箱体类零件的加工与检测.ppt

箱体类零件编程加工与检测,制作人指导教师,一、箱体类零件的认识,1、箱体类零件的功用和结构特点功用：箱体类零件是机器或箱体部件的基础件。它将机器或箱体部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关系装联在一起，按一定的传动关系协调地运动。因此，箱体类零件的加工质量，不但直接影响箱体的装配精度和运动精度，而且还会影响机器的工作精度、使用性能和寿命。,2主要结构特点：1）形状复杂；2）体积较大；3）壁薄容易变形；4）有精度要求较高的孔和平面。5)壁薄且不均匀，内部呈腔形，加工部位多，加工难度大，既有精度要求较高的孔系和平面，也有许多精度要求较低的紧固孔一般说来，箱体不仅需要加工部位较多，而且加工难度也较大,3.箱体类零件的材料及毛坯1)材料：铸铁易成形，切削性能好，价格低，吸振性和耐磨性好焊接单件小批生产，缩短生产周期铸钢件大负荷的箱体铝镁合金或其它铝合金材料特定条件2)毛坯：单件小批木模手工造型精度低，余量大大批量金属模机器造型精度高，余量小铝合金箱体压铸精度很高，余量很小,二.箱体类零件的主要技术要求零件的主要技术要求是为了保证箱体的装配精度，达到机器设备对它提出的要求，箱体零件的主要技术要求有以下几个方面。1、孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度轴承支撑孔应有较高的尺寸精度、几何形状精度和较小的表面粗糙度要求，否则将影响轴承外圈与箱体上孔的配合精度，使轴的旋转精度降低；若是主轴支撑孔，还会进一步影响机床的加工精度。一般机床床头箱，主轴支撑孔精度为IT6级，表面粗糙度为Ra0.81.6m，其他支撑孔精度为IT6IT7级，表面粗糙度为Ra1.63.2m.几何形状精度一般应在孔的公差1/21/3范围内，要求高的应不超过孔公差的。2、支撑孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度在箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，应有一定,的孔距尺寸精度及平行度要求，否则会影响齿轮的啮合精度，工作时会产生噪音和振动，并影响齿轮寿命。这项精度主要取决于传动齿轮副的中心距和齿轮啮合精度。一般机床的中心距公差为0.020.08mm,轴心线平行度0.030.1mm。箱体上同轴线孔应有一定的同轴度要求。同轴线孔的同轴度超差，不仅会给箱体中轴的装配带来困难，且使轴的运转情况恶化，轴承磨损情况加剧，温度升高。影响机器的精度和正常运转。同轴度为0.030.1mm。3、主平面的形状精度、相互位置精度和表面粗糙度箱体的主平面就是装配基面或加工中的定位基面，它们直接影响箱体与机器总装时的相对位置及接触,刚性，影响箱体加工中的定位精度，因而有较高的平面度和平面粗糙度。如一般机床箱体装配基面和定位基面的平面度为0.030.1mm表面粗糙度为Ra1.63.2m。其他平面对装配基面也有一定的尺寸精度和平面度要求，如一般平面的平行度为0.050.2mm,平面间的垂直度为0.1mm。4、支撑孔与主平面的尺寸精度及相互位置精度箱体上个支持孔对装配基面有一定的尺寸精度和平面度要求；对断面有一定的垂直度要求。如车床主轴孔轴心线对装配基面在水平平面内有偏斜，则加工时会产生锥度；主轴孔轴心线对端面的垂直度超差，装配会将引起机床主轴的端面跳动等。,三、箱体零件的平面加工方法1、刨削特点：IT610，Ra12.51.6。结构简单，方便，通用性好。切削速度低，有空行程，单刃加工，生产率低单件小批生产。宽刃精刨代刮速度低，余量小，变形小，Ra1.60.8，精度高，生产率高。2、铣削特点：IT610，Ra12.50.8，生产率较高方法：端铣刀齿数多，精度高，粗糙度值小；刚性好，生产率高，应用多,周铣通用性好，适用广单件小批应用多3、磨削特点：速度高、进给量小、IT59，Ra1.60.2半精方法：周磨发热小，排屑与冷却好，精度高，间断进给，生产率低加工和精加工。端磨磨头刚性好，弯曲变形小，磨粒多，生产率高，冷却条件差，磨削精度较低大批生产中精度不高零件加工。,4、刮削特点：未淬火件，精度5级以上，Ra0.11.6，可存润滑油。粗刮为12点/cm2，半精刮为23点/cm2，精刮可达34点/cm2。劳动强度大，生产率低；力小，变形小，精度表面质量高单件小批量。,四、箱体零件的加工工艺分析1.主要表面加工方法的选择箱体的主要表面有平面和轴承支承孔。主要平面的加工，对于中、小件，一般在牛头刨床或普通铣床上进行。对于大件，一般在龙门刨床或龙门铣床上进行。刨削的刀具结构简单，机床成本低，调整方便，但生产率低；在大批、大量生产时，多采用铣削；当生产批量大且精度又较高时可采用磨削。单件小批生产精度较高的平面时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般采用宽刃精刨。当生产批量较大或为保证平面间的相互位置精度，可采用组合铣削和组合磨削。,箱体支承孔的加工，对于直径小于50mm的孔，一般不铸出，可采用钻扩(或半精镗)铰(或精镗)的方案。对于已铸出的孔，可采用粗镗半精镗精镗(用浮动镗刀片)的方案。由于主轴轴承孔精度和表面质量要求比其余轴孔高，所以，在精镗后，还要用浮动镗刀片进行精细镗。对于箱体上的高精度孔，最后精加工工序也可采用珩磨、滚压等工艺方法。2.拟定工艺过程的原则(1)先面后孔的加工顺序箱体主要是由平面和孔组成，这也是它的主要表面。先加工平面，后加工孔，是箱体加工的一般规律。因为主要平面是箱体往机器上的装配基准，先加工主要平面后加工支承孔，使定位基准与设计基准和装配基准重合，从而消除因基准不不重合而引起的误差。,另外，先以孔为粗基准加工平面，再以平面为精基准加工孔，这样，可为孔的加工提供稳定可靠的定位基准，并且加工平面时切去了铸件的硬皮和凹凸不平，对后序孔的加工有利，可减少钻头引偏和崩刃现象，对刀调整也比较方便。(2)粗精加工分阶段进行粗、精加工分开的原则：对于刚性差、批量较大、要求精度较高的箱体，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。,(3)合理地安排热处理工序为了消除铸造后铸件中的内应力，在毛坯铸造后安排一次人工时效处理，有时甚至在半精加工之后还要安排一次时效处理，以便消除残留的铸造内应力和切削加工时产生的内应力。对于特别精密的箱体，在机械加工过程中还应安排较长时间的自然时效（如坐标镗床主轴箱箱体）。箱体人工时效的方法，除加热保温外，也可采用振动时效。3.定位基准的选择(1)粗基准的选择在选择粗基准时，通常应满足以下几点要求：第一，在保证加工面均有余量的前提下，应使重要孔的加工余量均匀,孔壁的厚薄尽量均匀，其余部位均有适当的壁厚；,第二，装入箱体内的回转零件(如齿轮、轴套等)应与箱壁有足够的间隙；第三，注意保持箱体必要的外形尺寸。此外，还应保证定位稳定，夹紧可靠。(2)精基准的选择为了保证箱体零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的相互位置和距离尺寸精度，箱体类零件精基准选择常用两种原则：基准统一原则、基准重合原则。一面两孔(基准统一原则)在多数工序中，箱体利用底面(或顶面)及其上的两孔作定位基准，加工其它的平面和孔系，以避免由于基准转换而带来的累积误差。三面定位(基准重合原则)箱体上的装配基准一般为平面，而它们又往往是箱体上其它要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高箱体各主要表面的相互位置精度。,4.箱体零件的定位装夹方式箱体零件的结构复杂，加工表面较多，其应按基准统一原则选择精基准方案。所采用的精基准方案主要有以下两种：（1）三个互相垂直的平面底面具有较大的支承面积，为第一基准，限制三个自由度；某个侧面长度较大，为第二基准，限制两个自由度；某个端面为第三基准，限制一个自由度。（2）一面两孔一个平面和两个与平面垂直的孔，定位元件为：两块长条支承板（限制3）+短圆柱销（限制2）+短菱形销（限制1）,图一,（一面两孔定位）,五、数控铣床的对刀原理及方法1.对刀原理,对刀的目的是为了建立工件坐标系，直观的说法是，对刀是确立工件在机床工作台中的位置，实际上就是求对刀点在机床坐标系中的坐标。2.华中世纪星数控铣床对刀手动模式试碰工件端面如图3：,输入当前Z坐标值T01刀Z轴对刀完毕。试碰工件左端面用纸记下坐标（假设为-450）试碰工件右端面用纸记下坐标（假设为-350）将两坐标相加的一半为X（假设为（-450+（-350）/2=-400）输入当前X值(假设为-400)T01刀X方向对刀完毕。试碰工件前端面用纸记下坐标（假设为-250）试碰工件后端面用纸记下坐标（假设为-150）将两坐标相加的一半为Y（假设为（-250+（-150）/2=-200）输入当前Y值(假设为-200)T01刀Y方向对刀完毕。,六箱体类零件加工顺序1.加工顺序的安排1）先面后孔提供可靠精基准，加工余量均匀钻孔可减少钻头偏；扩孔或铰孔防止崩刀；对刀调整方便2）粗精加工消除粗加工的切削力、夹紧力、切削热、内应力的影响，合理选用设备，提高生产率3）合理安排热处理铸造人工时效改善加工性能，消除内应力高精度箱体粗加工后再次人工时效消除内应力人工时效方法加热保温，振动时效,2.箱盖加工顺序粗精铣箱盖结合面铣隔油槽粗精铣排气孔平面钻M3螺纹通孔攻M3螺纹3.箱体加工顺序粗精铣箱体结合面铣隔油槽钻底座孔锪底座孔粗精铣窥视孔平面钻M3螺纹通孔钻2*4通孔铣键槽攻M3螺纹铣泄油孔平面钻泄油孔通孔攻泄油孔螺纹铣底座通槽4.合箱加工顺序钻8*6的孔锪6*12孔攻铰6的锥销孔粗精铣轴承孔所在两侧面铣铣合体另两侧面粗精镗两轴承孔镗3550圆槽,5.箱体类零件加工工序卡片,七华中数控铣床典型编程指令,1进给速度单位设定指令格式：G94F_或G95F_G94：每分钟进给。对于线性轴，进给速度的单位依G20/G21/G22的设定分别为mm/min、in/min或脉冲当量/min；对于旋转轴，进给速度的单位为度/min或脉冲当量/min。G95：每转进给。主轴转一周时，刀具的进给量依G20/G21/G22的设定而为mm/r、in/r或脉冲当量/r，这个功能只在主轴上装有编码器时才能使用。2固定循环固定循环包括G73、G74、G76、G80G89，功能与FANUC0i系统相同。,指令格式：G98/G99G_X_Y_Z_R_Q_P_I_J_K_F_L_F_；孔位置数据和孔加工数据的基本含义（1）G73高速深孔加工循环指令格式：G98/G99G73X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_；G73用于Z向的间歇进给，使深孔加工时容易排屑，减少退刀量，可以进行高效率的加工。（2）G83高速深孔加工循环指令格式：G98/G99G83X_Y_Z_R_Q_P_K_F_L_；G83用于Z的间歇进给，每次退刀至R面，排屑更易，冷却更充分。,（3）G76精镗循环指令格式：G98/G99G76X_Y_Z_R_Q_P_I_J_F_L_；G76精镗时，主轴在孔底定向停止后，向刀尖反方向移动（I：X轴刀尖反向位移量；J：Y轴刀尖反向位移量），然后快速退刀。这种带有让刀的退刀不会划伤已加工表面，保证了镗削精度。,3子程序指令格式：M98PXXXXL其中，PXXXX为要调用的子程序号，L为重复调用次数（1999次），省略为一次。如M98P2008（调用子程序2008一次），M98P2008L3（调用子程序2008三次）。4.格式：G04P_说明：P：暂停时间，单位为s（秒）。G04在前一程序段的进给速度降到零之后才开始暂停动作。在执行含G04指令的程序段时，先执行暂停功能。G04为非模态指令，仅在其被规定的程序段中有效。,5.简化编程指令(1)镜像功能G24，G25格式：G24X_Y_Z_M98P_G25X_Y_Z_说明：G24：建立镜像；G25：取消镜像；X、Y、Z、：镜像位置。当工件相对于某一轴具有对称形状时，可以利用镜像功能和子程序，只对工件的一部分进行编程，而能加工出工件的对称部分，这就是镜像功能。,当某一轴的镜像有效时，该轴执行与编程方向相反的运动。G24、G25为模态指令，可相互注销，G25为缺省值。(2)缩放功能G50，G51格式：G51X_Y_Z_P_M98P_G50说明：G51：建立缩放；G50：取消缩放；X、Y、Z：缩放中心的坐标值；P：缩放倍数。,G51既可指定平面缩放，也可指定空间缩放。在G51后，运动指令的坐标值以（X，Y，Z）为缩放中心，按P规定的缩放比例进行计算。在有刀具补偿的情况下，先进行缩放，然后才进行刀具半径补偿、刀具长度补偿。G51、G50为模态指令，可相互注销，G50为缺省值。(3)旋转变换G68，G69格式：G17G68X_Y_P_或G18G68X_Z_P_或G19G68Y_Z_P_M98P_G69说明：G68：建立旋转；G69：取消旋转；X、Y、Z：旋转中心的坐标值；,八.手动操作数控铣床1.系统上电进入软件操作界面时，系统的工作方式为“急停”，为控制系统运行，需左旋并拔起操作台右上角的“急停”按钮，使系统复位，并接通伺服电源。系统默认进入“回参考点”方式，软件操作界面的工作方式变为“回零”。2.回参考点控制机床运动的前提是建立机床坐标系，为此，系统接通电源、复位后首先应进行机床各轴回参考点操作。方法如下：(1)如果系统显示的当前工作方式不是回零方式，按一下控制面板上面的”回零“按键，确保系统处于”回零“方式；(2)根据X轴机床参数“回参考点方向”，按一下（“回参考点方向为+）或(回参考点方,向为-)按键,X轴回到参考点后,或按键内的指示灯亮。(3)用同样的方法使用按键，可以使Y轴、Z轴、4TH轴回参考点。所有轴回参考点后，即建立了机床坐标系。坐标轴移动手动移动机床坐标轴的操作由手持单元和机床控制面板上的方式选择、轴手动、增量倍率、进给修调、快速修调等按键共同完成。3.点动进给按一下“手动”按键（指示灯亮），系统处于点动运行方式，可点动移动机床坐标轴(下面以点动移动X轴为例说明)：(1)按压或按键（指示灯亮），X轴将产生正向或负向连续移动；,(2)松开或按键（指示灯灭），X轴即减速停止。用同样的操作方法使用、按键可以使Y轴、Z轴、4TH轴产生正向或负向连续移动。4.点动快速移动在点动进给时，若同时按压“快进”按键，则产生相应轴的正向或负向快速运动。5.点动进给速度选择在点动进给时，进给速率为系统参数最高快移速度的1/3乘以进给修调选择的进给倍率。点动快速移动的速率为系统参数最高快移速度乘以快速修调选择的快移倍率。,按压进给修调或快速修调右侧的100%按键,(指示灯亮),进给或快速修调倍率被置为100%,按一下+按键,修调倍率递增5%,按一下-,按键修调倍率递减5%。6.增量进给当手持单元的坐标轴选择波段开关置于Off档时,按一下控制面板上的增量按键(指示灯亮),系统处于增量进给方式,可增量移动机床坐标轴(下面以增量进给X轴为例说明):(1)按一下或按键(指示灯亮),X轴将向正向或负向移动一个增量值；(2)再按一下或按键,X轴将向正向或负向继续移动一个增量值。用同样的操作方法使用、按键,可以使Y轴、Z轴、4TH轴向正向或负向移动一个增量值。,同时按一下多个方向的轴，手动按键每次能增量进给多个坐标轴。7.增量值选择增量进给的增量值由、四个增量倍率按键控制。增量倍率按键和增量值的对应关系如下表所示：,注意：这几个按键互锁，即按一下其中一个（指示灯亮）其余几个会失效（指示灯灭）。8.手摇进给当手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”、“Y”、“Z”、“4TH”档时，按一下控制面板上的按键（指示灯亮），系统处于手摇进给方式，可手摇进给机床坐标轴(下面以手摇进给X轴为例说明)：(1)手持单元的坐标轴选择波段开关置于“X”档；(2)旋转手摇脉冲发生器，可控制X轴正、负向运动；(3)顺时针/逆时针旋转手摇脉冲发生器一格，X轴将向正向或负向移动一个增量值。,用同样的操作方法使用手持单元可以使Y轴、Z轴、4TH轴向正向或负向移动一个增量值。手摇进给方式每次只能增量进给1个坐标轴。9.手摇倍率选择手摇进给的增量值（手摇脉冲发生器每转一格的移动量）由手持单元的增量倍率波段开关“1”、“10”、“100”控制。增量倍率波段开关的位置和增量值的对应关系如下表：,手动数据输入(MDI)运行(F4F6)在主操作界面下按F4键进入MDI功能子菜单。在MDI功能子菜单下按F6进入MDI运行方式，命令行的底色变成了白色并且有光标在闪烁。这时可以从NC键盘输入并执行一个G代码指令段即“MDI运行”。10.输入MDI指令段MDI输入的最小单位是一个有效指令字。因此，输入一个MDI运行指令段可以有下述两种方法：(1)一次输入，即一次输入多个指令字的信息；(2)多次输入，即每次输入一个指令字信息。例如要输入“G00X100Y1000”MDI运行指令段，可以：,(1)直接输入“G00X100Y1000”并按Enter键(2)先输入“G00”并按Enter键，再输入“X100”并按Enter键，然后输入“Y1000”并按Enter键，显示窗口内将依次显示大字符“X100”，“Y1000”在输入命令时，可以在命令行看见输入的内容，在按Enter键之前，发现输入错误可用、键进行编辑，按Enter键后，系统发现输入错误，会提示相应的错误信息。11.运行MDI指令段在输入完一个MDI指令段后，按一下操作面板上的键，系统即开始运行所输入的MDI指令。如果输入的MDI指令信息不完整或存在语法错误，系统会提示相应的错误信息此时不能运行MDI指令。,12.修改某一字段的值在运行MDI指令段之前，如果要修改输入的某一指令字，可直接在命令行上输入相应的指令字符及数值。例如在输入“X100”并按Enter键后希望X值变为109，可在命令行上输入“X109”并按Enter键。13.清除当前输入的所有尺寸字数据在输入MDI数据后，按F7键可清除当前输入的所有尺寸字数据（其他指令字依然有效），显示窗口内X、Y、Z、I、J、K、R等字符后面的数据全部消失，此时可重新输入新的数据。14.停止当前正在运行的MDI指令在系统正在运行MDI指令时，按F7键可停止MDI运行。,九.插补原理1.概述在数控加工中，一般已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，如何使切削加工运动沿着预定轨迹移动呢？数控系统根据这些信息实时地计算出各个中间点的坐标，通常把这个过程称为“插补”。就是数控系统根据输入的基本数据（如直线的终点坐标、圆弧的起点、圆心、终点坐标、进给速度）通过计算，将工件轮廓的形状描述出来，边计算边根据计算结果向各坐标发出进给指令。因此，插补实质上是根据有限的信息完成“数据点的密化”工作。加工各种形状的零件轮廓时，必须控制刀具相对工件以给定的速度沿指定的路径运动，即控制各坐标,轴依某一规律协调运动，这一功能为插补功能。平面曲线的运动轨迹需要两个运动来协调；空间曲线或立体曲面则要求三个以上的坐标产生协调运动。2.插补要解决的问题1、让单独的坐标分别运动合成理想的轨迹；2、几个坐标同时进，还是每次进一个；3、判断进给那一个坐标使下一步误差更小；进多少；4、如果同时进给，各个坐标进给的比例是多少；5、选用什么样的实际轨迹合成后与理想轨迹误差最小。,插补工作可由硬件逻辑电路或执行软件程序来完成，在CNC系统中，插补工作一般由软件完成，软件插补结构简单、灵活易变、可靠性好。目前普遍应用的两类插补方法为基准脉冲插补和数据采样插补。1)基准脉冲插补基准脉冲插补又称脉冲增量插补，这类插补算法是以脉冲形式输出，每插补运算一次，最多给每一轴一个进给脉冲。把每次插补运算产生的指令脉冲输出到伺服系统，以驱动工作台运动，每发出一个脉冲，工作台移动一个基本长度单位，也叫脉冲当量，脉冲当量是脉冲分配的基本单位。,2）数据采样插补数据采样插补又称时间增量插补，这类算法插补结果输出的不是脉冲，而是标准二进制数。根据编程进给速度，把轮廓曲线按插补周期将其分割为一系列微小直线段，然后将这些微小直线段对应的位置增量数据进行输出，以控制伺服系统实现坐标轴的进给。插补计算是计算机数控系统中实时性很强的一项工作，为了提高计算速度，缩短计算时间，按以下三种结构方式进行改进。1.采用软/硬件结合的两级插补方案。2.采用多CPU的分布式处理方案。3.采用单台高性能微型计算机方案。,十.箱体类零件的检测,一）检测项目1)减速器各项尺寸的检测2)减速器加工部位表面精度的检测3)减速器孔的圆柱度、同轴度等的检测二)检测工具箱体类零件的检测工具主要有游标卡尺、千分尺、百分表等普通测量工具，投影万能测长仪、三坐标测量仪等专用测量工具,三)三坐标测量机1.测量机主机这是测量机的基本硬件，有多种结构形式：活动桥式固定桥式高架桥式水平臂式关节臂式,1）、在坐标空间中，可以用坐标来描述每一个点的位置。,2.测量原理,2）多个点可以用数学的方法拟合成几何元素，如：面、线、圆、圆柱、圆锥等。3）利用几何元素的特征，如：圆的直径、圆心点、面的法矢、圆柱的轴线、圆锥顶点等可以计算这些几何元素之间的距离和位置关系、进行形位公差的评价。4）将复杂的数学公式编写成程序软件，利用软件可以进行特殊零件的检测。齿轮、叶片、曲线曲面、数据统计等。5）主要算法是最小二乘法。,谢谢观赏,WPSOffice,MakePresentationmuchmorefun,WPS官方微博kingsoftwps,