范文一:数控铣削加工毕业论文
石家庄职业技术学院机电工程系 毕业实习报告(论文)
题目 数控铣削加工
姓 名 Xx
学 号 Xxxxxx
专 业 机制
班 级 Xx
校内指导教师 Xxx
企业指导教师
论文提交时间 Xxxx
评 阅 人
评 阅 时 间
报告 (论文) 成绩
第一章 企业介绍
1、 河北鑫博大模具科技有限公司
(1) 企业全称:河北鑫博大模具科技有限公司
(2) 企业地址:石家庄桥西区三简路 9号
(3)产品介绍:各种规格挤压机主轴、靴座、挤压轮、腔体、模坯、易损件等 ,
主要与大连康丰 , 常州齐丰 , 常州艾邦 , 常州日月 , 上海德瑞等厂家配套。 目前公司自
主研发的连续挤压铜材高温合金堵头,为连续挤压铜材行业带来了革命性的改
变, 在我国高速铁路电车滑线生产行业得到大力推广。 另外, 我公司针对连续挤
压微型多孔管开发了专用模腔、模具及工装冷却系统,可以大大降低挤压温度, 从而延长模具寿命,保证产品的尺寸、表面光洁度以及产品性能。
(4)人力资源、物理资源介绍:
河北鑫博大模具科技有限公司是一家集研发, 设计, 制造加工, 销售为一体
的大型综合性企业。地处河北省省会石家庄市,背靠京津渤海,地理位置优越,
交通物流发达。下属三个分公司,占地面积 7万平方米。
在鑫博大模具车间工种主要有作业员、 物流员、 技术人员与管理人员。 作业
员是对工件进行加工的操作人员; 物流员主要负责对工件的数量、 库房领取加工
工件与加工完成后入库进行管理; 技术人员对加工工件的指标要求是否达标, 加
工中出现的问题进行解决。职工人数:200余人。
I 冶金分公司是集特种钢冶炼,锻造、真空热处理为主的大型公司;年生产 特种钢 3000吨,拥有真空熔炼炉,电渣熔炼炉,等配套设备 30余台套。
II机加公司是国内拥有最早且最完整的连续挤压产业的民营企业,建厂 20多年来已发展成为国内最大的连续挤压备件王国,可加工国内外各种机型的备 件,拥有大型的数控加工中心和数控机床 80余台,其它加工设备如数控镗床、 龙门铣、车床等上百台,普通磨床十余台,普通铣床二十余台,数控线切割机床 四十余台,数控电火花机床四台,能够完成连续挤压行业所需的各种加工需求。
第二章 学习培训
Ⅰ安全教育
安全教育内容一般包括:思想政治教育, 旨在提高安全意识, 自我保护意 识, 端正态度, 牢固树立安全第一的思想。 安
全技术知识教育,包括安全技术、劳动卫生技
术和专业安全技术操作规程,使员工懂得预防
事故和职业危害的科学技术知识,不仅在思想
上树立我要做而且在技术上变成“我能做、我
会做” 。
河北鑫博大科技模具科技有限公司规定, 凡从事各种机械的操作人员, 必须 经过安全技术培训, 考试合格后, 方可上岗作业。 安全技术知识教育内容如下: 1、操作前
(1) 工作前按规定严格使用防护用品,扎好袖口,不准围围巾、戴手套,女工发 辩应挽在帽子内。操作人员必须站在脚踏板上。
(2) 应对各部位螺栓、 行程限位, 信号, 安全防护 (保险) 装置及机械传动部分、 电器部分,各润滑点进行严格检查,确定可靠后,方可启动。
2、 操作中
(1)工、夹、刀具及工件必须装夹牢固。各类机床,开车后应先进行低速空 转,一切正常后,方可正式作业。
(2) 机床道轨面上、工作台上禁止放工具和其他东西。不准用手清除铁屑, 应使用专门 工具清扫。
(3) 机床开动前要观察周围动态,机床开动后,要站在安全位置上,以避开 机床运动部位和铁屑飞溅。
(4) 各类机床运转中,不准调节变速机构或行程,不得用手触摸传动部分、 运动中的工件、 刀具等在加工中的工作表面, 不准在运转中测量任何尺寸, 禁止 隔着机床传动部分传递或拿取工具等物品。
(5) 发现有异常响动时,应立即停车检修,不得强行或带病运转,机床不准 超负荷使用。
(6) 各机件在加工过程中,严格执行工艺纪律,看清图纸,看清各部分控制 点、粗糙度和有关部位的技术要求,并确定好制作件加工工序。
(7) 调整机床速度、 行程、 装夹工件和刀具, 以及擦拭机床时都要停车进行。 不准在机床运转时离开工作岗位,因故要离开时必须停车,并切断电源。
3、 操作后
(1) 将待加工的原料及加工完的成品、 半成品及废料, 必须堆放在指定地点, 各种工具及刀具必须保持完整、良好。
(2) 作业后,必须切断电源,卸下刀具,将各部手柄放在空档位置,锁好电 闸箱。
(3) 清扫设备卫生,打扫好铁屑,导轨注好润滑油,以防锈蚀。
Ⅱ 岗位要求
机械操作人员必须经过培训,经考试合格,取得操作证,方可操作。学员必 须在师傅带领下才能操作,非本机操作人员,严禁乱动。
操作人员必须听从施工人员或机务人员的指挥,正确操作,保证作业质量, 及时完成任务, 但对于违反安全操作规程和引起危险事故的不正确指挥, 有权拒 绝执行。
操作人员必须具备懂机械原理,懂构造,懂性能,懂用途,会操作,会维修,会 排除故障的“四懂三会”水平。
严格执行各施工机械的操作规程, 保证安全生产, 认真做好机械设备的清洁、
润滑、 紧固、 调整和防腐。 保证机械设备的附属装置、 随机工具经常整洁、 完好、 齐全。
要求员工要有一定的机械专业基础知识, 能识简单的机械零件图, 能够编写 简单的机械加工工艺规程。
制订工艺规程的步骤如下:
1) 计算年生产纲领,确定生产类型。
2) 分析零件图及产品装配图,对零件进行工艺分析。
3) 选择毛坯。
4) 拟订工艺路线。
5) 确定各工序的加工余量,计算工序尺寸及公差。
6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。
7) 确定切削用量及工时定额。
8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。
9) 填写工艺文件。
在制订工艺规程的过程中, 往往要对前面已初步确定的内容进行调整, 以提 高经济效益。 在执行工艺规程过程中, 可能会出现前所未料的情况, 如生产条件 的变化,新技术、新工艺的引进,新材料、先进设备的应用等,都要求及时对工 艺规程进行修订和完善。
Ⅲ 企业文化
1、企业管理
“ 5s ”管理是现在工厂行之有效的现场管理理念和方法其作用是:提高效 率,保证质量,是工作环境整洁有序,预防为主,保证安全。
1. 整理(SEIRI ) :对 生产现场的现实摆放和停滞的各种物品进行分类,区 分什么是现场需要的, 什么是现场不需要的; 对于现场不需要的物品, 诸如用剩 的材料、多余的半成品、切下的料头、切屑、垃圾、废品、多余的工具、报废的 设备、 工人的个人生活用品等, 要坚决清理出生产现场这项工作的重点在于坚决 把现场不需要的东西清理掉。
整理的目的是:① 改善和增加作业面积;② 现场无杂物,行道通放、混料等 差错事故;⑤ 有利于减少库存量,节约资金;⑥ 改变作风,提高工作情绪。
2. 整顿 (SEITON ) :把需要的人、事、物加以定量、定位。通过前一 步整理后, 对生产现场需要留下的物品进行科学合理的布置和摆放, 以便用最快 的速度取得所需之物,在最有效的规章、制度和最简捷的流程下完成作业。 3. 清扫(SEISO) :把工作场所打扫干净,设备异常时马上修理,使之恢复 正常。生产现场在生产过程中会产生灰尘、油污、铁屑、垃圾等,从而使现场变 脏。脏的现场会使设备精度降低,故障多发,影响产品质量,使安全事故防不胜 防;脏的现场更会影响人们的工作情绪,使人不愿久留。因此,必须通过清扫活 动来清除那些脏物,创建一个明快、舒畅的工作环境。
4. 清洁 (SEIKETSU ) :整理、整顿、清扫之后要认真维护,使现场保持完 美和最佳状态。 清洁, 是对前三项活动的坚持与深入, 从而消除发生安全事故的 根源。创造一个良好的工作环境,使职工能愉快地工作。
5. 素养 (SHITSUKE) :素养即努力提高人员的修身,养成严格遵守规章制度 的习惯和作风,这是 “5S” 活动的核心。没有人员素质的提高,各项活动就不能顺 利开展,开展了也坚持不了。所以,抓 “5S” 活动,要始终着眼于提高人的素。
2、企业的经营理念
公司自成立以来,不断追求高标准,高质量的产品意识,以先进的制造设 备和生产工艺深得广大客户的信赖和支持。 一直是国内挤压机行业配套和服务的 首选。
博大人始终以成功源自专业, 诚信创造未来的经营理念, 不断创新, 开拓进 取的精神, 全力打造连续挤压行业的优秀品牌, 我们将以更高品质, 更完善服务 与广大国内外朋友携手发展,共创辉煌。
3. 企业精神
我们的经营理念:爱心,细心,决心
我们的从业精神:融合,责任,进步
我们的成长定位:长期,稳定,发展,科技,国际
Ⅳ 岗位知识
1、数控铣床的工作过程
数控铣床加工零件时首先要准备好加工程序, 由程序控制完成加工过程。 数 控机床加工基本过程如下所示:
零件图 工艺处理 编制工件加工程序 数控装置 数控机床 成品
1. 分析零件图样 数控加工前,应认分析零件图样,明确零件的几何形状、 尺寸和技术要求,明确本工序加工范围和对加工质量的要求。
2. 数控加工中的工艺分析和工艺处理 对零件进行数控加工的工艺分析和工 艺处理,制定如何加工零件的加工计划。
3. 编写零件加工程序 根据走刀路线、工艺参数及刀具等数据,按所用数控 系统的指令代码和程序段格式,编写零件的加工程序。
4. 输入加工程序 操作者依据程序单向数控装置输入加工程序,也可以利用 通信的方式,利用数控系统的标准 RS-232C 接口 ,把计算机中的数控程序输到 数控系统中,实现数控加工。
5. 数控机床加工操作,加工合格零件
2、编程软件介绍
在在鑫博大模具厂数控铣削建模和编程软件主要用:mastercamX5, UG nx7.5 (1) Mastercam X2是与 Windows 技术紧密结合,用户界面更为友好,设 计更加高效的版本。借助于 Mastercam 软件,用户可以方便快捷地完成从产品 2D/3D外形设计、 CNC 编程到自动生成 NC 代码的整个工作流程,因此被广泛 应用于模具制造、模型手板、机械加工、电子、汽车和航空等行业。 Mastercam 基于 PC 平台,易学易用,具有较高性价比,是广大中小企业的理想选择,也是 CNC 编程初学者在入门时的首选软件。 Mastercam 包括 CAD 和 CAM 两个 部分, Master cam的 CAD 部分可以构建 2D 平面图形、 构建曲线、 3D 曲面和 3D 实体。 CAM 包括 5大模块:Mill 、 Lathe 、 Art 、 Wire 和 Router 。编程方便快捷比 UG 简单易懂。
(2) UG NX7.5绘图软件
● 设计开发效率 NX 7.5以其独特的三维精确描述(HD3D )技术及强大的 全新设计工具实现了 CAD 效率的革新, 它们能够提升您的效率, 加速设计过程, 降低成本并改进决策。
● 仿真分析效率 NX 7.5通过在建模、模拟、自动化与测试关联性方面整合 一流的几何工具和强大的分析技术,实现了模拟与设计的同步。
● 加工制造效率 NX 7.5以全新工具
生产效率,包括推提升出两套新的
加工解决方案, 为零件制造赋予了全新的意
义。
包装设计
NX 提供了理想的工具集应对消费品, 食
品及饮料等行业的包装设计 。
机械设计
NX 机械设计工具提供超强的能力和全面的功能,更加灵活,更具效率,更 具协同开发能力。
机械仿真
NX 提供了业内最广泛的多学科领域仿真解决方案,通过全面高效的前后处 理和解算器,充分发挥在模型准备、解析及后处理方面的强大功能。 工装模具和夹具设计
NX 工装模具使设计效率延伸到制造,与产品模型建立动态关系。 机械加工
NX CAM 为机床编程提供了完整的解决方案,能够让最先进的机床实现最高 产量。
3、零件加工
锻模的下如下模零件图
1、零件的安装
数控铣床上零件的安装方法与普通铣床一样, 要合理选择定位基准和夹紧方 案,主要注意以下两点:
(1)力求设计、工艺与偏程计算的基准统一,这样有利于提高编程时数值 计算的简便性和精确性。
(2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次装夹后,加工出全部待加工面。 根据零件的尺寸、 精度要求和生产条件选择最常用的车床, 铣床通用三爪卡 盘。
2、确定加工方案
经过分析零件的尺寸精度、 几何形状精度、 位置精度和表面粗糙度要求, 作 出以下加工方案。
方案:铣夹持面→粗铣曲面粗加工等高外形→精铣曲面粗加工等高外形→铣 外轮廓→曲面粗铣凸台→曲面精铣凸台→曲面精加工环绕等距→标准挖槽→曲 面精加工等高外形
3、刀具的选择
切削用刀具材料应具备的性能所示:
表 3-1 切削所用刀具材料应具备的性能
在零件加工过程中, 冷却液是必不可少的, 铣刀在加工的时候会产生很多热 量 是铣刀温度增高 很容易破坏刀具 ,故使用之冷却液,但它还可以,冲洗铁 屑 、润滑、 防锈等。
现有冷却液分为:水溶液、 乳化液和切削油三大类。 通过查阅资料选择常用 的冷却液,根据表 3-2进行选择。
常用冷却液
从工件材料考虑,考虑到冷却液作用和价格,选择乳化液可以满足要求。 从刀具材料考虑, 所选高速钢刀具一般采用乳化液作为冷却液, 其冷却效果很好, 它的主要作用:冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。
4、 量具的选择
由于加工零件精度不高,我们可以选游标卡尺,规格为精度为 0.01mm ,量 程分常用的有 150mm ;还有千分尺,内径千分尺 。
5、 切削用量的选择
切削用量应根据加工性质、 加工要求、 工件材料及刀具的尺寸和材料等相结 合确定。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:
1、保证零件加工质量和表面粗糙度,充分发挥刀具的切削性能。
2、保证合理的刀具切削性能和耐用度。并充分发挥机床的性能,最大限度 地提高生产率降低成本。
6、 背吃刀量的确定
在机床工件和刀具的刚度允许条件下, 应尽可能使背吃刀量等于工件的加工 的余量。这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了保证加工表面质量,可留 少量精加工余量一般留 0.2~0.3mm ,背吃刀量为:粗加工 2.5mm, 精加工 0.8mm 。 7、 确定主轴转速
主轴根据允许的切削速度 Vc(m/min)选择
N=1000Vc/πD
8、 确定进给量或进给速度
进给速度 F 是切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移, 是根据 工件的加工精度和表面粗糙度的要求, 以及刀具和工件材料进行选择, 最大进给 速度受到机床刚度和进给系统性能制约, 不同的机床和系统, 最大进给速度不同, 当加工精度和表面粗糙度质量要求高时, 进给速度应选小一些, 通常在 (20— 50) m/min范围内选取。在轮廓加工中,在接近拐角处应适当降低进给量,以克服由 于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。
切削进给速度与铣刀的转速 n 、铣刀齿数 Z 及每齿进给量 fz 的关系为:
F=fzZn
我们一般在加工过程中一般选择主轴转速 S=1000r/min 进给速度为 F=1000r/min
9、 数控加工刀具卡
10、 Mastercam 软件进行零件自动编程
(1)打开 Mastercam 软件
在电脑桌面上的 “ CADCAM ” 文件夹中找到图标, 双击打开 Mastercam 软件。 (2)调入三维造型
选择“档案”→“取档” ,弹出“打开对话框” ,在对话框中选择 D 盘目录 下文件“ T.MC9” ,然后打开,出现 图 1-2的对话框,点击“确定” 。如 图 1-3所 示造型被导入。
图 1-2 操作对话框 图 1-3
①工件安装
采用机用三爪卡盘装夹零件。
②设置加工坐标原点 X :模型的中心, Y :模型的中心, Z :工件顶面。
③设置走刀路径
(3)后处理加工程序
选择菜单“刀具路径”→“操作管理” ,即出现图 1-9的对话框,依次选择 相应的刀具路径,点击“执行后处理” ,生成对应的加工程序。
⑷生成程序
O002%
N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N102 G91G28 Z0.
N104 S1500 M3 N106 G0 G90 G54 X-51.067 Y-36.303 N108 Z50. N110 Z4.18
N112 G1 Z-.82 F400. N114 X-50.872 Y-36.49 F1000. N116 X-50.669 Y-36.664 N118 X-50.457 Y-36.826
N120 X-50.239 Y-36.974 N122 X-50.015 Y-37.109
N124 X-49.787 Y-37.229 N126 X-49.555 Y-37.337
N128 X-49.333 Y-37.425 N130 X-49.116 Y-37.499
N132 X-48.886 Y-37.565 N134 X-48.654 Y-37.618
N136 X-48.422 Y-37.659 N138 X-48.19 Y-37.689
N140 X-47.956 Y-37.708 N142 X-47.72 Y-37.716
N144 X-47.373 Y-37.705 N146 X-47.144 Y-37.683
N148 X-46.735 Y-37.617 N150 X-46.386 Y-37.529
N152 X-46.133 Y-37.45 N154 X-45.743 Y-37.292
N156 X-44.683 Y-36.797 N158 X-43.57 Y-36.337
N160 X-42.43 Y-35.928 N162 X-41.717 Y-35.704 N164 X-41.266 Y-35.573 N166 X-40.538 Y-35.379 N168 X-39.341 Y-35.111 N170 X-38.128 Y-34.901 N172 X-36.903 Y-34.75 N174 X-36.14 Y-34.688 N176 X-35.67 Y-34.659 N178 X-34.903 Y-34.631 N180 X-33.664 Y-34.636 X-32.427 Y-34.701 N182 N184 X-31.196 Y-34.826 N186 X-30.437 Y-34.937 N188 X-29.973 Y-35.012 N190 X-29.223 Y-35.156 N192 X-28.764 Y-35.257 N194 X-28.024 Y-35.433 N196 X-26.843 Y-35.768 N198 X-25.685 Y-36.158 N200 X-24.551 Y-36.602 N202 X-23.872 Y-36.898 N204 X-23.446 Y-37.097 N206 X-22.786 Y-37.42 N208 X-20.677 Y-38.575 N210 X-19.587 Y-39.14 N212 X-18.492 Y-39.669 N214 X-17.345 Y-40.183 N216 X-16.226 Y-40.648 N218 X-15.016 Y-41.111 N220 X-13.887 Y-41.506 N222 X-12.608 Y-41.912 N224 X-11.483 Y-42.234 N226 X-10.133 Y-42.578 N228 X-9.026 Y-42.827 N418 X51.88 Y-30.817 N420 X51.702 Y-30.503 N422 X51.464 Y-30.158 N424 X51.297 Y-29.949 N426 X51.055 Y-29.684 N428 X50.218 Y-28.867 N430 X49.393 Y-27.989 N432 X48.607 Y-27.067 N434 X48.146 Y-26.479 N436 X47.862 Y-26.104 N438 X47.424 Y-25.492 N440 X47.162 Y-25.102 N442 X46.749 Y-24.468 N444 X46.123 Y-23.408 N446 X45.548 Y-22.316 N448 X45.221 Y-21.623 N450 X45.026 Y-21.195 N456 X44.295 Y-19.327 N458 X43.918 Y-18.147 N460 X43.599 Y-16.951 N584 X52.386 Y32.469 N586 X52.406 Y32.714 N588 X52.415 Y32.962 N590 X52.41 Y33.213 ...... ..................
N9316 X-25.943 Y-12.714 N9318 X-25.475 Y-13.624 N9320 X-24.883 Y-14.672 N9322 X-24.562 Y-15.21 N9324 X-24.178 Y-15.815 N9326 X-23.688 Y-16.535 N9328 G0 Z-39. N9330 Z50.
N9332 G91 G28 Z0. N9334 M05
N9336 M30
3、加工范例二
上模图
下模图
装配图
1、零件安装
夹具是一种装夹工件的工艺设备,广泛的应用于机械制造过程的切削加工、 热处理、配件、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中,机床夹具是一种不可 缺少的工艺设备, 它直接影响着工件加工的精度、 劳动生率和产品的制造成本等。 经综合分析:该零件应选用平口虎钳装夹。
2、刀具的选择
在数控铣削平面,挖槽一般选用合金刀具,选用立铣刀和圆鼻刀进行 加工。效率高,能满足加工要求。
3、工艺方案的确定
根据零件图样,制定以下工艺方案:(1)底座:铣夹持面→粗铣上平面→精 铣上平面→铣外轮廓→粗铣凸台→精铣凸台→内腔粗加工→内腔精加工→铣 4×7的缺口→掉头装夹→铣掉夹持面和四只小脚并保证尺寸精度→去毛刺; (2) 上盖:铣夹持面→铣上平面→铣外轮廓→内腔粗加工→内腔精加工→调头装夹铣 掉夹持面→去毛刺
3、切削速度 S 、定主轴转确速
我 们 一 般 在 加 工 过 程 中 一 般 选 择 主 轴 转 速 S=1000r/min 进 给 速 度 为
F=1000r/min.
5、背吃刀量的确定
在机床工件和刀具的刚度允许条件下, 应尽可能使背吃刀量等于工件的加工 的余量。为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量一般留 0.2~0.3mm 。 切削用量的选取
参考表格选背吃刀量为:粗加工 2mm , 精加工 0.2mm 。
6、 刀具卡片
7、部分手工编制的程序单 底座内型腔加工程序;
上盖内型腔加工程序;
底座凸台加工程序;
第三章 实习后对学校和企业的建议
通过此次实习, 让我学到了很多课堂上更本学不到的东西, 仿佛自己一下子 成熟了,懂得了做人做事的道理,也懂得了学习的意义,时间的宝贵,人生的真 谛。 明白人世间一生不可能都是一帆风顺的, 只要勇敢去面对人生中的每个驿站! 这让我清楚地感到了自己肩上的重任, 看清了自己的人生方向, 也让我认识到了 文秘工作应支持仔细认真的工作态度,要有一种平和的心态和不耻下问的精神, 不管遇到什么事都要总代表地去思考, 多听别人的建议, 不要太过急燥, 要对自 己所做事去负责, 不要轻易的去承诺, 承诺了就要努力去兑现。 单位也培养了 我 的实际动手能力, 增加了实际的操作经验, 对实际的机械工作的有了一个新的开 始,更好地为我们今后的工作积累经验。
对学校建议:
通过在厂的顶岗实习,通过这次实践发现自己的不足,以后要加倍努力, 但觉得学校教育体制也不够完善,目前我们存在的不足有:
1. 课堂上学的理论不能很好地与实践相结合,缺乏动手能力,技术水平达 不到中级或中级以上的水平, 学校应该加大学生实习的机会, 实习教学是理论与 实践相结合的一种教学手段, 有力的促进了我系人才培养计划的完善, 是高职教 育的重要组成部分。
2. 师资队伍不足,已严重制约了教学质量的进一步提高。目前,我们正式编 制的实训教师只有 4人(1名去读研的教师未计算在里) ,而本次参加实训的学 生有 227人,现在的师生比是 1:56.8,与我院提出的师资队伍建设规划中的到 2008年在校生师生比 1:16的这一要求还相差甚远。学生人数多在实训期间出 现的问题也随之增多, 且出现的问题往往各式各样, 带课教师不可能一一加以解 决,这样的话就影响了教学质量的提高。
3、设备太少,机床种类的数量严重不平衡,远远不能满足实习要求。目前, 我中心共有 6台数控机床, 其中有 2台数控机床已不能正常使用于教学, 处于淘 汰状态, 另外 1台暂时不参加实训教学, 所以实际上参与教学的只有 3台, 学生 采用 2班倒,这样的话平均下来 10~12名学生共用 1台机床,加之学生参加实 训的时间短,辅导的教师少,再者,数控车床、数控铣床和加工中心的数量和班 级学生人数又有严重的不平衡, 如此一来, 我们的实践教学的质量不能进一步得 到加强。 高职院校的办学理念应该是突出职业性和技术性, 所以实训环节是高职 院校教学环节当中的一项重要内容,所以院校应与改进。
4. 教学课堂内容过于简单,扭曲了“够用就成”的真正含义,所开课程过于 散,没有突出课程,专业知识学得肤浅,不能解决实际问题。应加强教学知识深 度。
对企业建议:
1. 企业缺少文体活动,应加强文体活动文体 ,激励拥有体育、文艺专长的 人才施展才艺。
2. 缺少教育培训,集团应该建立了一套完整、系统、科学的教育训练体系, 鼓励全体员工“工作中学习、学习后工作” ,通过教育训练提升个人素养、增长 工作技能、增进团队绩效,努力创造人才成长的机会与施展才华的舞台。
3. 缺乏人力资源管理部门,不能很好地使员工的才华发挥的淋漓尽致。
第四章 思想总结
我们步入社会,就业单位不会像学校老师那样点点滴滴细致入微地把要做 的工作告诉我们,更多的是需要我们自己去观察、学习、总结。
我知道工作是一项热情的事业, 并且要持之以恒的品质精神和吃苦耐劳的品 质。 我觉得重要的是在这段实习期间里, 我第一次真正的融入了社会, 在实践中
了解社会掌握了一些与人交往的技能, 并且在次期间, 我注意观察了前辈是怎样 与上级交往,怎样处理之间的关系。利用这次难得的机会,也打开了视野,增长 了见识,为我们以后进一步走向社会打下坚实的基础。
实习期间,我从末出现无故缺勤。我勤奋好学 . 谦虚谨慎,认真听取师傅的 指导,对于别人提出的工作建议虚心听取。并能够仔细观察、切身体验、独立思 考、 综合分析, 并努力学到把学样学到的知道应用到实际工作中, 尽力做到理论 和实际相结合的最佳状态, 培养了我执着的敬业精神和勤奋踏实的工作作风。 也 培养了我的耐心和素质。能够做到服从指挥,与同事友好相处,尊重领导,工作 认真负责 , 责任心强,能保质保量完成工作任务。并始终坚持一条原则:要么不 做,要做就要做最好。
为期 4个月的实习结束了, 我在 4个月的实习中学到了很多在课堂上根本就 学不到的知识,收益非浅.现在我对这 4个月的实习做一个工作小结。
回想自己在这期间的工作情况, 不尽如意。 对此我思考过, 学习经验自然是 一个因素, 然而 更重要的是心态的转变没有做到位。 现在发现了这个不足之处, 应该还算是及时吧, 因为我明白了何谓工作。 在接下来的日子里, 我会朝这个方 向努力,我相信自己能够把那些不该再存在的“特点”抹掉。感谢老师们在这段 时间里对我的指导和教诲,我从中受益非浅。
短短 4个月的工作过程使我受益匪浅。 不仅机械专业知识增长了, 最主要是 懂得了如何更好的为人处事。 当今社会一直处在加速的发展变化中, 所以对人才 的要求也越来越高, 我们要用发展的眼光看问题, 就要不断提高思想认识, 完善 自我。 师傅说作为一名会计从业者, 所受的社会压力将比其他行业更加沉重, 要 学会创新求变,以适应社会的需要。
第一是要真诚:你可以伪装你的面孔你的心,但绝不可以忽略真诚的力量。 第一天去机加部实习, 心里不可避免的有些疑惑:不知道师傅怎么样, 应该去怎 么做啊, 要去干些什么等等! 踏进公司的机加车间, 只见很多陌生的脸孔用莫名 而疑惑的眼神看着我。 我微笑着和他们打招呼, 尴尬的局面立刻得到了缓解, 大 家多很友善的微笑欢迎我的到来。 从那天起, 我养成了一个习惯, 每天早上见到 他们都要微笑的说声:“师傅早” ,那是我心底真诚的问候。我总觉得,经常有一 些细微的东西容易被我们忽略, 比如轻轻的一声问候, 但它却表达了对老师同事
对朋友的尊重关心, 也让他人感觉到被重视与被关心。 仅仅几天的时间, 我就和 师傅们打成一片,很好的跟他们交流沟通学习,我想,应该是我的真诚,换得了 老师的信任。他们把我当朋友也愿意指导我,愿意分配给我任务。
第二是沟通:要想在短暂的实习时间内, 尽可能多的学一些东西, 这就需要 跟老师有很好的沟通, 加深彼此的了解。 刚到机加部, 老师并不了解你的工作学 习能力, 不清楚你会做哪些工作, 不清楚你想了解什么样的知识, 所以跟老师建 立起很好的沟通是很必要的。 同时我觉得这也是我们将来走上社会的一把不可获 缺的钥匙。 通过沟通了解, 我有了大体的了解, 一边有针对性的教我一些实际知 识, 一边根据我的兴趣给予我更多的指导与帮助, 在这次的工作中, 我真正拥有 了实践经验,这才真正体现了知识的真正价值,学以致用。
第三是激情与耐心:激情与耐心,就像火与冰,看似两种完全不同的东西, 却能碰撞出最美丽的火花。 这些在平常的书本上仅仅是获得感性的认识, 而在这 里真的实践了,才算是真正的掌握了,也让我认识到了自己的不足,告诫自己, 不管做什么,切忌眼高手低,要善于钻研。师傅说对每台机床都要细心负责,具 有基本的专业素养, 因为细心负责是做好每一件事情所必备的基本条件, 基本的 专业素养是做好工作的前提。
第四是“主动出击” :当你可以选择的时候,把主动权握在自己手中。在车 间的时候, 我会主动的打扫卫生, 主动地帮师傅做一些力所能及的事情, 并会积 极地寻找合适的时间, 向老师请教问题, 跟师傅像朋友那样交流, 谈生活学习以 及未来的工作, 通过这些我就和师傅走的更近, 在实习当中, 师傅就会更愿意更 多的指导我, 使我获得更大的收获。 有时我就自高奋勇, 独自去一些地方进行检 修等故障排除。我心里感觉很高兴,因为我的主动,我巩固了我所学的知识,并 且得到了师傅的认可。
在大学生活中朋友对我的影响相当的大, 他们给过我太多的帮助, 有时候我 感觉自己非常的幸福, 因为我有那么多的关心我的和帮助我的朋友。 我想对我的 朋友说些什么, 但又不知道应该说些什么, 也是的, 在朋友面前一切的客套都成 了多余。
三年的大学生活临近了尾声。这短短的三年,却是我的人生中弥足珍贵的三 年。 在这三年里, 我从一个莽撞少年成长为一名合格的河北省石家庄职业技术学
院毕业生, 用脱胎换骨来形容并不为过。 总结过去可以拨开时间的迷雾, 清晰的 回首所走过的路,从而为将来的人生旅程准备一些经验和教训。
范文二:数控铣削加工毕业论文
基于UG的复合型零件数控铣削加工
摘要
本论文是一副对典型复合型零件进行工艺分析、数控编程及完成加工,主要运用所学知识对零件图进行工艺分析、制定工艺路线、确定工艺方案。并运用UG软件进行造型和自动编程,最终完成零件的加工。论文表明:通过对该零件的工艺分析、造型、加工,深入了解了零件制造的全过程,加工完成后零件也达到了加工要求。造型、轨迹及G代码的生成也以最简洁的方式做出,达到了预期的要求。
关键词:复合型零件,自动编程,数控铣削加工,工艺分析
目 录
摘要 ........................................................................................................................... I
1 绪论 ...................................................................................................................... 1 1.1数控加工技术的发展趋势 ........................................................................... 1
1.1.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展..................................... 1
1.1.2向高速化和高精度化发展 ................................................................. 1
1.1.3向智能化方向发展 ............................................................................. 1 1.2 UG软件在行业中的应用 ............................................................................. 2
1.2.1 CAD/CAM的发展 ................................................................................. 2
1.2.2 UG概念 .............................................................................................. 3
2 对零件图纸进行工艺分析 ................................................................................... 4 2.1零件图分析 .................................................................................................. 4
2.1.1读图和审图 ........................................................................................ 4
2.1.2数控加工的内容选择 ......................................................................... 6
2.1.3零件结构的工艺性 ............................................................................. 6 2.2关键部位加工精度分析 ............................................................................... 7 2.3毛坯余量分析 .............................................................................................. 8
2.3.1毛坯的种类 ........................................................................................ 8
2.3.2毛坯种类的选择 ................................................................................. 8
2.3.3毛坯形状和尺寸的选择 ..................................................................... 9
2.3.4加工余量 ............................................................................................ 9
3 加工准备及工艺路线的确定...............................................................................14
3.1基准的选择 .................................................................................................14
3.1.1基准的分类 .......................................................................................14
3.1.2定位基准的选择 ................................................................................14 3.2确定装夹方法 .............................................................................................16 3.3机床及工艺装备的选择 ..............................................................................20
3.3.1夹具的选择 .......................................................................................20
3.3.2刀具选择 ...........................................................................................21
I
3.4确定工艺路线 .............................................................................................22
3.5确定进给路线 .............................................................................................23
3.6切削用量及切削液的选择 ..........................................................................26
3.6.1切削参数对机械加工的影响.............................................................26
aapc3.6.2背吃刀量(端铣)或侧吃刀量(圆周铣) ............................27
vf3.6.3进给速度 .......................................................................................28
3.6.4切削速度Vc ......................................................................................29
3.6.5切削液的选择 ....................................................................................30 4 UG造型与仿真加工 .............................................................................................31
4.1实体造型 .....................................................................................................31
4.1.1凸台的实体造型 ................................................................................31
4.1.2凹槽的实体造型 ................................................................................34
4.2加工并生成程序 .........................................................................................36
4.2.1工艺参数设定 ....................................................................................36
4.2.2生成加工轨迹 ....................................................................................37
4.2.3生成部分程序 ....................................................................................41 5零件加工 ..............................................................................................................43 6结论 ......................................................................................................................44 参考文献 .................................................................................................................45 致谢 .........................................................................................................................45
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1 绪论
数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术,它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透而形成的机电一体化产品。数控技术是制造自动化的基础,是现代制造装备的灵魂核心,是国家工业和国防工业现代化的重要手段,关系到国家战略地位,体现国家综合国力水平,其水平的高低和数控装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。
1.1数控加工技术的发展趋势
1.1.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展
基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机,来处理人机界面、编程、联网通信等问题,由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面,将普及到所有的数控系统。远程通讯,远程诊断和维修将更加普遍。
1.1.2向高速化和高精度化发展
这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。
1.1.3向智能化方向发展
随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展,数控系统的智能化程度将不断提高。
(1)应用自适应控制技术
数控系统能在运行过程中检测一些重要信息,并自动调整系统的有关参数,
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达到改进系统运行状态的目的。
(2)引入专家系统指导加工
将熟练工人和专家的经验,加工的一般规律和特殊规律存入系统中,以工艺参数数据库为支撑,建立具有人工智能的专家系统。
(3)引入故障诊断专家系统
在设备故障诊断系统中借助多种数学原理和系统理论,形成了多种不同的诊断方法。
(4)智能化数字伺服驱动装置
可以通过自动识别负载,而自动调整参数,使驱动系统获得最佳的运行状态。
1.2 UG软件在行业中的应用
1.2.1 CAD/CAM的发展
随着我国改革开放步伐的进一步加快,中国正逐步成为全球制造业的基地,特别是加入WTO后,作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。模具是工业生产的基础工艺装备,在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中,60%—80%的零部件都依靠模具成型。国民经济的五大支柱产业,即机械、电子、汽车、石化、建筑,都要求模具工业的发展与之相适应。模具是“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值,往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。模具生产水平的高低,己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志,在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。因此,我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国,必须要振兴和发展我国的模具工业,提高模具工业的整体技术水平。同时,模具工业的发展也日益受到人们的重视和关注,国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》也把模具列为机械工业改造序列的第一位,生产和基本建设序列的第二位。
随着CAD/CAM软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展,以及这些技术在模具行业中的普及应用,模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命,传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。在这场技术革命中,逐步掌握三CAD/CAM软件的使用,
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并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。 我国模具工业发展前景非常广阔。国内外模具及模具加工设备厂商己普遍看好中国市场。随着对模具设计质量与制造要求的不断提高,以及CAD/CAM技术在模具制造业中的大规模推广应用,急需大批熟悉CAD/CAM技术应用的模具设计与制造的技术人才。这是企业最为宝贵的财富,也是企业走向世界、提高产品竞争力最根本的基础。而目前这方面的专业人才非常缺乏。
1.2.2 UG概念
UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具。 它不但拥有現今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术,更提供高效能的曲面建构能力,能夠完成最复杂的造形设计。它不但拥有现今CAD/CAM软体中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术,更提供高效能的曲面建构能力,能够完成最复杂的造形设计。 UG提供工业标准之人机介面,不但易学易用,更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出视窗指令、快速图像操作说明、自订操作功能指令及中文化操作介面等特色,并且拥有一個强固的档案转换工具,能转换各种不同CAD应用软件的图档,以重复使用旧有资料。
Unigraphics(UG)是一套复杂产品设计制造的最佳系统,从概念设计到生产产品,UG广泛的运用在汽机车业、航太业、模具加工及设计业、医疗器材产业等等,近年来更将触角深及消费性市场产业中最复杂的领域—工业设计。运用其功能强大的复合式建模工具,设计者可依工作的需求选择最适合的建模方式;关联性的单一资料库,使大量零件的处理更加稳定。除此之外,组立功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合,使得UG在工业界成为一套无可匹敌的高阶CAD/CAM系统。
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2 对零件图纸进行工艺分析
在数控铣削加工中,对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。 2.1零件图分析
2.1.1读图和审图
图2-1 凸台结构简图
首先要认真分析与研究整台产品的用途、性能和工作条件,了解零件在产品中的位置、装配关系及其作用,弄清各项技术要求对装配质量和使用性能的影响,找出主要的和关键的技术要求,然后对零件图样进行分析。
(1)该零件视图表达完整、清晰,尺寸、公差、表面粗糙度及有关技术要求齐全、明确。
,0.018(2)该组合件加工表面粗糙度为Ra6.3μm,2-φ16的表面粗糙度为0
Ra1.6μm,其余为Ra3.2μm。参数合理,便于加工。
,0.01816(3)该组合件的定位基准为2-φ的孔,必须先满足该孔的配合精度,0
4
尺寸偏差在?0.1mm。
(4)该组合件选用的材料为45钢,价格低廉,加工难度不大,能够保证零件的各方面要求。
凸台(图2-1)的技术要求有未注公差?0.1mm(不含180×180外形);D
,0.03向外轮廓曲线形状公差mm。加工要素有平面、曲线、腔槽和孔类加工。主,0.06
,0.03要加工项目包括上下平面、D向视图壁厚mm内外型腔、曲线b内腔槽曲0.88,0.06
00线c内腔槽、槽深mm、工件高度mm、螺孔M42×1.5-7H、销孔2-φ541,,0.050.05
,0.018mm、位置尺寸150?0.02mm、主视图中腔槽60?上侧至D向外轮廓下侧160
,0.046mm尺寸。 13,0.030
图2-2 凹槽结构简图
凹槽(图2-2)的技术要求有一项:未注尺寸允许偏差?0.01mm。(不含180
0×180外形)加工要素同凸台,主要加工项目包括上下平面、工件高度17mm、,0.05
,0.018,0.0632-φ16mm销孔、位置尺寸150?0.02mm、曲线外轮廓170mm、C向视图00
中的曲线C内腔槽、曲线b外轮廓,应控制在?0.01mm之内,内腔槽上侧过渡圆弧R3,组合件的图如2-3所示。
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图2-3 组合件结构图
2.1.2数控加工的内容选择
对于某个零件而言,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析,选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择时,应考虑各方面因素,充分发挥数控加工的优势。选择时应考虑以下因素:
(1)通用机床无法加工的内容。
(2)通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容。
(3)通用机床效率低、工人劳动强度大的内容。
该凸台和凹槽加工时,加工内容全部采用数控铣床加工。 2.1.3零件结构的工艺性
零件的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件各个制造过程中的工艺性,如零件的铸造、锻造、冲压 焊接、热处理和切削加工工艺性能等。好的工艺性会使零件加工容易,节省工时,降低消耗;差的工艺性使零件加工困难,多耗工时,增大消耗。该组合件的加工各工艺性能良好,耗工不大。
该零件结构复杂,但就加工来说,还是易于加工的。在加工时要特别注意0.88mm薄壁的加工,以及凹槽的加工。在加工完成后,对零件的热处理应注意。45钢是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,且价格低、来源广,所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低,截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。
因为45钢淬透性低,故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后,应该淬透,但不是冷透,如果工件在盐水中冷透,就有可能使工件开裂,这是因为当工件冷却到180?左右时,奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应
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力所致。因此,当淬火工件快冷到该温度区域,就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握,须凭经验操作,当水中的工件抖动停止,即可出水空冷(如能油冷更好)。另外,工件入水宜动不宜静,应按照工件的几何形状,作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件,导致硬度不均匀,应力不均匀而使工件变形大,甚至开裂。
2.2关键部位加工精度分析
所谓加工精度,是指零件加工后的几何参数(尺寸、几何形状和相互位置)的实际值与理想值之间的符合程度,而它们之间的偏离程度(即差异)则为加工误差。加工误差的大小反映了加工精度的高低。加工精度包括了以下三个方面。
(1)尺寸精度:限制加工表面与其基准间的尺寸误差不超过一定的范围。
(2)几何形状精度:限制加工表面的宏观几何形状误差,如圆度、圆柱度、平面度、直线度等。
(3)相互位置精度:限制加工表面与其基准间的相互位置误差,如平行度、垂直度、同轴度、位置度等。
该零件结构虽然复杂,但是却易于加工。根据图纸上的标注,该组合件的尺寸精度为IT12,位置精度是要保证两个φ16h7圆柱销同时插入的精度。
从装配示意图来看,对凸台和凹槽上下平面加工都提出了较高要求,即单件要厚度尺寸应控制在-0.05mm以内。两个φ16h7圆柱销同时插入,即对孔尺寸精度和位置精度,都有要求。从圆柱销的尺寸φ16-0.01mm来看,该项公差
,0.018配合最大间隙0.028mm,最小间隙为0,为了保证该项配合精度2-φ16mm0销孔,尺寸应保证在+0.01,+0.018mm。
凸台的加工是组合件是否配合的重点:
,0.02(1)0.88mm的薄壁,内外轮廓加工,为了保证配合精度,外轮廓尺寸120,0.06
,0.0284.49和,应控制在-0.03,-0.05mm; ,0.06
,0.01816(2)2-φ加工关键是要控制销孔前余量; 0
(3)M42×1.5-7H深18螺纹,加工关键是:螺纹加工进给方向和切削参数
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的选择。
2.3毛坯余量分析
2.3.1毛坯的种类
常用毛坯的种类有铸件、锻件压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。
(1)铸件:适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件不可用砂型铸造;尺寸大的铸件宜用砂型铸造;中、小型零件可用较先进的铸造方法。
(2)锻件:适用于零件强度较高、形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制,故一般用自由锻;中、小型零件可选用模锻;形状复杂的零件不宜用自由锻。
(3)型材:热轧型材的尺寸较大,精度低,多用作一般零件的毛坯;冷轧型材尺寸较小,精度较高,多用于毛坯精度要求较高的中、小零件,适用于自动机床加工。
(4)焊接件:对于大件来说,焊接件简单、方便,特别是单件、小批量的生产可大大缩短生产周期;但焊接后变形大,需经时效处理。
(5)冷压件:适用于形状复杂的板料零件,多用于中、小尺寸零件的大批量加工。
2.3.2毛坯种类的选择
(1)根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。图纸规定的材料就基本确定了毛坯的种类。例如:材料是铸铁,就要用铸造毛坯;材料为钢材,若力学性能要求高则可选锻件,若力学性能要求低则可选型材或铸钢。
(2)根据零件的功能选择毛坯。根据零件的工作条件、材料、结构特点三者综合考虑,如材料为45钢,则轴以锻件为主;中、小齿轮多用锻件做毛坯,大齿轮常用铸钢件做毛坯。
(3)根据生产类型选择毛坯。大量生产应选精度和生产率都较高的毛坯制造方法。如铸件应采用金属模机器造型或精密铸造;锻件应采用模锻或冷轧、冷拉型材等;单件小批量生产则用木模手工造型或自由锻件。
(4)根据具体生产条件选择毛坯。确定毛坯必须结合具体生产条件,如现
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场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性等。有条件时,应积极组织地区专业化生产,统一供应毛坯。
2.3.3毛坯形状和尺寸的选择
选择毛坯形状和尺寸总的要求是:减少“肥头大耳”,实现少屑或无屑加工。因此,毛坯形状要力求接近成品形状,以减少机械加工的劳动量。但也有以下四种情况。
(1)采用锻件,铸造毛坯时,因锻模时的欠压量与允许的错模量不等,铸造时也会因砂型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等,此外,锻造、铸造后,毛坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定,所以,除板料外,不论是锻件、铸件还是型材,只要准备采用数控加工,其加工表面均应有较充分的余量。
对于热轧中、厚铝板,经淬火时效后很容易在加工中和加工后出现变形现象,因此需要考虑加工时是否分层切削,分几层切削,一般尽量做到各个加工表面的切削余量均匀,以减少内应力导致的变形。
(2)尺寸小或薄的零件,为便于装夹并减少夹头,可将多个工件连在一起,由一个毛坯制出。
(3)装配后形成同一工作表面的两个相关零件,为保证加工质量并使加工方便,常把两件合为一个整体毛坯,加工到一定阶段后再切开。
(4)对于不便装夹的毛坯,可考虑在毛坯上另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。
由于该零件力学性能要求较高,故材料选用45钢。45钢属于中碳钢,这类钢调质处理后具有良好的综合力学性能,即既具有较高的强度、硬度,又具有较好的塑性、韧性,是优质碳素结构钢中应用最广泛的一类。而该零件又有0.88mm的薄壁,不能使用铸件,所以只能选用锻件。而毛坯尺寸凸台定为185×185×42(长×宽×高),凹槽定为185×185×19,然后凸台与凹槽通过圆柱销装配在一起。
2.3.4加工余量
加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度,加工余量有工序余量和加
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工总余量(毛坯余量)之分。
(1)工序余量
工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金属层厚度。
?工序余量的计算
工序余量等于相邻两工序的工序尺寸之差。
对于外表面(见图 2-4a)
z=a-b
对于内表面(见图 2-4b)
z=b-a
式中 z——本工序的工序余量( mm );
a——前工序的工序尺寸( mm );
b——本工序的工序尺寸( mm )。
图2-4 加工余量 上述加工余量均为非对称的单边余量,旋转表面的加工余量为双边对称余
量。
对于轴(图 2-4c)
Z=- ddab
对于孔(图2-4d)
Z=- ddba
式中 Z——直径上的加工余量( mm );
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——前工序的加工直径( mm ); da
——本工序的加工直径( mm )。 db
当加工某个表面的工序是分几个工步时,则相邻两工步尺寸之差就是工步余量。它是某工步在加工表面上切除的金属层厚度。
?工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差
由于毛坯制造和各个工序尺寸都存在着误差,加工余量也是个变动值。当工序尺寸用基本尺寸计算时,所得到的加工余量称为基本余量或公称余量。
最小余量是保证该工序加工表面的精度和质量所需切除的金属层最小,min
厚度。最大余量是该工序余量的最大值。下面以图2-5所示的外圆为例来,max
计算,其它各类表面的情况与此相类似。
图2-5 加工余量及其公差
当尺寸a、b均为工序基本尺寸时,基本余量为
Z=a-b
则最小余量=- (2-1) b,amaxminmin
而最大余量=- (2-2) b,b maxmaxmin
图 2-4表示了工序尺寸公差与加工余量间的关系。余量公差是加工余量间的变动范围,其值为
=- =(-)+(-)=+ (2-3) b,a,,,a,bmaxmaxmaxabzminminmin
式中——本工序余量公差( mm ); ,z
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——前工序的工序尺寸公差( mm ); ,a
——本工序的工序尺寸公差( mm )。 ,b
所以,余量公差为前工序与本工序尺寸公差之和。
工序尺寸公差带的分布,一般采用“单向入体原则”。即对于被包面(轴类),基本尺寸取公差带上限,下偏差取负值,工序基本尺寸即为最大尺寸;对于包容面(孔类),基本尺寸为公差带下限,上偏差取正值,工序尺寸即为最小尺寸但孔中心距及毛坯尺寸公差采用双向对称布置。
(2)加工总余量
毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。它是从毛坯到成品时从某一表面切除的金属层总厚度,也等于该表面各工序余量之和,即
(2-4)
式中——第i道工序的工序余量( mm ); ,i
n——该表面总加工的工序数。
加工总余量也是个变动值,其值及公差一般可从有关手册中查得或凭经验确定。如图 2-6表示了内孔和外圆表面经多次加工时,加工总余量、工序余量与加工尺寸的分布图。
图2-6加工余量和加工尺寸分布
(3)影响加工余量的因素
影响加工余量的因素如下:
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a)前工序的表面质量(包括表面粗糙度和表面破坏层深度); ,Saa
b)前工序的工序尺寸公差; ,a
c)前工序的位置误差,如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及空间误差,a
等;
d)本工序的安装误差。 ,a
所以本工序的加工余量必须满足下式 :
用于对称余量时
用于单边余量时
(4)确定加工余量
加工余量大小,直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大,不仅增加机械加工劳动量,降低生产率,而且增加材料、工具和电力的消耗,增加成本。但若加工余量过小,又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷,甚至产生废品。因此,必须合理地确定加工余量。其确定的方法有:经验估算法、查表修正法、分析计算法。首先根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品,所确定的加工余量一般偏大。要准确余量则需要根据有关手册,查得加工余量的数值,然后根据实际情况进行适当修正。
该零件的加工余量如下:粗加工上平面余量0.1mm ,精加工0.05mm。半精加工曲线C单边余量0.3mm。半精加工曲线a外轮廓单边余量0.3mm。粗加工a曲线内腔槽单边余量2mm,半精加工曲线a内腔槽单边余量0.5mm。
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3 加工准备及工艺路线的确定
在对零件进行加工前要对零件进行许多分析,如装夹方式、基准选择、确定坐标零点、刀具选择及机床选择等。
3.1基准的选择
基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。
3.1.1基准的分类
基准分为设计基准和工艺基准两大类。
(1)设计基准是设计工作图上所采用的基准
(2)工艺基准是加工过程中所采用的基准。又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。
?工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准叫做工序基准。
?定位基准是在加工中用作定位的基准。
?测量基准是测量时所采用的基准。此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位置的装配基准。要求掌握基准的分类,定义,同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。
3.1.2定位基准的选择
正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。定位基准分为精基准和粗基准。在起始工序中,只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准,这种基准称为粗基准。用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。
在设计工艺规程的过程中,当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。结合整个工艺过程要进行统一考虑,先行工序要为后续工序创造条件。
在加工中,首先使用的是粗基准,但在选样定位基准时,为了保证零件的
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加工精度,首先考虑的是选择精基准,精基准选定以后,再考虑合理地选择粗基准。
选择精基准应掌握五个原则:
(1)基准重合原则
以设计基准为定位基准,避免基准不重合误差,调整法加工零件时,如果基准不重合将出现基准不重合误差。所谓调整法,是在预先调整好刀具与机床的相对位置,并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置的加工方法。与之相对应的是试切法加工,即试切一测量一调整一再试切,循环反复直到零件达到尺寸要求为止。试切法适用于单件小批生产下的逐个零件加工。
(2)基准统一原则
选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面。以避免基准的转换带来的误差,利于保证各表面的位置精度,简化工艺规程,夹具设计和制造缩短生产准备周期。典型的基准统一原则是轴类零件、盘类零件和箱体类零件。轴的精基准
为轴两端的中心孔,齿轮是典型的盘类零件,常以中心孔及—个端面为精加工基准,而箱体类常以一个平面及平面上的两个定位用工艺孔为精基准。
(3)自为基准原则
当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时,可选择该加工表面本身作 为定位基准,以搞高加工面本身的精度和表面质量。
(4)互为基准原则
能够提高重要表面间的相互位置精度,或使加工余量小而均匀。
(5)装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定,夹紧可靠,操作方便,夹具结构简单。
以上每项原则只能说明一个方面的问题,理想的情况是使基准既“重合”又“统一”,同时又能使定位稳定、可靠,操作方便,夹具结构简单。但实际运用中往往出现相互矛盾的情况,这就要求从技术和经济两方面进行综合分析,抓住主要矛盾,进行合理选择。
还应该指出,工件上的定位精基准,一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面,但有时为了使基准统一或定位可靠,操作方便,人为地制造一
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种基准面,这些表面在零件的工件中并不起作用,仅仅在加工中起定位作用,如顶尖孔、工艺搭子等。这类基准称为辅助基准。
选择粗基准时,重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量,保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度,同时还要为后续工序提供可靠精基准。具体选择一般应遵下列原则:
(1)为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量,应选加工余量最小的面为粗基准。
(2)为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求,应选不加工面为粗基准。当零件上有几个加工面,应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。
(3)为了保证零件上重要表面加工余量均匀,应选重要表面为粗基准。零件上有些重要工作表面,精度很高,为了达到加工精度要求,在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。
以重要表面作粗基准,在重要零件的加工中得到较多的应用,例如机床主轴箱箱体的加工,通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面,再以加工好的平面为精准加工主轴孔及其他孔系,可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。
(4)为了使定位稳定、可靠,应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷,用夹具装夹时,还应使夹具结构简单,操作方便。
(5)粗基准应尽量避免重复使用,特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。因粗基准是毛面,表面粗糙、形状误差大,如果二次装夹使用同一粗基准,两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。
本套件凸台和凹槽的上、下平面都要加工,基准选择原则是互为基准。即上平面为基准加工下平面,工件重新装夹后,已加工的下平面为基准加工上平面。
3.2确定装夹方法
(1)找正法
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找正是用工具(或仪表)根据工件上的有关基准,找出工件在加工(或装配)时的正确位置的过程。用找正法装夹工件称为找正装夹。找正装夹又可分为划线找正法和直线找正法。
?划线找正法。如图3-1所示,划线找正法是用划针根据毛坯或半成品上所划分的线为基准找正它的机床上的正确位置的一种装夹方法。划线找正法定位精度低,一般在0.2,0.5mm之间,因为划线本身有一定的宽度,划线又存在划线误差。
划线找正法广泛用于单件小批生产中,尤其适用于形状复杂而笨重的工件,或毛坯的尺寸公差很大、无法采用夹具装夹的工件。
图3-1 划线找正法
?直接找正法。如图3-2所示,直接找正法是用划针或仪表直接在机床上找正工件位置的装夹方法。例如,用千分尺找正套筒零件的外圆,使被加工的内控与外圆同轴。直接找正法生产效率低,对工人的技术水平要求高,一般只适用于单件小批生产中。
图3-2 直接找正法
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(2)用夹具装夹
夹具是用以装夹工件(和引导刀具)的装置。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求,一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定;二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求,应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。除此之外,还要考虑以下几点:
?当零件加工批量不大时,应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具,以缩短生产准备时间,节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹
具,同时要求夹具的结构简单。
?装夹零件要方便可靠,避免采用占机人工调整的装夹方式,以缩短辅助时间,尽量采用液压、气动或多工位夹具,以提高生产效率。
?在数控机床上使用的夹具,要能够安装准确,能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸,力求设计基准、工艺基准与编程原点统一,以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。
?尽量减少装夹次数,做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工,以减少装夹误差,提高加工表面之间的相互位置精度,达到充分提高数控机床效率的目的。
(3)工件的定位
工件定位,就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。
?六点定位原理
工件在空间有六个自由度,即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C,如图3-3所示。
要确定工件在空间的位置,需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件,以限制加工工件的自由度,这就是工件定位的“六点定位原理”。需要指出的是,工件形状不同,定位表面不同,定位点的布置情况也各不相同。
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图3-3 工件在空间的六个自由度
?限制自由度与工件加工要求的关系
根据工件加工表面的不同加工要求,有些自由度对加工要求有影响,有些自由度对加工要求无影响,对加工要求有影响的自由度必须限制,而不影响加工要求的自由度不必限制。
?完全定位与不完全定位
工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位,工件被限制的自由度少于六个,但不影响加工要求的定位,成为不完全定位,完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。
?工件安装的基本原则
在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同,也要合理地选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率,在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点:
a)力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。
b)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。
c)避免采用占机调整式方案,以充分发挥数控机床的效能。
(4)工件的夹紧
金属切削加工过程中,为保证工件定位时确定的正确位置,防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动,必须将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。
?对夹紧的基本要求
a)工件在夹紧过程中,不能改变工件定位后所占据的正确位置。
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b)夹紧力的大小适当,既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动,又要使工件不产生大的夹紧变形;同时也要使得加工振动现象尽可能小。
c)操作方便、省力、安全。
d)夹紧装置的自动化程度及复杂程度,应与工件的批量大小相适应。
?夹紧力方向和夹紧点的确定
a)夹紧力应尽可能朝向主要定位基准,这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位,影响工件的加工精度要求。
b)夹紧力方向应有利于减少夹紧力,要求能够在最小的夹紧力作用下,完成零件的加工过程。
c)夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上,这一原则对刚性较差的零件特别重要,可以保证零件的夹紧变形量最小。
d)夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面,保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短,可有效提高零件装夹的刚性,减少加工过程中的振动。
e)夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内,不破坏零件的定位要求。 3.3机床及工艺装备的选择
在对机床的选择中,我们应该考虑一些因素:
(1)机床规格应与工件的外形尺寸相适应,及大件用大机床,小件用小机床。
(2)机床精度应与工件加工精度要求相适应。
3)机床的生产效率应与工件的生产类型相适应。 (
在确定数控机床加工时应注意不同类型的零件应选用不同的机床,该零件属于组合件。本零件选择大连数控铣床XD-40,而数控系统是使用FANUC 0i Mate-MB。由于选择的是铣床,加工坐标系容易产生偏差,所以在加工中对刀要特别注意对刀精度。
3.3.1夹具的选择
机床夹具的种类很多,按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床
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夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。而按专门化程度划分来说,该零件使用的是立式加工中心。零件又属于平面类零件,应使用通用夹具,通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。这里我们使用的是精密平口虎钳,型号为CV-160V,适用于铣床、立式加工中心。参数如下:钳口宽度B为160mm左右,钳口高度H为63mm,钳口最大张开度L为200mm,定位键槽宽度A为18mm。
3.3.2刀具选择
选择合适的刀具和参数,对于金属切削加工,能起到事半功倍的效果。刀具材料选用硬质合金,钻头和铰刀选用高速钢。且切削速度比高速钢高4~10倍,但其冲击韧性与抗拉强度远比高速钢差。而铣刀种类繁多,在使用时要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来选用,根据图形的精度和加工部位来看,所选刀具卡见附录。
φ12整体合金刀具为精加工用刀具,一般情况下不做粗加工,如果加工中出现尖叫,或者是连续冲击声,这种现象表明切削参数选用不合理,充分冷却在整个过程中是必不可少的。
φ32的立铣刀应采用侧固刀柄,φ25内螺纹孔单刃镗刀应采用侧固刀柄或强力弹簧夹套刀柄;φ20的立铣刀应采用强力弹簧夹套刀柄;φ16H的铰刀应采用弹簧夹套刀柄;φ12整体硬质合金立铣刀和φ8球头刀可采用热装刀柄;φ11钻头和φ14扩孔钻应采用弹簧夹套刀柄。
对于刀具使用,要兼顾粗、精加工分开原则,防止精加工刀具尽早磨损。机夹立铣刀,由于有螺旋升角,铣刀侧刃直线性不好,不适合精加工。整体硬质合金刀侧刃直线性好,精度高,适合精加工使用,粗加工阶段,应尽可能不用φ12的整体硬质合金铣刀,以备精加工使用。
φ32立铣刀,用于平面粗、精加工,外轮廓粗加工,M42×1.5螺纹底孔铣孔。
φ20立铣刀,用于内外轮廓半精加工,腔槽底面精加工,M42×1.5螺纹底孔粗铣。
,0.018φ12整体硬质合金立铣刀,用于内外轮廓精加工2-φ16,铰前精加工,0
21
M42×1.5螺纹底孔精加工。
φ8球头刀,用于圆弧面加工。
,0.018φ11钻头,用于预钻2-φ孔和φ12孔。 160
,0.018φ14扩孔钻,用于扩2-φ孔。 160
,0.018φ16H7铰刀,用于铰2-φ孔。 160
φ25镗刀,用于螺纹加工。
3.4确定工艺路线
(1)工序的划分
在数控机床上加工零件与普通机加工相比,工序可以比较集中。根据数控加工的特点,数控加工工序的划分有几种方法。
加工该零件按粗、精加工划分工序,根据工件的加工精度要求、刚度和变形等因素,将零件的粗、精加工分开,先粗加工,后精加工。 (2)工步的划分
划分工步主要是从加工精度和效率方面考虑。合理的工艺不仅要保证加工出符合图样要求的工件,同时应使机床的功能得到充分发挥。因此,在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量,对工件的不同表面进行加工。对于比较复杂的工序,为了便于分析和描述,常在工序内又细分工步。就本工件的加工而言,划分时应注意一下几点原则:
?同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成,还是全部加工表面都先粗加工后精加工分开进行,主要要依据零件的精度要求考虑。
?对于既要加工平面又要加工孔的地方,可以采用“先面后孔“原则划分工步。先加工面可提高孔的加工精度,因为铣平面时切削力较大,工件易发生变形,而先铣平面后镗孔,则可使其变形有一段时间恢复,减少由于变形引起的对孔的精度的影响。反之,如先镗孔后铣面,则铣削平面时极易在孔口产生飞边、毛刺,进而破坏孔的精度。
?按所用刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短,可采用刀具集中的方法划分工步,以减少换刀次数,缩短辅助时间,提高加工效率。
22
?在一次装夹中,尽可能完成所有能加工的表面,有利于保证表面相互位置精度的要求。
(3)加工顺序的安排
加工顺序的安排应根据零件的结构和毛皮状况,结合定位和夹紧的需要一起考虑,重点应保证工件的刚性不被破坏,尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循一些原则:
?基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。
?先面后孔,先简单后复杂。
?先粗后精,粗、精分开。
?减少安装次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序,最好接连进行,以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。
,0.018该零件中2-φ的孔既是加工尺寸,又是工件自检中尺寸传递基准。160
由于工件在一次装夹中要完成铣、钻、铰、外形和螺纹加工等工序,粗、精加工又不可能截然分开,再加上平口钳夹紧力有限,毛坯经过调质后有一定的硬度,粗加工过程中,可能有微量位移现象发生。为了保证2-φ16孔对型面位置精度,正确的做法是各个加工部位粗、精加工完成后,再进行2-φ16孔的精加工,这样有利于保证整个零件的位置精度,工艺文件见附录。 3.5确定进给路线
在数控加工中,刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线。进给路线不仅包括切削加工时的进给路线,还包括刀具到位、对刀、退刀和换刀等一系列过程的刀具运动路线。进给路线不仅反映了几个内容,也说明了加工顺序。
确定进给路线。主要是确定粗加工及空行程的进给路线,因为精加工的进给路线基本上是按零件的轮廓进行的。在确定时还要注意一些问题:
(1)选择工件刚性破坏小的路线,以减少加工变形对加工精度的影响。
(2)寻求最短的进给路线,以提高加工效率。
(3)切入和切出的路线应考虑外延,以保证加工的表面质量。
(4)完工时的最后一刀应一次走刀连续加工,以免产生刀痕等缺陷。
23
此外,确定进给路线时,还要考虑工件的形状与刚度、加工余量大小、机床与刀具的刚度等情况,确定是一次进给还是多次进给来完成加工,确定刀具的切入与切出方向以及在铣削加工中试采用顺铣还是逆铣的铣削方式等。
,0.018对凸台的加工路线按照上面的原则,首先我们要保证内外型面2-φ160位置精度。
铣端面:粗精铣下端面?工件翻身?粗精铣上平面,上平面留余量0.1mm?粗铣零件周围?铣肩面尺寸,深度10.1-5-0.05mm=5+0.15mm。(φ32立铣刀)
,0.018钻:预钻2-φ、φ12、φ11的孔。(φ11钻头) 160
铣孔:铣M42×1.5-H7螺纹底孔,铣孔深22+10=32mm(φ32立铣刀)
半精铣:半精铣C曲线底面至尺寸,曲线C单边留余量0.3mm?半精铣曲线a外轮廓,单边留余量0.3mm?粗铣a曲线内腔槽,单边留余量2mm。(φ20立
铣刀)
铣端面:铣上端面至尺寸。(φ32立铣刀)
精铣:曲线a外轮廓至尺寸?半精铣曲线a内腔槽,单边留余量0.5mm分层铣(每次2mm)?高速精铣曲线a内腔槽?铣b曲线内腔槽至尺寸?铣C曲线内腔槽至尺寸。(φ12合金立铣刀)
铣孔:铣φ12孔?铣M42×1.5-H7螺纹底孔至φ41.5。(φ12合金立铣刀)
,0.018扩孔:扩2-φ16为2-φ16-0.05。(φ14扩孔钻) 0
,0.018铰孔:铰2-φ孔。(φ16H7铰刀) 160
镗螺纹:镗M42×1.5螺纹至尺寸。(单刃螺纹镗刀)
凸台的曲线a薄壁加工时,采取的措施是:内腔槽留2mm余量,增加精铣外轮廓时加工部位刚性,用φ12合金立铣刀,高速精铣外轮廓至尺寸,用杠杆表检测薄壁曲线对基面的垂直度。外轮廓到尺寸后,用φ20立铣刀,采用钻铣方式,对内腔槽做半精加工,留余量0.3mm。最后用φ12合金立铣刀,精铣内腔槽至尺寸。各部分的走刀示意如图3-4、3-5、3-6所示:
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图3-4 凸台走刀示意图
图3-5 精铣b曲线内腔槽走刀示意
图3-6 精铣c曲线内腔槽示意
,0.018对于凹槽的加工路线,首先我们也要保证内外型面对2-φ16位置精度。 0铣端面:粗精铣下平面?工件翻身?粗精铣上平面,留余量0.1mm?粗铣零件周围。(φ32立铣刀)
25
,0.018钻:预钻2-φ、φ11的孔。(φ11钻头) 160
铣:半精铣a曲线底面至尺寸,内腔槽单边留余量0.3mm,内端面10.2半精
保证10.3。(φ20立铣刀)
铣端面:精铣上平面。(φ32立铣刀)
,0.063精铣:精铣外轮廓2-φ,保证2-φ170+0.02?精铣内腔槽保证尺1700
,0.06,0.06寸、。(φ12合金立铣刀) 48.4990,0.03,0.03
,0.0180扩孔:扩孔2-φ至2-φ。(φ14扩孔钻) 1616,0.050
,0.018铰孔:铰2-φ的孔。(φ16铰刀) 160
铣:精铣R3圆弧。(φ8球头刀)
+0.063凹槽由外轮廓型面和内腔槽组成。外轮廓型面有两个mm尺寸外轮廓1700
曲线由多个圆弧构成,整个曲线加工,都应该控制在此公差范围内,由于该型面壁较厚,具有一定刚性,所以粗精铣均采用顺铣方式进行。走刀示意可以参照件一的走刀路线图。
3.6切削用量及切削液的选择
在一定切削条件下,合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加工质量的主要手段。
数控铣床的切削用量包括切削速度Vc、进给速度v 、背吃刀量a和侧吃fp刀量。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度,先选取背吃刀量或侧吃刀ac
量,其次确定进给速度,最后确定切削速度。
3.6.1切削参数对机械加工的影响
(1)对加工质量的影响
?Vc的影响。因为Vc对切削温度θ影响最大,所以Vc主要是通过θ来影响加工质量。随着Vc的增加,θ上升,工件的温升变形和刀具磨损加快,使误差加大。同时,工件表面层的热应力。金相组织也发生变化,使工件表面质量下降。
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?f的影响。f主要是通过已加工表面的残留面积来影响表面粗糙度的。在中等以上f时,降低f可降低表面粗糙度值;但当低速切削(0.05,0.15mm/r)时,由于存在塑性变形故可使Ra增大。
?的影响。主要是通过切削力来影响加工质量的。随着的增大,aaappp切削力成正比的增加,工艺系统发生变形、振动等,使加工精度和表面粗糙度下降。
(2)对刀具使用寿命的影响
刀具耐用度T与刀具总刃磨次数n的乘积称为刀具寿命。它是一把刀从开始到完全报废所经过的切削时间。对刀具寿命的影响主要从耐用度的影响来分析。
Vc、f、增加时,刀具磨损加剧,耐用度降低,其中影响最大的是Vc,ap
其次是f,影响最小的是,因此,贵重、精密的刀具是不宜采用高速切削和ap
大进给量切削的。
3)对生产效率的影响 (
在一定的切削条件下,合理选择切削用量是提高切削效率、保证刀具耐用度和加工质量的主要手段。
aapc3.6.2背吃刀量(端铣)或侧吃刀量(圆周铣)
如图3-7所示,背吃刀量a为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为p
mm,端铣时a为切削层深度,圆周铣削时a为被加工表面的宽度。侧吃刀量appc为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸,单位为mm,端铣时为被加工表面宽度,ac
圆周铣削时为切削层深度。端铣背吃刀量和圆周铣侧吃刀量的选取主要由加ac
工余量和对表面质量要求决定。
(1)工件表面粗糙度要求为Ra3.2,12.5μm,分粗铣和半精铣两步铣削加工,粗铣后留半精铣余量0.5 , 1.0mm。
27
图3-7 铣刀铣削用量
(2)工件表面粗糙度要求为Ra0.8,3.2μm,可分粗铣、半精铣、精铣三步铣削加工。半精铣时端铣背吃刀量或圆周铣削侧吃刀量取1.5,2mm,精铣时圆周铣侧吃刀量取0.3,0.5mm,端铣背吃刀量取0.5,1mm。该工件的表面粗糙度为Ra3.2,孔及型腔粗糙度为Ra1.6,其余为Ra6.3。应采用粗铣、精铣,件一总余量为1mm,件二的总余量为2.2mm。
vf3.6.3进给速度
进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移,单位为mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量 (单位为mm/z)有关。 fz
进給速度的计算公式:
v=Z n (3-1) ffz
式中: 每齿进给量的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、fz
工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高,工件表面粗糙度的要求
值取小值,每齿进给量的选用参考表见表3-1。 高,工件刚性差或刀具强度低,fz
表3-1铣刀每齿进给量参考表 fz
fz每 齿 进 给 量 (mm/z)
工件材料 粗铣 精铣
高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀
钢 0.10,0.15 0.10,0.25 0.02,0.05 0.10,0.15 铸铁 0.12,0.20 0.15,0.30
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各刀具的每转进给量根据表查得如表3-2。
表3-2铣刀每转进给量f
刀具名称 φ32面铣刀 φ20立铣刀 φ25内螺纹孔单刃镗刀 φ11钻头
每转进给量0.09,0.15 0.07 0.035 0.1,0.2 f(mm/r)
φ20立铣刀(扩刀具名称 φ16H7铰刀 φ12整体合金立铣刀 φ8球头刀 孔)
每转进给量0.08 0.16 0.05 0.05 f(mm/r)
3.6.4切削速度Vc
表3-3 铣削时的切削速度参考表
切削速度Vc (m/min) 工件材料 硬度(HBS) 高速钢铣刀 硬质合金刀具
<225 18,42="" 66,150="" 钢="" 225,325="" 12,36="" 54,120="">225>
325,425 6,21 36,75
<190 21,36="" 66,150="" 铸铁="" 190,260="" 9,18="" 45,90="">190>
160,320 4.5,10 21,30
铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量、背吃刀量a、侧吃刀量fpz
以及铣刀齿数Z成反比,与铣刀直径d成正比。其原因是、a、、Z增aafpeez大时,使同时工作齿数增多,刀刃负荷和切削热增加,加快刀具磨损,因此刀具耐用度限制了切削速度的提高。表3-3列出了铣削切削速度的参考值。 Vc
而具体选用公式为=,d,n/1000 (3-2) Vc
选用的参数如表3-4。
表3-4铣削时的切削速度
刀具名称 φ32面铣刀 φ20立铣刀 φ25内螺纹孔单刃镗刀 φ11钻头
铣削速度160,250 200 70 25 Vc(mm/min)
刀具名称 φ20立铣刀 φ16H7铰刀 φ12整体合金立铣刀 φ8球头刀
铣削速度100 15 150 150 Vc(mm/min)
29
3.6.5切削液的选择
切削液是为提高切削加工效率而使用的液体。它可有效地减小摩擦,改善
散热条件,从而降低切削力、切削温度和刀具磨损,提高生产率和加工表面质量。切削液具有冷却、润滑、清洗和防锈作用,常用的切削液有乳化液和切削油。
切削该工件时使用的是硬质合金刀具,由于它的耐热性好,所以一般不使用切削液。若要使用,则必须大量注射,以免硬质合金刀具因冷热不均产生裂纹。
30
4 UG造型与加工
UG是一种功能强大的软件,在本零件的造型中我们用到的是UG的建模和加工模块。
4.1实体造型
首先我们要建立新文件,文件名只能是英文和数字组成。建好新文件后,分别对凸台和凹槽进行线架造型。
4.1.1凸台的实体造型
凸台的实体造型,首先为了便于做加工,所以新建一个平面,距XY平面42mm。在此平面上绘制一个180×180正方形,完成草图后,向上拉伸36mm。
以底板上平面为绘图平面,进入草图绘制图4-1,完成草图后,向下拉伸求差5mm。
图4-1 曲线C外轮廓
以C曲线上平面为绘图平面,绘制图4-2草图D向外轮廓,向上求和拉伸10mm。
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图4-2 D向外轮廓
以C曲线上平面为绘图平面,绘制图4-3草图b向轮廓,向下求差拉伸3mm。
图4-3 b向轮廓
,0.018160以底板上平面为绘图平面,绘制草图4-4,2xφ向下求差拉伸20mm,2xφ11求和拉伸为通孔。
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图4-4 孔
以D向型腔为绘图平面,绘制草图4-5中心孔,并求差拉伸为通孔。
图4-5 中心孔
以D向型腔为绘图平面,绘制草图4-6,孔求差拉伸22mm。单击螺纹指令,以该孔作为螺纹的生成目标,生成M42×1.5-7H深18螺纹,所有造型完成后,所生成的凸台模型如图4-7所示。
图4-6 螺纹
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图4-7 凸台模型
4.1.2凹槽的实体造型
凹槽的实体造型,在XY平面上绘制一个180×180正方形,完成草图后,向上拉伸11.8mm。
以底板上平面作为绘图平面,绘制草图4-8外轮廓图形。向上求和拉伸5mm。
图4-8 凸台外轮廓
,0.018160以底板上平面为绘图平面,绘制孔2xφ,草图如4-9求差拉伸成通孔。
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图4-9 孔2xφ16
以C曲线上平面为绘图平面,绘制图4-10草图D向外轮廓,向下求差拉伸10.2mm。
图4-10 D向外轮廓
以D向型腔为绘图平面,绘制草图4-11中心孔,并求差拉伸为通孔。
图4-11 中心孔
完成上述造型后,D向外轮廓进行边倒圆,半径R3。所有造型完成后,所
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生成的凹槽模型如图4-12所示。
图4-12 凹槽模型
4.2加工并生成程序
通过草图拉伸对毛坯进行设定,同时要确定毛坯中心在系统坐标系(绘图坐标系)中的坐标值。因为该例绘图原点在图形的底平面上,所以毛坯中心的坐标值设定值为(0,0,0)。注意对刀时,刀具找正毛坯中心后,要按该坐标值设定毛坯中心。然后进入UG加工模块,首先设定加工坐标系、工件加工的安全平面,对工件进行加工。
4.2.1工艺参数设定
首先我们定义刀具参数,根据列出的刀具清单。例如φ32立铣刀参数及图
-13、4-14所示,其它刀具按照各自参数设定。 形如图4
36
图4-13 刀具参数
图4-14 φ32刀具
4.2.2生成加工轨迹
在加工中我们一般用到的加工方法有四种:mill planar(一般平面铣)、
37
mill contour(型腔铣)、fixed contour(固定轴铣)、drill(钻、镗孔)。在该零件的加工中,我们也用到上述四种加工方法。在这里我们例举件一薄壁a的加工进行说明,薄壁a分为内型腔和外轮廓,其加工路线是粗加工、半精加工、精加工。
内型腔加工粗加工时选择并输入图4-15的内容,选用一般平面铣,刀具选择φ20的。
图4-15 粗加工
然后点击确定,会出现图4-16对话框,参数设置如图所示。切削区域选择a曲线内型腔底面,刀具参数如图4-17。
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图4-16 加工对话框 图4-17 刀具参数 选择好刀具和正确的参数后确定生成道具路径如图4-18所示:
图4-18 a曲线内型腔粗加工刀具路径 半精加工和精加工步骤也是一样,只是选择刀具参数上不一样。各自的加工路径如图4-19、4-20所示:
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图4-19 a曲线内型腔半精加工
图4-20 a曲线内型腔精加工
凸台、凹槽所有加工轨迹完成后如图4-21、4-22所示,并要对其轨迹进行3D仿真加工,看看还有哪些地方未加工到。是否产生刀具干涉,轨迹是否需要编辑,最后确定后即完成加工轨迹生成。
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图4-21 凸台加工轨迹
图4-22 凹槽加工轨迹
4.2.3生成部分程序
所有加工轨迹完成后,要对其进行后置处理,生成加工程序。首先选择要输出程序的项,再点击“输出CLSF”,设置好参数如图4-23自动即生成程序。
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图4-23 后置处理
摘取a曲线内腔槽精加工程序如下:
%
N0010 G40 G17 G90 G70
N0020 G91 G28 Z0.0
N0030 T00 M06
N0040 G0 G90 X.3881 Y6.1849 S1048 M03 N0050 G43 Z15. H00
.
.
.
N1120 G3 X-20.4142 Y-20.4142 I20.9449 J19.8693 N1130 X-19.3264 Y-21.4468 I20.4142 J20.4142 N1140 X-13.4581 Y-22.6966 I4.0165 J4.4572 N1150 G0 Z15.
N1160 M02
%
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5零件加工
在加工零件时步骤如下:
(1)回机床零点
开机首先检验机床主轴是否能正常的运转,检查各辅助功能是否正常,然后将各坐标轴回到机床零点。
(2)建立工件坐标系
将夹具找正后,装夹工件。所谓建立工件坐标系就是将刀具在机床中具有正确的位置关系。该工件采用试切对刀法。
(3)程序检验
将程序传入机床后进行相应的修改,在将机床处于单段运行状态,检验刀具在机床中运行的位置是否正确,主要是Z轴,当位置确定后释放单段运行状态。
(4)自动运行
自动运行后,调节转速和进给量,让刀具拥有合适的切削参数,并且注意冷却液及其他辅助功能的正常运行。
产品在加工后进行了检验,产品在基本尺寸上能够保证。但还存在以下不足:从加工过的表面处留下明显的刀痕及在零件的轮廓处出现飞边等,分析结果是由于走刀方法等造成的。走刀路线应从外向里加工较合适,可以减小阻力,由于进给速度过快,吃刀量较大,这就对得到的精度要求带来影响,表面和孔的粗糙度不能得到很好的保证。加工零件是采用的是“试切法”对刀,凭的是眼睛去观察实现的对刀,这比采用机器对刀有很大的区别,还有其他对刀方式我们没有更多的了解,这也是误差原因的关键。
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6结论
本论文主要是利用对零件图形的结构分析,设计出适合其加工的最优工艺方案。在加工时要特别注意0.88mm薄壁的加工,以及内型腔的加工。在加工薄壁时容易出现工件变形问题,处理时应该内腔槽留2mm余量,增加精铣外轮廓,高速精铣外轮廓至尺寸,采用钻铣方式,对内腔槽做半精加工。精铣内腔槽至尺寸,则0.88薄壁加工完成。然后利用UG软件对其进行辅助造型和数控编程,以达到生产要求、提高生产效率的目的,在实际加工中遇到的许多问题也通过查阅资料找到了相应的解决措施。
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参考文献
[1] 赵长旭. 数控加工工艺. 西安:西安电子科技大学出版社,2007.9 [2] 江洪. UG NX4基础教程. 北京:机械工业出版社,2007.1 [3] 王甫茂. 机械制造基础. 上海:上海交通大学出版社,2005. [4] 吕思科. 机械制图. 北京:北京理工大学出版社,2007.7 [5] 艾兴. 切削用量简明手册. 北京:机械工业出版社,2007.9 [6] 章富安.对我国数控技术发展的思考.中国机械工程,1999 [7] 顾京.数控加工编程与操作.北京:高等教育出版社,2003.9
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致谢
这次毕业设计的完成,首先要感谢我的指导教师肖善华老师,在毕业设计零件仿真加工及其说明书编制过程中,给予了精心的指导,并讲解了各项专业要领,提出了宝贵的专业意见。还要感谢曾经的任课教师黄河、张德红、刘学航、王瑜平、王信、郭超等教师,是他们让我学到了很多知识才使我的毕业设计能够按期完成,感谢学校给予的支持和帮助,感谢同学们的无私帮助。同时要感谢在百忙之中来参加我毕业答辩的评审老师们。
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范文三:数控铣削加工及机床维修毕业论文
数控铣削加工及机床维修
学生姓名 WWWWWW 系 (部) 机 械 工 程 系
专 业 机 电 一 体 化
指导教师
20010年 5 月 20日
目 录
摘要 ??????????????????????????????????? 2前言 ??????????????????????????????????? 4 第一章 数控铣削加工 ??????????????????????? 5 第一节、选择并确定数控铣削的加工部位及内容 ??????????????? 5 第二节、对零件进行工艺性分析 ?????????????????????? 6 第三节、数控铣削零件毛坯的工艺性分析?????????????????? 12第四节、下模的工艺路线????????????????????????? 14 第五节、数控铣削工序设计???????????????????????? 14 第六节、对刀点和换刀点的选择?????????????????????? 15 第七节、数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类???????????????? 16第八节、数控铣床切削用量的选择????????????????????? 19 第九节、数控程序的编制????????????????????????? 21 第二章 数控机床的维修 ??????????????????????? 23 第一节、数控机床维修概述???????????????????????? 23 第二节、机床操作要则?????????????????????????? 26 结束语 ????????????????????????????????? 28 参考文献 ???????????????????????????????? 29
摘 要
数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。随着机械制造业的 高速发展,数控加工技术的应用越来越普遍,在我国南方尤其是广东、上海、苏南等一 些经济发达地区数控加工技术发展速度很快。在模具制造,线切割及零件加工过程中数 控加工技术的应用异常广泛,从目前来看数控加工技术的发展趋势主要是向高速度化, 高精度化,高智能化,高自动化,高柔性化,高可靠性等方向发展。随着计算机集成网 络的快速发展,数控加工技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就,受 高生产率的驱使,数控加工技术的装备自动化程度越来越高,目前数控加工技术主要采 用的开放式数控系统,它不仅具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控精确、通 用性好等特点,而且还从很大程度上提高了现有加工制造的精度、柔性和应付市场需求 的能力。
本论文从实际加工角度出发,简要的说明了数控铣床,根据零件的加工要求和企业 的生产条件进行具体的分析,对零件进行工艺性分析,零件毛坯的工艺性分析,数控铣 床对刀具的要求及铣刀的种类,及机床的维修等一些内容。
关键词:数控加工、工艺性、自动化
Abstract
CNC machining is the CNC machine tools on the automatic processing of parts of a process. With the rapid development of manufacturing machinery, CNC machining technology and more common, especially in China's southern Guangdong, Shanghai, Jiangsu and other economically developed areas, the development of NC in very fast. In the mold manufacturing, wire cutting and processing parts of NC in an amazingly wide scope of applications, from the current view of CNC machining technology is the development trend of the high-speed, high-precision and high intelligence, high automation, high Flexible, high reliability, such as direction. With the rapid development of integrated network,CNC machining has been the use of computer technology, control theory, such as the latest technological achievements in the field, driven by high productivity, CNC machining technology is getting higher and higher degree of automation equipment, CNC machining technology is currently used in open CNC system It not only has the information processing ability, and open a high degree of precision trajectory control, versatility and good features, but also largely improve the existing manufacturing precision, flexibility and ability to meet market demand.
In this paper, the actual process from the point of view, a brief description of the CNC milling machine, in accordance with machining demands and production conditions of the specific analysis of parts for process analysis, rough parts of the process of analysis, numerical control milling machine tool requirements and the type of cutter and machine tool maintenance and other content.
Keywords:NC machining, process and automation
前 言
我于 2007年 3月 27日至 2007年 5月 4日在深圳赐昌制鞋厂进行实习,从事的是数 控加工的一线操作,机床是 GT-66V ,此机床的系统是西门子 840D 系统,加工的产品是鞋 子,在实习的过程中深刻认识到,数控加工是机械制造中的先进加工技术,它的广泛使 用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化。原来在书本上见 到的东西,在实习期间都有了比较形象的认识,也加深了对所学知识的理解。
数字控制机床是一种高效自动化机床,用数控加工程序控制数字控制机床自动加工 零件,无须使用复杂和专用的工模夹具,它能较好的解决中小批量,多品种和复杂零件 加工自动化的问题,对加速产品更新十分有利。工业发达国家无论在军工和民用部门都 广泛使用数控机床。我国在数控机床的研制方面,无论在品种,数量和质量上都取得了 很大的成就。与此同时数控技术的出现及所带来的巨大社会效益已引起了各国科技与工 业界的普遍重视。专家们预言:21世纪机械制造业的竞争,其实就是数控技术的竞 争。
随着社会日益激烈的竞争和国内数控机床的应用范围日益扩大,需要越来越多的人 熟悉数控机床的基本操作、维护与保养、数控机床的编程及其加工工艺,数控机床的种 类繁多,且各类机床的加工范围、特点及其应用操作都存在较大差异,但其也存在共 性,在此介绍了数控铣床及数控铣床在生产中的加工实例。
第一章 数控铣削加工技术
第一节、选择并确定数控铣削的加工部位及内容
数控加工的定义:
数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。数控机床加工零件 时,将编制好的零件加工数控程序,输入到数控装置中,再由数控装置控制机床主运动 的变速、启停、进给运动的方向、速度和位移大小,以及其他诸如刀具选择交换、工件 夹紧松开和冷却润滑的启、停等动作,使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程 序规定的顺序、路程和参数进行工作,从而加工出形状、尺寸与精度符合要求的零件。 数控加工流程图 1─ 1所示:
图 1─ 1
根据零件的加工要求和企业的生产条件进行具体的分析,确定具体的加工部位和内 容及要求。在具体确定数控铣削的加工内容时,还应结合企业设备条件、产品特点及现 场生产组织管理方式等具体情况景象综合分析,以优质、高效、低成本完成零件的加工 为原则。根据我所在厂的实际条件,鞋带模这个零件的所有部分均采用数控加工,机床
为新虎将 GT-66V ,系统为西门子 840D 。如图 1─ 2示:
图 1─ 2 新虎将 GT-66V 机床
第二节 、对零件进行工艺性分析
数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一,根据加工实践,数控铣 削加工工艺分析所要解决的主要问题大致可归纳为以下几个方面。
1、选择并确定数控铣削加工部位及工序内容
在选择数控铣削加工内容时,应充分发挥数控铣床的优势和关键作用。主要选择的加 工内容有:
(1)工件上的曲线轮廓,特别是由数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮 廓,如图 (3)所示的正弦曲线。
(2)已给出数学模型的空间曲面 , 如图 1─ 3所示的球面。
图 1─ 3a Y=SIN(X)曲线图 图 1─ 3b 球面
(3)形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位;
(4)用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽;
(5)以尺寸协调的高精度孔和面;
(6)能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状;
(7)用数控铣削方式加工后,能成倍提高生产率,大大减轻劳动强度的一般加工内 容。
2、零件图样的工艺性分析
根据数控铣削加工的特点,对零件图样进行工艺性分析时,应主要分析与考虑以下 一些问题。
(1)零件图样尺寸的正确标注
由于加工程序是以准确的坐标点来编制的,因此,各图形几何元素间的相互关系 (如相切、相交、垂直和平行等)应明确,各种几何元素的条件要充分,应无引起矛盾 的多余尺寸或者影响工序安排的封闭尺寸等。例如,零件在用同一把铣刀、同一个刀具 半径补偿值编程加工时,由于零件轮廓各处尺寸公差带不同,如在图 1─ 4中,就很难同 时保证各处尺寸在尺寸公差范围内。这时一般采取的方法是:兼顾各处尺寸公差,在编 程计算时,改变轮廓尺寸并移动公差带,改为对称公差,采用同一把铣刀和同一个刀具 半径补偿值加工,对图 1─ 4中括号内的尺寸,其公差带均作了相应改变,计算与编程时 用括号内尺寸来进行。
图 1─ 4零件尺寸公差带的调整
(2)统一内壁圆弧的尺寸
加工轮廓上内壁圆弧的尺寸往往限制刀具的尺寸。
1)内壁转接圆弧半径 R
如图 1─ 6所示,当工件的被加工轮廓高度 H 较小,内壁转接圆弧半径 R 较大时, 则可采用刀具切削刃长度 L 较小,直径 D 较大的铣刀加工。这样,底面 A 的走刀次数较 少,表面质量较好,因此,工艺性较好。反之如图 1─ 7,铣削工艺性则较差。通常,当 R<>
图 1─ 6 R 较大时 图 1─ 7 R 较小时
2)内壁与底面转接圆弧半径 r
如图 1─ 8a ,铣刀直径 D 一定时,工件的内壁与底面转接圆弧半径 r 越小,铣刀与铣 削平面接触的最大直径 d=D-2r也越大,铣刀端刃铣削平面的面积越大,则加工平面的能 力越强,因而,铣削工艺性越好。反之,工艺性越差 , 如图 1─ 8b 所示。
当底面铣削面积大,转接圆弧半径 r 也较大时,只能先用一把 r 较小的铣刀加工,再 用符合要求 r 的刀具加工,分两次完成切削。
总之,一个零件上内壁转接圆弧半径尺寸的大小和一致性,影响着加工能力、加工质 量和换刀次数等。因此,转接圆弧半径尺寸大小要力求合理,半径尺寸尽可能一致,至 少要力求半径尺寸分组靠拢,以改善铣削工艺性。
图 1─ 8a r 较小 图 1─ 8b r较大
3、保证基准统一的原则
有些工件需要在铣削完一面后,再重新安装铣削另一面,由于数控铣削时,不能使 用通用铣床加工时常用的试切方法来接刀,因此,最好采用统一基准定位。
4、分析零件的变形情况
铣削工件在加工时的变形,将影响加工质量。这时,可采用常规方法如粗、精加工分 开及对称去余量法等,也可采用热处理的方法,如对钢件进行调质处理,对铸铝件进行 退火处理等。加工薄板时,切削力及薄板的弹性退让极易产生切削面的振动,使薄板厚 度尺寸公差和表面粗糙度难以保证,这时,应考虑合适的工件装夹方式。
总之,加工工艺取决于产品零件的结构形状,尺寸和技术要求等。在表 1─ 1中给出 了改进零件结构提高工艺性的一些实例。
表 1─ 1 改进零件结构提高工艺性
5、零件的加工路线
(1)铣削轮廓表面
在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削。对于二维轮廓加工,通常采用 的加工路线为:
1)从起刀点下刀到下刀点
2)沿切向切入工件;
3)轮廓切削;
4)刀具向上抬刀,退离工件;
5)返回起刀点。
(2)顺铣和逆铣对加工影响
在铣削加工中,采用顺铣还是逆铣方式是影响加工表面粗糙度的重要因素之一。逆 铣时切削力 F 的水平分力 FX 的方向与进给运动 Vf 方向相反,顺铣时切削力 F 的水平分 力 FX 的方向与进给运动 Vf 的方向相同。铣削方式的选择应视零件图样的加工要求,工 件材料的性质、特点以及机床、刀具等条件综合考虑。通常,由于数控机床传动采用滚 珠丝杠结构,其进给传动间隙很小,顺铣的工艺性就优于逆铣。
如图 1─ 10a 所示为采用顺铣切削方式精铣外轮廓 , 图 1─ 10b 所示为采用逆铣切削方 式精铣型腔轮廓 , 图 1─ 10c 所示为顺、逆铣时的切削区域。
图 1─ 10顺铣和逆铣切削方式
同时,为了降低表面粗糙度值,提高刀具耐用度,对于铝镁合金、钛合金和耐热合 金等材料,尽量采用顺铣加工。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件,表皮硬而且余 量一般较大,这时采用逆铣较为合理。
6、零件图中各加工面的凹圆弧 (R与 r) 是否过于零乱,是否可以统一。因为在数控铣 床上多换一次刀要增加不少新问题,如增加铣刀规格,计划停车次数和对刀次数等,不 但给编程带来许多麻烦,增加生产准备时间而降低生产效率,而且也会因频繁换刀增加 了工件加工面上的接刀阶差而降低了表面质量。所以,在一个零件上的这种凹圆弧半径 在数值上的一致性问题对数控铣削的工艺性显得相当重要。一般来说,即使不能寻求完 全统一,也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢,达到局部统一,以尽量减少铣刀规 格与换刀次数。
7、内槽及缘板之间的内转接圆弧是否过小。因为这种内圆弧半径及常常限制刀具的 直径。如图 1─ 11所示,如工件的被加工轮廓高度低,转接圆弧半径也大,可以采用较大
直径的铣刀来加工,加工其腹板面时,走刀次数也相应减少,表面加工质量也会好一 些,因此工艺性较好,反之,数控铣削工艺性较差。一般来说,当 (被加工轮廓面的最大 高度 ) 时,可以判定为零件该部位的工艺性不好。
零件上有无统一基准以保证两次装夹加工后其相对位置的正确性。有些工件需要在 铣完一面后再重新安装铣削另一面,如图 1─ 12所示。由于数控铣削时不能使用通用铣床 加工时常用的试削方法来接刀,往往会因为工件的重新安装而接不好刀 (即与上道工序加 工的面接不齐或造成本来要求一致的两对应面上的轮廓错位 ) 。为了避免上述问题的产 生,减小两次装夹误差,最好采用统一基准定位,因此零件上最好有合适的孔作为定位 基准孔。如果零件上没有基准孔,也可以专门设置工艺孔作为定位基准 (如在毛坯上增加 工艺凸耳或在后继工序要铣去的余量上设基准孔 ) 。如实在无法制出基准孔,起码也要用 经过精加工的面作为统一基准。如果连这也办不到,则最好只加工其中一个最复杂的 面,另一面放弃数控铣削而改由通用铣床加工。
图 1─ 11 图 1─ 12
第三节、数控铣削零件毛坯的工艺性分析
在对零件图进行工艺性分析后,还应结合数控铣削的特点,对所用毛坯 (常为板料、 铸件自由锻及模锻件 ) 进行工艺性分析,否则,如果毛坯不适合数控铣削,加工将很难进 行下去;甚至会造成前功尽弃的后果。这方面的教训在实际工作中也是不少见的,应引 起充分重视。根据经验,下列几方面应作为毛坯工艺性分析的要点:
①毛坯的加工余量是否充分,批量生产时的毛坏余量是否稳定。
毛坯主要指锻、铸件,因模锻时的欠压量与允许的错模量会造成余量多少不等,铸造 时也会因沙型误差、收缩量及金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量不等。此 外,锻、铸后,毛坯的翘曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定。在 通用铣削工艺中,对上述情况常常采用划线时串位借料的方法来解决。但是在采用数控 铣削时,—次定位将决定工件的“命运”,加工过程的自动化很难照顾到何处余量不足 的问题。因此,除板料外,不管是锻件、铸件还是型材,只要准备采用数控铣削加工, 其加工面均应有较充分的余量。经验表明,数控铣削中最难保证的是加工面与非加工面
之间的尺寸,这一点应该引起特别重视。在这种情况下,如果已确定或准备采用数控铣 削,就应事先对毛坯的设计进行必要更改或在设计时就加以充分考虑,即在零件图纸注 明的非加工面处也增加适当余量。
②分析毛坯在安装定位方面的适应性。
主要是考虑毛坯在加工时的安装定位方面的可靠性与方便性,以便充分发挥数控铣削 在一次安装中加工出许多待加工面。主要是考虑要不要另外增加装夹余量或工艺凸台来 定位与夹紧,什么地方可以制出工艺孔或要不要另外准备工艺凸耳来特制工艺孔。值得 注意的是,对某些看上去很难定位安装的或缺少定位基准孔与定位面的工件,只要在毛 坯上想想办法,就迎刃而解了。如图 1─ 13所示工件,加工上下腹板与内外轮廓时因缺少 定位安装面造成装夹困准,但只要在上下两筋上分别增加两个工艺台就可以较好地解决 该工件的装夹困难问题。再如图 1─ 14所示,该工件缺少定位用的基准孔,用其他方法很 难保工件定位精度,如果在图示位置增加两个工艺凸耳,在凸耳上制出走位基准孔,这 一问题就能得到圆满的解决。对于增加的工艺凸台或凸耳,可以在它们完成定位安装使 命后通过补加工去掉。
图 1─ 13 图 1─ 14
③分析毛坯的余量大小及均匀性。
主要是考虑在加工时要不要分层切削,分几层切削,也要分析加工中与加工后的变形 程度,考虑是否应采取预防性措施与补救措施。如对于热轧中、厚铝板,经淬火时效后 很容易在加工中与加工后变形,最好采用经预拉伸处理后的淬火板坯。
图 1─ 15 鞋带下模
工厂的这个鞋带模形状比较规则,在实际加工过程中,采用底面定位,单件加工, 采用螺栓压板装夹。
第四节、下模的工艺路线
工艺路线的设计与具体的生产条件有直接的关系,加工要求相同的零件在不同 生产条件下工艺路线会有较大的差别。该零件的加工工艺路线安排如下:
① 下料;
② 铣上下平面,保证厚度尺寸 60;
③ 铣鞋带;
④ 开料道;
⑤ 铣定位孔;
⑥ 钳工合模;
⑦ 试模房试模。
第五节、数控铣削工序设计
数控铣削工序设计是工艺设计中的重要内容,这是在制定了工艺路线的基础上 兼顾考虑程序编制的要求,安排数控铣削工序的具体内容和工步顺序。
1. 数控铣削工序内容
在数控铣削加工工艺分析中所确定的加工内容基础上,根据加工部位的性质、
刀具使用情况以及现有的加工条件,将这些加工内容安排在一个或几个数控铣削工序 中。
①当加工中使用的刀具较多时,为了减少换刀次数,缩短辅助时间,可以将一把刀 具所加工的内容安排在一个工序(或工步)中。
②按照工件加工表面的性质和要求,将粗加工、精加工分为依次进行的不同工序 (或工步)。先进行所有表面的粗加工,然后再进行所有表面的精加工。
③按照从简单到复杂的原则,先加工平面、沟槽、孔,再加工外形、内腔,最后加 工曲面:先加工精度要求低的表面,再加工精度要求高的部位等。
一般情况下,为了减少工件加工中的周转时间,提高数控铣床的利用率,保证加工精度 要求,在数控铣削工序划分的时候,尽量工序集中。
2. 工序加工顺序
在确定了某个工序的加工内容后,要进行详细的工部设计,即安排这些工序内容 的加工顺序,同时考虑程序编制时刀具运动轨迹的设计。一般将一个工步编制为一个加 工程序,因此,工步顺序实际也就是加工程序的执行顺序。
工序单 数控加工工序单是数控加工工艺规程的主要组成部分,其内因主要包括以下三 个部分。
(1)零件有关信息
如零件图号、零件名称、零件材料牌号、装配图号等。
(2)工序加工内容及工步顺序
通过工序图以及表格详细说明本工序的加工内容、加工要求、加工顺序以及加工中 所使用的设备、加工程序、工装、刀具、量具和切削参数等。
(3)工程序及使用说明
与工步内容及顺序对应,所使用的加工程序应有详细的使用说明,如在工序图中画 出编程坐标系、编程原点、对刀点、换刀点位置,较复杂的程序还应明确刀具运动轨迹 的主要特点及切入、切出点,夹具的夹紧点位置等使用要求,每个工步所使用的加工程 序的名称、切削参数在程序中的设定值、刀具补偿地址等内容。
由此可见,数控铣削加工工艺设计必须详细到加工中的每一个细节,而且要事先 “完成零件的加工”,才有可能使现场操作人员按照工艺规程实现零件的正确加工。由 于数控铣削加工的复杂性,正确而详细地编写数控加工工艺规程具有极其重要的意义。 第六节、对刀点和换刀点的选择
对刀点和换刀点的选择主要根据加工操作的实际情况,考虑如何在保证加工精度的 同时,使操作简便。
对刀点的选择 在加工时,工件在机床加工尺寸范围内的安装位置是任意的,要正 确执行加工程序,必须确定工件在机床坐标系中的确切位置。对刀点是工件在机床定位 装夹后,设置在工件坐标系中,用于确定工件坐标系与机床坐标系空间位置关系的参考 点。在工艺设计和程序编制时,应合理设置对刀点,以操作简单、对刀误差小为原则。 对刀点可以设置在工件上,也可以设置在夹具张,但都必须在编程坐标系中有确定 的位置。对刀点可以与编程原点重合,也可以不重合,这主要取决与加工精度和对刀的 方便性。
为了保证零件的加工精度要求,对刀点应尽可能选在零件的设计基准或工艺基准 上。如以零件上孔的中心点或两条相互垂直的轮廓边的交点作为对刀点较为合适,但应 根据加工精度对这些孔或轮廓棉提出相应的精度要求,并在对刀之前准备好。有时零件 上没有合适的部位,也可以加工出工艺孔用来对刀。
确定对刀点在机床坐标系中位置的操作称为对刀。对刀的准确程度将直接影响零件 加工的位置精度,因此,对刀是数控机床操作中一项且关键的工作。对刀操作一定要仔 细,对刀方法一定要与零件的加工精度要求想适应。在我们厂生产中使用的是百分表和 寻边器。其中寻边器如图 1─ 16所示:
图 1─ 16a 偏心式寻边器 图 1─ 16b 光电式寻边器 但无论采用哪种工具,都是使数控铣床主轴中心与对刀点重合,利用机床的坐标显 示确定对刀点在机床坐标系中的位置,从而确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。简 单地说,对刀是告诉机床工件装夹在机床工作台的什么地方。
第七节、数控铣床对刀具的要求及铣刀的种类
(1)对刀具的要求
1)铣刀刚性要好
一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难 以调整切削用量的特点。当工件各处的加工余量相差悬殊时,通用铣床遇到这种情况很 容易采取分层铣削方法加以解决,而数控铣削就必须按程序规定的走刀路线前进,遇到 余量大时无法象通用铣床那样“随机应变”,除非在编程时能够预先考虑到,否则铣刀 必须返回原点,用改变切削面高度或加大刀具半径补偿值的方法从头开始加工,多走几 刀。但这样势必造成余量少的地方经常走空刀,降低了生产效率,如刀具刚性较好就不 必这么办。
2)铣刀的耐用度要高
尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不耐用而磨损较快,就会影响工件的 表面质量与加工精度,而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因 对刀误差而形成的接刀台阶,降低了工件的表面质量。
除上述两点之外,铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要,切 屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之,根据被加工工件材料的热处理状 态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产 效率和获得满意的加工质量的前提。
(2)常用铣刀种类
1)盘铣刀 一般采用在盘状刀体上机夹刀片或刀头组成,常用于端铣较大的平面。
2)端铣刀 端铣刀是数控铣加工中最常用的一种铣刀,广泛用于加工平面类零件,图 是两种最常见的端铣刀。端铣刀除用其端刃铣削外,也常用其侧刃铣削,有时端刃、侧 刃同时进行铣削,端铣刀也可称为圆柱铣刀。
图 1─ 17
3)成型铣刀
成型铣刀一般都是为特定的工件或加工内容专门设计制造的,适用于加工平面类零件 的特定形状(如角度面、凹槽面等),也适用于特形孔或台。图示出的是几种常用的成 型铣刀。
图 1─ 18
4)球头铣刀。适用于加工空间曲面零件,有时也用于平面类零件较大的转接凹圆弧的补 加工。图是一种常见的球头铣刀。在数控铣削加工中,常用立铣刀和球头铣刀两类。立 铣刀主要用语平面轮廓零件的加工,而球头铣刀则主要用于加工曲面。立铣刀加工平面 轮廓零件时的运动方式比较简单,一般都是沿着零件轮廓等矩线顺时针或逆时针运动。 球头铣刀加工曲面时,一般是三坐标联动,其运动方式具有多样性,可根据刀具性能和 曲面特点选择或设计,球头铣刀加工部位及运动方式见表。
表图 1─ 2球头铣刀加工部位及运动方式
削。
图 1─ 19a 图 1─ 19b
5)鼓形铣刀。图是一种典型的鼓形铣刀,主要用于对变斜角类零件的变斜角面的近似加 工。
除上述几种类型的铣刀外,数控铣床也可使用各种通用铣刀。但因不少数控铣床的 主轴内有特殊的拉刀装置,或因主轴内孔锥度有别,须配制过渡套和拉杆。
第八节、数控铣床切削用量的选择
在数控机床上加工零件时,切削用量都预先编入程序中,在正常加工情况下,人工 不予改变。只有在试加工或出现异常情况时.才通过速率调节旋钮或电手轮调整切削用 量。因此程序中选用的切削用量应是最佳的、合理的切削用量。只有这样才能提高数控 机床的加工精度、刀具寿命和生产率,降低加工成本。
影响切削用量的因素有:
机床 切削用量的选择必须在机床主传动功率、进给传动功率以及主轴转速范围、进 给速度范围之内。机床—刀具—工件系统的刚性是限制切削用量的重要因素。切削用量 的选择应使机床—刀具—工件系统不发生较大的“振颤”。如果机床的热稳定性好,热 变形小,可适当加大切削用量。
刀具 刀具材料是影响切削用量的重要因素。表 1是常用刀具材料的性能比较。 数控 机床所用的刀具多采用可转位刀片(机夹刀片)并具有一定的寿命。机夹刀片的材料和 形状尺寸必须与程序中的切削速度和进给量相适应并存入刀具参数中去。标准刀片的参 数请参阅有关手册及产品样本。
表 1─ 3 常用刀具材料的性能比较
可切削性良好的标志是,在高速切削下有效地形成切屑,同时具有较小的刀具磨损和较 好的表面加工质量。较高的切削速度、较小的背吃刀量和进给量,可以获得较好的表面 粗糙度。合理的恒切削速度、较小的背吃刀量和进给量可以得到较高的加工精度。 冷却液 冷却液同时具有冷却和润滑作用。带走切削过程产生的切削热,降低工 件、刀具、夹具和机床的温升,减少刀具与工件的摩擦和磨损,提高刀具寿命和工件表 面加工质量。使用冷却液后,通常可以提高切削用量。冷却液必须定期更换,以防因其 老化而腐蚀机床导轨或其他零件,特别是水溶性冷却液。
在实际操作过程中,工厂用的毛坯是铝材,其刀具的转速和进给如下表 1─ 4:
表 1─ 4实际加工中的刀具转速和进给
第九节、数控程序的编制
由于我工作的主要内容是在一线进行数控机床的操作,所以对程序的编制一块不是很 熟悉,但是为了论文的完整性,这里对我工作的地方的程序编制软件,做个简单的介 绍。
工厂加工的程序都是由 Cimatron E软件编制出来的。 Cimatron E数控编程由三维 建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、二次 开发功能接口、数据文件交换等几个重要组成部分。系统提供了钻孔、攻螺纹和镗孔循 环等点位加工编程功能,具有多种轮廓加工、等高环切行切以及岛屿加工平面铣削编程
功能。其提供的 3到 5坐标复杂曲面多轴联动加工编程功能,具有基于残留毛坯、曲面 轮廓、等高分层、环绕等距、曲面流线、角落清根、曲线五轴等多种刀具轨迹控制方 式。刀具轨迹的主要加工策略包括平行铣削、环绕、等高、深孔钻削、基于毛坯等多种 形式的粗精加工。
Cimatron E系统界面严格遵循实际产品的数控加工流程来设计,因此其操作简单, 在整个刀具轨迹设计规划过程中,可任意修改加工对象、切削参数等内容,值得注意的 是,由于其相关性,在进行刀具轨迹流程设计时,对于加工对象的定义,最好有一个总 体的规划。可对刀具轨迹和加工程序进行拷贝、粘贴、删除和隐藏等操作,同时可以对 具体的刀具轨迹方案进行编辑修改,如下刀、转角速度的调整等。系统数控加工编程模 块提供如下功能:在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况、进行图形化修改;具有刀 位文件复制、编辑、修改、刀具定义、机床和切削参数数据库等功能,如可对刀具轨迹 进行延伸、缩短、剪裁等编辑修改等。
Cimatron E用于产品零件的数控加工,首先是调用产品零件加载毛坯,调用系统 的模板或用户自定义的模板、设计刀具。然后分别创建加工的程序、定义工序、加工的 对象、定义加工的方式生成该相应的加工程序。用户依据加工程序的内容来确立刀具轨 迹的生成方式,如根据加工对象的具体内容,刀具的导动方式、切削步距、主轴转速、 进给量、切削角度、进退刀点、干涉面及安全平面等详细内容生成刀具轨迹。对刀具轨 迹进行仿真加工后再进行相应的编辑修改、拷贝等操作提高编程的效率。待所有的刀具 轨迹设计合格后,进行后处理生成相应数控系统的加工代码进行 DNC 传输与数控加工。 第二章 数控机床的维修
第一节、数控机床维修概述
1. 数控机床的可靠性与维修
(1)数控机床的可靠性概念 要发挥数控机床的高效益,首先要求数控机床中的机 械执行部分有良好的刚度和精度保持性,能准确无误地执行数控系统发布的每一个动作 命令。其次,要求数控系统和伺服系统工作稳定可靠。由于数控机床所使用的元件繁 多、原理复杂,因而容易出现故障。这就对数控机床提出了稳定性、可靠性的要求。 可靠性是系统的内在特性,是衡量其质量的重要指标。系统的可靠性是指在规定的 工作条件(即设计是提出的该系统的使用环境温度、使用方法、使用条件等)下,系统 维持无故障工作的能力。衡量可靠性的指标,常用以下几种指标。
①平均无故障时间 MTBF 。它是指一台数控机床在使用中两次故障间隙的平均时间, 即数控机床在寿命范围内总工作时间和总故障次数之比,即 MTBF 等于总工作时间 /总故 障次数。
②平均修复时间 MTTR (Mean Time To Restore)。它是指一台数控机床从出现故开 始直至能正常使用的平均时间。显然,要求这段时间越短越好。
③有效度 A 。这是从可靠性和可维修度对数控机床的正常工作进行综合评价的尺度 即可维修的机床在某特定的时间内维持其性能的概率,即
MTBF
A=────────
MTBF+MTTR
从上式可见,有效度 A 是小于 1的值,且 A 越接近 1越好。
对一般用途的数控系统,其可靠性的指标至少应达到的要求为:
平均无故障时间 MTBF≥ 300h ;
有效度 A≥ 0.95。
对于有特殊要求或用于 FMS 和 CIMS 的 CNC 系统,其可靠性的要求高得多。
(2) 维修的概念 为了发挥数控机床的高效益,就要保证它的开动率。 不仅对 数控机床的各部分提出了很高的稳定性和可靠性要求,而且对数控机床的使用与维修提 出了很高的要求。
维修包含两个方面的含义:一是日常维护与保养(预防性维修),这可以有效延长 MTBF :二是故障维修,在出现故障后尽快修复,尽量缩短 MTTR 时间,提高机床的有效 度 A 指标。
(3)对维修工作的基本要求 数控机床属于技术密集和知识密集的设备,其故障 往往不是简单易见的,这对维修人员提出了很高的要求。它不仅要求维修人员有电子技 术、计算机技术、电气自动化技术、检测技术、机械理论和机械加工工艺、液压与气动 等技术知识,还要求具有综合分析和解决问题的能力,能尽快查明故障原因,及时排除 故障,提高数控机床的开动率。要做好维修工作,必须首先熟悉数控机床的有关说明书 等资料,对数控机床的系统、机构不止等有详细的了解,并对数控机床的故障规律有所 熟悉。
2. 数控机床的故障规律
与一般设备相同,数控机床的故障率随时间变化的规律可用图所示的浴盆曲线(或 称故障率曲线)表示。在整个使用寿命期内,数控机床的故障频度大致可分为三个阶 段,即早期故障期、偶发故障期及损耗故障期。
早期故障出现故障与设计、制造和装配及元器件的质量有关,一般其故障频度较 高,且随着使用时间的增加而迅速下降。在用户购置数控机床的质保期一年内,应让机 床满负荷运行,尽量让早期故障暴露出来,让机床生产厂或代理商来保修,同时用户要 很好地利用这一期间,进行技术培训,消化机床资料,尽快掌握财政与维修的基本技 能。
偶发故障(相对稳定运行期)的故障率低且稳定,主要是因为操作或维护不良造成 的。在此期间,一方面要不断提高使用于管理水平,让数控机床创造更高的使用寿命。 损耗故障期(寿命终了期)的故障率随着机床运转时间的增加而升高,是由于年久 失修和磨损而产生的故障,说明机床的寿命将尽。
3. 数控机床日常维护与保养
数控机床的日常维护与保养主要包括以下几方面的内容。
(1)保持设备的清洁 要坚持不懈地做好数控机床的清洁工作。主要部位如 工作 台、裸露的导轨、操作面板等,应每班擦依次。每周对整机进行一次较彻底的清扫与擦 拭。要特别注意导轨、台板转换器及刀库中刀具的切削,要及时清扫。有些部位需要定 期清扫和擦拭,如冷却装置的防尘垫 、压缩空气系统的过滤器芯、冷却液压箱中残存的 切削等。必要是对各个电器板、电气元件采用吸尘法进行卫生清扫等。由于数控机床的 结构一般都比较复杂,因此要坚持按照说明书上的要求做好清洁工作,并不是一件容易 的事。
(2)定期对各部位进行检查 需要经常检查的主要部位有:液压、润滑、冷却装置 的油(液)位:气压、空气过滤装置、油雾润滑装置:各紧急停车按钮、各轴的限位开 关等。
需定期检查的主要部位有:传动皮带的磨损及松紧情况;液压油、润滑油及冷却液 的洁净度;电机及测速发电机碳刷、整流子的磨损情况;导轨间隙等。
以上所述的日常维护与保养工作,必须严格按照说明书上规定的方法与步骤进行。 否则,可能会出现设备或人员人身事故,造成严重后果。
A. 液压系统故障维修
液压系统是整个数控机床的重要组成部分,一般用于完成主轴抓刀机构的释放、换 刀机械手的驱动、某些部位的夹紧等。数控机床的液压系统一般并不复杂(大型数控机 床和使用液压伺服系统的数控机床除外),故障处理也不困难。
液压系统的故障大多数是由于维护保养不当所致。因此,平时按规定对液压系统进 行维护和保养,液压系统的大多数故障都可避免发生。液压系统的日常维护保养内容一 般在说明书上都有详细的规定。需要注意的是,当液压系统更换液压油品种时,要将系 统中原有的油全部放掉并清洗系统,然后在加入新油,千万不要将不同牌号的油混合使 用。
B. 压缩空气系统故障处理
气动系统在数控机床上担任辅助工作。如换刀时,用来清洗刀柄和主轴锥孔;更换 工作台板时,用来清洗导轨、定位孔和定位销;有安全工作间的,用来驱动工作间的门 进行启闭。
气动系统的多数故障是由于杂质与水分引起的。由压缩空气系统中的杂质引起的鼓 掌一般是过滤器阻塞。发生这种故障时,要队过滤器进行清洗。数控机床上的空气过滤 器使用的多为金属或陶瓷烧结滤芯。清洗时首先驱除滤芯,用毛刷和汽油清洗,再用压 缩空气从里往外吹,这样反复进行,直到清洗干净。
保持压缩空气的干燥方能保证气动系统不受水分的影响。这就要求压缩空气进入机 床前进行干燥处理。简单的方法是加一个气水分离器。对压缩空气进行干燥,使压缩空 气的温度低于机床安装厂房的环境温度,这样就可有效地防止压缩空气中的水分遇冷而 生成冷凝水。
另外,雾化油杯中的油面要经常检查,不能缺油。因为雾化油杯担负着整个气动系 统运动零部件的润滑任务。如果雾化油杯缺油,就会加速磨损,甚至造成运动不灵活、 锈蚀等问题。
C.冷却及通风系统
此机床的控制柜采用风冷。对风冷系统要经常检查风扇运转是否正常,进风口的空 气过滤器是否需要清洗等。对冷却装置也需要经常检查,主要检查冷却装置的制冷效 果,如果制冷效果不佳或根本不制冷,应及时进行修理。
D. 润滑系统
此机床有两套润滑系统,一套是主轴润滑系统,另一套是中心润滑系统。
主轴润滑系统专门用来对主轴传动机构进行润滑。由油泵出来的油通过流量计到供 油管,流量计预先被调到一定的流量,若出现异常,则发出报警信号。
中心润滑系统用来对数控机床所有的滑动面和运动部件进行润滑。油管中装有压力 继电器,当中心润滑系统出现故障时,压力继电器就会切断所有的进给驱动回路的电 源,使机床停止工作,同时显示报警内容。润会系统维护保养的特点是:选用合适的润 滑油品,经常检查油位。不使却油。在更换润滑油品牌时,一定要将原由的油反放掉, 并加入煤油运行半小时,将油路清洗干净,再加入新油运行。
第二节、机床操作要则
(1).运行前:
1. 程序与工件是否一致
2.刀库,刀具表内刀具是否与程序内刀具信息一致
3.检查刀具的完好程度
4.程序的语法检查,定义必要的 G 代码, M 代码
5.进行模拟加工,检查程序的正确性
6.确定工件坐标系与程序坐标系相符
7.最后确定机床状态及各开关位置(进给倍率开关应为 0)
(2)加工中:
1. 观察机床动作及进给方向与程序相符
2. 当工件坐标,刀具位置,剩余量三者相符后才能逐渐加大进给倍率开关
3.观察判断切削,声音,机床振动情况是否正常
4.中断程序后恢复加工时,应缓慢进给至原加工位置后,再逐渐恢复到正常切削速 率
(3)异常处理:
1. 当机床因报警而停台时,应先清除报警信息,将主轴安全移出加工位置确定排除 警报故障后,恢复加工
2. 当正常加工时需要暂停程序前,应先将倍率开关缓慢关至 0位
3.当发生紧急情况时,应迅速停止程序,必要时可使用紧急停止按钮
结 束 语
此篇论文是在实习过程中,根据在工作期间发现的问题而定的题目,因此在写论文 时很用心,希望自己能学到更多的知识,开拓自己专业知识的视野,同时能解决工作中 的问题。通过写这篇论文,不仅让我学到跟专业有关的其他知识,而且使我深深的感到 知识的魅力,更加坚定自己继续学习的信心,成为很有力的动力。并且非常感谢老师对 我们的帮助,不仅让我们了解到自己考虑问题的不全面性,更让自己感受到自身知识的 缺乏。
本文仅是利用所学知识对实际加工中所用到的知识,和所遇到的问题进行再分析和 再学习,以求对该学科理论知识的学习及自身的实践有所裨益。
最后对那些帮助我的同学和老师致以由衷的感谢!
参 考 文 献
[1] 明兴祖, 《王茂元主审 数控加工技术》[M ].化学工业出版社 2003年 [2] 中国机械,工程学会设备维修分会《数控机床故障检测与维修问答》[M ]. [3] 编委会,《机械设备维修问答丛书》[M ].机械工业出版社 2003年
[4] 主编 王爱玲,《 数控机床结构及应用 》[M ]. 机械工业出版社 2006年 3月 [5] 徐衡,段晓旭,《数控铣床》[M ].化学工业出版社
[6] 余仲裕,《数控机床维修》 [M ].机械工业出版社 2005年 10月
[7] 李立,《 数控铣削加工实用技术》 [M ].机械工业出版社 2009年 1月 [8] 杨江河 余云龙,《 现代数控铣削技术》[M ]. 机械工业出版社 2006年 9月 [9] 任建平,《 现代数控机床故障诊断及维修》[M ]国防工业出版社 2006年 12月 [10]余英良,《数控铣削加工实训及案例解析》[M ]化学工业出版社 2007年 7月
毕业论文开题报告 (学生填)
- 30 -
毕业论文的评价意见
- 31 -
范文四:数控铣削加工工艺设计编制毕业论文
数控铣削加工工艺设计编制毕业论文
目 录
1设计任务书............................
.2开题报告 . ........................................................ 4
2.1 数控技术毕业设计必须遵循的一般原则 ......................... 4
2.2 毕业设计的步骤 ............................................. 4
2.3 毕业设计的基本内容 ......................................... 5
2.3.1 数控加工工艺设计 . ..................................... 5
2.3.2 加工程序的编制 . ....................................... 5
2.3.3 数控操作技能 . ......................................... 5
一 摘要-----------------------------------------------------------4
二 绪论---------------------------------------------------5
2.1. 数控铣床的简介---------------------------------------5
三 数控加工的准备阶段----------------------------------11
3.1数控加工刀具的要求-----------------------------------11
3.2装夹方式和夹具的选择---------------------------------12
3.3数控铣床安全操作规程---------------------------------14
四 加工注意事项.. .........................................12
五 加工工艺路线的确定................................................................. 2
5.1 零件图工艺分析.............. 错误!未定义书签。
5.2选择设备................................................3
5.3数控加工零件工艺分析........................................4
5.3.1 零件图样上尺寸数据应符合编程方便.....4
5.3.2.零件结构工艺性应符合数控数控加工特点................5
5.4加工方法的选择与加工方案的确定.................................6
5.4.1 加工方法的选择. ........................................6
5.4.2 加工方案的确定的原则...................................7
5.5 工序与工步的划分.............................................8
5.5.1 工序的划分...........................................8
5.5.2 数控铣削加工零件工艺分析遵循的原则.. .................9
5.6 确定加工顺序.....................................12
5.7刀具的选择与切削用量的选择...................................13
5.7.1 刀具的选择..........................................13
5.7.2 切削用量的选择. ...........................................14
5.9 对到点与换刀点的确定................................................ 15
5.10 数控加工工艺卡..........................................16
5.11 数控加工程序.......................17
5.12 主要操作步骤???????????????????..
六 、设计体会.........................................18
七、 参考资料...................................19
八、 致谢........................................................20
九、 附录1.....................................................20
十、 附录2...................................................... 21
2. 开题报告
数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容。若条件允许,还可以加上数控机床的安装、调试与验收等内容。
2.1 数控技术毕业设计必须遵循的一般原则
(1) 结合本校数控基地的情况,合理安排合计内容。也可以采用与校外企
业合作的方式设计课题。
(2) 必须保障人身安全和设备安全,在编程操作前应熟悉数控机床的操作
说明书,并按照操作规程操作。
(3) 兼顾加工精度和加工效率,在保证加工精度的前提下,认真进行工艺
分析,制定出合理的工艺方案,选择合理的切削用量。
(4) 注意培养独立获取知识、新技术、新信息的能力,掌握科学研究的 方
法
2.2 毕业设计的步骤
必须利用设计前一到二周的时间研究设计计划和任务书,了解产品的工艺性和
公差等级,在初步明确设计要求的基础上,可以步骤进行设计方案的论证。
(1) 分析零件图样
根据任务书,画出零件图,并对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、
刀具及等技术进行分析。
(2) 确定加工工艺方案
根据上述的的分析,选择加工方案,确定加工顺序,加工路线、装夹方式、切
削用量材料等,要求有详细的设计过程和合理的参数
(3) 数值计算
根据零件图的尺寸,确定工艺路线及设计的坐标系,计算运动轨迹,得到刀位
数据
(4) 编写零件加工程序
根据数控系统的功能指令及程序格式,逐步编写加工程序单,写出有关的工艺
文件如工序卡、数控刀具卡、刀具明细表、加工工序单等。
(5)仿真加工
校验程序,程序编完后,利用GRAPS 主功能,输入毛坯尺寸,对 零件进行仿
真加工,并判断程序是否正确。
2.3 毕业设计的基本内容
2.3.1 数控加工工艺设计
(1) 零件图的工艺性分析
(2) 加工方法的选择
(3) 工序的划分
(4) 加工路线的安排
(5) 走刀路线及工步顺序
(6) 加工刀具的选择
2.3.2 加工程序的编制
(1)加工工艺分析
(2)数值计算
(3)程序校验与首件试切
2.3.3 数控操作技能
(1)认知阶段
(2)联系阶段
(3)自动化阶段
设计说明书
一、绪论
数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。它与普通机床相比,其优越性是显而易见的,不仅零件加工精度高,产品质量稳定,且自动化程度较高,可减轻工人的体力劳动强度,大大提高了生产效率,特别值得一提的是数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂曲面的零件加工,因而数控机床在机械制造业中的地位越来越显得重要。
随着数控技术的发展,采用数控系统的机床品种日益增多,有车床、铣床、钻床、镗床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。车床能自动的完成对轴类与盘类零件内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹等切削加工,并能进行切槽、钻孔、扩孔和铰孔等工作。洗削一般在铣床和镗床上进行,适用于加工平面、沟槽、各种成型面(如化键、齿轮和螺纹)和模具的特殊型面等。加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的机床之一,是一种功能较全的数控加工机床。它的综合加工能力较强,把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上,使其具有多种工艺手段,所以工件一次装夹后能完成较多的加工内容,加工精度高,就中等加工难度的批量工件,其效率是普通设备的5—10倍,特别是他能完成许多普通设备不能完成的加工,对形状较复杂,精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。
经过几十年的发展,目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广
泛应用,在模具制造行业的应用有位普及。针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削等金
属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求,开发了各种门类的数控加工机床。数控机床种类繁多,一般把机床分为一下16大类:数控车床(含有铣削功能的车削中心)、数控铣床(含铣削中心)、数控铿床、以铣削为主的加工中心、数控刨床、数控切断机床、数控齿轮加工机床、数控激光加工机床、数控电火花线切割加工机床、数控电火花成型机床(含电加工中心) 、数控板材成型加工机床、数控管料成型加工机床和其他数控机床。
在本论文例子中选用的为铣床, 一下为铣床简介:
数字控制(Numerical Control )技术,简称为数控技术,是一种自动控制技术,它用数字指令来控制机床的运动。
数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的, 两者的加工工艺基本相同, 结构也有些相似, 但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床, 所以其结构也与普通铣床有很大区别。数控铣床是数控加工中一类重要的机床,它能够进行铣削、钻削、铰孔、忽孔、攻螺纹孔、切削螺纹等工艺过程;数控铣削加工中心则进一步具有刀库和自动换刀机构,在工件的一次装夹中,可以集铣、钻、镗等加工为一体,对 两个或两个以上的表面自动完成加工,生产效率高,加工质量好,适合箱体、立体曲面、型腔等非回转体的加工。数控铣削中心又有立式或卧式两种。数控铣床及其加工中心的编程有刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿和孔加工固定循环指令。
二 数控加工的准备阶段
2.1 数控加工刀具的要求及种类
1. 加工刀具的要求
1)铣刀刚性要好
一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。
2)铣刀的耐用度要高
尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不耐用而磨损较快,就会影响工件的表面质量与加工精度,而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶,降低了工件的表面质量。
除上述两点之外,铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要,切屑粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的。总之,根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意的加工质量的前提。
2. 常用铣刀种类
1)面铣刀
图3-1
2)成型铣刀
图3-2
3)球头铣
图3-3
4)鼓形铣刀
图
3-4
除上述几种类型的铣刀外,数控铣床也可使用各种通用铣刀。但因不少数控铣床的主轴内有特殊的拉刀装置,或因主轴内孔锥度有别,须配制过渡套和拉杆。
2.2 装夹方式和夹具的选择
1. 装夹方式
数控机床上零件的安装方法与普通机床一样,要合理选择定位基准和夹紧方案,要求有以下两点:
1)力求设计、工艺与编程计算的基准统一,这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面。
综合以上分析可选用:平口钳。
2. 夹具的选择
对夹具选择的基本要求:
1)为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性,夹具应能保证在机床上实现定向安装,还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。
2)为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外,夹具要做得尽可能开敞,因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离,同时要求夹紧机
构元件能低则低,以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。
3)夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计,当非要在加工过程中更换夹紧点不可时,要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。
以下为常见的夹具:
图3-5 机械式平口钳
图3-6 液压式平口钳
三 数控铣床安全操作规程
范文五:五轴数控铣削毕业论文
大 连 民 族 学 院 本 科 毕 业 设 计(论 文)
基于 Pro/E的五轴数控铣削加工编程与 Vericut 仿真验证
学 院(系):机电信息工程学院
专 业:机械设计制造及其自动化
学 生 姓 名:李东泽
学 号:2007022209
指 导 教 师:刘德全
评 阅 教 师:
完 成 日 期:2011年 6月 6日
大连民族学院
摘 要
五轴联动数控加工技术以其特有的优越性在复杂、 高精度零件加工方面起着越来越 重要的作用。 五轴加工优越性的充分发挥离不开高质量的五轴加工编程和有针对性的后 置处理程序。 由于刀具与工件相对运动的复杂性, 五轴加工编程的复杂程度远远超过三 轴加工的编程。同时,五轴加工后置处理,由于开发难度大和技术保密等原因,也成为 五轴加工设备充分发挥效率的制约因素。
针对上述两个方面的问题,本文作了相应的研究。首先,五轴联动加工中心进行了 数控铣削后置处理开发,通过基于 Pro/e软件的辅助模块进行了后置处理程序的开发。 本文的研究对于如何提高五轴加工编程质量和解决后置处理问题, 具有一定的实际 意义。
关键词:五轴加工编程;后置处理;坐标变换;仿真加工
Abstract
Five.axis NC machining technology with its special advantages becomes more and more important in the machining of complex and high precision Parts.Without the reasonable programming of five.axis NC machining and the pertinent special post processing , the advantages can not be exerted completely.owing to the complexity of the motion between the tool and the workpiece,it is more difficult to get the programming of the five.axis NC machining than the three.axis.And the five.axis post processing is the main constraint in improving the effectivity of the machining tool just because of the difficult redevelopment, technique secrecy and so on.
Based on resolving the two problems above , some relative research is done in this paper.There is one methods to realize the post processing :It is the redevelopment of the general post.processing module based on the pro/e.
The research of the paper have some important significance at resolving the problem of post.processing and improving the effectivity of NC machining programming
Key words: five.axis NC machining programming;post Processing;coordinate transformation;simulation for machining
目 录
摘 要 ....................................................................................................................................I Abstract.....................................................................................................................................II 1. 绪论 ......................................................................................................................................1 1.1 数控编程技术的发展历程 ........................................................................................1 1.2 数控编程技术的关键技术 ........................................................................................2 1.3 后置处理技术概述 ....................................................................................................2 1.3.1后置处理的主要任务 . ................................................... ............... .................3 1.3.2 后置处理技术发展 ..........................................................................................3 1.33 国内后置处理技术研究现状 ...........................................................................4
1.4 课题的研究内容及意义 ............................................................................................4
2. 五轴加工编程及后置处理算法 ..........................................................................................5 2.1 五轴数控加工工艺有关内容 ...................................................................................5 2.1.1 刀具选择 .......................................................................................................5 2.1.2 切削用量的选择 ..........................................................................................6 2.1.3 五轴加工编程刀具轨迹生成 ....
2.1.4 刀位干涉处理 .............................................................................................11
2.2 本章小结 ..................................................................................................................14
3五轴数控加工仿真几何模型的建立 ...... ...........................................................................15 3.1三维实体表示方法概述 ..........................................................................................15 3.1.1 线框图表示法 ...........................................................................................15
3.1.2 边界表示法 ... ...........................................................................................16
4 凸管模型数控加工 .............................................. ..............................................................17 4.1建立制造模型 .......................................... ..............................................................17 4.2体积块加工 .......................................... ..............................................................17 4.3 曲面铣削精加工 . ................................. ........................................................ .....21 4.4后置处理生成程序 .................................. ........................................................ .....24结 论 . ...............................................................................................................................25参考文献 .................................................................................................................................26致 谢 . ...............................................................................................................................27
1. 绪论
五轴数控技术是数控技术中难度最大、 应用范围最广的技术 [1]。 在复杂曲面的高效、 精密、自动化加工方面,五轴联动加工更是具有三轴加工所不能比拟的的优势。主要体 现在以下几个方面 :1)五轴加工可有效地避免刀具千涉,加工三轴机床难以加工的复杂 零件 ;2) 对于直纹面的加工,五轴加工可以采用侧铣的方式一刀成型,加工质量和加工 效率高 ;3) 五轴加工可以实现一次装夹、 多面多工序加工, 容易保证产品精度 ;4) 五轴加 工中刀具相对于工件具有良好的切削状态 ;5) 对于加工空间受到限制的通道加工和组合 曲面过渡区域加工, 五轴加工可以选用较大尺寸刀具避开干涉进行加工, 刀具刚性好 [3]。 因此,五轴加工技术一直是数控加工领域内国内外学者的研究热点之一 [15]。并且, 也一直受到西方国家对我国的技术封锁。 因为许多先进武器装备的制造, 如飞机、 导弹、 坦克等的关键零件, 都离不开高性能数控机床的加工。 五轴编程技术是五轴加工技术的 关键问题之一。在此对数控编程技术的各方面内容做一简单概述。
1.1数控编程技术的发展历程
20世纪 50年代,美国麻省理工学院 (MIT)设计了一种专门用于零件数控加工程序 编制的语言 APT(Automatically Programmed Tools)。其后 MIT 组织美国各大飞机公司 共同开发了 APT II 。到了 60年代,在 APT II 的基础上研制的 APT III 已经到了应用阶段。 以后又几经修改和充实,发展成为 APT. IV , APT.AC 和 APT 一 IV /SS。 APT 能处理二维、 三维铣削加工,但较难掌握。为此,在 APT 的基础上,世界各国发展了带有一定特色和 专用性更强的 APT 衍生语言 [3]。
1972年, 美国洛克西德加里福尼亚飞机公司首先研究成功采用图像仪辅助设计、 绘 图和编制数控加工程序的一体化系统以 DAM 系统。 1975年, 法国达索飞机公司引进 CADAM 系统,为己有的二维加工系统 CALIBRB 增加二维设计和绘图功能, 1978年进一步扩充, 开发了 CATIA 系统。随着计算机处理速度的发展和图形设备及,数控编程系统进入了 CAD/CAM一体化时代 [3]。
目前应用较为广泛的数控编程系统有 APT 一 IV /SS、 CADAM 、 CATIA 、 EUKLID 、 UGNX 、 INTERGRAPH 、 Pro/Engineer、 MasterCAM 、 Cimatron E、 Edge CAM等。我国西北学、华 中科技大学等开发的图形编程系统如 NPU/GNCP和 InteCAM 也具有两轴加工和雕塑曲面 多轴加工等功能,达到了实用化程度。
1.2数控编程技术的关键技术
1. 零件几何建模
要完成复杂零件的数控加工编程, 必须要用自动编程软件来实现。 其首节是建立被 加工零件几何模型 [3]。 复杂形状零件几何建模的主要技术内容包线曲面创建及编辑技术、 实体建模技术和特征建模技术等。
2. 加工方案及工艺参数的合理选择
加工方案的确定及工艺参数的选择, 直接决定着数控加工的效率和质量中刀具、 刀 轴控制方式、 走刀路线和进给速度的自动优化选择与自适应控制年来所研究的重点问题 [3]。
3. 刀具轨迹生成
刀具轨迹生成是复杂形状零件数控加工中最重要同时也是研究最为广泛的内容, 能 否生成有效的刀具轨迹直接决定了加工的可能性、 质量和效率。 轨迹生成的首要目标是 使所生成的刀具轨迹能满足 :无干涉、无碰撞、轨迹切削负荷光滑并满足要求、代码质 量高、代码量小等条件 [3]。
4. 数控加工仿真
零件实际加工之前, 对所编制的数控加工程序进行加工仿真验证是十分的, 特别是 在多轴加工编程中,其作用更为突出。由于多轴加工中刀具相对件运动的复杂性,所生 成的加工程序在加工过程中有可能会出现过切与欠切涉与碰撞等问题。 数控加工仿真通 过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切程来检验并优化加工程序 [3],可以有效地避免 上述问题,提高编程效率与质量。
5. 后置处理
后置处理是数控编程技术的一个重要内容, 它将 CAM 系统生成的不包含具体机床和 数控系统信息的刀位数据转换成能够控制特定机床运动的数控加工程序。 有效的后置处 理对于保证加工质量、效率与机床可靠运行具有重要作用 [3]。
1.3后置处理技术概述
数控机床的各种运动都是执行特定的数控指令的结果, 完成一个零件的数控加工一 般需要执行一连串的数控指令,即数控程序。在以 M 系统中,考虑到具体机床的结构和 系统不同以及以 M 编程的独立性, 其自动生成的是相对于工件坐标系的刀位文件, 这个 过程称为前置处理。前置处理产生的刀位文件不能用于驱动数控机床的运动。因此,这 时需要设法把刀位文件转换成特定数控机床能够识别并且能够执行的数控程序, 这个过 程称为后置处理 [2]。
1.3.1后置处理的主要任务
后置处理的主要任务包括以下几个方面 [3]:
1. 机床运动变换
五轴数控编程生成的刀位文件中的刀位数据, 是刀具相对于工件坐标系的刀心位置 和刀轴矢量数据。 机床运动变换的作用就是根据具体的机床运动结构将刀位文件中的刀 位数据转换成为机床各运动轴的运动数据。
2. 非线性运动误差校验
CAM 系统进行刀位数据的计算时,是使用离散直线来逼近工件轮廓。加工过程中, 只有当刀位点实际运动为直线时,才能与编程精度相符合。多坐标加工时,由于旋转运 动的非线性,由机床各运动轴线性合成的实际刀位运动会严重偏离编程直线。因此,应 对该误差进行检验,若超过允许误差时应作必要修正。
3. 进给速度校验
进给速度是指刀具接触点或刀位点与工件表面的相对速度。 在多轴加工中, 由于回 转半径的放大作用,其合成速度转换到机床坐标时,会使平动轴的速度变换很大,超出 机床伺服能力或机床、刀具的负荷能力。因此,应根据机床伺服能力 (速度、加速度 ) 及 切削负荷能力进行校验修正。
4. 数控加工程序生成
数控加工程序生成是指根据数控系统规定的指令格式将机床运动数据转机床程序 代码。后置处理在完成这个过程时,原则上是逐行解释执行,根据文件记录行的类型, 来确定是进行针对特定机床的坐标变换还是进行代码转直到刀位源文件结束。
1.3.2后置处理技术发展
自 20世纪 50年代由美国麻省理工学院设计 APT 语言以来, 后置处理就成为编程的 重要组成部分。在 APT 中,对于不同的数控系统,编写不同的后置处理由于数控系统种 类繁多,机床配置不尽相同, APT 的专用后置处理程序达上千多。
1980年 IBM 公司为解决 APT 刀位源文件的处理推出了 DAPP(Design Aid Post Processor) 系统,系统包括输入模块、输出模块、数据处理模块等,可以利用它生成所 需后置处理。该系统的推出使后置处理系统向通用化发展了一步 [10]。
随着 CAD/CAM一体化技术的出现及迅速发展。 各种 CAD/CAM系统的 CAM 部分配置了 通用后置处理 (PostPr。 cessing) 模块。 例如 UG 软件系统采用的 UG/Pro/Engineer系统 采用的 Pro/NC一 POST 、 CATIA 软件系统采用的 ImsPost , CimaE 系统采用的 GPPZ 等。
1.3.3国内后置处理技术研究现状
近年来,国内对后置处理理论与技术也进行了深入研究,取得了一定的成果。在通 用后置处理技术方面, 张利波, 周济 [10]提出了一种基于配置文件的式数控编程通用后置 处理模型 ; 程筱胜,刘壮 [10]对南京航空航天大学的超人 CAD/CAM系统的通用后置处理系 统进行了研究,开发了具有交互式图形系统用面的通用后置处理程序 ;CAXA 制造工程师 是目前国内应用最广泛的国产 CAD/CAM系统, 其后置处理功能模块解决了常见数控机床 的后置处理 [10]。
在后置处理的有关技术方面, 刘雄伟 [13]探索了典型配置多坐标数控机床后置处理的 算法 ; 陈涛,彭芳瑜,周云飞 [13]提出了适用于任意结构形式的多坐标数控机床运动模型 的建立与反求方法,在此基础上建立了对机床几何误差进行补偿的后置变换。韩向利, 袁哲俊 [11]对五坐标数控机床的后置处理算法原理和后置处理配置文件参数进行了探索 和设计 ; 刘日良、张承瑞 [10]等研究解决了 45°B 轴特殊双转台五坐标数控机床后置处理 算法。 冯显英、 丁勇、 耿小强 [10]等也针对特殊双转台结构的机床进行了后置处理算法研 究。 周艳红、 周济 [12]提出了通过后置处理实现数控机床几何误差软件补偿的原理和算法。 在针对国外 CAD/CAM系统的应用研究方面,明兴祖 [9]介绍了后置处理系统的组成、 数控自动编程系统瓶 Mastercam 后置处理程序的结构及其惯用文件的设定内容, 并探索 了开发途径,通过操作修改后的后置处理程序,使它能适合其它数控系统的 NC 程序生 成 ; 吕凤民 [14]研究了基于 UG/open GRIP下的 DMU60M 特殊双转台数控机床后置处理程序 的开发。李吉平、刘华明在分析五轴数控加工中心基本结构的基础上,给出了涉及多轴 数控加工 后置处 理角度 分配和 坐标变换 的数学 模型, 以此数 学模型 为核心 ,基于 Pro/Engineer软件开发了后置处理器。陈辉、王知行 [10]基于 UG/Post后置处理器,开 发了并联机床的后置处理。
1.4课题的研究内容及意义
加工编程和后置处理是数控加工技术的重要内容, 决定着数控加工质量和效率的发 挥。特别是在五轴加工领域,由于刀具与工件相对运动以及机床结构的复杂性,使得编 程与后置的实现技术难度更大。针对上述两个方面的问题,本文进行了相应的研究 :针 对 DMG DMU760M型特殊双转台五轴联动加工中心进行了基于 Edge CAM软件环境下的后 置处理开发 , 并利用所开发的后置处理程序进行了数控机床加工仿真,验证了五轴编程 和后置处理的正确性。本文的研究对于如何提高五轴加工编程质量和解决后置处理问 题,具有一定的实际意义。
2. 五轴加工编程及后置处理算法
2.1五轴数控加工工艺有关内容
编制高质量的五轴加工程序, 加工工艺的合理确定具有极为重要的作用。 五轴加工 工艺的内容包括机床选择、刀具选择、走刀路线规划、主轴转速、切削速度和进给速度 等 [3]。有关五轴数控机床的内容,已在前面有所阐述,在此不再赘述。现对五轴加工工 艺的其它内容作简单介绍。
2.1.1刀具选择
数控铣削加工中常用的刀具主要有平底立铣刀、端铣刀、球头刀、环形刀、鼓形刀 和锥形刀等,根据具体的加工特征选择合理的刀具,是非常重要的。对于各种刀具的使 用特点简介如下 [3]:
1. 平底立铣刀
平底立铣刀 [图 2.1(a)所示 ]在多坐标加工中的应用有侧铣和端铣两种方式。 侧铣方式 主要应用于直纹面的加工,可用其周边切削刃一次成形,加工效率和加工质量高。端铣 方式在保证刀具不与型面干涉的前提下, 尽可能使平底立铣刀底部贴近被加工表面进行 加工,从而改善切削条件,并有效抑止行间残余高度。
2. 端铣刀
端铣刀 [图 2.l(b)所示 ]主要用于面积较大的平面铣削和较平坦的立体轮廓 (如大型叶 片、螺旋桨、模具等 ) 的多坐标铣削,以减少走刀次数,提高加工效率与表面质量。 3. 球头刀
球头刀 [图 2.1(c)所示 ]加工的刀具中心轨迹是由零件轮廓沿其外法线方向偏置一个 刀具半径而成。 球头刀球头切削刃上各点的切削情况不一, 越接近球头刀的底部其切削 条件越差 (切削速度低、容屑空间小等 ) 。但是,球头刀对于加工对象的适应能力很强, 且编程与使用也较方便,是多轴加工的常用刀具。
4. 环形刀
环形刀 [图 2.1(d)所示 ]主要用于凹槽、平底型腔等平面铣削和立体轮廓的加工,其 工艺特点与平底立铣刀类似,切削性能好。
5. 鼓形刀
鼓形刀 [图 2.1(e)所示 ]多用来对飞机结构件等零件中与安装面倾斜的表面进行三坐 标加工。 鼓形刀也应用于一般表面的多坐标侧铣, 而且它比圆柱面或圆锥面侧铣的适应 能力强。鼓形刀不适于加工内缘表面。
6. 锥形刀
锥形刀 [图 2.1(f)所示 ]的应用目的与鼓形刀有些相似, 在三坐标机床上, 它可替代多 坐标侧铣加工零件上与安装面倾斜的表面。 对于底部狭窄的通道等情况的加工, 采用锥 形刀可在满足结构空间限制的情况下增加刀具的刚度,从而提高加工效率与精度。
图 2.1数控铣削常用刀具
2.1.2切削用量的选择
1. 切削深度 p a 在机床动力足够、 工艺系统刚度允许的情况下, 尽量提高 p a , 这是提高生产率的一 个有效措施。切削深度的提高会降低刀具使用寿命,但是影响不大。
2. 切削宽度 e a
一般 e a 与刀具直径 d 成正比, 与切削深度成反比。 经济型数控加工中, 一般 e a 的取 值范围为 (0.6~0.9) e a d 。切削宽度对刀具寿命的影响同切削深度。
3. 切削速度 c v
提高 c v 也是提高生产率的一个措施,但 c v 与刀具耐用度的关系比较密切。随着 c v 的 增大,刀具耐用度急剧下降,故 c v 的选择主要取决于刀具耐用度。另外,切削速度与加 工材料也有很大关系,例如用立铣刀铣削模具钢时, c v 可采用 120m/min左右 ; 而用同样 的立铣刀铣削铝合金时, c v 可选 80m/min以上。
4. 主轴转速 n(r/min)
主轴转速一般根据切削速度 c v 来选定。计算公式为 :
1000c v n d = (2.1)
式中 :d一一刀具或工件直径 (mm)
数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调 (倍率 ) 开关,可在加工过程中对主轴
转速进行整倍数调整。
5. 进给速度 f v
进给速度 f v 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。
f v 的增加也可以提高生产效率。 进给速度 f v 与每齿进给量 z f 有关。 粗加工时, 每齿进给
量 z f 的选取主要决定于工件材料的力学性能、 刀具材料和铣刀类型。 工件材料强度和硬
度越高,选取的 z f 越小,反之则越大 :硬质合金铣刀的每齿进给量 z f 应大于高速钢铣刀。
而精加工时, 每齿进给量 z f 的选取要考虑工件表面粗糙度的要求, 表面粗糙度要求越高,
f v 越小进给速度 f v 每齿进给量 z f 与转速 n 之间的关系是 :
f v =z f /Zn (2.2)
在加工过程中, f v 也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整, 但是最大进
给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。
进给速度的选择,还需要注意零件加工的特殊情况。例如,当加工圆弧时,切削点
的实际进给速度并不等于编程数值。 加工外圆弧时, 切削点的实际进给速度小于编程值。
而加工内圆弧时切削点的实际进给速度大于编程值。 若刀具半径与圆弧路径的半径接近
时,实际进给速度将变得很大,有可能损伤刀具和工件。
6. 体积切除率
c c z p e z p e f p e D v f z a a f z n a a v a a V ??????????=??==π1000
(2.3)
式中, f v 一工作台进给量, mm/min;
n 一机床主轴转速, r/min;
z 一齿数 ;
z f 一每齿进给量, mm/r
Dc 一刀具直径 ,mm
合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济
性和加工成本 ; 精加工时,首先应保证加工质量,兼顾切削效率、经济性。具体数值应
根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。
粗加工为体积加工,从高的生产率考虑,应在保证刀具耐用度的前提下,使材料的 去除率最大,而材料的去除率又与吃刀量 (切削深度 p a 、切削宽度 e a ) 、进给速度 f v 切 削速度 c v 等有关。切削用量各要素中,任一要素的增加都会使刀具的耐用度下降,但影 响程度不同, 影响最大的是切削速度, 切削速度稍一提高, 刀具寿命就会有明显的降低, 其次是进给速度, 最小的是吃刀量。 为使所选的切削用量使生产率高且对刀具耐用度下 降影响最小, 一般首先选择尽可能大的吃刀量, 其次是确定进给速度 f v , 最后根据刀具 耐用度确定切削速度 c v
精加工主要保证精度, 进给速度 f v 受表面粗糙度限制, 根据刀具耐用度确定切削速 度 c v 。
2.1.3五轴加工编程刀具轨迹生成
1. 刀具轨迹生成方法
五轴数控加工刀具轨迹生成是数控编程的基础和关键,主要方法如下 :
l) 参数线法
曲面参数线加工方法 [如图 2.2所示 ]是多坐标数控加工中生成刀具轨迹的主要方 法,特点是切削行沿曲面的参数线分布,即切削行沿 u 线或 v 线分布,适用于网格比较 规整的参数曲面的加工。该算法的优点是计算方法简单,速度快 ; 不足之处是当加工曲 面的参数线分布不均匀时,切削行刀具轨迹的分布也不均匀。
图 2.2 参数线加工刀具轨迹分布
2) 截平面法
截平面法加工方法 [如图 2.3所示〕是采用一组截平面去截取加工表面,截出一系 列交线,刀具与加工表面的接触点就沿着这些交线运动,完成曲面的加工。截平面法使 刀具与曲面的切触点轨迹在同一平面上。 该方法对于曲面网格分布不太均匀及由多个曲 面形成的组合曲面的加工非常有效, 可以使加工轨迹分布相对比较均匀, 可使残留高度 分布比较均匀,加工效率也较高。
图 2.3 截平面法加工的刀具迹
a) 绕 z 轴旋转的截平面 b) 平行于 x 轴的截平面 c) 任意角度截平面
3) 回转截面法
回转截面法加工方法 [如图 2.4所示 ]是采用一组回转圆柱面去截取加工表面, 截出 一系列交线, 刀具与加工表面的接触点就沿着这些交线运动完成曲面加工。 一般情况下, 回转圆柱面的轴心线平行于 Z 坐标值。
图 2.4回转截面法加工的刀具轨迹
4) 投影法
投影法加工方法 [如图 2.5所示 ]是使刀具沿一组事先定义好的导动曲线 (或轨迹 ) 运 动,同时跟踪待加工表面的形状。导动曲线在待加工表面上的投影一般为触点轨迹,也 可以是刀尖点轨迹。切触点轨迹适合于曲面特征的加工,而对于有干涉面的场合,限制 刀心点更为有效。 由于待加工表面上每一点的法矢方向均不相同, 因此限制切触点轨迹
不能保证刀尖点轨迹落在投影方向上, 所以限制刀尖点容易控制刀具的准确位置, 可以 保证在一些临界位置和其他曲面 (如干涉面 ) 不发生干涉。
图 2.5投影法加工的刀具轨迹
2. 刀轴控制方式 [3]
多坐标数控加工不同于三坐标数控加工, 在加工过程中其刀具轴线 (刀轴矢量 ) 是不 断变化的。并且,根据机床配置型式的不同,其刀具轴线的变化方式也不同。但是,在 刀位文件的刀位数据计算过程中并不考虑具体机床的结构, 而是相对于统一的工件坐标 系进行计算。 多坐标数控加工的刀位数据由工件坐标系中的刀位点位置数量和刀轴矢量 组成。刀轴矢量控制方式可在局部坐标系内进行描述。 [如图 2.6所示 ],为基于前倾角 a 和倾斜角 r 的一般刀轴控制方式。
图 2.6倾斜轴刀轴控制方式
图中, (a, v , n) 为曲面在切削点的局部坐标系。 a 为曲面上切削点处沿进方向的单 位切失, n 为曲面上切削点处单位法失, v=n a
。前倾角 a 为刀轴矢量垂直于进给方向 的平面所成角度,可在端铣加工凹面时防止干涉。倾斜角 r 为刀与曲面法矢的夹角,不 属某个截面,位于以法矢为轴线, r 为顶角的圆锥上,但可由 r 角及指定沿走刀方向的 左右侧来确定刀轴的空间方向。
根据前倾角 a 和倾斜角 r 的不同,可得到两种特殊情况下的刀轴控制方式 : l) 垂直于表面端铣 (a=r=0)
垂直于表面端铣方式是使刀具轴线始终平行于各切削点处的表面法矢, 由刀具底面 紧贴加工表面来对切削行间残余高度作最大限度的抑止, 以减少走刀次数和获得高的生 产效率。该方式一般用于大型平坦的无干涉凸曲面端铣加工 [16]。
2) 平行于表面侧铣 (r=90)
平行于表面侧铣方式是指刀具轴线或母线始终处于各切削点的切平面内。 这种方式 的重要应用是直纹面的加工, 由圆柱或圆锥形刀具侧刃与直纹面母线接触, 可以一刀加 工成型,效率高而且表面质量好 [16]。
2.1.4刀位干涉处理
1. 干涉的产生 [3]
五坐标加工中刀具干涉可分为端铣干涉和侧铣干涉。 按照与零件发生干涉的刀具部 位的不同,存在刀具头部干涉和刀杆干涉两种情况。
l) 端铣加工时的刀具干涉
端铣加工时,刀具头部干涉 [如图 2.7所示 ]是主要的干涉方式,在曲面的内凹区域 和组合曲面的过渡区域附近加工时都可能出现。在加工一些异型结构零件和加工通道 类、复杂型腔类等具有约束面的零件时则容易出现刀杆干涉 [如图 2-8所示 ]。
图 2.7 端铣刀具头部干涉
图 2.8端铣刀杆干涉
2) 侧铣加工时的刀具干涉
侧铣加工时刀杆干涉 [如图 2.9所示 ]是主要形式。以直纹面加工为例,当被加工表 面不可展时,刀杆干涉是不可避免的。因此,这种情况下侧铣本身就是一种近似方法, 其问题的关键在于如何处理刀具干涉以满足加工精度要求。
图 2.9侧铣刀杆干涉
图 2.10侧铣刀头干涉
2. 干涉的避免方法 [3]
l) 端铣加工刀具干涉的避免
在五坐标端铣加工出现干涉时,调整刀位数据 (即刀具位置与方向 ) 以避免干涉的 方法有 :轴向移动法 [如图 2.11(a)所示 ]和轴线摆动法 [如图 2.11(b)所示 ]。
图 2.11端铣干涉刀头避免
a) 轴向移动法 b) 轴线摆动法
轴向移动法是使刀具沿着刀轴方向移动到一新的位置,以使刀具与加工表面 (离散 多面体 ) 相切触且不再存在干涉。该方法的主要优点是算法较简单,但是该方法未能发 挥五坐标加工可调整刀轴方向的优势, 在避免过切的同时又将导致一定程度的欠切, 因 此一般只在用轴线摆动法难以避免干涉的情况下使用。此外,对于球头刀加工,其刀头 部位干涉则只可能用轴向移动法来避免。 轴线摆动法则是保持刀具接触点不变, 而通过 摆动刀具轴线到一新的方向, 以使刀具与加工表面相切触且不再存在干涉。 由于刀具切 触点不变,因此该方法在避免过切的同时不会产牛欠切。因此,它是五坐标加工中避免 刀具干涉的较理想的方法,且在刀杆干涉时也只能用轴线摆动法进行处理, [如图 2.12所示 ]。
图 2.12轴线摆动法避免刀杆干涉
2) 侧铣加工刀具干涉的避免
五坐标侧铣加工刀具干涉避免有三种方法 :轴线平移、 轴线摆动和轴向移动。 其中轴 线平移和轴线摆动用于处理刀杆干涉,而轴向移动用于处理刀头干涉。
轴线平移方法 [如图 2.13所示 ]是使刀具在垂直于刀轴的平面内沿某一方向 (如曲面 法失方向 ) 平移到一个新的位置,以使刀具与加工表面相切接触或使在整个刀具切削长 度内的加工误差分布满足给定精度要求。该方法计算简单,但是有可能产生较大欠切。 轴线摆动方法与端铣加工时类似, 但其目的是要使得在整个刀具切削长度内的加工误差 分布均匀且最大误差满足给定精度要求。 由于算法复杂, 目前只是针对特定的加工对象 和加工方式进行一定程度的处理, 例如在加工不可展直纹面时采取的双点偏置法和多点 偏置法。
图 2.13轴线平移法避免刀杆干涉
2.2本章小结
高质量的五轴加工编程对于实现高质、高效的五轴数控加工至关重要。本章首先介 绍了五轴加工编程工艺的有关内容,包括刀具选择、切削用量确定、刀路轨迹生成方法 以及干涉的产生和避免方法。 其次讨论了对双转台型、 双摆头型以及特殊转台配置型式 机床的后置处理算法。 特别是特殊运动轴旋转方式数控机床后置处理算法的讨论, 不仅 有助于加深对机床运动学的理解, 还可以为其它类型运动轴旋转方式的数控机床的后置 处理提供一定的解决思路。
3 五轴数控加工仿真几何模型的建立
所谓仿真,就是用模型代替实际系统进行的试验和研究,它的最基本和最重要的 步骤就是建立数学模型。通过数学建模对现实世界中存在的复杂的实体及实体的关系 进行抽象和简化,得到系统的基本特征和实体的基本属性或特点,忽略其次要的属性, 并通过这种简化建立一定的数学表示方法和数据结构来描述实体的基本属性及实体 间的相互关系。本文所涉及的数控加工仿真就是通过计算机在屏幕上模拟出刀具对工 件的加工过程,因此建模的关键就是要为这个加工过程建立一套可以被计算机接受并 表示的数据结构。
3.1 三维实体表示方法概述
3.1.1 线框图表示法
早期的计算机图形生成技术中,三维物体大多是用线框模型来表示的。线框模型 是由定义一个物体边界的直线和曲线组成,每一条直线和曲线都是单独构造出来的, 并不存在面的信息。由于它具有表示方法比较简单和运算速度快的优点,在早期数控 加工仿真和验证中得到了应用。但是,单一的线框模型存在着几个不可克服的缺陷; (1) 用线框模型表示出来的三维物体常常具有二义性; (2) 表示空间实体的线框模 型也易于构造无效形体;(3) 线框模型不能正确表示曲面信息。由于存在这些问题 所以线框模型应用并不广泛。
3.1.2 边界表示法
边界表示法 ((Boundary Representation , B-rep) 也是一种出现比较早的几何建 模方法,它的基本思想是把物体定义为封闭的边界表面围成的有限空间,这样一个形 体可通过它的边界即面的子集来表示。而每一个面又通过边、边通过点、点又通过 三个坐标值来定义。因此边界表示法强调的是形体外表细节详细,记录了构成几何形 体的所有几何、拓扑信息,其模型中的数据结构如图 2.1所示是一个网状结构。
边界表示法的优点在于含有较多的关于面、边、点及其相互关系的信息,这些信 息对于工程图绘制及图形显示都是十分重要的,并且易于同二维绘图软件衔接和同曲 面建模软件联合应用, 此外, 这种方法便于通过人机交互方式对物体模型进行局部修改。 但是有关物体生成的原始信息,即它是由哪些基本体定义的,是怎样拼合而成的, 在边界表示法中无法提供,同时描述所需信息量较大并有信息冗余。
在数控加工仿真中,直接利用边界表示法来作为几何造型方法的几乎没有,更多 使用的是一种可以认为是从边界表示法演变而来,或者说它就是属于边界表示法的一 种方法,一种被称为三角片离散法的方法, [也有的学者将这种方法称为 Z-map 结构。 这种方法仅仅针对于三轴的数控铣削仿真。在三轴数控铣床加工中加工工件有以下特 点:(1) 只有毛坯的上表面才是加工表面; (2) 平行于刀轴的一条直线与被加工的 毛坯的上表面有且仅有一个交点。三角片离散法将上表面离散为均匀点阵,再将这些 点阵连接成三角网格。在加工仿真过程中,通过不断修改上表面点阵的高度,再对三 角网格进行真实感渲染,以此实现数控加工仿真时材料的去除过程。
使用三角片离散法进行数控加工仿真,对于三轴仿真来讲,这是一种不错的选择, 它有简单、高效和易于实现等优点。但是其缺点也是显而易见的,它只适用于三轴铣 削对多于三轴的铣削仿真无能为力,而且在对仿真的精度要求较高或者仿真的模型 较大时, 由于三角网格数目的增大, 会影响动态显示的速度减少离散点可以加快仿真速 度,但是以牺牲仿真精度和图像的显示质量为代价。
4. 圆管凸模数控加工
4.1 建立制造模型
。
图 4.1 圆管凸模
1. 利用原件放置操控板, 选择约束类型为缺省, 然后单击原件放置对话框上的确定按钮。
2. 创建工件,具体步骤如下。
a. 单击右侧制造单元工具栏自动工件,打开操纵版,选中创造矩形工件。
b. 单击右侧选项按钮,设计矩形的尺寸。
4.2体积块加工
(1) 单击上面 NC 铣削工具栏的体积块粗加工, 弹出 NC 序列菜单, 依次选择序列设置、 刀具、参数、退刀曲面、窗口、完成、命令。
(2)刀具设置,具体操作步骤如下。系统自动打开刀具设定对话框设定刀具参数如下
图。
图 4.2 刀具设定及设置
(3)加工参数的设置。系统自动打开编辑序列参数对话框,设定铣削参数如下图所示。
图 4.3编辑序列参数、体积块加工
(4)刀具路径演示,具体步骤如下。在 NC 序列菜单中依次选择菜单播放路径、演示命 令,如下图。
图 4.4刀具演示路径
(5) 刀具路径检查。 在 NC 序列中依次选定播放路径、 NC 检查命令, 系统弹出下图所示 的 VERICUT 对话框,系统进入切削动态模拟状态,并显示加工完成后的效果。
图 4.5vericut 切削检查
4.3曲面铣削精加工
(1)单击上面 NC 铣削工具栏上的曲面加工按钮弹出加工轴菜单选择 5轴, 在弹出的 NC 序列菜单中依次选择序列设置,刀具,参数,曲面,定义切削,轴定义,完成。 (2)刀具设置具体步骤如下图
图 4.6精加工刀具设定
(3)加工参数的设定系统自动打开编辑序列参数曲面铣削对话框,设定铣削参数如下 图收示。
图 4.7曲面铣削序列参数
(4)刀具路径检查。 在 NC 序列菜单中依次选择菜单播放路径, NC 检查命令, 系统弹出 如图对话框,单击播放,系统进入切削动态模拟状态,并显示加工完成后的效果。
图 4.8vercuit 切削检查
4.4后置处理生成加工程序
(1)选择下拉菜单编辑, CL 数据,输出命令,弹出选取特征菜单选择操作 --OP010,在 弹出的轨迹菜单中选择文件选项,弹出输出类型菜单,选择 CL 文件,交互,完成,系 统弹出保存副本对话框使用默认的文件名 OP010.ncl 单击确定完成 CL 文件创建。 (2)选择选择下拉菜单工具, CL 数据,后处理命令,系统弹出打开对话框,选择上一 步创建后处理文件 OP010.ncl 。
(3)在弹出后置处理选项菜单中选择详细跟踪,在弹出后置处理列表菜单中选择 UNCX01.P11,在系统弹出命令提示符窗口输入程序号 1000后,系统自动在后台进行后 置处理,后置处理完成后 NC 代码存放在 OP010.ncl 。
(4)在当前目录下们用记事本程序打开保存的 OP010.ncl 文件。则生成数控加工程序。
结 论
五轴加工领域, 由于机床结构的多样性和机床运动的复杂性, 对于后置处理和加工 编程的实现,技术难度较大,特别是后置处理己成为机床效率发挥的制约因素。本课题 针对五轴机床后置处理和五轴编程的实现,主要进行了以下几个方面的工作 :
1、分析讨论了多种配置类型的五轴数控加工中心后置处理坐标变换算法,特别是 45度斜 B 轴特殊双转台五轴机床的坐标变换算法,不但有助于加深对机床运动学的理 解,还可以为推导其它特殊配置形式五轴机床的后置处理算法提供一定的解决思路。 2、针对 45度斜 B 轴特殊双转台五轴机床,通过两种手段进行了后置处理开发。一 是基于 Pro/E辅助模块进行了后置处理开发, 一是基于五轴机床坐标变换算法采用。 语 言编写了专用后置程序。
3、综合运用课题所涉及的五轴加工编程工艺的有关内容,特别是刀路轨迹生成以 及干涉避免的方法。
本课题虽然在五轴加工后置处理和五轴编程方面进行了一定程度的研究, 但是由于 五轴加工的复杂性,在后置处理和五轴编程方面还有很多需要解决的问题。比如,后置 处理过程中非线性误差补偿等问题 ; 五轴加工编程中考虑到加工效率和刀具寿命等问题 的工艺优化等问题,都是需要进一步进行广泛学习和深入研究的内容。
参 考 文 献
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基于 pro/e五轴数控铣削加工编程与 vericut 仿真验证
致 谢
本文是在尊敬的导师刘德全教授的亲切关怀和悉心指导下完成的。 在课题的进行过 程中, 刘老师为作者提供了进行课题研究的条件和许多有益的相关资料, 并再整个课题 的进行过程中,给予了认真的指导。刘老师以其渊博的学识,严谨的治学态度,精益求 精的工作作风, 高度的事业心和责任感对作者进行了全面的指导和培养, 这不仅使作者 顺利地完成了本文,也将使作者受益终生。在生活和学习上,刘老师也给予了作者很大 的关怀和帮助,在此学生谨向他表示最衷心的感谢!
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