无论是手工编程还是自动编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析,拟订加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量。在编程中,对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。因此程序编制中的零件的工艺分析是一项十分重要的工作。
1.数控加工工艺的主要内容
根据数控加工的实践经验,数控加工工艺主要包括以下内容。
(1)选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序。
(2)对零件图样进行数控工艺性分析。
(3)零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。
(4)选择数控机床的类型。
(5)制定数控工艺路线,如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等。
(6)数控工序的设计,如确定工步、刀具选择、夹具定位与安装、确定走刀路线、测量、确定切削用量等。
(7)加工程序的编写、校验和修改。
(8)调整数控加工工艺程序,如对刀、刀具补偿等。
(9)数控加工工艺技术文件的定型与归档。
2.数控加工工艺分析的一般步骤与方法
数控加工工艺分析涉及面很广,在此仅从数控加工的可能性和方便性两方面加以分析。在程序编制前对零件进行工艺分析时,要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料。
1)零件图样上尺寸数据的标注应符合编程方便的原则
(1)零件图样上尺寸的标注方法应适应数控加工的特点,在数控加工零件图样上,应以同一基准标注尺寸,直接给出坐标尺寸。
(2)构成零件轮廓的几何要素的条件应充分。在手工编程时,要计算每个节点的坐标。在自动编程时,要对构成零件轮廓的所有几何要素进行定义。因此在分析零件图时,要分析几何要素的给定条件是否充分,如果构成零件几何要素的条件不充分,编程时便无法下手。
2)零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
(1)零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样,可以减少刀具规格和换刀次数,使编程方便,生产效益提高。
(2)内槽圆角半径的大小决定着刀具直径的大小,因而内槽圆角半径不应过小。
(3)铣削零件底平面时,槽底圆角半径不应过大,因为铣刀端刃铣削平面的能力差,加工效率降低。(www.daowen.com)
(4)应采用统一的基准定位。在数控加工中,若没有采用统一的基准定位,会因工件重新安装而出现加工后的两个面轮廓位置及尺寸不协调的现象。
此外,还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差是否能得到保证,有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。
3.加工方法的选择
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法有许多,因而在实际选择时,要结合零件的形状、尺寸和热处理要求等全面考虑,对各加工阶段的划分和加工顺序的安排要做到经济合理。
1)加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时,加工阶段可划分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工等阶段。
(1)粗加工阶段。该阶段要切除大量的余量,在保留一定加工余量的前提下,提高生产率和降低成本是该阶段的主要目标,所以该阶段的切削力、夹紧力、切削热都较大。如果零件的加工批量较大,应优先采用普通机床和成本较低的刀具进行加工,这样不但可发挥普通机床设备的效能,降低生产成本,也易保持数控机床的精度。
(2)半精加工阶段。该阶段为主要表面的精加工做好准备,也能完成一些次要表面的加工,如钻孔、攻螺纹、铣键槽等。
(3)精加工阶段。该阶段可使主要表面加工到图样规定的尺寸、精度和表面粗糙度。
(4)光整加工阶段。该阶段可使某些特别重要的表面加工达到极高的表面质量,但该阶段一般不能用来提高工件的形状和位置精度。
2)加工顺序的安排
在安排数控加工顺序时,应遵循以下几个原则。
(1)先粗后精。整个工件的加工工序,应该是粗加工在前,相继为半精加工、精加工、光整加工。粗加工时快速切除余量,精加工时保证精度和表面粗糙度。对于易发生变形的零件,由于粗加工后可能发生变形而需要进行校形,因此需将粗、精加工的工序分开。
(2)先主后次。先加工工件的工作表面、装配表面等主要表面,后加工次要表面。
(3)先基准后其他。工件的加工一般多从精基准开始,然后以精基准定位加工其他主要表面和次要表面,如轴类零件一般先加工中心孔。
(4)先面后孔。箱体、支架类零件应先加工平面,后加工孔。平面大而平整,作为基准面稳定可靠,容易保证孔与平面的位置精度。
(5)工序集中。工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成。这样可提高生产率;减少工件装夹次数,保证表面间的位置精度;减少换刀次数,缩短加工的辅助时间;减少数控机床和操作人员的数量。
(6)先内腔后外形。先加工内腔,以外形夹紧;然后加工外形,以内腔中的孔夹紧。
另外,在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚度破坏较小的工序。
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