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多目的軸CNC旋盤のプロセス設計

Posted by: castingdie 2021-08-03 多目的軸CNC旋盤のプロセス設計 はコメントを受け付けていません

要旨:多軸型の軸部品を設計した。軸には円弧、機械加工用の溝、ねじアンダーカット、ねじ、テーパねじ、内孔、内弧がある。 材料は45鋼です。 この多軸設計では、「粗旋削」旋盤法が使用されます。 すなわち、2つの端面、外側の円、ねじ、外側の円錐、溝、円弧および内径をそれぞれ荒加工および仕上げ加工の7つのステップに分割する。

この設計は、主にCNC加工プロセスの解析と特定の部品図面の処理に関係しています。 まず、NC加工技術を簡単に紹介し、部品図面に従ってNC加工解析を行う。

まず、切削量とその他の関連要因を使用して、機械加工プロセス、部品材料、工具、ハンドル、および部品プロファイル特性に基づいて5つの工具の必要性を判断しま

次に、パーツグラフィックを作成します。 パーツは多軸で、外郭は直線、アンダーカット、円弧、スレッドで構成されています。 部品の左端の内側にテーパ穴と内側円弧が穿孔されています。 機械加工プロセス中に、加工物を穿孔し、次いで内側円弧内に回転させる必要がある。

第三に、穴あけ工具を設定するときは、まず基準点を参照する必要があります。 工具の位置を修正し、工具の位置と工具の交換点を一致させ、プログラムされた座標系とプログラミングの原点を決定し、NC加工プログラムをプログラムします。 最後に、プログラミングシミュレーションソフトウェアを使用して、軸コンポーネントをシミュレートして処理しました。

キーワード:数値制御プログラミング、加工計画、切削量、加工プログラム

部品加工技術の分析
1.1部品図面処理の分析
図に示すように、

部品構造解析:
図から分かるように、部品は、円筒面、内孔、内側テーパ面、円弧面、溝、ねじなどからなる。 部品の旋削部分の輪郭はより複雑であり、両刃加工が必要です。 部品の加工精度と表面品質は非常に高いです。 部品の重要なラジアル機械加工された部分は、螺旋形54-0.0390mm円筒形部分(表面粗さRンプ=1.6μm)です。 R45は円弧、Ф40-0.0330円筒セクション、Ф22+ 0.021 0とR25の内孔半径を結んでいます。 これらの部品はCNC加工サイズの要件を満たしており、輪郭の説明は明確で完全です。 部品材料はNo.45鋼で、ブランクはφ60mm* 110mmです。

1.2部技術要件分析
小さなバッチ生産条件でのプログラミングでは、研磨布とはしごで平面を修正することはできません。 これは高精度航空機の要件です。 GB1804-Mによると、指定された許容誤差なしで、熱処理、焼入れおよび焼き戻し、HRC25-35は粗い部分を意味せず、表面粗さはRa6.3、胚サイズはmm60mm * 110mmです。

1.3部品ブランクおよび材料分析
(1)材料分析

シャフト部品を加工するとき、工具とワークピースとの間の切削力は大きい。ワークピース材料の加工性、強度、硬度、塑性、冷間切断および機械的特性は、すべてワークピース材料に関連しています。したがって、シャフトの材料として45鋼を選択した。45鋼の化学組成は、C0.42%~0.50%、Si0.17%~0.37%、Mn0.50~0.80%、P≦0.035%、S≦0.035%、Cr≦0.25%、N≦0.25%を含有する。 Cu≦0.25%である。冷間加工時の45鋼の硬度、熱間圧延鋼、くぼみの直径3.9以上、ブリネル硬度は241HB以上であり、焼鈍された鋼押込部の直径は4.4以上であり、ブリネル硬度は187HB以上である。45鋼の機械的特性:δs≧35Mpa、δb≧600Mpa、≧≧40%、Ak≧47J。カーバイドツール1.0、高速スチールツール1.0、45鋼の経済的で合理的な加工要件の45鋼の相対的な加工も合理的であり、45鋼は、主に蒸気タービン、圧縮機、ポンプ部品、ギア、シャフトピストンピンおよび他の部品の製造に広く使用されている。上記のデータに基づいて、このシャフトの機械加工に適しています。

(2)ブランク分析
シャフト構成要素のブランクは、バー、鍛造品および鋳物を含む。鍛造品:高強度でシンプルな形状の部品に適しています。大型部品は、一般的に装置の制約からダイカスト鍛造されている。中小部品用のオプションの金型鍛造; 複雑な形状を有する剛性部品は、自由鍛造には適しておらず、複雑な形状のブランクに適している。鉄鋼部品用の鍛造ブランクは、鋼および鋳鋼よりも機械的性質が高い。鍛造は軸部の構造形状と外形寸法に応じて使います。部品のブランクは、鍛造、バーソー、鍛造ビレットΦ60X110mm、均一な繊維構造を得るための鍛造鋼棒、その機械的特性を改善し、部品とビレットの割合を増やし、材料消費を削減する必要があります。

2.4部品処理装置の選択
2.4.1マシンの種類
CNC旋盤は、内外円筒面、円錐面、円形面などの加工を自動的に完了できます。
シャフトやディスクなどの回転部品では、溝加工、穴あけ、拡張などの操作を実行できます。部品の技術的要求に応じて、経済的なCNC旋盤を選択することができます。通常はステッピングモーターの形の半閉ループサーボシステムです。これらの旋盤は、建設が簡単で比較的安価です。このタイプの旋盤には、3軸の自動センタリングチャック、共通のテールストック、または長いシャフト部品を回転させるためのCNC油圧テールストックが装備されています。水平CNC旋盤は、スピンドル構成の要件に従って選択されます。高精度CNC旋盤は、部品の寸法精度の高い加工性要件は、自動的に、手動線形と円弧補間、剛性の高いCNC旋盤、高い製造精度及び精密ツールセット、手動ですることができ、正確な補償することができます。 輪郭形状の制御が困難な回転体では、特に困難な表面やサイズを扱うことができます。これは、加工精度を維持し、生産効率を高めるために、テーパ円錐面と内外の円筒状のねじを容易に回転させることができる。従って、処理に非常に有利である。
いくつかの廃棄物の機能的、経済的なタイプの選択、選択SSCK20 / 500 CNC旋盤を生成する中心を旋回構造、大きさ及び精密多軸部材ように選択に従って。

2.4.2機械精度
加工精度がIT7〜IT8、Ra 0.8〜Ra1.6μmの硬化鋼に加えて、一般的な金属は、荒加工と仕上げの2つのステップで完了することができます。加工精度はIT5〜IT6グレード、Ra0.2〜Ra0.63μm一般的な金属硬化鋼に加えて、精密CNC旋盤も使用できます。荒削り→半仕上げ→仕上げ→仕上げ。加工精度は、IT5、Ra <0.08μmなどの硬化鋼以外の一般的な金属よりも高く、荒加工、半仕上げ、仕上げ、精密旋削加工が可能な精密CNC旋盤を使用できます。硬化した鋼のように、回転が困難な材料の場合、焼入れに先立って荒加工および半仕上げ方法を使用することができ、焼き入れ後に研削を行う。したがって、部品図の要求に従って、SSCK20 / 500 CNC旋盤の精度は多軸精度に適しています。

SSCK20 / 500 CNC旋盤の主な技術パラメータ

最大回転直径マシン Ф400mm
クランプ径 Ф200mm
切削径 Ф200mm
切削長さ 500mm
スピンドル速度範囲 24r/min~2400r/mm(連続無段階)
スピンドルの直径 Ф55mm
スライディングサドル最大縦ストローク  550mm
スケートボード最大横移動  200mm
早送り X axis 6m/min;Z 12m/min
タレット駅の番号   6
ツール仕様 回転工具20mm×20mm
工具穴径 Ф32mm
ツール選択モード 時計回りの方向
最小入力相当量 X軸(直径)0.001mm、Z軸0.001mm
テールスリーブ直径 Ф70mm
テールストックケーシング最大ストローク 60mm
上テーパ穴 Mode 4
メインモータ動力 連続負荷11kw
フィードサーボモータ電源 X軸AC0.6kw; Z軸AC0.6kw
油圧ステーションの動力  1.1kw
流体モータの動力を切断する 0.0125kw
マシンサイズ(縦×横×高さ) 2600mm×12400mm×1715mm
工作機械の純品質  2300kg

2.5ワークピースと治具の位置を決定する
2.5.1クランプ方式の決定
3ジョーの自動センタリングチャックを使用して、部品の粗い外円をクランプし、(機械の極端な距離を考慮して)部品延長の適切な長さを決定します。 部品の両端を加工する必要があるため、54mm x 15mmの左ステップをクランプに使用できることを考慮して、2つのクランプ位置を考慮する必要があります。 したがって、最初に右端を加工し、M22 Ph3P1.5のネジ山付きヘッドをクランプし、54mmx15mmの段差、22の内孔、R25の内弧を加工します。

2.5.2位置決め基準
ワークピースの位置決めと基準は設計基準と一致していなければなりません。カセット付きのワークの位置決め基準として「片側と2つのピン」を選択するのが最善で、位置決め基準はCNC機械に注意深く配置する必要があります。ワークピースは、先端に30度のテーパを備えた中実のシャフトです。シャフトの長さはあまり長くないので、ワークの右端面と48の外側円が位置決めのための基準となる。ワークピースをクランプするには、一般的な3つのチャックチャックを使用してください。
ワークの右端面の中心がワーク座標の原点となります。工具ポイントは(100.100)にあります。 部品の全表面を機械加工する必要があるため、外側の円と1つの端面を粗参照として使用し、相互参照によって処理する必要があります。「ベースラインの偶然性」の原則に従ってください。右端を加工する場合は、ブランクの左側の外側の面を選択し、左側を加工する場合は、右側の外側の円の面を選択して、位置決め基準が軸の中心線であることを示します。

2.6切削工具の選択と切削能力
2.6.1ツールの選択
この部分の処理は、
(1)外端と扁平端の粗旋削と精旋削には、35度の超硬合金の左逸脱カッターを採用する。
注文を選択すると、アクセサリのすくい面とワークの輪郭の干渉を防ぐことができますが、補助のたわみ角は小さすぎないようにしてください。 Kr = 35を選択します。
(2)スロットカッター、
(3)ネジ山は、カーバイド60度の雄ネジ切り工具で選択し、チップの半径は、輪郭の最小フィレット半径よりも小さく、re = 0.15〜0.2mmとします。
(4)左穴を22mmドリルで加工する
(5)内部旋削工具。

ツールの選択は、CNC加工設計の重要な内容の1つです。 ツールの適切な選択は、機械の機械加工効率に影響するだけでなく、機械加工の品質にも影響する。 ツールの選択は、通常、機械の処理能力、処理内容、および工作物の材料を考慮に入れます。
伝統的な旋盤方法と比較して、CNC旋削にはより多くの工具が必要です。 それは高精度、良好な剛性、高い耐久性だけでなく、寸法安定性、取り付けおよび調整の容易さを必要とする。 これには、新しい高品質の材料を使用してCNC加工ツールを作成し、ツールパラメータを最適化する必要があります。

選択したツールを以下に示します。

円筒状の切削工具、溝カッター、糸カッター、ドリルビット、内部切削工具。
2.6.2切削量の選択
切削量には、スピンドル速度、切削深さ、送り速度が含まれます。 加工方法によっては、異なる切削量を選択する必要があります。 切削量の選択の原則は、部品の精度と表面粗さを確保し、工具の切削性能を最大化し、合理的な工具寿命を確保し、機械効率を最大限に利用して生産効率を最大化し、コストを削減することです。
(1)スピンドル速度を決定する

スピンドル速度は、許容切削速度と工作物(または工具)の直径に基づいて選択する必要があります。工具材料は硬質合金鋼であり、荒加工速度は500rpmであり、仕上げ速度は1000rpmである。細い糸の小さな切削力を考えると、糸は400R / minです。ボアの剛性が低いため、原油トラックは600rpmで使用され、処理要求を満たすのは比較的容易である。カッターは350r / minでより大きく、より安全です。
(2)送り速度(送り速度)F選択F(mm / r、mm / min)
送り速度は、CNC機械切断量の重要なパラメータです。 これは、主に、部品の加工スケジュールおよび表面粗さの要求と、工具およびワークピースの材料特性に基づいて選択されます。 最大送り速度。機械の剛性と送りシステムの性能によって制限されます。 一般的に、粗削りカートは、粗い材料を迅速に除去するために、より高い送り速度を使用する。 仕上げは、表面粗さと部品精度の原則を考慮に入れます。高品質のワーク表面が要求されないため、このとき、送り速度は、機械送り機構の強度および剛性、ツールバーの強度および剛性、工具の材料、工具ホルダおよびワークピースのサイズ、および選択された切込み深さに基づいている。仕上げの間、送り速度は、表面粗さの要求、工具および工作物の材料、および他の要因に基づいて選択されます。送り速度Vfは、式Vf = f×nに従って計算することができ、ここで、fは1回転当たりの送り量を表し、一般に0.3~0.8mm / rの粗さを要する;仕上げ車は通常0.1~0.3mm /切削には通常0.05〜0.2mm / rが必要です。
上記のデータに従って、より低い送り速度を選択し、次の表を取得します。

  ラフ 細かい
外国人サークル 0.5mm/r 0.2mm/r
スレッド 0.08mm/r 0.03mm/r
内側の穴 0.4mm/r 0.2mm/r
0.1mm/r

(3)切削深さの決定
切削の深さは、機械、工作物および工具の剛性によって決定される。 剛性が許容される場合、切削深さはできるだけ加工許容量(仕上げ旋削量を除く)に等しくなければならず、これによりパス回数を減らし生産効率を高めることができる。 加工面の品質を保証するために、少量の仕上げ代が残ることがあります。
上記データに基づく部品の切削深さの選択は、おおよそ以下の通りである。

  ラフ 細かい
外国人サークル 10(mm) 0.2-0.5(mm)
スレッド 10(mm) 0.1-0.5(mm)
内側の穴 順番にフィードの数を減らして
ナイフ幅に応じて2回

要するに、切削量の具体的な値は、機械の性能、関連するマニュアルおよび実際の経験に基づいて同様に決定されるべきである。 同時に、スピンドル速度、切込み深さおよび送り速度を最適な切削量を形成するように互いに調整することができる。 切削量は、異なる機械加工方法に対して異なる切削量を必要とする。 妥当な切削量の選択は、部品の表面品質、精度および加工効率に大きな影響を与えます。

切削量選択方法:
荒削りの際に、高い金属除去率と必要な工具寿命を確保してください。
旋削加工を終了する際には、加工精度や表面粗さが高く、加工余裕が小さく均一であることが要求される。 どのように処理の正確さを保証するか、そしてこれに基づいて処理効率を向上させる方法に焦点を当てるべきです。 したがって、旋削加工にはより小さい(小さすぎない)切削深さと送り速度が必要であり、切削速度を最大化するために高性能工具材料と合理的な幾何学的パラメータが使用されます。

要約すると、部品の処理順序は次のとおりです。
2.7.1プロセスI:右端面を回し、ブランクを102mmバーに切断する

2.7.2プロセスII:荒削り、必要なサイズの右外側輪郭を完成させる

2.7.3プロセスIIIスロット

2.7.4プロセスIVターンスレッド

2.7.5プロセスV左端面を100mm回転させる

2.7.6プロセスVI左の外側円を回す

2.7.7プロセスVII掘削

2.7.8プロセスVIII粗い旋削インナーサークル

CNC加工プロセスカード
部品名 多軸 部品番号 図2 治具の名前 スリージョーチャック
装置名とモデル CNC旋盤SSCK20 / 500
物質名とブランド
 
45鋼 硬度 HRC68 プロセス名 円筒形機械加工 従業員ID
ステップ番号 ステップ内容 切削量 ツール 測定ツール
n(r/min) f(mm/r) ap(mm) No.
1 荒い旋回外側の円 500 0.5 10 T0101 丸旋削工具 バーニーキャリパー
2 外側の円を細かく回す 1000 0.2 0.3 T0101 丸旋削工具 マイクロメータ
3 面取り 500 0.14 1.5 T0101 丸旋削工具  
4 粗い外側円弧 500 0.5 10 T0101 丸旋削工具 バーニーキャリパー
5 ファイン車外側円弧 1000 0.2 0.3 T0101 丸旋削工具 マイクロメータ

2.10加工精度を保証する方法
加工精度を確保・向上させるためには、製造誤差の主要因に応じて、適切な誤差補正や誤差補正などの有効な技術手段を講じ、加工誤差の影響を直接制御する必要があります。
2.10.1工具半径の選択
(1)工具半径Rがワークのコーナー半径より大きい場合、工具半径Rは加工できません。
(2)工具が小さい場合は、多数の切削加工ができない(工具剛性が悪い)。

2.10.2適切な切削液を使用する
(1) 切削液は主に、切削中の摩擦を低減し、切削温度を低下させるために使用される。 切削液の合理的な使用は、工具の耐久性、機械加工表面品質および加工精度を改善する上で重要な役割を果たす。
(2) 非水溶性切削液:切削油、固体潤滑剤、非可溶性切削液は、主に潤滑に役割を果たします。
(3) 水溶性切削液:水溶液、エマルジョン、および水溶性切削液は、良好な冷却効果および洗浄効果を有する。 したがって、この設計は、冷却のために水溶液を使用する。