数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头工序号工序名称材料7精车大端面各部HPb59-1加工车间设备型号夹具CNC6132专用夹具工步号工步内容刀具走刀次数量具及检具1精车大端面至21.5、靠倒角2-φ29（30°）、精车内螺纹Rc1/2大径、车内槽2.5×φ22专用车刀T01游标卡尺2精车内螺纹Rc1/2到尺寸内螺纹车刀T027螺纹塞规3精车内锥孔到尺寸车刀T031塞规编制校对审定批准3.数控加工走刀路线图表9—9数控加工走刀路线图数控加工走刀路线图零件图号CF-AD316Z0工序号6工步号1程序号O0099机床型号CNC6132程序段号加工内容精车小端外圆柱面、端面、倒角及退刀槽共1页第页符号含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相切爬斜坡铰孔行切4．刀具调整图图9—2工序6（小端外轮廓精加工）刀具调整图图9—3工序7（大端外轮廓精加工）刀具调整图5．专用夹具图9—4工序7专用夹具零件图9．2数控铣削加工工艺实例分析9.2.1零件介绍典型零件如图9—5所示，该零件为铸造件(灰口铸铁)，铣削上表面、最大外形轮廓、挖深度为2.5mm的凹槽、钻8个φ5.5和5个φ6.5的孔。公差按ITl0级自由公差确定，加工表面粗糙度Ra≤6．3。制订加工工序。图9—5盖板零件9.2.2工艺分析1．工艺分析该零件形状较典型，并且为轴对称图形，也便于装夹和定位。该例在数控铣削加工中有一定的代表性。（1）图样分析该零件以φ22mm孔的中心线为基准，尺寸标注齐全；且无封闭尺寸及其他标注错误；尺寸精度要求不高。（2）加工工艺该零件为铸造件(灰口铸铁)，其结构并不复杂，但对要求加工部分需要一次定位二次装夹。根据数控铣床工序划分原则，先安排平面铣削，后安排孔和槽的加工。对于该工件加工顺序为：先铣削上平面；铣削轮廓；用中心钻点窝；钻φ5.5mm的孔；钻φ6.5mm的孔；然后，先用压板压紧工件，再松开定位销螺母，进行挖φ2.5mm深的中心槽。2．选择装夹和定位该零件在生产时，可采用“一面、两销”的定位方式，以工件底面为第一定位基准，定位元件采用支撑面，限制工件在X、y方向的旋转运动和Z方向的直线运动，两个φ22mm的孔作为第二定位基准，定位元件采用带螺纹的两个圆柱定位销，进行定位和压紧。限制工件在X、y方向的直线运动和Z方向的旋转运动。挖φ2.5mm深的中心槽时，先用压板压紧工件，再松开定位销螺母。在批量生产加工过程中，应保证定位销与工作台相对位置的稳定。3．选择铣刀和切削用量铣削上表面选取φ25mm立铣刀(由于采用两个中心孔定位，不能使用端面铣刀)，先进行粗铣，留0.2～0.5mm余量，再进行精铣；最大外形轮廓铣削可选用直径较大的刀，根据余量决定铣削次数，最后余量加工应≤φ0.5mm；挖深度为2.5mm，选用直径≤φ8mm的立铣刀；钻φ5.5和φ6.5的孔，先用φ3的中心钻点窝，再分别用φ5.5mm和φ6.5mm的麻花钻钻削。4．确定走刀路线盖板挖槽走刀线路如图9—6所示，采用由内向外“平行环切并清角”或采用由外向内“平行环切并清角”的切削方式。盖板钻孔走刀线路如图9—7所示。编程与工件坐标系大端φ22mm孔的中心点为坐标系原点，对刀点根据实际情况而定，定位销与工作台固定以后，可以套装一标准块，然后再进行定位。图9—6盖板挖槽走刀路线图9—7盖板钻孔走刀路线9.2.3加工工序卡片和刀具使用卡片盖板零件数控铣加工工序卡片和刀具使用卡片见表9—10和表6—11。表9—10盖板零件数控铣加工工序卡片（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号材料02盖板HT32-52工艺序号02夹具名称夹具编号使用设备XK5025工步号加工内容程序号刀具名称刀具规格/mm补偿号补偿值主轴转速/r·min-1进给速度/mm·min-1进给倍率/%切削深度/mm加工余量/mm1铣平面粗立铣刀φ2520220030精402200200.52铣外轮廓粗立铣刀φ25H120220030精φ25H1402200100.53挖槽键槽铣刀φ8402200104点窝中心钻φ3800100205钻孔麻花钻φ5.5602200206钻孔麻花钻φ6.6025010注意事项①启动机床回零后，检查机床零点。②换刀后，应松开主轴锁定，并对Z轴进行对刀。③正确操作机床，注意安全，文明生产表9—11盖板零件数控铣加工刀具使用卡片编号刀具名称刀具规格/mm数量用途刀具材料1立铣刀φ251铣平面、轮廓合金镶条2键槽铣刀φ81挖孔高速刀（HSS）3麻花钻φ5.51钻孔高速刀（HSS）4麻花钻φ6.51钻孔高速刀（HSS）9．3加工中心加工工艺实例分析9.3.1零件介绍在立式加工中心上加工如图9—8所示盖板零件，零件材料为HT200，铸件毛坯尺寸(长×宽×高)为170mm×170mm×23mm。图9—8盖板零件图9.3.2工艺分析1．零件图工艺分析该零件毛坯为铸件，外轮廓(4个侧面)为不加工面，主要加工A、B面及孔系，包括4个M16螺纹孔、4个阶梯孔及1个φ6OH7。尺寸精度要求一般，最高为IT7级。4-φ12H8、φ60H7孔的表面粗糙度要求较高，达到只Ra0.8，其余加工表面粗糙度要求一般。根据上述分析，A、B面加工可采用粗铣-精铣方案；φ6OH7孔为已铸出毛坯孔，因而选择粗镗-半精镗-精镗方案；4-φ12H8宜采用钻孔-铰孔方案，以满足表面粗糙度要求。2．确定装夹方案该零件形状比较规则、简单，加工面与不加工面的位置精度要求不高，可采用平口虎钳夹紧。但应先加工A面，然后以A面(主要定位基面)和两个侧面定位，用虎钳从侧面夹紧。3．确定加工顺序及走刀路线按照先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。总体顺序为粗、精铣A、B面-粗镗、半精镗、精镗φ60H7孔-钻各中心孔-钻、锪、铰4-φ12H8和4-φ16孔-钻4-M16螺纹底孔-攻螺纹。由零件图可知，孔的位置精度要求不高，因此所有孔加工的进给路线按最短路线确定。图9—9、图9—10、图9—11、图9—12、图9—13为孔加工各工步的进给路线。图9—9镗φ60H7孔进给路线return图9—10钻中心孔进给路线return图9—11钻、铰4-φ12H8孔进给路线return图9—12锪4-φ16孔进给路线return图9—13钻螺纹底孔、攻螺纹进给路线return4．刀具的选择铣A、B表面时，为缩短进给路线，提高加工效率，减少接刀痕迹，同时考虑切削力矩不要太大，选择φ100硬质合金可转位面铣刀。孔、螺纹孔加工刀具尺寸根据加工尺寸选择，所选刀具见表9—12。5．切削用量的选择铣A、B表面时，留0.2mm精铣余量；精镗φ60H7孔留0.1mm余量；4-φ12H8孔留0.1mm铰孔余量。查表确定切削速度和进给量，然后根据式vc=πdn/1000、vf=nf、vf=nZfz计算各工步的主轴转速和进给速度。9.3.3填写数控加工工序卡片将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入表9—13盖