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| 數控機床零件加工工藝分析、加工方案制定、夾具的選擇 |
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數控機床根據被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床,加工方案制定,確定零件的加工順序,各工序所用刀具,夾具和切削用量等。 一、機床的合理選用 在數控機床上加工零件時，一般有兩種情況。 一種情況：有零件圖樣和毛坯，要選擇適合加工該零件的數控機床。 第二種情況：已經有了數控機床，要選擇適合在該機床上加工的零件。 無論哪種情況，考慮的因素主要有，毛坯的材料和類、零件輪廓形狀復雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數量、熱處理要求等。概括起來有三點： ①要保障加工零件的技術要求，加工出合格的產品。 ②有利于提高生產率。 ③盡可能降低生產成本(加工費用)。 二、數控加工零件工藝性分析 數控加工工藝性分析涉及面很廣，在此僅從數控加工的可能性和方便性兩方面加以分析。 (一)零件圖樣上尺寸數據的給出應符合編程方便的原則 1．零件圖上尺寸標注方法應適應數控加工的特點 在數控加工零件圖上，應以同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這種標注方法既便于編程，也便于尺寸之間的相互協調，在保持設計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點設置的一致性方面帶來很大方便。由于零件設計人員一般在尺寸標注中較多地考慮裝配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的標注方法，這樣即會給工序安排與數控加工帶來許多不便。由于數控加工精度和重復定位精度都很高，不會因產生較大的積累誤差而破壞使用特性，因此可將局部的分散標注法改為同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸的標注法。 2．構成零件輪廓的幾何元素的條件應充分 在手工編程時要計算基點或節點坐標。在自動編程時，要對構成零件輪廓的所有幾何元素進行定義。因此在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。如圓弧與直線，圓弧與圓弧在圖樣上相切，但根據圖上給出的尺寸，在計算相切條件時，變成了相交或相離狀態。由于構成零件幾何元素條件的不充分，使編程時無法下手。遇到這種情況時，應與零件設計者協商解決。 (二)零件各加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點 1)零件的內腔和外形很好采用統一的幾何類型和尺寸。這樣可以減少刀具規格和換刀次數，使編程方便，生產效益提高。 2)內槽圓角的大小決定著刀具直徑的大小，因而內槽圓角半徑不應過小。零件工藝性的好壞與被加工輪廓的高低、轉接圓弧半徑的大小等有關。 3)零件銑削底平面時，槽底圓角半徑r不應過大。 4)應采用統一的基準定位。在數控加工中，若沒有統一基準定位，會因工件的重新安裝而導致加工后的兩個面上輪廓位置及尺寸不協調現象。因此要避免上述問題的產生，保障兩次裝夾加工后其相對位置的準確性，應采用統一的基準定位。 零件上很好有合適的孔作為定位基準孔，若沒有，要設置工藝孔作為定位基準孔(如在毛坯上增加工藝凸耳或在后續工序要銑去的余量上設置工藝孔)。若無法制出工藝孔時，很起碼也要用經過精加工的表面作為統一基準，以減少兩次裝夾產生的誤差。此外，還應分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保障、有無引起矛盾的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等。 三、加工方法的選擇與加工方案的確定 (一)加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保障加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和熱處理要求等全面考慮。例如，對于IT7級精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方法均可達到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。一般小尺寸的箱體孔選擇鉸孔，當孔徑較大時則應選擇鏜孔。此外，還應考慮生產率和經濟性的要求，以及工廠的生產設備等實際情況。常用加工方法的經濟加工精度及表面粗糙度可查閱有關工藝手冊。 (二)加工方案確定的原則 零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的終加工方法是不夠的，還應正確地確定從毛坯到終成形的加工方案。確定加工方案時，首先應根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。例如，對于孔徑不大的IT7級精度的孔，終加工方法取精鉸時，則精鉸孔前通常要經過鉆孔、擴孔和粗鉸孔等加工。 四、工序與工步的劃分 (一)工序的劃分 在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應根據零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺數控機床上完成整個零件的加工工作，若不能則應決定其中哪一部分在數控機床上加工，哪一部分在其他機床上加工，即對零件的加工工序進行劃分。 （二)工步的劃分 工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序內又細分為工步。下面以加工中心為例來說明工步劃分的原則： 1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。 2)對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔。按此方法劃分工步，可以提高孔的精度。因為銑削時切削力較大，工件易發生變形。先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，減少由變形引起的對孔的精度的影響。 3)按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數，提高加工效率。 總之，工序與工步的劃分要根據具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮。 五、零件的安裝與夾具的選擇 (一)定位安裝的基本原則 1)力求設計、工藝與編程計算的基準統一。 2)盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 3)避免采用占機人工調整式加工方案，以充分發揮數控機床的效能。 (二)選擇夾具的基本原則 數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保障夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協調零件和機床坐標系的尺寸關系。除此之外，還要考慮以下四點： 1)當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調式夾具及其他通用夾具，以縮短生產準備時間、節省生產費用。 2)在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。 3)零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。 4)夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀(如產生碰撞等)。 |
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