龙门铣削加工工艺设计

目录摘要2第1章龙门加工中心31.1概述31.2加工中心分类和结构特点31.3乔福DMC-3100H龙门加工中心4第2章面板的CAD图纸及零件图分析52.1面板的图纸52.2零件图的分析8第3章工艺分析93.1工具的选择93.2量具的选择93.3刀具的选择10第4章加工工艺方案124.1粗铣外形内腔的工序124.2半精铣外形工序124.3外形倒角工序134.4外半精铣内腔工序134.5精铣外形内腔工序144.6内腔倒角工序14第5章加工过程155.1对刀155.1.1.对刀点的确定155.1.2对刀方法155.2零件程序175.3零件具体加工过程195.4面板的成品19第6章检测及后处理206.1加工后的后处理206.2硬伤20结束语21致谢21参考文献2121 / 21870101269型面板龙门铣削加工工艺摘要现代制造业飞速发展,以数控机床为技术代表的新型制造技术已几乎覆盖了普通机床，编程已由手工编程发展到计算机编程，它是制造业进一步向智能化方面的过度,它不仅提高了生产效率还保证了加工质量。对于加工拥有纵多相同或以一定规律变化的工位的零件，传统的手工编程十分烦琐而且容易出错。例如计算机显示器的模具加工、分度盘的加工、端面齿盘的加工等。由于端面齿盘拥有纵多的齿而且在同一平面,一般编程很难完成零件的加工，所以我们采用了宏程序编程,从工件造型到计算机模拟加工,再到计算机处理,刀具的选择等等,都可以比较简单的完成。并且工件的质量也可以得到保证。宏程序与普通程序的区别在于:在宏程序中，能使用变量，可以给变量赋值，变量间可以运算，程序可以跳转；而普通程序中，只能指定常量，常量之间不能运算，程序只能按顺序执行，不能跳转，因此功能是固定的，不能变化。用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能，在相类似工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果。宏程序是加工编程的重要补充。宏程序属于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。它可以很轻松的完成分度盘的加工。关键词：分度盘数控机床宏程序切削参数第1章龙门加工中心1.1概述加工中心(puterized Numerical Control Machine )简称c，是由机械设备与数控系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心又叫电脑锣。加工中心备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心是高度机电一体化的产品，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。数控车床实现了中、小批量加工自动化,改善了劳动条件。此外,它还具有生产率高、加工精度稳定、产品成本低等一系列优点。为了进一步发挥这些优点,数控机床遂向“工序集中”,即一台数控机床在一次装夹零件后能完成多工序加工的数控机床（即加工中心）方面发展。钻、镗、铣、车等单功能数控机床只能分别完成钻、镗、铣、车等作业，而在机械制造工业中，大部分零件都是需要多工序加工的。在单功能数控机床的整个加工过程中，真正用于切削的时间只占30左右，其余的大部分时间都花费在安装、调整刀具、搬运、装卸零件和检查加工精度等辅助工作上。在零件需要进行多种工序加工的情况下，单功能数控机床的加工效率仍然不高。加工中心一般都具有刀具自动交换功能，零件装夹后便能一次完成钻、镗、铣、锪、攻丝等多种工序加工。1.2加工中心分类和结构特点龙门加工中心分类：有定梁式（横梁固定、工作台转动），动梁式（横梁上下移动、工作台前后移动）动柱式（工作台固动，龙门架移动），天车式（工作台固定，横梁移动）也有以上复合形式的多类龙门加工中心。加工的特性、能力、针对的产品加工用途也不完全一样。龙门加工中心结构特点：工作台：龙门加工中心的工作台基本上是长方形的。工作台、床身、立柱、横梁和滑枕等大铸件采用米汉纳铸铁，铸件内腔系蜂巢式复合排列结构，设计先进，均经时效及二次回火处理，消除残留内应力使材质稳定，确保工件加工精度的稳定及机床寿命。龙门：龙门由一个横梁和两个立柱构成。分为横梁固定、横梁靠定位块锁定分段升降和横梁任意升降三种类型。滑枕：滑枕从结构上可分为开式和闭式两种型式。开式结构的滑枕通过压板夹紧在主轴箱上，滑枕的截面积大；闭式结构的滑枕被夹紧在主轴箱内，滑枕的截面积小。刀库：刀库的基本型式有转塔型、轮鼓型和链长型三种。附件头库：大型复杂零件的加工通常需要很多附件头。附件头根据工件的加工要求进行特殊设计，一般分为直角头、加长头、特殊角度头及万能头等。数控系统：数控系统一般采用德国SIEMENS公司的SINUMERIK840C和840D或日本FANUC公司的31I系列，数控轴采用全闭环控制。精度：机床的精度是指机床在未受外载荷的条件下的原始精度。精度通常用它的反面与理想状态之间的偏差(简称误差)来表示，误差越小，则精度越高。1.3乔福DMC-3100H龙门加工中心 优点：经久耐用、品质高精度与高速兼具的主轴系统 主轴设计采用超精密斜角滚珠轴承（P4级）支撑，使主轴在承受强大的 轴向推力与径向负荷时，亦能保持其高回转精密与低偏摆量等特性。松刀机构采用浮动式松刀原理，使松刀力量不会传递至主轴轴承，以增加主轴轴承寿命。 高刚性与高稳定性之主体结构 各主要铸件均采用FC30高级铸铁，机台主体采刚性加强设计，为增强机台刚性及稳定性，底座、鞍座与机身均采箱型及加强肋设计，以确保加工工件精度。 精度与准确的三轴进给系统 三轴均采用C3高精密度滚珠导螺杆，并配合滚珠导螺杆专用之斜角滚珠轴承(P4级)，再配合确实的预拉机构施予适当的预拉。， 用途：主要用于精密复杂曲面模具和零件的多品种批量加工。满足通常的铣，钻，攻，镗，内圆、外圆、台阶、锥面、球面、沟槽、和2D或3D复杂曲面的加工，能够满足各类高温合金、钛合金、耐热合金、不锈钢、碳素钢、铸铁、铸钢等材料的铸锻件毛坯件的粗、精加工。系统刚性好，可靠性好，精度高，寿命长。能可靠稳定地完成高精度难加工材料的粗、细、精加工，可加工各种难切削材料。图1-1乔福DMC-3100H龙门加工中心第2章面板的CAD图纸及零件图分析2.1面板的图纸图2-1面板的图纸2.2零件图的分析图2-2面板的毛坯料该面板毛坯尺寸为233042520，材料为304不锈钢，在将该零件装上加工中心进行加工之前，其六个面皆已加工完毕，上图面板都已达到毛坯图上所规定的加工精度要求。具体要求如下：使用系统为FANUC01-MC,型号为乔福DMC-3100H立式龙门加工中心，因为该机床具备工作台面积大，定位精度高，重复定位精度高，回转精度也高的特点，同时刀库容量为32把等，能满足本面板的加工要求。第3章工艺分析3.1工具的选择 零件在装夹前，先将工装板固定在工作台上，装夹工装板时，将工装板装夹整齐，平整，误差控制在0.1mm之内，固定工装板，然后由行车吊起面板，将面板放于工装板上，而后由操作人员将面板对其工装板上的位置，最后用小压板压住面板，由于面板长度长，有些地方会有不平整，这种情况需增加小压板的数量，装夹完成后用0.05mm塞纸塞面板下方，不通过可操作，通过还需调节压板或做调整。图3-1零件的装夹3.2量具的选择在870101269型面板的加工中，常用到诸多量具，如：游标卡尺图3-2 游标卡尺外径千分尺图3-3 外径千分尺内径百分表图3-4 内径百分表 塞规图3-5塞规3.3刀具的选择表一 刀具卡片刀具编号刀具名称切削转速切削速度切削深度进给量T1150镗刀300150.08-0.10.05T239镗刀1000500.08-0.10.05T320镗刀20001000.08-0.10.05T428镗刀1000750.08-0.10.05T510镗刀20001000.08-0.10.05T610铰刀10004000.08-0.10.05T71290倒角4000800.50.1T82.6麻花钻3000150200.05T94.2麻花钻3000150200.05T105麻花钻2500125200.05T1112四刃合金铣刀3000600200.2T121245倒角刀40004000.50.1T1312四刃铣刀3200640200.2T1432玉米铣刀1200720200.6T156.8麻花钻2000100200.05T169.8麻花钻150080200.05T1711麻花钻100060200.05T1814麻花钻80050200.05图3-1镗刀 由于面板的加工相对较复杂，使用的刀具也很多，对零件的加工精度要求很高，选用的刀具都是硬度大，不易磨损，零件对刀具的要求很高。第4章加工工艺方案4.1粗铣外形内腔的工序4-1粗铣外形内腔4.2半精铣外形工序4-2半精铣外形4.3外形倒角工序4-3外形倒角4.4外半精铣内腔工序4-4半精铣内腔4.5精铣外形内腔工序4-5精铣外形内腔4.6内腔倒角工序4-6内腔倒角第5章加工过程5.1对刀5.1.1.对刀点的确定机床坐标系是机床出厂后已经确定的，工件在机床加工尺寸X围内的安装位置却是任意的，若确定工件在机床坐标系中的位置，就要靠对刀。简单地说，对刀就是告诉机床工件装夹在工作台的什么地方，这要通过确定对刀点在机床坐标系中的位置来实现。对刀点是工件在机床上定位(或找正)装夹后，用于确定工件坐标系在机床坐标系中位置的基准点。为保证正确加工，在编制程序时，应合理设计对刀点。有关加工中心对刀点选择的原则与数控车削对刀点选择的原则相同。一般来说，加工中心对刀点应选在工件坐标系原点上，或至少与X、Y方向重合这样有利于保证对刀精度，减少对刀误差。也可以将对刀点或对刀准设在夹具定位元件上，这样可直接以定位元件为对刀基准对刀，有利于批量加工时工件坐标系位置的准确定位。5.1.2对刀方法因对刀精度要求不高，为方便操作，加工时使用的刀具直接进行碰刀对刀，如图4-13所示。其操作步骤为：图5-1试切对刀1)将使用铣刀装到主轴伤病是主轴中速旋转；2)手动移动铣刀沿X（或Y）方向靠近被测边，直到铣刀周刃轻微接触到工件表面，即听到刀刃与工件的摩擦声但没有切屑；3)保持X（或Y）坐标不变，将铣刀沿反向退离工件；4)将机床相对坐标X（或Y）置零，并沿X（或Y）向工件方向移动刀具半径距离 5)将此时机床坐标系下的X（或Y）值输入系统偏置寄存器中，该值就是被测边的X（或Y）偏置值； 6)沿Y（或X）方向重复以上操作，可得被测边Y（或X）的偏置值图5-2对刀面板刀具Z向对刀刀具Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。可以采用刀具直接碰刀对刀，也可利用如图4-17所示的Z向设定器进行精确对刀，其工作原理与寻边器相同。图5-3 Z向设定器对刀时也是将刀具的端刃与工件表面或Z向设定器的测头接触，利用机床坐标的显示来确定对刀值。当使用Z向设定器对刀时，要将Z向设定器的高度考虑进去。另外，由于加工中心刀具较多，每把刀具到Z坐标零点的距离都不相同，这些距离的差值就是刀具的长度补偿值，因此需要在机床上或专用对刀仪上测量每把刀具的长度(即刀具预调)，并记录在刀具明细表中，供机床操作人员使用。加工中心的Z向对刀方法：(1)机上对刀这种方法是采用Z向设定器依次确定每把刀具与工件在机床坐标系中的相互位置关系，其操作步骤如下：1)依次将刀具装在主轴上，利用Z向设定器确定每把刀具到工件坐标系Z零点的距离，如图4-18所示的A、B、C，并记录下来；图5-4 刀具长度补偿图5-5 刀具长度补偿2)找出其中租场（或最短），到工件距离最小（或最大）的刀具。如图中的T03（或T01),将其对刀值C（或A）作为工件的系的Z值此时T03=03)确定其他刀具的长度补偿值，即T01=|C-A|，T02=|C-B|，正负号由程序中的G43或G44来确定5.2零件程序( E32R )T01M06G90 G17 G54G00G90X-59.500Y-291.100S1200M03G43Z100.000H01M08Z1.000Z-19.000G01Z-20.000F700G03X-69.500Y-281.100I-10.000J0.G02X-86.100Y-264.500I0.J16.600F720G01Y159.600G02X-69.500Y176.200I16.600J0.G01X2259.500G02X2276.100Y159.600I0.J-16.600G01Y-264.500G02X2259.500Y-281.100I-16.600J0.G01X-69.500G03X-79.500Y-291.100I0.J-10.000G00Z100.000M09M05M00( E12F )T03M06G90 G17 G54G00G90X-64.000Y-276.000S2000M03G43Z100.000H03M08Z1.000Z-19.000G01Z-20.000F400G03X-69.000Y-271.000I-5.000J0.G01X-69.500G02X-76.000Y-264.500I0.J6.500F500G01Y159.600G02X-69.500Y166.100I6.500J0.G01X2259.500G02X2266.000Y159.600I0.J-6.500G01Y-264.500G02X2259.500Y-271.000I-6.500J0.G01X-69.500G02X-70.000Y-270.981I0.J6.500G03X-70.384Y-270.966I-0.384J-4.985X-75.369Y-275.582I0.J-5.000G00Z100.000M09M05M005.3零件具体加工过程对刀完毕后，调出程序，将所有程序看一遍，确定没有问题后，开始操作。先粗铣外轮廓，粗铣时一定要注意下刀点，看是不是跟程序对应，确定无误，开始粗铣，然后半精铣，最后精铣。外轮廓只要洗到图纸要求，精度要求不大。调整面板的装夹，由内向外装夹，完毕后开始操作面板内部。由于内部比较复杂，工序多且精度要求很高，必须仔细完成每一步的工序。先粗铣内部，半精铣，精铣，然后定中心，钻孔，每一个不同大小的麻花钻进给都不同，需自己调整。钻孔过程中一定要看好是否有屑缠绕在钻头上，要清干净，防止断钻头。孔加工完毕后，找到要用的镗刀，有的镗刀需要自己调节大小，在镗孔过程中需谨记镗刀的大小是否符合要求。镗孔完毕，调出倒角刀，将所有需要倒角的孔，边倒角。面板加工结束，松开压板，将面板放入专用箱子。5.4面板的成品图6-6 870101269型面板成品第6章 检测及后处理6.1加工后的后处理 870101269型面板加工完毕后，由行车起吊运至待检测区，操作人员负责先用气枪吹干净，再用专用清洁抹布擦拭加工表面。对零件的尺寸检查要做到以下两个步骤：(1).自检：加工操作人员利用手中现有量具，如千分尺，游标卡尺，内径百分表，塞规等对加工过的零件进行尺寸的检查，870101269型面板主要检查零件的面板厚度和内孔的尺寸，如果正确 ，则等待质检人员进行第二次检查，如塞规通不过，可用抛光机打磨，如偏差较大，则须立即向质检部门说明情况，开整改单整改。(2).质检检查：由质检部门专门人员对零件的尺寸精度进行第二层次检查，合格后，等待地面工将零件交予下一道工序的车间或者直接入库。6.2硬伤 面板操作完毕后，有质检检验，当发现加工表面有硬伤，质检会退回给操作人员，有操作人员将硬伤去除，小伤可用砂纸和不锈钢专用抹布清理，硬伤较大可用抛光机或者绰刀将其去除，但要注意不得留有痕迹，客户对产品的要求很高。