C5軸零件的數(shù)控車削加工工藝與編程、斯沃仿真綜合設(shè)計(jì).zip

C5軸零件的數(shù)控車削加工工藝與編程、斯沃仿真綜合設(shè)計(jì).zip,C5,零件,數(shù)控,車削,加工,工藝,編程,仿真,綜合,設(shè)計(jì) 軸零件的數(shù)控加工工藝與編程設(shè)計(jì) 摘 要 本文研究的是設(shè)計(jì)帶拋物線的軸零件的工藝編制及編程，所用的圖紙是老師分發(fā)的畢業(yè)設(shè)計(jì)用圖，設(shè)計(jì)零件的生產(chǎn)類型為單件生產(chǎn)，加工設(shè)備的一般是以通用的數(shù)控車床為主，普通機(jī)床為輔。 論文首先分析設(shè)計(jì)零件的零件圖，再介紹設(shè)計(jì)零件進(jìn)行工藝編制時(shí)要注意的地方，然后確定毛坯形式，再對(duì)零件加工的工藝進(jìn)行擬定、分析并對(duì)零件加工中的主要工序的卡盤加緊力進(jìn)行計(jì)算，對(duì)刀具的選擇，切削用量的確定進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，最后再對(duì)零件的加工進(jìn)行編程。 由于設(shè)計(jì)零件是軸類零件，橢圓和拋物線的宏程序編制時(shí)較難，加工難度大，它的精度要求又比較高。因此在安排工序的時(shí)候，需要注意各個(gè)工序的加工順序及各工序加工時(shí)基準(zhǔn)的選擇。 關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計(jì)、編程、精度要求、數(shù)控車床 I 目 錄 摘 要 I 前 言 1 1 零件分析 2 1.1零件圖分析 2 1.2 零件圖的技術(shù)分析 2 1.2.1 零件的技術(shù)要求分析 2 1.2.2 主要加工難點(diǎn)特點(diǎn)分析： 3 1.2.3 形狀精度的分析： 3 1.2.4表面粗糙度的分析： 3 1.3 毛坯的選擇 3 1.3.1毛坯的類型 3 1.3.2毛坯的形狀 3 1.3.3 本零件采用數(shù)控加工的依據(jù) 3 2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5 2.1 數(shù)控車床加工順序安排原則 5 2.2 工序順序的安排 5 2.3 確定基準(zhǔn)的意義 6 2.3.1粗基準(zhǔn)的選擇 6 2.3.2精基準(zhǔn)的選擇 6 2.4 夾具選擇與裝夾方案的確定 6 2.5 加工工藝制定 7 2.6 機(jī)床選擇 10 2.7 加工刀具的選擇 10 2.8 量具的選擇 11 2.9切削用量的選擇方法 12 2.10 選擇切削用量 12 2.10.1背吃刀量的確定 12 2.10.2主軸轉(zhuǎn)速的確定 12 2.10.3進(jìn)給速度的確定 13 3 加工程序的編制 14 4 零件仿真 19 致 謝 25 參考文獻(xiàn) 26 II 前 言 數(shù)控程序（數(shù)控加工程序）是數(shù)控機(jī)床加工中不可缺少的一部分，數(shù)控機(jī)床之所以能加工出各種形狀、不同尺寸和精度的零件，就是因?yàn)榫幊倘藛T為它編制了不同的加工程序。編寫數(shù)控加工程序的過(guò)程就是將加工零件的工藝過(guò)程、工藝參數(shù)（進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和背吃刀量等）、位移數(shù)據(jù)（幾何數(shù)據(jù)和幾何尺寸等）及開(kāi)關(guān)命令（換刀、切削液開(kāi)/關(guān)和工件裝卸等）等信息用數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能代碼和格式按加工順序編寫成加工程序單，并記錄在信息載體上，再通過(guò)信息載體將數(shù)控加工程序輸入機(jī)床數(shù)控裝置，從而指揮數(shù)控機(jī)床按數(shù)控程序的內(nèi)容加工出合格的零件。數(shù)控程序編寫的如何，直接影響零件加工質(zhì)量。 數(shù)控編程分手工編程和自動(dòng)編程。手工編程是由人工完成刀具軌跡計(jì)算及加工程序的編制工作。當(dāng)零件形狀不十分復(fù)雜或加工程序不太長(zhǎng)時(shí)，采用手工編程方便、經(jīng)濟(jì)。自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)通過(guò)自動(dòng)編程軟件完成對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算、加工程序的生成及刀具加工軌跡的動(dòng)態(tài)顯示等。對(duì)于加工零件形狀復(fù)雜，特別是涉及三維立體形狀或刀具運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算繁瑣時(shí)，常采用自動(dòng)編程。 在數(shù)控編程中，工藝分析和工藝設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的，無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在加工前都要對(duì)所加工零件進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇加工設(shè)備、刀具、夾具，確定切削用量，安排加工順序，制定走刀路線等。在編程過(guò)程中，還要對(duì)一些工藝問(wèn)題（如對(duì)刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)，刀具補(bǔ)償?shù)龋┳鱿鄳?yīng)處理。因此程序編制中的工藝分析和工藝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作。 這次論文是在我們學(xué)完數(shù)控專業(yè)大部分課程后，為畢業(yè)答辯而準(zhǔn)備的。這次論文將我們將所學(xué)的知識(shí)與實(shí)際加工聯(lián)系起來(lái)，讓我更加深入的理解了之前所學(xué)的知識(shí)。 本次設(shè)計(jì)的是設(shè)計(jì)零件，包含了設(shè)計(jì)零件的工藝編制與編程。我希望通過(guò)這次論文對(duì)自己將來(lái)從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 1 零件分析 1.1零件圖分析 圖1.1設(shè)計(jì)零件零件示意圖 1.2 零件圖的技術(shù)分析 零件圖的分析如下： 該零件為軸類工件，零件左右不對(duì)稱，外圓、內(nèi)孔粗糙度為1.6um，此工件整體輪廓較為復(fù)雜，左右兩端都有宏程序的拋物線，并且中間也有橢圓，對(duì)零件加工工藝要求比較高，外形及內(nèi)孔的尺寸都必須在公差范圍內(nèi)，尤其內(nèi)孔的表面粗糙度要求更高，從此零件圖可以看出，該零件對(duì)于同軸度、圓跳度都有所要求，加工該零件不是難在編程，而是難在工藝性分析和加工的尺寸精度的要求。對(duì)于數(shù)控加工的特點(diǎn)，該零件很適合使用數(shù)控加工。 1.2.1 零件的技術(shù)要求分析 1. 必須采用三爪卡盤加工； 2. 外圓要與內(nèi)孔同心； 3. 表面粗糙度要求Ra1.6； 4. 內(nèi)外圓同心度要保證； 5. 調(diào)頭裝夾時(shí)要做動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)； 1.2.2 主要加工難點(diǎn)特點(diǎn)分析： 其中左端內(nèi)孔一段拋物線X=t*t/（18）和右端拋物線X=t*t/（-20）以及按中間的橢圓1=X/15+Y/10，同軸度要求是該工件最主要的加工難點(diǎn)。該工件表面熱處理后加工，因工件小，長(zhǎng)度短。因裝夾困難，表面質(zhì)量，圓跳動(dòng)均難以保證；且存在切削時(shí)刀具易崩刃、磨損等現(xiàn)象。為保證該工件內(nèi)孔、外圓的同軸度，以及減小其表面熱處理后的變形量，該工件在粗加工為精加工預(yù)留了余量。這些加工難點(diǎn)的存在，使得加工過(guò)程中刀具選擇、加工工藝路線安排、工藝裝甲方式確定等成為該工件是否合格的關(guān)鍵。 1.2.3 形狀精度的分析： 工件的形狀精度誤差一般是由于機(jī)床、工件貨刀具剛性不好引起的，設(shè)計(jì)零件的形狀精度誤差包含在尺寸里面。 1.2.4表面粗糙度的分析： 設(shè)計(jì)零件在加工前需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，在進(jìn)行車床的車削后便可得到要求的粗糙度。 1.3 毛坯的選擇 1.3.1毛坯的類型 為了保證其制造質(zhì)量，常采用能承受較大載荷和劇烈磨擦的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材料，因此選擇45號(hào)鋼來(lái)加工設(shè)計(jì)零件，這樣可以保證設(shè)計(jì)零件工作的可靠性。 1.3.2毛坯的形狀 因?yàn)樵O(shè)計(jì)零件是軸類件，所以結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，毛坯可采用鋼板下料, 毛坯的形狀為外圓直徑為?65mm，長(zhǎng)為95mm的中碳鋼棒。 1.3.3 本零件采用數(shù)控加工的依據(jù) 數(shù)控加工柔性好，自動(dòng)化程度高，特別適宜加工輪廓形狀復(fù)雜曲線，曲線零件，以及具有孔、槽加工復(fù)雜零件，多品種、小批量生產(chǎn)情況下，使用數(shù)控機(jī)床加工能獲較高經(jīng)濟(jì)效益。 利用數(shù)控加工技術(shù)可以完成很多以前不能完成的拋物線零件的加工，而且加工的準(zhǔn)確性和精度都可以得到很好的保證?？傮w上說(shuō)，和傳統(tǒng)的機(jī)械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)： （1）加工效率高。 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。而加工過(guò)程是由計(jì)算機(jī)控制，所以零件的互換性強(qiáng)，加工的速度快。 （2）加工精度高。 同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動(dòng)裝置,提高分辨率,減少了人為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 （3）勞動(dòng)強(qiáng)度低。 由于采用了自動(dòng)控制方式，也就是說(shuō)加工的全部過(guò)程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，只需要監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。所以勞動(dòng)強(qiáng)度很低。 (4）適應(yīng)能力強(qiáng)。 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計(jì)算機(jī)一樣，可以通過(guò)調(diào)整部分參數(shù)達(dá)到修改或改變其運(yùn)作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴(kuò)展。 而就本零件來(lái)說(shuō)，此零件整體輪廓不是太難，但是本零件加工工藝要求比較高，外形及內(nèi)孔的尺寸都必須在公差范圍內(nèi)，尤其內(nèi)孔的表面粗糙度要求更高，從此零件圖可以看出吧，該零件對(duì)于同軸度、圓跳度等都有所要求，加工該零件不是難在編程而是難在工藝性分析和加工的尺寸精度的要求。對(duì)于數(shù)控加工的特點(diǎn)，本零件很適合使用數(shù)控加工。 2 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 數(shù)控車床加工順序安排原則 （1）先粗后精的原則 一個(gè)零件的加工過(guò)程，總是先進(jìn)行粗加工，再進(jìn)行半精加工，最后是精加工和光整加工。這樣做有利于加工誤差和表面缺陷層的不斷減小，從而逐步提高零件的加工精度與表面質(zhì)量。 （2）先主后次的原則 零件的主要工作表面一般指加工精度和表面質(zhì)量要求高的表面和裝配基面，在加工中應(yīng)首先加工出來(lái)。而鍵槽、螺孔等次要表面對(duì)加工過(guò)程的影響很小，位置有和主要表面相關(guān)，因此應(yīng)在主要表面加工到一定程度之后，最終精加工之前完成。 （3）基準(zhǔn)先行的原則 應(yīng)先加工基準(zhǔn)表面后加工其他表面。基準(zhǔn)表面應(yīng)該在工藝過(guò)程一開(kāi)始就進(jìn)行加工，以便為后工序提供精基準(zhǔn)。如軸類零件的加工一般均先以外圓為粗基準(zhǔn)數(shù)控車床孔，然后再以中心孔為基準(zhǔn)加工其他表面。 （4）先面后孔的原則 對(duì)于有內(nèi)孔的軸類零件，應(yīng)先加工平面，后加工平面上的孔，先加工平面方便孔加工時(shí)刀具的切入、零件的測(cè)量和尺寸調(diào)整等工作。對(duì)于輪廓尺寸大的片面，先加工出來(lái)可作為定位基準(zhǔn)，使零件可靠的定位。 （5）先內(nèi)后外的原則 對(duì)于精密套筒，起外圓與孔的同軸度要求較高，一般采用“先孔后圓”的原則，即先以外圓定位加工孔，再以精度高的孔定位加工完圓，這樣可以保證高的同軸度要求，并且是所用的夾具簡(jiǎn)單。 總之，上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮；先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工工序，后進(jìn)行外形加工工序；以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好接連進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)；在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞較小的工序。 2.2 工序順序的安排 制訂零件順空車削加工工序順序一般應(yīng)遵循以下原則： （1）先加工定位面，上道工序的加工能為后面的工序提供精神基準(zhǔn)和合適的夾緊表面。制訂零件的整個(gè)工藝路線就是從最后一道工序開(kāi)始往前推，按照前工序?yàn)楣补ば蛱峁┗鶞?zhǔn)的原則先大致安排的。 （2）先加工平面，后加工孔；先加工簡(jiǎn)單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的集合形狀。 （3）對(duì)精度要求高、粗精加工需分開(kāi)進(jìn)行，先粗加工后精加工。 （4）以相同定位和夾緊方式安裝的工序，最好接連進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)和夾緊次數(shù)。 （5）中間穿插有通用機(jī)床加工工序的，要綜合考慮，合理安排其加工順序。 2.3 確定基準(zhǔn)的意義 無(wú)法進(jìn)行生產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)零件零件圖分析，加工設(shè)計(jì)零件需要選擇粗、精基準(zhǔn)，具體選擇如下： 2.3.1粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則，加工設(shè)計(jì)零件的端面時(shí)，取右端外圓作為粗基準(zhǔn)。 2.3.2精基準(zhǔn)的選擇 擇原則，加工外圓和內(nèi)孔時(shí)，取端面為精基準(zhǔn)。 2.4 夾具選擇與裝夾方案的確定 由于夾具確定了零件在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，即加工原點(diǎn)的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機(jī)床坐標(biāo)系中的正確坐標(biāo)方向，同時(shí)協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。除此之外，主要考慮下列幾點(diǎn)：? 1.小批量或成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，但應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；?2.夾具要開(kāi)敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）；?3.裝卸零件要方便可靠，以縮短準(zhǔn)備時(shí)間，有條件時(shí)，批量較大的零件應(yīng)采用氣動(dòng)或液壓夾具、多工位夾具。? 綜合設(shè)計(jì)零件的加工特點(diǎn)，在加工過(guò)程中由于工件過(guò)短，導(dǎo)致加工過(guò)程中可能導(dǎo)致橫向切削力過(guò)大導(dǎo)致工件原心偏離，故與軟卡爪或日常普通卡爪配合裝夾，該方式大大改善了裝夾狀況，防止了工件因狀?yuàn)A務(wù)不均而產(chǎn)生變形。 圖2.1 三爪卡盤 2.5 加工工藝制定 2.5.1工藝卡的指定 機(jī)械加工工藝卡是以工序?yàn)閱挝粊?lái)簡(jiǎn)單明確的說(shuō)明工件的加工工藝路線，主要用來(lái)表示工件的加工流向，共安排生產(chǎn)計(jì)劃、組織生產(chǎn)調(diào)度用；而機(jī)械加工工序卡是在工藝卡的基礎(chǔ)上，按照每道工序所編制的一種工藝文件，主要是用于指導(dǎo)工人完成某一工序所使用的卡片。本次設(shè)計(jì)的工藝卡見(jiàn)如下。 寫出零件加工的工藝路線 1.使用帶鋸機(jī)下料φ55*95長(zhǎng)毛坯； 2.毛坯正火處理。 3.三爪卡盤夾持毛坯伸出40mm，平端面見(jiàn)光即可。 4.粗車外圓Φ38、Φ42、Φ50，留余量0.5mm。 5.精車外圓Φ38、Φ42、Φ50到尺寸。 6.粗車內(nèi)孔Φ15、Φ20，留余量0.5mm。 7.精車內(nèi)孔Φ15、Φ20到尺寸。 8.切外圓槽2-4×4mm至尺寸。 9.掉頭裝夾Φ38外圓，并校正，平端面至尺寸。 10.粗車M30大徑外圓，外圓Φ20、Φ24、Φ40留余量0.5mm。 11.精車M30大徑外圓，外圓Φ20、Φ24、Φ40至尺寸。 12.切槽4×2mm至尺寸。 13.車螺紋M30×2，并用螺紋通止規(guī)檢查。 14.檢驗(yàn)并去毛刺，涂防銹油入庫(kù)。 b）填寫數(shù)控加工工序卡片 數(shù)控加工工序卡1 零件名稱 數(shù)控車零件 程序號(hào) O1 夾具名稱 三爪卡盤 設(shè)備名稱及型號(hào) 材料名稱及牌號(hào) 45鋼 零件圖號(hào) J1-1 工序名稱 數(shù)控車 工序號(hào) 工序簡(jiǎn)圖（按裝夾位置） 工步號(hào) 工步內(nèi)容 切削用量 刀具名稱及規(guī)格 量具 VC（米/分鐘） n（轉(zhuǎn)/分鐘） f（mm/轉(zhuǎn)） ap （mm） 名稱 刀尖圓弧半徑 刀號(hào) 名稱及規(guī)格 1 車平端面 94 600 0.2 1 95度外圓車刀 0.4 01 0~150mm游標(biāo)卡尺 2 粗車Φ38、Φ42、Φ50外圓 94 600 0.2 1 95度外圓車刀 0.4 01 25~50mm 千分尺 3 精車Φ38、Φ42、Φ50外圓 157 1000 0.1 0.25 95度外圓車刀 0.4 01 25~50mm 千分尺 4 粗車Φ15、Φ20內(nèi)孔 94 600 0.2 1 95度內(nèi)孔車刀 0.4 04 18~35mm 內(nèi)徑量表 5 精車Φ15、Φ20內(nèi)孔 157 1000 0.1 0.25 95度內(nèi)孔車刀 0.4 04 18~35mm 內(nèi)徑量表 6 切槽 67 600 0.1 1 切槽刀 0.4 02 0~150mm游標(biāo)卡尺 數(shù)控加工工序卡2 零件名稱 數(shù)控車零件 程序號(hào) O2 夾具名稱 三爪卡盤 設(shè)備名稱及型號(hào) 材料名稱及牌號(hào) 45鋼 零件圖號(hào) J1-1 工序名稱 數(shù)控車 工序號(hào) 工序簡(jiǎn)圖（按裝夾位置） 工步號(hào) 工步內(nèi)容 切削用量 刀具名稱及規(guī)格 量具 VC（米/分鐘） n（轉(zhuǎn)/分鐘） f（mm/轉(zhuǎn)） ap （mm） 名稱 刀尖圓弧半徑 刀號(hào) 名稱及規(guī)格 1 平端面至總長(zhǎng) 94 600 0.2 1 95度外圓車刀 0.4 01 0~150mm游標(biāo)卡尺 2 粗車M30大徑外圓，外圓Φ20、Φ24、Φ40 94 600 0.2 1 95度外圓車刀 0.4 01 25~50mm 千分尺 3 精車M30大徑外圓，外圓Φ20、Φ24、Φ40 157 1000 0.1 0.25 95度外圓車刀 0.4 01 25~50mm 千分尺 4 切槽 67 600 0.1 1 切槽刀 0.4 02 0~150mm游標(biāo)卡尺 5 車螺紋 67 600 2 0.25 螺紋刀 0.1 03 M30螺紋通止規(guī) 6 檢驗(yàn) 2.6 機(jī)床選擇 加工軸類短軸件，對(duì)機(jī)床的剛度要求比較高，此圖紙的尺寸精度，形位公差要求中等，根據(jù)被加工零件的外形、材料與加工精度等條件，宜選用CKA6140機(jī)床。 表2-2 CKA6140機(jī)床參數(shù)表 機(jī)床型號(hào) 單位 CK6140數(shù)控車床 床身最大回轉(zhuǎn)直徑 mm ?500 拖板最大回轉(zhuǎn)直徑 mm ?200 最大切削直徑 mm ?500 最大加工長(zhǎng)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(nèi)孔錐度 1：20 主軸級(jí)數(shù) 手動(dòng)三檔 主軸極限轉(zhuǎn)速 rpm 150-2200 工件夾緊方式 mm 液壓卡盤 主電機(jī)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(dòng)刀架 刀桿尺寸 mm 25×25 刀架重復(fù)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3# 機(jī)床凈重 kg 1560 機(jī)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 2.7 加工刀具的選擇 刀具材料： 1）外圓刀具：結(jié)合零件生產(chǎn)實(shí)際和加工質(zhì)量，圖紙有個(gè)角度135°，所以外圓刀桿25X25，型號(hào)為MDJNR,采用瑞士山特維克公司生產(chǎn)的刀桿，配PCBN（聚晶立方氮化硼）刀片進(jìn)行加工。 2）鏜孔刀具：結(jié)合零件生產(chǎn)實(shí)際，設(shè)計(jì)零件選用的鏜孔刀具是刀桿25的日本京瓷的硬質(zhì)合金鏜刀。 3）鉆孔刀具：結(jié)合零件生產(chǎn)實(shí)際，本次論文設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)零件選用的麻花鉆是標(biāo)準(zhǔn)型的高速鋼麻花鉆。 .精車薄壁套的內(nèi)孔時(shí)，刀具的修光刃過(guò)長(zhǎng)，刀具的刃口不鋒利，冷卻潤(rùn)滑不足，均會(huì)導(dǎo)致加工表面會(huì)出現(xiàn)波紋，車削時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)。因此對(duì)刀具選擇要特別講究。 刀具的幾何角度因素：解決方法：精車薄壁套時(shí)，要注意刀具的磨損情況，特別是在車削高茺材料的薄壁零件時(shí)，常常出現(xiàn)由于刀具逐漸磨損而使工件內(nèi)孔呈現(xiàn)錐度，因此，刀具幾何角度選用十分關(guān)鍵，選用情況如下： 設(shè)計(jì)課題 高級(jí)工 零件名稱 軸零件 零件圖號(hào) 1-1、1-2 序號(hào) 刀號(hào) 刀具名稱 刀尖半徑R 刀尖位置T 數(shù)量 加工表面 備注 1 中心鉆 1 端面 手動(dòng) 2 ?14鉆頭 1 鉆孔 手動(dòng) 3 T0101 60°外圓右偏車刀 0.4 3 1 粗、精車外輪廓 左刀尖 4 T0202 3mm切斷刀 B=3mm 0 1 切外槽 左刀尖 5 T0303 60°外螺紋刀 0.1 0 1 車削外螺紋 6 T0404 95°內(nèi)孔鏜刀 0.1 2 1 鏜孔 2.8 量具的選擇 因?yàn)樵O(shè)計(jì)零件屬于成批生產(chǎn)，所以采用通用量具來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 1.加工外圓所用的量具的選擇 設(shè)計(jì)零件的外圓經(jīng)過(guò)粗車及精車兩三次加工。粗車時(shí)均為IT10；半精車為IT8；精車時(shí)為IT7，所以按設(shè)計(jì)零件的零件規(guī)格可以選用分度值為0.01mm，測(cè)量范圍在10—55mm的外徑千分尺來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 2.加工孔所用的量具的選擇 設(shè)計(jì)零件的孔是通過(guò)粗鏜及精鏜加工完成。公差等級(jí)分別為IT12、IT8,所以按設(shè)計(jì)零件的零件規(guī)格可以選擇測(cè)量范圍在0-30mm的內(nèi)徑千分來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 3.螺紋所用的量具的選擇 設(shè)計(jì)零件的螺紋是螺紋刀完成的。公差等級(jí)為IT11，所以可以采用相應(yīng)的螺紋簧規(guī)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。 2.9切削用量的選擇方法 （1）背吃刀量ap的確定 在工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)。半精車余量一般為2mm，當(dāng)零件精度要求較高時(shí)，則應(yīng)考慮留出精車余量，其所留的精車余量一般比普通車削時(shí)所留余量小，常取0.5㎜。 （2）進(jìn)給量f（有些數(shù)控機(jī)床用進(jìn)給速度Vf） 進(jìn)給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，可以選擇較高的進(jìn)給速度（2000㎜/min以下）。在切斷、車削深孔或精車時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度。當(dāng)?shù)毒呖招谐烫貏e是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定盡量高的進(jìn)給速度。 粗車時(shí)，一般取f=0.2～0.8㎜/r，精車時(shí)常取f=0.1～0.3㎜/r 因此，結(jié)合機(jī)床和刀具的選擇，和加工工件的特點(diǎn)，確定 切削用量：V=150~300r/min，f=0.05~0.20mm/r ap=0.5mm 2.10 選擇切削用量 2.10.1背吃刀量的確定 在機(jī)床功率容許的情況下，應(yīng)盡量采選較大的背吃刀量，進(jìn)給次數(shù)才會(huì)有所減少。當(dāng)精度要求較高的零件時(shí)，半精車或精車的余量需要被留出，正常半精車的余量是0.5mm左右，精車余量在半精車之后，通常少于普通車削的余量，一般選取0.1～0.3mm。由于該零件精度要求相對(duì)要高，固必須至少有粗加工及精加工兩種。 綜合考慮粗車時(shí)背吃刀量選取2mm，留出精車余量為0.5mm，精車時(shí)背吃刀量為0.5mm。 2.10.2主軸轉(zhuǎn)速的確定 主要依據(jù)零件的加工部位直徑選定主軸的轉(zhuǎn)速，切削速度是通過(guò)零件和刀具的材料以及加工性質(zhì)等條件決定的。 縱然切削的速度除計(jì)算及查表選擇之外，也可憑實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)選取。 依據(jù)容許的切削速度Vc(m/min)選擇并根據(jù)公式n=執(zhí)行計(jì)算。 式中Vc為切削速度； D為工件或刀具的直徑（mm） 現(xiàn)選取工件的中間尺寸為?50的直徑為例說(shuō)明其計(jì)算過(guò)程。 D=50mm 從理論上講，的值越大越好，因?yàn)檫@不僅可以提高生產(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。但實(shí)際上由于機(jī)床、刀具等的限制，綜合考慮： 粗車時(shí)vc=120m/min 精車時(shí)vc=150m/min 代入式中： 粗車時(shí)n=1000×120/（3.14×50）=764.3r/min 精車時(shí)n=1000×150/（3.14×50）=955.4r/min 計(jì)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(shí)n=750r/min 精車時(shí)n=1000r/min 2.10.3進(jìn)給速度的確定 在加工零件時(shí)，進(jìn)給速度的選取需要依據(jù)零件的需要正當(dāng)選取進(jìn)給速度。零件被保證要求的前提下，在粗加工時(shí)可以選取較高的進(jìn)給速度，而零件的精加工需選取較低的進(jìn)給速度，在特定的情況下如零件切斷或加工孔等，需選擇較低的進(jìn)給速度，避免零件的加工精度受到影響。綜上切削用量的選擇，刀具的選擇，工件材料的選擇都會(huì)影響加工零件的進(jìn)給量。固應(yīng)選取較大的粗車進(jìn)給速度，可提升生產(chǎn)效率，選取較小的精車進(jìn)給速度，以便確保零件的質(zhì)量。由于本次加工的單位為G95每轉(zhuǎn)進(jìn)給，所以選取粗加工的進(jìn)給率為F0.2mm/r；精加工為F0.1mm/r. 27 3 加工程序的編制 通過(guò)對(duì)零件圖的分析，車削軸類主要涉直線、圓弧及螺紋。在加工過(guò)程中，還有粗加工和精加工兩個(gè)步驟。因此，在程序編寫時(shí)，我考慮主要使用法蘭克數(shù)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(biāo)尺寸字所描述的單位為 mm。 （2）G40 指刀尖半徑補(bǔ)償取消，按照程序指令路徑進(jìn)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(zhuǎn)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(nèi)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(shù)； i、k—分別為起始時(shí) 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(kāi)始程序段的段號(hào)； nf—精加工程序段中結(jié)束程序段的段號(hào)； F、S、T—粗切時(shí)的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和刀補(bǔ)設(shè)定。此時(shí)，這些值 將不再按照精加工的設(shè)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(kāi)始程序段的段號(hào)； nf—精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號(hào)。 （7）G00 快速定位。該指令控制刀具快速?gòu)漠?dāng)前位置移動(dòng)到指定的位置，一般用在空程運(yùn)行中，如退刀和快速進(jìn)刀。 格式：G00 X（U）_Z（W）_； 其中，X（U）_Z（W）_指定移動(dòng)軌跡終點(diǎn)位置坐標(biāo)。 （8） G01 直線插補(bǔ)。 該指令控制刀具以某個(gè)速度從當(dāng)前位置移動(dòng)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(dòng)軌跡終點(diǎn)位置坐標(biāo)； F—控制刀具移動(dòng)的速度，在使用 G98 時(shí)，F(xiàn) 的單位是 mm/min。當(dāng) 使用 G99 時(shí)，F(xiàn) 的單位是 mm/r。 （9）G02/G03 順時(shí)針/逆時(shí)針圓弧插補(bǔ)。該指令可以控制刀具沿圓弧移動(dòng)。 格式：G02/G03 X（U）_Z（W）_； 其中，X（U）_Z（W）_表示終點(diǎn)坐標(biāo)，X、Z 表示絕對(duì)值，U、W 表示增 量值。 （10）M00 程序停止指令。 （11）M03 主軸正轉(zhuǎn)（CW）指令。 （12）M05 主軸停止指令 （13）M30 程序結(jié)束并返回指令。 根據(jù)上述各個(gè)功能指令的作用和用法，同時(shí)結(jié)合本文2工藝路線擬定內(nèi)容，我一共編制了2個(gè)程序單來(lái)完成零件的加工，詳細(xì)程序內(nèi)容見(jiàn)如下。 表3-1 程序1 程序號(hào) 備注 O0001 加工左端 T0101M03S600 換1號(hào)外圓車刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/min，冷卻液開(kāi) G00X58Z3 快速定位到加工循環(huán)起點(diǎn) G71U2R1 外圓粗車復(fù)合循環(huán)加工，背吃刀量2mm，退刀量1mm G71P1Q2U0.5W0.1F0.2 X余量0.5Z余量0.1進(jìn)給量0.2mm/r N1G01X38 X向進(jìn)刀 Z-23 Z向進(jìn)刀 X42 X向進(jìn)刀 Z-27 Z向進(jìn)刀 X44.72 X向進(jìn)刀 G03X48.69Z-28.79R2 逆時(shí)針切R2圓弧 G01X50Z-35 加工錐度 Z-42 Z向進(jìn)刀 N2X58 X向退刀 G70P1Q2S1000F0.1 精加工 G00X100Z100 退至安全點(diǎn) T0202M03S400 換二號(hào)切槽刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速400r/min，冷卻液開(kāi) G00X52Z3 快速定位到加工循環(huán)起點(diǎn) G01Z-8F0.1 Z向進(jìn)刀 X30 X向進(jìn)刀 X52 X向退刀 Z-9 Z向進(jìn)刀 X30 X向進(jìn)刀 X52 X向退刀 Z-17 Z向進(jìn)刀 X30 X向進(jìn)刀 X52 X向退刀 Z-18 Z向進(jìn)刀 X30 X向進(jìn)刀 X52 X向退刀 G00X100Z100 退至安全點(diǎn) T0404M03S700 換4號(hào)內(nèi)孔鏜刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速700r/min，冷卻液開(kāi) G00X15Z3 快速定位到加工循環(huán)起點(diǎn) G71U2R1 內(nèi)孔復(fù)合循環(huán)加工，背吃刀量2mm，退刀量1mm G71P1Q2U-0.5W0.1F0.2 X余量0.5Z余量0.1進(jìn)給量0.2mm/r N1G01X25 X向進(jìn)刀 Z0 Z向進(jìn)刀 #1=0 以Z9作為起點(diǎn) #2=SQRT[#1*18] X軸的變量方程 G01X[2*#2]Z[#1] X、Z軸的坐標(biāo)變量 #1=#1-0.1 以Z=0.1的增量 IF[#1LE-10]GOTO3 判斷是否走到Z≤-10的尺寸 N3G01X20Z-10 進(jìn)刀 Z-16 Z向進(jìn)刀 X15 X向進(jìn)刀 Z-30 Z向進(jìn)刀 N2X14 X向退刀 G70P1Q2S1000F0.1 精加工 G00X100Z100 退至安全點(diǎn) M30 程序結(jié)束 表3-2 程序2 程序號(hào) 備注 O0002 加工右端 T0101M03S600 換1號(hào)外圓車刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速600r/min，冷卻液開(kāi) G00X58Z3 快速定位到加工循環(huán)起點(diǎn) G71U2R1 外圓粗車復(fù)合循環(huán)加工，背吃刀量2mm，退刀量1mm G71P1Q2U0.5W0.1F0.2 X余量0.5Z余量0.1進(jìn)給量0.2mm/r N1G01X16 X向進(jìn)刀 Z0 Z向進(jìn)刀 X20Z-12 X向進(jìn)刀 Z-14 Z向進(jìn)刀 #1=20 以X20作為起點(diǎn) #2=[-#1*#1/20] Z軸的變量方程 G01X[#1]Z[#2-20] X、Z軸的坐標(biāo)變量 #1= #1+0.1 以Z=0.1的增量 IF[#1LE24]GOTO3; 判斷是否走到Z≤24的尺寸 N3G01Z-25 精加工 X28 X向進(jìn)刀 X30Z-26 X向進(jìn)刀 Z-36 Z向進(jìn)刀 X40 X向進(jìn)刀 Z-39 Z向進(jìn)刀 #1=0 以Z0作為起點(diǎn) WHILE#1LE[-12.99] 判斷是否走到Z≤-12.99的尺寸 #2=15*SQRT[10*10-#1*#1]/10 X軸的變量方程 G01X[60-2*#2]Z[#3-39] X、Z軸的坐標(biāo)變量 #1=#1-0.1 以Z=0.1的增量 ENDW 精加工 N2X58 X向退刀 G70P1Q2S1000F0.1 精加工 G00X100Z100 退至安全點(diǎn) T0202M03S400 換二號(hào)切槽刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速400r/min，冷卻液開(kāi) G00X52Z3 快速定位到加工循環(huán)起點(diǎn) G01Z-35F0.1 Z向進(jìn)刀 X26 X向進(jìn)刀 X52 X向退刀 Z-36 Z向進(jìn)刀 X26 X向進(jìn)刀 X52 X向退刀 G00X100Z100 退刀 T0303M03S450 換三號(hào)螺紋刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速450r/min，冷卻液開(kāi) G00X35Z3 快速定位到加工循環(huán)起點(diǎn) G92X30Z-34F2 螺紋切削循環(huán)指令螺距2 X29 X進(jìn)刀至X29 X28 X進(jìn)刀至X28 X27.4 X進(jìn)刀至X27.4 X27.4 精加工 G00Z100Z100 退刀安全距離 M30 程序結(jié)束 4 零件仿真 4.1 程序分析 設(shè)定毛胚總長(zhǎng)95mm，直徑55mm，按照工藝編程，運(yùn)用生面的程序?qū)胲浖?，生成G代碼。 4.2 程序的仿真加工 打開(kāi)斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，選擇法蘭克系統(tǒng)，進(jìn)入后將看到如圖7-1所示操作界面，打開(kāi)機(jī)床，進(jìn)行急停解除、程序解鎖、機(jī)床回零等操作。 圖4.1 法蘭克操作界面 4.3 程序的導(dǎo)入 首先將所編制的程序復(fù)制到記事本中，分別取名為O0001-O0002，然后在機(jī)床中新建程序O0001，點(diǎn)擊“文件”菜單下的“打開(kāi)”，找到剛才所新建的記事本O0001.TXT，確定，即可完成程序的導(dǎo)入；同理新建O0002，將程序O0002也導(dǎo)入到機(jī)床中記錄。 4.4 設(shè)置工件 根據(jù)該零件的毛坯，在仿真機(jī)床中設(shè)置其毛坯。 4.5 設(shè)置刀具 根據(jù)表3-1刀具卡片中的刀具，在仿真機(jī)床中設(shè)置好卡片中的刀具，首先打開(kāi)菜單欄中“機(jī)床操作”下的“刀具管理”，在里面加入所需要的刀具。 4.6 對(duì)刀和輸入刀補(bǔ) 設(shè)置好刀具和毛坯后，接下來(lái)的工作就是對(duì)刀了，對(duì)刀是在數(shù)控加工中必不可少的環(huán)節(jié)，它的準(zhǔn)確性直接影響到零件的加工質(zhì)量，下面來(lái)介紹下對(duì)刀操作。 首先在刀具管理中，將1號(hào)刀轉(zhuǎn)到加工位置（一般機(jī)床默認(rèn)1號(hào)刀在加工位），然后單擊菜單欄中“工件操作”下的“快速定位”，得到如圖3-2所示對(duì)話框，選擇默認(rèn)對(duì)刀點(diǎn)。 圖4.2 刀具定位 圖4.3 刀補(bǔ)設(shè)置界面 將刀具移到軸中心后，然后在操作面板中單擊“刀補(bǔ)”按鈕，將出現(xiàn)如圖4.3所示界面，選擇MDI（錄入）方式，根據(jù)現(xiàn)在位置（相對(duì)位置）下的坐標(biāo)值，將其輸入至1號(hào)刀補(bǔ)中，如：先輸入“X55”，再按“測(cè)量”鍵；然后再輸入“Z0”，按下“測(cè)量”鍵，這樣第1把刀的刀補(bǔ)就設(shè)置好了。 同理將其他刀也進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置。 4.7 仿真加工 在設(shè)置好刀具補(bǔ)償后，可以開(kāi)始仿真加工了，首先關(guān)閉機(jī)床窗門，然后將功能鍵中的“循環(huán)啟動(dòng)”打開(kāi)，再按下“循環(huán)啟動(dòng)”按鈕，開(kāi)始切削，最終得到的零件如圖所示。 圖4.4 外圓仿真示意圖 圖4.5 切槽仿真示意圖 圖4.6 內(nèi)孔仿真示意圖 圖4.7 右端外圓仿真示意圖 圖4.8 外槽仿真示意圖 圖4.9 外螺紋仿真示意圖 總 結(jié) 在整個(gè)加工過(guò)程中，遇到了許許多多的問(wèn)題，有機(jī)床上的問(wèn)題，有加工方面的問(wèn)題，這些問(wèn)題在老師和同學(xué)的幫助下都一一解決了，以下就是加工質(zhì)量問(wèn)題的分析： 首先，因?yàn)槭軛l件限制，只能選擇 CKA6140 普通型數(shù)控車床，其加工精度中等。 其次，夾具和刀具也會(huì)影響零件的加工精度。在加工過(guò)程中，如果夾具沒(méi)有裝夾平衡，在加工過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)徑向或者端面跳動(dòng)的情況，從而導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。刀具在加工過(guò)程中發(fā)熱以及刀片裝夾不穩(wěn)定都會(huì)導(dǎo)致刀片磨損，從而導(dǎo)致加工出來(lái)的工件產(chǎn)生誤差或者粗糙度偏大。 再者，對(duì)刀的精確也是影響加工精度的因素。我們?cè)诩庸み^(guò)程中，完全采用手工對(duì)刀，靠眼睛去觀察，這樣或多或少會(huì)產(chǎn)生誤差，從而影響零件的精度。 最后，冷卻液也能影響到零件的加工精度。在加工時(shí)，工件與道具摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，從而導(dǎo)致工件熱變形，同時(shí)也會(huì)加劇刀具的損壞程度。因此，選擇合理的冷卻液以及冷卻方式顯得非常重要，他們會(huì)直接影響加工精度。除上述原因之外，還有些原因，如：機(jī)床主軸本身有擺動(dòng)情況、機(jī)床有振動(dòng)、刀刃太長(zhǎng)，刀具硬度不夠等等都會(huì)影響到加工精度和光澤度。 致 謝 本設(shè)計(jì)是在我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和大力支持下完成的，這篇設(shè)計(jì)的每個(gè)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)老師的細(xì)心指導(dǎo)，而老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)和寬容的教學(xué)態(tài)度都深深地感染和激勵(lì)著我。并在此同時(shí)您還在思想上、學(xué)習(xí)上給予了我無(wú)微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠(chéng)摯的謝意。 我也要感謝我的母校，回想我在學(xué)院的的時(shí)間里，感謝各位老師對(duì)我的栽培，他們不僅在學(xué)習(xí)方面給了我很大的幫助。而且，他們嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思維方式給予我無(wú)盡的啟迪，這些都將使我終生受益。 借此機(jī)會(huì)對(duì)他們表示深深的感謝，并祝福他們?cè)谝院蟮娜松猛局杏肋h(yuǎn)幸?？鞓?lè)。我在這里生活和學(xué)習(xí)了兩年多的時(shí)間，我們同學(xué)、朋友們無(wú)論是在學(xué)習(xí)還是在生活及其它各個(gè)方面都給了我很多的幫助和支持。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫過(guò)程當(dāng)中，我認(rèn)真地聽(tīng)取他們的意見(jiàn)，使畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書表述更加清晰，內(nèi)容更加完善。 同時(shí)感謝自己的家人 ，謝謝你們。也謝謝那么多提供我資料的人。 參考文獻(xiàn) [1] 周曉宏.數(shù)控車床操作技能考核培訓(xùn)教程[M].北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2008 [2] 晏初宏.數(shù)控加工工藝與編程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004 [3] 吳明友.數(shù)控車床(FANUC)考工實(shí)訓(xùn)教程[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006 [4] 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