工序的划分是数控加工技术中十分重要的环节。工序划分合理与否,将直接影响数控机床技术优势的发挥和零件的加工质量,应当引起足够重视。
1.工序划分的原则
为了充分发挥数控机床的优势,提高生产效率和保证加工质量,在数控加工工艺设计中应遵循工序最大限度集中的原则,即在一次装夹中本台数控机床应力求能够加工零件的全部表面。工序划分应考虑以下几个原则。
1)粗、精加工分开的原则
若零件(单件)的全部表面均由数控机床加工,工序一般按先粗加工、再半精加工、最后精加工的顺序分开进行,即粗加工全部完成之后再进行半精加工、精加工。粗加工时可快速切除大部分余量,再依次精加工各个表面,这样,既可提高生产效率,又可保证零件的加工精度和表面粗糙度。对于某一加工表面,则应按粗加工—半精加工—精加工的顺序完成。对于精度要求较高的加工表面,在粗、精加工工序之间,零件最好搁置一段时间,使粗加工后零件的变形得到较为充分的恢复,再进行精加工,这样才有利于提高加工精度。一般情况下,精加工余量以留0.12~0.16mm为宜。精铣时应尽量采用顺铣方式,以保证零件的表面质量。此外,在可能的条件下,尽量在普通机床或其他机床上对零件进行粗加工,以减轻数控机床的负荷,保证加工精度。
2)一次定位的原则
对于一些在加工中因重复定位而产生误差的零件,应采用一次定位的方式,按顺序换刀作业。例如,加工箱体类零件的各轴线孔系,可依次连续加工完成同一轴线上的各孔,以提高孔系的同轴度及位置公差,然后再加工其他坐标位置的孔,确保孔系的位置精度。根据零件特征,尽可能减少装夹次数。在一次装夹中,尽可能完成较多的加工表面,这样,可以减少辅助时间,提高数控加工的生产效率。
3)先面后孔的原则
通常,可按零件加工部位划分工序。一般先加工简单的几何形状,后加工复杂的几何形状;先加工精度要求较低的部位,后加工精度要求较高的部位;先加工平面,后加工孔。例如,对铣平面-镗孔复合加工,可按先铣平面后锁孔的顺序进行。因为铣削时切削力较大,零件易变形,待其恢复变形后再锁孔,有利于保证孔的加工精度。若先钻孔再铣平面,则孔口就会产生毛刺、飞边,影响孔的装配。
4)尽量减少换刀次数的原则
在数控加工中,应尽可能按刀具进入加工位置的顺序集中工序,即在不影响加工精度的前提下,减少换刀次数,减少空行程,节省辅助时间。零件在一次装夹中,尽可能使用同一把刀具加工较多的表面。当一把刀具加工完所有部位后,应尽可能为下道工序做些预加工。例如,使用小钻头为大孔预钻位置孔或划位置痕,或用前道工序的刀具为后道工序先进行粗加工,换刀后完成精加工或加工其他部位。对于一些不重要的部位,尽可能使用同一把刀具完成同一个工位的多道工序加工。
5)连续加工的原则
在加工半封闭或封闭的内外轮廓中,应尽量避免加工停顿现象。“零件—刀具—机床—夹具”这一工艺系统在加工过程中暂时处于弹性变形动态平衡状态,若忽然进给停顿,则切削力会明显减小,原工艺系统就会失衡,使工件在刀具停顿处留下划痕(或凹痕)。因此,在轮廓加工中应避免进给停顿现象,保证零件表面的加工质量。(www.daowen.com)
2.工序与工步的划分
1)工序的划分
(1)按零件装卡定位方式划分工序。由于每个零件结构形状不同,各表面的技术要求也有所不同,故加工时,其定位方式存在差异。一般加工外形时,以内形定位;加工内形时,以外形定位。因而,可根据定位方式的不同来划分工序。
(2)按粗、精加工划分工序。根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时,可按粗、精加工分开的原则来划分工序,即先粗加工再精加工。此时,可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次装夹中,不允许将零件的某一部分表面加工完毕后,再加工零件的其他表面。
(3)按所用刀具划分工序。为了减少换刀次数,减少空行程时间和不必要的定位误差,可按刀具集中工序的方法加工零件,即在一次装夹中,尽可能用同一把刀具加工出需要加工的所有部位,然后再换另一把刀具加工其他部位。
2)工步的划分
工步的划分主要从加工精度和效率两方面来考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量,对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序,工序又细分为工步。工步划分的原则如下。
(1)对同一表面,按粗加工、半精加工、精加工的顺序依次完成,对全部加工表面,按先粗加工后精加工的顺序分开进行。
(2)对于既有铣面又有通孔的零件,可先铣面后通孔。按此方法划分工步,可以提高孔的加工精度。因为铣削时切削力较大,工件易发生变形,先铣面后镗孔,使其有一段时间恢复,可减小由变形引起的对孔的精度的影响。
(3)按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短,可按刀具划分工步,以减少换刀次数,提高加工效率。
总之,工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
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