CNC手板机械加工工艺基本知识

CNC手板机械加工工艺基本知识生产过程和工艺过程产品的生产过程是指把原材料变为成品的全过程。CNC手板产品的生产过程一般包括:①生产与技术的准备，如工艺设计和专用工艺装备的设计和制造、生产计划的编制、生产资料的准备等;②毛坯的制造，如铸造、锻造、冲压等;③零件的加工，如切削加工、热处理、表面处理等;④产品的装配，如总装、部。手板模型装、调试检验和油漆等;⑤生产的服务，如原材料、外购件和工具的供应、运输、保管等。在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程，称为工艺过程。如毛坯的制造、CNC手板加工、热处理、装配等均为工艺过程。工艺过程中，若用CNC手板加工的方法直接改变生产对象的形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的工艺过程，称为CNC手板加工工艺过程。同样，将加工好的零件装配成机器使之达到所要求的装配精.手板模型度并获得预定技术性能的工艺过程，称为装配工艺过程。CNC手板加工工艺过程和装配工艺过程是CNC手板制造工艺学研究的两项主要内容。2CNC手板加工工艺过程的组成CNC手板加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成的。而工序又可分为若干个安装、工位、工步和走刀。1.工序工序是指一个工人或一组工人，在一个工作地对一个或同时对几个手板所连续完成的那一部分工艺内容。区分工序的主要依据，是工作地(或设备)是否变动和完成的那部分工艺内容是否连续。如图1一1所示的圆盘零件，当单件小批量生产时其加工工艺过程见表1一I;成批量生产时其加工工艺过程见表1一2a由表I一1可知，该零件的CNC手板加工分车削和钻削两道工序。因为两者的操作工人、机床及加工的连续性均已发生了变化，而在车削加工工序中，虽然含有多个加工表面和多种加工方法(如车、钻等)，但其划分工序的要素未改变，故属同一工序。由表1-2可知，加工工艺过程分为四道工序。虽然工序1和工序2同为车削，但由于加工连续性已变化，因此应为两道工序;同样，工序4修去孔口的锐边及毛刺，因为使用设备和工作场地均已变化，因此也应作为另一道工序。工序不仅是组成工艺过程的基本单元，也是制订工时定额、配备工人、安排作业和进行质量检验的基本单元。CNC手板机械加工工艺基本知识2.工步与走刀为了便于分析和描述工序的内容，工序还可以进一步划分为工步。工步是指在加工表面(或装配时的连接表面)和加工(或装配)工具不变的情况下所连续完成的那一部分工序。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。如表I一‘1所示工序1，在安装I中进行车大端面、车外圆、钻拟0孔、倒角等加工手板模型，由于加工表面和使用刀具的不同，即构成四个工步。一般来说，构成工步的任一要素(加工表面、刀具及加工连续性)改变后，即成为另一个工步。但下面指出的情况应视为一个工步。(1)对于那些一次装夹中连续进行的若干相同的工步应视为一个工步。如图1一1所示，零件上3个娜孔钻削，可以作为一个工步。(2)为了提高生产率，有时用几把刀具同时加工几个表面，此时也应视为一个工步，称为复合工步，如图1-2所示的加工方案。在一个工步内，若被加工表面需要切去的金属层很厚，须分几次切削，则每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次走刀或几次走刀。3.安装与工位手板在加工前，在机床或夹具上先占据一正确位置(定位)，然后再夹紧的过程称为装夹。手板(或装配单元)经一次装夹后所完成的那一部分工艺内容称为安装。在一道工序中可以有一个或多个安装。表I一1中工序1有两个安装，而工序2只有一个安装。手板在加工中应尽量减少装夹次数，因为多一次装夹就多一次装夹误差，而且增加了辅助时间。因此生产中常用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具等，以便在手板一次装夹后，可使其处于不同的位置加工。为完成一定的工序内容，一次装夹手板后，手板(或装配单元)与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备固定部分所占据的每一个位置，称为工位。如图1一3所示为一种利用回转工作台在一次装夹后顺序完成装卸手板、钻孔、扩孔和铰孔四个工位加工的实例。.1.3I件的夹紧1.手板夹紧简述如上所述，手板在加工前需要定位和夹紧，这是两项十分重要的工作。关于定位在后面章节中将详细手板模型论述，本节对手板在机床上或夹具中的夹紧做一概略说明。夹紧的目的是防止手板在切削力、重力、惯性力等的作用下发生位移或振动，以免破坏手板的定位。因此正确设计的夹紧机构应满足下列基本要求:①夹紧应不破坏手板的正确定位;②夹紧装置应有足够的刚性;③夹紧时不应破坏手板表面，不应使手板产生超过允许范围的变形;④能用较小的夹紧力获得所需的夹紧效果;⑤工艺性好，在保证生产率的前提下夹紧结构应简单，便于制造、维修和操作;⑥手动夹紧机构应具有自锁性能。CNC手板机械加工工艺基本知识2.手板夹紧力三要素的确定根据上述的基本要求，正确确定夹紧力三要素(方向咋用点、力】1,)是一个不容忽视的问题。(1)夹紧力方向的确定。1)夹紧力的方向不应破坏手板定位。如图1-4(a)所示为不正确的夹紧方案。夹紧力有向上的分力F'wz，使手板离并原来的正确定位位里。如图1-4(b)所示为正确的夹紧方案。2)夹紧力方向应指向主要定位表面。(2)夹紧力作用点的确定。1)夹紧力的作用点应落在支撑范围内。如图1一5所示的夹紧力的作用点落到了定位元件的支撑范围之外，夹紧时将破坏正确位置，因而该方式是不正确的。2)夹紧力的作用点应落在手板刚性较好的部位。如图1一6(a)所示，薄壁套筒的轴向刚性比径向刚性好，用卡爪径向夹紧时手板变形大，若沿轴向施加夹紧力，变形就会小得多。夹紧如图I一6(b)所示的薄壁箱体时，夹紧力不应作用在箱体的顶面，而应作用在刚性较好的凸边上，或如图I一6(c)所示改为三点夹紧，改变着力点的位置，以减少夹紧变形。3)夹紧力的作用点应靠近手板的加工部位。如图1-7所示，夹紧力远离加工部位，因此应在加工部位加上辅助夹紧机构，以防止加工时发生振动，影响加工质量和安全。CNC手板机械加工工艺基本知识手板模型(3)夹紧力大小的估算。加工过程中，手板受到切削力、离心力、惯性力及重力等的作用，理论上夹紧力的作用应与上述力(力矩)的作用相平衡。但是切削力的大小和方向在加工过程中是变化的，因此夹紧力的大小只能进行粗略地估算。估算的方法如下。1)找出对夹紧最不利的瞬时状态，估算此状态下所需的夹紧力。2)为了简便，只考虑主要因素在力系中的影响，略去次要因素在力系中的影响。3)根据手板状态，列出力(力矩)的平衡方程式，解出夹紧力的大小，还应适当考虑安全系数。如需进行夹紧力估算可参阅有关资料。