较差的零件结构工艺性,会使加工困难,浪费工时和材料,有时甚至无法加工。因此,零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。
(1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸,这样可以减少刀具规格和换刀次数,使编程方便,提高生产效率。
(2)内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小,所以内槽圆角半径不应太小。 (3)铣削零件槽底平面时,槽底圆角半径r不要过大。铣刀端面刃与铣削平面的最大接触直径d=D-2r(D为铣刀直径),当D一定时,r越大,铣刀端面刃铣削平面的面积越小,加工平面的能力就越差,效率越低,工艺性也越差。当r
大到一定程度时,甚至必须用球头铣刀加工,这是应该尽量避免的。 (4)应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基准,则会造成因工件重复定位和基准变换所引起的定位误差以及生产率的降低。如果零件上没有合适的定位基准,则应在零件上设置辅助基准,以保证数控加工的定位准确、可靠、迅速方便。]
通过对零件的工艺分析,可以深入全面地了解零件,及时地对零件结构和技术要求等作必要的修改,进而确定该零件是否适合在数控机床上加工,适合在哪台数控机床上加工,在某台机床上应完成零件的哪些工序或哪些表面的加工等。 2) 数控加工工艺设计
数控加工工艺设计首先需要选择定位基准;再确定所有加工表面的加工方法和加工方案;然后确定所有工步的加工顺序,把相邻工步划为一个工序,即进行工序划分;最后再将需要的其他工序如普通加工工序、辅助工序、热处理工序等插入,并衔接于数控加工工序序列之中,就得到了要求零件的数控加工工艺路线。
1.定位基准的选择 (1)精基准的选择
精基准的选择应从保证零件的加工精度,特别是加工表面的相互位置精度来考虑,同时也必须尽量使装夹方便,夹具结构简单可靠。精基准的选择应遵循以下原则:
①“基准重合”原则 即应尽可能选用设计基准作为精基准,这样可以避免由于基准不重合而引起的误差。
②“基准统一”原则 即在加工工件的多个表面时,尽可能使用同一组定位基准作为精基准,这样便于保证各加工表面的相互位置精度,避免基准变换所产生的误差,并能简化夹具的设计与制造。
③“互为基准”原则 当两个加工表面相互位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时,可以采用互为基准的原则,反复多次进行加工。
④“自为基准”原则 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀,在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准,而该表面与其他表面之间的位置精度则由先行工序保证。
(2)粗基准的选择
粗基准的选择主要影响不加工表面与加工表面之间的相互位置精度以及加工表面的余量分配。粗基准的选择应遵循的原则是:
①如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置精度要求,则应以不加工表面为粗基准。如果工件上有多个不加工表面,则应以其中与加工表面要求较高的表面作为粗基准。
②若必须首先保证工件上某重要表面加工余量均匀,则应选择该表面作为粗基准。
③选作粗基准的表面应尽量平整光洁,不应有飞边、浇冒口等缺陷。 ④粗基准一般只使用一次。
数控机床加工在选择定位基准时除了遵循以上原则外,还应考虑以下几点:
①应尽可能在一次装夹中完成所有能加工表面的加工,为此要选择便于各个表面都能加工的定位方式。如对于箱体零件,宜采用一面两销的定位方式,也可采用以某侧面为导向基准,待工件夹紧后将导向元件拆去的定位方式。
②如果用一次装夹完成工件上各个表面加工,也可直接选用毛面作定位基准,只是这时毛坯的制造精度要求更高一些。
2.加工方法和加工方案的确定
(1)加工方法的选择
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法有许多,因而在实际选择时,要结合零件的结构形状、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。例如,对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求,但箱体上较大的孔一般采用镗削,较小的孔宜选择铰削,而箱体上的孔不宜采用磨削。此外,还应考虑生产率和经济性的要求,以及现有实际生产情况等。常用加工方法的经济加工精度和表面粗糙度可查阅有关工艺手册。
(2)加工方案的确定
确定加工方案时,首先应根据表面的加工精度和表面粗糙度要求,初步确定为达到这些要求所需要的最终加工方法,然后再确定其前面一系列的加工方法,即获得该表面的加工方案。例如,对于箱体上孔径不大的IT7级精度的孔,先确定最终加工方法为精铰,而精铰孔前则通常要经过钻孔、扩孔和粗铰等工序的加工。在确定表面的加工方案时,可查阅有关工艺手册。
3.加工顺序的安排
零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序(如表面处理、清洗和检验等),这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。这里重点介绍切削加工工序的顺序安排原则。
(1)基面先行原则
用作精基准的表面应优先加工出来,因为定位基准的表面越精确,装夹误差就越小。例如轴类零件加工时,总是先加工中心孔,再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。又如箱体类零件总是先加工定位用的平面和两个定位孔,再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。
(2)先粗后精原则
各个表面的加工顺序按照“粗加工——半精加工——精加工——光整加工”的顺序依次进行,逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。
(3)先主后次原则
零件的主要工作表面、装配基面应先加工,从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行,放在主要表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。
(4)先面后孔原则
对箱体、支架类零件,平面轮廓尺寸较大,一般先加工平面,再加工孔和其他尺寸,这样安排加工顺序,一方面用加工过的平面定位,稳定可靠;另一方面在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度,特别是钻孔,孔的轴线不易偏斜。
(5)先近后远原则
在一般情况下,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。对于车削而言,先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性,改善其切削条件。
4.对刀点与换刀点的确定
所谓对刀就是确定工件在机床的位置,也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各坐标方向分别进行,它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点(即对刀点)来实现。选择对刀点的
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