一、能力目标
1.知识要求
(1)会识读零件图。
(2)会制订配合类零件的加工工艺。
(3)会编制复杂零件加工程序。
2.技能要求
(1)掌握复杂零件加工方法。
(2)掌握精度控制方法。
二、任务说明
1.教学媒体
多媒体教学设备、网络、数控实训基地的机床。
2.教学说明
教师应该讲解复杂零件的加工工艺和复杂零件的程序编制,并讲解典型实例。
3.学习说明
(1)通过学习复杂零件的加工工艺和复杂零件的程序编制,掌握相关分析问题、解决问题的能力,能够对复杂零件进行程序编写,并加工出合格的产品。
(2)完成如图13-1所示零件的工艺分析和程序编制。
三、相关知识
(一)加工工艺分析
(1)选择工具 工件加工均需调头装夹,装夹中分别用划线盘及百分表校正。
(2)选择量具 直径用外径千分尺测量,长度用游标卡尺测量,圆弧面用半径样板测量,内孔直径用内径千分尺测量,外螺纹用螺纹环规检测,内螺纹用螺纹塞规试配检测,表面粗糙度用表面粗糙度样板比对。
图13-1 零件图
材料:45钢 毛坯尺寸:φ50×100mm 未注倒角:2×45°
其他工具和量具的规格、参数,见表13-1。
表13-1 零件加工工具、量具清单
(3)选择刀具 粗、精加工外圆轮廓用90°外圆车刀,外槽加工用4mm外切槽刀,外螺纹加工用60°外三角螺纹车刀,内螺纹加工用60°内三角螺纹车刀车削,内孔表面加工用中心钻、麻花钻、55°阶台内孔车刀、4×2的内槽加工用刀宽4mm内切槽刀等。刀具具体规格见表13-2。
表13-2 零件加工刀具清单
(4)加工工艺单 工艺单见表13-3。
表13-3 零件加工加工工艺单
续 表
(二)相关数值计算
1.圆锥圆弧连接计算
(1)圆锥圆弧连接节点计算 其局部放大图如图13-2所示,其中,α=5°,直径XN=38mm,长度ZN=-41mm,=R=3mm,=17mm。由三角函数关系可得
图13-2 圆锥圆弧连接
所以节点P、M的坐标值为
(2)60°锥外沟槽节点计算 其局部放大图如图13-3所示,其中,α=30°,直径XO=48mm,长度ZK=-13mm,=5mm,由三角函数关系可得
所以节点O的坐标值为XO=48mm;ZO=ZK+=-13+2.887=-10.113(mm)。
图13-3 60°锥外沟槽
Q、U、E计算方法与节点O相同,左边与右边对称。计算过程省略,列出结果如下:
XQ=48mm,ZQ=-19.887mm,XU=48mm,ZU=-25.113mm,XE=48mm,ZE=-34.887mm。
2.M32×4(P2)-6g外螺纹尺寸计算
查阅螺纹相关资料,得螺距P=2,外螺纹的基本偏差es=-0.038mm,大径公差Td1=0.28mm,中径Td2=0.017mm。计算可得螺纹顶径的下偏差为
即外螺纹顶径范围为31.962~29.682,编程时取d=31.85mm。计算可得
螺纹小径 d1≈d-1.3P=32-1.3×2=29.4(mm);
螺纹中径 d2≈d-0.65P=32-0.65×2=30.7(mm);
螺纹中径下偏差 ei=es+Td2=-0.038-0.17=-0.208(mm);
螺纹中径取值范围 30.492~30.622mm;
螺纹牙高 h≈0.65P=0.65×2=1.3(mm)。
3.内螺纹M30×1.5-7H尺寸计算
螺纹小径为 D4=D1-1.1P=30-1.65=28.35(mm);
螺纹牙高为 H≈0.6P=0.6×1.5=0.9(mm)。
(三)加工程序
1.加工零件左端轮廓程序
程序名O0001
续 表
续 表
续 表
2.加工零件右端轮廓程序
程序名O0002
续 表
四、知识拓展
套筒类零件
1.套筒类零件的结构特点及加工难点
套筒类零件在结构上一般都有内孔,主要加工工艺是如何保证其主要加工表面(即内孔和外圆)之间的相互位置精度,以及内孔本身的加工精度和表面粗糙度要求。对于薄壁、深孔的套筒零件,由于在加工过程中受径向力后容易变形,加上深孔刀具的刚性要求及排屑与散热条件差,使得深孔加工成为套筒零件加工的技术关键难点。
套筒类零件的外圆表面加工,根据精度要求可选择车削和磨削。内孔是套筒类零件的主要加工表面,加工方法要具体根据孔的大小、深度、精度、结构形状等决定。套筒类零件的外表面在选择加工方法时,需要综合考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、材料、技术要求及生产类型、排屑等多种因素。
2.套筒类零件的加工及刀具的选择
套类零件的加工主要是孔的加工,孔的加工方法通常有钻孔、扩孔、镗孔和铰孔。钻孔是在实心材料上加工孔的第一道工序,主要用于精度要求较高的孔的预加工或精度低于IT11级的孔的终加工。扩孔是用扩孔钻,对工件上已钻出、铸出或锻出孔作进一步加工的方法。铰孔是对未淬硬的中小尺寸孔进行精加工的一种方法,加工的孔径范围一般为φ3~φ80mm。镗孔可作为粗加工,也可用作精加工。镗孔所用的刀具称为镗刀,按切削刃数量可分为单刃镗刀和双刃镗刀。镗削通孔、阶梯孔和盲孔可选用单刃镗刀。单刃镗刀的刚性较差,切削时易引起震动,所以镗刀的主偏角较大,以减小径向力。所镗孔径的大小要靠调整刀具的悬伸长度来保证,调整比较麻烦,效率低,只能用于单件小批生产,但因其结构简单,适用性比较广。目前在孔的精镗中,较多地选用精镗微调镗刀。镗削大直径的孔可以选用双刃镗刀。
3.套筒类零件的加工工艺特点
(1)加工范围广,适用于非标孔、大直径孔、短孔及盲孔、有色金属孔及孔系等的加工。
(2)可以获得较高的精度与低表面粗糙度,IT8~IT6,Ra1.6~0.4,用金刚镗则更低。
(3)能够修正前道工序中孔轴线的偏斜和不直,生产率较低。
(4)可在车床、铣床、镗床及数控机床上进行。
4.切削用量的选择
在实际中,根据被加工表面的质量要求、刀具材料和工件材料,首先参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量,然后计算主轴转速与进给速度。背刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时,在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下,尽可能取较大的背吃刀量,以减少进给次数;为保证零件表面粗糙度的要求,背吃刀量一般取0.1~0.4mm较为合适。
5.切削液的选择
由于套筒类零件加工都包含孔的加工,切削液不易达到切削区域,不利于散热,使刀具磨损剧烈,加工表面易发生较大变形。切液有润滑、冷却、清洗、防锈等作用,因此在孔的加工过程中,要根据被加工材料合理地选择切削液,并及时调整切削液的浇注位置以减少工件的变形,提高被加工表面的质量。
6.数控编程指令
(1)套筒类零件加工单一切削循环指令G90 单一切削循环指令G90加工套筒类零件和加工外圆的编程格式基本一样,区别在于要考虑镗刀进出孔内时小心碰到孔壁。在加工完成以后向里退2~3mm,防止退刀碰到孔壁。循环点应设在X比孔径小1~2mm,Z比总长大1~2mm即可。
该循环指令可用于内、外圆柱面,内、外圆锥面的加工。
(2)外圆/内径粗切循环指令G71 外圆/内径粗切循环指令G71加工套筒类零件和加工外圆的编程格式也基本一样,区别在于也要考虑镗刀进出孔内时小心碰到孔壁。在加工完成以后向里退2~3mm,防止退刀碰到孔壁,同时第二个车外圆时是正值、车内孔时是负值。车外圆时的定位点X要大于毛坯,车内孔时的定位点X要小于内孔。而加工套筒类零件时,循环点也应设在X比孔径小1~2mm,Z比总长大1~2mm即可。
五、想一想
(1)完成下图所示零件的加工工艺分析、制订加工路线。
(2)完成下图所示零件的加工工艺分析、制订加工路线。
六、做一做
完成上述两习题图零件的程序编写、加工零件,并检测精度。
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