数控车床车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀等三类。成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中,常见的成形车刀有小小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中,尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线型切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖是由直线型的主副切削刃组成。尖形车刀几何参数的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑。并应兼顾刀尖本身的强度。
圆弧形车刀;圆弧形车刀是以一圆度或轮廓误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖。因此,刀位点不在圆弧上,而在该圆的圆心上圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面.选择车刀圆弧半径时应考虑两点,车刀切削刃的圆弧半径小于或等于零件凹型轮廓上的最小曲率半径,以免发生加工干涉。该半径不宜选 择太小,否则不但造 成困难,还会因为刀尖太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
4.3设置刀点和换刀点
刀具究竞从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始,心须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置 ,这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点,所以称程序起点或起刀点,此起始点一般通过对刀来确定,所以,该 点又称为起刀点。在编制程序时,要正确选择对刀点的位置,对刀点设置原则是:便于
数值处理的简化和简化程序编制,易于找正并在加工过程中便于检查,引起的加工误差小。对刀点可以设置在零件上,也可以设置在夹具上或机床上,为了提高零件的加工精度,对刀点应设置在零件的设计基准或工艺机床上,实际操作机床时,可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放在对刀点上,即“刀位点”与“对刀点”重合。所谓刀位点是指刀具的定位基准点,车刀的刀位点是刀尖或刀尖的圆弧中心。平底立铣刀是是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球的中心。钻头是钻尖。用于手动对刀操作,对刀精度较低。且效率低。有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等。以减少对刀时间。提高对刀精度。加工过程中需要换刀时应规定换刀点。所谓换刀点是指刀架转动换刀时的位置,换刀点应设在工件或夹具的外部,以换刀时不碰工件以及其他部件为准。 4.4 确定切削用量
数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具的切削性能,保证合理的刀具耐用度,并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。
第5章 典型轴类零件的加工
5.1轴类零件加工工艺分析
(1)技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈的径向尺寸精度和形位精度,轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常IT7—IT8.几何形状精度主要圆度和圆柱度。一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动;保证配合轴颈的同轴度,是轴类零件位置精度的普遍要求之一,图为特殊零件,径向和轴向公差和表面精度要求较高。
(2)毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外,一般采用锻件;发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁件比较多,如图典型轴类直径相差不大,采用直径为37mm,材料45#钢,在锯床上按120mm下料
(3)定位基准选择: 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度,以及端面对轴中心线,用两中心孔定位符合基准重合原则,并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆表面和端面,因此,常用中心孔作为轴加工的定位基准。
当不能采用中心孔时或粗加工时为了提高工作装夹刚性,可以采用轴的外圆表面作为定位基准,或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准,能承受较大的切削力,但重复定位精度并不太高。 数控车削时,为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性。或为了端面余量均匀,工件轴向需要定为。采用中心孔定位时,中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时,则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限末支撑,以工件端面
或台阶面作为轴向定位基准。
(4)轴类零件的预备加工。车削之前常需要根据情况的具体安排预备加工,内容通常有:直—毛坯出厂时或在运输和保管过程中,或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此,在车削前需要增加校直工序。
切断——用棒料刀切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床等上面进行,也可以再普通车床上切断或在冲床上用冲模冲切。
车端面和钻中心孔---对数控车削而言,通常将他们作为预备加工工序安排。
(5)热处理工序: 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火淬火和退火处理,以消除应力,改善组织和切削性能,性能要求较高的毛坯在粗加工后,精加工前应安排跳质处理, 以提高零件的综合机械性能;对于硬度和耐磨要求不高的零件,调质也常作为最终的热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理,以提高其耐磨性。 (6) 加工工序的划分一般可按下列方法进行
1) 刀具集中分序法。 就是按照所用的刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部分。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的所有部位。这样,可以减少换到次数,压缩空行程的时间,减少不必要的定位误差。
2) 以加工部位分序法。 对于加工内容很多的零件,可按其结构
特点将加工部分分成几个部分,如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面。后加工孔,先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状,先加工精度要求比较低的部位,后加工精度要求比较高的部位。
3) 以粗、精加工分序法。 对易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要要进行校形,故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述,在划分工序时,一定要视零件的结构和工艺性。机床的功能,零件的数控加工内容有多少,安装的次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则,要根据实际情况来定,但一定要合理。 (7)工时安排。 加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位夹紧的需要来考虑。重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般按照下列原则进行;
1) 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
2) 先进行内形内腔加工工序,后进行外形加工的工序。 3) 以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压板次数。
4) 在同一安装中进行多道工序,应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控车床上粗车、半精车分别用同一加工程序控制
(8)走刀路线和对刀点选择。 走刀路线包括切削加工轨迹,刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回
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