190~260 160~320 铝 黄铜 70~120 53~56 9~18 4.5~10 100~200 20~50 45~90 21~30 200~400 100~180 从理论上讲,vc的值越大越好,因为这不仅可以提高生产率,而且可以避免生成积屑瘤的临界速度,获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制,综合考虑:
铣削加工: 取粗铣vc=25m/min 精铣vc=30m/min 代入式中: n粗=497.6r/min n精=796.2 r/min 计算的主轴转速n要根据机床有的或接近的转速选取: 取n粗=500r/min n精=600r/min 同理计算?12立铣刀:取n粗 =600r/min n精=800r/min 3.4.3 进给速度的确定
切削进给速度F时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移,单位mm/min。它与铣刀的转速n、铣刀齿数z及每齿进给量fZ(mm/z)的关系为
F=fZz n
每齿进给量fZ的选取主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的强度和硬度越高,fZ越小,反之则越大;工件表面粗糙度值越小,fZ就越小;硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀,可参考表3-3选取。
表3-2 铣刀每齿进给量fZ
每齿进给量fZ/(mm/z) 工件材料 高速钢铣刀 钢 0.10~0.15 粗铣 硬质合金铣刀 0.10~0.25 高速钢铣刀 0.02~0.05 精铣 硬质合金铣刀 0.10~0.15
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铸铁 铝 0.12~0.20 0.06~0.20 0.15~0.30 0.10~0.25 0.05~0.10 0.02~0.05 综合选取,铣削加工:D=12mm
粗铣fZ=0.10mm/z 精铣fZ=0.04mm/z 铣刀齿数z=3 上面计算出: n粗=600r/min n精=800r/min 将它们代入式子计算:
粗铣时:F=0.10×3×600 =180 mm/min
精铣时:F=0.04×3×800=96 mm/min
切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整,以获得最佳切削状态。 3.5 切削液的选择
为了刀具和工件的温度,不仅要减少切削热的产生,而且要改善散热条件,使用切削液可以有效的降低温度还可以防止切削层金属的变形,减少切削与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦。
常用的冷却液主要有以下三种,见表3-3
表3-3 常用冷却液 冷却液名称 水溶液 乳化液 切削油 主要成份 水、防锈添加剂 水、油、乳化剂 主要作用 冷却 冷却、润滑、清洗 矿物油、动植物油、极压添加剂或油性 润滑 从工件材料、冷却液作用和价格、学校的条件考虑,选择乳化液可以满足要求并且经济实用。
从刀具材料考虑,硬质合金和高速钢刀具一般采用乳化液作为冷却液,其冷却效果很好。
综合以上的种种分析,采用乳化液作为冷却液各方面效果更佳。它的主要作用:冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。 3.6 机床的选择
数控加工方法是根据被加工零件图样和工艺要求编制加工程序,由加工程序
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控制数控机床并自动加工出工件。数控机床适用于加工零件较复杂、精度要求高、产品更新快、生产周期要求短的场合。但数控机床的初始投资费用比较大,在选用数控机床加工时要充分考虑其经济效益。
综合所述,由于该零件中形状较多,需要铣削加工。铣削加工时需要多次换刀,为了避免重复定位带来的误差,减少手工换刀操作,结合我院机床的实际情况,选用型号KVC650加工中心,如图3-3所示,机床的参数如表3-4所示。
图3-3 数控加工中心
表3-4 机床主要参数表
工作台面尺寸(长×宽) 工作台最大纵向行程 工作台最大横向行程 主轴箱垂向行程 工作台T型槽 (槽数-宽度×间距) 主电动机功率 脉冲当量 机床外形尺寸 (长×宽×高) 405×1307(mm) 650(mm) 450(mm) 500(mm) 5-16×60(mm) 5.5/7.5(kw) 0.001 (mm/脉冲) 主轴锥孔/刀柄形式 主配控制系统 换刀时间 主轴转速范围 快速移动速度 进给速度 工作台最大承载 24ISO40 / BT40(MAS403) FANUC 0iMate-MC 6.5(s) 60—6000( r/min) 10000(mm/min) 5—800(mm/min) 700(kg) 4000(kg) 2540mm×2520mm×2710mm 机床重量 3.7 夹具的选择
所用夹具应与生产类型相适应。单件小批生产时,应优先选择通用夹具,如各种通用卡盘、平口虎钳、分度头、回转工作台等。也可使用组合夹具。中批生
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产可以选用通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具。大批量生产应尽量使用高效率的专用夹具,如气动、液动、电动夹具。此外夹具的精度应满足加工精度要求。
加工中心夹具的确定因素有以下几点:
(1)夹紧机构或其它元件不得影响进给加工部位要敞开。
(2)为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系各方向的一致性,夹具应能保证在机床上实现定向安装。
(3)夹具的刚性和稳定性要好。 (4)装夹方便,辅助时应尽量短。 (5)夹具结构应力求简单。
(6)见效更换夹具的准备——结束时间。 (7)减小夹具在机床上的使用误差。
综合分析:该零件作为汽车零部件结构复杂,形状规则,四个侧面较光整,加工面与加工面之间的位置精度要求较高。所以,以底面和两个侧面作为定位基准,一般可用平口虎钳和一些辅助装夹的垫块垫片从工件侧面夹紧,便可加工。 3.8 刀具的选择
对于数控加工,刀具材料也是很重要的一个方面,刀具材料可以决定一个零件加工的质量、精度和加工效率,加工工序相对集中及零件装夹次数少等要求数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求。只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在数控机床所使用的刀具就具有以下特点:
(1)刀具有很高的切削性能。
(2)数控刀具有很高的精度和重复定位精度。 (3)实现刀具尺寸的预调和快速换刀。 (4)具有一个比较完善的工艺系统。 (5)建立刀具管理系统。
(6)应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。
(7)铣刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二:一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。
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(8)铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不耐用而损较快,不仅会影响零件的表面质量与加工精度,而且会增加换刀引起的调刀与对刀次数,也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶,从而降低了零件的表面质量。
除上述两点之外,铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的,根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度高的铣刀,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。
对于铣削加工来说数控机床的一次性投资是很高的,而这些先进设备的效率能否发挥出来,在一定程度上取决于刀具及其性能的好坏。随着制造技术的发展,开发大量新的工刀具材料对提高切削加工的效率起着决定性的作用。而该零件结构复杂精度要求高,即采用硬质合金材料的刀具。 3.9 量具的选择
单件小批生产应选用通用夹具,如游标卡尺、千分尺等。大批量生产时尽量选用极限量规、高效专用检具。 3.10 进给路线的确定
针对零件图纸的要求给出加工进给路线图,图3-4~3-10所示。
数控加工中刀具相对运动轨迹和方向称为加工路线,加工路线的确定,首先必须保证加工零件尺寸精度和表面质量,其次考虑数值计算简单,走刀路线尽量短、效率高等。
进刀方式和退刀方式是直接影响表面加工精度的重要因素之一,直线进刀容易在工件表面上留下进、退刀的痕迹,而沿圆弧方向进刀或退刀就不同,既不会留下痕迹而且还不会影响表面加工质量。
进刀方式和退刀方式是直接影响表面加工精度的重要因素之一,这样不得不选取一种有利于加工又对表面加工精度影响不大的方式,为保证表面质量和提高生产效率,切削方式和切削方向的选择就必须慎重。
(1)往复型走刀方式:切削加工过程中顺铣、逆铣交替进行,表面质量差,但加工效率高。
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