螺紋特型軸的數(shù)控加工工藝及斯沃編程仿真.zip

螺紋特型軸的數(shù)控加工工藝及斯沃編程仿真.zip,螺紋,特型軸,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真 摘 要 隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在企業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。本設計通過對數(shù)控加工的工藝特點、加工零件工藝性等進行分析，選擇正確的加工方法，設計合理的加工工藝過程，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點。設計說明書以數(shù)控車床車削軸零件為例，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編寫加工零件的程序。按照說明書要求將加工出零件。 關(guān)鍵詞：工藝分析；刀具；切削用量；加工的程序 目 錄 摘 要 1 第一章 緒論 3 1.1 本論文研究的目的與意義 3 1.2 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點 3 1.3 數(shù)控加工工藝基本特點 3 第二章 零件的工藝分析 4 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點分析 4 2.2 零件的技術(shù)要求分析 4 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 5 3.1 表面加工方法的確定 5 3.2 加工順序的安排 5 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 5 3.4 制訂工藝路線 6 3.5選擇加工設備機床 6 3.6選擇刀具 7 3.7確定切削用量 7 3.7.1、背吃刀量的確定 7 3.7.2、切削用量的具體選擇 8 3.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 8 第四章? 零件的程序編制 9 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 9 4.1.1 數(shù)控編程的分類 9 4.1.2 編程方法的選擇 9 4.2 工件坐標系、對到點、換刀點 9 4.3 數(shù)控車加工程序編寫 10 第五章? 零件的仿真加工 12 5.1打開仿真軟件選擇機床 12 5.2開機回參考點 12 5.3安裝工件 12 5.4安裝刀具 13 5.5建立工件坐標系 13 5.9 自動加工 14 設計小結(jié) 16 參考文獻 17 第一章 緒論 1.1 本課題研究的目的與意義 選這個題目的目的是它能體現(xiàn)出對所學知識的掌握程度和靈活規(guī)范的運用所學知識，用所學的知識來完成一份成功的設計是必不可少的。 經(jīng)過這次設計，我初步具有了解數(shù)控編程以及加工知識，我們可以理解和處理的編程已經(jīng)成為數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中不可缺少的基本技術(shù)，應用程序編程和數(shù)控加工技術(shù)是制造業(yè)中越來越受歡迎的，并已成為現(xiàn)今制造技術(shù)的基礎和重要組成部分。通過這樣的設計可以使我們知道數(shù)控工藝編程更深入，目前發(fā)展中存在的問題和需要解決的問題。 1.2 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點 數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝的設計過程和設計原理是相似的，但也有數(shù)控技術(shù)的特點是不同于傳統(tǒng)的加工技術(shù)。由于計算機控制系統(tǒng)的數(shù)控機床和數(shù)控加工，使得數(shù)控加工具備自動化水平高、精度高、質(zhì)地穩(wěn)定、生成率高、周期短、裝備使用費用高等特點。 1.3 數(shù)控加工工藝基本特點 數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工原則上基本相同，但數(shù)控機床是自動進行加工，因而有如下特點：①數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床的加工內(nèi)容復雜，加工的精度高，加工的表面質(zhì)量高，加工的內(nèi)容較豐富。②數(shù)控機床加工程序的編制比普通機床工藝編制要復雜些。這是因為數(shù)控機床加工存在對刀、換刀以及退刀等特點，這都無一例外的變成程序內(nèi)容，正是由于這個特點，促使對加工程序正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯。否則加工不出合格的零件。 15 第二章 零件的工藝分析 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點分析 如圖2.1所示軸零件圖（若插圖不清晰，詳見附件CAD零件圖），分析其加工工藝性。 圖2.1零件的二維平面圖 軸類零件是機械加工中常見的加工零件之一，在各類機械中應用很廣。圖2.1中所示的軸零件主要由外圓柱面、外錐面、圓弧、螺紋、槽等組成，從這些結(jié)構(gòu)中更可以看出，該軸主要起聯(lián)接的作用。 2.2 零件的技術(shù)要求分析 該零件屬于軸類零件，其結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)外圓柱面、槽、圓弧、倒角等特征組成，精度要求較高在普通車床上很難完成，需要在數(shù)控車床上進行加工，并且是數(shù)控車削加工中常見的形狀特征。 1、生產(chǎn)綱領(lǐng)為小批量 2、毛坯為φ40mmX100mm棒材，材料為45號鋼。 3、數(shù)控車削前毛坯已粗車端面 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 3.1 表面加工方法的確定 粗車外輪廓————→精車外輪廓—————→切3mm槽————→車M20螺紋。 3.2 加工順序的安排 工件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當擬定工藝路線時要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 切削加工工序的安排原則 1）基準先行 選為精基準的表面，應先進行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進行加工，一般安排在主要表面達到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應嚴格按照以上原則進行加工。 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 （1）定位基準的選擇 1）粗基準的選擇：粗車時以外圓和兩端面為粗基準，并加工出精基準 2）精基準的選擇：精加工時以粗加工時加工出的端面和外圓為基準。 （2）裝夾方式的選擇 夾具用來裝夾被加工工件以完成加工過程，同時要保證被加工工件的定位精度，并使裝卸盡可能方便、快捷。數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機床坐標系的尺寸關(guān)系。 1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 3）用卡盤和頂尖裝夾。當車削質(zhì)量較大的工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準，應用較廣泛。 4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準。 根據(jù)零件的尺寸、精度要求和生產(chǎn)條件，選擇最常用的車床通用的三爪自定心卡盤。三爪自定心卡盤可以自動定心，夾持范圍大，適用于截面為圓形、三角形、六邊形的軸類和盤類中小型零件。 圖3.1三爪卡盤 3.4 制訂工藝路線 根據(jù)上述分析最終確定零件的加工工序如下 工序1：下料Φ40×100mm。 工序2：夾住零件左邊毛坯外圓，車零件外輪廓。 工步1：粗車外圓輪廓，預留0.5mm精加工余量。 工步2：精車外圓輪廓，至圖紙尺寸要求。 工序3：切3mm退刀槽。 工序4：車削M20x2的外螺紋 工序5：去毛刺。 工序6：檢驗。 3.5選擇加工設備機床 分析零件圖可知，本設計加工的零件特征包括：外圓、槽、螺紋、圓弧、圓錐，加工工序復雜。為減少換刀和對刀時間，保證良好精度和表面粗糙度要求，選擇廣州數(shù)控設備有限公司生產(chǎn)的CK6140×1000。 3.6選擇刀具 該零件的數(shù)控加工中主要為車外圓、切槽、車螺紋，具體的刀具選擇情況表3.1所示。 表3.1 數(shù)控加工刀具卡片 數(shù)控加工刀具卡 零件名稱 零件圖號 序號 刀具號 刀具名稱 數(shù)量 加工表面 刀寬/mm 刀尖方位 備注 1 T01 900硬質(zhì)合金外圓刀 1 粗精車外輪廓 - 3 2 T02 硬質(zhì)合金切槽刀 1 切螺紋退刀槽 3mm - 3 T03 600硬質(zhì)合金外螺紋車刀 1 車外螺紋 - - 編制 審核 批準 共1頁第1頁 3.7確定切削用量 3.7.1、背吃刀量的確定 在機床功率容許的情況下，應盡量采選較大的背吃刀量，進給次數(shù)才會有所減少。當精度要求較高的零件時，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要高，固必須至少有粗加工及精加工兩種。通過表3.2來采選背吃刀量。 表3.2 數(shù)控切削用量推薦表 加工內(nèi)容 背吃刀量Ap/（mm） 切削速度vc(m·min) 進給量f/(mm·r) 粗加工 2～3 80～120 0.2～0.5 精加工 0.1～0.5 120～150 0.1～0.2 綜合考慮粗車時背吃刀量選取1mm，留出精車余量為0.5mm，精車時背吃刀量為0.5mm。 3.7.2、切削用量的具體選擇 主軸轉(zhuǎn)速應根據(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)選取由公式n=來進行計算。 式中Vc為切削速度； D為工件或刀具的直徑（mm） （1）粗車外圓輪廓 粗車外圓時，選取Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時直徑取值30mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×60）/（3.14×30）]r/min=636.9r/min取650r/min 進給速度：F =f×n =（0.2×650）mm/min=130mm/min （2）精車外圓輪廓 精車外圓時，選取Vc=70m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時直徑取值30mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×70）/（3.14×30）]r/min=743r/min取750r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×750）mm/min=75mm/min （3）車退刀槽 切槽時，選取Vc=50m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，加工時直徑取16mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×50）/（3.14×16）]r/min=1061r/min取1000r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×1000）mm/min=100mm/min 3.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 詳細卡片見附件。 第四章? 零件的程序編制 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 4.1.1 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程主要分為手工編程與自動編程。 （1）手工編程是指，通過解析幾何和代數(shù)運算等數(shù)學方法，人工進行刀具軌跡的運算，并用專門代碼編織加工源程序，即所有編制加工程序的全過程（圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫程序單、制作控制介質(zhì)、程序校驗）都是由手工來完成，這種方式比較簡單，很容易掌握，適應性較大。適用與中等復雜程度程序、計算量不大的部件編程，對機床操作人員來講必須掌握通用基本加工代碼指令。 （2）自動編程 對于曲線輪廓、三維曲面等復雜面部件，手工編程的計算能力有限甚至無法計算，一般采用計算機自動編程。 自動編程的優(yōu)點是效率高，正確性好。自動編程由計算機代替人完成復雜的坐標計算和書寫程序單的工作，它可以解決許多手工編制無法完成的復雜部件編程難題，但其缺點是必須具備自動編程系統(tǒng)或自動編程軟件，和生成的程序空刀太多，加工時間長，如果個人能力強則可以對生成的程序進行手工修改，以提高加工效率。目前為止最高效的自動編程方式是利用CAD/CAM軟件進行部件的造型設計、工藝分析及加工編程。 4.1.2 編程方法的選擇 該零件是數(shù)控車床加工的特征無復雜曲面、曲線，其結(jié)構(gòu)比較規(guī)則，主要由直線等組成，可直接采用手工編程的方法進行編制。 4.2 工件坐標系、對到點、換刀點 該零件屬于軸對稱零件，因此數(shù)控車加工時，可選擇軸的端面中心為編程原點，加工時編程原點如下圖紅色標注處。 （1）以工件右端面與軸心線的交點O為工件原點，建立XOZ工件坐標系。 （2）采用手動試切對刀方法,把點O作為對刀點。 （3）換刀點設置在工件坐標系下X100、Z100處。 圖4.1 加工編程原點 4.3 數(shù)控車加工程序編寫 程序 解釋說明 O0001 程序號 T0101; 換1號刀，外圓車刀 M03 S650; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速650r/min M08; 切削液開 G00 X45 Z2; 快速運動至循環(huán)起點 G71 U1 R1; 建立外圓車削循環(huán) G71 P100 Q200 U0.3 W0.3 F130; 給定循環(huán)起點和終點，給定精加工余量 N100 G00 X16; G01 Z0 F120; 靠近工件 X20 W-2; 倒角C2 Z-20; 車外圓 X24 W-2 倒角C2 Z-26 車外圓 G02 X28.63 Z-35.82 R22 車圓弧 G03 X32 Z-42.97 R16 車圓弧 G01 Z-50.97 車外圓 G02 X36 Z-52.97 R2 車圓弧 G01 X40 Z-58.97 車外圓 Z-67 車外圓 N200 G01 X45; G00 X100 Z100 快速走刀至換刀位置 T0202; 換2號刀，切槽刀 M03 S1000; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000 G00 X25 Z2; 快速運動至起點 G01 Z-20 F100 靠近工件 X16 F50 切槽 X25 退刀 G00 X100 Z100; 快速走刀至換刀位置 T0303; 換3號刀，螺紋刀 M03 S500; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500 G00 X21 Z2; 快速運動至起點 G92 X19.5 Z-18 F2 建立螺紋復合切削循環(huán) G92 X19 Z-18 F2 建立螺紋復合切削循環(huán) G92 X18.5 Z-18 F2 建立螺紋復合切削循環(huán) G92 X18 Z-18 F2 建立螺紋復合切削循環(huán) G00 X100 Z100; 快速運動至換刀點 M05; 主軸停止 M09; 切削液關(guān) M30; 程序結(jié)束 第五章? 零件的仿真加工 5.1打開仿真軟件選擇機床 打開數(shù)控仿真軟件，進入主界面后，點選菜單欄 “選項/選擇機床和系統(tǒng)”，進入選擇機床對話框，選擇“臥式車床”系統(tǒng)，則出現(xiàn)下圖所示控制操作面板，它與真實機床操作面板幾乎一模一樣。 圖5.1機床 5.2開機回參考點 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。 圖5.2操作面板 5.3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)對毛坯與夾具設置話框，按照對話框提示設置毛坯參數(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。 圖5.3毛坯設置 5.4安裝刀具 在菜單欄中選擇“機床操作/刀具管理”，出現(xiàn)所示刀具設置對話框，在此為所用各刀具選擇刀具類型，設置刀具參數(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。 圖5.4添加刀具 5.5建立工件坐標系 假設工件坐標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。 圖5.5對刀 5.9 自動加工 編輯或上傳NC程序，檢查主軸轉(zhuǎn)速和進給速度倍率旋鈕無誤后，點按“循環(huán)啟動”按鈕，機床開始自動加工。得到如下各圖的仿真效果圖。 圖5.6仿真加工 圖5.7仿真加工 設計小結(jié) 本次課題貫穿本專業(yè)所學到的議論知識與實踐操作技術(shù)，從分析設計到計算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學習，自主選擇，自主完成的機會。設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，通過對該零件的加工設計，使自己能夠完成軸零件的仿真加工，對刀具路徑有了更深一步的理解。 這次設計，給我最大的體會就是熟練操作技能來源我們對專業(yè)的熟練程度。除了對編程的熟練掌握之外，還需要你掌握零件工藝方面的知識，對于夾具的選擇，切削參數(shù)的設定我們必須十分清楚。在上機操作時，我們只有練習各功能鍵的作用，在編程時才得心應手。因此，我總結(jié)出一個結(jié)論“理論是指導實踐的基礎，只有不斷在實踐中總結(jié)驗，并對先前的理論進行消化和創(chuàng)新，自己的水平會很快的提高”。 本設計的選題、設計內(nèi)容、及設計的形成是在老師的悉心指導下完成的。在畢業(yè)論文的完成過程中傾注了老師大量的心血，因此，在論文完成之際，特向我尊敬的老師表示衷心的感謝。 通過此次設計使我掌握了科學研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎，在以后的日子我將會繼續(xù)保持這份做學問的態(tài)度和熱情。 參考文獻 【1】方新.數(shù)控機床與編程.北京：高等教育出版社，2007 【2】廖效果．數(shù)字控制機床．武漢：華中科技大學出版社，l992． 【3】郭培全．數(shù)控機床編程與應用．北京：機械工業(yè)出版社，2001． 【4】于華．數(shù)控機床的編程及實例．北京：機械工業(yè)出版社，2000． 【5】林潔．數(shù)控加工程序編制．北京：航空工業(yè)出版社，l993． 【6】 艾興，肖詩綱. 切削用量簡明手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2009. 21 附表：數(shù)控加工工藝卡片 XXX 數(shù)控加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 01 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋特型軸 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45 毛 坯 種 類 型材 毛坯外形尺寸 Ф40×100 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 序 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 夾具 量具 1 下料 下料Φ40×100mm 金工 鋸床 2 車 夾住零件毛坯外圓，車零件外輪廓 金工 數(shù)控車 三爪卡盤 游標卡尺 3 車 切3mm退刀槽 金工 數(shù)控車 三爪卡盤 游標卡尺 4 車 車削M20x2的外螺紋 金工 數(shù)控車 三爪卡盤 游標卡尺 5 清洗 清洗、去毛刺 金工 6 檢 檢驗 金工 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(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 XX 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 零件圖號 螺紋特型軸 車間 工序號 工序 名稱 工件 材料 1 車外輪廓 45鋼 機床 型號 數(shù)控 系統(tǒng) 機床 編號 毛坯尺寸 CK6140 FANUC 2 Ф40×100 程序名 編程 原點 工位器具 O0001 O 夾具名稱 量具 名稱 工序 工時 準終 三爪自定心卡盤 游標 卡尺 單件 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進給量（mm/r） 背吃刀量（mm） 加工方式 切削工時 1 粗車外輪廓 T01 90° 650 0.2 1 自動 2 精車外輪廓 T01 90° 750 0.1 0.5 自動 編制 審核 批準 2018年12月18日 共3頁 第1頁 XX 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 零件圖號 螺紋特型軸 車間 工序號 工序 名稱 工件 材料 1 車外輪廓 45鋼 機床 型號 數(shù)控 系統(tǒng) 機床 編號 毛坯尺寸 CK6140 FANUC 2 Ф40×100 程序名 編程 原點 工位器具 O0001 O 夾具名稱 量具 名稱 工序 工時 準終 三爪自定心卡盤 游標 卡尺 單件 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進給量（mm/r） 背吃刀量（mm） 加工方式 切削工時 1 車3mm槽 T02 3mm 1000 0.1 1 自動 編制 審核 批準 2018年12月18日 共3頁 第1頁 XX 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 零件圖號 螺紋特型軸 車間 工序號 工序 名稱 工件 材料 1 車外輪廓 45鋼 機床 型號 數(shù)控 系統(tǒng) 機床 編號 毛坯尺寸 CK6140 FANUC 2 Ф40×100 程序名 編程 原點 工位器具 O0001 O 夾具名稱 量具 名稱 工序 工時 準終 三爪自定心卡盤 游標 卡尺 單件 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進給量（mm/r） 背吃刀量（mm） 加工方式 切削工時 1 車M20螺紋 T03 60° 500 - 0.5 自動 編制 審核 批準 2018年12月18日 共3頁 第1頁