《数控加工工艺》课件 第六章壳体类零件的数控加工工艺课件

第六章——壳体类零件的数控加工工艺壳体类零件的简介定义具有一个以上孔系，内部有一定型腔或空腔，在长、宽、高方向有一定比例的零件。结构特点封闭式多面体，空腔，内壁不均匀，有精度要求高的轴承孔，加工部分多，加工量大，主要特点是工艺复杂技术要求主要平面在平面度、表面粗错度、对装配基准面垂直度都有要求，对同轴孔系的同轴度也有要求。若粗糙度要求过低，则可能会出现漏油的现象。工艺特点先面后孔的加工顺序，这是箱体加工的一般规律；粗精加工分阶段进行，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削热、夹紧力对加工精度的影响。毛坯类型通常用经锻打的整体毛坯进行加工，有些壳体类零件采用铸造毛坯，其特点是加工余量比较大，一般都要经过多次粗加工才能进行精加工。加工方法及机床选择机床选择带有曲面轮廓的壳体类零件适合于三坐标联动或三轴以上联动加工中心进行加工。对于复杂曲面的零件，如叶轮、螺旋锥齿轮、汽车轮毂等，则需要多轴联动的数控铣床进行加工。对于材料硬度不高的零件，可以直接采用数控铣床进行加工。如果其中有不适合直接机械加工的结构，可以采用电火花加工的方法进行局部的加工。箱体类零件一般都需要进行多工位孔系、轮廓及平面加工，公差严求较高，这类零件在加工中心上加工，一次装夹可完成普通机床60％一95％的工序内容，质量稳定，节省费用，缩短生产周期。加工箱体类零件的加工中心，当加工工位较多，需工作台多次旋转角度才能完成的零件，一般选卧式镗铣类加工中心。当加工的工位较少，且跨距不大时，可选立式加工中心，从一端进行加工。加工方法(1)

当既有面又有孔时，应先铣面，后加工孔；(2)

所有孔系都先完成全部孔的粗加工，再进行精加工；(3)

一般情况下，直径>Φ30㎜的孔都应铸造出毛坯孔。通常分“粗镗-半精镗-孔端倒角-精镗”四个工步完成。(4)

直径<Φ30㎜的孔可以不铸出毛坯孔，孔和孔的端面全部加工都在加工中心上完成。(5)

在孔系加工中，先加工大孔，再加工小孔，特别是在大小孔相距很近的情况下，更要采取这一措施；(6)

对于跨距较大的箱体的同轴孔加工，尽量采取调头加工的方法，以缩短刀辅具的长径比，增加刀具刚性，提高加工质量；(7)

螺纹加工，一般情况下，M6以上，M20以下的螺纹孔可在加工中心上完成螺纹攻丝。M6以下，M20以上的螺纹可在加工中心上完成底孔加工，攻丝可通过其它手段加工。任务规划图示零件无异形，侧面无孔。其中φ12mm的孔以φ60mm的外圆有同轴度要求，且孔的加工精度为φ12mm，粗糙度为Ra1.6，φ60mm的外圆粗糙度要求为Ra3.2，零件其它尺寸均为普通线性公差，粗糙度为Ra6.3。零件主要是平面、小型腔和孔构成，需要经过平面铣削、外轮廓铣削，型腔铣削、钻孔、镗孔等工步完成。6061铝合金材料具有良好的加工性能，对刀具的磨损较小，无其它表面处理等特殊要求。图纸分析零件图纸显示最大尺寸为外接圆φ100mm的正六边形，厚度为30mm，结合装夹尺寸和加工预留量，可选择φ105mm的铝棒，下料厚度为36.5mm。毛坯选择任务规划铣削工件上表面（成型到工件原点Z0的坐标处）。预钻出毛坯中心粗加工孔φ11.5mm。粗铣型腔内部40mm×40mm的轮廓。粗铣外部φ60mm圆形和正六边形。清角40mm×40mm型腔，铣削中心孔到φ11.7mm。钻削正六边形上表面的6×φ6.5mm的通孔（钻中心孔→钻φ6.5mm孔）。进行步骤3和4各面的精加工。镗削φ12mm孔。铣削底面的装夹毛坯余量。设计加工工艺路线通过加工方法和加工方案可以看出全部步骤为铣削和钻削，且刀具使用量不会太多，选择加工中心能够满足以上步骤的全部需求。由于毛坯本身为圆柱体，可以选择一个三爪卡盘作为装夹工具。最后一步加工结合零件表面精度要求，为了保证零件已加工表面的粗糙度的，卡盘的卡爪必须选用软爪。确定工装夹具及装夹方案任务规划选定刀具及功能序号刀具号刀具补偿号刀具规格名称数量加工工步备注1T11φ80盘铣刀1铣削上表面铣削底面的毛坯余量

2T22φ11.5麻花钻1预钻中间孔

3T33φ20机架刀1粗铣40mm×40mm型腔粗铣φ60mm圆形和正六边形3刃4T44φ8HSS立铣刀1清角40mm×40mm型腔铣削中心孔到φ11.7mm2刃5T55φ8定心钻1钻定心孔

6T66φ6.5麻花钻1钻6×φ6.5mm的通孔

7T77φ8HSS立铣刀1精加工40mm×40mm型腔精加工φ60mm圆形和正六边形3刃8T8810-20可调式镗刀1镗削φ12mm孔

9T99φ8×90°倒角刀1倒钝各棱角0.5×45°

结合刀具类型、直径、工序步骤、材料类型，加工面粗糙度及公差要求选定各个工艺参数及加工路线工序及工艺参数结合实际加工情况设定安全平面，抬刀高度，切削方式、转移方式等。编写加工程序加工程序编制基本设置导入零件进入加工界面设置加工坐标系和工作组刀具建立打开零件模型并绘制盘铣上表面刀路辅助线点击“开始”按钮，选择“加工”选项，进入加工环境界面。在工序导航器的空白处右击并选择“几何视图”。MCS设置与实际机床加工时一致，把安全平面距离设置为ZM正方向50mm。选定零件为加工几何体。把“毛坯几何体”按实际情况设置右击工作组“WORKIECE”,新建刀具，结合实际需求选择“类型”和“刀具子类型”，根据实际情况命名刀具。加工程序编制工序1工步工步内容加工方式（加工类型→工序子程序）驱动几何体刀具号刀具规格主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)加工余量(mm)备注1铣削上表面mill_planar→平面轮廓铣刀路辅助线T1φ80盘铣刀250015000

2预钻中心孔drill→定心钻工件中心、深度3mmT5φ8定心钻1500150/

3预钻中心孔drill→标准钻工件中心、深度36mmT2φ11.5麻花钻70050/

4粗铣40mm×40mm型腔mill-contour→型腔铣内腔壁8个面T3φ20机架刀60003000单边0.153刃刀具5粗铣φ60mm圆形和正六边形mill-contour→型腔铣外部形状、修剪内部边界T3φ20机架刀60003500单边0.153刃刀具6清角40mm×40mm型腔mill-contour→型腔铣内腔壁（参考刀具为D20）T4φ8HSS立铣刀300018000.152刃刀具7铣削中心孔到φ11.7mmmill_planar→平面轮廓铣孔轮廓、深度底面下0.5T4φ8HSS立铣刀50002500/2刃刀具8钻6×φ6.5mm的通孔drill→定心钻6个通孔、深度3mmT5φ8定心钻1500150/

9钻6×φ6.5mm的通孔drill→标准钻6个通孔、深度底面下2mmT6φ6.5麻花钻140040/

10精铣40mm×40mm型腔mill_planar→平面轮廓铣内腔壁8个面T7φ8HSS立铣刀6000150003刃刀具11精铣φ60mm圆形mill_planar→平面轮廓铣φ60mm圆形轮廓线T7φ8HSS立铣刀6000150003刃刀具12精铣正六边形mill_planar→平面轮廓铣正六边形轮廓线T7φ8HSS立铣刀6000150003刃刀具13镗削φ12mm孔drill→镗孔中心孔T8φ10-13mm可调式镗刀9501100.15

14倒钝各棱角0.5×45°mill_planar→轮廓3D零件各个上表面