数控加工技术职业技能培训14.ppt
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1、数控加工技术职业技能培训公共课程 生产实际中,零件的结构千差万别,但其基本几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。很少有零件是由单一典型表面所构成,往往是由一些典型表面复合而成,其加工方法较单一典型表面加工复杂,是典型表面加工方法的综合应用。本次课介绍轴类零件、套类零件、齿轮零件和箱体类的典型加工工艺。典型零件的加工工艺典型零件的加工工艺轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺一、轴类零件的分类、技术要求轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件,以传递扭矩。按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各
2、种丝杠等。其中阶梯传动轴应用较广,其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺根据轴类零件的功用和工作条件,其技术要求主要在以下方面:尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类:一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT 5IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,常为IT6IT9。几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内,对于精密轴,需在零件图上另行规定其几何形状精度。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺根据轴类零件
3、的功用和工作条件,其技术要求主要在以下方面:相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求,一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.21.6m,传动件配合轴颈为0.43.2m。其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1轴类零件的材料 轴类零件材料 常用45钢,精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn,也可选用球墨铸铁;对高速、重载的轴,选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或3
4、8CrMoAl氮化钢。轴类毛坯 常用圆棒料和锻件;大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布,获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺2轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前,均需安排正火或退火处理,使钢材内部晶粒细化,消除锻造应力,降低材料硬度,改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前,以获得良好的物理力学性能。表面淬火一般安排在精加工之前,这样可以纠正因淬火引起的局部变形。精度要求高的轴,在局部淬火或粗磨之后,还需进行低温时效处理。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺三、轴类零件的安装方式 轴类零件的安装方式主要
5、有以下三种。1采用两中心孔定位装夹 一般以重要的外圆面作为粗基准定位,加工出中心孔,再以轴两端的中心孔为定位精基准;尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准,并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准,它自身质量非常重要,其准备工作也相对复杂,常常以支承轴颈定位,车(钻)中心锥孔;再以中心孔定位,精车外圆;以外圆定位,粗磨锥孔;以中心孔定位,精磨外圆;最后以支承轴颈外圆定位,精磨(刮研或研磨)锥孔,使锥孔的各项精度达到要求。2.对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况,可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具,或各种高精度的自动定心专
6、用夹具,如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺三、轴类零件的安装方式轴类零件的安装方式主要有以下三种。3用各种堵头或拉杆心轴定位装夹 加工空心轴的外圆表面时,常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。小锥孔时常用堵头;大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴。轴类零件工艺过程示例车床主轴技术要求及功用图为CA6140车床主轴零件简图。由零件简图可知,该主轴呈阶梯状,其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面,安装滑动齿轮的花键,安装卡盘及顶尖的内外圆锥面,联接紧固螺母的螺旋面,通过棒料的深孔等。套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺主轴各
7、主要部分的作用及技术要求:支承轴颈 主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为0.005mm,径向跳动公差为0.005mm;而支承轴颈112锥面的接触率70%;表面粗糙度Ra为0.4m;支承轴颈尺寸精度为IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承,是主轴部件的装配基准面,所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺主轴各主要部分的作用及技术要求:端部锥孔 主轴端部内锥孔(莫氏6号)对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为0.005mm,离轴端面300mm处公差为0.01 mm;锥面接触率70%;表面粗糙度Ra为0.4m;硬度要求4550HRC。该锥孔是用来安装顶尖或工
8、具锥柄的,其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴,否则会使工件(或工具)产生同轴度误差。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺主轴各主要部分的作用及技术要求:端部短锥和端面 头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.008mm;表面粗糙度Ra为0.8m。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定心精度,该圆锥面必须与支承轴颈同轴,而端面必须与主轴的回转中心垂直。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺主轴各主要部分的作用及技术要求:空套齿轮轴颈 空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015 mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面,对支承轴颈应有一定的同轴度要求,否则引
9、起主轴传动啮合不良,当主轴转速很高时,还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺主轴各主要部分的作用及技术要求:螺纹 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一,所以应控制螺纹的加工精度。当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时,会使被压紧的滚动轴承内环的轴心线产生倾斜,从而引起主轴的径向圆跳动。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺2主轴加工的要点与措施 主轴加工的主要问题是如何保证主轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度,主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度以及它们对支承轴颈的位置精度。主轴支承轴颈的尺寸精度、形状精度以及表面粗糙度要求,可以采用精密磨削
10、方法保证。磨削前应提高精基准的精度。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺2主轴加工的要点与措施 保证主轴前端内、外锥面的形状精度、表面粗糙度同样应采用精密磨削的方法。为了保证外锥面相对支承轴颈的位置精度,以及支承轴颈之间的位置精度,通常采用组合磨削法,在一次装夹中加工这些表面。机床上有两个独立的砂轮架,精磨在两个工位上进行,工位精磨前、后轴颈锥面,工位用角度成形砂轮,磨削主轴前端支承面和短锥面。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 主轴锥孔相对于支承轴颈的位置精度是靠采用支承轴颈A、B作为定位基准,而让被加工主轴装夹在磨床工作台上加工来保证。以支承轴颈作为定位基准加工内锥面,符合基准重合原则。
11、在精磨前端锥孔之前,应使作为定位基准的支承轴颈A、B达到一定的精度。主轴锥孔的磨削一般采用专用夹具。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 主轴外圆表面的加工,应该以顶尖孔作为统一的定位基准。但在主轴的加工过程中,随着通孔的加工,作为定位基准面的中心孔消失,工艺上常采用带有中心孔的锥堵塞到主轴两端孔中,如图所示,让锥堵4的顶尖孔起附加定位基准的作用。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 3CA6140车床主轴加工定位基准的选择 主轴加工中,为了保证各主要表面的相互位置精度,选择定位基准时,应遵循基准重合、基准统一和互为基准等重要原则,并能在一次装夹中尽可能加工出较多的表面。由于主轴外圆表面的设计
12、基准是主轴轴心线,根据基准重合的原则考虑应选择主轴两端的顶尖孔作为精基准面。用顶尖孔定位,还能在一次装夹中将许多外圆表面及其端面加工出来,有利于保证加工面间的位置精度。所以主轴在粗车之前应先加工顶尖孔。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 为了保证支承轴颈与主轴内锥面的同轴度要求,宜按互为基准的原则选择基准面。如车小端120锥孔和大端莫氏6号内锥孔时,以与前支承轴颈相邻而它们又是用同一基准加工出来的外圆柱面为定位基准面(因支承轴颈系外锥面不便装夹);在精车各外圆(包括两个支承轴颈)时,以前、后锥孔内所配锥堵的顶尖孔为定位基面;在粗磨莫氏6号内锥孔时,又以两圆柱面为定位基准面;粗、精磨两个支承轴
13、颈的112锥面时,再次用锥堵顶尖孔定位;最后精磨莫氏6号锥孔时,直接以精磨后的前支承轴颈和另一圆柱面定位。定位基准每转换一次,都使主轴的加工精度提高一步。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 4CA6140车床主轴主要加工表面加工工序安排 CA6140车床主轴主要加工表面是75h5、80h5、90g5、105h5轴颈,两支承轴颈及大头锥孔。它们加工的尺寸精度在IT5IT6之间,表面粗糙度Ra为0.40.8m。主轴加工工艺过程可划分为三个加工阶段,即粗加工阶段(包括铣端面、加工顶尖孔、粗车外圆等);半精加工阶段(半精车外圆,钻通孔,车锥面、锥孔,钻大头端面各孔,精车外圆等);精加工阶段(包括精铣
14、键槽,粗、精磨外圆、锥面、锥孔等)。在机械加工工序中间尚需插入必要的热处理工序,这就决定了主轴加工各主要表面总是循着以下顺序的进行,即粗车调质(预备热处理)半精车精车淬火-回火(最终热处理)粗磨精磨。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 综上所述,主轴主要表面的加工顺序安排如下:外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)外圆表面半精加工(以顶尖孔定位)钻通孔(以半精加工过的外圆表面定位)锥孔粗加工(以半精加工过的外圆表面定位,加工后配锥堵)外圆表面精加工(以锥堵顶尖孔定位)锥孔精加工(以精加工外圆面定位)。轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型:大批生产;材料牌
15、号:45号钢;毛坯种类:模锻件轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型:大批生产;材料牌号:45号钢;毛坯种类:模锻件轴类零件的加工工艺轴类零件的加工工艺 CA6140车床主轴的加工工艺过程。生产类型:大批生产;材料牌号:45号钢;毛坯种类:模锻件套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺带圆柱孔零件a)轴承套 b)齿轮 c)带轮套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺二、套类零件的技术要求1.形状精度2.位置精度套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺三、套类零件在车床上的加工方法可分为钻孔(包括扩孔、锪孔、钻中心孔)、车孔和铰孔等。四、套类零件的加工特点1)孔加
16、工观察切削情况很困难。2)刀杆尺寸由于受孔径和孔深的限制,不能做得太粗,又不能太短,因此刚性很差。3)排屑和冷却困难。4)圆柱孔的测量比外圆困难。套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺五、钻孔1.钻孔时的注意事项1)在钻孔前,必须把端面车平。2)钻头装入尾座套筒后,必须检查钻头轴线是否和工件的旋转 轴线重合。3)当使用细长钻头钻孔时,事前应该用中心钻钻出一个定心孔。4)钻较深的孔时,要经常把钻头退出清除切屑。5)钻通孔快要钻透时,要减少进给量。6)钻钢料时,必须浇注充分的切削液。7)钻了一段深度以后,应该把钻头退出,停机测量孔径。8)把钻头引向工件端面时,引入力不可过大。9)当钻头长度较大但是要
17、求不高的通孔时,可以调头钻孔。套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺2.钻孔时的切削用量和切削液(1)背吃刀量()(2)切削速度()用高速钢钻头钻钢料时,切削速度一般为 2040 m/min。钻铸铁时,应稍低些。(3)进给量用直径 30mm 的钻头钻钢料时,进给量选 0.10.35 mm/r;钻铸铁时,进给量选 0.150.4 mm/r。(4)切削液一般用煤油;钻削铸铁、黄铜、青铜时,一般不用切削液;钻削镁合金时,切忌用切削液。是钻头直径的一半。pacvf套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺3.扩孔和锪孔(1)用麻花钻扩孔(2)用扩孔钻扩孔套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺(3)圆锥形锪钻圆锥
18、形锪钻a)60锪钻 b)120锪钻 c)锪钻工作情况套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺 六、车孔(1)内孔车刀内孔车刀a)通孔车刀 b)不通孔车刀套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺(2)车孔的关键技术是解决内孔车刀的刚性是解决内孔车刀的刚性和排屑问题。和排屑问题。1)尽量增加刀杆的截面积。2)刀杆的伸出长度尽可能缩短。3)内孔车刀的后面一般磨成两个后角的形式。4)通孔的内孔车刀最好磨成正刃倾角。套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺车孔的工件一般用三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘装夹。1.保证同轴度和垂直度的方法(1)在一次安装中加工内外圆和端面(2)以内孔为基准保证位置精度各种常用心轴a)小锥
19、度心轴 b)台阶心轴 c)胀力心轴 d)槽子做成三等分 一般可用心轴,以内孔作为定位基准来保证工件的同轴度和垂直度。套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺(3)用外圆为基准保证位置精度以外圆为基准时,一般应用软爪装夹工件。应用软卡爪盘装夹工件a)装配式软卡爪 b)焊接式软卡爪套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺2.薄壁套筒安装为减少薄壁零件的变形,一般采用下列方法:(1)工件分粗、精车(2)应用开缝套筒(3)应用软爪卡盘七、工件的安装(续)八、内孔的车削方法要求较高的孔,可分粗车、半精车、和精加工。套类零件的加工工艺套类零件的加工工艺(3)应用软爪卡盘要求较高的孔,可分粗车、半精车、和精加工。九
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