数控机床加工工艺实例分析

第9章数控机床加工工艺实例分析

9．1大批量生产零件数控车削加工工艺

9．2数控铣削加工工艺实例分析

9．3加工中心加工工艺实例分析

9．4数控线切割机床加工工艺实例分析

9．1大批量生产零件数控车削加工工艺

9.1.1．零件介绍

图9—1所示为铜接头零件简图。该零件材料为HPb59—1，毛坯为30铜六方冷拔型材，是国内某精密仪器厂接洽日本的定单零件，为大批量生产类型产品。该零件为外圆柱面、内外螺纹、内圆柱孔、内圆锥孔、内外环槽等表面组成的零件，加工表面较多，适合在数控车床上加工。

图9—1铜接头零图

9.1.2工艺分析

1．加工技术要求分析

该零件有众多的精度要求：大端内螺纹RC1/2，大端内螺纹倒角1×45°，小端内孔直径φ，连接小端内孔与大端内螺纹的内锥孔长16.5、大径φ10.7，小端外径φ11，外螺纹G1/2，大端端面2—φ29，大端外表面刻字6.8。以及其它各轴向尺寸、粗糙度要求等。此外，零件上不得有毛刺伤痕及油污，未注公差±0.1。φ6.8孔P处不得有毛刺，但倒角不得大于0.3。零件上φ11外圆、φG1/2螺纹、Rc1/2内螺纹6.8孔与G1/2螺纹、Rc1/2内螺纹有同轴度要求，φ6.8与G1/2一次装夹加工，以保证同心。上述技术要求决定了需加工的表面及相应加工方案（见表9—1）。

2．定位基准的选择

因该零件为大批量，采用普通机床和数控机床共同加工完成，见表9—1综合工艺过程卡。按工序分散原则、先粗后精原则划分工序，其整个工艺流程分两大部分：一部分是下料和粗加工部分，在普通机床上完成，粗加工的定位基准是用三爪卡盘以外六方、各端面配合定位；另一部分是精加工和螺纹加工部分，在数控车床上完成，按装夹方式划分为两个工序，外螺纹加工等以外六方和大端面定位是一个工序，内螺纹加工等使用专用夹具(如图9—4所示)以外螺纹面、大端左端面定位是另一个工序。（见表9—2～表9—8）3．工艺方案拟定

（1）下料车端面、切断（2）外表面各部分粗车——精车（3）钻孔小端钻盲孔φ5.5；大端钻孔φ15（4）钻锥孔锥形钻头钻锥孔（5）切退刀槽、外螺纹切槽2.5×φ18，精车螺纹G1/2（6）切内槽、内螺纹切内槽2.5×φ22、精车内螺纹Rc1/2。

9.1.3铜接头综合工艺过程卡和工序卡1．铜接头综合工艺过程卡

表9—1铜接头综合工艺过程卡

零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重/kg净重/kg车型每车件数铜接头HPb59—1冷拔型材

工序号工序名称设备名称夹具进给量/mm/r主轴转速/r/min切削速度/m/min冷却液负荷/%1下料卧式车床三爪平卡盘

2粗车小端外圆卧式车床三爪平卡盘

3粗车小端面及钻孔卧式车床三爪平卡盘

4粗车大端面及钻孔卧式车床三爪平卡盘

5钻锥孔卧式车床三爪平卡盘

6精车小端面各部数控机床三爪平卡盘

7精车大端面各部数控机床专用夹具

编制

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共1页第1页表9—4铜接头工序卡

机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头

工序号工序名称材料3粗车小端面及钻孔HPb59-1

加工车间设备型号夹具

CM6125三爪平卡盘

工步号工步内容刀具量具及检具

1车小端面车刀游标卡尺

2钻φ6孔至φ5.5，孔深18φ5.5钻头

编制

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审定

批准

表9—5铜接头工序卡

机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头

工序号工序名称材料4粗车大端面及钻孔HPb59-1

加工车间设备型号夹具

CM6125三爪平卡盘

工步号工步内容刀具量具及检具

1车大端面车刀游标卡尺

2钻Rc1/2螺纹底孔，孔深17φ15钻头

编制

校对

审定

批准

表9—6铜接头工序卡

机械加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头

工序号工序名称材料5钻锥孔HPb59-1

加工车间设备型号夹具

CM6125三爪平卡盘

工步号工步内容刀具量具及检具

1成形钻头钻锥形孔锥形钻头

编制

校对

审定

批准

表9—7铜接头工序卡

数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头

工序号工序名称材料6精车小端面各部HPb59-1

加工车间设备型号夹具

CNC6132三爪平卡盘

工步号工步内容刀具走刀次数量具及检具1精车小端面、φ11外圆、φ20.8端面、G1/2螺纹底径至φ20.9和车大端左端面倒角及退刀槽车刀T01

游标卡尺2精车φ6.8到尺寸车刀T021塞规3精车G1/2螺纹到尺寸外螺纹车刀T036螺纹环规编制

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审定

批准

表9—8铜接头工序卡

数控加工工序卡零件图号零件名称文件编号第页CF-AD316Z0铜接头

工序号工序名称材料7精车大端面各部HPb59-1

加工车间设备型号夹具

CNC6132专用夹具

工步号工步内容刀具走刀次数量具及检具1精车大端面至21.5、靠倒角2-φ29（30°）、精车内螺纹Rc1/2大径、车内槽2.5×φ22专用车刀T01

游标卡尺2精车内螺纹Rc1/2到尺寸内螺纹车刀T027螺纹塞规3精车内锥孔到尺寸车刀T031塞规编制

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审定

批准

3.数控加工走刀路线图

表9—9数控加工走刀路线图

数控加工走刀路线图零件图号CF-AD316Z0工序号6工步号1程序号O0099机床型号CNC6132程序段号

加工内容精车小端外圆柱面、端面、倒角及退刀槽共1页第页

符号

含义抬刀下刀编程原点起刀点走刀方向走刀线相切爬斜坡铰孔行切

4．刀具调整图图9—2工序6（小端外轮廓精加工）刀具调整图

图9—3工序7（大端外轮廓精加工）刀具调整图

5．专用夹具图9—4工序7专用夹具零件图

9．2数控铣削加工工艺实例分析

9.2.1零件介绍

典型零件如图9—5所示，该零件为铸造件(灰口铸铁)，铣削上表面、最大外形轮廓、挖深度为2.5mm的凹槽、钻8个φ5.5和5个φ6.5的孔。公差按ITl0级自由公差确定，加工表面粗糙度Ra≤6．3。制订加工工序。图9—5盖板零件

9.2.2工艺分析

1．工艺分析

该零件形状较典型，并且为轴对称图形，也便于装夹和定位。该例在数控铣削加工中有一定的代表性。（1）图样分析该零件以φ22mm孔的中心线为基准，尺寸标注齐全；且无封闭尺寸及其他标注错误；尺寸精度要求不高。（2）加工工艺该零件为铸造件(灰口铸铁)，其结构并不复杂，但对要求加工部分需要一次定位二次装夹。根据数控铣床工序划分原则，先安排平面铣削，后安排孔和槽的加工。对于该工件加工顺序为：先铣削上平面；铣削轮廓；用中心钻点窝；钻φ5.5mm的孔；钻φ6.5mm的孔；然后，先用压板压紧工件，再松开定位销螺母，进行挖φ2.5mm深的中心槽。2．选择装夹和定位该零件在生产时，可采用“一面、两销”的定位方式，以工件底面为第一定位基准，定位元件采用支撑面，限制工件在X、y方向的旋转运动和Z方向的直线运动，两个φ22mm的孔作为第二定位基准，定位元件采用带螺纹的两个圆柱定位销，进行定位和压紧。限制工件在X、y方向的直线运动和Z方向的旋转运动。挖φ2.5mm深的中心槽时，先用压板压紧工件，再松开定位销螺母。在批量生产加工过程中，应保证定位销与工作台相对位置的稳定。3．选择铣刀和切削用量铣削上表面选取φ25mm立铣刀(由于采用两个中心孔定位，不能使用端面铣刀)，先进行粗铣，留0.2～0.5mm余量，再进行精铣；最大外形轮廓铣削可选用直径较大的刀，根据余量决定铣削次数，最后余量加工应≤φ0.5mm；挖深度为2.5mm，选用直径≤φ8mm的立铣刀；钻φ5.5和φ6.5的孔，先用φ3的中心钻点窝，再分别用φ5.5mm和φ6.5mm的麻花钻钻削。4．确定走刀路线盖板挖槽走刀线路如图9—6所示，采用由内向外“平行环切并清角”或采用由外向内“平行环切并清角”的切削方式。盖板钻孔走刀线路如图9—7所示。编程与工件坐标系大端φ22mm孔的中心点为坐标系原点，对刀点根据实际情况而定，定位销与工作台固定以后，可以套装一标准块，然后再进行定位。图9—6盖板挖槽走刀路线

图9—7盖板钻孔走刀路线

9.2.3加工工序卡片和刀具使用卡片盖板零件数控铣加工工序卡片和刀具使用卡片见表9—10和表6—11。

表9—10盖板零件数控铣加工工序卡片

（单位名称）数控加工工序卡零件名称零件图号材料02盖板

HT32-52工艺序号02夹具名称

夹具编号

使用设备XK5025工步号加工内容程序号刀具名称刀具规格/mm补偿号补偿值主轴转速/r·min-1进给速度/mm·min-1进给倍率/%切削深度/mm加工余量/mm1铣平面粗

立铣刀φ25

20220030

精

40220020

0.52铣外轮廓粗

立铣刀φ25H1

20220030

精

φ25H1

40220010

0.53挖槽

键槽铣刀φ8

40220010

4点窝

中心钻φ3

80010020

5钻孔

麻花钻φ5.5

60220020

6钻孔

麻花钻φ6.

6025010

注意事项①启动机床回零后，检查机床零点。②换刀后，应松开主轴锁定，并对Z轴进行对刀。③正确操作机床，注意安全，文明生产表9—11盖板零件数控铣加工刀具使用卡片

编号刀具名称刀具规格/mm数量用途刀具材料1立铣刀φ251铣平面、轮廓合金镶条2键槽铣刀φ81挖孔高速刀（HSS）3麻花钻φ5.51钻孔高速刀（HSS）4麻花钻φ6.51钻孔高速刀（HSS）9．3加工中心加工工艺实例分析

9.3.1零件介绍

在立式加工中心上加工如图9—8所示盖板零件，零件材料为HT200，铸件毛坯尺寸(长×宽×高)为170mm×170mm×23mm。图9—8盖板零件图

9.3.2工艺分析1．零件图工艺分析该零件毛坯为铸件，外轮廓(4个侧面)为不加工面，主要加工A、B面及孔系，包括4个M16螺纹孔、4个阶梯孔及1个φ6OH7。尺寸精度要求一般，最高为IT7级。4-φ12H8、φ60H7孔的表面粗糙度要求较高，达到只Ra0.8，其余加工表面粗糙度要求一般。根据上述分析，A、B面加工可采用粗铣-精铣方案；φ6OH7孔为已铸出毛坯孔，因而选择粗镗-半精镗-精镗方案；4-φ12H8宜采用钻孔-铰孔方案，以满足表面粗糙度要求。2．确定装夹方案

该零件形状比较规则、简单，加工面与不加工面的位置精度要求不高，可采用平口虎钳夹紧。但应先加工A面，然后以A面(主要定位基面)和两个侧面定位，用虎钳从侧面夹紧。3．确定加工顺序及走刀路线

按照先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。总体顺序为粗、精铣A、B面-粗镗、半精镗、精镗φ60H7孔-钻各中心孔-钻、锪、铰4-φ12H8和4-φ16孔-钻4-M16螺纹底孔-攻螺纹。由零件图可知，孔的位置精度要求不高，因此所有孔加工的进给路线按最短路线确定。

图9—9、图9—10、图9—11、图9—12、图9—13为孔加工各工步的进给路线。

图9—9镗φ60H7孔进给路线

return图9—10钻中心孔进给路线

return图9—11钻、铰4-φ12H8孔进给路线

return图9—12锪4-φ16孔进给路线

return图9—13钻螺纹底孔、攻螺纹进给路线

return4．刀具的选择铣A、B表面时，为缩短进给路线，提高加工效率，减少接刀痕迹，同时考虑切削力矩不要太大，选择φ100硬质合金可转位面铣刀。孔、螺纹孔加工刀具尺寸根据加工尺寸选择，所选刀具见表9—12。5．切削用量的选择铣A、B表面时，留0.2mm精铣余量；精镗φ60H7孔留0.1mm余量；4-φ12H8孔留0.1mm铰孔余量。查表确定切削速度和进给量，然后根据式vc=πdn/1000、vf=nf、vf=nZfz计算各工步的主轴转速和进给速度。

9.3.3填写数控加工工序卡片

将各工步的加工内容、所用刀具和切削用量填入表9—13盖板零件数控加工工序卡片。

表9—12盖板零件数控加工刀具卡片

产品名称或代号×××零件名称盖板零件图号×××序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀长／mm1234567891011T01T02T03T04T05T06T07T08T09T10Tllφ100可转位面铣刀φ3中心钻φ58镗刀φ59.9镗刀φ60H7镗刀φ11.9麻花钻φ16阶梯铣刀φ12H8铰刀φ14麻花钻90°φ16铣刀机用丝锥M16l1ll1l11111

铣A、B表面钻中心孔粗螳φ60H7孔半精镗φ60H7孔精镗φ60H7孔钻4-φ12H8底孔锪4-φ16阶梯孔铰4-φ12H8孔钻4-M16螺纹底孔4-M16螺纹孔倒角攻4-M16螺纹孔

编制×××审核×××批准×××年月日共页第页表9—13盖板零件数控加工工序卡片

单位名称×××产品名称或代号零件名称零件图号×××盖板×××工序号程序编号夹具名称使用设备车间××××××平口虎钳TH5660A数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速/r·min-1进给速度/mm·min-1背/侧吃刀量/mm备注123456789lo11121314粗铣A面精铣A面粗铣B面精铣B面，保证尺寸15钻各光孔和螺纹孔的中心孔粗镗φ60H7孔至φ58半精镗φ60H7孔至φ59.9精镗φ60H7孔钻4-φ12H8底孔至φ11.9锪4-φ16阶梯孔铰4-φ12H8孔钻4-M16螺纹底孔至φ144-M16螺纹孔端倒角攻4-M16螺纹孔T0lT01T0lT01T02T03T04T05T06T07T08T09T10T11φ100φ100φ100φ100φ3φ58φ59.9φ60H7φ11.9φ16φ12H8φ14φ16M1625032025032010004004605205002001003503001008040804040605030603030504