閥套的數(shù)控加工工藝及編程仿真含NX三維及CAD圖

閥套的數(shù)控加工工藝及編程仿真含NX三維及CAD圖,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真,nx,三維,cad 1 閥套的數(shù)控加工工藝及編程仿真 【摘要】 本文主要針對回轉(zhuǎn)軸類零件工藝進(jìn)行數(shù)控加工工行分析，它意義深重，本 文將對它進(jìn)行講述。零件的工藝設(shè)計內(nèi)容主要有零件加工工藝過程設(shè)計、加工 工序設(shè)計、程序設(shè)計，以及機(jī)床、刀具、夾具的選擇等等。重點分析了零件的 數(shù)控加工工藝過和和所采用的程序結(jié)構(gòu)，例如如何合理運用常用復(fù)合循環(huán)指令 進(jìn)行零件的粗加工、精加工程序的編制。此外，在加工設(shè)計過程中也展開了相 應(yīng)的討論，并且得出了此類回轉(zhuǎn)型零件的一般加工步驟。 關(guān)鍵詞：加工工藝 工藝設(shè)計 程序編制 Abstract In this paper, rotating shaft parts for CNC machining technology of the bank analysis, it profound meaning, this article will be about it. Part of the process design the content of main machining process planning, machining process design, process design, and machine tools, tools, fixtures, etc. choices. Analyzed Machining of parts and used over and the program structure, such as the reasonable use of G71, G73, G70, G92 and other commonly used parts combined-cycle instructions roughing, finishing the program design. In addition, the design process has started processing the corresponding discussion, and come back transformation of such parts of the general processing steps. Keywords: dimensional accuracy of process design programming 2 目 錄 引言 .4 1.1 課題的意義 .5 1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 .5 2 零件分析及實體造型 .6 2.1 零件圖的分析 .6 2.2 軟件的介紹 .6 2.3 實體建模造型 .7 3.毛坯與夾具的確定 .11 3.1 毛坯的選擇 .11 3.2 夾具的選擇 .12 3.2.1 常見的裝夾方式 .12 3.2.2 夾具的確定 .13 4.刀具的選擇 .14 4.1 刀具的種類 .14 4.2 刀具的確定 .14 5 選擇切削用量 .16 5.1 背吃刀量的確定 .16 5.2 主軸轉(zhuǎn)速的確定 .16 5.3 進(jìn)給速度的確定 .17 6.量具及冷切液的選擇 .17 6.1 量具的選擇 .17 6.2 冷卻液的選擇 .18 7.數(shù)控編程 .19 7.1 數(shù)控編程的分類 .19 3 7.2 循環(huán)指令格式 .19 7.3 加工程序 .19 8.數(shù)控加工仿真 .21 9.加工過程中遇到的問題和解決辦法 .28 結(jié) 束 語 .29 謝 辭 .30 4 引言 目前，我國的機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率不足 20%，而國外機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率 已達(dá)到 85%以上，隨著先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，我國世界制造業(yè)加工中心地位 形成，需要大量的數(shù)控技術(shù)人才。同時，數(shù)控技術(shù)人員從業(yè)面非常廣，可在模 具業(yè)、鐘表業(yè)、五金行業(yè)、大中小制造業(yè)、軍工等企業(yè)從事電腦繪圖、數(shù)控編 程操作與設(shè)計、機(jī)床操作與維護(hù)、加工中心操作與維護(hù)、模具設(shè)計與制造、 電 火花及線切割等工作，而人才市場上的數(shù)控技術(shù)人才儲備并不大，企業(yè)要在人 才市場上尋覓合適的人才比較困難，以至于導(dǎo)致模具設(shè)計、CAD/CAM 工程師、 數(shù)控編程、數(shù)控加工等已成為我國各人才市場招聘頻率最高的職位之一新進(jìn)的 大批二手機(jī)床成為機(jī)床大修及數(shù)控化改造行業(yè)的催化劑自改革開放以來，許多 企業(yè)引進(jìn)了一大批國外淘汰的舊機(jī)床，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是 多數(shù)由于缺少經(jīng)驗、技術(shù)、資料及備件等因素，造成雖廉價購進(jìn)但卻不能繼續(xù) 發(fā)揮作用而閑置的尷尬局面 國外機(jī)床的改造與翻新是近期發(fā)展起來的一個新興產(chǎn)業(yè)，在先進(jìn)國家已經(jīng) 形成了一定的規(guī)模和市場。而在我國，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起，按照應(yīng)具備的條 件來衡量還相距甚遠(yuǎn)。但是業(yè)內(nèi)有識之士正在努力塑造自己、完善自己，相信 不久的將來，一批具備一定條件和一定規(guī)模的機(jī)床改造翻新的專業(yè)化企業(yè)會成 長。 如上所述，機(jī)床制造業(yè)在近年取得數(shù)控機(jī)床快速增長業(yè)績下也面臨著新的 機(jī)遇與挑戰(zhàn)。因此，對制造業(yè)發(fā)展動向的分析將有助于推進(jìn)數(shù)控機(jī)床技術(shù)實現(xiàn) 跨越式發(fā)展的目標(biāo)。1998 年美國為振興其制造業(yè)制訂了“集成制造技術(shù)計劃及 其路線圖計劃（IMTI 及 IMTR） ”，提出了包括信息、制造和產(chǎn)品創(chuàng)新三個方面 的六項策略。即：信息系統(tǒng)高度集成化企業(yè)管理系統(tǒng)的集成化；技術(shù)、制造與 管理系統(tǒng)無縫聯(lián)接，即插即用。制造系統(tǒng)敏捷化、柔性化、可重構(gòu)與分布式生 產(chǎn)；智能化的工藝與裝備。 本次所選課題為閥套的數(shù)控加工工藝及編程仿真，主要對零件的加工工藝、材料的選 擇、刀具的選擇、使用設(shè)備的選擇、數(shù)控編程以及仿真加工進(jìn)行分析。 5 1.緒論 1.1 課題的意義 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代程度決定著整個國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度， 數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、 生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。 馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟(jì)時代的區(qū)別，在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用 什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生活的最基本的生產(chǎn)資料，而 數(shù)控又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心和技術(shù)。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采 用數(shù)控技術(shù)，以提高制造業(yè)能力和水平，提高對動態(tài)多變市場和適應(yīng)能力和競 爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家戰(zhàn)略物 資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù) 控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技 術(shù)為核心的先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國 力和國家地位的重要途徑。 1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高 性能、高精度、高速高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成 度的增強，數(shù)控機(jī)床出實現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。 高精度：數(shù)控機(jī) 床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度保持性要好。 高速度：數(shù)控機(jī) 床各軸運行的速度將大大加快。 高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動化程度更 高的發(fā)展方向，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。 模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這 既有利于制造商又有利于客戶。我國近幾年數(shù)控機(jī)床雖然發(fā)展較快，但與國際 先進(jìn)水平還有一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開發(fā)周 期長，應(yīng)變能力差。為了縮短與世界水平的差距，有關(guān)專家建議機(jī)床企業(yè)應(yīng)在 以下 6 個方面著力研究：1.加大力度實施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機(jī)床無故障率。2.跟 蹤國際水平，使數(shù)控機(jī)床向高效高精方面發(fā)展。3.加大成套設(shè)計開發(fā)能力上求 突破。4.發(fā)揮服務(wù)優(yōu)勢，擴(kuò)大市場占有率。5.多品種制造，滿足不同層次的用 戶。6.模塊化設(shè)計，縮短開發(fā)周期，快速響應(yīng)市場。數(shù)控機(jī)床使用范圍越來越 大，國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇。 6 2 零件分析及實體造型 2.1 零件圖的分析 圖 2.0 零件二維圖 零件圖的技術(shù)要求(1).為注長度尺寸偏差0.5mm。(2).為注倒角 C0.5。(3).去除毛刺飛邊。(4).零件表面不應(yīng)有劃痕、擦傷等損壞零件表面的 缺陷。(5).為注形狀公差應(yīng)符合 GB1184-1980 的要求如圖 2.1 所示。 本零件是回轉(zhuǎn)體特征，主要由倒角、2-10 的通孔，2-M8 的螺紋孔、切槽 等特征組成，零件特征適合車床加工，鉆孔 8-15 的孔需要使用到數(shù)控銑床進(jìn) 行加工，方能保證精度。 2.2 軟件的介紹 UG NX6.0 軟件具有多個功能強大的應(yīng)用模塊，主要包括 CAD、CAM、CAE、 注塑模塊、鈑金件、管路應(yīng)用產(chǎn)品、質(zhì)量工程應(yīng)用、逆向工程應(yīng)用模塊，其中 7 每個功能模塊都以 Gateway 環(huán)境為基礎(chǔ),它們之間既相互聯(lián)系,又相互獨立,每個 模塊都具有獨立的功能,而且模塊之間具有一定的關(guān)聯(lián)性,因此用戶可以根據(jù)工 作的需要,將產(chǎn)品調(diào)入到不同的模塊中進(jìn)行設(shè)計或加工編程等操作,下面要介紹 各個常用的模塊. CAD 模塊 （）UG 實體建模 UG 實體建模提供了草圖設(shè)計、各種曲線生成和編輯、布爾運算、掃掠實體、 旋轉(zhuǎn)實體、沿引導(dǎo)線掃掠、尺寸驅(qū)動、定義和編輯變量及其表達(dá)式等功能，實 體建模師特征建模和自由式建模的先決條件。 （）UG 特征建模 UG 特征建模提供了各種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計特征的生成和編輯、控、鍵槽、墻體、凸 臺、倒圓、倒角、抽殼、螺紋、拔模、實例特征、特征編輯工具 。 （）UG 自由形式建模 UG 自由形式建模用于設(shè)計高級的自由形式建模，支持復(fù)雜曲面和實體模型 的建模，他包括直紋面、掃掠面、 ，通過一組直紋曲線的直紋曲面、通過兩組正 交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、 兩組及多張曲面的光順橋接、動態(tài)拉動調(diào)整曲面、等距或不等距偏置、曲面剪 裁、編輯、點云生成、曲面編輯。 （）UG 工程制圖 UG 工程制圖模塊可由三維實體模型生成完全雙向相關(guān)的二維工程圖，確保 在模型改變時工程圖將被更新，減少設(shè)計所需的時間，工程制圖模塊提供了自 動視圖不值、正交視圖投影、剖視圖、輔助視圖、局部放大、局剖剖切視圖、 自動和手動尺寸標(biāo)注、形位公差、粗糙度符號標(biāo)注，支持 GB 標(biāo)準(zhǔn)漢字輸入視圖 手工編輯、裝配圖剖視，爆炸圖、明細(xì)表自動生成工具。 （）UG 裝配模塊 UG 裝配模塊具有并行的自相而上的產(chǎn)品開發(fā)方法，模塊模型中的零件數(shù)據(jù) 時對零件本身的鏈接映像保證裝配模塊和零件設(shè)計完全雙向相關(guān)，并改進(jìn)了軟 件操作性能，減少了對存儲空間的需求，零件設(shè)計修改后裝配模型中的零件會 自動更新，同時可在裝配環(huán)境下直接修改零件設(shè)計。 2.3 實體建模造型 8 圖 2.1 上端面草圖 使用圓,約束等命令建立草圖,注意 2- 10 和 2-m8 所在的圓上。最終如圖 2.1 圖 2.2 拉伸創(chuàng)建實體 使用拉伸功能，選擇草圖，選擇矢量，拉伸距離為 8mm， 。最終如圖 2.1 9 圖 2.2 拉伸創(chuàng)建圓柱凸臺 使用拉伸求和的方式創(chuàng)建圓柱凸臺，開始距離為-8mm 結(jié)束距離為 75mm，布 爾方式選擇求和。如圖圖 2.2 圖 2.3 創(chuàng)建通孔 先建立草圖，畫出圓孔，使用對稱拉伸的方式，求差。如圖 2.3 10 圖 2.4 最終半剖效果圖 圖 2.4 效果圖 本次建模主要使用了，拉伸、求差螺紋孔，倒斜角、回轉(zhuǎn)等功能完成了本 次的建模，最終效果如圖圖 2.4 11 3.毛坯與夾具的確定 3.1 毛坯的選擇 毛坯選擇時應(yīng)考慮的因素 (1) 零件的材料及機(jī)械性能要求 零件材料的工藝特性和力學(xué)性能大致決定了毛坯的種類。例如鑄鐵零件用 鑄造毛坯；鋼質(zhì)零件當(dāng)形狀較簡單且力學(xué)性能要求不高時常用棒料，對于重要 的鋼質(zhì)零件，為獲得良好的力學(xué)性能，應(yīng)選用鍛件，當(dāng)形狀復(fù)雜力學(xué)性能要求 不高時用鑄鋼件；有色金屬零件常用型材或鑄造毛坯。 (2) 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 大型且結(jié)構(gòu)較簡單的零件毛坯多用砂型鑄造或自由鍛；結(jié)構(gòu)復(fù)雜的毛坯多 用鑄造；小型零件可用模鍛件或壓力鑄造毛坯；板狀鋼質(zhì)零件多用鍛件毛坯； 軸類零件的毛坯，若臺階直徑相差不大，可用棒料；若各臺階尺寸相差較大， 則宜選擇鍛件。 (3) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 大批大量生產(chǎn)中，應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率都較高的毛坯制造方法。鑄件采用 金屬模機(jī)器造型和精密鑄造，鍛件用模鍛或精密鍛造。在單件小批生產(chǎn)中用木 模手工造型或自由鍛來制造毛坯。 (4) 現(xiàn)有生產(chǎn)條件 確定毛坯時，必須結(jié)合具體的生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能 力、外協(xié)的可能性等，否則就不現(xiàn)實。 (5) 充分利用新工藝、新材料 為節(jié)約材料和能源，提高機(jī)械加工生產(chǎn)率，應(yīng)充分考慮精密鑄造、精鍛、 冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機(jī)械中的應(yīng)用，這樣，可 大大減少機(jī)械加工量，甚至不需要進(jìn)行加工，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。 本次設(shè)計為單件小批量生產(chǎn)，所以設(shè)計選材應(yīng)從滿足工件使用性、經(jīng)濟(jì)性 和切削性、取材的方便性考慮。單從經(jīng)濟(jì)性考慮毛坯的選擇應(yīng)使毛坯的形狀和 尺寸與零件盡量接近,根據(jù)本次設(shè)計要求在本設(shè)計中，由于該零件的規(guī)格為 9583，軸向和徑向單邊各留 1mm 的余量，則選規(guī)格 9785 的毛坯。 12 圖 3.1 毛坯圖 3.2 夾具的選擇 數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二 是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： 1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具， 以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 3）裝卸工件要 迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時間。 4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。 3.2.1 常見的裝夾方式 1）通用夾具 通用夾具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的，在一定范圍內(nèi)可用于加工不同工件的夾具。 例如，車床上三爪卡盤和四爪單動卡盤，銑床上的平口鉗、分度頭和回轉(zhuǎn)工作 臺等。這類夾具一般由專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為車床附件提供給用戶。其特點是 適應(yīng)性廣，生產(chǎn)效率低，主要適用于單件、小批量的生產(chǎn)中。 2）專用夾具 專用夾具是指專為某一工件的某道工序而專門設(shè)計的夾具。其特點是結(jié)構(gòu) 緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率，但設(shè)計 制造周期較長、制造費用也較高。當(dāng)產(chǎn)品變更時，夾具將由于無法再使用而報 廢。只適用于產(chǎn)品固定且批量較大的生產(chǎn)中。 13 3）通用可調(diào)夾具和成組夾具 其特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件 的加工。用于相似零件的成組加工所用的夾具，稱為成組夾具。通用可調(diào)夾具 與成組夾具相比，加工對象不很明確，適用范圍更廣一些。 4）組合夾具 鏡博士組合夾具 組合夾具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件和部件組 裝而成的夾具。由專業(yè)廠家制造，其特點是靈活多變，萬能性強，制造周期短、 元件能反復(fù)使用，特別適用于新產(chǎn)品的試制和單件小批生產(chǎn)。 5）隨行夾具 隨行夾具是一種在自動線上使用的夾具。該夾具既要起到裝夾工件的作用， 又要與工件成為一體沿著自動線從一個工位移到下一個工位，進(jìn)行不同工序的 加工。 （2）按夾緊分類 根據(jù)夾具所采用的夾緊動力源不同，可分為：手動夾具、氣動夾具、 液壓夾具、氣液夾具、電動夾具、磁力夾具、真空夾具等。 3.2.2 夾具的確定 數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝 夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類 零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。 圖 3.2 三爪卡盤 圖 3.3 四爪卡盤 本零件需要實用數(shù)控車床進(jìn)行加工，并且為軸類零件，由零件圖得，三爪 卡盤更穩(wěn)定，方便裝夾。所以選著三爪卡盤所以夾具選用三爪卡盤（如圖 3.2） ， 方便快捷，減少加工時間和費用。 14 4.刀具的選擇 4.1 刀具的種類 與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要 剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要 求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀 具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可 轉(zhuǎn)位刀片。 車削用刀具及其選擇 數(shù)控車削常用的車刀一般分尖形車刀、圓弧形車刀 以及成型車刀三類。 1）尖形車刀 尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直 線形的主副切削刃構(gòu)成，如 90內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車 刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。 尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同， 但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng) 兼顧刀尖本身的強度。 2）圓弧形車刀 圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為 特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點不在 圓弧上，而在該圓弧的圓心上。 圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形） 的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應(yīng)考慮兩點：一是車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小 于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不 宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo) 致車刀損壞。 3）成型車刀 成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃 的形狀和尺寸決定。 數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺 紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。 4.2 刀具的確定 通過以上分析，加工本零件選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，以減少加工成品和提高加工效 率。 15 表 4-1 刀具表 刀具名 刀具型號 刀具名 刀具型號 外圓車刀 93外圓車刀 中心鉆 0.5mm 鉆頭 切槽刀 2mm 切槽刀 麻花鉆 8、6.8、15 圖 4.1 外圓車刀 圖 4.2 外切槽刀 16 圖 4.3 麻花鉆 5 選擇切削用量 5.1 背吃刀量的確定 背吃刀量的確定時根據(jù)余量確定的，在機(jī)床功率允許的條件下，盡可能選 取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)。當(dāng)零件的精度較高時，應(yīng)留出半精車和 精車的余量，半精車余量一般為 0.5mm 左右，半精車之后留精車余量，一般比 普通車削時所留余量少，通常取 0.20.5mm。因為本零件精度要求不是非常高， 所以只需要粗車和精車加工?？蓞⒖急?3-6 選取背吃刀量。 表 3-6 數(shù)控切削用量表 加工內(nèi)容 背吃刀量A p/（mm） 切削速度 vc(mmin )1 進(jìn)給量 f/(mmr )1 粗加工 23 80120 0.20.4 精加工 0.10.5 120150 0.10.2 粗車時背吃刀量取 2mm，留出精車余量為 0.5mm，精車時背吃刀量取 0.5mm。 5.2 主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性 質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。 切削學(xué)速度除了計算和查表選取外，還可以根據(jù)實踐經(jīng)驗確定。 主要根據(jù)允許的切削速度 Vc(m/min)選取 n= （公式 3-1）D Vc10 式中 Vc切削速度； D工件或刀具的直徑（mm） 現(xiàn)選取工件為 39 的直徑為例說明其計算過程。 D=39mm 可參考表 3-6 選取，從理論上講， 的值越大越好，因為這不僅可以提高cv 生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但 17 實際上由于機(jī)床、刀具等的限制，綜合考慮： 粗車時 vc=120m/min 精車時 vc=150m/min 代入式中： 粗車時 n=1000120/（3.1439）=9979r/min 精車時 n=1000150/（3.1439）=1224r/min 計算的主軸轉(zhuǎn)速 n 要根據(jù)機(jī)床有的或接近的轉(zhuǎn)速選取。 粗車時 n=1000r/min 精車時 n=1200r/min 5.3 進(jìn)給速度的確定 加工零件時選擇進(jìn)給速度，應(yīng)根據(jù)零件的要求合理的選擇進(jìn)給速度。在能 保證零件的要求前提下，可以在粗加工零件時選擇較高的進(jìn)給速度，在零件精 加工時應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，同時對零件切斷或加工孔時也應(yīng)選擇較低的進(jìn) 給速度，以免影響零件的加工精度。則在加工零件時一定要考慮其切削用量的 選擇，同時也要根據(jù)所選擇的刀具，工件材料選擇進(jìn)給量。粗車時進(jìn)給速度應(yīng) 選擇大些，提高生產(chǎn)效率，精車時進(jìn)給速度應(yīng)選擇小些，保證零件的質(zhì)量。 進(jìn)給速度 F 是指單位時間內(nèi)刀具沿進(jìn)給方向移動的距離（mm/r） 。它與主軸 的轉(zhuǎn)速 n 的關(guān)系： F=nf （公式 3-2） 式中：f主軸轉(zhuǎn)一周時刀具的進(jìn)給量，粗車時一般取 0.20.4mm/r，精 車時一般 0.10.2mm/r。 n主軸的轉(zhuǎn)速； F進(jìn)給速度。 根據(jù)軸類零件的分析，選擇的進(jìn)給速度如下計算分析得出： 綜合選取 粗車：f=0.2mm/r 精車：f=0.1mm/r 將精粗車的進(jìn)給量代入式（3-2）中計算： 粗車時：F=10000.2= 200 mm/min 精車時：F=12000.1= 120 mm/min 6.量具及冷切液的選擇 6.1 量具的選擇 18 在數(shù)控車削加工工件中，為了確保工件的尺寸精度，必須選擇正確的測量 工具，量具種類很多，但不同的工件采用不同的量具作為測量工具。但在數(shù)控 車削外圓中多采用千分尺和游標(biāo)卡尺及直尺作為測量工件的量具。由于游標(biāo)卡 尺是一種通用量具使用方便的特點。對一般精度高的零件選用千分尺，如圖 6.2 所示。 圖 6.1 游標(biāo)卡尺 圖 6.2 千分尺 6.2 冷卻液的選擇 由于在切削加工過程在，被切削層金屬的變形、切屑與刀具前面的摩擦和 工件與刀具后面的摩擦要產(chǎn)生大量的熱切削熱。由于熱長冷縮的原理，工 件和刀具吸收了一部分的熱量后，工件和刀具會產(chǎn)生變形，最終影響加工精度。 如果大量的切削熱傳入刀具，容易使刀具損壞造成“燒刀”的現(xiàn)象。為了 提高加零件的精度和刀具的耐用度及使用壽命，在切削加工過程中必須使用冷 卻液對工件和刀具進(jìn)行冷卻，以避免造成“燒刀”的現(xiàn)象和零件精度的影響。 該工件材料為 45 鋼，為了避免刀具與工件摩擦產(chǎn)生大量熱影響工件精度，在加 工時主要是以冷卻為主，多采用乳化液作為冷卻液。常用的冷卻液如表 6.1 所 示 表 6.1 常用的冷卻液 冷卻液名稱 主要成份 主要作用 水溶液 水、防銹添加劑 冷卻 乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤滑、清洗 切削油 礦物油、動植物油、極壓 添加劑或油性 潤滑 19 從工件材料考慮，切削時不得使用水溶液，考慮到冷卻液作用和價格，選 擇乳化液可以滿足要求。 從刀具材料考慮，硬質(zhì)合金刀具一般采用乳化液作為冷卻液，其冷卻效果 很好。綜合以上的種種分析，采用乳化液作為冷卻液效果很好。它的主要作用： 冷卻、潤滑、清洗而且還有一定的防銹作用。 7.數(shù)控編程 7.1 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動編程兩種。 1)手工編程的定義 手工編程是指主要由人工來完成數(shù)控機(jī)床程序編 制各個階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時，都可以采用 手工編程的方法。對于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計 算也比較簡單，出錯機(jī)會較少，這時用手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時，因而手工編程 被廣泛地應(yīng)用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。 2)手工編程的意義 手工編程的意義在于加工形狀簡單的零件(如直線與直線或 直線與圓弧組成的輪廓)時，快捷、簡便；不需要具備特別的條件(價格較高的 硬件和軟件等)；對機(jī)床操作或程序員不受特殊條件的制約；還具有較大的靈活 性和編程費用少等優(yōu)點。 本次零件主要采用了 手動編程的方法進(jìn)行編制程序。 7.2 循環(huán)指令格式 本次零件加工主要采用了 G71 外圓粗車復(fù)合循環(huán)指令 G71 U (d) R(e) 外圓粗車復(fù)合循環(huán)指令格式 G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 其中： d 為背吃刀量；e 為退刀量；ns 為精加工輪廓程序段中開始段的段號； nf 為精加工輪廓程序段中結(jié)束段的段號；u 為留給 X 軸方向的精加工余量； （直徑值）w 為留給 Z 軸方向的精加工余量； f、s、t 為粗車時的進(jìn)給量、 主軸轉(zhuǎn)速及所用刀具。而精加工時處于 ns 到 nf 程序段之內(nèi)的 F、S、T 有效。 7.3 加工程序 20 （1） 、加工程序清單 右端程序 O0201 程 序 說 明 T0101（外圓車刀） M03S500 M08 G00X98Z2 G71U2R0.5 G71P100Q200U0.5W0.5F100 N100 G00X43 G01Z0F60 X45W-1 Z-75 N200 X98F200 G00X100Z100 T0202(切槽刀) M03S400 G00X98 Z-75 G01X43F30 X46 G00X100 Z100 M30 換 1 號刀 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 500r/min。 切削液開 快速走到加工起點 建立 G71 粗車循環(huán) 精加工程序起點 開始切削外圓輪廓 快速運動到換刀點 換 2 號刀 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 400r/min。 快速靠近工件 切槽 退刀 快速離開工件 程序結(jié)束 左端程序 O0202 程 序 說 明 T0101（外圓車刀） M03S500 M08 G00X98Z2 G71U2R0.5 G71P100Q200U0.5W0.5F100 N100 G00X95 G01Z0F60 Z-10 N200 X98 G00X100Z100 T0202(內(nèi)孔鏜刀) G00X25Z2 G71U2R0.5 G71P110Q210U-0.5W0.5F100 N110 G00X37 G01Z0F60 換 1 號刀 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 500r/min。 切削液開 快速走到加工起點 建立 G71 粗車循環(huán) 精加工程序起點 開始切削外圓輪廓 快速運動到換刀點 換 2 號刀 快速走到加工起點 建立 G71 粗車循環(huán) 精加工程序起點 開始切削 21 X35W-1 Z-84 N210 X25 G00Z100 X100 M30 快速離開工件 程序結(jié)束 8.數(shù)控加工仿真 1.打開仿真軟件選擇機(jī)床 打開數(shù)控仿真軟件，進(jìn)入主界面后，點選菜單欄 “選項/選擇機(jī)床和系統(tǒng)” ， 進(jìn)入如圖 8.1 所示選擇機(jī)床對話框，選擇“臥式車床”系統(tǒng)，則出現(xiàn)圖 4 所示 控制操作面板，它與真實機(jī)床操作面板幾乎一模一樣。如圖 圖 8.1 機(jī)床頁面 2.開機(jī)回參考點 點按“系統(tǒng)電源” ，點按并彈起急停按鈕 ，則系統(tǒng)開機(jī)上電。點按“回零” 按鈕，再按 (+Z)和 (+X)按鈕，各軸原點指示燈變亮,即回參考點。 3.安裝工件 首先在菜單欄中選擇“工件操作/毛坯” ，出現(xiàn)對話框，在該對話框中選擇 “新毛坯” ，出現(xiàn)對毛坯與夾具設(shè)置話框，按照對話框提示設(shè)置毛坯參數(shù)，選擇 夾具后確定，出現(xiàn)毛坯列表對話框；在毛坯列表中選擇某毛坯并點選“安裝此 22 毛坯/確定”,出現(xiàn)調(diào)整毛坯位置對話框, 調(diào)整好毛坯在夾具中的位置后關(guān)閉即 可。此時觀察視圖區(qū)可以見到工件毛坯被安裝到夾具上。 4.安裝刀具 在菜單欄中選擇“機(jī)床操作/刀具管理” ，出現(xiàn)所示刀具設(shè)置對話框，在此 為所用各刀具選擇刀具類型，設(shè)置刀具參數(shù)后確定。此時觀察視圖區(qū)可以見到 各刀具“對號入座” ，被安裝到車床刀架上。 5.建立工件坐標(biāo)系 假設(shè)工件坐標(biāo)系原點建在工件右端面中心。 打開主軸正轉(zhuǎn)，選工作方式為手動，分別移動 X 軸 Z 軸，平端面、車外圓 用試切法對刀。 23 切削端面后，刀具沿 X 方向退離工件后，點按偏置/設(shè)置鍵 ，再點軟鍵 “坐標(biāo)系” ，調(diào)出工件坐標(biāo)系設(shè)定界面，將光標(biāo)移到 G54 的“Z”之后，在命令 行輸入“0” ，再點選軟鍵“測量” ，系統(tǒng)即可自動計算并顯示出 G54 坐標(biāo)系 Z 零 點的機(jī)床坐標(biāo)值。 試切一段外圓，刀具沿 Z 方向退離工件后，在菜單欄選擇“工具/選項/測 量” ，測量出毛坯的試切直徑值。點選 鍵，在所示界面中，將光標(biāo)移到 G54 的 “X”之后，在命令行輸入 X 的測量值，點軟鍵“測量” ，系統(tǒng)即可自動計算并 顯示出 G54 坐標(biāo)系的 X 零點的機(jī)床坐標(biāo)值。 此時 G54 工件坐標(biāo)系建立完畢，在程序中用 G54 調(diào)用該坐標(biāo)系即可。 6. 設(shè)置刀具偏置值 打開主軸正轉(zhuǎn)，工作方式選擇手動，分別移動 X 軸 Z 軸，平端面、車外圓 對刀設(shè)置偏置值。以下是 1 號刀具的對刀過程： 點選鍵在出現(xiàn)的參數(shù)設(shè)置界面中，點選軟鍵“補正”出現(xiàn)刀具偏置值設(shè)置 或稱補正界面；將光標(biāo)移到“G 01”行 X 列，在命令行輸入所測直徑值，點軟 24 鍵“測量” ，系統(tǒng)即可自動計算并顯示出 X 方向刀具的補償值，即完成了 X 方向 刀具偏置值的設(shè)定。 切削端面后，刀具沿 X 方向退離工件后，在界面將光標(biāo)移到“G 01”行 Z 列，在命令行輸入 “0”，點軟鍵“測量” ，即可完成了 Z 方向刀具偏置值的設(shè) 定。 7.編輯或上傳 NC 程序 編輯程序：進(jìn)入編輯狀態(tài)，再點選鍵，出現(xiàn)編輯程序界面，在該界面用 MDI 鍵將程序指令先輸入緩沖區(qū)，然后點 (INSERT)鍵插入即可。程序段可以單 獨輸入，也可以幾個程序段一起輸入，但是段與段之間要有“；”隔開（點 “EOB”鍵） 。如果在輸入程序于緩沖區(qū)時發(fā)現(xiàn)錯誤，點按 （CAN）可以消除光 標(biāo)前面的字符。在已經(jīng)插入的程序中發(fā)現(xiàn)錯誤字符，點 （DELETE）鍵可以刪除； 輸入正確的程序字，再點 （ALTER）可以替換錯誤的字符。 上傳 NC 程序:點選 鍵進(jìn)入編輯狀態(tài)，再點選 鍵，然后在菜單欄選擇“文 件/加載 NC 代碼文件” ，出現(xiàn)圖 15 瀏覽磁盤界面，尋找并雙擊找到的程序文件 （此文件路徑是個人設(shè)置的） ，該程序?qū)⒆詣映霈F(xiàn)在顯示窗口中。 8.程序校驗 點工作方式鍵為“自動” 、 “機(jī)床鎖住” ，然后點按“循環(huán)啟動” ，則主軸 旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給運動鎖住，坐標(biāo)值動態(tài)顯示。根據(jù)坐標(biāo)值的變化情況檢查刀具運動 軌跡是否正確，據(jù)此修改程序。校驗結(jié)束后解除“機(jī)床鎖住” ，確認(rèn)程序無誤可 以進(jìn)行下一步。 9.自動加工 編輯或上傳 NC 程序，檢查主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度倍率旋鈕無誤后，點按“循 環(huán)啟動”按鈕，機(jī)床開始自動加工。 25 圖 8.1 加工過程 圖 8.2 加工過程 26 圖 8.3 加工刀路 27 圖 8.4 數(shù)控車加工完成后 圖 8.5 數(shù)控車加工完成后 28 9.加工過程中遇到的問題和解決辦法 在完成首件加工時，應(yīng)盡可能的把刀補在對刀后的基礎(chǔ)上，在加大一些， 這樣可以更有效的保證首件零件加工尺寸不超差，可以進(jìn)行第二次加工。 首件加工完成后，切勿將零件從主軸上取下，應(yīng)該直接在機(jī)床上進(jìn)行測量， 若有問題，可以及時修改，再次切削，避免二次裝夾帶來的誤差。 若在實際加工中，尺寸與圖上尺寸不符合，可以進(jìn)行刀補修改，在面板上 按下“刀補”按鈕，在磨耗中輸入要修改的值。若加工的首件，尺寸偏小，可 以將相應(yīng)的刀具的刀補進(jìn)行正值輸入（小多少就輸多少） ；若加工的首件尺寸偏 大，可以將相應(yīng)的刀具的刀補進(jìn)行負(fù)值輸入。經(jīng)過反復(fù)切削，直至零件加工合 格后，方可進(jìn)行批量生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，要間斷性的測量工件，因為刀具存 在磨損。 29 結(jié) 束 語 畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)之中最后一個也是最重要的一個總結(jié)性設(shè)計、一個階 段。通過畢業(yè)設(shè)計，我們可以將在大學(xué)中所學(xué)的知識作一個整體性的梳理，把 學(xué)到的理論知識融會貫通、熟練應(yīng)用，并結(jié)合實習(xí)經(jīng)驗，使理論和實際有一個 完美的結(jié)合。為我們將來踏上工作崗位能夠進(jìn)一步運用綜合能力以及解決實際 問題作了很好的鋪墊。 畢業(yè)設(shè)計過程中，在老師的悉心指導(dǎo)下，我們從數(shù)控機(jī)床的認(rèn)識、加工工 藝的指定、刀具的選擇、數(shù)控系統(tǒng)的編程、數(shù)控加工的仿真操作、工件的實體 造型、畢業(yè)論文的書寫整理等幾個階段依次進(jìn)行了認(rèn)真的解決，圓滿的完成了 畢業(yè)論文的要求。 與此同時，我也認(rèn)識到自身的許多不足：基礎(chǔ)理論知識有些不是很扎實， 還缺乏相用的工作經(jīng)驗，不能夠很好的綜合運用。因此，我通過畢業(yè)設(shè)計，懂 得以后如何去做，以使自身能夠得到很好的完善。 “一份耕耘，一份收獲” 。雖然這份畢業(yè)設(shè)計不是很完美，但是畢竟也是 自己一手寫起來的，感覺還是有些欣慰的。 總的來說，這次畢業(yè)設(shè)計讓我學(xué)會了更多的獨立處理事情的能力，分析能 力和解決問題的能力都有所提高，這對我以后的工作也都有很大的好處。 30 謝辭 時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。在這 個美好的季節(jié)里，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是 的，隨著論文的終結(jié)，意味著自己生命中最純美的學(xué)生時代即將結(jié)束，盡管百 般不舍，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中來臨。 經(jīng)過幾個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個大 學(xué)生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有 導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想 象的。 在論文寫作過程中，得到了老師的親切關(guān)懷和耐心的指導(dǎo)。老師嚴(yán)肅的科 學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。從 課題的選擇到項目的最終完成，老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。 多少個日日夜夜，老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時還在思想上給我以 無微不至的關(guān)懷，除了敬佩老師的專業(yè)水平外，治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也 是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向老師致以 誠摯的謝意和崇高的敬意。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利 完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠 摯的謝意! 最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們 師恩似海，永生難忘！衷心祝愿各位老師身體健康，工作順利，生活幸福 美滿，一生平安！ 31 參考文獻(xiàn) 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