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典型盤類零件的數控工藝
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近年來,隨著數控技術的發展,性能良好的加工中心設備使許多零件的加工更為方便。利用這些設備如何能高效地加工出更為優質的零件,已成為企業關心的問題。本文以典型薄壁盤類零件為例,基于近年應用起來的高速加工制造技術的優勢,利用工廠現有的數控設備,積極探索出加工該類零件的較好的工藝方案及數控加工過程。

1.數控加工的工藝分析

(1)零件的結構特點該零件材料為硬鋁LY12,其切削性能良好,屬于典型的薄壁盤類結構,外形尺寸較大,周邊及內部筋的厚度僅為2mm,型腔深度為27mm。該零件在加工過程中如果工藝方案或加工參數設置不當,極易變形,造成尺寸超差,零件結構如圖1所示。

(2)工藝分析該零件毛坯選用棒料,采用粗加工、精加工的工藝方案,具體工藝流程如下:毛坯→粗車→粗銑→時效→精車→精銑。

粗車:分別在外圓及端面預留1.5mm精加工余量,并預鉆中心孔。

粗銑:分別在型腔側面及底面預留余量1.5mm,并在φ12mm孔位處預鉆工藝孔。

時效:去除材料及加工應力。

精車:精車端面、外圓并鏜工藝孔φ6mm,要求一次裝夾完成,以便保證同軸度,為后序加工打好基礎。

精銑:保證零件的最終要求,是本文論述的重點。

①粗銑型腔粗加工主要是去除大余量,并為后序精加工打好基礎,所以加工型腔時,選擇低成本的普通數控銑床加工。該工序要求按所示零件結構圖加工出內形輪廓,圓弧拐角為R5mm,所留精加工余量均勻,為1.5mm。而且本道工序還需要在φ12mm孔位處預先加工精加工所需的定位孔。

②精銑型腔高速加工技術是近年應用起來的制造技術。在高速切削加工中,由于切削力小,可減小零件的加工變形,比較適合于薄壁件,而且切屑在較短時間內被切除,絕大部分切削熱被切屑帶走,工件的熱變形小,有利于保證零件的尺寸、形狀精度;高速加工可以獲得較高的表面質量,加工周期也大大縮短,所以結合該類薄壁盤類零件的特點,精加工型腔時選用高速加工。

③定位孔的加工該零件精加工選用中心孔φ6mm及φ12mm孔作為定位孔,所以精加工型腔前必須先將其加工到位。中心孔φ6mm在車工精車外圓φ301.5mm時將其鏜削為φ6H8;φ12mm孔由數控銑床鉆、鉸至φ12H8。

(3)精加工型腔時零件的定位與裝夾為了使工件在機床上能迅速、正確裝夾,而且在加工一批工件時不必逐個找正,所以此次加工采用一面兩銷的定位方式。以零件上已經存在的φ6mm及φ12mm孔作為定位孔,做簡易工裝,該工裝采用一個圓柱銷和一個扁形銷作為定位元件。由于該零件屬于薄壁件,容易變形,在夾緊工件時,壓板應壓在工件剛性較好的部位,分布盡可能均勻,以保證夾緊的可靠性,而且夾緊力的大小應適當,以防破壞工件的定位或使工件產生不允許的變形。其具體定位與裝夾示意圖見圖2。此裝夾方式完全符合加工中心的特點,一次裝夾可以完成型腔及所有孔的加工。

2.加工型腔的數控加工程序總方案

(1)編程軟件該零件的數控加工程序是基于軟件MasterCAM生成的。該軟件無須畫出實體,只需按1:1正確畫出要加工的輪廓線,選擇適當的圖形和參數即可生成用于加工的程序。

(2)設備的選擇精加工型腔選用加工中心設備:德國HERMLE(悍馬)C1200U,該設備的操作系統是HEIDENHIN(海德漢),其性能指標為:主軸最高轉速18000r/mm,快速移動30000mm/min,行程1200mm×1000mm×800mm,響應靈敏,適合高速加工。該零件以前曾選用其他加工中心設備進行加工,但因為壁薄,筋厚度僅為2mm,型腔深,為27mm,為防止零件變形,只能選用小規格刀具,較小的加工速度,并進行多次時效,加工周期很長,所以此次加工選用了適合高速加工的數控設備。

(3)刀具的選擇根據零件材料,選擇國產的鑲齒硬質合金立銑刀,雙刃,大螺旋角,刃前空間大,耐磨,成本低。經過實踐發現該刀具非常適合鋁材的高速加工。對具體的參數選擇,需要

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