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旋流槽数控加工技术

2016-09-01    单位:德州大陆架石油工程技术有  作者: 敖竹青 熊新荣 潘天保
内容摘要:为解决旋流槽的加工难题,本文通过工艺加工试验,对数控加工技术进行了研究,包括刀具、加工参数及加工路径等的选择,从而确定了其数控加工方法。

1. 零件结构特点分析

  某公司需要加工一批零件,材质为35CrMo,材料硬度为290~320HBW。该零件的体积较小,长、宽、高分别为50mm、60mm、6mm,类似成人手掌心大小;表面有凹槽,槽与槽之间的间隙为2mm,表面粗糙度值Ra=3.2μm。

  加工该零件,因为材料的硬度较高,槽与槽之间的间隙较小,选择刀具时,其直径必须

<2mm,铣刀刀杆太细,强度不足,加工时会因扭矩过大而易使铣刀折断,且表面粗糙度要求严格,所以加工的难点是如何确定合适的切削参数,既要保证产品的质量,又要提高加工效率。综合上述因素,选择型号为

VTC 200-CN的立式加工中心进行加工。

  2. 工艺路线的设计

  (1)加工工艺的设计。零件的加工工艺会直接影响加工精度和加工效率,制定合理的加工工艺和工艺措施是零件加工的关键。通过对零件的结构特点和加工难点进行分析,在充分考虑加工效率和加工质量的情况下,将铣工序的加工工艺分为粗铣、半精铣、精铣和清根,具体为:粗铣上表面→半精铣各槽,槽宽和槽深分别留量0.2mm→精铣各槽,槽宽和槽深加工至成品尺寸→清根,消除槽间和槽底的圆弧。

  (2)加工刀具的选择。粗铣上表面时,由于被铣掉的区域较大,因此采用常用的φ63mm平面盘铣刀,以提高加工效率;半精铣时,根据槽宽的要求,选择山特维克型号为R216.24-06050BCC10P 1640的φ6mm立铣刀(见图1);精铣和清根时,为进一步提高槽的表面质量并去除圆角,选择山特维克型号为IP230-0150-XA 1630的φ1.5mm立铣刀(见图2)。

  

图1 半精铣刀

图2 精铣刀

(3)夹具的解决方法。由于该零件体积较小,在铣旋流槽时,装夹很难实现,因此采取以下简单有效的方法:首先选用直径、长度合适的符合硬度要求的圆钢,然后将三爪自定心卡盘平行放置,采取立铣的方式,在圆钢上铣旋流槽,待铣完后,再进行线切割,最后进行平面磨。这样就不需要设计专用夹具,轻松解决了装夹问题,并降低了成本。

  (4)数控程序的设计。程序设计是基于UG NX 6.0版本,该旋流槽的铣削方式为型腔铣。在进行程序设计时,需要特别注意的是:①切削模式需选择跟随部件分层切削模式,并采用顺铣,且选用深度优先原则。②进刀方式采用从工件边缘向内圆弧进刀的方式。③退刀方式采取直接退刀的方式,以提高加工效率。

  在规划加工路径时,要遵守3方面原则:①安全的加工路径,保证刀具切削加工的正常进行。②规划适当的加工工艺路径,以满足加工零件的尺寸精度和表面质量要求。③规划最短的加工路径,减少走刀时间,以提高加工效率。

  综合以上内容,确定了如图3、图4所示的加工路径。

图3 半精铣加工路径

图4 精铣加工路径

  (5)切削用量的优选。切削用量的选择原则是:保证零件的加工质量(如精度和表面粗糙度)的前提下,充分发挥刀具的切削性能和机床的性能,最大限度地提高生产效率和降低生产成本。

  根据旋流槽的内部特征,切削用量的确定采取“小步快走”的方法,即采用高转速、小吃刀量和快进给的方式进行加工,有利于改善刀具、机床和工件的受力状况,减少刀具破损,提高表面加工质量。

  通过一系列的试验和论证,获得了如表1和表2所示的试验数据,最终确定如表3所示的切削用量。

  3. 结语

  通过工艺试验可以得知,使用数控铣床加工该形状的旋流槽能很好地保证零件的精度、尺寸要求和技术条件。该加工方法及采用的切削参数,可为类似零件的加工提供借鉴。

  参考文献:

  [1] 刘会敏,田海文,张莹.多头旋流槽数控加工技术研究[J].中国科技博览,2013(28):282.

  [2] 陈燕春.数控铣削加工中切削参数确定的研究[J].机电工程技术,2006(12):21-24.

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