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典型盤類零件的數(shù)控工藝
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近年來(lái),隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,性能良好的加工中心設(shè)備使許多零件的加工更為方便。利用這些設(shè)備如何能高效地加工出更為優(yōu)質(zhì)的零件,已成為企業(yè)關(guān)心的問(wèn)題。本文以典型薄壁盤類零件為例,基于近年應(yīng)用起來(lái)的高速加工制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì),利用工廠現(xiàn)有的數(shù)控設(shè)備,積極探索出加工該類零件的較好的工藝方案及數(shù)控加工過(guò)程。

1.數(shù)控加工的工藝分析

(1)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)該零件材料為硬鋁LY12,其切削性能良好,屬于典型的薄壁盤類結(jié)構(gòu),外形尺寸較大,周邊及內(nèi)部筋的厚度僅為2mm,型腔深度為27mm。該零件在加工過(guò)程中如果工藝方案或加工參數(shù)設(shè)置不當(dāng),極易變形,造成尺寸超差,零件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

(2)工藝分析該零件毛坯選用棒料,采用粗加工、精加工的工藝方案,具體工藝流程如下:毛坯→粗車→粗銑→時(shí)效→精車→精銑。

粗車:分別在外圓及端面預(yù)留1.5mm精加工余量,并預(yù)鉆中心孔。

粗銑:分別在型腔側(cè)面及底面預(yù)留余量1.5mm,并在φ12mm孔位處預(yù)鉆工藝孔。

時(shí)效:去除材料及加工應(yīng)力。

精車:精車端面、外圓并鏜工藝孔φ6mm,要求一次裝夾完成,以便保證同軸度,為后序加工打好基礎(chǔ)。

精銑:保證零件的最終要求,是本文論述的重點(diǎn)。

①粗銑型腔粗加工主要是去除大余量,并為后序精加工打好基礎(chǔ),所以加工型腔時(shí),選擇低成本的普通數(shù)控銑床加工。該工序要求按所示零件結(jié)構(gòu)圖加工出內(nèi)形輪廓,圓弧拐角為R5mm,所留精加工余量均勻,為1.5mm。而且本道工序還需要在φ12mm孔位處預(yù)先加工精加工所需的定位孔。

②精銑型腔高速加工技術(shù)是近年應(yīng)用起來(lái)的制造技術(shù)。在高速切削加工中,由于切削力小,可減小零件的加工變形,比較適合于薄壁件,而且切屑在較短時(shí)間內(nèi)被切除,絕大部分切削熱被切屑帶走,工件的熱變形小,有利于保證零件的尺寸、形狀精度;高速加工可以獲得較高的表面質(zhì)量,加工周期也大大縮短,所以結(jié)合該類薄壁盤類零件的特點(diǎn),精加工型腔時(shí)選用高速加工。

③定位孔的加工該零件精加工選用中心孔φ6mm及φ12mm孔作為定位孔,所以精加工型腔前必須先將其加工到位。中心孔φ6mm在車工精車外圓φ301.5mm時(shí)將其鏜削為φ6H8;φ12mm孔由數(shù)控銑床鉆、鉸至φ12H8。

(3)精加工型腔時(shí)零件的定位與裝夾為了使工件在機(jī)床上能迅速、正確裝夾,而且在加工一批工件時(shí)不必逐個(gè)找正,所以此次加工采用一面兩銷的定位方式。以零件上已經(jīng)存在的φ6mm及φ12mm孔作為定位孔,做簡(jiǎn)易工裝,該工裝采用一個(gè)圓柱銷和一個(gè)扁形銷作為定位元件。由于該零件屬于薄壁件,容易變形,在夾緊工件時(shí),壓板應(yīng)壓在工件剛性較好的部位,分布盡可能均勻,以保證夾緊的可靠性,而且?jiàn)A緊力的大小應(yīng)適當(dāng),以防破壞工件的定位或使工件產(chǎn)生不允許的變形。其具體定位與裝夾示意圖見(jiàn)圖2。此裝夾方式完全符合加工中心的特點(diǎn),一次裝夾可以完成型腔及所有孔的加工。

2.加工型腔的數(shù)控加工程序總方案

(1)編程軟件該零件的數(shù)控加工程序是基于軟件MasterCAM生成的。該軟件無(wú)須畫出實(shí)體,只需按1:1正確畫出要加工的輪廓線,選擇適當(dāng)?shù)膱D形和參數(shù)即可生成用于加工的程序。

(2)設(shè)備的選擇精加工型腔選用加工中心設(shè)備:德國(guó)HERMLE(悍馬)C1200U,該設(shè)備的操作系統(tǒng)是HEIDENHIN(海德漢),其性能指標(biāo)為:主軸最高轉(zhuǎn)速18000r/mm,快速移動(dòng)30000mm/min,行程1200mm×1000mm×800mm,響應(yīng)靈敏,適合高速加工。該零件以前曾選用其他加工中心設(shè)備進(jìn)行加工,但因?yàn)楸诒?,筋厚度僅為2mm,型腔深,為27mm,為防止零件變形,只能選用小規(guī)格刀具,較小的加工速度,并進(jìn)行多次時(shí)效,加工周期很長(zhǎng),所以此次加工選用了適合高速加工的數(shù)控設(shè)備。

(3)刀具的選擇根據(jù)零件材料,選擇國(guó)產(chǎn)的鑲齒硬質(zhì)合金立銑刀,雙刃,大螺旋角,刃前空間大,耐磨,成本低。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)該刀具非常適合鋁材的高速加工。對(duì)具體的參數(shù)選擇,需要

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