鍵槽的數(shù)控加工工藝與編程

1、鍵槽的數(shù)控加工工藝與編程摘要本設(shè)計(jì)分析了數(shù)控機(jī)床加工軸外鍵梢的工藝以及引起加工誤差的因素.分析比照了普通機(jī)床加工軸外鍵梢和數(shù)控加工的優(yōu)劣.提出了加工軸外鍵梢的工裝設(shè)計(jì)方案及加工工藝.在設(shè)計(jì)方案確定以后,根據(jù)具體使用要求和工作情況設(shè)計(jì)夾具的定位元件,夾緊機(jī)構(gòu),定位鍵和夾具體.在生產(chǎn)加工中,應(yīng)用本設(shè)計(jì)裝夾工件,定位夾緊可靠, 可以提升工件的加工精度.關(guān)鍵詞：數(shù)控,鍵梢,加工工藝,編程緒論數(shù)控英文名字：Numerical Control簡稱：N.技術(shù)是指用數(shù) 字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實(shí)現(xiàn)一臺或多臺機(jī)械設(shè)備動(dòng)作限制 的技術(shù).數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進(jìn)制形式數(shù)據(jù)運(yùn)算的出現(xiàn). 1908年,穿孔的

2、金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末,以紙為 數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的限制系統(tǒng)被創(chuàng)造；1938年,香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸, 奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī),包括 計(jì)算機(jī)數(shù)字限制系統(tǒng)的根底.數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床限制密切結(jié)合開展起 來的.1952年,第一臺數(shù)控機(jī)床問世,成為世界機(jī)械工業(yè)史上一件 劃時(shí)代的事件,推動(dòng)了自動(dòng)化的開展.數(shù)控機(jī)床是根據(jù)事先編制好的加工程序,自動(dòng)地對被加工零件進(jìn) 行加工.我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡、 位移量、切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量、背吃刀量等以及輔助功能換 刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開、關(guān)等,根據(jù)數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令 代碼及程序格式編寫成加工程

3、序單,再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控 制介質(zhì)上如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器,然后輸入到數(shù)控 機(jī)床的數(shù)控裝置中,從而指揮機(jī)床加工零件.這種從零件圖的分析到制成限制介質(zhì)的全部過程叫數(shù)控程序的 編制.數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床是根據(jù)程序 自動(dòng)加工零件,而普通機(jī)床要由人來操作,我們只要改變限制機(jī)床動(dòng) 作的程序就可以到達(dá)加工不同零件的目的. 因此,數(shù)控機(jī)床特別適用 于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的零件.本文主要介紹了鍵梢及數(shù)控的加工工藝,還有鍵梢加工的編程.第2章鍵槽軸類零件外鍵梢是與鍵配合構(gòu)成鍵連接.鍵是用來連接軸與軸上 傳動(dòng)件例如齒輪,帶輪等等以實(shí)現(xiàn)周向或軸向固定,以便傳 動(dòng)

4、件與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).軸外鍵梢的加工精度高,那么 鍵在鍵梢中的軸向固定良好,連接更為可靠.鍵梢加工中,對稱度是重要的技術(shù)指標(biāo).運(yùn)用普通立銃床加工軸 外鍵梢,采用傳統(tǒng)加工工藝,一般用抱鉗裝夾工件,用鍵梢銃刀或是 立銃刀加工,在加工過程中受力不均衡,容易引起加工誤差.生產(chǎn)效 率較低,運(yùn)動(dòng)剛性差,質(zhì)量穩(wěn)定性差.運(yùn)用數(shù)控銃床加工軸外鍵梢,可以實(shí)現(xiàn)X軸與Z軸聯(lián)動(dòng),形成“之 字形走刀路線,較普通走刀路線受力更均衡,從而改變了工件的受力 情況,有利于提升工件的加工精度.2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用軸類零件外鍵梢與鍵配合構(gòu)成鍵連接.鍵是用來連接軸與軸上傳 動(dòng)件例如齒輪,帶輪等等周向或是

5、軸向固定,以便傳動(dòng)件與軸一 起轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).軸外鍵梢的加工精度高,那么鍵在鍵梢中 固定良好,連接可靠.當(dāng)被連接的轂類零件在工作過程中必須在軸上 做軸向移動(dòng)時(shí)如變速箱中的滑移齒輪,需要采用導(dǎo)向平鍵或是滑 鍵,那么需銃削出較長的鍵梢,以實(shí)現(xiàn)轂類零件的軸向移動(dòng).2.2 零件的工藝分析軸類零件主要加工外表是各外圓外表. 次要加工外表是軸外鍵梢, 花鍵,螺紋.通常先安排定位基面的加工,為加工其他外表做好準(zhǔn)備.后安排 次要外表的加工.所以軸外鍵梢的加工安排在外圓精車或粗磨以后, 精磨之前進(jìn)行.否那么會在外圓終加工時(shí)產(chǎn)生沖擊,不利于保證加工質(zhì) 量影響刀具的壽命,或是會破壞主要加工外表已經(jīng)獲得的精度

6、.軸外鍵梢與軸類零件外圓有位置要求.鍵梢與工件外圓的對稱度公差為 0.08mm由以上分析,需要先加工工件的主要加工外表, 然后借助專用夾 具加工軸外鍵梢,并且保證它們之間的位置精度要求.2.3 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一. 基面選擇得正確 與合理,可以使加工質(zhì)量得到保證,生產(chǎn)率得以提升.否那么,加工工 藝過程中會問題百出,會造成零件報(bào)廢,使生產(chǎn)無法順利進(jìn)行.(1)粗基準(zhǔn)的選擇.對于軸類零件的加工,以外圓作為粗基準(zhǔn).(2)精基準(zhǔn)的選擇.采用頂尖孔作為定位基準(zhǔn).以頂尖孔為精 基準(zhǔn)可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一,能夠在一次裝夾中加工出各段外圓外表及端 面,可以很好的保證各外圓外表的同軸度以

7、及外圓與端面的垂直度, 加工效率高并且所用的夾具結(jié)構(gòu)簡單.所以對于實(shí)心軸(棒料或鍛件 毛胚),在粗加工之前,應(yīng)先打頂尖孔,以后的工序都以頂尖孔定位.(3)加工軸外鍵梢以工件外圓柱面作為定位基準(zhǔn).2.4制定工藝路線對于7級精度,外表粗糙度 R1-0.5 pm的一般傳動(dòng)軸,工藝路 線方案為：(1)用工件外圓外表作為粗基準(zhǔn),鉆頂尖孔.(2)用頂尖孔定位,粗車外圓外表和端面.(3)用頂尖孔定位,精車外圓外表和端面.(4)用外圓柱面定位,加工軸外鍵梢.(5)熱處理.(6)修研頂尖孔.(7)用頂尖孔定位,粗磨外圓.(8)用頂尖孔定位,精磨外圓.(9)檢驗(yàn).第3章軸外鍵槽的傳統(tǒng)加工工藝與傳統(tǒng)加工方式3.1

8、加工軸外鍵槽的傳統(tǒng)工藝與傳統(tǒng)工藝分析3.1.1 傳統(tǒng)工藝運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽如圖 6所示：現(xiàn)將銃刀垂直進(jìn)給移向工件,到一 定深度后,將縱向進(jìn)給切至鍵槽全長；再進(jìn)行垂直進(jìn)給,然后反向縱向進(jìn)給,反 復(fù)屢次直至切刀要求深度.3.1.2 傳統(tǒng)工藝分析運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽會帶來兩個(gè)弊端：其一垂直切削分力加大,引起刀具撓度和轉(zhuǎn)角加大,這樣就加劇鍵槽側(cè)面傾 斜,另外順銃與逆銃時(shí)產(chǎn)生的不對稱變形,這些都會給對稱度帶來不利影響.其二吃深較大,銃刀與工件接觸弧長,切削沿前刀面滑動(dòng)時(shí)間較長,因此前 后刀面同時(shí)磨損,而后刀面磨損尤為嚴(yán)重,這樣鍵槽寬度尺寸會受到影響,同時(shí) 減少刀具重磨次數(shù).基于以上兩點(diǎn),此工藝

9、對于加工軸外鍵槽的效果較差.3.2 軸外鍵槽的傳統(tǒng)加工方式圖6傳統(tǒng)加工方式圓軸類外鍵槽通常使用鍵槽銃刀或立銃刀加工, 如圖6所示.用鍵槽銃刀銃 削封閉式鍵槽時(shí),一般用抱鉗裝夾工件或 v型體裝夾工件夾緊工件前必須校正夾具在工作臺中的位谿, 然后利用螺栓與工作臺T型槽 連接.鍵槽長度進(jìn)給量由工作臺縱向進(jìn)給手輪限制, 深度進(jìn)給由工作臺升降進(jìn)給 手柄來限制,寬度由銃刀直徑限制.其工作循環(huán)如圖6所示；先將銃刀垂直進(jìn)給 移向工件,切削少量的深度,將工件縱向進(jìn)給切至鍵槽的全長；再進(jìn)行垂直進(jìn)給,然前方向縱向進(jìn)給,反復(fù)屢次直至完成.用傳統(tǒng)的工藝方法和普通銃床來加工精 度要求不是很高的鍵槽,應(yīng)用較為廣泛,隨處可見

10、.3.3 傳統(tǒng)加工方式分析用傳統(tǒng)的工藝方法和普通銃床來加工精度要求不是很高的軸外鍵槽,應(yīng)用較為廣泛.運(yùn)用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽,在精度要求較高,尺寸范圍變化大的時(shí)候存在 如下弊端：(1)質(zhì)量穩(wěn)定性差?yuàn)A具在工作臺中的位谿是引起鍵槽的對稱平面與軸的縱向?qū)ΨQ面不重合的重要因素,在加工中假設(shè)工件長度的變化沒有任何規(guī)律性, 工作臺上中央T型槽磨 損量不均衡,必然會影響夾具定位的準(zhǔn)確性,進(jìn)而造成鍵槽定位的不準(zhǔn)確,引起 質(zhì)量穩(wěn)定性較低.(2)生產(chǎn)效率低由于工件上對稱度要求越高,就對機(jī)床的定位精度要求高,而且對工件在火 具上的定位精度要求也越高,因此調(diào)試難度就會加大.(3)運(yùn)動(dòng)剛性差普通銃床調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)多,引起誤差

11、的幾率高(如梯形絲杠與螺母之間的間隙調(diào) 整；刀桿與主軸連接的間隙調(diào)整等),導(dǎo)致相對運(yùn)動(dòng)剛性差.止匕外,由作用于銃 刀刀刃上的不均衡切削力導(dǎo)致銃刀的微量變形也會引起對稱度誤差第4章軸外鍵槽的數(shù)控加工工藝與加工方式4.1 數(shù)控加工工藝“之字形數(shù)控工藝如圖 7所示.采用數(shù)控加工能實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng),即 X 軸與Z軸同時(shí)發(fā)出進(jìn)給指令,刀具形成“之字形循環(huán)進(jìn)給,每一次循環(huán)進(jìn)給的 過程中吃深量逐漸加大,與傳統(tǒng)工藝相比,吃刀量相對減小而進(jìn)給速度顯著增大 這樣在根本相同的生產(chǎn)效率下,可以大大改變切削過程中工件的受力狀況, 減小 刀具變形所引起的對稱度誤差,使軸外鍵槽的對稱精度得以保證.采用數(shù)控裝谿實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng),即

12、X,Z軸同時(shí)發(fā)出進(jìn)給指令,使之形成“之 字形循環(huán)進(jìn)給,與傳統(tǒng)工藝相比每一循環(huán)減小了吃刀量而增大了進(jìn)給速度,這樣在同等的生產(chǎn)效率下既可以保證改變切削過程中工件的受力狀態(tài),減小刀具變形所引起的對稱度誤差,間接的提升主軸的剛性180止匕外,減小了刀具磨損,可以延長刀具使用壽命.圖7數(shù)控工藝4.2 數(shù)控加工生產(chǎn)的優(yōu)勢4.2.1 生產(chǎn)率的提升數(shù)控機(jī)床可以采用較大的切削用量, 具有自動(dòng)變速,自動(dòng)換刀,自動(dòng)交換工 件,生產(chǎn)率得以極大的提升,一般為普通機(jī)床的 3-4倍,甚至更高,尤其是對于 復(fù)雜的零件,加工量大的工件和易出過失的工件, 生產(chǎn)率可以大大提升,減輕了 工人的勞動(dòng)強(qiáng)度.數(shù)控加工工藝的根本特點(diǎn)：1工序

13、的內(nèi)容復(fù)雜.這是由于數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床價(jià)格貴,假設(shè) 只加工簡單工序在經(jīng)濟(jì)上不合算,所以數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的 工序,甚至在普通機(jī)床上難以完成的工序.2工步的安排更為詳盡.這是由于在普通機(jī)床上的加工工藝中 不必考慮的問題,如工序內(nèi)工步的安排、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)及加工路線 確實(shí)定等問題,在編制數(shù)控機(jī)床加工工藝時(shí)卻不能忽略.4.2.2 數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性與靈活性數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性.加工完這一種(或這一批)零 件后,需要更換為另一種(或另一批)零件時(shí),只需要更換新的零件加工程序. 所以數(shù)控機(jī)床是產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁時(shí)代的首選柔性設(shè)備.4.2.3 機(jī)床剛性的提升數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中傳動(dòng)執(zhí)行機(jī)

14、構(gòu)采用高精度滾珠絲杠傳動(dòng)副,并取消Y向變速環(huán)節(jié)運(yùn)動(dòng)環(huán)節(jié),減小調(diào)整間隙環(huán)節(jié),可以提升機(jī)床的運(yùn)動(dòng)剛度.4.2.4 采用數(shù)控加工工藝,改變受力狀況數(shù)控加工工藝如圖7所示.采用數(shù)控裝置實(shí)現(xiàn)兩軸聯(lián)動(dòng),即 X,Z 軸同時(shí)發(fā)出進(jìn)給指令,使之形成“之字形循環(huán)進(jìn)給,與傳統(tǒng)工藝相 比每一循環(huán)減小了吃刀量而增大了進(jìn)給速度,這樣在同等的生產(chǎn)效率下既可以保證改變切削過程中工件的受力狀態(tài),減小刀具變形所引起的對稱度誤差,間接的提升主軸的剛性.又可以減小刀具的磨損,提 高其使用壽命.4.3數(shù)控加工工藝4.3.1數(shù)控加工工藝守那么工程要求內(nèi)容加工前的準(zhǔn)備(1)操作者必須根據(jù)機(jī)床使用說明書悉機(jī)床的性能、加工范圍和精度,并要熟練

15、地掌握機(jī)床及其數(shù) 控裝置或計(jì)算機(jī)各局部的作用及操作方法.(2)檢查個(gè)開關(guān)、旋鈕和手柄是否在正確位置.(3)啟動(dòng)限制電氣局部,按規(guī)定進(jìn)行預(yù)熱.(4)開動(dòng)機(jī)床使其空運(yùn)轉(zhuǎn),并檢查各開關(guān)、按鈕、旋鈕和手柄的靈敏性及潤滑系統(tǒng)是否正常等.(5)熟悉被加工件的加工程序和編程原點(diǎn).刀具與工件的裝(1)安防刀具時(shí)應(yīng)注意刀具的使用順序,刀具的安放位置必須與程序要求的順序和位置夾(2)工件的裝夾除應(yīng)牢固可靠外,還應(yīng)注意防止在工作中刀具與工件或刀具與夾具發(fā)生干預(yù)加工(1)進(jìn)行首件加工前,必須經(jīng)過程序檢查(試走 程序)、軌跡檢查、單程序段試切及工件尺寸檢查 等步驟.(2)在加工時(shí),必須正確輸入程序,不得擅自更改程序.(

16、3)在加工過程中操作者應(yīng)隨時(shí)監(jiān)視顯示裝置, 發(fā)現(xiàn)報(bào)警信號時(shí)應(yīng)及時(shí)停車排除故障.零件加工完 后,應(yīng)將程序妥善保管,以備再用.4.3.1數(shù)控加工工藝性分析被加工零件的數(shù)控加工工藝性問題涉及面很廣, 下面結(jié)合編程的 可能性和方便性提出一些必須分析和審查的內(nèi)容.1、尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)在數(shù)控編程中,所有點(diǎn)、線、面的尺寸和位置都是以編程原點(diǎn)為基準(zhǔn)的.因此零件圖樣上最好直接給出坐標(biāo)尺寸, 或盡量以同一基準(zhǔn) 引注尺寸.2、幾何要素的條件應(yīng)完整、準(zhǔn)確在程序編制中,編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的集合要素 參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系.由于在自動(dòng)編程時(shí)要對零件輪廓的所有 幾何元素進(jìn)行定義,手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo), 無論哪一 點(diǎn)不明確或不確定,編程都無法進(jìn)行.但由于零件設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過 程中考慮