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車銑復合車削中心前壓蓋的加工技術

http://www.b2b.hc360.com 中國金屬加工網 信息來源:Author發布時間:2019年07月18日瀏覽:378

 摘 要:本文主要介紹了車削中心主軸連接件前壓蓋的加工技術,通過對前壓蓋零件特點分析及加工工藝實踐探索,解決了該零件的加工成本高、質量不穩定等問題,提高了生產效率,降低了生產成本,為企業獲取更大的利潤。

     關鍵詞:前壓蓋;工藝步驟;刀具;程序


     1 、研究背景

     車銑復合車削中心是以車床為基本體,并在其基礎上進一步增加動力銑、鉆、鏜以及副主軸的功能,可以支持端面及徑向的各種加工動作,使車削件需要二次、三次加工的工序在車削中心一次完成,從而讓加工時間大大減少,不需要重新裝夾,以達到提高加工精度的要求。

     作為該機床中重要部件的前壓蓋(實物如圖 1 所示),處于主軸與液壓卡盤中間,銜接這兩個部件,起到固定液壓卡盤,保證液壓卡盤與主軸的平行度、同軸度、圓跳動等位置公差和定位的作用,是提高加工精度的重要基礎。因此,前壓蓋的內部形狀較為復雜、小溝槽較多,且尺寸精度和形位公差要求較高,其中,個別尺寸精度高達±0.01mm,圓跳動位置公差高達 0.008mm,以往通過普通數控車床和通用刀具等加工工藝進行生產加工,雖然能保證零件精度,但不穩定,合格率低,生產效率低。


     本文通過結合實際生產加工條件進行探索研究,最終改進了該產品的加工技術,以提高生產質量、效率。

圖1 車銑復合車削中心前壓蓋實物圖

  

     2 、前壓蓋工藝分析

     經查閱相關車銑復合車削中心裝配圖手冊,前壓蓋是用于銜接主軸與液壓卡盤,起到連接并保證液壓卡盤與主軸的平行度、同軸度、圓跳動等位置公差和定位的作用。前壓蓋如圖 2 所示,該零件外形尺寸較大,裝夾加工較難,且右端內孔有三個小溝槽、端面兩個4mm的端面槽,形狀復雜。另外,左邊兩端面與 Φ170 外圓的位置公差為 0.008,Φ170 外圓尺寸精度±0.01,還有 Φ170 外圓端面表面粗糙度 0.8μm、Φ170 外圓面及 Φ222 左端面表面粗糙度1.6μm,這些位置公差、尺寸精度及表面粗度均較高,該零件加工完成后,還需調質T235,使零件具有良好的綜合機械性能。此外,該零件的其他技術要求為:銳邊倒棱;其余表面粗糙度為Ra6.3。

 

  

  

圖2 前壓蓋零件圖

  

     3 、加工工藝步驟

     3.1 毛坯的選擇

     根據該零件在機床中的作用,綜合經濟成本,45鋼價格便宜經過調質(或正火)后,可得到較好的切削性能,而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能,所以選定 該零件的毛坯材料為 45 鋼 ,毛 坯 尺 寸 為 Φ225×50mm,由于該零件外圓和內孔尺寸較大,先將毛坯在C6146普通車床上開粗成如圖3所示的半成品,其中,外圓尺寸Φ225mm×50mm,內孔尺寸為Φ140mm×25mm、Φ40mm。


     3.2 加工設備的選擇

     該零件的外形是軸類零件,因此適合在車床上加工,由于零件上既有切槽槽寬尺寸精度又有圓跳動位置精度,在普通車床上難以達到零件加工要求,而以往采用的普通數控車床加工該零件,其配置的三爪卡盤無法裝夾,得重新更換較大尺寸的三爪卡盤,且加工該零件所需刀具數量較多,4 位電動刀架無法滿足需求,以往的加工得常更換刀具,較為煩瑣,同時要保證零件的圓跳動位置公差也較困難。所以,經綜合考慮,選定G-210數控臥式車床加工該零件,其操作系統為發那科0i Mate-TD,最大加工直徑為Φ300mm,有8工位液壓刀塔、電動回轉刀架,其 X 軸重復定位精度為 0.007mm,均滿足零件加工要求,所以選定該機床才能保證零件的加工尺寸精度和表面粗糙度。

     

      3.3 確定裝夾方案

     根據零件圖樣分析,該零件Φ170外圓面為各端面和內孔的形位公差基準,因此,須先加工左端及最大外圓,如圖 4 所示,采用液壓三爪卡盤反撐 Φ140 內孔進行加工。而加工右端各內也及內槽時,則如圖5所示,采用液壓三爪卡盤夾持外圓進行加工。


  

 

 圖4 加工左端裝夾方法              圖5 加工右端裝夾方法

  

     3.4 刀具的選擇

     加工該零件內槽的刀具選擇時,應該掌握好排屑及刀具耐磨性等參數,避免斷刀、尺寸精度難控制等問題。本文根據機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素,適當選擇高速和大切削用量切削,選擇刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應,所以加工該零件時,主要選取以下刀具。

     第一,平端面、外圓可選用93°WC-Co 的涂層機夾外圓車刀,粗車、精車筆者選擇T01,為防止在進行端面切削時,刀具的主偏角與工件表面發生干涉(可用作圖法檢驗),擺好刀具角度裝夾,副偏角應選擇 Kr′大一點的,取Kr′=40°。 

     第二,根據查閱《現代金屬切削刀具實用技術》,加工切內槽 3~7mm,選用機夾切槽刀 3mm 刀寬,切內槽時由于零件中內端面槽寬 4mm、車削內端面槽一般都選刀寬4mm,刀桿 10mm×10mm×60mm、材料為硬質合金和高速鋼W18Cr V4R的切斷刀。

     第三,圖 6 和圖 7,是硬質合金和高速鋼 W18Cr V4R的內端面槽切斷刀,由于所加工的槽寬較小、排屑困難、容易斷刀,所以,根據查找相關刀具角度資料及實踐試驗,最終選擇如圖8所示的刀具角度較為合理、實用。

  

圖6 內端面硬質合金切槽刀  

  

圖7 內端面高速鋼切槽刀

  

  

圖8 內端面切槽刀角度

    第四,根據查閱《現代金屬切削刀具實用技術》,加工內孔時選用機夾內孔車刀。

  

     3.5 切削用量的選擇

     根據切削用量原則、查閱相關刀具切削用量手冊和機床實際狀況,以及對該零件進行的工藝分析,選擇以下切削用量。 

    3.5.1 背吃刀量的選擇。

     零件輪廓粗車循環時選ap=1.5mm,精加工時選 ap=0.3mm,內端面槽寬、內槽 ap=1.5mm 分別使用的指令是 G74、G75 進行加工,精車時選ap=0.1mm。 

     3.5.2 主軸轉速的選擇。

     粗車時 n=600r/min,精車時 n=800r/min,切內端面槽時由于使用的是高速鋼W18Cr V4R的切斷刀,而零件直徑也較大,所以實際中加工時選用轉速n=60r/min,切內槽時使用的是硬質合金機夾刀具,選用轉速n=400r/min。

     3.5.3 進給速度的選擇。

     切內端面槽時選用 F=0.05mm/r,切內槽時選用F=0.08mm/r。

     

     3.6 確定加工工藝

     前壓蓋的數控車削工藝主要內容有工步分析、工步內容、各工步所用的主軸轉速、刀具及進給速度,其具體參數見表1。

  

     4 、前壓蓋加工程序編制

     由于G-210數控臥式車床是采用后刀架右偏刀,正、反轉與常用數控車床轉向相反,因此,編制程序時注意指令M4為主軸正轉。零件左端內、外輪廓的車削加工程序如表

2所示,右端內孔、內槽的車削加工程序如表3所示。

     

     5 、結語

     經過加工工藝分析、選擇先進的加工設備、改善裝夾方案、手工磨制內端面切斷及編程操作加工,最終改進后的加工技術良好,批量生產的產品質量有保證,產品合格率達到 99%,加工時間比以往減少了 30min,切槽刀和切斷刀的使用壽命比以往延長 1 倍,零件的加工工序較集中,減少了裝夾次數,提高了位置公差,降低了加工成本,生產效率也得到了很大的提高。

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