- 受力变形
- 因工件壁薄,在夹紧力的作用下容易产生变形,从而影响工件的尺寸精度和形状精度,如图1所示。
- 受热变形
- 因工件较薄,切削热会引起工件热变形,使工件尺寸难于控制。
- 振动变形
- 在切削力(特别是径向切削力)的作用下,很容易产生振动和变形,影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
一、工件特点分析
- 因为是薄壁零件,螺纹部分厚度仅有4mm,材料为45号钢,而且批量较大,既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度,又要考虑装夹方便、可靠。通常的车削都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工,但此零件较薄,车削受力点与加紧力作用点相对较远,而且还需车削M24螺纹,受力很大,刚性不足,容易引起晃动,因此要充分考虑如何装夹定位的问题。
- 螺纹加工部分厚度只有4mm,而且精度要求较高。
- 目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削,显然不适合。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式,如图3所示,刀具两侧刃同时切削工件,切削力较大,而且排削困难,在切削时两切削刃容易磨损,在切削螺距较大的螺纹时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差,但由其加工的牙形精度较高。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式,如图4所示,单侧刀刃切削工件,刀刃容易损伤和磨损,但加工的螺纹面不直,刀尖角发生变化,而造成牙形精度较差。
图3 G92直进式加工
图4 G76斜进式加工- 从以上对比可以看出,只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的,采用G92、G76混用进行编程,即先用G76进行螺纹粗加工,再用G92进精加工的方式在薄壁螺纹加工中将有两大优点:一方面可以避免因切削量大而产生的薄壁变形;另一方面能够保证螺纹加工的精度。
- 目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削,显然不适合。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式,如图3所示,刀具两侧刃同时切削工件,切削力较大,而且排削困难,在切削时两切削刃容易磨损,在切削螺距较大的螺纹时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差,但由其加工的牙形精度较高。G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式,如图4所示,单侧刀刃切削工件,刀刃容易损伤和磨损,但加工的螺纹面不直,刀尖角发生变化,而造成牙形精度较差。
二、优化夹具设计
三、刀具的合理选择
- 内镗孔刀采用机夹刀,缩短换刀时间,无需刃磨刀具,具有较好的刚性,能减少振动变形和防止产生振纹;
- 外圆粗、精车均选用硬质合金90°车刀;
- 螺纹刀选用机夹刀,标准刀尖角度,以便磨损时易于更换。
表 针对GSK980T的加工程序 程序内容 程序说明 %1234 G00 X200 Z50 定位至起刀点 S1 M3 启动主轴,转速560r/min T0101 调用1#镗孔刀 G00 X16 Z5 定位至(16,5) G71 U0.8 R0.3 G71外圆车削循环,
对内孔f21进行粗加工 G71 P1 Q2 U-0.5 W0 F100 N1 G0 X21.4 G1 Z0 F40 X21 Z-0.2 N2 Z-37 G0 X200 Z50 M5 回至起刀点,主轴停止 M0 程序停止 M3 S1 主轴启动,转速560r/min G0 X16 Z5 定位至(16, 5) G70 P1 Q2 G70精车循环N1~N2 G0 X200 Z50 定位至起点 G90 X50 Z-6 F100 G90外圆车削循环 X48 车至f48 G0 X100 Z100 M5 回到起刀点,主轴停止 M0 程序停止,零件调头并装夹 T0202 调用2#外圆精车刀 M3 S1 主轴启动,转速1120r/min G00 X50 Z2 定位至(50, 2) G71 U2 R0.5 G71外圆车削循环,
对螺纹外圆进行粗加工 G71 P3 Q4 U0.5 W0 F100 N3 G0 X21.805 G1 Z0 F50 X23.805 Z-1 N4 Z-32 G0 X100 Z100 M5 回到起刀点,主轴停止 M0 程序停止 M3 S2 主轴启动,转速1120r/min G00 X50 Z2 定位至(50, 2) G70 P3 Q4 精车N3~N4内容 G0 X100 Z100 回换刀点(100, 100) T0404 调用4#螺纹刀 G0 X25 Z5 定位至(25, 5) G76 P010160 Q300 R0.1 G76螺纹车削循环
车削M24×1.5螺纹部分 G76 X22.25 Z-28 P975 Q100 F1.5 G0 X25 Z5 定位至G76同一螺纹加工起点 G92 X22.15 Z-28 F1.5 G92精修螺纹 X22.05 X22.05 G0 X100 Z100 M5 返回起点、停主轴 M30 程序结束 - 加工步骤选定
- 装夹毛坯15mm长,平端面至加工要求;
- 用f18钻头钻通孔,粗、精加工f21通孔;
- 粗、精加工f48外圆,加工长度大于3mm至尺寸要求;
- 调头,利用夹具如图2所示装夹,控制总长尺寸35mm平端面;
- 加工螺纹外圆尺寸至f23.805;
- 利用G76、G92混合编程进行螺纹加工;
- 拆卸工件,完成加工。
五、切削用量选择
- 内孔粗车时,主轴转速为500~600r/min,进给速度F100~F150,留精车余量0.2~0.3mm;
- 内孔精车时,主轴转速为1100~1200 r/min,为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30~F45,采用一次走刀加工完成;
- 外圆粗车时,主轴转速为1100~1200 r/min,进给速度F100~F150,留精车余量0.3~0.5mm;
- 外圆精车时,主轴转速为1100~1200 r/min,进给速度F30~F45,采用一次走刀加工完成。
六、所编制的加工程序
七、加工时的几点注意事项
- 工件要夹紧,以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀;
- 在车削时使用适当的冷却液(如煤油),能减少受热变形,使加工表面更好地达到要求;
- 要注意安全文明生产。
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