任务导入

根据大力神杯的3D 模型分析其加工工艺, 并合理选择相应的数控机床、加工刀具、夹具等。

知识链接

大力神杯是较为典型的多轴数控加工零件。 大力神杯的3D 模型体积较小、顶部较大并逐步向底部缩小, 结构呈倒扣形, 外部刻有两个形象的大力士托起地球的图案, 各曲面之间过渡光洁平滑, 图案生动有神, 尺寸精度和表面质量要求较高。 大力神杯加工数量不多, 为单件小批量生产, 整体采用6063 铝合金实心圆柱棒料, 毛坯直径为80 mm, 长度为185 mm。

根据现有的条件, 选用了VMC850 立式4 轴加工中心(FANUC 系统回转轴为A 轴),主轴最高转速为8 000 r/min, 机床刚性较好, 加工精度稳定, 能够满足大力神杯的加工需要。

(1) 装夹找正

首先把已经切割好的毛坯(直径为80 mm, 长度为185 mm) 用自定心卡盘装夹, 并使用千分表进行同轴度和水平度的调试, 毛坯顶部距离自定心卡盘最高点185 mm, 用分中棒找正工件圆心为Y 轴和Z 轴的原点, 毛坯顶部为X 轴的原点。

(2) 刀具选用

大力神杯试加工零件材料采用6063 铝合金实心圆柱棒料, 其具有硬度较低, 切削性较好, 切削容易断屑、切削屑易排出等特点。 因此在粗、半精加工阶段, 可选用普通高速钢刀具; 在精加工阶段, 考虑到大力神杯的表面图形精密细致, 表面尺寸精度、质量要求较高, 可选用硬度(HRC) 大于55 的硬质合金铣刀和专用精雕加工刀具。 加工大力神杯型所用到的刀具如表5.2.1 所示。

表5.2.1　加工大力神杯所用到的刀具

(3) 工艺制定及工序安排

1) 大力神杯的粗加工。 粗加工主要以去除大部分毛坯余量为主, 其考虑的重点是加工效率, 要求大的进给量和尽可能大的切削深度, 以便在较短的时间内切除更多的材料。粗加工对工件表面质量要求不高, 应合理规划刀具路径, 以提高效率, 如图5.2.1 所示。(www.daowen.com)

图5.2.1　粗加工

2) 大力神杯的半精加工。 半精加工使用相对粗加工较小直径的刀具, 它能完成粗加工在窄槽位置留下的较大部分余量, 快速均匀毛坯的预留量为后续的精加工打下基础。 实际加工测量表明, 在粗加工后, 往往由于粗加工过程中材料内部应力释放, 造成应力变形, 影响大力神杯的外形尺寸, 因此, 为保证大力神杯精加工后的美观性, 则必须在粗精加工之间安排半精加工如图5.2.2 所示。

图5.2.2　半精加工

3) 大力神杯的精加工

为保证加工精度、加工质量和加工效率, 用小号球刀分别对大力神杯的不同区域进行精加工, 根据大力神杯的加工要求合理设置驱动曲面的驱动方向、切削方式、刀位点的运动轨迹、非切削机床控制(运动输出) 等参数。 图5.2.3 所示为精加工。

图5.2.3　精加工

任务实施

通过书籍、网络等形式选择与加工大力神杯所用的数控机床相类似的机床。

知识拓展

请根据所学知识查找类似零件进行工艺分析。