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摘要:本文介绍一种数控加工中心上的夹具,用于铣削激光标线仪上的外轴承座零件,保证零件的尺寸精度和位置精度。
关键词:加工中心FANUC系统夹具零件加工
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)02(b)-0059-02
激光标线仪是最近几年兴起的建筑装修仪器,它取代传统的铅垂线和水平尺等工具,激光水平线和垂直线直接显示在墙上,直观,清晰,方便耐用,并且便于携带。该产品室内室外均可使用,可以在瞬间提供各种立面所需要的水平、垂直基准。该仪器显示精度高,10m角度误差不超过3s。其工作原理如下:激光发射器发射激光→光学系统聚焦(非球面镜片)→通过柱面镜形成水平线或者竖直线→放大显示在建筑物上。本文介绍的零件为该产品中的关键零件,高精度轴承装配在其中两个φ9mm的孔内,一根小轴穿过其中,激光发射装置则穿过这根小轴悬挂在上面。这样,即使所处的地面不平也可以实现自动找正平衡。该零件的加工精度直接影响到仪器的检测精度。
1图纸及工艺分析
零件如图1所示。
零件的毛坯为ADC12压铸件,压铸后尺寸精度高,可以达到IT8,角度准确,且表面粗糙度低,可以达到1.6um。铸造時需加工面留余量0.3m。零件的尺寸小,最大外形尺寸只有43×30×43,重量轻,装夹时表面容易变形,出现夹伤。
(1)该零件总共需要加工以下位置:基准面A和其对面的面;两个φ9孔和孔两端面;所有螺纹孔。
(2)2个φ9的孔安装精密轴承,公差范围±0.004,加工难度大。
(3)两孔有圆柱度要求0.004mm,同心度要求0.01mm,不宜调头加工。
(4)两孔与基准面A之间有平行度要求0.01mm。
(5)两孔与两端面之间有垂直度要求0.01mm,在加工中需要保证。
(6)两孔、两端面及基准面的表面粗糙度要求均在1.6um,要求较高,加工中要考虑合适的加工方法。
某公司加工该零件原有的工艺为:钻孔(台钻)→铰孔(虎钳)→扩孔(精密车床)→滚压(精密车床),工序复杂,合格率很低,只有30%左右。为了解决这个问题,该公司经过反复实验,做了一套夹具在加工中心上实现了该零件的加工。综合考虑各种因素,决定用某台加工中心来加工该零件。该机床主轴最大转速8000rpm,主轴径向跳动0.001mm,轴向窜动0.001mm以内。数控系统定位准确可靠,可以满足该零件的加工要求。
2加工过程
分为三个步骤:粗加工→精加工→攻丝粗加工:在普通立铣床上用虎钳加工基准面A,保证1.6um的表面粗糙度。精加工:在加工中心上加工基准面A对面的面,两个φ9孔。以及所有M2、M3螺纹孔的底孔。 攻丝机手工加工M2、M3螺纹(螺纹太细,机攻螺纹容易断丝攻)。
2.1 夹具设计
零件外形尺寸比较小,用传统的虎钳装夹显然不合适,并且加工效率低,为此,需要专用夹具来装夹该零件。
夹具设计如图2所示。
(1)整个夹具由一块底板和六块夹具体构成。
(2)底板有六组固定结构,每组由两边φ10定位销定位夹具体,中间M12螺纹通过螺钉锁紧夹具体。该底板材料为模具钢,经合适的工艺和热处理之后,上下两面平行度可达0.002mm。
(3)夹具体定位基准选择已经加工好了的基准面A,通过斜面加力使零件A面贴紧夹具体定位面(装夹零件竖直面),同时也可使零件平面贴紧夹具体压紧面(装夹零件水平面)。夹具体上开三个让空槽,是为了让零件更好地贴紧定位面和压紧面。底面和定位面垂直度0.005mm,水平面与定位面垂直度0.005mm(如图3)。
2.2 刀路设计
工序如下。
(1)加工上表面,加工量0.3。
(2)立铣刀铣定位面A对面的面,保证尺寸15±0.1。
以上用同一把刀具:WALTER硬质合金φ30立铣刀。
程序如下。
O0001;G40G49G80G17;G90G54G00X0Y0M03S1200;Z100;X10Y-34;Z5;G01Z-0.5F100;
M98P100;G90G00Z100;X10Y-56;Z5;G01Z-8F100;M98P200;G01Z-24F100;M98P200;
G01Z-36F100;M98P200;G90G00Z100M05;M30;00100;G91G01X380;G00Y-120;G01X-380
G00Y-120;G01X380;M99
00200;G01X380F200;G00Y-176;G01X10;
G00Y-296;G01X380;G00Z5;X10Y-56;M99
(3)用φ8钻头钻φ9孔的底孔,钻通零件两面;刀具用WALTER硬质合金钻头。
(4)用φ6立铣刀精铣φ9孔,铣削厚度0.35mm;刀具用WALTER硬质合金立铣刀;倒角刀。
(5)用φ9精密单刃微调镗刀精镗φ9孔,镗削厚度0.1mm;刀具为BIG微调镗刀系列:包括刀柄、精镗刀头、精镗刀片。
(6)用φ9精密铰刀精绞φ9孔,绞削厚度0.025mm;刀具为日本BIG精密硬质合金绞刀。
(7)用倒角刀倒孔边。
程序如下。
00002(钻φ8孔,镗φ9孔,铰φ9孔,使用时根据不同工序修改参数)
G40G49G80G17
G90G54G00X0Y0M03S800
Z100
G83X75.5Y-33.5Z-35R5Q3F70
X125.5
X265.5
·
·改变坐标值,加工出12个孔
·
X315.5
G80G00Z100M05
M30
G0003(用φ6刀精铣φ8至φ9)
G40G49G80G17
G90G54G00X0Y0M03S1200
Z100
X75.5Y-33.5
Z5
G01Z-35F50
M98P300
G90G00Z5
·
·改变坐标值,调用子程序12次,精
铣出φ9
·
G00Z100M05
M30
00300
G91G41D01X4.5F80
G03X0Y0I-4.5
G40G01X-4.5
M99
O0004(倒角)
G40G49G80G17
G90G54G00X0Y0M03S800
Z100
G81X75.5Y-33.5Z-1.5R5F70
·
·改变坐标值,加工12个孔倒角
·
G80G00Z100M05
M30
(8)钻上表面所有的M2、M3螺纹孔的底孔;刀具为φ1.5,φ2.5钻头。
(9)用倒角刀倒孔边;(加工程序略)。
(10)加工完毕后,拆除工件,工件1从左边槽内拆出竖直转动180°放夹具体右边槽内,工件2从右边槽内拆出水平转动180°放入夹具体左边槽内,此时定位基准仍然是基准面A未变,所以可以保证两平面的平行度,继续以下工序(加工程序略)。
①加工上表面,加工量0.3,保证厚度尺寸300°-0.05;②倒角φ9孔;③钻表面所有的M2、M3螺纹孔的底孔,倒角。
(11)把零件从夹具上取下来,在西湖SWJ-12台式攻丝机上攻M2、M3螺纹,
3结语
通过夹具加工该零件,精度高,速度快,为企业解决了难题,也为今后加工同类零件提供了一个好的思路。
参考文献
[1] 吴拓,郧建国.机械制造工程(第2版)[M].机械工业出版社.
[2] 何平.数控加工中心操作与编程实训教程[M].国防工业出版社.
关键词:加工中心FANUC系统夹具零件加工
中图分类号:TG659 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)02(b)-0059-02
激光标线仪是最近几年兴起的建筑装修仪器,它取代传统的铅垂线和水平尺等工具,激光水平线和垂直线直接显示在墙上,直观,清晰,方便耐用,并且便于携带。该产品室内室外均可使用,可以在瞬间提供各种立面所需要的水平、垂直基准。该仪器显示精度高,10m角度误差不超过3s。其工作原理如下:激光发射器发射激光→光学系统聚焦(非球面镜片)→通过柱面镜形成水平线或者竖直线→放大显示在建筑物上。本文介绍的零件为该产品中的关键零件,高精度轴承装配在其中两个φ9mm的孔内,一根小轴穿过其中,激光发射装置则穿过这根小轴悬挂在上面。这样,即使所处的地面不平也可以实现自动找正平衡。该零件的加工精度直接影响到仪器的检测精度。
1图纸及工艺分析
零件如图1所示。
零件的毛坯为ADC12压铸件,压铸后尺寸精度高,可以达到IT8,角度准确,且表面粗糙度低,可以达到1.6um。铸造時需加工面留余量0.3m。零件的尺寸小,最大外形尺寸只有43×30×43,重量轻,装夹时表面容易变形,出现夹伤。
(1)该零件总共需要加工以下位置:基准面A和其对面的面;两个φ9孔和孔两端面;所有螺纹孔。
(2)2个φ9的孔安装精密轴承,公差范围±0.004,加工难度大。
(3)两孔有圆柱度要求0.004mm,同心度要求0.01mm,不宜调头加工。
(4)两孔与基准面A之间有平行度要求0.01mm。
(5)两孔与两端面之间有垂直度要求0.01mm,在加工中需要保证。
(6)两孔、两端面及基准面的表面粗糙度要求均在1.6um,要求较高,加工中要考虑合适的加工方法。
某公司加工该零件原有的工艺为:钻孔(台钻)→铰孔(虎钳)→扩孔(精密车床)→滚压(精密车床),工序复杂,合格率很低,只有30%左右。为了解决这个问题,该公司经过反复实验,做了一套夹具在加工中心上实现了该零件的加工。综合考虑各种因素,决定用某台加工中心来加工该零件。该机床主轴最大转速8000rpm,主轴径向跳动0.001mm,轴向窜动0.001mm以内。数控系统定位准确可靠,可以满足该零件的加工要求。
2加工过程
分为三个步骤:粗加工→精加工→攻丝粗加工:在普通立铣床上用虎钳加工基准面A,保证1.6um的表面粗糙度。精加工:在加工中心上加工基准面A对面的面,两个φ9孔。以及所有M2、M3螺纹孔的底孔。 攻丝机手工加工M2、M3螺纹(螺纹太细,机攻螺纹容易断丝攻)。
2.1 夹具设计
零件外形尺寸比较小,用传统的虎钳装夹显然不合适,并且加工效率低,为此,需要专用夹具来装夹该零件。
夹具设计如图2所示。
(1)整个夹具由一块底板和六块夹具体构成。
(2)底板有六组固定结构,每组由两边φ10定位销定位夹具体,中间M12螺纹通过螺钉锁紧夹具体。该底板材料为模具钢,经合适的工艺和热处理之后,上下两面平行度可达0.002mm。
(3)夹具体定位基准选择已经加工好了的基准面A,通过斜面加力使零件A面贴紧夹具体定位面(装夹零件竖直面),同时也可使零件平面贴紧夹具体压紧面(装夹零件水平面)。夹具体上开三个让空槽,是为了让零件更好地贴紧定位面和压紧面。底面和定位面垂直度0.005mm,水平面与定位面垂直度0.005mm(如图3)。
2.2 刀路设计
工序如下。
(1)加工上表面,加工量0.3。
(2)立铣刀铣定位面A对面的面,保证尺寸15±0.1。
以上用同一把刀具:WALTER硬质合金φ30立铣刀。
程序如下。
O0001;G40G49G80G17;G90G54G00X0Y0M03S1200;Z100;X10Y-34;Z5;G01Z-0.5F100;
M98P100;G90G00Z100;X10Y-56;Z5;G01Z-8F100;M98P200;G01Z-24F100;M98P200;
G01Z-36F100;M98P200;G90G00Z100M05;M30;00100;G91G01X380;G00Y-120;G01X-380
G00Y-120;G01X380;M99
00200;G01X380F200;G00Y-176;G01X10;
G00Y-296;G01X380;G00Z5;X10Y-56;M99
(3)用φ8钻头钻φ9孔的底孔,钻通零件两面;刀具用WALTER硬质合金钻头。
(4)用φ6立铣刀精铣φ9孔,铣削厚度0.35mm;刀具用WALTER硬质合金立铣刀;倒角刀。
(5)用φ9精密单刃微调镗刀精镗φ9孔,镗削厚度0.1mm;刀具为BIG微调镗刀系列:包括刀柄、精镗刀头、精镗刀片。
(6)用φ9精密铰刀精绞φ9孔,绞削厚度0.025mm;刀具为日本BIG精密硬质合金绞刀。
(7)用倒角刀倒孔边。
程序如下。
00002(钻φ8孔,镗φ9孔,铰φ9孔,使用时根据不同工序修改参数)
G40G49G80G17
G90G54G00X0Y0M03S800
Z100
G83X75.5Y-33.5Z-35R5Q3F70
X125.5
X265.5
·
·改变坐标值,加工出12个孔
·
X315.5
G80G00Z100M05
M30
G0003(用φ6刀精铣φ8至φ9)
G40G49G80G17
G90G54G00X0Y0M03S1200
Z100
X75.5Y-33.5
Z5
G01Z-35F50
M98P300
G90G00Z5
·
·改变坐标值,调用子程序12次,精
铣出φ9
·
G00Z100M05
M30
00300
G91G41D01X4.5F80
G03X0Y0I-4.5
G40G01X-4.5
M99
O0004(倒角)
G40G49G80G17
G90G54G00X0Y0M03S800
Z100
G81X75.5Y-33.5Z-1.5R5F70
·
·改变坐标值,加工12个孔倒角
·
G80G00Z100M05
M30
(8)钻上表面所有的M2、M3螺纹孔的底孔;刀具为φ1.5,φ2.5钻头。
(9)用倒角刀倒孔边;(加工程序略)。
(10)加工完毕后,拆除工件,工件1从左边槽内拆出竖直转动180°放夹具体右边槽内,工件2从右边槽内拆出水平转动180°放入夹具体左边槽内,此时定位基准仍然是基准面A未变,所以可以保证两平面的平行度,继续以下工序(加工程序略)。
①加工上表面,加工量0.3,保证厚度尺寸300°-0.05;②倒角φ9孔;③钻表面所有的M2、M3螺纹孔的底孔,倒角。
(11)把零件从夹具上取下来,在西湖SWJ-12台式攻丝机上攻M2、M3螺纹,
3结语
通过夹具加工该零件,精度高,速度快,为企业解决了难题,也为今后加工同类零件提供了一个好的思路。
参考文献
[1] 吴拓,郧建国.机械制造工程(第2版)[M].机械工业出版社.
[2] 何平.数控加工中心操作与编程实训教程[M].国防工业出版社.