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浅谈利用数控机床提高加工薄壁零件精度的方法

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【摘 要】薄壁半圆球零件由于零件的刚性并不是横好,很容易产生变形,在加工过程中比较困难等因素,导致零件加工精度达不到要求。本文分析如何加工薄壁零件和精度要求,并提出了一定的解决方法。

【关键词】薄壁零件;数控机床;加工技术;精度

一、薄壁零件在加工过程中需要认真考虑的几个重要问题

(1)薄壁零件一般在数控机床上不用卡爪直接去夹紧的,

应该考虑用一种直接进刀式夹持的办法来加工这个零件。(2)薄壁两件一般的毛胚件的切削余量并不是很大,由于这些零件不均匀,装夹时就不再考虑用卡盘去装夹了,需要重新考虑用一些专用夹具来进行加工零件。(3)在加工中进给速度和切削用量都不宜太高,转速的选取也不宜太高。

二、提高薄壁零件的加工精度的方法

在如图2所表示的典型的薄壁零件,运用数控机床在对企业生产加工产品时中难度比较大的零件,为了使产品的合格率有所提高时,我们在从工件的位置、刀的补偿,内容的编制等各个方面进行全面的考虑,在实践的证明下,能够有效地使零件的精度提高,从而有力地保证了产品的质量要求。

图2 材料为45号的钢Φ55X50

(1)分析工件特点。在从零件图样要求和材料的结构特点来看,加工此工件的难度主要有以下两点:一是因为主要是薄壁零件的加工,而螺纹的部分厚度仅仅只有6mm,材料为45号钢,又大批量的生产加工,所以又要去考虑如何确保工件在生产加工时的定位精度要求,还要考虑装夹简单、可靠性好,而我们一般都是利用三爪自定心卡盘去夹持外圆或者是撑内孔的装夹使用方法去加工的,也要去认真充分考虑如何去装夹定位的一些重要的问题。二是由于螺纹的加工部分厚度只有2mm,因此加工的精度要求也是比较高的。在目前的FANUC和广州数控系统装置中螺纹的编程指令有G32、G92、G76。G32一般是比较简单的螺纹切削加工的方法,程序编程相对其他的指令是比较的麻烦,因此不怎么合适应用;而G92的螺纹切削循环方法是采用了直接式进刀的方式,刀具的两侧面刀刃同时在切削工件,切削的力比较大,排削的问题也是很困难的,所以在切削时,两个的切削刃也很容易被磨损。在切削螺距比较大的时候,一般由于切削深度比较大,所以刀刃的磨损也比较快。(2)夹具的设计方法。因为工件比较薄,一般采用常规的方法去装夹工件以及切削加工,一定程度上也会受到轴向切削力和热变形的影响。因此,在一定的程度上也是需要设计出一套比较适合的上面零件的专用夹具。(3)适当合理地去选择刀具的应用。一是在车内孔时内镗孔刀一般采用的是机夹刀具,目的是为了去缩短换刀的时间;二是一般在外圆的粗、精车时均选用常用的硬质合金90°车刀;三是车螺纹时螺纹的刀一般常选用机夹刀,刀尖角度要标准,在加工磨损中时易于更换刀具而使用简便。(4)分析加工工艺的车削过程。一是加工的重要步骤。在机床上装夹毛坯为40.008mm的长度,车端面为加工的要求;一般使用Φ20.002的钻头去钻通孔,粗、精加工为Φ25.001的通孔。然后在粗、精加工Φ50.01的外圆,一般加工的长度要大于5.02mm至尺寸的要求。最后再去调头加工,利用专用夹具去控制总长的尺寸40.01mm平端面;加工内螺纹内孔尺寸为Φ23.5。二是切削用量的合理选择。一般在内孔粗车时,主轴的转速一般为每分钟305~355转的,进给速度F0.1~F0.155的,留有一定的精车余量0.55mm~0.66mm。而在车内孔精车时,主轴转速一般为每分钟108-166转的,为了取得比较好的表面粗糙度一般去选用比较低的进给速度F0.0555~F0.0855。在外圆粗车时,一般主轴的转速为每分钟505~606转,进给速度F0.15~F0.2,留有一定的精车余量0.333mm~0.555mm。而在外圆的精车时,一般主轴转速每分钟1555~2022转,进给速度F0.088~F0.11。(5)用科学的方法编制数控程序(数控系统一般采用FANUC-OTD,程序略)。(6)在加工过程中应该要注意一些重要事项。首先把工件一定要夹紧,以防在加工过程中工件打滑使工件飞出来伤人,也可能会出现扎刀。

三、结语

对于高的精度薄壁零件、腔体类这些零件,能够更好地去实现高效、高精度的加工过程中关键有两点:一方面是利用高转速切削加工技术,能够有效地实现免时效一次的加工成型的工艺流程路线,也能够缩短加工周期。另一方面是一般是选用比较合适的防变形装夹技术,能够减少或者避免因装夹变形而产生的零件尺寸的精度误差和表面质量的影响。