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龙门刨床工件的加工设计方案

  零件的工艺分析是加工前的重要工艺内容,它包含其结构特点与技术要求等内容的分析,并根据分析的内容对加工的刀具、夹具、量具与过程方法进行合理的安排,从而以零件加工的质量。本文以轴、套类零件的车削工艺分析为例,阐述了典型零件的车削分析方法与过程。
 
  1.轴类零件的技术要求
 
  轴类零件的技术要求包含尺寸、形位和表面质量。
 
  轴颈是轴类零件的主要表面,它直接影响轴的回转精度和工作状态。其几何形状精度一般限制在直径公差范围内。对几何形状精度要求较高时,可在零件图样上另行规定其允许的公差。相对于装配轴承的支撑轴颈的同轴度,通常用配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动来表示。此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴线的垂直度要求等。另外,零件的不同工作部位的表面,有不同的表面粗糙度值的要求。
 
龙门刨床
 
  2.工艺分析
 
  轴大部分为回转表面,故前阶段的加工应以车削为主,对于精度要求较高,粗糙度值小的表面,车削后还需要进行磨削。一般情况下表面的加工顺序为:粗车→调质→半精车→磨削。
 
  由于轴的几个主要配合表面和台阶面,对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求,所以应在轴的两端加工B型中心孔作精定位基准面,且应在粗加工之前加工好。
 
  一、薄板工件的工艺性
 
  薄板工件加工时,由于工件刚性差、难定位、切削热变形较难控制,其精度不易确保。
 
  结合薄板工件的特点,从毛坯件到中间工序,工件难免出现翘曲不平,其底面与机床工作台面接触不实,若选用刀盘铣削加工,由于工件刚性差,较难克服刀尖对工件的抬起力及局部快速发热现象,刨刀优势是这种“抬起力”、切削热相对较小,对于非精密表面要求的工件,主要考虑刨削加工。
 
龙门刨床
 
  薄板工件,尤其是精度较高的工件,刨削加工的质量及技术瓶颈仍然是进一步控制应力变形。我们通过分析变形的原因,对刨床刀具、装卡、刨削方法的分析改进,改善了加工工艺性,解决了加工精度问题,要点如下。
 
  1、刨刀要求 刨刀材料的一般都采用高速钢,磨制有较大的前角和理想的前刀面形状,一般取前角γ。=15°~20°,并将前刀面刃磨成凹圆弧形状,使切屑能流畅地排出。
 
  后角也应比一般平面刨刀略大一些(以减少与工件的磨擦),通常取α=8°~10°。过渡切削刃和圆弧切削刃半径在不影响加工质量的前提下尽量取小些,以避免切削力和切削热的产生因素增加。主偏角一般取r=30°~40°,这样在刨削时所产生的走刀抗力较小,可以避免将工件顶弯抬起,并且产生较大的吃刀抗力可将工件压向工作台面,加强定位。
 
  2、刨削用量 一般采用较小的切削深度(αp取0.5mm以下)和进给量(f约取0.1~0.25mm),这样产生的切削力较小,并在在切削时加注适当的切削液,以减少切削阻力和降低切削热。
 
  3、定位装夹
 
  (1)很大一部分薄板毛坯是采用用气割下料,周边较硬,这给刨削加工带来很大的困难,为了避免对主要大面的影响,先将大面刨出见平基准,以便刨削工件周边,再精刨大面。有的薄板工件虽不是气割毛坯(例如铸铁件),但为了确保工件的的装夹可靠性和稳定性,也须按上述顺序安排工序。因为工件两侧面不平行或不垂直,工件装夹就不牢固、定位不精确,容易产生变形。
 
龙门刨床
 
  (2)在装夹前的校平很重要,校平的工件,很大程度上避免了原来的翘曲变形在强迫装卡中的进一步集中。装夹时应使工件的基准面与工作台面或平行垫铁在自然状态下贴紧,否则塞入铁皮垫,不能用手锤敲打工件。因为工件刚性差,具有较大的弹性,越敲打越与安装基准面贴不紧和装夹不牢固,并集中弹性应力。
 
  (3)装夹工件的加紧力不宜太大,否则会将工件挤推鼓起,鼓起点去除量加大,刨削后该处势必成变薄中凹。
 
  4、装夹实例
 
  在龙门刨床上加工大型薄板工件时,直接在工作台上进行定位装夹,如下图1所示,在工件左侧用挡板定位,右侧用斜置的顶丝(端头带撑块)卡紧,工件的前后端装挡块,其高度要低于工件,注意螺钉远离工件,以免碰上刨刀。夹紧工件时,夹紧力的轻重要适当,紧定螺钉从松到紧逐步交替拧紧。装夹后检查工件四周,确认工件无卡紧变心,否则重新调整装卡。
 
  二、薄板工件的刨削工艺流程实例。
 
  1、工艺流程
 
  (1)将已清理污物和毛刺的毛坯校平;
 
  (2)将工件的周边刨至要求的尺寸;
 
  (3)以较为平整的毛坯面作为粗基准粗刨面;
 
  (4)在平板上检查和矫正已加工平面;
 
  (5)以已加工平面为基准粗刨第二面;
 
  (6)矫平已加工的第二面;
 
龙门刨床
 
  (7)以第二面为基准精刨面;
 
  (8)以精刨好的面作为基准精刨面;
 
  (9)修毛倒角后在平板上检查工件的平面度。
 
  2、注意事项
 
  (1)每次装夹都应该注意将工件垫实。
 
  (2)刨削时的刀具要始终保持锋利,切削深度和进给量都不宜过大,具体参数要求详见、二页要求;
 
  (3)薄板的两个平面应反复交替加工,多次翻个,逐步减小并抵消变形应力影响。
 
  (4)平面宽度较大时,粗刨可以从中间开始吃刀并向两边进给,这样可以减小走道抗力。
 
  控制系统要求
 
龙门刨床
 
  机床型号为BX2012,产地为济南第二机床厂,要求改造后机床的调速范围为5m/min一60m/min,系统运行的平滑性要好,能实现无级调速,且有很好的起制动性能。起制动时既能快速启动和制动,又确保机械冲击不过大,不对机械部件造成损害。能快速实现提速、降速和平稳的调节速度,换向时要减小对齿轮的冲击。能实现慢速切入,稳速加工,快速换向,点动调节等各种加工工艺要求。
 
  组成工作原理
 
  A. 系统组成本系统由VVVF(变电压变频率)变频器、交流电动机(Y280S一8,Pe =37KW ,I。=78-2A,n。=740r/min)、测速器组成闭环调速系统。采用闭环调速系统是为了对负载的波动和电网的波动有较强的抗干扰能力,以确保刨床的稳定运行。刨床的电机均由PLC 给出的指令进行控制。设计时,主传动用一台异步电动机代替原K—F—D系统机型,进给机械执行机构则用变频调速器取代原电磁离合器,实现对工作台的各种不同速度的控制和往返换向。
 
  核心部件用PLC进行控制,它根据操作站指令和现场信号,按预先编制好的程序对变频器、刀架、横梁、磨头的跟踪状况进行自动或人工控制。变频器选用日本富士FRN45 Ggs一4JE电压型通用变频器。原系统采用机械式行程开关, 由于工作台时频繁的往复运动,挡块频繁地撞击行程开关,导致行程开关容易发生故障,在不可靠的时候更可能产生事故,影响生产。改造中我们用光控无触点接近开关代替机械式行程开关,经使用效果很好。
 
  B。工作原理龙门刨的刨削过程是工件(放在刨台上)与刨刀之间做相对运动的过程。也就是刨台频繁的往复运动。刨台的运动分为人工点动运行和自动往复循环运行。图1是刨台的往复周期运行图。龙门刨床的刨削过程是工件(放在刨台上)与刨刀之间做相对运动的过程。也就是刨台频繁的往复运动。刨台的运动分为人工点动运行和自动往复循环运行。
 
  加工中选择合理的切削用量是确保零件精度的关键因素。在加工精度要求较高的薄壁缸体时,一般采取对称加工,使相对的两面产生的应力均衡,达到一个稳定状态,加工后工件平整。薄壁缸体切削时变形是多方面的,装夹工件时的夹紧力,切削工件时切削力,工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形,使切削区温度升高而产生热变形。合理选择好切削用量,从而到达减少零件变形的目的。
 
  对于锥度,标准中同样作有规定,即不得大于尺寸公差的1/2。一般情况下,缸体的精镗均采用浮动镗刀块,而镗刀块是定尺寸刀具。工件的加工尺寸由刀具本身直接确保。一旦刀刃磨损,便直接影响加工尺寸,即出现锥度。事实上,缸体内孔的锥度绝大部份是由于刀刃的磨损造成的。因此应保正浮动镗刀的刀刃精度。
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