本任务为直槽轴零件,主要涉及台阶、宽外径沟槽、窄外径沟槽、端面等加工内容。零件图上的未注倒角为0.5×45°,工件毛坯为ϕ30mm 的棒料,材料为2Al2,如图2-3-1所示。根据零件图纸要求,对零件左右两端进行加工,规划合理的刀具路线,编制加工程序,对零件进行仿真加工和实际加工,并对任务进行检测评价。
图2-3-1 直槽轴
1.能理解G71,G70,G75,G04指令的编程格式及参数含义,能使用该指令进行正确编程。
2.会对工件进行调头装夹,并能进行正确找正。
3.能根据零件正确选择可转位切槽车刀。
4.知道外径沟槽的类型及槽的测量。
5.能够对外沟槽的加工工艺进行分析及切削用量的正确选用。
1)图纸引导
本零件上ϕ29外圆的表面粗糙度为________,2×3.5±0.05的含义为______________,符号
的含义为___________________________________________________________。保证该公差的方法为_____________________________________________________________。
2)测量工具引导
根据零件特点,对本零件进行测量时,请列出测量工具名称。
3)测量引导
如何对槽6±0.05和槽3.5±0.05进行测量?
4)加工路线引导
画出车削宽槽和窄槽时的走刀路线。
5)编程指令引导
查阅资料,写出G71,G75的指令格式及参数含义,并画出指令走刀路线简图。
1)刀具调整卡
根据图纸要求,填写直槽轴刀具调整卡,见表2-3-1。
表2-3-1 直槽轴刀具调整卡
2)数控加工工序卡
根据图纸要求,填写直槽轴加工工序卡,见表2-3-2。
表2-3-2 直槽轴加工工序卡
续表
3)数控加工参考程序
根据图纸分析,编制零件加工程序,见表2-3-3和表2-3-4。
表2-3-3 直槽轴加工程序(左端)
续表
续表
表2-3-4 直槽轴加工程序(右端)
续表
4)模拟加工
①打开仿真软件,回机床参考点。
②输入程序并进行调试。
③根据图纸和程序的要求,安装刀具及工件。
④进行对刀。
⑤仿真加工。在仿真加工过程中,对加工中出现的程序问题进行修改,以确保在实际加工中程序的正确性。
5)实际加工
按照表2-3-5的操作引导,对直槽轴进行加工。
表2-3-5 直槽轴加工操作引导流程表
完成零件的加工后,对零件进行清洗和去毛刺工作,并对其进行测量,再将测量结果填入表2-3-6中。
表2-3-6 直槽轴检测评分表
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通过本零件的加工,你对学习及加工过程有何体会,请进行总结,并填入表2-3-7中。
表2-3-7 直槽轴加工总结表
1)可转位外径切槽车刀
虽然机夹车刀已标准化,但切槽车刀的生产厂家都执行各自的企业标准,其标注并不一样。这里给出切槽刀的命名规则,如图2-3-2所示。
图2-3-2 切断、切槽刀片的命名规则
表2-3-8 切断、切槽刀片参数的代号含义
续表
2)槽加工相关知识
外沟槽是产品上常见的构成要素,常见的外沟槽形状有矩形、圆弧形和梯形,如图2-3-3所示。其中,矩形槽常见于轴类零件上,作用除了在车螺纹、磨削和插齿时作退刀之外,还可以保证安装零件时提供一个准确的轴向位置。
图2-3-3 沟槽的形状
在进行槽加工时,通常采用与槽宽相等的切槽刀刀具,刀头长度稍大于槽深,刀头形状与槽的形状吻合。在加工时,工件回转,刀具作横向进给,即直进法车削(见图2-3-4),这种加工方法一般适合于精度要求不高且宽度较窄的圆弧形和矩形沟槽的加工。
对精度要求较高的矩形槽加工,一般采用二次进给完成车削。第一次切削时,在槽壁和槽底留足精加工余量;在第二次切削时用等宽车槽刀修正,或者用原车槽刀根据槽深和槽宽要求进行精车(见图2-3-5)。
对较宽的矩形槽加工,一般不能用与槽宽相等的槽刀采用直进法直接加工,这样容易产生振动;采用宽度较窄的切槽刀进行多次直进法切削,在槽壁和槽底留足精加工余量,然后根据槽深和槽宽要求精车(见图2-3-6)。
图2-3-4 窄沟槽车削(一)
图2-3-5 窄沟槽车削(二)
图2-3-6 宽沟槽车削
3)工件同轴度的保证(www.xing528.com)
同轴度是轴类零件上常见的形位公差要求之一。其主要保证方法如下:
(1)在一次装夹中完成
采用此种加工方法保证形位公差,主要是利用机床本身精度,在工件不卸下的情况下完成所有表面的加工。它具有一定的局限性,主要使用于单件小批量生产,并且图纸标注与所给毛坯适合一次完成。
(2)采用调头加工,利用基准进行找正
对一些必须调头加工的工件,如果要保证形位公差,在装夹时对其找正是必需的工作,并且在调头之前必须预留找正基准。例如,零件在对右端加工完成后,用切槽刀在工件ϕ29外圆上切出一基准槽,用作调头后作为找正基准。基准槽的切削要注意槽的位置及尺寸,以不要破坏其他加工表面为前提。工件调头后装夹ϕ23外圆(见图2-3-7),注意夹紧力的大小,不要夹伤表面。用百分表找正ϕ29外圆跳动在0.01mm 之内,将杠杆式百分表的触头伸进基准槽内,使端面跳动在0.01mm 之内。
图2-3-7 工件找正示意图
4)相关指令知识
复合固定循环的功能就是通过对零件的轮廓进行定义,只需按照指令格式设定的相关参数,数控系统就会根据参数计算出粗车的走刀路线,自动完成从粗加工到精加工的全部过程。
(1)外圆/内孔粗车复合循环(G71)
指令格式:
其中:
Δd——背吃刀量(切削深度),半径值,无正负号;
e——退刀量,半径值;
ns——指定精加工路线的第一个程序段的顺序号;
nf——指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号;
Δu——X 方向上的精加工余量(直径值),该余量具有方向性,即外圆的加工余量为正,内孔的加工余量为负;
Δw——Z 方向上的精加工余量;
f,s,t——粗加工循环中的进给速度、主轴转速与刀具功能。
指令说明:
①G71指令的运动轨迹如图2-3-8所示。刀具从循环的起始点C 开始,快速退至D 点,在沿X 方向分层进行切削,假定在某一段程序中指定了由A—B 的加工路线,并指定每次进给在Z 轴上的进给量f,数控系统将控制刀尖由A 点开始按照图中箭头指示方向实现粗加工循环。
图2-3-8 G71指令走刀路线
②G71指令必须带有P,Q 地址ns,nf,且与精加工路径起、止顺序号对应,否则不能进行该循环加工。
③ns 的程序段必须为G00/G01指令,即从循环起点C 到A 点的动作必须是直线插补或点定位运动,并且精加工轨迹的第一句必须是沿X 方向的进刀,不能出现Z 方向的移动。
④在顺序号为ns 到顺序号为nf 的程序段中,不应包含子程序。
⑤G71指令后的F,S,T 只对粗加工有效,而对精加工无效;而ns 到nf 程序段之间的F,S,T 只对精加工有效,而对粗加工无效。
⑥该指令主要适合于车削圆棒料毛坯,粗车外圆及内径,需要多次走刀才能完成的粗加工。并且车削的轮廓路径必须是单调增大或单调减小,即不可有内凹的轮廓形状。
(2)精车循环(G70)
当用G71指令对工件进行粗加工之后,可以用G70指令完成精车循环也就是让刀具按粗车循环指令的精加工路线切除粗加工中留下的余量。
指令格式:
G70 P(ns) Q(nf);
其中:
ns——指定精加工路线的第一程序段的顺序号;
nf——指定精加工路线的最后一个程序段的顺序号。
指令说明:
①G70指令不能单独使用,只能与G71,G72,G73指令配合使用,完成精加工余量的去除。
②精加工时,G71,G72,G73程序段中的F,S,T 指令无效,ns 到nf 程序段之间的F,S,T 才有效。
编程实例:已知毛坯为ϕ40mm 的圆棒料,采用G71和G70指令对如图2-3-9所示的零件进行粗、精加工程序的编制。
图2-3-9 台阶轴零件
参考程序如下:(3)径向切槽循环(G75)指令格式:
G75 R(e);
G75 X(u)__ Z(w)__ P(Δi) Q(Δk) R(Δd) F(f);
其中:
e——退刀量;
X(u)——X 方向的终点坐标;
Z(w)——Z 方向的终点坐标;
Δi——X 方向每次的切入量,用不带符号的半径量表示,单位:μm;
Δk——刀具完成一次径向切削后,Z 方向每次的移动量,用不带符号的值表示,单位:μm;
Δd——切削到终点时Z 方向的退刀量,通常不指定;
f——进给量。
指令说明:
①执行G75指令时,应指定循环起点的位置,即该指令程序段前的X 坐标、Z 坐标就是加工起始位置,也是G75循环结束后刀具返回的终点位置(见图2-3-10)。
②G75程序段中的Z(w)值可以省略或设定为0,但Z(w)值为0时,循环执行时刀具仅作X 向进给而不作Z 向偏移,此时,适合在外圆上切削沟槽或切断。
编程实例:已知毛坯为ϕ45mm 的圆棒料,切槽刀刀头宽度为3mm,试用G75指令对图2-3-11进行程序编制,工件坐标系设在工件右端面。
图2-3-10 G75指令走刀路线
图2-3-11 径向切槽实例
参考程序如下:
M05;
M30;
(4)暂停指令(G04)
在进行锪孔、车槽、车台阶轴清根加工时,通常要求刀具在短时间内实现无进给光整加工,以提高工件表面质量,可使用G04指令实现暂停,暂停结束后,继续执行下一段程序。
指令格式:
G04 X(P)__ ;
其中:
X(P)——暂停时间。其中,X 后面可用带小数点的数,单位:s。例如,G04X3.0表示前面程序执行完以后,刀具要经过3s 的暂停后才执行下面的程序。P 后面不允许用小数点,单位:ms。例如,G04P2000表示前面程序执行完以后,刀具要经过2s 的暂停后才执行下面的程序。
一、理论训练
1.简述槽的类型及加工方法。
2.简述工件同轴度的保证方法。
3.写出G71指令的指令格式,并说明指令中各参数的含义。
4.写出G75指令的指令格式,并说明指令中各参数的含义。
5.暂停指令G04P1000表示________。
A.暂停1s B.暂停10s C.暂停100s D.暂停1000s
二、技能训练
1.已知ϕ30的圆棒料,材料为2Al2,对如图2-3-12所示的切槽进行编程。
2.已知ϕ30的圆棒料,材料为2Al2,如图2-3-13所示,制订加工工艺方案,编写加工程序,完成各项加工准备工作,在数控车床上对其加工,并进行检测与质量分析。
图2-3-12 零件图(一)
图2-3-13 零件图(二)
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