零件中心孔加工（共8篇）
零件中心孔加工 篇1
由于车轴零件毛坯为锻件, 轴向没有定位基准, 加工工件中心孔只能依靠操作人员的经验, 通过肉眼观察来确定中心孔的加工深度, 往往造成中心孔孔深尺寸不一致[1]。而将普通车床, 如C316型, 加以改造成为中心孔加工专用机床, 能有效地提高劳动生产率, 降低操作人员的劳动强度, 保证加工质量。从技术改造角度来看, 改装车床对数控技术要求不高。只需对普通车床机械部分进行部分改造, 加装传感器来检测工件端部碰到刀尖一瞬间的信号, 另外需研制一个硬件控制系统。经过改装后, 使车床具备一定智能, 能够在一定范围内寻找工件轴向位置, 确保加工中心孔的孔深尺寸一致性[2]。
1 确定总体设计方案
1.1 系统机械部分改装设计
在普通车床上用传统方法加工中心孔时, 考虑C316型车床原有结构和传动关系, 并分析改装的可能性, 提出下列改装方案: (1) 工件定位夹紧装置。去掉机床原有方刀架、小溜板及后尾座, 在中拖板上通过定位底座连接一个长V形定位块, 两者之间加一调高块来调整不同直径工件的中心高距离, 工件用特制夹具夹紧。将车床传统的工件定位在主轴上实现主体运动方式改为安装在导轨上实现进给运动方式, 既解决了工件长度和直径受车床结构限制的问题, 可以加工比较长、比较粗的轴类零件, 又可以在工件进给时, 严格控制其进给距离, 保证中心孔深度尺寸的一致性。 (2) 拖动系统安装。去掉车床原有挂轮结构, 在溜板箱前面和中拖板前面通过弯板结构连接一台步进电机, 纵向进给直接靠螺母丝杠传动控制。由已编好的程序指令和加工现场外接信号控制步进电机的正、反、停运动, 驱动工件实现纵向进给运动, 保证中心孔深度尺寸和轴心的位置精度。
1.2 两种系统硬件控制方案的设计比较
系统的控制部分有两种比较适合的解决方案。一种基于单片机, 另一种基于PCI总线。这两种方案都可以满足设计要求。以下内容详细讨论了两种方案的异同与各自的优点。
(1) 基于单片机的系统解决方案。这套控制系统经过实践检验, 发现还存在一些问题。如干扰问题。加工场所的干扰比较强, 这套系统采用外部中断方式, 干扰信号易进入单片机;且单片机采集到的数据通过RS-232传送到上位机, 传送过程中可能因干扰而发生错误。 (2) 基于PCI总线的系统解决方案。基于上述方案存在的问题, 本文设计了另一种方案, 该方案基于当今流行的PCI局部总线, 将数据直接采集到计算机进行处理, 省去了中间通信环节, 最大限度地减少了受干扰的可能性, 提高了系统的自动化程度。这个解决方案, 不但能满足系统设计要求, 还基本解决了第一个方案的缺陷。这里就是围绕这个方案的具体实现而展开的。
1.3 系统硬件控制方案设计
这里采用的系统硬件控制设计方案是采用基于PCI总线的系统控制方案, 分三部分: (1) 计算机得到软件系统指令后, 发出信号经过光电祸合, 信号放大使电磁阀得电驱动操纵油缸推动夹具夹紧工件。 (2) 计算机得到工件已经夹紧信号后发出指令驱动步进电机转动。步进电机与中拖板之间用滚珠丝杆直接连接, 步进电机转动从而带动中拖板运行。 (3) 检测刀具与工件接触信号。当步进电机带动中拖板运行到工件接触刀具一瞬间时, 传感器可以检测该信号。控制工件夹紧模块是用来控制工件自动夹紧。操作人员经计算机发出开始指令后, 发出信号经光电祸合, 信号放大电路使电磁阀得电后带动液压油缸推动夹具夹紧工件, 同时反馈信号。
1.4 系统软件设计
轴类零件中心孔加工专用机床控制系统采用了基于PCI总线技术的解决方案。该控制系统在Windows 9.x操作系统下运行, 需要对系统设备进行驱动程序的编写。本课题软件设计应分为两个部分进行编写。
(1) 控制系统的应用程序设计。VC++6.0是一种功能十分强大的高级编程语言, 适合大多数工程技术人员的使用。本文中使用VC++6.0编写控制系统操作界面等。该控制界面需要实现的功能: (1) 控制步进电机拖动中拖板过程的启动与停止。 (2) 控制工件夹紧装置的启闭。 (3) 控制A/D转换的启停和读取A/D转换数据。 (4) 控制中心孔深
(2) 系统设备驱动程序的编写。V x D (Virtual x Driver) 即虚拟设备驱动程序, 它应用于Windows 3.x和9.x操作系统下。Vtools D包含了开发Vx D的所需工具, 使用非常简单。本文需要从三方面进行编写: (1) Vx D虚拟设备驱动程序与硬件。 (2) 从应用程序到V x D通信。 (3) 从V x D到应用程序的通信。
2 控制工件中心孔加工过程
这里利用PCI总线技术, 设计控制系统来实现工件中心孔加工的控制, 其加工过程如下: (1) 从应用程序界面上按动“合夹具”按钮, PCI总线得到响应后, 向PCI9052发出一个信号, 这个信号经光电祸合、信号放大驱动电磁阀闭合, 使液压油缸控制夹具夹紧工件。得到夹具夹紧工件信号后, 从应用程序界面上按动“启动”按钮, PCI总线得到响应后向PCI9052发出运行信号, 这个信号经双路光电祸合器TLP521-2与步进电机驱动器MS-3H057M相连接, 带动步进电机驱动中拖板运行。 (2) 当传感器检测到信号后经信号处理到AD 1674进行转换, 转换信号经过FIFO存储器IDT7202和CPLD芯片X C 9 5 7 2, 向P C I 9 0 5 2发出中断信号LINT#。PCI9052收到中断向PCI总线发出INTA#信号, 请求中断, 通知从FIFO中取数据。计算机确认力传感器信号和电流传感器信号为真信号后, 根据数据经PCI总线发出加工中心孔4mm深度所需脉冲数, 使步进电机驱动中拖板运行至完成工件一端中心孔加工, 立即返回运行到另一端, 当工件与另一端的刀具相接触再度检测信号, 经过相应处理后, 完成工件另一端中心孔深度加工。应用程序发出返回加工原点的指令, 步进电机驱动拖板运行至加工原点后停止, 按动“开夹具”按钮, 启开夹具, 取出工件, 整个工件中心孔加工过程完成。
参考文献
[1]郝志锋.中心孔加工中常出现的几种问题分析[J].现代机械, 2007 (4) .
[2]钟俏灵.Z8210端面铣打中心孔机床的PLC改造实例分析[J].装备制造技术, 2009 (3) .
零件中心孔加工 篇2
镗孔加工是指将工件上原有的孔进行扩大，并达到所需的要求。通过高效率的粗镗(一般采用双刃镗刀)，快速切削金属达到要求的尺寸；通过精镗，修正下孔的偏心、获得精确位置和形状精度以及表面光洁度，精镗往往作为一种高精度加工法被使用在最后的工序上。
例如，各种机器的轴承孔以及各种发动机的箱体、箱盖的加工等。
和其它机械加工相比，镗孔加工是属一种较难的加工。精镗一般靠调节其微调装置要加工出H7、H6这样的微米级的孔。随着加工中心的普及，现在的镗孔加工只需要进行编程、按扭操作等。因此，就需要有更简单、更方便、更精密的刀具来保证产品的质量。
二、加工中心的镗孔加工的特点
1、工具转动 和车床加工不同，加工中心加工时由于工具转动，便不可能在加工中及时掌握刀尖的情况来调节进刀量等。也不可能象数控车床那样可以只调节数控按扭就可以改变加工直径。这便成了完全自动化加工的一个很大的障碍。也正因为加工中心不具有自动加工直径调节机能(附有U轴机能的除外)，就要求镗刀必须具有微调机构或自动补偿机能，特别是在精镗时根据公差要求有时必须在微米级调节。
另外，加工中心镗孔时由于切屑的流出方向在不断地改变，所以刀尖、工件的冷却以及切屑的排出都要比车床加工时难的多。特别是用卧式加工中心进行钢的盲孔粗镗加工时，尤为困难。
2、颤振 镗孔加工时最常出现的、也是最令人头疼问题是颤振。在加工中心上发生颤振的原因主要有以下几点 ①工具系统的刚性 包括刀柄、镗杆、镗头以及中间连接部分的刚性。因为是悬臂加工，特别是小孔、深孔及硬质工件的加工时，工具系统的刚性尤为重要。②工具系统的动平衡 相对于工具系统的转动轴心，工具自身如有一不平衡质量，在转动时因不平衡的离心力的作用而导致颤振的发生。特别是在高速加工时工具的动平衡性所产生影响很大。③工件自身或工件的固定刚性 象一些较小、较薄的部件由于其自身的刚性不足，或由于工件形状等原因无法使用合理的治具进行充分的固定。④刀片的刀尖形状 刀片的形状、前角、主偏角、刀尖半径、断屑槽形状等均会导致切削抗力也不同。⑤切削参数的选择 包括切削速度、进给、进刀量以及冷却方式等。⑥机器的主轴系统等。机器主轴自身的刚性、轴承及齿轮的性能以及主轴和刀柄之间的连接刚性。3.镗刀的选择基准 根据加工内容的不同镗刀的选择基准也不一样，一般来说，应注意系统本身的刚性、动平衡性、柔性、信赖性、操作方便性及寿命和成本。
3-1.整体式镗刀与模块式镗刀 以前整体式镗刀主要用在批量产品的生产线或专用机上，但实际上机器的规格有多种多样:BT、JT、ST、CT、MT等。即使规格一样，大小也有不同。如BT有15、30、40、45、50、60等。即使规格、大小都一样，有可能拉钉形状、螺纹不一样，或者法兰面形状不一样。这些都使得整体式镗刀在应用上遇到很大的困难。特别是近些年来，市场结构、需要日新月异，产品周期日益缩短，这就要求加工机械以及加工工具具有更充分的柔性。所以整体式镗刀大多数已从工厂中消失。模块式镗刀即是将镗刀分为：主柄、中间模块(等径、变径)、镗刀座、镗头、刀片等多个部分，然后根据具体的加工内容(粗镗、精镗；孔的直径、深度、形状；工件材料等等)进行自由组合。这样不但大大地减少了刀柄数量，降低了成本，可迅速应对各种加工要求，同时由于存在高精度连接面，起到了减振作用，这样就大大提高了镗刀的刚性。如今世界机械加工行业中80%以上都是使用的模块式镗刀。成都千木数控刀具有限公司是国内专业生产镗刀的公司，全部采用国家标准TMG21接口(ABS接口)，使得镗刀具有极大的通用性、高连接精度和高连接刚性。精加工的镗刀头采用BIG和山特维克的精密微调单元，不仅保证了客户加工精度，同时大大降低了客户的采购成本。（文章整理：卧式加工中心 ）
比较项目 镗刀的刚性 镗刀的精度 对孔深的适应性 对孔形状的适应性 机床间的通用性 工件材料的对应性 刀尖形状的对应性 工具的复合化 初期成本 综合成本 整体式 模块式 △ ○ ○ ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ × ○ ○ △ △
零件中心孔加工 篇3
一、钻孔
螺纹加工前先要进行螺纹底孔的加工, 既钻孔。首先需要定义什么是深孔, 为什么它需要特殊的考虑。在钻削中, 那些孔深大于3倍孔径的孔称为深孔。钻孔时由于孔较深, 排屑和冷却更困难;钻头又细又长, 刚性差, 钻头容易弯曲或折断;孔轴心线易偏斜;因转速较高, 产生的切削温度较高并且不易散发, 加剧钻头的磨损。又加上是在特殊材料上进行孔加工, 如在铬、镍不锈钢材料上进行孔加工:由于其塑性大、韧性高、导热性差等原因, 钻孔时切削负荷大, 不易断屑, 产生较大的切削热;并且产生较大的加工硬化, 使钻头的磨损加快;所以对特殊材料零件进行深孔螺纹加工是比较困难的。
二、攻螺纹
深孔攻丝意味着攻丝深度大于丝锥直径的1.5倍以上。如当用一只直径为1/4″的丝锥加工深度为3/8″的螺纹时, 这种情况通常称为深孔攻丝。加工一个深孔螺纹, 意味着刀具与工件之间需长时间的接触。同时, 在加工过程中会产生更多的切削热和更大的切削力。因此在特殊材料 (如钛金属类零件) 的小深孔中进行攻丝容易产生刀具破损和螺纹的不一致性。例如, 在一个钛合金零件上进行深孔攻丝是非常具有挑战性的。如果在一个接近完工的零件上, 由于丝锥破损产生的刮削作用而导致零件报废, 这是非常不经济的。因此, 为避免刮削, 要求使用正确的刀具和攻丝技术。为解决这个问题, 可以采用两种方案: (1) 增大攻丝前孔的直径; (2) 使用专为深孔攻丝设计的丝锥。
1、增大攻丝前孔的直径
合适的螺纹底孔对于螺纹加工是十分重要的。一个尺寸稍大的螺纹底孔能有效降低攻丝过程中产生的切削热和切削力。但它也会减小螺纹的接触率。在深孔中, 允许在孔壁上只攻出螺纹全高的50%。这一点在对特殊材料和难加工材料的小孔攻丝时尤其重要。因为尽管由于孔壁上螺纹高度的减少导致螺纹接触率下降, 但由于螺纹长度的增加, 因此仍可保持螺纹可靠的连接。
螺纹底孔的直径增量主要取决于所要求的螺纹接触率和每英寸的螺纹头数。根据上述两值, 利用经验公式可计算出正确的螺纹底孔直径:当加工塑性较大的材料及扩张量中等的条件时, 螺纹底孔的直径等于螺纹大径减去螺距的差;当加工塑性较小的材料及扩张量较小的条件时, 螺纹底孔的直径等于螺纹大径减去1.05倍到1.1倍螺距的差;
2、切削参数
由于钛金属零件难于加工, 因此需要对切削参数和刀具几何尺寸做充分考虑。
(1) 切削速度
由于钛合金具有大的弹性和变形率, 因此需要采有相对较小的切削速度。在加工钛合金零件的小孔时, 推荐采用的圆周切削速度为10~14英寸/分。我们不推荐采用更小的速度, 因为那样会导致工件的冷作硬化。另外, 也需注意刀具破损而导致切削热。
(2) 容屑槽
在深孔攻丝时, 需减少丝锥槽数, 使每个槽的容屑空间增大。这样, 当丝锥退刀时, 可以带走更多的铁屑, 减小由于铁屑堵塞而造成刀具破损的机会。但另一方面, 丝锥容屑槽的加大使得芯部直径减小, 因此, 丝锥强度受到影响。所以这也会影响切削速外, 螺旋槽丝锥比直槽丝锥更易排屑。
(3) 前角和后角
小前角可提高切削刃强度, 从而增加刀具寿命;而大前角有利于切削长切屑的金属。因此在对钛合金加工时, 需综合考虑这两个方面的因素, 选用合适的前角。大后角可以减小刀具和切屑之间的摩擦。因此有时要求丝锥后角为40。在加工钛金属时, 在丝锥上磨出大的后角, 有利于排屑。另外, 全磨制丝锥和刃背铲磨的丝锥也有利于攻丝。
(4) 冷却液
当加工特殊材料时, 必须保证切削液到达切削刃。为改进冷却液的流量, 推荐在丝锥的刃背上开冷却槽。如果直径足够大的话, 可考虑采用内冷却丝锥。
3、应用实例
某飞机零件制造商需在一个零件上进行深孔攻丝。该零件材料为7级钛合金。加工中, 圆周切削速度为13英寸/分, 同时采用冷却液。为保证零件精度, 操作者在丝锥磨钝前要及时更换。当丝锥磨损时, 切削过程中产生的声音会发生变化。通过听这些声音, 在加工前, 操作者能确定在丝锥磨损前所能加工的螺纹孔数。
零件中心孔加工 篇4
在工业生产中锉配的应用是十分广泛的, 如键的修配, 模具滑块修配, 制作各种样板等, 都离不开锉配的技能。因此, 本文以典型凸凹配合为例, 所示, 分析论述其加工工艺过程, 零件图工艺分析, 工艺路线制定和测量方法。
1 零件图工艺分析
2 零件工艺分析
3 加工工艺路线
(4) 粗锉加工各个加工面。件1尺寸35±0.01mm, 50±0.01mm与80±0.01mm各留0.1mm的精加工余量, 另外80±0.01mm尺寸应以孔距40±0.02mm为准对称分配。件2尺寸19mm留余量为1mm, 即实际加工尺寸为20mm, 使其与件1上表面配合, 以保证配合尺寸70mm和装夹要求, 尺寸35mm, 80mm精加工余量均与件1相同。
(5) 使用平行夹与平口钳装夹, 采用百分表校正工件, 主要校正80mm尺寸方向的直线度。装夹方向及检测。
3.2 件1加工工艺
(2) 以底面为测量基准, 精修控制尺寸19±0.01mm, 采用百分表和量块配合测量。
(3) 以底面为测量基准, 精修控制50±0.01mm尺寸。
(5) 用正弦规和量块检测, 间接控制斜面交点尺寸21.52±0.01mm。首先计算斜面与基准直角的点的垂直距离68.96mm, 再次计算正弦规左下角与平板的距离T;然后两数值相加就是的量块尺寸T+68.96。
(6) 复检、去除毛刺。
3.3 件2加工工艺
(1) 将件1与件2组合, 放入定位销, 以件1下平面为测量基准, 采用角度尺和千分尺测量控制件2外形尺寸80±0.01mm的C面, 保证其与件1同线, 所示;再以C面为基准控制尺寸80±0.01mm。
(2) 保持工件组合状态, 以件1下平面为基准控制尺寸70±0.01mm。
(3) 以工件上表面为基准, 精修尺寸19mm。
(4) 以工件外形实际尺寸, 计算斜面尺寸到基准点的距离34.32, 采用与件1斜面相同的测量方法进行加工, 所示。
(5) 以上表面为测量基准, 精修尺寸50mm, 确保1mm的配合间隙。
(6) 复检、去除毛刺。
4 结论
零件锉削加工之前要充分考虑其加工顺序、测量方法, 否则就难以达到各项精度要求。尽量采用标准量具, 以减少测量的累积误差。加工过程中要注意零件变形造成的影响, 并及时检查予以消除。这样零件的加工精度不但提高, 加工工时也会相应的减少。
参考文献
[1]曹洪利, 姬振宇.高级模具钳工工艺与技能训练[M].中国劳动劳动保障出版社, 2011.
[2]高级钳工技术[M].机械工业出版社, 2010.
零件中心孔加工 篇5
不锈钢作为一种难加工的材料,在建筑、电力等行业有着广泛的应用。在实际加工过程中,不锈钢易硬化和产生积屑瘤,且其导热性较差。针对这种现象,本文通过一个具体实例,对不锈钢零件的加工工艺方法进行了探讨,以便通过使用数控车可以更加精准地加工不锈钢零件,提高加工效率。
1 典型零件分析
1.1 基本情况分析
某机修配件见图1,该零件为精密不锈钢零件,硬度为HRC22~HRC26,材质为2Cr13不锈钢;在零件中设置有多个深孔,特别是Φ17.5mm内孔是该零件的重点加工对象。为了确保不锈钢零件加工的精准性,必须对内腔各孔的车削加工进行严格把控,才能满足尺寸、位置以及精度要求[1]。
1.2 加工难点分析
通过图1可以看出,由于零件结构的特殊性,在内腔车削时只能采用螺纹胎具的定位方式进行装夹,工作断面与轴向定位面的距离为156 mm,而且由于形状不规则,所以在装夹系统中很容易失衡。在深孔数控车加工时,Φ17.5mm的内孔深度达到了121mm,是高的7倍之多,镗削刀具的长径比超过了10,这就增加了刀具的装夹难度。此外,该零件对于尺寸精度、同轴度、垂直度都有很高的要求,如果在加工的过程中出现一点误差,都可能会对零件的实用性能造成严重的影响。所以在不锈钢精密深孔的数控车加工时,要对刀具的选择、切削参数以及工艺路线的设置等进行严格的要求,以保证该零件加工合格。
2 工艺路线的设计及加工刀具的选择
根据该零件的特点以及加工的难点,可以制定出以下数控车削工艺路线:粗车内外形—半精车内外形—精车内外形—精车Φ17.5mm内孔—精车内孔环形槽—车端面槽。
2.1 刀具的选择
根据不锈钢的加工特点,从以下几方面综合考虑选择合适的刀具:(1)为了避免出现工件脱落的现象,要选择与螺纹胎具螺纹反向的右手刀具;(2)刀片的几何形状和刀片的断屑槽形要保证尽可能地减小切削力,这样就可以减少对零件刚性的影响;(3)刀尖的圆弧要适中,圆弧过大会产生颤纹,圆弧过小时刀尖容易损坏,从而影响刀具的使用寿命;(4)刀杆要选择内冷却的形式,这样在加工的过程中就会使零件得到充分的冷却,同时还要对排屑方向做好相应的控制。根据以上要求选择各工序所使用的刀具,详见表1。
2.2 工件的装夹
由于不锈钢零件的结构特征,只能采用螺纹胎具对轴向定位面进行定位。在安装螺纹胎具的时候要保证精准性和严密性,确保螺纹和主轴同轴。在螺纹胎具材料的选择上也要有一定的要求,要使用40Cr材料作为基体材料,然后经过热处理使其硬度达到HRC28~HRC32才能满足加工的需求。同时还要保证螺纹胎具上导向面的粗糙程度Ra≤1.6μm,圆柱定位面的长度≤1.5mm,这样就能够保证在加工的过程中不会出现错位的状况[2]。
2.3 切削参数及内孔测量方式
根据零件的尺寸、精度以及表面粗糙度等要求,以表面粗糙度值计算公式Ra=50f2/r(其中,r为刀尖圆弧的半径,f为刀具的进给量)的计算值为基础,初定切削参数;然后通过刀具手册找到对应的切削参数的数值。最后确定的各工序刀具切削参数如表2所示。
在对零件加工的过程中要时刻关注刀片的磨损程度,并及时更换刀片,以减小对零件产生的不良影响,避免出现螺纹胎具与工件“研死”状况。
在内孔Φ17.5mm上存在0.018mm的公差,如果是采用内径三爪千分尺对内孔进行测量,会存在更大的误差,而且在测量的过程中还可能会对内孔造成划痕,所以应该使用气动测量仪进行测量(因为它的测量精度能够精准到0.001mm),在测量的过程中一般不会对内孔造成影响,而且精度很高[3]。
2.4 冷却方式及排屑问题
在切削方式上要选择刀杆内冷却与刀座外冷却相结合的方式,要使用水溶剂极压切削液,这样更能保证冷却的效果达到最佳。在进行外冷却的过程中要将切削液对准刀尖部位,以保证刀尖与零件接触的部位快速冷却,避免在加工切削的过程中切削热对零件产生不良影响。
由于该不锈钢零件的内孔长径比较大,所以在进行镗孔的过程中,在半精车、精车的每个加工环节都要暂停检查,将切屑及时清理干净,避免切屑缠绕在刀杆上对零件产生划痕等。
3 不锈钢零件精密深孔数控车加工过程及注意事项
将螺纹胎具旋入到机床中,然后利用扳手将其固定好,通过百分表测量,使工件的径向圆跳动与端面圆跳动不超过0.002mm。为了防止在加工的过程中刀具的切削力太大而导致切削不稳定的状况,每加工10件要用百分表测量一次,这样就可以避免螺纹胎具产生位移而对加工零件的精度产生影响。同时还要控制在加工外圆、端面槽时切削速度、进给量不能太大,避免对端面槽和外圆产生振纹;在加工内孔时,由于镗孔道与内孔直径距离很近,所以要用百分表测量出刀具的垂直位置;在精加工的过程中排屑要干净,避免切屑对零件和刀杆产生的影响,在深孔精加工过程中要把加工余量控制在0.06mm~0.1mm之间。在以上所有的加工环节中都要对切屑形状、内孔表面粗糙度以及刀尖的使用情况进行及时的检查,保证机床的各部分处于正常的运行状态,还要及时更换刀片,以确保零件加工的质量。
4 小结
对以上方法进行了实际的验证,对上百件的零件加工后,测量不锈钢内孔的粗糙度值为0.9μm,圆柱度为0.002mm、垂直度为0.006mm,其他各参数均符合加工要求,该方法的加工合格率达到98%以上,在很大程度上提升了加工效率。这种数控车加工的方法对其他不锈钢零件、精密深孔以及端面槽零件的车削加工提供了良好的技术支撑,可提高零件加工的精准度,同时也节省了材料。
摘要：随着企业的快速发展,对加工材料的多样化需求不断增加,像高温合金、不锈钢以及钛合金等难加工的材料被广泛应用于各行各业中。针对不锈钢零件精密深孔数控车加工的方法进行了探讨,以提高零件加工的精准度。
关键词：不锈钢零件,精密深孔,数控车加工方法
参考文献
[1]李庆,马进中.典型零件的造型与自动编程加工[J].机械职业教育,2010(2):61-63.
[2]宋福林,张加锋.数控车床的切削振动分析与控制方案[J].机械工程师,2011(7):93-94.
零件中心孔加工 篇6
偏心轴(孔)类零件可以在普通车床上加工,单件或小批量生产时可使用自定心三爪卡盘,并在其中一个卡爪上安装垫片,使工件被三爪所夹住的定位圆与要加工的偏心回转面偏心。也可以使用四爪卡盘,由相邻两个卡爪定位,另两个卡爪夹紧,调整好四爪回转轴线与主轴轴线偏移量后也可以加工出偏心轴(孔)。当生产批量较大时,为提高生产效率和使定位准确需设计生产专用夹具,但成本有所提高。无论采用哪种偏心处理,生产过程中必须要将偏心加工工序与非偏心加工工序分开进行,而零件装夹次数增多会影响零件精度,同时降低了加工效率。
数控车床以其效率高、柔性好的特点大量普及,本文尝试使用数控车床,在不做机械偏心的前提下,开发偏心轴(孔)加工通用性宏程序,由宏变量控制主轴回转与刀具径向规律性联动,达到加工偏心轴(孔)的目的。
1偏心轴车削刀路分析与数学处理
图1为一个偏心轴零件示意图。毛坯直径为D,偏心圆半径为r,偏心距为e。以毛坯轴线为回转轴加工偏心轴时,在数控车床主轴旋转的同时,刀架的径向运动应以主轴回转一周为一周期做前后往复运动,即刀具的x坐标应与主轴的回转角度以某种关系实时联动起来,同时,刀具应以用户规定的进给量在z轴匀速进给。
1.1x 坐标与主轴旋转角度的关系
如图1所示,假设刀具正在切削半径为r,偏心距为e的偏心轴上,刀尖当前位置为P点,此时主轴回转角度为θ,则刀尖的当前x轴坐标应为图1中的OP线段长度a的2倍(即2a)。由余弦定理可知,a,r,e和角度θ有如下关系:
变换得:
在生产实际中,偏心距e不能大于偏心轴半径r,因此:
这样,当以数控车床主轴回转角度θ为循环变量表示主轴位置时,车刀的实时x坐标可由式(3)计算出来。
1.2合成进给速度的计算
若宏子程序用户提供的进给速度为f(mm/r),则主轴转过一个θ角时刀具在z轴上的位移应该为w=θ/360f,x轴上的位移应为u=2(a2θ-aθ)(其中,a2θ为主轴转角为2θ时的a值,aθ为主轴转角为θ时的a值),则合成进给速度应为
1.3径向多次进给时的主轴定向问题
与车削同心轴不同,偏心轴车削径向进给后,当z向开始进给时主轴的旋转角度应与前一刀严格一致,否则偏心轴的轴线偏移方向将是随机的,会导致偏心轴车削失败,因此在正常切削进给前加入G32引导程序段,如图2所示。G32指令运行时与G01、G02、G03等准备功能不同,其刀具的轴线进给时刻不是随机的,只有当数控系统接收到主轴脉冲编码器发出的zero脉冲信号后才可驱动z轴电机进给,因此G32指令在车削螺纹多次进给时才不会乱加。车削偏心轴时由G32引导G01,二者之间不允许做暂停,能有效解决主轴的定向问题,另外还需注意,在切削过程中不允许操作者改变机床操作面板上的进给倍率修调旋钮(G32进给倍率修调将被屏蔽,其他插补功能不会屏蔽)。
2宏程序的调用
数控系统不仅可以进行常量编程,而且还为编程扩展提供了宏程序开发功能。宏程序以变量编程,其形式自由,应用灵活,具备计算机高级语言的变量赋值、逻辑运算及条件转移和变量循环等程序流程控制方法,使得传统加工中难加工的诸如非圆曲线类等零件的加工问题得到很好的解决。
宏变量可以与常量混合出现在数控程序中,也可以作为子程序 由主程序 调用。其调 用指令格 式为:G65P(宏程序号)L(重复次数)(变量分配)。其中,G65为宏程序调用指令,P(宏程序号)为宏程序名,L(重复次数)为宏程序重复调用的次数,重复次数为1时,可省略不写,取值范围为1~9999,(变量分配)为宏程序中的宏变量赋常量。宏变量可分为局部变量(#1~ #33)、公共变量 (#100~ #199,#500~ #599)以及系统变量(#1000~#5335)。
变量可以以MDI方式或在程序中直接以#_=数值的形式赋值,当宏程序以子程序形式出现时则需要在程序调用时以引数进形式分配。车削偏心轴的通用宏子程序共用到毛坯直径、偏心距、右端面z坐标等11个局部变量,变量名称及引数地址如下:
3宏程序的编制
宏子程序包括粗加工和精加工两道工序,用户可以根据需要指定粗加工背吃刀量、粗加工进给量及精加工余量和进给量。调用格式为:
4结束语
偏心轴(孔)类零件通用宏程序可以不必对零件进行机械偏心设置,减少了工件装夹次数,保证了零件精度。车削时要求刀具在轴向进给的同时在径向作高频往复运动,这就要求数控系统的响应速度很高。基于目前企业大量使用的通用数控车削类设备数控系统限制,在使用本程序时,不宜指定过高的主轴转速和进给量。
摘要：探讨了在不做机械偏置的情况下利用数控车床车削偏心轴(孔)零件的方法,并建立了数学模型,编写了偏心轴类零件车削通用宏程序,解决了切入点定位的一致性问题。
零件中心孔加工 篇7
关键词：数控车床,枪钻技术,深孔零件
1 问题的提出
我公司是生产潜油电泵的专业公司。潜油电泵机组是一种机械采油设备, 其作用就是将井下的液体抽送到地面, 工作部分主要在几百米至上千米的井下, 如图1是潜油电泵机组工作示意图。从图1中可以看出其井下部分有潜油电泵、分离器、保护器和潜油电机、电缆等, 主要工作空间在井下套管中, 按适用套管直径可分为适用于512in和7in以上套管的各种系列潜油电泵机组。由于受到使用环境的限制, 带有小直径深孔的零件很多, 例如:保护器轴 (ф6×270mm深孔) 等, 存在加工难题。传统的小直径深孔零件的钻削一般使用麻花钻, 每钻深5mm就须退一次刀排屑, 不退刀会堵屑使钻头折断, 并且钻出的孔粗糙度高, 效率低, 劳动强度大。针对小直径深孔零件加工的难题, 我们引进枪钻技术, 并与数控车床结合来加工零件, 取得了较好的效果。
1.变压器2.控制柜3.接线盒4.井口5.泄油器6.单流阀7.泵出口接头8.潜油离心泵9.油气分离器10.电机保护器11.潜油电机12.测温测压装置13.扶正器14.小扁电缆15.大扁电缆
2 数控车床枪钻系统的工作原理和组成部分
枪钻技术是为了解决深孔加工所发展起来的一门技术, 通过多年的使用、发展和完善, 现如今已得到普及。它解决了麻花钻不能解决的深孔和高精度孔的加工问题, 有多项特殊功能: (1) 适用广泛。可用于多种机床, 如手动镗床、车削中心、车床、铣床、钻床及立、卧式加工中心等。 (2) 可获得极低的表面粗糙度。粗糙度通常为Ra0.5~3.0。 (3) 强劲的功能。钻孔深度可达钻头直径的30~210倍, 无需中途退屑。孔径从准3~52mm, 深度最大可达3000mm, 当深度超过直径的30倍时, 可分级钻削。 (4) 结构简单。 (5) 占地面积小。 (6) 成本低。
我们将枪钻技术应用到数控车床上, 该系统由深孔枪钻和高压冷却系统组成 (如图2) 。工件安装在车床卡盘上随卡盘一起旋转, 钻头通过引导孔进入工件表面时, 由于钻刃的独特结构起到自引导的作用, 使切削精度得到提高, 冷却液通过钻头中间的通道到达切削部位, 并通过排屑槽将切屑带出加工孔, 同时对钻头背部的的支撑凸台进行润滑, 并对钻刃进行冷却, 这样可获得良好的加工表面质量, 提高了加工精度。
2.1 枪钻
枪钻由钻刃、刀身和驱动柄三部分组成, 其结构见图3。
(1) 钻刃。钻刃是整个枪钻系统的关键部分, 它采用硬质合金材料, 以获得良好的切削能力。其独特科学的组合结构, 可对钻削过程起到导向的作用, 通过一次贯穿得到一个高精度的深孔。钻刃有两个基本度, 在加工过程中可根据工件的材质进行适当的组合, 以平衡工作中的切削力, 利于断屑, 同时它将切削力传递给支撑凸肩, 保证了钻进过程的直线度和同轴度, 从而获得高精度的深孔。钻刃上设计有很小的倒锥度, 其直径略大于刀身, 可防止钻身在深孔内自由摆动从而刮到已加工表面, 降低孔的表面质量。钻刃有圆孔通道与刀身的油道相连接, 加工时高压冷却液经此通道到达切削点, 并将切屑带出深孔。图4是枪刃的外圆轮廓。
(2) 刀身。刀身用经热处理的合金钢制成, 这使枪钻获得足够的强度和韧性, 使之在高速切削中减少变形和振动, 保证切削动作的直线度和同轴度, 从而获得较好的加工质量。刀身通长开有160°的V型槽, 加工时经驱动柄、刀身到达刃部的高压切削冷却液从此V型槽排出孔外, 并将切屑带出。
(3) 驱动柄。驱动柄与刀身的颈部处设计有圆弧过渡, 可增加强度, 避免应力集中损坏枪钻。驱动柄为圆柱形, 上面有一平面, 为加持套筒缩进枪钻用。
2.2 高压冷却系统
高压冷却雾化装置是枪钻系统中的关键系统, 它主要起润滑、冷却和排屑的作用, 其工作压力一般是0.7MPa左右。工作时, 通过双路管线和高流量喷雾装置加压给切削液, 一部分驱动脉冲泵形成喷雾, 另一部分连续驱动活塞泵, 将切削液送至钻头切削区, 使雾化后的切削液吸收加工产生的热量, 使枪钻刀头得到充分的冷却和润滑, 保证其有良好的工作环境, 同时将切屑吹出工件。以往高压冷却装置是采用专门配置的油基切削液进行冷却的, 这种油基切削液冷却性差、清洗性差, 易产生油雾、防火性差, 使用过程中有刺激性的气味产生, 并会损伤操作者的皮肤。针对这些缺陷, 我们经过摸索, 采用水基半合成液 (微乳化液) 代替油基冷却液, 这种微乳化液有油性和水性双重性能, 具有极压、润滑、冷却、防锈和清洗多种功效。它既避免了油基冷却液的缺陷, 又克服了乳化液易腐化、清洗性差和合成切削液侵蚀机床漆面、润滑性能差的缺点, 使用后效果良好。
3 枪钻技术在数控车床上的的应用实效
应用工件为轴类零件, 材质为蒙乃尔K500, 硬度为260~300HB。切削方式为工件旋转, 刀具固定装卡。
3.1 钻尖角度的选择
枪钻的外刃角ψ外、内刃角ψ内和钻尖的偏心距影响钻削效果。
(1) 钻尖角几何参数的选择依据。钻尖角为2ψ[2ψ=180°- (ψ外+ψ内) ], 为保证加工孔的表面质量, 枪钻的径向切削力和主切削力合理作用在支撑区上。
(2) 钻刃角度参数的刃磨。钻头切削刃的交点位置在距离钻头中心1/4直径处, 可避免钻孔偏心, 当外刃径向切削力大于内刃径向切削力时, 其合力始终作用于待加工表面。经过多次试验, 按图5所示的角度参数刃磨钻刃, 可以保证钻削效果。
3.2 引导孔的加工
由于枪钻是单刃切削, 钻孔时其单刃结构使得枪钻不能依靠自身来平衡切削力, 影响切削效果。为解决这个问题, 必须对钻头进行引导, 其引导孔的加工方法是在枪钻的装卡位置安装一个放合金钻头的工装 (如图6) , 把钻头放在里边夹紧, 编辑一个钻孔的程序进行加工, 在工件上钻引导孔, 加工出的引导孔孔径精度控制在0.025mm之内, 深度为D/2~D, 孔的粗糙度低, 以保证用枪钻加工深孔的质量。
3.3 切削参数
转速:1600r/min, 走刀速度f=0.008mm/r, 线速度v=18m/min。
3.4 切削分二级
根据我们的产品情况, 采取支撑距离与钻杆直径比为30时为一级。如:产品中有一种需加工276mm深的孔, 加工时可分二级钻削, 每级调整时间为5min左右, 每级切削时间为18~22min。
3.5 辅助工装
为保证主轴旋转的稳定性, 保护主轴, 提高加工质量, 我们又设计了两个辅助工装: (1) 主轴辅助支撑套。图7是放在主轴内的辅助支撑套, 它的内孔与工件的外径尺寸公差在0.06mm内, 外径设计成可与主轴内孔形成紧配合的锥面, 它可以保护主轴, 减少磨损。 (2) 图8是可升降辅助支撑架, 它安装在机床左侧, 加工时, 工件装在轴承内的隔套里, 根据工件的直径大小进行升降调节, 来保证工件加工时的直线度。采取这两个辅助装置, 降低了工件的摆动, 减少了主轴磨损的可能, 主轴旋转的稳定性得到了提高, 保证了工件的加工质量。
4 枪钻应用与传统加工的对比
通过较长时间的加工实践, 我们发现采用枪钻进行深孔加工, 切削速度快, 切削平稳, 冷却充分, 排屑顺利, 效果良好。与使用麻花钻加工相比, 工作效率和加工精度都有很大提高。表1是采用两种加工方法加工蒙乃尔K500轴深孔情况的对比。
使用枪钻加工深孔零件, 每套机组平均可节省工时67.5h, 节约工时费用573.75元, 按照我公司年产量2000套电泵机组来计算, 一年就可节约工时费用1147500元, 经济效益十分可观。
5 结语
研磨法修复加工中心主轴锥孔精度 篇8
1. 研磨
准备7∶24锥度的灰铸铁锥孔研具两根, 其中一根为半圆锥体研具, 作为粗研磨用, 另一根为整圆锥体研具, 用作半精研, 利用该机床报废的刀柄锥体作为精研具。
用标准锥体着色检查, 用半圆锥体研具研磨内孔面高点, 将180#白刚玉研磨粉加煤油调匀后涂在研具上, 以20m/min的线速度做径向正反旋转运动。
清理干净内锥孔的研磨剂, 用标准验棒分别测主轴近处和距主轴端部300mm处径向跳动, 并在主轴轴颈上记下最高点的标记。根据所测数值在下次研磨时配合锥体着色检查, 调整研磨重点部位。同时注意主轴锥孔轴线和主轴定心轴颈的同轴度, 如果粗研之后同轴度偏差过大很难纠正过来, 就会造成主轴报废, 如主轴近处有径向跳动过大的倾向就应该引起注意。
每次研磨步骤:清理内孔→着色检查→清理内孔→检测→研磨。该步骤反复进行, 直至近主轴处径向跳动<0.01mm, 距主轴300mm处径向跳动<0.15mm, 改用整圆锥体研具, 进行半精研磨, 反复研至主轴轴颈径向跳动<0.003mm, 距主轴300mm处径向跳动<0.05mm, 最后用刀柄锥体, 用W14微粉加10号机油的研磨剂进行精研磨, 研至精度要求。
2. 操作要点
确定研磨重点, 在手持研具对锥孔作径向正反旋转, 每次重复动作时要有意识地向研磨重点 (锥孔表面高点) 用力。要按圆周方向错过一角度, 这样连续几次后, 作一次小距离的轴向进退移动, 保持研磨的均匀度, 加速研磨进度。
由于锥孔研磨易出现中凸现象, 因此在涂研磨剂时, 中间部位稍多些。每次检测时, 在测得第一次数值后将检验棒旋转180°, 再测第二次, 以保证检测准确性。每次测量和研修时, 注意主轴锥孔轴线和主轴定心轴颈的同轴度。
3. 研磨后精度
锥孔研磨后, 精度见表1, 符合出厂标准。