保齡球瓶數(shù)控加工工藝分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u19865保齡球瓶數(shù)控加工工藝分析案例 193931.1數(shù)控加工概述 1100311.2加工工藝分析 2142931.2.1毛坯的選擇 2284661.2.2基準(zhǔn)的選擇 2143691.2.3加工順序的安排 2203381.2.4加工設(shè)備的選擇 3137161.2.5刀具的選擇 3142341.2.6制定機(jī)械加工工藝規(guī)程 51.1數(shù)控加工概述數(shù)控加工程序作為數(shù)控機(jī)床加工中最為重要部分之一，滿足了機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、機(jī)械維修和數(shù)控普及的需要，正是因?yàn)閿?shù)控編程技術(shù)人員對工件要求的不同，數(shù)控加工編程的制定也有所區(qū)分，數(shù)控機(jī)床得以加工出不同形狀、尺寸和精度的零件，所以，這需要編制人員作出了更高的要求，不僅需要豐富的經(jīng)驗(yàn)和熟悉工件特性的能力，而且要能夠靈活的運(yùn)用數(shù)控加工知識及相關(guān)的原理處理復(fù)雜的編程，這其中涵蓋了對數(shù)控加工原理、機(jī)床坐標(biāo)的確定、數(shù)控程序結(jié)構(gòu)以及數(shù)控指令等部分知識的熟練掌控。數(shù)控加工程序編程是數(shù)控系統(tǒng)指定的功能代碼和格式，是寫工藝路線、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)及開關(guān)命令等信息的一個(gè)重要過程，先在記事本等信息載體上儲存數(shù)控加工程序，然后使用數(shù)控機(jī)床將載體信息加載到數(shù)控系統(tǒng)中，這樣數(shù)控機(jī)床就成了一個(gè)完整的數(shù)控加工系統(tǒng)，其各個(gè)功能模塊就能按照加工程序單自動完成零件加工的任務(wù)。編制程序的好壞會客觀的反映在零件加工精度和加工效率及品質(zhì)上。數(shù)控機(jī)床有兩種編制程序方式：手工編程和自動編程。1.編制人員依據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和數(shù)控加工相關(guān)知識的儲備，編制工件的工藝參數(shù)、設(shè)置適合的刀具，處理復(fù)雜工件數(shù)據(jù)，編制運(yùn)行流暢的數(shù)控程序，最后加工出目標(biāo)工件的全過程就是手工編程，在工件外形與結(jié)構(gòu)簡單或編制程序較短時(shí)，采用手工編程更簡潔、省時(shí)省力。2.利用計(jì)算機(jī)數(shù)控輔助編程軟件，設(shè)置毛坯大小，選擇合理的刀具參數(shù)，設(shè)置基準(zhǔn)，制定好工藝參數(shù)，通過計(jì)算機(jī)自動計(jì)算，最后生成數(shù)控程序的過程就是自動編程，在生產(chǎn)中比手工編程更具優(yōu)越性，如能更充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的性能，可以簡化編程，工件三維立體模型及其刀具運(yùn)動軌跡分析過程繁雜時(shí)，采用自動編程效果更佳，在縮短工時(shí)的同時(shí)也提升了產(chǎn)品品質(zhì)。1.2加工工藝分析1.2.1毛坯的選擇工藝規(guī)程制定的初期，首要的任務(wù)是毛坯的選擇和毛坯圖的確定，這也是加工前的準(zhǔn)備階段之一。毛坯的材料及機(jī)械性能的要求、結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸和特征（精度、硬度、光潔度、組織等）、生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小、現(xiàn)有的生產(chǎn)條件、新技術(shù)和新材料，會直接的影響機(jī)械數(shù)控加工的難易程度以及工序的數(shù)目。因此，選擇合適的毛坯是制造工藝中一個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，關(guān)系后續(xù)工件加工的效率，毛坯選擇的原則如下：（1）適用性原則：保證零件的使用要求；（2）經(jīng)濟(jì)性原則：降低制造成本；（3）可行性原則：結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)條件；（4）環(huán)保性原則：生產(chǎn)保證清潔環(huán)境相宜；1.2.2基準(zhǔn)的選擇本次設(shè)計(jì)的保齡球零件毛坯形狀為軸形，根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則：加工余量最小原則：選擇一個(gè)更重要的工作面或處理余量較少的工作面作為定位基準(zhǔn)。非加工表面原則：保證加工面與不加工面的位置，不加工表面作為定位基準(zhǔn)。重要表面原則：確保重要工作面加工余量均衡，選用重要工作面為定位基準(zhǔn)。工件裝夾原則：保證零件定位精準(zhǔn)，加緊牢靠。不重復(fù)使用原則：粗基準(zhǔn)一般只使用一次。因此，選用保齡球零件毛坯面作為定位基準(zhǔn)。1.2.3加工順序的安排設(shè)計(jì)加工工序方案的主要任務(wù)是為每一道工序確定好加工的順序，以及對應(yīng)的基準(zhǔn)，使后續(xù)的工藝過程卡、工序卡的制定的到更好的安排，一般在這一環(huán)節(jié)是全文的重點(diǎn)，加工順序是由基面先行、先主后次、先面后孔、先粗后精的原則而制定的。結(jié)合以上知識，根據(jù)保齡球零件圖的結(jié)構(gòu)特征，設(shè)計(jì)的保齡球零件加工路線。保齡球零件的加工工藝路線如下所示：①加工設(shè)備的選擇；②刀具的選擇；③制定機(jī)械加工工藝規(guī)程。1.2.4加工設(shè)備的選擇車削加工是工件相對于刀具旋轉(zhuǎn)在車床上完成切削加工的一種方式。由于現(xiàn)代科技發(fā)展與高強(qiáng)度、高硬度的新型材料的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的切削方式難當(dāng)大局，現(xiàn)代的車削技術(shù)在生產(chǎn)中成效顯著，具有回轉(zhuǎn)表面特征的零件應(yīng)用車削加工更方便快捷，如內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、溝槽、端面等，此外還可以進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔等加工。一般車削加工的尺寸精度為中精度等級（IT8-IT7），工件表面粗糙度可達(dá)到Ra6.3μm-1.6μm；精加工時(shí)尺寸精度等級一般可達(dá)到高精度（IT6-IT5），工件表面粗糙度Ra=0.4μm-0.1μm。車床如下圖2-4所示。圖2-4CkA6140型數(shù)控車床圖示意圖1.2.5刀具的選擇（1）外圓、端面車刀的選用加工外圓、端面時(shí)，經(jīng)常使用的是刀片形狀為刀尖角為80°的菱形刀片，一般情況選用刀尖角為80°菱形刀片的95°車刀加工形如軸類的保齡球工件，選用95°車刀，前角和副偏角的角度比較大，加工時(shí)產(chǎn)生的摩擦較小，震動穩(wěn)定性和散熱性就更加優(yōu)越，刀具經(jīng)過工作表面不易產(chǎn)生拉毛現(xiàn)象。80°菱形刀片的車刀一般用于外圓和端面的粗加工的情況下，選用角度為100°刀尖的菱形刀片，加工時(shí)不但不會降低刀尖的硬度與強(qiáng)度，不易崩刀增強(qiáng)刀具的使用壽命，生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)隨之提升。圓形刀片一般應(yīng)用在重切削的情況下，不但能滿足工件的切削條件而且方便節(jié)省時(shí)間，按加工的用途如粗精加工，加工過程中的切削用量，加工時(shí)切削連續(xù)性等多方面結(jié)合選擇斷屑槽形式。在經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)過程中，考慮到生產(chǎn)成本和用戶的使用的便捷性，加工時(shí)在矩形、正方形、圓形三類刀桿中，優(yōu)先考慮正方形截面刀桿。在設(shè)計(jì)時(shí)，選擇適合工件的刀桿長度，把控刀桿的結(jié)構(gòu)和尺寸，避免刀桿與工件其他部位發(fā)生干擾。根據(jù)工件的進(jìn)刀位置、加工時(shí)伸出的長度大小、機(jī)床性能、夾具要求選擇刀桿的結(jié)構(gòu)。為了避免在制造過程中出現(xiàn)的刀具與工件之間的干擾，應(yīng)充分地根據(jù)零件的構(gòu)造特性和工藝需求，來確定刀片的夾角和刀桿的連接方式，角度在80°到84°之間的菱形刀片，刀具在加工過程中更具耐用性。（2）切槽刀具的選用切槽刀按照工藝加工方法分為：徑向切槽刀、軸向切槽刀、切斷切槽刀三種，一般普通的切槽刀是雙刃單面結(jié)構(gòu)，通常情況下，切槽刀一般為成形刀，刀頭形狀可依照工件上槽形的不同，可選擇不同的槽刀，如直切槽刀和圓弧切槽刀，也可根據(jù)用戶對零件的需要，可定制特殊的槽型。斷屑槽可以提高工件的精度，防止零件表面產(chǎn)生拉毛現(xiàn)象，尤其是在切削內(nèi)槽時(shí)選用，更方便排屑。切槽刀的刀桿結(jié)構(gòu)的樣式各異，切槽刀的刀片夾緊形式可根據(jù)用戶的需求而選擇，常用的形式有兩種：一是自夾式夾緊，二是螺釘上壓式壓緊結(jié)構(gòu)兩種。在生產(chǎn)中，對大口徑工件進(jìn)行切割時(shí)，最好采用螺釘上壓式壓緊結(jié)構(gòu)。對于深槽和小口徑工件選用螺釘上壓式更加優(yōu)越，單頭刀片和雙頭可轉(zhuǎn)位刀片是生產(chǎn)過程中常用到的兩種形式，刀桿不宜過短也不宜過長，防止加工時(shí)與工件發(fā)生干涉現(xiàn)象，選用要優(yōu)先保證震動穩(wěn)定性，其次要滿足加工中的質(zhì)量要求，保證剛性，避免車削產(chǎn)生振動且要物美價(jià)廉。本課題加工零件選擇標(biāo)準(zhǔn)刀，不僅提高合格率又縮短了加工周期，保齡球數(shù)控加工的刀具選擇也是本課題重要部分之一，合適的刀具是產(chǎn)品質(zhì)量、精度和人工成本的基礎(chǔ)。制定編程時(shí)，選擇刀具應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)因素：①機(jī)床的加工性能與精度，②工序具體信息，③工件的材料和質(zhì)量，④工件的形狀。下表是保齡球及底座的工步順序和刀具的選擇。保齡球零件加工刀具卡如下表1-1所示：表1-1保齡球零件加工刀具卡刀具卡零件名稱毛坯材料毛坯尺寸程序號保齡球45#鋼序號刀具號刀具名稱刀具規(guī)格刀柄規(guī)格刀具材料備注1T0101外圓車刀35°20×20硬質(zhì)合金2T0202外槽刀3mm20×20硬質(zhì)合金3T0303面銑刀Φ50BT40刀柄硬質(zhì)合金4T0404立銑刀Φ12BT40刀柄硬質(zhì)合金設(shè)計(jì)審核時(shí)間共1頁第1頁1.2.6制定機(jī)械加工工藝規(guī)程保齡球零件設(shè)計(jì)工藝卡如下：表1-2保齡球瓶零件工藝卡機(jī)械加工工藝卡產(chǎn)品名稱材料牌號毛坯種類毛坯尺寸毛坯件數(shù)保齡球瓶2021鋁型材φ70×2501工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備夾具1備料備料保齡球零件毛坯，φ70×250mm棒料，鋁氣割壓板2車三爪卡盤裝夾保齡球零件φ70mm毛坯外圓加工車削外輪廓CKA6140數(shù)控車床三爪自定心卡盤3車切槽、切斷CKA6140數(shù)控車床三爪自定心卡盤4去毛刺去除保齡球零件的毛刺飛邊5檢驗(yàn)按保齡球零件圖樣要求全面檢驗(yàn)設(shè)計(jì)審核時(shí)間共1頁第1頁

表1-3保齡球零件工序卡1機(jī)械加工工序卡產(chǎn)品名稱工序號毛坯設(shè)備夾具名稱保齡球零件3φ70×250CKA6140三爪自定心卡盤工步工步內(nèi)容刀具主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/r背吃刀量mm1粗加工外形輪廓，留0.5mm精加工余量35°外圓車刀5506032半精加工外形輪廓，保證尺寸精度和表面粗糙度35°外圓車刀100011013切槽、切斷3mm切槽刀8008735設(shè)計(jì)審核時(shí)間共1頁第1頁表1-4底座零件工藝卡機(jī)械加工工藝卡產(chǎn)品名稱材料牌號毛坯種類毛坯尺寸毛坯件數(shù)底座2021鋁型材116×116×401工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備夾具1備料備料保齡球零件毛坯，116×116×40mm板料，材料鋁氣割壓板2銑銑六面VMC850加工中心平口鉗3銑銑削凸臺VMC850加工中心平口