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計分析了數(shù)控機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計方案及加工工藝.在設計方案確定以后,根據(jù)具體使用要求和工作情況設計夾具的定位元件,夾緊機構,定位鍵和夾具體.在生產(chǎn)加工中,應用本設計裝夾工件,定位夾緊可靠, 可以提升工件的加工精度.關鍵詞：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.技術是指用數(shù) 字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作限制 的技術.數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(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)在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸, 奠定了現(xiàn)代計算機,包括 計算機數(shù)字限制系統(tǒng)的根底.數(shù)控技術是與機床限制密切結合開展起 來的.1952年,第一臺數(shù)控機床問世,成為世界機械工業(yè)史上一件 劃時代的事件,推動了自動化的開展.數(shù)控機床是根據(jù)事先編制好的加工程序,自動地對被加工零件進 行加工.我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、 位移量、切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、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、關等,根據(jù)數(shù)控機床規(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 機床的數(shù)控裝置中,從而指揮機床加工零件.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)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機床是根據(jù)程序 自動加工零件,而普通機床要由人來操作,我們只要改變限制機床動 作的程序就可以到達加工不同零件的目的. 因此,數(shù)控機床特別適用 于加工小批量且形狀復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成鍵連接.鍵是用來連接軸與軸上 傳動件例如齒輪,帶輪等等以實現(xiàn)周向或軸向固定,以便傳 動

4、件與軸一起轉(zhuǎn)動傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動.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指標.運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,運動剛性差,質(zhì)量穩(wěn)定性差.運用數(shù)控銃床加工軸外鍵梢,可以實現(xiàn)X軸與Z軸聯(lián)動,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成鍵連接.鍵是用來連接軸與軸上傳 動件例如齒輪,帶輪等等周向或是

5、軸向固定,以便傳動件與軸一 起轉(zhuǎn)動傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運動.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.當被連接的轂類零件在工作過程中必須在軸上 做軸向移動時如變速箱中的滑移齒輪,需要采用導向平鍵或是滑 鍵,那么需銃削出較長的鍵梢,以實現(xiàn)轂類零件的軸向移動.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, 精磨之前進行.否那么會在外圓終加工時產(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)程設計中的重要工作之一. 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,會造成零件報廢,使生產(chǎn)無法順利進行.(1)粗基準的選擇.對于軸類零件的加工,以外圓作為粗基準.(2)精基準的選擇.采用頂尖孔作為定位基準.以頂尖孔為精 基準可以實現(xiàn)基準統(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構簡單.所以對于實心軸(棒料或鍛件 毛胚),在粗加工之前,應先打頂尖孔,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.2.4制定工藝路線對于7級精度,外表粗糙度 R1-0.5 pm的一般傳動軸,工藝路 線方案為：(1)用工件外圓外表作為粗基準,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.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)將銃刀垂直進給移向工件,到一 定深度后,將縱向進給切至鍵槽全長；再進行垂直進給,然后反向縱向進給,反 復屢次直至切刀要求深度.3.1.2 傳統(tǒng)工藝分析運用傳統(tǒng)工藝加工軸外鍵槽會帶來兩個弊端：其一垂直切削分力加大,引起刀具撓度和轉(zhuǎn)角加大,這樣就加劇鍵槽側面傾 斜,另外順銃與逆銃時產(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,切削沿前刀面滑動時間較長,因此前 后刀面同時磨損,而后刀面磨損尤為嚴重,這樣鍵槽寬度尺寸會受到影響,同時 減少刀具重磨次數(shù).基于以上兩點,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,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.鍵槽長度進給量由工作臺縱向進給手輪限制, 深度進給由工作臺升降進給 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；先將銃刀垂直進給 移向工件,切削少量的深度,將工件縱向進給切至鍵槽的全長；再進行垂直進給,然前方向縱向進給,反復屢次直至完成.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,應用較為廣泛.運用傳統(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候存在 如下弊端：(1)質(zhì)量穩(wěn)定性差夾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確性,進而造成鍵槽定位的不準確,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)運動剛性差普通銃床調(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),導致相對運動剛性差.止匕外,由作用于銃 刀刀刃上的不均衡切削力導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)控加工能實現(xiàn)兩軸聯(lián)動,即 X 軸與Z軸同時發(fā)出進給指令,刀具形成“之字形循環(huán)進給,每一次循環(huán)進給的 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)控裝谿實現(xiàn)兩軸聯(lián)動,即

12、X,Z軸同時發(fā)出進給指令,使之形成“之 字形循環(huán)進給,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)控機床可以采用較大的切削用量, 具有自動變速,自動換刀,自動交換工 件,生產(chǎn)率得以極大的提升,一般為普通機床的 3-4倍,甚至更高,尤其是對于 復雜的零件,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 工人的勞動強度.數(shù)控加工工藝的根本特點：1工序

13、的內(nèi)容復雜.這是由于數(shù)控機床比普通機床價格貴,假設 只加工簡單工序在經(jīng)濟上不合算,所以數(shù)控機床上通常安排較復雜的 工序,甚至在普通機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、換刀點及加工路線 確實定等問題,在編制數(shù)控機床加工工藝時卻不能忽略.4.2.2 數(shù)控機床的適應性與靈活性數(shù)控機床具有廣泛的適應性和較大的靈活性.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,只需要更換新的零件加工程序. 所以數(shù)控機床是產(chǎn)品更新?lián)Q代頻繁時代的首選柔性設備.4.2.3 機床剛性的提升數(shù)控機床進給系統(tǒng)中傳動執(zhí)行機

14、構采用高精度滾珠絲杠傳動副,并取消Y向變速環(huán)節(jié)運動環(huán)節(jié),減小調(diào)整間隙環(huán)節(jié),可以提升機床的運動剛度.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)控裝置實現(xiàn)兩軸聯(lián)動,即 X,Z 軸同時發(fā)出進給指令,使之形成“之字形循環(huán)進給,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)容加工前的準備(1)操作者必須根據(jù)機床使用說明書悉機床的性能、加工范圍和精度,并要熟練

15、地掌握機床及其數(shù) 控裝置或計算機各局部的作用及操作方法.(2)檢查個開關、旋鈕和手柄是否在正確位置.(3)啟動限制電氣局部,按規(guī)定進行預熱.(4)開動機床使其空運轉(zhuǎn),并檢查各開關、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.刀具與工件的裝(1)安防刀具時應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)工件的裝夾除應牢固可靠外,還應注意防止在工作中刀具與工件或刀具與夾具發(fā)生干預加工(1)進行首件加工前,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,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隨時監(jiān)視顯示裝置, 發(fā)現(xiàn)報警信號時應及時停車排除故障.零件加工完 后,應將程序妥善保管,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、尺寸標注應符合數(shù)控加工的特點在數(shù)控編程中,所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的.因此零件圖樣上最好直接給出坐標尺寸, 或盡量以同一基準 引注尺寸.2、幾何要素的條件應完整、準確在程序編制中,編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的集合要素 參數(shù)及各幾何要素間的關系.由于在自動編程時要對零件輪廓的所有 幾何元素進行定義,手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標, 無論哪一 點不明確或不確定,編程都無法進行.但由于零件設計人員在設計過 程中考慮