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车铣复合车削中心前压盖的加工技术
2019-4-4  来源: 广东省国防科技技师学院   作者:郭柳林
 


 
      摘 要:本文主要介绍了车削中心主轴连接件前压盖的加工技术,通过对前压盖零件特点分析及加工工艺实践探索,解决了该零件的加工成本高、质量不稳定等问题,提高了生产效率,降低了生产成本,为企业获取更大的利润。
  
     关键词:前压盖;工艺步骤;刀具;程序
  
     1 、研究背景
  
     车铣复合车削中心是以车床为基本体,并在其基础上进一步增加动力铣、钻、镗以及副主轴的功能,可以支持端面及径向的各种加工动作,使车削件需要二次、三次加工的工序在车削中心一次完成,从而让加工时间大大减少,不需要重新装夹,以达到提高加工精度的要求。
 

     作为该机床中重要部件的前压盖(实物如图 1 所示),处于主轴与液压卡盘中间,衔接这两个部件,起到固定液压卡盘,保证液压卡盘与主轴的平行度、同轴度、圆跳动等位置公差和定位的作用,是提高加工精度的重要基础。因此,前压盖的内部形状较为复杂、小沟槽较多,且尺寸精度和形位公差要求较高,其中,个别尺寸精度高达±0.01mm,圆跳动位置公差高达 0.008mm,以往通过普通数控车床和通用刀具等加工工艺进行生产加工,虽然能保证零件精度,但不稳定,合格率低,生产效率低。
     
     本文通过结合实际生产加工条件进行探索研究,最终改进了该产品的加工技术,以提高生产质量、效率。
  
图1 车铣复合车削中心前压盖实物图
  
     2 、前压盖工艺分析
  
     经查阅相关车铣复合车削中心装配图手册,前压盖是用于衔接主轴与液压卡盘,起到连接并保证液压卡盘与主轴的平行度、同轴度、圆跳动等位置公差和定位的作用。前压盖如图 2 所示,该零件外形尺寸较大,装夹加工较难,且右端内孔有三个小沟槽、端面两个4mm的端面槽,形状复杂。另外,左边两端面与 Φ170 外圆的位置公差为 0.008,Φ170 外圆尺寸精度±0.01,还有 Φ170 外圆端面表面粗糙度 0.8μm、Φ170 外圆面及 Φ222 左端面表面粗糙度1.6μm,这些位置公差、尺寸精度及表面粗度均较高,该零件加工完成后,还需调质T235,使零件具有良好的综合机械性能。此外,该零件的其他技术要求为:锐边倒棱;其余表面粗糙度为Ra6.3。
 
  
  
图2 前压盖零件图
  
     3 、加工工艺步骤
  
     3.1 毛坯的选择
  
     根据该零件在机床中的作用,综合经济成本,45钢价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,所以选定 该零件的毛坯材料为 45 钢 ,毛 坯 尺 寸 为 Φ225×50mm,由于该零件外圆和内孔尺寸较大,先将毛坯在C6146普通车床上开粗成如图3所示的半成品,其中,外圆尺寸Φ225mm×50mm,内孔尺寸为Φ140mm×25mm、Φ40mm。
  
图3 前压盖零件半成品图样
  
     3.2 加工设备的选择
  
     该零件的外形是轴类零件,因此适合在车床上加工,由于零件上既有切槽槽宽尺寸精度又有圆跳动位置精度,在普通车床上难以达到零件加工要求,而以往采用的普通数控车床加工该零件,其配置的三爪卡盘无法装夹,得重新更换较大尺寸的三爪卡盘,且加工该零件所需刀具数量较多,4 位电动刀架无法满足需求,以往的加工得常更换刀具,较为烦琐,同时要保证零件的圆跳动位置公差也较困难。所以,经综合考虑,选定G-210数控卧式车床加工该零件,其操作系统为发那科0i Mate-TD,最大加工直径为Φ300mm,有8工位液压刀塔、电动回转刀架,其 X 轴重复定位精度为 0.007mm,均满足零件加工要求,所以选定该机床才能保证零件的加工尺寸精度和表面粗糙度。
     
      3.3 确定装夹方案
     
     根据零件图样分析,该零件Φ170外圆面为各端面和内孔的形位公差基准,因此,须先加工左端及最大外圆,如图 4 所示,采用液压三爪卡盘反撑 Φ140 内孔进行加工。而加工右端各内也及内槽时,则如图5所示,采用液压三爪卡盘夹持外圆进行加工。

  

 
 图4 加工左端装夹方法              图5 加工右端装夹方法
  
     3.4 刀具的选择
  
     加工该零件内槽的刀具选择时,应该掌握好排屑及刀具耐磨性等参数,避免断刀、尺寸精度难控制等问题。本文根据机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素,适当选择高速和大切削用量切削,选择刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应,所以加工该零件时,主要选取以下刀具。
     
     第一,平端面、外圆可选用93°WC-Co 的涂层机夹外圆车刀,粗车、精车笔者选择T01,为防止在进行端面切削时,刀具的主偏角与工件表面发生干涉(可用作图法检验),摆好刀具角度装夹,副偏角应选择 Kr′大一点的,取Kr′=40°。
     
     第二,根据查阅《现代金属切削刀具实用技术》,加工切内槽 3~7mm,选用机夹切槽刀 3mm 刀宽,切内槽时由于零件中内端面槽宽 4mm、车削内端面槽一般都选刀宽4mm
,刀杆 10mm×10mm×60mm、材料为硬质合金和高速钢W18Cr V4R的切断刀。
     
     第三,图 6 和图 7,是硬质合金和高速钢 W18Cr V4R的内端面槽切断刀,由于所加工的槽宽较小、排屑困难、容易断刀,所以,根据查找相关刀具角度资料及实践试验,最终选择如图8所示的刀具角度较为合理、实用。

  
图6 内端面硬质合金切槽刀
  
  
图7 内端面高速钢切槽刀
  
  
图8 内端面切槽刀角度
  
    第四,根据查阅《现代金属切削刀具实用技术》,加工内孔时选用机夹内孔车刀。
  
     3.5 切削用量的选择
  
     根据切削用量原则、查阅相关刀具切削用量手册和机床实际状况,以及对该零件进行的工艺分析,选择以下切削用量。
     
     3.5.1 背吃刀量的选择。
     
     零件轮廓粗车循环时选ap=1.5mm,精加工时选 ap=0.3mm,内端面槽宽、内槽 ap=1.5mm 分别使用的指令是 G74、G75 进行加工,精车时选ap=0.1mm。  

     3.5.2 主轴转速的选择。
  
     粗车时 n=600r/min,精车时 n=800r/min,切内端面槽时由于使用的是高速钢W18Cr V4R的切断刀,而零件直径也较大,所以实际中加工时选用转速n=60r/min,切内槽时使用的是硬质合金机夹刀具,选用转速n=400r/min。
     
     3.5.3 进给速度的选择。
     
     切内端面槽时选用 F=0.05mm/r,切内槽时选用F=0.08mm/r。
     
     3.6 确定加工工艺
     
     前压盖的数控车削工艺主要内容有工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度,其具体参数见表1。
  
  
     4 、前压盖加工程序编制
  
     由于G-210数控卧式车床是采用后刀架右偏刀,正、反转与常用数控车床转向相反,因此,编制程序时注意指令M4为主轴正转。零件左端内、外轮廓的车削加工程序如表
2所示,右端内孔、内槽的车削加工程序如表3所示。
     
     5 、结语
     
     经过加工工艺分析、选择先进的加工设备、改善装夹方案、手工磨制内端面切断及编程操作加工,最终改进后的加工技术良好,批量生产的产品质量有保证,产品合格率达到 99%,加工时间比以往减少了 30min,切槽刀和切断刀的使用寿命比以往延长 1 倍,零件的加工工序较集中,减少了装夹次数,提高了位置公差,降低了加工成本,生产效率也得到了很大的提高。

 
    

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