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帶肩不銹鋼螺母的數控多件加工
來源:
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作者:nbwtjs
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發布時間: 2017-01-07
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1. 帶肩螺母的加工特點
帶肩不銹鋼螺母坯如圖1所示，是我公司生產批量較大的零件，每年的產量有10 000多個。但是這種零件體積比較小、加工時間短。操作者在普通臥式車床上加工時需要反復地裝夾，導致加工的輔助時間增加，勞動強度加大，加工效率低。為了能使加工效率提高和勞動強度減小，改進加工工藝在數控車床上進行加工。
圖1
2. 工藝改進
普通臥式車床加工這種帶肩螺母的工藝如下：①備料、調質。②車端面、車外圓、鉆孔、倒角及切斷。③調頭車另一端面至總長，倒角、攻螺紋。
從以上工藝可以看出， 普通臥式車床生產這樣一件工件需要裝夾兩次，工序繁雜，效率較低。
改進加工工藝， 將在普通臥式車床上完成的工序移植到數控車床上，如圖2所示，數控車工藝為：①備料、調質。②整個外形、長度、端面及倒角一次完成。③鉗工用立鉆攻螺紋。
圖2
數控車床最大的優點在于每一次裝夾可以完成3件工件的加工，且將車床攻螺紋交由鉗工通過立式鉆床完成。由此可以看出，新工藝確實能夠提高生產效率、降低生產成本以及減輕勞動強度。
3. 數控加工
數控加工是本次工藝改進最核心的內容，主要是對數控編程進行了優化。在編程時運用了指令M00暫停功能、指令M98調用子程序功能，利用G54、G55、G56定位工件坐標系功能，實現多件加工的目的。數控加工分為以下幾個過程：
（1）裝夾。編程之前一定要選擇合理的裝夾方式，由于是棒料落料式加工，夾具就選擇車床自帶的三爪自定心卡盤。裝夾方式如圖3所示，棒料應伸出三爪自定心卡盤腳外70mm長（這就是主程序G54G00X19Z0.2的位置，然后毛坯端面靠平刀具夾緊裝夾基準即可）。
圖3 裝夾方式
（2）數控編程。編程采用主程序加調用子程序的方法來實現多件加工。首先，需要設定工件坐標系。工件坐標系的設定如圖4所示。工件坐標系G54的原點為X0 Z0，用于第一件產品的加工。工件坐標系G55的原點為X0 Z-20.6，用于第二件產品的加工。工件坐標系G56的原點為X0Z-41.3，用于加工第三件產品。
圖4 工件坐標系的設定
接下來就是編寫數控加工程序。數控加工程序分為兩部分：
①主程序，主要功能是工件伸出長度對刀、暫停、選擇工件坐標系以及調用子程序。②子程序，主要功能是單個零件外形輪廓、內孔、倒角的加工。程序代碼如下。
主程序：O0176（程序號）
N1 G99
N2 T0101 （外圓刀對刀）
N3 G54 G00 X19 Z0.2
N4 M00 （暫停）
N5 G00 X100
N6 M00 （暫停）
N7 G54 M98 P0175
N8 G55 M98 P0175
N9 G56 M98 P0175
N10 M30
子程序：O0175（程序號）
N1 G99
N2 T0101 （外圓刀）
N3 M03 S800
N4 M08
N5 G00 X30
N6 Z0
N7 G01 X5 F0.2
N8 X1 F0.1
N9 X-2 F0.05
N10 G00 X24
N11 G01 Z-14 F0.2
N12 X25
N13 G00 Z0
N14 G01 Z-1.5 X22 F0.15
N15 Z-14 F0.25
N16 X24.5
N17 Z-14.9 X26
N18 Z-21
N19 G00 X100
N20 Z200
N21 T0303 （鉆孔）
N22 M03 S300
N23 G00 X0
N24 Z2
N25 G01 Z-3 F0.1
N26 G74 R0.5
N27 G74 Z-22 Q8000 F0.1
N28 G00 Z200
N29 T0202 （倒角刀）
N30 M03 S500
N31 G00 X12
N32 Z1
N33 G01 Z-1 F0.1
N34 G00 Z300
N35 T0404 （切斷刀）
N36 M03 S800
N37 G00 X28
N38 Z-20
N39 G01 X25 F0.05
N40 X26
N41 Z-19
N42 X25 Z-20
N43 X10
N44 G00 X100
N45 Z200
N46 M05
N47 M09
N48 T0101
N49 M99
（3）對刀。對刀是數控加工的關鍵步驟，對刀的精確程度直接決定產品的質量。裝夾時的預留長度是70mm，其實這個長度不是測量出來的。這就是主程序G54G00X19Z0.2的位置，具體實現方法是將第一個工件編程原點調整為（X0，Z70）。當操作者按啟動鍵，主程序運行，機床運行快速移動至坐標系G54（X19，Z0.2）,程序暫停，這時刀具距離三爪自定心卡盤的距離剛好是70mm。操作者可以直接將棒料拉出對刀接觸在刀尖上。然后再按啟動鍵，讓X軸方向偏離工件大于直徑方向一段距離（即主程序G00X100刀具偏移后不影響裝夾即可），程序暫停，夾緊三爪自定心卡盤工件。再按啟動鍵開始加工第一個零件，第二和第三個零件是自動加工完成的。一組零件加工完成后，再按啟動鍵，機床返回第一個零件的對刀點，開始下一組對刀，依此循環。這種棒料加工對刀方法，可以避免操作者測量時引起的誤差，保證產品加工質量，裝夾速度快、效率高。
4. 結語
工藝改進之前，在普通臥式車床上加工一個帶肩螺母坯需要4min。工藝改進之后，在數控車床上可以達到每5min加工3個。
由此可以看出，工藝改進之后，效率提高了50%以上，并且降低了勞動強度，產品合格率也有所提升，得到了操作者的好評。其實這種優化編程的工藝技術可以在車加工中推廣應用。在車加工中，當零件精度要求較高、軸向長度較小的時候，可以運用這種加工方式，還可以一次加工更多件。對于以小件加工為主的生產單位，在棒料加工時更加實用。這種工藝方法已在許多產品的加工上得到了工藝驗證。
帶肩不銹鋼螺母坯如圖1所示，是我公司生產批量較大的零件，每年的產量有10 000多個。但是這種零件體積比較小、加工時間短。操作者在普通臥式車床上加工時需要反復地裝夾，導致加工的輔助時間增加，勞動強度加大，加工效率低。為了能使加工效率提高和勞動強度減小，改進加工工藝在數控車床上進行加工。
圖1
2. 工藝改進
普通臥式車床加工這種帶肩螺母的工藝如下：①備料、調質。②車端面、車外圓、鉆孔、倒角及切斷。③調頭車另一端面至總長，倒角、攻螺紋。
從以上工藝可以看出， 普通臥式車床生產這樣一件工件需要裝夾兩次，工序繁雜，效率較低。
改進加工工藝， 將在普通臥式車床上完成的工序移植到數控車床上，如圖2所示，數控車工藝為：①備料、調質。②整個外形、長度、端面及倒角一次完成。③鉗工用立鉆攻螺紋。
圖2
數控車床最大的優點在于每一次裝夾可以完成3件工件的加工，且將車床攻螺紋交由鉗工通過立式鉆床完成。由此可以看出，新工藝確實能夠提高生產效率、降低生產成本以及減輕勞動強度。
3. 數控加工
數控加工是本次工藝改進最核心的內容，主要是對數控編程進行了優化。在編程時運用了指令M00暫停功能、指令M98調用子程序功能，利用G54、G55、G56定位工件坐標系功能，實現多件加工的目的。數控加工分為以下幾個過程：
（1）裝夾。編程之前一定要選擇合理的裝夾方式，由于是棒料落料式加工，夾具就選擇車床自帶的三爪自定心卡盤。裝夾方式如圖3所示，棒料應伸出三爪自定心卡盤腳外70mm長（這就是主程序G54G00X19Z0.2的位置，然后毛坯端面靠平刀具夾緊裝夾基準即可）。
圖3 裝夾方式
（2）數控編程。編程采用主程序加調用子程序的方法來實現多件加工。首先，需要設定工件坐標系。工件坐標系的設定如圖4所示。工件坐標系G54的原點為X0 Z0，用于第一件產品的加工。工件坐標系G55的原點為X0 Z-20.6，用于第二件產品的加工。工件坐標系G56的原點為X0Z-41.3，用于加工第三件產品。
圖4 工件坐標系的設定
接下來就是編寫數控加工程序。數控加工程序分為兩部分：
①主程序，主要功能是工件伸出長度對刀、暫停、選擇工件坐標系以及調用子程序。②子程序，主要功能是單個零件外形輪廓、內孔、倒角的加工。程序代碼如下。
主程序：O0176（程序號）
N1 G99
N2 T0101 （外圓刀對刀）
N3 G54 G00 X19 Z0.2
N4 M00 （暫停）
N5 G00 X100
N6 M00 （暫停）
N7 G54 M98 P0175
N8 G55 M98 P0175
N9 G56 M98 P0175
N10 M30
子程序：O0175（程序號）
N1 G99
N2 T0101 （外圓刀）
N3 M03 S800
N4 M08
N5 G00 X30
N6 Z0
N7 G01 X5 F0.2
N8 X1 F0.1
N9 X-2 F0.05
N10 G00 X24
N11 G01 Z-14 F0.2
N12 X25
N13 G00 Z0
N14 G01 Z-1.5 X22 F0.15
N15 Z-14 F0.25
N16 X24.5
N17 Z-14.9 X26
N18 Z-21
N19 G00 X100
N20 Z200
N21 T0303 （鉆孔）
N22 M03 S300
N23 G00 X0
N24 Z2
N25 G01 Z-3 F0.1
N26 G74 R0.5
N27 G74 Z-22 Q8000 F0.1
N28 G00 Z200
N29 T0202 （倒角刀）
N30 M03 S500
N31 G00 X12
N32 Z1
N33 G01 Z-1 F0.1
N34 G00 Z300
N35 T0404 （切斷刀）
N36 M03 S800
N37 G00 X28
N38 Z-20
N39 G01 X25 F0.05
N40 X26
N41 Z-19
N42 X25 Z-20
N43 X10
N44 G00 X100
N45 Z200
N46 M05
N47 M09
N48 T0101
N49 M99
（3）對刀。對刀是數控加工的關鍵步驟，對刀的精確程度直接決定產品的質量。裝夾時的預留長度是70mm，其實這個長度不是測量出來的。這就是主程序G54G00X19Z0.2的位置，具體實現方法是將第一個工件編程原點調整為（X0，Z70）。當操作者按啟動鍵，主程序運行，機床運行快速移動至坐標系G54（X19，Z0.2）,程序暫停，這時刀具距離三爪自定心卡盤的距離剛好是70mm。操作者可以直接將棒料拉出對刀接觸在刀尖上。然后再按啟動鍵，讓X軸方向偏離工件大于直徑方向一段距離（即主程序G00X100刀具偏移后不影響裝夾即可），程序暫停，夾緊三爪自定心卡盤工件。再按啟動鍵開始加工第一個零件，第二和第三個零件是自動加工完成的。一組零件加工完成后，再按啟動鍵，機床返回第一個零件的對刀點，開始下一組對刀，依此循環。這種棒料加工對刀方法，可以避免操作者測量時引起的誤差，保證產品加工質量，裝夾速度快、效率高。
4. 結語
工藝改進之前，在普通臥式車床上加工一個帶肩螺母坯需要4min。工藝改進之后，在數控車床上可以達到每5min加工3個。
由此可以看出，工藝改進之后，效率提高了50%以上，并且降低了勞動強度，產品合格率也有所提升，得到了操作者的好評。其實這種優化編程的工藝技術可以在車加工中推廣應用。在車加工中，當零件精度要求較高、軸向長度較小的時候，可以運用這種加工方式，還可以一次加工更多件。對于以小件加工為主的生產單位，在棒料加工時更加實用。這種工藝方法已在許多產品的加工上得到了工藝驗證。
0574-86137600
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