加工中心技師論文

技師專(zhuān)業(yè)論文工種：加工中心題目：典型方盤(pán)類(lèi)零件鍵槽、螺紋的加工工藝分析姓名：陳志鵬身份證號(hào)碼：工種：加工中心等級(jí)：技 師（二級(jí)）培訓(xùn)單位：準(zhǔn)考證號(hào)碼：鑒定單位：日期：2013年6月18日典型方盤(pán)類(lèi)零件鍵槽、螺紋的加工工藝分析摘要：典型方盤(pán)類(lèi)零件-由多個(gè)端面、內(nèi)孔、曲面、外輪廓、螺紋、鍵槽等組合而成。本文主要針對(duì)方盤(pán)形零件的鍵槽和銑內(nèi)螺紋進(jìn)行了詳細(xì)的加工分析，包括圖紙分析、確定加工工藝、選用機(jī)床型號(hào)、確定走刀路線(xiàn)及主要部分程序等。關(guān)鍵詞：方盤(pán)類(lèi)零件 自制刀具 內(nèi)孔鍵槽 銑內(nèi)螺紋 數(shù)控程序 MASTERCAM一、 方盤(pán)類(lèi)零件概述 方盤(pán)類(lèi)零件是由多個(gè)端面、內(nèi)孔、螺紋孔、曲面、外輪廓、鍵槽等組合而成的較復(fù)雜的零件。其特點(diǎn)是零件基本形狀呈盤(pán)形塊狀，零件表面匯集了多種典型表面。加工時(shí)，為保證精度，裝夾次數(shù)一般較少，但所用刀具一般較多，編制程序較繁瑣。加工前需要做好充分的準(zhǔn)備，包括圖紙分析、確定加工工藝、選用機(jī)床和刀具型號(hào)、確定毛坯大小、確定走刀路線(xiàn)與加工程序等，其前期的準(zhǔn)備工作比較復(fù)雜。二、 零件結(jié)構(gòu)工藝分析（附零件圖）方盤(pán)類(lèi)零件加工工藝性分析是編程前的重要工藝準(zhǔn)備工作之一，根據(jù)實(shí)際加工，利用數(shù)控加工中心具有高精度、高柔性、高效率，且適合加工具有復(fù)雜輪廓、端面的零件等特點(diǎn)。下面結(jié)合零件圖進(jìn)行分析：零件的加工特點(diǎn)是由平面加工、孔加工、曲面加工、輪廓加工、鍵槽加工、螺紋加工構(gòu)成。1、零件圖分析：（1）未標(biāo)尺寸公差均為IT12，加工時(shí)須查詢(xún)公差表，確定公差值。（2）主要加工部件上部,平面加工中要保證上表面粗糙度；孔加工中有40mm孔和4-M30X1.5螺紋孔，經(jīng)計(jì)算或查表4個(gè)螺紋孔加工尺寸至28.376mm，孔間距為1420.02mm，孔的尺寸精度比較高；梅花形外輪廓和螺紋內(nèi)表面利用MASTERCAM軟件中的外形銑削很容易實(shí)現(xiàn)；圖形中的R10曲面利用MASTERCAM中的等高外形粗加工和精加工可方便保證；故在此不重點(diǎn)說(shuō)明。（3）重點(diǎn)及難點(diǎn)：圖中M30X1.5的螺紋孔，因現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有合適的刀具須自行制作螺紋銑刀一把，刀柄和刀片在以下的內(nèi)容中會(huì)重點(diǎn)講解12寬的鍵槽，一般情況下鍵槽都放在插床中加工，因現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有插床，沒(méi)法實(shí)現(xiàn)，所以想利用加工中心主軸定位（M19）功能來(lái)實(shí)現(xiàn)，刀柄和刀具的形狀和尺寸在以下的內(nèi)容中會(huì)重點(diǎn)講解2、工藝方案編制擬訂工藝路線(xiàn)時(shí)首先要確定各個(gè)表面的加工方法和加工方案。表面加工方法的方案選擇，應(yīng)同時(shí)滿(mǎn)足加工質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性等方面的要求；其次是機(jī)械加工工序的安排，安排原則是先加工基準(zhǔn)面，劃分加工階段，先粗后精；再次在加工中除了要靈活運(yùn)用數(shù)控編程軟件外，還要用半徑補(bǔ)償功能來(lái)保證40鍵槽孔和四個(gè)螺紋內(nèi)孔的尺寸。因平面、梅花外形、內(nèi)孔、曲面等都可用軟件中的外形銑削和曲面加工來(lái)完成，故在此不詳細(xì)列出工藝方案及程序，本文以下內(nèi)容會(huì)重點(diǎn)分析鍵槽和銑削螺紋這兩方面的加工方案。三、零件加工準(zhǔn)備分析1、毛坯選擇該加工材料45#鋼，外形尺寸200mm*200mm*35mm。2、機(jī)床選擇項(xiàng)目MVC-955行程X 軸行程900mmY軸行程550 mmZ軸行程530 mm主軸鼻端至工作臺(tái)面距離150 680 mm工作臺(tái)工作臺(tái)尺寸1000 x 510 mm最大載重600 kg最大轉(zhuǎn)速8000 rpm主軸電機(jī)功率恒定7.5kW進(jìn)給X / Y / Z軸快速進(jìn)給20/ 20/ 15m/min三軸電機(jī)功率2.5 / 2.5 / 3.5 kW刀庫(kù)換刀方式機(jī)械手臂式刀庫(kù)容量24最大刀具直徑/長(zhǎng)度80 150 / 250mm最大刀具重量7 kg控制器FANUC0i-MD精度定位精度（JIS） 0.008 mm/ 全長(zhǎng)重復(fù)定位精度（JIS） 0.003 mm3、夾具、刀具及量具的選擇 夾具：平口鉗刀具：80盤(pán)銑刀、20平底刀、5中心鉆、26鉆頭、8球頭銑刀、12立銑刀、自制插刀和螺紋銑刀各一把量具：游標(biāo)卡尺、千分尺、內(nèi)徑百分表、螺紋規(guī)四、重點(diǎn)及難點(diǎn)加工分析（一）銑削內(nèi)螺紋1、銑削螺紋特點(diǎn)（1）螺紋銑削與傳統(tǒng)加工方法優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)的螺紋加工方法主要為采用螺紋車(chē)刀車(chē)削螺紋或采用絲錐、板牙手工攻絲及套扣。隨著數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，尤其是三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工系統(tǒng)的出現(xiàn)，使更先進(jìn)的螺紋加工方式螺紋的數(shù)控銑削得以實(shí)現(xiàn)。螺紋銑削加工與傳統(tǒng)螺紋加工方式相比， 在加工精度、加工效率方面具有極大優(yōu)勢(shì)，且加工時(shí)不受螺紋結(jié)構(gòu)和螺紋旋向的限制，如一把螺紋銑刀可加工多種不同旋向的內(nèi)、外螺紋。對(duì)于不允許有過(guò)渡扣或退刀槽結(jié)構(gòu)的螺紋，采用傳統(tǒng)的車(chē)削方法或絲錐、板牙很難加工，但采用數(shù)控銑削卻十分容易實(shí)現(xiàn)。同時(shí)對(duì)于小直徑螺紋加工，特別是高硬度材料和高溫材料的螺紋加工中，絲錐有時(shí)會(huì)折斷，堵塞螺紋孔，甚至使零件報(bào)廢；采用螺紋銑刀，由于刀具直徑比加工的孔小，即使折斷也不會(huì)堵塞螺紋孔，非常容易取出，不會(huì)導(dǎo)致零件報(bào)廢；采用螺紋銑削，和絲錐相比，刀具切削力大幅降低，這一點(diǎn)對(duì)大直徑螺紋加工時(shí)，尤為重要，解決了機(jī)床負(fù)荷太大，無(wú)法驅(qū)動(dòng)絲錐正常加工的問(wèn)題。此外，螺紋銑刀的耐用度是絲錐的十多倍甚至數(shù)十倍，而且在數(shù)控銑削螺紋過(guò)程中，對(duì)螺紋直徑尺寸的調(diào)整極為方便，這是采用絲錐、板牙難以做到的。（2）螺紋加工的局限性需要使用3軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床加工不超過(guò)3倍刀具刃徑的螺紋長(zhǎng)度單個(gè)的螺紋銑刀比絲錐昂貴但在批量加工中它的成本比絲錐更低2、螺紋加工工藝分析及解決問(wèn)題(1)螺紋加工工藝分析在工件四周要加工四個(gè)內(nèi)螺紋，因孔距之間精度要求很高，所以采用中心鉆鉆頭打孔銑螺紋孔內(nèi)表面作為銑削螺紋之前的準(zhǔn)備工作加工原理：螺紋銑削是在三軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床（加工中心）完成的。在X、Y軸走G03/G02一圈時(shí)，Z軸同步移動(dòng)一個(gè)螺距P的量，螺紋精度用機(jī)床的刀具半徑補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)；為保證螺紋加工質(zhì)量，采用順銑，右旋內(nèi)螺紋應(yīng)從下往上銑削自制刀具：刀頭采用6mm寬的機(jī)夾螺紋車(chē)刀刀片，刀桿采用長(zhǎng)70mm、直徑為16mm的45#圓鋼，在距頂端5mm刀桿外表面上，利用線(xiàn)切割機(jī)床加工一個(gè)長(zhǎng)為4mm，高為6mm的通孔，刀桿頂端加工一個(gè)M61mm的絲孔，然后把螺紋刀刀片裝入已加工好的通槽內(nèi)，刀頭外伸5.5mm，然后頂端用頂絲頂住。如圖1所示。圖1(2)螺紋加工程序(以第一象限中的螺紋孔為例)O0012 螺紋加工主程序名T9 M6 16單刃螺紋銑刀G90 G54 G00 X0 Y0G00 G43 H9 Z100.0 刀長(zhǎng)要從刀尖開(kāi)始計(jì)算M03 S2000G52 X71.0 Y71.0 在第一象限孔設(shè)為局部坐標(biāo)，方便編程G00 X0 Y0 Z5.0 使刀移動(dòng)到螺紋孔的正上方Z-30.5 為了采用順銑的路線(xiàn)，右旋螺紋從下向上轉(zhuǎn)，螺紋孔深20mm，螺距為1.5mm，共13.3圈，為保證螺紋的完整性，共切削14圈G41 D9 G01 X15.0 Y0 F200 用刀具半徑補(bǔ)償來(lái)控制螺紋的切深M98 P2001 L14G90 G00 G40 X0 Y0Z200.0G52 X0 Y0 取消局部坐標(biāo)M30O2001 螺紋加工子程序名G91 G03 X0 Y0 I-15.0 J0 Z1.5M99（二）內(nèi)孔鍵槽的加工1、普通鍵槽加工簡(jiǎn)介鍵聯(lián)接在生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，尤其是平鍵聯(lián)接，更是量大面廣。但要在孔內(nèi)加工高精度鍵槽并非易事，而且現(xiàn)有傳統(tǒng)加工方法均有不足。例如，用插削法需要專(zhuān)用機(jī)床，用刨削法或電加工效率均較低，用拉削法拉刀制造成本高，用銑削法無(wú)法在小孔內(nèi)完成等等。對(duì)于一般性的中小企業(yè)也不可能具有像插床、拉床這么齊全的設(shè)備。為此，針對(duì)本工件的加工設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的專(zhuān)用插刀，只需在普通三軸聯(lián)動(dòng)的加工中心上即能方便地加工出各種型式的孔內(nèi)鍵槽，不但效率高，而且精度也比較高，非常實(shí)用。2、加工工藝需求如零件圖中所示，零件圖上的表面、外形等均屬于常見(jiàn)工藝，很輕松地就能在加工中心上完成，但圖中的鍵槽很難找到合適的加工工藝，原因有：（1）內(nèi)孔、平底鍵槽，銑床上無(wú)法加工（2）車(chē)間沒(méi)有刨床、插床等專(zhuān)門(mén)加工溝槽的設(shè)備（3）線(xiàn)切割等電加工設(shè)備雖能完成，但每次裝夾都非常麻煩（4）零件批量小，改工裝夾具成本高3、解決鍵槽加工的思路實(shí)踐表明，用車(chē)削法和銑削法加工溝槽類(lèi)工件都是比較理想的方法，不但質(zhì)量好，而且效率高。車(chē)床上加工內(nèi)外溝槽，它的優(yōu)點(diǎn)是精度高、效率高、質(zhì)量好、刀具壽命長(zhǎng)等，它的缺點(diǎn)是只能加工位于內(nèi)外圓柱面上與零件回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)垂直的回轉(zhuǎn)類(lèi)零件的溝槽。在銑床上加工溝槽，尤其是采用立銑刀，可以很方便地在圓柱外表面上加工出常用的A型、C型鍵槽。但在內(nèi)孔表面上加工平底鍵槽卻不能如法炮制，因?yàn)閮?nèi)孔的工作條件要比外圓困難得多。主要是受狹小的徑向空間的限制，使常規(guī)的銑削加工機(jī)床和刀具無(wú)法放開(kāi)手腳施展才能。傳統(tǒng)的車(chē)銑加工方法都不能解決問(wèn)題，只有改用往復(fù)切削手段，如：插削、刨削或拉削。數(shù)控加工中心上M19主軸定位功能(換刀功能)，能實(shí)現(xiàn)主軸停轉(zhuǎn)且主軸能在垂直于y軸方向上進(jìn)行定位。數(shù)控車(chē)床上所用機(jī)夾切槽刀片，尺寸規(guī)整、價(jià)格便宜。把兩者結(jié)合起來(lái)就能實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔鍵槽的加工，且效率和精度均較高。但要實(shí)現(xiàn)此功能必須保證加工中心的主軸、滾珠絲杠、導(dǎo)軌的剛性及主軸鎖緊方式和鎖緊力大小，查詢(xún)加工中心和廠(chǎng)家提供資料本機(jī)床能滿(mǎn)足使用要求。經(jīng)查詢(xún)此相關(guān)信息對(duì)能實(shí)現(xiàn)插鍵功能的機(jī)床做如下匯總：（1） 德系：德馬吉、辛辛那提、哈默、巨浪、斯塔瑪（2） 美系：哈斯、哈挺（3） 日系：牧野、三井精機(jī)、東芝、三菱、西格瑪（4） 臺(tái)灣：友嘉、加育（5） 中國(guó)：小巨人在數(shù)控加工中心上加工機(jī)械零件，精度一般能達(dá)到IT7IT6級(jí)精度，再加上加工過(guò)程中采用的又是數(shù)控機(jī)夾刀片，所以理論上利用加工中心插削出來(lái)的鍵槽精度要比在其他機(jī)床上加工出來(lái)的零件精度要高得多。4、加工的實(shí)現(xiàn)自制插刀：刀頭采用5mm寬的機(jī)夾切槽刀片，刀桿采用長(zhǎng)70mm、直徑為16mm的45#圓鋼，在距頂端5mm刀桿外表面上，利用線(xiàn)切割機(jī)床加工一個(gè)5mm寬6mm深的通槽，刀桿頂端加工一個(gè)M61mm的絲孔，然后把切槽刀刀片裝入已加工好的通槽內(nèi)，刀頭外伸5mm，然后頂端用頂絲頂住。如圖2所示圖25、加工程序O0013 鍵槽加工主程序名M06 T10 換鍵槽插刀G54 G90 G00 X0 Y-6.0M19 主軸定位G43 H10 G00 Z0 刀長(zhǎng)要從刀尖開(kāi)始計(jì)算M98 P2002 L10 調(diào)用子程序10次，每次0.3mmG00 X-3.5 Y-6.0 加工鍵槽左側(cè)M98 P2002 L10G00 X3.5 Y-6.0 加工鍵槽右側(cè)M98 P2002 L10G00 Z100M30O2002 子程序名G91 G00 Y-1.0 Y軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)-1.0G90 G01 Z-31.0 F500 Z軸向下插通G91 Y0.7 Y軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)0.7mmG90 G00 Z0 Z軸提刀M99五、總結(jié)本文介紹的內(nèi)螺紋和內(nèi)孔鍵槽加工方法以及相應(yīng)的專(zhuān)用刀具，具有構(gòu)思新穎、原理正確、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、程序簡(jiǎn)便、制造容易、高效優(yōu)質(zhì)等特點(diǎn)。一旦擁有它，就能在普通加工中心上方便地加工內(nèi)螺紋和內(nèi)孔鍵槽。特別適合中小企業(yè)和維修部門(mén)，且精度高、效率高、表面質(zhì)量好、刀具壽命長(zhǎng)，彌補(bǔ)了原有加工方法的不足。此外，插鍵加工還有許多擴(kuò)展功能，比如能加工出槽底傾斜的鍵槽，花鍵孔等，適當(dāng)改變銑刀形狀，還能加工油溝、異形槽等，使用十分方便靈活，可滿(mǎn)足多種不同的需要。實(shí)踐證明，在加工中心上加工內(nèi)孔鍵槽的效率及精度大致是其它機(jī)床的2至3倍，該方法具有一定的實(shí)用價(jià)值，可以推廣應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1 襲洪浪主編.數(shù)控加工工藝學(xué).北京：科學(xué)出版社，2005.6 2 韓鴻鸞主編.數(shù)控加工技師手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社 ,2005.43 鄭紅主編.數(shù)控加工編程與操作.北京：北京大學(xué)出版社，2005.8 4 李超主編.數(shù)控加工實(shí)例.遼寧：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，20055 傅水根主編.機(jī)械制造工藝基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，20106 王亞峰主編.普通銑床銑削鍵槽的加工方法與技巧.價(jià)值工程，2012，（27）7 臺(tái)灣加育機(jī)床廠(chǎng)家提供技術(shù)資料及系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)