基于Mastercam典型軸數控車削加工工藝及編程仿真含CAD圖

基于Mastercam典型軸數控車削加工工藝及編程仿真含CAD圖,基于,mastercam,典型,數控,車削,加工,工藝,編程,仿真,cad 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 軸零件 零件名稱 軸零件 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 1 割 45# 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 中碳調質結構鋼 ?30×90 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 切割機 PV600 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 1 游標卡尺 1 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 下料 游標卡尺 400 80 0.2 30 1 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 軸零件 零件名稱 軸零件 共 3 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 學院數控車間 1 車 45# 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 中碳調質結構鋼 ?30×90 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控車床 CK6140 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 三爪卡盤 油性切削油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 1 游標卡尺，千分尺 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 夾零件右端，使伸出42mm加工左端 2 粗加工左端外形輪廓，留有0.5mm的加工余量 游標卡尺、千分尺 600 160 0.2 14 5 3 精加工左端輪廓，保證加工精度及表面粗糙度 游標卡尺、千分尺 650 100 0.1 0.5 1 4 5 6 7 8 9 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 軸零件 零件名稱 軸零件 共 3 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 學院數控車間 1 車 45# 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 中碳調質結構鋼 ?30×90 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控車床 CK6140 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 三爪卡盤 油性切削油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 1 游標卡尺，千分尺 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗切?26×5外圓槽，留0.2余量 游標卡尺 400 40 0.1 1 3 2 精切?26×5外圓槽，保證加工精度及表面粗糙度 游標卡尺 450 40 0.1 1 1 3 4 5 6 7 8 9 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 軸零件 零件名稱 軸零件 共 3 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 學院數控車間 1 車 45# 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 中碳調質結構鋼 ?30×90 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控車床 CK6140 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 三爪卡盤 油性切削油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 1 螺紋規(guī) 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 調頭裝夾，保證同軸度0.02mm以內，修端面，保證總長，使伸出50mm加工右端 2 粗加工右端外形輪廓，留有0.5mm的加工余量 游標卡尺、千分尺 600 160 0.2 14 5 3 精加工右端輪廓，保證加工精度及表面粗糙度 游標卡尺、千分尺 650 100 0.1 0.5 1 4 5 6 7 8 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 軸零件 零件名稱 軸零件 共 3 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 學院數控車間 1 車 45# 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每 臺 件 數 中碳調質結構鋼 ?30×90 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控車床 CK6140 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 三爪卡盤 油性切削油 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 1 游標卡尺，千分尺 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 粗切?22×5外圓槽，留0.2余量 游標卡尺 400 40 0.1 1 3 2 精切?22×5外圓槽，保證加工精度及表面粗糙度 游標卡尺 450 40 0.1 1 1 3 加工外螺紋M24X1.5到?24*18mm 螺紋規(guī) 500 1.5 4 加工外螺紋M23X1.5到?24*18mm 螺紋規(guī) 500 1.5 5 加工外螺紋M22.5X1.5到?24*18mm 螺紋規(guī) 500 1.5 6 加工外螺紋M22.05X1.5到?24*18mm 螺紋規(guī) 500 1.5 7 精加工 螺紋規(guī) 500 1.5 8 拆下零件 9 修毛刺 10 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 軸零件 零件名稱 軸零件 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45# 毛 坯 種 類 中碳調質結構鋼 毛坯外形尺寸 ?30×90 每毛坯件數 1 每 臺 件 數 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 下料 金工 割 切割機 游標卡尺 2 粗、精車左端外形輪廓 數控 車 CK6140 游標卡尺，千分尺 3 切?26×5外圓槽 數控 車 CK6140 游標卡尺 4 調頭裝夾，保證同軸度0.02mm以內，修端面，保證總長 數控 車 CK6140 扳手 5 粗、精車右端外形輪廓 數控 車 CK6140 游標卡尺，千分尺 6 切?22×5退刀槽 數控 車 CK6140 游標卡尺 7 切M24×1.5外螺紋 數控 車 CK6140 螺紋環(huán)規(guī) 8 拆下零件 數控 車 CK6140 扳手 9 去毛刺 數控 鉗 CK6140 油石 10 11 12 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 XXXX XX設計（XX） 題目 姓 名 所在系部 專業(yè)班級 指導教師 年 月 典型軸數控車削加工工藝及編程 摘 要 數控車床技術在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，已經顯示了其在國家基礎工業(yè)現(xiàn)代化生產中的戰(zhàn)略性作用，而且已成為了傳統(tǒng)機械制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產的重要手段和標志。 本次設計內容為車削零件數控加工工藝及編程加工。具體介紹了數控車床加工的特點、加工工藝分析以及數控編程加工過程，以及夾具的確定等等。 關鍵詞：數控車床；數控編程；數控加工工藝 IV Abstract Numerical control lathe technology in the modern machinery manufacturing industry in the important position and the huge benefit, has already demonstrated its strategic role in the national basic industry modernization production, and has become the traditional machinery manufacturing industry to realize the automation, the flexible, the integrated production important means and the sign. The design content for the turning parts NC machining process and programming. This paper introduces the characteristics of NC lathe machining, machining process analysis and NC programming process, as well as the determination of fixture. Keywords:CNC lathe,NC programming ,The NC machining process 目錄 目錄 I 1 緒論 1 1.1 國內外數控車床研究現(xiàn)狀 1 1.2數控車床分類 1 1.2.1數控車床分類 1 1.2.2按加工零件的基本類型分類 2 1.2.3按數控車床主軸位置分類 2 1.2.4按刀架數量分類 2 1.2.5數控系統(tǒng)的分類 2 1.3 數控車床特點 3 2、工藝方案分析 4 2.1零件圖 4 2.2零件圖分析 5 2.2.1零件的形狀分析 5 2.2.2零件分析 5 2.2.3零件的工藝性分析 5 2.3確定加工方法 6 2.4加工方案設計 6 3、零件的裝夾 7 3.1定位基準的選擇 7 3.2定位基準的選擇原則 7 3.3 確定零件的定位基準 7 3.3.1精基準的選擇原則 7 3.3.2粗基準的選擇原則 7 3.4 裝夾方式的選擇 8 3.5 確定合理的裝夾方式 8 4.1 選擇數控刀具的原則 10 4.2 選擇數控車削用刀具 10 4.3 設置刀點和換刀點 11 4.3.1刀位點 11 4.3.2待加工毛坯的對刀 11 4.3.3刀偏值的測定 12 4.4 確定切削用量 13 4.4.1主軸轉速的確定 13 4.4.2進給量的確定 14 4.4.3背吃刀量的確定 15 4.4.4切槽三要素的確定 15 4.4.5切螺紋三要素的確定 17 5. 零件加工工藝分析 20 5.1技術要求 20 5.2毛坯選擇 20 5.3軸類零件的預備加工 20 5.4 熱處理工序 21 6.1確定加工順序及進給路線 22 6.2編寫程序 26 參考文獻 30 致謝 31 1 緒論 1.1 國內外數控車床研究現(xiàn)狀 隨著社會經濟的快速發(fā)展，人們對生活用品的要求也越來越高，企業(yè)生產效率也有相應的提高。數控機床的出現(xiàn)實現(xiàn)了廣大人們的這一愿望。數控車削加工工藝是實現(xiàn)產品設計、保證產品的質量、保證零件的精度，節(jié)約能源、降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產準備、計劃調度、加工操作、安全生產、技術檢測和健全勞動組織的重要依據。也是企業(yè)對高品質、高品種、高水平、加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。這不但滿足廣大消費者的目的，即實現(xiàn)了產品多樣化、產品高質量、更新速度快的要求，同時推動了企業(yè)的快速發(fā)展，提高了企業(yè)的生產效率。 機械工藝是國民經濟各部門的裝備軍，而數控加工在機械行業(yè)占有領頭羊的地位，因此國民經濟各部門的生產技術水平和所取得的經濟效益，在很大程度上取決于機械行業(yè)和數控行業(yè)中所能提供的機械裝備的技術性能、指令和可靠性。因此數控加工技術水平和生產規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經濟實力的重要標志。 數控工藝規(guī)程的編制是直接指導產品或零件制造工藝過程和操作方法的工藝文件，它將直接影響企業(yè)產品質量、效益、競爭能力。本文通過對典型軸類零件數控加工工藝的分析，對零件進行編程加工，給出了對于凸臺板零件的數控加工工藝分析的方法，對于提高制造質量、實際生產具有一定的意義。 1.2數控車床分類 1.2.1數控車床分類 （1）按數控系統(tǒng)的功能分類 1）簡易數控系統(tǒng) 簡易數控車床一般由單片機進行控制，機床主體部分由普通車床略作改進而成。此類車床結構簡單，價格低廉，但功能較低，無刀尖圓弧半徑自動補償功能。 2）經濟型數控車床 經濟型數控車床一般采用開環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，此類車床顯著特點是無恒線速度切削功能。 3）全功能數控車床 全功能型數控車床一般采用半閉環(huán)或閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高剛度、高精度和加工高速度等特點。此類車床具備恒線速度切削和刀尖圓弧半徑自動補償功能。 4）數控車削中心 車削中心是在數控車床的基礎上增加其他的附加坐標軸，并配置刀庫和自動上下料機構，因此其功能更加全面，但價格較高。 1.2.2按加工零件的基本類型分類 1）卡盤式數控車床 這類數控車床未設置尾座，適于車削盤類（含軸類）零件，其夾緊方式多為電動液壓控制。 2）頂尖式數控車床 這類數控車床設置有普通尾座或數控尾座，適于車削較長的軸類零件及直徑不大的盤、套類零件。 1.2.3按數控車床主軸位置分類 1）立式數控車床 車床主軸軸線處于垂直于水平面，并有一個直徑很大的圓形工作臺，供裝夾工件用。這類數控車床主要用于加工徑向尺寸較大，軸向尺寸較小的大型復雜零件。 2）頂尖式數控車床 車床主軸軸線處于水平位置，他的床身和導軌有多種布局形式 1.2.4按刀架數量分類 1）單刀架數控車床 普通數控車床一般都配有各種形式的單刀架，如四刀位臥室回轉刀架、多刀位回轉刀架等。 2）雙刀架數控車床 這類數控車床中，雙刀架的配置可以是平行交錯結構，也可以是同軌垂直交錯結構。 1.2.5數控系統(tǒng)的分類 常用的數控系統(tǒng)有發(fā)那科、西門子、三菱、廣數、華中等數控系統(tǒng)。 機床數控系統(tǒng)按被控機床的運動軌跡分類1. 點位控制數控系統(tǒng)2. 直線控制數控系統(tǒng)3. 輪廓控制數控系統(tǒng)、按伺服系統(tǒng)分類1.開環(huán)控制數控系統(tǒng)2.半閉環(huán)控制數控系統(tǒng)3.全閉環(huán)控制數控系統(tǒng)、按數控系統(tǒng)功能水平分類1.經濟型數控系2.普及型數控系統(tǒng)3.高檔型數控系統(tǒng) 1.3 數控車床特點 數控加工，也稱之為NC（Numerical Control）加工，是以數值與符號構成的信息，控制機床實現(xiàn)自動運轉。數控加工經歷了半個世紀的發(fā)展已成為應用于當代各個制造領域的先進制造技術。數控加工的最大特征有兩點：一是可以極大地提高精度，包括加工質量精度及加工時間誤差精度；二是加工質量的重復性，可以穩(wěn)定加工質量，保持加工零件質量的一致。也就是說加工零件的質量及加工時間是由數控程序決定而不是由機床操作人員決定的。 （1）數控加工具有如下優(yōu)點： （2）提高生產效率； （3）提高加工精度并且保持加工質量； （4）可以減少工裝卡具； （5）縮短加工周期，提高生產效率； （6）容易進行加工過程管理； （7）可以減少檢查工作量； （8）可以降低廢、次品率； （9）容易實現(xiàn)操作過程的自動化，一個人可以操作多臺機床； （10）機床自動化程度高，可以減輕勞動強度； （11）可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件； 2、工藝方案分析 2.1零件圖 本次車削軸類零件（圖1-1）數控加工工藝及編程加工畢業(yè)設計系高校高級考證的車加工零件，也是學院為了提高我們的數控技術及相關技能等綜合運用能力。該零件幾乎包含了我們平時實訓的所有內容和工序。能夠將該零件的工藝、工序和編程出來是對我們在車加工技術上的極大提升，同時也為我們以后的工作打下理論與實踐的基礎。 圖1.1 零件圖 32 2.2零件圖分析 2.2.1零件的形狀分析 由零件圖1-1可知，是整個車削件的主體。由于車削件是學校高級技能鑒定的圖。從圖可以看出，整個零件的加工需要調頭才能完成，左端不僅有錐度及外圓槽組成，而右端不僅有圓弧曲線還有退刀槽及外螺紋，整個件的加工精度較高，需要進行調頭加工。需用數控車床完成加工。 2.2.2零件分析 由零件圖可知，該軸零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6um。 根據上述諸因素，該棒料的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表2.1 表2.1軸零件機械加工余量及鍛造毛坯尺寸公差 加工表面 零件尺寸/mm 機械加工余量/mm 毛坯公差/mm 毛坯尺寸/mm 軸零件左端圓柱面 1.5~2(取1.5) ±0.5 軸零件左端外圓槽 1.5~2(取1.5) 軸零件右端圓柱面 1.5~2(取1.5) ±0.5 軸零件右端外螺紋 1.5~2(取2) 2.2.3零件的工藝性分析 由零件圖1-1可知，其材料為45鋼，該材料具有足夠的強度、剛度和韌度，適用于承受彎曲應力和沖擊載荷作用的工作條件。 通過切割機、數控車床就可以達到加工要求；而主要加工表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保質保量地加工出來，由此可見，該零件的工藝性較好。 該零件的主要工作表面為軸零件兩端面和外螺紋24X1.5-6h,在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。 2.3確定加工方法 該軸零件形狀特殊、結構復雜，屬于高級工車削零件。因此，加工精度要求較高。從零件圖1.1可以看出，整個零件的加工需要調頭才能完成，左端有錐度及外圓槽組成，而右端不僅圓弧還有螺紋，整個件的加工精度要求較高，需要進行調頭加工，需用數控車床完成加工。 2.4加工方案設計 數控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如銜接得不好就容易產生矛盾。因此在熟悉整個加工工藝內容的同時，要清楚數控加工工序與普通加工工序各自的技術要求、加工目的、加工特點，如：要不要留加工余量，留多少；定位面與孔的精度要求及形位公差；對校形工序的技術要求；對毛坯的熱處理狀態(tài)等，這樣一來才能使各工序達到相互滿足加工需要，且質量目標及技術要求明確，交接驗收有依據。 綜合上述分析，軸類件的主要加工表面是外圓表面，還有常見的特形表面，因此針對各種精度等級和表面粗糙度要求，按經濟精度選擇加工方法。由基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、就近不久遠的原則確定（如圖1.1）工藝路線如下： 加工方案的制定與選擇根據零件圖樣到工序原則，制定以下加工順序方案，選取最佳一種，（即加工工時最短，且又能保證質量）下面分析兩套加工順序方案進行比較。 加工方案一： 下料→粗、精車右端外輪廓→車退刀槽→車外螺紋→調頭裝夾，打表保證同軸度→修端面保證總長→粗精車左端外輪廓→切外圓槽→清洗→檢驗。 加工方案二： 下料→粗、精車左端外輪廓→切?26×5外圓槽→調頭裝夾，打表保證同軸度→修端面保證總長→粗、精車右端外形輪廓→車退刀槽→車外螺紋→清洗→檢驗。 分析：以上兩種加工方案，方案二調頭才有地方裝夾，不需要在做專用夾具，大大節(jié)省了效率，根據圖樣，方案二更為合理，也更能滿足要求，故選擇方案二進行加工。 3、零件的裝夾 3.1定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后再確定粗基準。 3.2定位基準的選擇原則 為保證各配合表面的位置精度，用三爪自定心卡盤找正工件軸心，用軸心線和工件的右端面作為粗、精加工的定位基準。這樣，既符合基準統(tǒng)一和基準重合原則，也有利于生產率的提高。 3.3 確定零件的定位基準 3.3.1精基準的選擇原則 定位基準簡圖見（圖3.1）。 圖3.1 定位基準簡圖 3.3.2粗基準的選擇原則 重要表面原則、非加工表面原則、最小加工余量原則和不重復使用原則。根據粗基準的選擇原則，選擇外圓軸?30mm的外圓面和軸零件頭左端面作粗基準。在調頭加工后采用軸零件頭右端面作粗基準加工右端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準。 3.4 裝夾方式的選擇 由于夾具確定了零件在機床坐標系中的位置，即加工原點的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機床坐標系中的正確坐標方向，同時協(xié)調零件與機床坐標系的尺寸。故夾具選用三爪自定心卡盤如圖（3.2），三爪卡盤裝夾工件時可自動定心，不需找正。但需要注意的是，用三爪卡盤夾緊工件時，為保證足夠的夾緊力，一般要留有20mm以上的夾持長度。 圖3.2 三爪卡盤 3.5 確定合理的裝夾方式 工序一：以右端毛坯外圓為粗基準，加工左端，采用三爪卡盤裝夾參考圖3.3。 圖3.3 工序二：以左端?28外圓為精基準，加工右端，采用三爪卡盤裝夾參考圖3.4。 圖3.4 4. 刀具及切削用量 4.1 選擇數控刀具的原則 數控加工的刀具選擇是數控加工工序設計的主要內容之一，不但影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。隨著刀具材料性能的提高與結構特性的改善，數控加工用刀具在耐用度、剛度、抗脆性、斷屑和調整更換等方面的性能已有很大的改善。從如何加工的角度看，加工刀具類型與工藝方案的合理選擇則極為重要。下面對目前的幾種刀具進行初步分析： 1.陶瓷刀具很容易因熱裂紋產生崩刃等損傷，且切削溫度亦較高。陶瓷刀具因其材質的化學穩(wěn)定性好、硬度高，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應用。 2.立方氮化硼刀具主要適用于高速加工。 3.高速鋼刀具在仍能保持較高的硬度，較之其他工具鋼耐磨性好且比硬質合金韌性高，但壓延性較差，熱加工困難，耐熱沖擊性較弱。 4.硬質合金刀具有較高的紅硬性，能在保持較好的加工性能。復合碳化物系硬質合金在銑削金屬的切削中顯示出極好的性能。于是，硬質合金得到了很大的普及。 5.聚晶金剛石刀具適用于高效地加工有色金屬和非金屬材料，能得到高精度、高光亮的加工表面，使其在高精加工領域中得到了普及。上述五大類刀具材料，材料的硬度、耐磨性，金剛石最高，遞次降低到高速鋼。因材料的韌性則是高速鋼最高，金剛石最低。 6.硬質合金類刀具是數控機床中采用最廣泛的。這類材料目前從經濟性、適應性、多樣性、工藝性等各方面，綜合效果都比高速剛好。 4.2 選擇數控車削用刀具 為適應數控機床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數少的要求，數控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重復定位精度.可靠度和耐用度 。選擇刀具通常要考慮（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工藝的類別（3）被加工工件的幾何形狀，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，進給速度，切削速度考慮到以上因素故粗車時，要選用強度高，耐用度高的刀具以滿足粗車時大吃刀量，大進給量的要求.精車時要選用精度高,耐用度好的刀具以保證加工精度的要求. 表4-1所用刀具規(guī)格 序號 刀具號 刀具名稱 型號 備注 1 T01 93°外圓右偏車刀 MVJNR2020K16 機夾刀（硬質合金） 2 T02 3mm切斷刀 ZQ1616R 刀片寬3mm 3 T03 60°外螺紋刀 SER2020K16 機夾刀（硬質合金） 4 T04 端面車刀 機夾刀（硬質合金） 4.3 設置刀點和換刀點 4.3.1刀位點 在進行數控加工的編程時，往往將整個刀具濃縮視為一個點，那就是刀位點，它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點。對刀操作就是要測定出程序起點處刀具刀位點相對機床原點以及工件原點的坐標位置。在對刀時，常用的儀器有：對刀測頭、千分表或對刀瞄準儀等。對刀點可以設置在零件、夾具上或機床上面（盡可能設置在零件的設計基準或工藝基準上）。 4.3.2待加工毛坯的對刀 試切端面 ： 將兩端面已經加工好的待加工毛坯裝夾到主軸上，在工件的伸出端安裝Z 軸向設定器?？煲频毒呓咏絑 軸向設定器，改用增量方式控制刀具工進，至到指示燈亮時停止動作，保持 Z軸 向不動，取出軸向設定器。然后在機床操作面板上調出刀具補償菜單欄中刀偏表，在相關的試切長度填空欄中鍵入有關數值（當前刀具刀位點相對于程序原點的距離）。 試切外圓：快速將刀具刀位點移動刀毛坯端面角附近，然后用增量方式調節(jié) X 、Z 軸向進給至刀位點剛好切到毛坯外表面，再用MDI方式運行進行外圓車削。同時保持X軸軸向坐標不變，退出刀具。用游標卡尺測量出試切外圓直徑。然后在刀偏表中鍵入試切直徑。 4.3.3刀偏值的測定 刀偏值就是各刀具相對于基準刀具的幾何補償。用點動或步進方式操作移動刀具，使基準刀具刀位點對準工件的基準點，然后進行X軸 Z軸坐標清零，退刀。換置刀具，再用點動或步進方式使該刀具刀位點對準工件上的同以一基準點，此時屏幕上顯示的坐標既是該刀號刀具的幾何偏置 △Xj, △Zj .同理，可依次測定出其它刀具相對于基準刀具的幾何偏置。在相應的刀偏表中依次鍵入選用刀具刀位點的幾何補償。 4.4 確定切削用量 4.4.1主軸轉速的確定 在一般的切削加工中，切削用量包括切削速度、進給量和背吃刀量三個要素。 而主軸轉速主要根據允許的切削速度Vc(m/min)選?。? 則：= 式中 --工件直徑，mm； --主軸轉速，。 由于每個外圓尺寸計算方式相同，現(xiàn)選取直徑為?28mm外圓；刀具刀尖半徑為R0.4mm為例說明其計算過程。 根據切削原理可知，切削速度的高低主要取決于加工余量、被加工零件的精度及表面粗糙度、刀具的材料和刀具耐用度等因素。通過化學工業(yè)出版社出版的《機械切削工人工作手冊》查的本設計所適合的切削速度見（表4-2）所示： 表4-2 按45#鋼選擇的車削切削速度 工件材料 硬度/HBS 切削速度/ (m/min) 高速鋼車刀 硬質合金車刀 45#鋼 200～250 20～50 80～120 從理論上講，的值越大越好，因為這不僅可以提高生產率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較好低的表面粗糙度值。但實際上由于機床、刀具等的限制，綜合考慮： 取粗車時：=80m/min 精車時：=120m/min 代入公式中：==809r/min ；==1137.4r/min 計算的主軸轉速n要根據機床有的或接近的轉速選取?40mm外圓： 取=800 r/min ；=1130 r/min 同理計算?18mm外圓： 取 =1050r/min ；=1350 r/min 4.4.2進給量的確定 粗加工的時候一般盡量可能的選取較大的進給量，進給量的取值主要考慮刀具的強度、背吃刀量及工件直徑。對于車刀而言，刀桿越大，其刀具強度就越大，允許取的進給量也越大。然而在一定的進給量時，背吃刀量的取值過大，將會導致切削力過大，一方面可能會超出機床的額定負荷或損壞刀具；另一方面，如果切削速度也較大，可能會超出機床額定功率。通常如果背吃刀量必須取大值的時候，進給量相應減少。 精加工的時候一般按照零件的表面粗糙度來選擇進給量，進給量的取值越小則加工的表面粗糙度就越好。對于車刀而言，在使用硬質合金車刀精車時相應的需提高切削速度Vc，用高速鋼車刀精車時，Vc最好小于10m/min，避免產生積屑瘤。通過化學工業(yè)出版社出版的《機械切削工人工作手冊》查的本設計所適合的進給量見（表4-3）所示： 表4-3 硬質合金及高速鋼車刀的進給量 工件材料 背吃刀量≦3mm 每齒進給量/mm· 粗車 精車 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 45#鋼 0.11～0.15 0.11～0.17 0.3～0.4 0.4～0.5 綜合選?。?0.4（0.01*直徑） mm/r =0.15（表面粗糙度為1.6o）mm/r；0.2（表面粗糙度為3.2o）mm/r 注：進給量可由機床操作者根據被加工工件表面的具體情況進行手動調整，以獲得最佳切削狀態(tài)。 4.4.3背吃刀量的確定 背吃刀量是根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，通過化學工業(yè)出版社出版的《機械切削工人工作手冊》查的本設計所適合的背吃刀量一般留0.2～0.7mm。 總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、背吃刀量及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。 4.4.4切槽三要素的確定 通過化學工業(yè)出版社出版的《機械切削工人工作手冊》查的本設計所適合的切槽刀的切削用量參考如下（表4-4）（表4-5）。 表4-4硬質合金切槽刀的切削用量 工件材料 切削刃寬度/mm 切削速度/m·min 進給量/mm·r 碳鋼 3～6 80～150 0.20～0.40 合金鋼 3～6 60～100 0.15～0.25 不銹鋼 3～6 30～80 0.10～0.40 鑄鐵 3～6 20～50 0.20～0.60 紫銅 3～6 20～40 0.10～0.25 脆銅 3～6 50～80 0.10～0.15 表4-5 切槽及切斷的切削速度（m·min） 進給量/mm·r 高速鋼車刀W18Cr4V YT5 YG6 碳鋼 σ=735MPa 可鍛鑄鐵 150HBS 灰鑄鐵 190HBS 碳鋼 σ=735MPa 灰鑄鐵 190HBS 加切削液 不加切削液 0.08 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.40 0.50 0.60 35 30 23 19 17 15 12 11 59 53 44 38 34 30 26 24 34 30 26 23 21 20 17 16 15 179 150 107 87 73 62 50 41 83 76 65 58 53 49 44 40 37 注：1.切削速度Vc與車刀寬度無關。 2.切槽時，最終直徑與最初直徑之比不同應乘以下面修正系數。 最終直徑/最初直徑（/） 0.5～0.6 0.7～0.8 ＞0.8 Vc的修正系數 高速鋼刀具 0.96 0.92 0.88 硬質合金刀具 0.97 0.9 0.84 3.用硬質合金車刀對碳鋼零件切槽及切斷，并使用切削液，切削速度Vc應乘以修正系數1.4。 本次設計所涉及的外圓槽為?26×4的切削三要素選取如下： （1）主軸轉速 由本工序采用硬質合金數控刀、外圓槽為?26×4、齒數。查表5-4硬質合金數控車削速度，確定車削速度m·。 則：===367.5r/min 計算的主軸轉速n要根據機床有的或接近的轉速選取?26×4外圓槽： =370r/min （2）進給量 在工件或刀具的每一轉或每一往復行程時間內，刀具與工件之間沿進給方向的相對位移成為進給量。由?26×4外圓槽得硬質合金數控螺紋車刀車外圓槽時，該工序的進給量取為0.08～0.2mm/r。 （3）背吃刀量 背吃刀量是指切削刃工作長度沿垂直于進給運動方向上的投影值，車削外圓槽時的背吃刀量一般選取為0.5～3mm； 4.4.5切螺紋三要素的確定 通過化學工業(yè)出版社出版的《機械切削工人工作手冊》查的本設計所適合的硬質合金螺紋車刀的切削用量如下（表5-6）。 表5-6 用YT（YT15）類硬質合金刀具車削螺紋的切削用量 螺紋形式 螺距P或模數 m/mm 工件材料 碳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼及鉻硅錳鋼 碳鋼、鉻鋼、鎳鉻鋼 鉻硅錳鋼 抗拉強度σ/ MPa 637 735 833 1128 1422 行程次數 / m· 行程次數 / m· 行程次數 / m· 行程次數 / m· 行程次數 / m· 三角形外螺紋 P=1.5 P=2 2 2 1.47 1.35 3 4 1.38 1.36 3 4 1.25 1.22 4 6 0.98 0.95 5 6 0.82 0.78 三角形外螺紋及梯型外螺紋 P=3 P=4 P=5 P=6 3 4 5 6 1.30 1.28 1.24 1.20 5 6 8 9 1.26 1.21 1.21 1.18 5 6 8 9 1.13 1.10 1.10 1.00 6 7 9 11 0.90 0.83 0.82 0.82 8 10 12 15 0.75 0.72 0.70 0.70 梯型外螺紋 P=8 P=10 P=12 P=16 9 11 13 16 1.29 1.23 1.20 1.17 11 13 15 19 1.13 1.10 1.08 1.03 11 13 15 19 1.17 0.98 0.96 0.93 模數外螺紋 M=2 M=3 M=4 M=5 7 10 14 16 1.28 1.23 1.23 1.21 9 12 16 19 1.18 1.12 1.10 1.07 9 12 16 19 1.05 1.00 0.98 0.95 三角形內螺紋 P=1.5 P=2 P=3 P=4 P=5 P=6 3 3 4 5 7 8 1.61 1.47 1.40 1.37 1.37 1.33 4 5 6 7 9 10 1.50 1.43 1.33 1.27 1.25 1.23 4 5 6 7 9 10 1.33 1.28 1.18 1.13 1.12 1.10 6 7 8 9 11 13 1.06 1.02 0.93 0.88 0.87 0.85 7 8 10 12 14 17 0.88 0.83 0.78 0.75 0.72 0.72 注：1.粗、精加工用同一把螺紋車刀時，切削速度應降低20%～30%。 2.刀具壽命改變時切削速度修正系數如下表： 刀具壽命/min 20 30 60 90 120 修正系數 1.08 1 0.87 0.8 0.76 本次設計所涉及的螺紋為M24×1.5的切削三要素選取如下： （1）主軸轉速 由本工序采用硬質合金數控車刀、外螺紋為M24×1.5、齒數。查表5.6硬質合金數控車削速度，確定車削速度m·。 則：===453.8r/min 計算的主軸轉速n要根據機床有的或接近的轉速選取M30×2外螺紋： =450r/min （2）進給量 在工件或刀具的每一轉或每一往復行程時間內，刀具與工件之間沿進給方向的相對位移成為進給量。由CKA6140數控車床功率為4.5kw，由M24×1.外螺紋得硬質合金數控螺紋車刀車外螺紋時，該工序的進給量取為1.5mm/r。 （3）背吃刀量 背吃刀量是指切削刃工作長度沿垂直于進給運動方向上的投影值，車削螺紋時的背吃刀量一般選取為0.1～0.5mm； 5. 零件加工工藝分析 5.1技術要求 依設計題目知：產品為高級數控車床考證零件，每臺產品中該零件數量為1件/臺。 軸零件屬輕型零件，該軸零件的生產類型為單件生產。 從圖紙中我們可以看出該零件輪廓由直線、圓弧、螺紋共同構成一個復雜成型曲線回轉軸。加工部分包括螺紋，外圓，一個退刀槽，錐面，倒角等。 5.2毛坯選擇 由于該軸零件在工作過程中要承受徑向沖擊載荷，為增強軸零件的強度和沖擊韌度，獲得纖維組織，毛坯選用棒料。該軸零件的輪廓尺寸不大，且生產類型屬單件生產，在考慮軸零件（如圖1.1）的加工工藝后最后確定下料毛坯尺寸為?30×80mm。 5.3軸類零件的預備加工 在這里加工設備，我們選擇學校有學過的數控車床，由于選擇CNC系統(tǒng)時要綜合考慮所需要的系統(tǒng)功能，我們所加工的保齡球用我們學過的法蘭克數控系統(tǒng)可以實現(xiàn)。 設備的參數具體看（表4-2）： 表4-2 機床型號 單位 CK6140數控車床 床身最大回轉直徑 mm ?400 拖板最大回轉直徑 mm ?200 最大切削直徑 mm ?400 最大加工長度 mm 1000 X/Z軸最大行程 mm 280/1000 X/Z軸最小位移單位 mm 0.001 主軸通孔直徑 mm ?83 主軸內孔錐度 1：20 主軸級數 無極 主軸極限轉速 rpm 150-2000 工件夾緊方式 mm 手動卡盤 主電機功率（變頻） kW 7.5 變頻器 kW 11 X/Z軸 N.m 6/6 X/Z軸快移速度 M/min 5/8 刀架型式 4工位電動刀架 刀桿尺寸 mm 20×20 刀架重復定位精度 mm ≦0.004 尾座型式 有 尾座套筒直徑 mm ?60 尾座套筒行程 mm 100 尾座頂尖錐孔 莫氏4# 機床凈重 kg 1560 機床外型尺寸（L×W×H） mm 2230×1280×1640 電力需求（功率/電流） kW/A 10/20 重量 kg 1650 5.4 熱處理工序 模鍛成型后切邊，進行調質，調質的硬度為241-285HBS，并進行酸洗、噴丸處理。噴丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脫碳而對機械加工帶來的不利影響。在加工后增加熱處理工序。6 零件加工工藝 6.1確定加工順序及進給路線 根據工作性能與條件，該車削件（如圖1.1）零件雖然看似簡單，左端不僅有錐度及外圓槽組成，而右端不僅有圓弧曲線還有退刀槽及外螺紋，整個件的加工精度較高。這次的零件工藝難點在于要保證車削件的圓跳動、同軸度的精度要求，所以在零件的裝夾上必須慎重考慮。初步考慮用棒料加工，加工右端時沒有地方裝夾。所以需要先加工左端。 本次設計根據要求用Mastercam數控車軟件來做軌跡進行加工過程模擬，以檢查加工軌跡的正確性。Mastercam數控車軟件有內外輪廓及端面的粗、精車削，切槽、鉆孔、車螺紋加工軌跡自動干涉排除功能，避免人為因素的判斷失誤。仿真功能提供加工前程序的最后檢驗?，F(xiàn)在就通過該軟件對車削件零件進行走到路線的擬定，具體如下： 加工順序的安排： （1）加工零件左端：加工時應按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定，最后精加工。在加工外圓槽。其軌跡圖如附圖6-1、圖6-2、圖6-3、圖6-4所示： 圖6-1 零件左端外圓加工軌跡圖 圖6-2 零件左端外輪廓仿真圖 圖6-3 零件左端外圓槽加工軌跡圖 圖6-4 零件左端外圓槽仿真圖 （2）加工零件右端：左端加工后調頭裝夾，加工時應按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定，最后精加工。其軌跡圖如附圖6-5、圖6-6所示： 圖6-5 零件左端外圓加工軌跡圖 圖6-6 零件右端外圓加工仿真圖 （3）最后加工退刀槽及外螺紋。其軌跡圖6-7、圖6-8、圖6-9所示： 圖6-7 零件右端退刀槽仿真圖 圖6-8 零件右端外圓槽仿真圖 圖6-9 零件右端外螺紋仿真圖 6.2編寫程序 通過對零件圖的分析，刀具芯軸主要涉直線、圓弧及螺紋。在加工過程中，還有粗加工和精加工兩個步驟。因此，在程序編寫時，我考慮主要使用法蘭克數控系統(tǒng)的這些指令：G21、G40、G97、G71、G70、G00、G01、G02、G03、M00、M03、M05、M30。 （1）G21 指定公制編程。即 X （U）、 Z （W）、 R 等坐標尺寸字所描述的單位為 mm。 （2）G40 指刀尖半徑補償取消，按照程序指令路徑進給。 （3）G97 主軸速度控制指令（恒線速度控制） 。 格式：G97 S_； 其中，S 控制主軸轉速，單位為 r/min。 （5）G71 指成形粗車循環(huán)。該切削方式是每次粗切的軌跡形狀都和成品形狀相似， 只是在位置上由外向內環(huán)地向最終形狀靠近。 格式：G71 U（i）W（k）R（m） P（ns）Q（nf）X（u）Z（w）F（f）S（s）T（t）； 其中，k—粗切的次數； i、k—分別為起始時 X 軸（半徑值）和 Z 軸方向上的緩沖距離； u、w—分別為 X 軸（直徑值）和 Z 軸方向上的精加工余量； ns—精加工程序段中開始程序段的段號； nf—精加工程序段中結束程序段的段號； F、S、T—粗切時的進給速度、主軸轉速和刀補設定。此時，這些值 將不再按照精加工的設定 （6）G70 精加工循環(huán)指令。 格式：G70 P（ns）Q（nf）； 其中，ns—精加工輪廓程序段中開始程序段的段號； nf—精加工輪廓程序段中結束程序段的段號。 （7）G00 快速定位。該指令控制刀具快速從當前位置移動到指定的位置，一般用在空程運行中，如退刀和快速進刀。 格式：G00 X（U）_Z（W）_； 其中，X（U）_Z（W）_指定移動軌跡終點位置坐標。 （8） G01 直線插補。 該指令控制刀具以某個速度從當前位置移動到指定的位置（只能沿直線方向走）。 格式：G01 X（U）_Z（W）_F_； 其中，X（U）_Z（W）_指定移動軌跡終點位置坐標； F—控制刀具移動的速度，在使用 G98 時，F(xiàn) 的單位是 mm/min。當 使用 G99 時，F(xiàn) 的單位是 mm/r。 （9）G02/G03 順時針/逆時針圓弧插補。該指令可以控制刀具沿圓弧移動。 格式：G02/G03 X（U）_Z（W）_； 其中，X（U）_Z（W）_表示終點坐標，X、Z 表示絕對值，U、W 表示增 量值。 （10）M00 程序停止指令。 （11）M03 主軸正轉（CW）指令。 （12）M05 主軸停止指令 （13）M30 程序結束并返回指令。 根據上述各個功能指令的作用和用法，同時結合本文2工藝路線擬定內容，我一共編制了3個程序單來完成零件的加工，詳細程序內容見附錄A。 將以上繪制好的所有刀具軌跡路徑全部勾上，方法為，按住Ctrl,逐一選擇生成的刀具路徑，然后單擊按鈕，將跳出如圖6-10所示對話框。 圖6-10后處理程式對話框 直接按√確認，然后選擇要保存的目錄，將該NC文件保存到你的電腦盤中，最后系統(tǒng)將會自動打開該零件的加工程序編輯器如圖6-11所示。 圖6-11 加工程序編輯器截圖 零件最后的完整加工程序請查看NC文件。 7.設計總結 控制機床時用數字代碼形式的信息（程序指令），控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進來自動加工的機床，簡稱數控機床。對于數控加工，無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些藝問題（如對刀點、加工路線等）也需要一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的產品為了更好地運用數控技術，合理編程，現(xiàn)將數控車床編程指令中意思新近功能相似，格式參數較多，軌跡復雜的指令加以分析。 文章介紹了它們的異同點，難點，以便于合理運用我不僅學到了許多加工工藝方面的只是，更學到了課本上沒有的知識。在實訓的過程中遇到了不少問題，而犯的錯誤也不少，通過實訓讓我學會虛心求教，細心體察，大膽實踐。任何能力都是在實踐中積累起來的，都會有一個從不會到會，從不熟練到熟練的過程，人常說“生活是最好的老師”或是說只有在生活實踐中不斷磨練，才能提高獨立思考和解決問題的能力；同時也培養(yǎng)了自己優(yōu)良的學風、高尚的人生、團結和合作的精神；學會了勤奮、求實的學習態(tài)度。勤奮就是要發(fā)奮努力、不畏艱難。 當然，在實訓過程中，我們也收獲了快樂，與同學的快樂，于老師的快樂。因為每當自己或自己和同學完成了一個項目時，或多或少有些欣慰，會感到開心，信息時和老師的交流的也是一種快樂。然然實訓時間不長，但對我今后的學習有很大幫助。這只是起點，終點離我們還有一定距離，所以還是需要我們繼續(xù)努力去走以后的路。而我們要把握好每一次的機會。錯過了就再也找不回來了。 參考文獻 [1]尹成湖 李保章 杜金萍.機械制造基礎課程設計.北京：高等教育出版社，2009. [2]謝旭華 張洪濤 劉慕雙.機械制造工藝及工裝.北京：科學出版社，2007. [3]陳旭東 吳靜 馬敏莉 陳振玉.機床夾具設計.北京：清華大學出版社，2010. [4]孫開元 許愛芬.機械制圖與公差測量速查手冊.北京：化學工業(yè)出版社，2008. [5]刑邦圣.機械制圖與計算機制圖.第二版.北京：化學工業(yè)出版社，2009. [6]黃雨田 殷雪艷.機械制造技術實訓教程.西安:西安電子科技大學出版社，2009. [7]機械設計手冊編委會.機械設計手冊.新版.北京：機械工程出版社，2006. [8]宋軍平 賈東永 張凌云.UG NX6.0中文版模具設計.北京：電子工業(yè)出版社，2009. [9]吳偉偉 徐勤雁. .UG NX6.0模具設計技術教程.北京：清華大學出版社，2010. [10]楊叔子.機械加工工藝師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2011. [11]袁廣.機械制造工藝與夾具.北京：人民郵電出版社，2008. [12]孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具設計指導.北京：冶金工業(yè)出版社，2003. 致謝 六周的時間過去了，終于完成了自己的畢業(yè)設計，說實話，這六周過的真的很匆忙，當然更多的是感觸，因為這六周我學到了很多課堂上學不到的知識和經驗。 由于理論知識不太全面，設計經驗頗少，因此一開始的時候無從下手。后來在老師的指導下知道了設計要求并理清了設計思路，然后才慢慢的開始著手。其實設計起來真的沒那么簡單，因為這里的每個數據都要有依據。在設計的過程中我遇到了很多問題，很多數據不知從何而來，為此，經常去圖書館查閱資料或是找老師幫忙。之后在畫圖時又加強了自己的CAD和UG知識，最終完成了我的任務。 在這樣的實訓過程中我感覺態(tài)度決定一切，無論知識全面與否，都要自己嘗試去做并堅持下去，在設計的過程中學到的知識是無窮的，畢業(yè)設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設計使我明白了自己的知識是欠缺的，以后要學的東西還很多。以前老是自我感覺良好，認為什么東西都懂，有些眼高手低，現(xiàn)在終于知道學習是一個長期積累的過程。在以后的工作、生活中都應該不斷地學習努力提高自己的知識面和綜合素質。 在此要感謝老師對我們悉心的指導，感謝老師給我們的幫助。在設計過程中，經歷了不少的艱辛，但收獲比艱辛要大得多。比如：培養(yǎng)了我獨立的工作能力，提高了我的動手能力和思維能力。這些都將對我以后走上工作崗位起到相應的益處。 有夢想誰都了不起，有勇氣就會有奇跡！ 長風破浪會有時，直掛云帆濟滄海！ 附件：零件CAD圖原圖