數(shù)控車(chē)床加工工藝分析

數(shù)控車(chē)床加工工藝分析南海信息技術(shù)學(xué)校李應(yīng)要：隨著數(shù)控加工的日益成熟越來(lái)越多的零件產(chǎn)品都用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工,因此如何改進(jìn)數(shù)控加工的工藝問(wèn)題就越來(lái)越重要。在數(shù)控機(jī)床上由于機(jī)床空間及機(jī)床的其他局限了數(shù)控加工的靈活性，這樣就要求我們要懂得如何改進(jìn)加工工藝，提高數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍和加工性能。從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：數(shù)控加工加工工藝薄壁套管、護(hù)軸前言：數(shù)控加工作為一種高效率高精度的生產(chǎn)方式，尤其是形狀復(fù)雜精度要求很高的模具制造行業(yè)，以及成批大量生產(chǎn)的零件。因此數(shù)控加工在航空業(yè)、電子行業(yè)還有其他各行業(yè)都廣泛應(yīng)用。然而在數(shù)控加工從零件圖紙到做出合格的零件需要有一個(gè)比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囘^(guò)程，必須合理安排加工工藝才能快速準(zhǔn)確的加工出合格的零件來(lái)，否則不但浪費(fèi)大量的時(shí)間，而且還增加勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，甚至還會(huì)加工出廢品來(lái)。下面我將結(jié)合某一生產(chǎn)實(shí)例對(duì)數(shù)控加工的工藝進(jìn)行分析。以便幫助大家進(jìn)一步了解數(shù)控加工，對(duì)實(shí)際加工起到幫助作用。一般數(shù)控機(jī)床的加工工藝和普通機(jī)床的加工工藝是大同小異的，只是數(shù)控機(jī)床能夠通過(guò)程序自動(dòng)完成普通機(jī)床的加工動(dòng)作，減輕了勞動(dòng)者的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)能比較精準(zhǔn)的加工出合格的零件。由于數(shù)控加工整個(gè)加工過(guò)程都是自動(dòng)完成的，因此要求我們?cè)诩庸ち慵熬捅仨毎颜麄€(gè)加工過(guò)程有一個(gè)比較合理的安排，其中不能出任何的差錯(cuò)，否則就會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。1、1零件圖樣分析因?yàn)楸”诩庸け容^困難，尤其是內(nèi)孔的加工，由于在切削過(guò)程中，薄壁受切削力的作用，容易產(chǎn)生變形。從而導(dǎo)致出現(xiàn)橢圓或中間小，兩頭大的“腰形”現(xiàn)象。另外薄壁套管由于加工時(shí)散熱性差，極易產(chǎn)生熱變形，使尺寸和形位誤差。達(dá)不到圖紙要求，需解決的重要問(wèn)題，是如何減小切削力對(duì)工件變形的影響。薄壁零件的加工是車(chē)削中比較棘手的問(wèn)題，原因是薄壁零件剛性差，強(qiáng)度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量?？衫脭?shù)控車(chē)床高加工精度及高生產(chǎn)效率的特點(diǎn)，并充分地考慮工藝問(wèn)題對(duì)零件加工質(zhì)量的影響，為此對(duì)工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方面進(jìn)行試驗(yàn)，有效地克服薄壁零件加工過(guò)程中出現(xiàn)的變形，保證了加工精度,為今后更好的加工薄壁零件提供了好的依據(jù)及借鑒。無(wú)論用什么形式加工零件，首先都必須從查看零件圖開(kāi)始。由圖看見(jiàn)該薄壁零件加工，容易產(chǎn)生變形，這里不僅裝夾不方便，而且所要加工的部位也那難以加工，需要設(shè)計(jì)一專(zhuān)用薄壁套管、護(hù)軸。二、工藝分析根據(jù)圖紙?zhí)峁┑募夹g(shù)要求，工件采用無(wú)縫鋼管進(jìn)行加工，內(nèi)孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6，用車(chē)削即可達(dá)到。但內(nèi)孔的圓柱度為0.03對(duì)于薄壁零件來(lái)講要求比較高，在批量生產(chǎn)中，工藝路線大致為：下料—熱處理—車(chē)端面—車(chē)外圓—車(chē)內(nèi)孔—質(zhì)檢前面所述，薄壁件加工特點(diǎn)得知“內(nèi)孔加工”工序是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們拋開(kāi)外圓，薄壁套管就內(nèi)孔切削就難保證0.03mm的圓柱，經(jīng)過(guò)我們多次加工和實(shí)驗(yàn)，采用刀具新磨法，較好地解決了這一問(wèn)題材。車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù)車(chē)孔的關(guān)鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車(chē)刀的剛性和排屑問(wèn)題。1、增加內(nèi)孔車(chē)刀的剛性，我采取了以下措施：（1）盡量增加刀柄的截面積，通常內(nèi)孔車(chē)刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1/4，如圖1若使內(nèi)孔車(chē)刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加，如圖2（2）刀柄伸出長(zhǎng)度盡能做到同加工工件長(zhǎng)度長(zhǎng)5-8mm，以增加車(chē)刀刀柄剛性，減小切削過(guò)程中的振動(dòng)。解決排屑問(wèn)題：主要控制切削流出方向，粗車(chē)刀要求切屑流向待加工表面（前排屑）為此。采用正刃傾角的內(nèi)孔車(chē)刀，如圖3精車(chē)時(shí)，要求切屑流向向心傾前排屑（孔心排屑）因此磨刀時(shí)要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如圖4精車(chē)刀合金用YA6,目前的M類(lèi)型，它的抗彎強(qiáng)度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。刃磨時(shí)前角磨以圓以圓弧狀角度10-15°后角根據(jù)加工圓弧離壁0.5-0.8mm（刀具底線順弧度）如圖4.c切削刃角k向?yàn)椤?.5-1為沿切屑刃圖4B點(diǎn)；修光刃為R1-1.5副后角磨成7-8°為適圖4E內(nèi)刃的A-A點(diǎn)磨成圓向外排屑。加工方法1、加工前必須要做一件護(hù)軸；護(hù)軸主要目的：是把車(chē)好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護(hù)軸的加工對(duì)加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。加工護(hù)軸毛胚用45﹟碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車(chē)端面、開(kāi)兩頭B型頂尖孔，粗車(chē)外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車(chē)留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成如圖5所示，精度達(dá)要求，完工后待用。圖52、為能使工件一次性加工完畢，毛胚留夾位和切斷余量。3、先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形，硬度為HRC28-30（可加工范圍的硬度）。4、車(chē)刀采用C620，首先把前頂尖放進(jìn)主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時(shí)的工件變形，增加一個(gè)開(kāi)環(huán)厚套如圖6圖6為保持批量生產(chǎn)，薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個(gè)薄壁套管壓緊，提高車(chē)內(nèi)孔時(shí)的質(zhì)量，保持尺寸?？紤]到有切削熱產(chǎn)生，工件膨脹尺寸難掌握。需要澆注充分的切削液，減少工件的熱變形。5、用自動(dòng)定心三爪卡盤(pán)將工件夾牢，車(chē)端面，粗車(chē)內(nèi)圓。留余量0.1-0.2mm精車(chē)，換上精車(chē)刀把要切削余量加工到護(hù)軸滿過(guò)度配合和粗糙度的要求。卸下內(nèi)孔車(chē)刀，插入護(hù)軸至前頂尖，用尾座頂尖按長(zhǎng)度要求夾緊，換外圓車(chē)刀粗車(chē)外圓，再精車(chē)達(dá)圖紙要求。經(jīng)檢驗(yàn)合格，用切斷刀按長(zhǎng)度要求尺寸切斷。為使工件斷開(kāi)時(shí)的切口平整，刀刃口要斜磨，使工件端面平整；護(hù)軸磨小的一段就是為了切斷留有空隙而磨小，護(hù)軸為減少工件變形，防止振動(dòng)，以及切斷時(shí)掉下碰傷原故。結(jié)論以上方法加工薄壁套管，解決了變形或造成尺寸誤差和形狀誤差而達(dá)不到要求的問(wèn)題，實(shí)踐證明加工效率較高、較快。易于操作，并且適合加工較長(zhǎng)的薄壁零件，尺寸易掌握，次性完工，批量生產(chǎn)也較實(shí)際。

附錄資料：不需要的可以自行刪除課題一數(shù)控銑床入門(mén)知識(shí)一、教學(xué)要求1、了解華中世紀(jì)星HNC-21M系統(tǒng)數(shù)控銑2、掌握華中世紀(jì)星HNC-21M系統(tǒng)數(shù)控銑3、掌握華中世紀(jì)星HNC-21M系統(tǒng)數(shù)控銑二、教學(xué)內(nèi)容1．1華中世紀(jì)星HNC-21M華中世紀(jì)星（HNC-21M)是一基于PC的銑床CNC數(shù)控裝置，是武漢華中數(shù)控股份有限公司在國(guó)家八五、九五科技攻關(guān)重大科技成果一華中I型(HNC-1)高性能數(shù)控裝置的基礎(chǔ)上，為滿足市場(chǎng)要求，開(kāi)發(fā)的高性能經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置。HNC-21M采用彩色LCD液晶顯示器，內(nèi)裝式PLC可與多種伺服驅(qū)動(dòng)單元配套使用。具有開(kāi)放性好、結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、可.靠性好、性能價(jià)格比高、操作維護(hù)方便的特點(diǎn)。本次課主要介紹HNC-21M的基本配置、技術(shù)規(guī)格、操作臺(tái)構(gòu)成以及軟件操作界面。1．1．1基本結(jié)構(gòu)及主要功能(1)數(shù)控單元a)工業(yè)控制機(jī)中央處理器板(CPUBOARD):原裝進(jìn)口嵌入式上業(yè)PC機(jī);中央處理單元(CPU):高性能32位微處理器;存儲(chǔ)器(DRAMRAM):8MBRAM加工緩沖區(qū)；程序斷電存儲(chǔ)區(qū)(FlashROM):4MB(可擴(kuò)至72MB);顯示器.7.5’彩色LCD(分辨率為硬盤(pán):可選(選件):軟驅(qū):1.44M3.5";RS232接口:RS23219200BaudRate;網(wǎng)絡(luò)接口:以太網(wǎng)接口(選件)。b)控制軸數(shù):3軸，最大至4軸(選件):c)伺服接口:數(shù)字量、模擬量接口和串行口，.可選配各種脈沖接口、模擬接口交流伺服單元或步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，及本公司生產(chǎn)的串行接口HSV-11系列交流伺服驅(qū)動(dòng)單兀;d)開(kāi)關(guān)量接口:輸入40點(diǎn)，輸出32點(diǎn);e)其它接口:手搖脈沖發(fā)生器接口、主軸接口、遠(yuǎn)程輸入/輸出接口(選件);f)控制面板:防靜電薄膜標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板;g)MPG手持單元:4軸MPG一體化手持單元選件);h)NC鍵盤(pán):包括精簡(jiǎn)型MDI鍵盤(pán)和F1～F10個(gè)功能鍵;i)軟件:華中世紀(jì)星高性能銑削數(shù)控系統(tǒng)軟件。(2)進(jìn)給系統(tǒng)HSV-11系列交流永磁同步伺服驅(qū)動(dòng)與伺服電機(jī);各種步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元與電機(jī);各種模擬接口、脈沖接口伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(3)主軸系統(tǒng)接觸器+主軸電機(jī);變頻器+主軸電機(jī);主軸驅(qū)動(dòng)單元+主軸電機(jī)。1.1.2主要技術(shù)規(guī)格最大控制軸數(shù):4軸(X,Y,Z,4TH)最大聯(lián)動(dòng)軸數(shù):4軸(X,Y,Z,4TH)主軸數(shù):1最大編程尺寸:99999.999mm最小分辨率:0.01um-l0um(可設(shè)置)直線、圓弧、螺旋線插補(bǔ)小線段連續(xù)高速插補(bǔ)用戶宏程序、固定循環(huán)、旋轉(zhuǎn)、縮放、鏡像自動(dòng)加減速控制((S曲線)加速度平滑控制MDI功能M,S,T功能故障診斷與報(bào)警漢字操作界面全屏幕程序在線編輯與校驗(yàn)功能參考點(diǎn)返回上件坐標(biāo)系G54～G59加上軌跡三維彩色圖形仿真，加上過(guò)程實(shí)時(shí)三維圖形顯示加上斷點(diǎn)保護(hù)/恢復(fù)功能雙向螺距補(bǔ)償(最多5000點(diǎn))反向間隙補(bǔ)償?shù)毒唛L(zhǎng)度與半徑補(bǔ)償主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度信率控制CNC通訊功能:RS-232網(wǎng)絡(luò)功能:支持NT,Novell,Internet網(wǎng)絡(luò)支持DIN/ISO標(biāo)準(zhǔn)G代碼，零件程序容量:硬盤(pán)、網(wǎng)絡(luò):不需DNC，最大可直接執(zhí)行2GB的程序內(nèi)部二級(jí)電子齒輪內(nèi)部己提供標(biāo)準(zhǔn)PLC程序，也可按要求自行編制PLC程序。1.2操作裝置1.2.1HNC-21M世紀(jì)星銑床數(shù)控裝置操作臺(tái)為標(biāo)準(zhǔn)固定結(jié)構(gòu)，如圖1.2.1所示，其結(jié)構(gòu)美觀、體積小巧，外形尺寸為420X310X110毫米(WXHXD)圖圖1.2.11.2.2操作臺(tái)的左上部為7.5寸彩色液晶顯示器(分辨率為640X480)，用于漢字菜單、系統(tǒng)狀態(tài)、故障