表3.1各工序内容
序号 方法 加工内容 操作方式 刀具 主轴转速S 进给F
1 粗加工 毛坯开粗 型腔铣粗加工 平刀R4 4500 1500
2 半精加工 叶片外形轮廓 定轴铣半精加工 平刀R4 4500 1500
3 精加工 叶片外形轮廓 变轴铣精加工 球刀D5 4500 1500
4 精加工 叶毂圆角处 变轴铣精加工 球刀D3 4500 1500
3.1.4 工件的定位装夹
在金属切削机床上进行加工时,为了保证工件加工表面的尺寸、几何形状和相互位置精度等要求,在加工方法确定之后,需要解决的主要问题之一是,使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置,即工件的定位,并把工件夹牢,以保持这个确定了的位置在加工过程中稳定不变,这就涉及到机床夹具的设计和使用,夹具的安装使得工件相对于机床占有正确的位置。本夹具使用简单地三爪卡盘对工件进行装夹。
3.2 螺旋桨加工程序编制
3.2.1确定加工坐标系
生成刀具轨迹前,必须要确定刀具轨迹所在的坐标系,这个坐标系就是加工坐标系(MCS),加工坐标系与机床坐标系有着密切的关系。在数控铣床和加工中心上,机床坐标系的3个轴就是3个导轨方向,而机床上的原点就是机床坐标系的坐标原点。MCS的三个轴和机床坐标系的三个轴相对应,坐标原点就是对刀点。
本文中设定螺旋桨轮毂面中心为加工坐标系原点。图3-1
图3-13.2.2刀具类型及参数
要实现数控加工的高速、高精与高效,一个重要因素就是如何根据加工对象选用合适的刀具。
(1)铣刀的材料及结构
刀具工作时,要承受很大的切削力。同时,由于切削时产生的金属塑性变形以及在刀具、切屑、工件相互接触表面间产生的强烈摩擦,使刀具的切屑刃产生高温和受到很大的应力,故刀具会迅速磨损或破损。因此刀具材料必须具备高硬度和强的耐磨性,足够的强度和韧性,红硬性和良好的工艺性。铣削时对刀具的刚性有严格的要求,刀体伸出刀柄愈长,刀具的刚性愈差,铣削时愈容易产生颤振,影响工件的表面质量,还容易断刀。刀具材料主要涉及到刀具材料的硬度,一般常用的刀具材料有高速钢和硬质合金钢两种,其它非金属材料的有陶瓷、金刚石、立方氮化硼等。高速钢具有较高的强度和韧性,具有一定的硬度和耐磨性,适用于制造各种复杂刀具。高速钢刀具制造工艺简单,成本较低;硬质合金的硬度、耐磨度、耐热度很高,因此,硬质合金的切削性能比高速钢高得多,当刀具耐磨度相同时,切削速度可提高4~10倍,所以在高速铣削中常用硬质合金。但是硬质合金制造工艺复杂、价格较高。
铣刀的主要结构参数包括直径和齿数的选择。铣刀直径的选择应首先考虑零件加工部位的几何尺寸与形状,在保证铣刀有足够的强度和刚度、减少走刀次数、提高生产效率的前提下,应尽可能选择直径较大的铣刀。铣刀切削刃长度只要能保证将零件铣出即可,当D/L≤0.4时铣刀刚性差;当D/L≥0.5时,刚性较好。铣刀端刃圆角半径r的大小应与零件尺寸要求一致,但粗加工中铣刀尚末切削到零件的最终轮廓,r可选得小一些。铣刀刀齿数的选择应考虑到刀具材料的刚度、耐磨性、精度的要求,一般刀齿数愈多,心部实体直径增大,刚性提高,但排屑性能差,所以刀齿数多、螺旋角大的立铣刀适宜精加工、半精加工,反之,则用在粗加工。直刃立铣刀加工时,切削刃全部同时切入工件,同时离开工件,这样反复作用加工容易引起振动缺损,加工表面质量不佳,作用在刀刃上的切削力作用在同一方向上,使刀具弯曲,故曲面加工精度较差。螺旋刃立铣刀加工切入工件时,刀刃上某点其受力位置随刀具回转而变化。结构上难以引起振动,作用在刀刃上的切削力垂直于螺旋角方向,并分解为垂直分力与进给分力,使刀具弯曲的进给分力减小了,故曲面加工精度较好。螺旋角的选择与切削振动、磨损、加工精度有关,一般选择大的螺旋角,其理由是螺旋角越大参与切削长度越长、切削力在长切刃上被分散。但是螺旋角也不是越大越好,螺旋角越大,垂直于刀具分力就越大,就不适合加工刚性差的工件。还有切屑排出性也变差了。
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