对图1所示旋钮型腔内轮廓进行加工。零件材料为45钢,硬度为HBW 220,采用数控铣床加工。

 

1旋钮手柄凹模

1.零件图工艺分析

该型腔内轮廓线由椭圆弧和圆弧共同组成,型腔底部还有一个球形凹面。材料为45钢,加工性能较好。模具外形与4φ20mm孔已加工好,本工序只需完成旋钮型腔的加工。采用VDL-800A型数控铣床。

尺寸精度:型腔尺寸要求较严格,型腔表面粗糙度值为Ra 3.2μm,可通过刚性装夹及精确对刀来确保尺寸精度,需安排粗、精加工。一次装夹完成所有加工内容。

工艺过程:共分5步加工,即余量切除,粗、精铣型腔,粗、精铣腔底球形凹面。切除余量时,为提高功效,可采取钻孔和锪孔的方法。本例采取铣削方法将型腔中心的余量切除。由于型腔较深,采取分层加工。

2.装夹方案

坯料外形己加工,尺寸为160mm×120mm×35mm,用机用虎钳垫平夹紧,工件上端面高出几用虎钳上平面少许。

3.刀具及切削用量的选择

(1)确定刀具。选择φ20mm键槽铣刀、φ10mm立铣刀和φ8mm球形铣刀各一把。材质均为高速钢。

(2)确定切削用量。内轮廓加工时留0.5mm的精铣侧余量、0.2mm的底余量。查切削用量手册取v20~40m/min,根据公式计算主轴转速。再查每齿进给量计算进给速度。

4.编制数控加工工序卡

数控加工工序卡如表1所示。

表1数控加工工序卡

 

5.走刀路线与数据处理

工件编程坐标如图2所示。在XZ平面内,刀具沿Z轴向下分4次层铣加工,背吃刀量为3mmXY平面,刀具由坐标原点工进至A点,直线插补(逼近法)加工至B点,圆弧插补加工至C点。通过坐标旋转5次,重复上述加工5次完成型腔内壁一周的加工。

 

2零件坐标原点设定

通过软件作图,求得ABC三点坐标分别为

A点,(33.122,-13.539)

B点,(33.122,13.539)

C点,(28.286,21.915)

底部球形凹面使用φ8mm的球形铣刀加工,分层铣削。编程时采用球心编程,走刀路线和节点坐标如下。

如图3所示,刀具由D点沿半径为88.5mm的圆弧分层铣削至E点。

D点坐标: (28.703,-8.216),E点坐标: (0,-13)

XZ平面内,球头铣刀球心圆弧轨迹方程为

X2+(75.5-Z)2=88.52

由于采取层切加工方式,可用上式计算得到每层的Z轴坐标相应的X轴坐标值,这个X值也是该层平面(XY平面)内刀具轨迹的圆弧半径。

 

3球形凹面加工走刀图

6.编制加工程序

旋钮手柄凹模椭圆型腔数控加工程序单如表2所示。

表2旋钮手柄凹模椭圆型腔数控加工程序单


零件号

 

零件名称

椭圆手柄

编程原点

工件右端面中心处

程序好

O5008

数控系统

FANUC 0i Mate-TC

编制

 

程  序

说  明

O5008

G90 G17 G54 G28 Z0;

T01 M06;

G00 X0 Y0;

G00 G43 Z5.0 H01:

M03 S500;

G01 Z-12. F150 M08:

G41 X30.D01;

G03 I-30. :

G40 X0 Y0;

G28 Z0;

T02 M06;

G00 X0 Y0;

G00 G43 Z0 H02;

M03 S800;

G65 P40010 A2 J360 K-3:

G0O Z0;

M03 S1200;

G65 P0010 A3 J240 K-12;

G00 Z0;

M05;

M09;

G28 Z0;

T03 M06;

G65 P0008 S1000 F340;

G65 P0008 S1500 F200;

M30;

 

O0008;

G00 X0 Y0;

G00 G43 Z0 H03;

M03 S#19;

G01 Z-7.0 F#9;

M08;

#1=8.216;

#2= 28.703;

WHILE [#1 LT 13.0]DO 1;

#3=75.5+#1;

#2=SQRT[88.5*88.5-#3*#3];

G01 X#2;

Z-#1;

G03 I-#2;

#1=#1+0.19;

END 1;

G01 X0;

Z-13.0;

M09;

G28 Z0;

M05;

M99;

 

O0010;

G91 G01 Z#6 F100;

G90 G4IG01 Y-13.539 D#1 F#5;

X33.122;

#4=6;

WHILE [#4 GT 0] DO 1

#2=33.122;

WHILE [#2 LT 45] DO 2

#2=#2+0.11;

#3=20*SQRT[45*45-#2*#2]/45;

G90 G01 X#2 Y#3;

END 2;

WHILE[#2 GT 33.122] DO 2:

#2=#2-0.11;

#3=20*SQRT[45*45-#2*#2]/45;

G01 X#2 Y#3; 

END 2;

G02 X28.29 Y21.92 R8.0;

G91G68 X0 YO R60.0;

#4=#4-1;

END 1;

G40 G01 X0 Y0:

M99;

主程序名

 

1号刀,切除余量

 

 

 

工进至起刀点

 

 

 

 

2号刀,粗加工椭圆和圆弧曲线型腔

 

 

 

调用宏程序0010四次,进行粗加工

 

 

调用宏程序0010一次,进行精加工

 

 

 

 

3号刀加工型腔底面

调用宏程序O0008一次,粗铣腔底凹面

调用宏程序O0008一次,精铣腔底凹面

主程序结束

 

宏程序名

 

 

 

工进至起刀点

 

#1代表Z轴坐标值

#2代表X轴坐标值

 

设置中间变量#3

计算X轴坐标

X轴工进

Z轴工进

XY平面内圆弧插补

Z轴增加一一个步长

  

 

 

 

 

宏程序结束返回

 

宏程序名

 

弧加工起点,建立刀具半径补偿

 

#4变量代表坐标旋转次数

 

X轴加工起点

第一段椭圆弧循环开始,至X=45mm

X轴坐标增加一个步长

计算对应Y轴坐标值

工进

 

第二段椭圆弧加工开始

X轴坐标回退一个步长

计算对应Y轴坐标值

工进

 

铣削R8mm四弧

坐标旋转

坐标旋转次数减1

 

 

宏程序结束返回






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铣削旋钮手柄凹模
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