工藝設(shè)計是數(shù)控加工的前期工藝準(zhǔn)備工作,而且在預(yù)先所編制的程序中體現(xiàn),并由機床自動實現(xiàn)。這樣一來,工藝設(shè)計是否合理、*、準(zhǔn)確、周密,不但影響編程的工作量,還將極大地影響加工質(zhì)量、加工效率和設(shè)備的安全運行。學(xué)生進行工藝設(shè)計時,由于缺乏生產(chǎn)經(jīng)驗往往感到工藝設(shè)計無從著手。下面就以數(shù)控車削為例,淺談加工工藝的設(shè)計。
一、分析被加工零件,選擇毛坯車削加工的特點就是工件旋轉(zhuǎn)做主運動,車刀做進給運動。數(shù)控車削適合加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件和由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔,并且零件上較精確的表面,常常要通過粗加工、半精加工和精加工的方法逐步達到。
進行工藝設(shè)計首先要分析零件圖樣,它包括工件輪廓的幾何形狀、尺寸、形位公差要求、表面粗糙度要求、毛坯、材料與熱處理要求以及件數(shù)要求的分析。這些都是制定合理工藝方案必須考慮的,也直接影響到零件加工程序的編制和加工的結(jié)果。
選擇毛坯時,要考慮軸類零件的毛坯類型與軸結(jié)構(gòu)有關(guān),一般光軸或直徑相差不大的階梯軸可用熱軋或冷拔的圓棒料;直徑相差較大或比較重要的軸,大多采用鍛件;少數(shù)復(fù)雜的大型軸,也有采用鑄鋼的。
二、設(shè)計工藝過程工藝過程的設(shè)計主要包括工藝過程的劃分、選擇定位基準(zhǔn)、選擇零件表面的加工方法和安排加工順序等。
常見的幾種數(shù)控加工工序劃分的方法有:a)按安裝次數(shù)劃分工序,也就是每一次裝夾作為一道工序,此方法加工內(nèi)容不多的零件。專用數(shù)控機床和加工中心常用此方法。
b)按加工部位劃分工序,即按零件結(jié)構(gòu)特點劃分成幾個加工部分,每一部分作為一道工序。
c)按所用刀具劃分工序,刀具集中分序法就是按所用刀具劃分工序,即用同一把刀具或同一類刀具加工完成零件上所有需要加工的部位,以達到節(jié)省時間、提高效率的目的。
d)按粗精加工劃分工序,此方法比較適合于易變形或精度要求較高的零件。合理劃分工序后,就要安排每道工序的加工順序了,總的原則是:a)上道工序的加工不能影響下道工序的定位和夾緊。
b)*行內(nèi)腔的加工后進行外型的加工。
c)同一定位裝夾方式或同一把刀具的工序,*好相鄰連接完成,這樣可以避免因重復(fù)定位而造成的誤差和減少換刀等輔助時間。
定位基準(zhǔn)的選擇包括定位方式的選擇和被加工件定位面的選擇。軸類零件的定位方式通常是一端外圓固定,即用三爪卡盤、四爪卡盤等固定工件的外圓表面,但此方式對于工件的懸伸長度有一定的限制,工件懸伸過長會在切削過程中產(chǎn)生變形,對于切削長度過長的工件可以采用一夾一頂或兩定位。在裝夾方式允許的條件下,定位面盡量選擇幾何精度較高的表面。
三、工序設(shè)計工序設(shè)計主要包括選擇機床和工藝裝備、確定走刀路線、加工余量、計算工序尺寸及其公差、確定切削用量及計算工時定額等。
工序設(shè)計中難點在于確定走刀路線和合理選擇切削用量。車削加工中一般要經(jīng)過循環(huán)切除余量、粗加工和精加工三道工序,應(yīng)根據(jù)毛坯類型和工件形狀確定循環(huán)切除余量的方式,以達到減少循環(huán)走刀次數(shù)、提高加工效率的目的。
確定車削走刀路線時應(yīng)把握以下幾點:a)對于軸類零件安排走刀路線的原則是軸向走刀徑向進刀,循環(huán)切除余量的循環(huán)終點在粗加工起點附近,這樣可以減少走刀次數(shù),避免不必要的空走刀。b)對于盤類零件安排走刀路線的原則是徑向走刀軸向進刀。c)鑄鍛件毛坯形狀與加工后零件形狀相似,循環(huán)去除余量的走刀方式是刀具軌跡按工件輪廓線運動,逐漸逼近圖紙尺寸,實質(zhì)上是采用“零點漂移”的方式。
合理選擇切削用量的原則是:粗加工時,一般以提高生產(chǎn)率為主,通常根據(jù)實際情況可以選擇較大的背吃刀量和進給量,采用較低的切削速度;半精加工和精加工時,應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本,通常選擇較小的背吃刀量和進給量。在數(shù)控車床上,精加工余量小于普通車床,一般取0.2 ̄0.5mm,精加工進給量一般取0.1 ̄0.2mm/r。
四、結(jié)束語數(shù)控車削加工工藝的設(shè)計涉及到材料、機床、刀具、夾具等整個工藝系統(tǒng),還涉及零件結(jié)構(gòu)、形位公差、表面質(zhì)量、熱處理、測量以及經(jīng)濟核算等諸多方面。合理的加工工藝對提高數(shù)控機床的加工效率和加工質(zhì)量至關(guān)重要。