典型外螺紋軸零件的數(shù)控車削加工工藝設(shè)計及手動編程、斯沃仿真含NX三維及CAD圖.zip
典型外螺紋軸零件的數(shù)控車削加工工藝設(shè)計及手動編程、斯沃仿真含NX三維及CAD圖.zip,典型,螺紋,零件,數(shù)控,車削,加工,工藝,設(shè)計,手動,編程,仿真,NX,三維,CAD
摘 要
零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要而又極其復(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設(shè)計的核心工作，必須在數(shù)控加工方案制定前完成。一個合格的編程人員對數(shù)控機(jī)床及其控制系統(tǒng)的功能及特點(diǎn)，以及影響數(shù)控加工的每個環(huán)節(jié)都要有一個清晰、全面的了解，這樣才能避免由于工藝方案考慮不周而可能出現(xiàn)的產(chǎn)品質(zhì)量問題，造成無謂的人力、物力等資源的浪費(fèi)。??全面合理的數(shù)控加工工藝分析是提高數(shù)控編程質(zhì)量的重要保障。??
?數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。
本次設(shè)計說明書以數(shù)控車床車削軸類零件為例，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(jī)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。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車床； 工藝分析；刀具；切削用量；加工程序
Abstract
Parts of nc machining process analysis is the most important in the nc program and extremely complex link, also is the core of nc machining process design work, must be completed before the nc machining plan formulation.A qualified programmer for nc machine tool and its functions and characteristics of control system, as well as the influence of nc machining each link to have a clear and comprehensive understanding, so as to avoid the thoughtless process and product quality problems that may occur, causing unnecessary waste of manpower and material resources and other resources.Comprehensive reasonable nc machining process analysis is the important guarantee to improve the quality of numerical control programming.
Numerical control lathe is currently the most widely used one of nc machine tools.CNC lathe is mainly used for machining shaft, plate xisymmetricalparts.Through the operation of the nc machining program, can automatically complete inside and outside the cylinder, cone surface, forming surface, threads and transverse processes such as machining, and for turning, drilling, reaming, reaming, etc.
This design instruction in CNC lathe turning a typical shaft parts, for example, according to the shape of the material, the outline of the processed workpiece, choose suitable machine tools machining precision, processing scheme, determine the machining sequence of parts, each working procedure used tool, fixture and cutting dosage, etc., write a program of machining parts.
Key words: CNC lathe,Process analysis；The cutting tool;Cutting parameter；Processing program
II
目 錄
摘 要 I
Abstract II
第一章 引言 1
第二章 零件工藝規(guī)程設(shè)計 2
2.1? 零件圖的審查 2
2.1.1 零件圖的完整性與正確性 3
2.1.2 零件的材料分析 3
2.1.2.1 毛坯的種類 3
2.1.2.2 確定毛坯考慮因素 4
2.1.2.3 毛坯尺寸的確定 5
2.2 加工方法的選擇 5
2.3 工藝設(shè)備的選擇 5
2.3.1 機(jī)床的選擇 5
2.3.2量具及輔助用具的選擇 5
2.4 零件的安裝 6
2.5 選擇夾具 6
2.6?刀具的選擇 8
第三章 確定加工工藝方案 9
3.1確定定位基準(zhǔn) 9
3.2 工序與工步的劃分 9
3.3加工順序的安排 10
3.4 加工路線的確定 10
3.5 加工工藝過程卡片 11
第四章 切削用量的計算 13
4.1?切削用量的選擇 13
4.1.1主軸轉(zhuǎn)速的確定 13
4.1.2進(jìn)給速度的確定 14
4.1.3背吃刀量的確定 14
4.2 切削用量計算 14
第五章 ?程序的編制與仿真加工 17
5.1 對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定 17
5.2 工序二加工程序清單 18
5.3 工序三加工程序清單 20
5.4零件仿真加工步驟 21
5.4.1機(jī)床的開機(jī) 21
5.4.2回零操作 22
5.4.3加工程序輸入 22
5.4.4進(jìn)行程序校驗及加工軌跡仿真 22
5.4.5程序試運(yùn)行 22
5.4.6進(jìn)行對刀操作 22
5.4.7在自動方式下加工 23
致? 謝 25
總 結(jié) 26
參考文獻(xiàn) 27
第一章 引言
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù),數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不但發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對歸計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、醫(yī)療、輕工等)的發(fā)展起著越來越重要的作用,因為這些行業(yè)所需要裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢.發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備是提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性保證.數(shù)控加工與編程畢業(yè)設(shè)計是數(shù)控專業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，通過畢業(yè)設(shè)計使我們學(xué)會了對相關(guān)學(xué)科中的基本理論基本知識進(jìn)行綜合運(yùn)用,同時使對本專業(yè)有較完整的系統(tǒng)的認(rèn)識，從而達(dá)到鞏固、擴(kuò)大、深化所學(xué)知識的目的,培養(yǎng)和提高了綜合分析問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)了科學(xué)的研究和創(chuàng)新能力。?
此次的畢業(yè)設(shè)計主要解決的問題是零件的裝夾、刀具的對刀、工藝路線的制訂、工序與工步的劃分、刀具的選擇、切削用量的確定、車削加工程序的編寫、機(jī)床的熟練操作。運(yùn)用數(shù)控原理、數(shù)控工藝、數(shù)控編程、專業(yè)仿真軟件等專業(yè)知識和數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作的一次綜合練習(xí)，進(jìn)一步認(rèn)識數(shù)控技術(shù)，熟練數(shù)控機(jī)床的操作，掌握數(shù)控，開發(fā)數(shù)控內(nèi)在潛力。
設(shè)計過程中使我對以前所學(xué)的知識講行了更進(jìn)一步的鞏固，其中涉及的機(jī)械制造領(lǐng)域都有了更多的了解，擴(kuò)展了我的知識面，學(xué)到了一些設(shè)計思路，同時零件的加工使我對數(shù)控編程和加工操作都更加的熟練。
??第二章 零件工藝規(guī)程設(shè)計
2.1? 零件圖的審查
圖2-1
圖2-2
如圖2-1和圖2-2所示的軸類零件它屬于典型的長軸類零件，外螺紋、圓柱面、槽、圓弧面、內(nèi)孔等組成。
通過對CAD圖2-1的分析可列出該軸零件的各項技術(shù)要求如表2-1所示。
表2-1 技術(shù)要求
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等級
表面粗糙度(um)
Φ52外圓
Φ520 -0.03mm
IT8
1.6
Φ35外圓
Φ350 -0.03mm
IT8
1.6
Φ24外圓
Φ240 -0.03mm
IT8
1.6
Φ42外圓
Φ420 -0.03mm
IT8
3.2
Φ28外圓
Φ28+0.04 0mm
IT10
3.2
33mm長度
33±0.02mm
IT12
3.2
4mm長度
4+0.03 0mm
IT8
3.2
3mm長度
3+0.03 0mm
IT8
3.2
26mm長度
26±0.02mm
IT10
3.2
145總長
145±0.08mm
IT12
12.5
R9mm圓弧
9±0.02mm
IT10
3.2
SR48mm圓弧
48±0.02mm
IT10
3.2
2.1.1 零件圖的完整性與正確性
該零件視圖正確，表達(dá)直觀、清楚，繪制符合國家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸、公差、表面粗糙度以及技術(shù)要求的標(biāo)注齊全、合理。
2.1.2 零件的材料分析
2.1.2.1 毛坯的種類
常用的毛坯種類有鑄件、鍛件、壓制件、沖壓件、焊接件、型材和板材等。
（1）鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯，薄壁零件不可用砂型鑄造，尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造，中、小型零件可用較先進(jìn)的鑄造方法。鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、鋁等有色金屬。
（2）鍛件：鍛件適用于強(qiáng)度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯，鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。自由鍛造鍛件是在鍛錘或壓力機(jī)上用手工操作而成形的鍛件。
（3）型材：型材有熱軋和冷軋兩種。熱軋型材的尺寸較大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷軋型材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中、小零件，適用于自動機(jī)床加工。
（4）焊接件：是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件，對于大件來說，焊接件簡單、方便，但焊接后變形大，需經(jīng)時效處理。
（5）冷沖壓件：可以非常接近成品要求，在小型機(jī)械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。但因沖壓模具昂貴僅用于大批大量生產(chǎn)。適用于形狀復(fù)雜的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量生產(chǎn)。
綜上所述，該零件選擇圓棒料型材即可。
2.1.2.2 確定毛坯考慮因素
確定毛坯時應(yīng)考慮以下因素：
（1）零件的材料及其力學(xué)性能。當(dāng)零件的材料選定以后，毛坯的類型就大體確定了。例如，材料為鑄鐵的零件，自然應(yīng)選擇鑄造毛坯；而對于重要的鋼質(zhì)零件，力學(xué)性能要求高時，可選擇鍛造毛坯。
（2）零件的結(jié)構(gòu)和尺寸。形狀復(fù)雜的毛坯常采用鑄件，但對于形狀復(fù)雜的薄壁件，一般不能采用砂型鑄造；對于一般用途的階梯軸，如果各段直徑相差不大、力學(xué)性能要求不高時，可選擇棒料做毛坯，倘若各段直徑相差較大，為了節(jié)省材料，應(yīng)選擇鍛件。
（3）生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。對于大批大量生產(chǎn)，應(yīng)選擇高精度的毛坯制造方法，以減少機(jī)械加工，節(jié)省材料。
（4）現(xiàn)有生產(chǎn)條件。選擇毛坯類型時，要結(jié)合本企業(yè)的具體生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實(shí)際水平和能力、外協(xié)的可能性等。
（5）充分考慮利用新技術(shù)、新工藝和新材料的可能性。為了節(jié)約材料和能源，減少機(jī)械加工余量，提高經(jīng)濟(jì)效益，只要有可能，就必須盡量采用精密鑄造、精密鍛造、冷擠壓、粉末冶金和工程塑料等新工藝、新技術(shù)和新材料。
本次加工的芯軸零件直徑相差不大，且45鋼的性能良好，所以選用45鋼的圓棒料作為毛坯。
2.1.2.3 毛坯尺寸的確定
毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動量，力求達(dá)到少或無切削加工。但是由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以毛坯的某些表面需留有一定的加工余量，以便通過機(jī)械加工達(dá)到零件的技術(shù)要求。
綜上所述，本例芯軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大 ，故選擇Φ56x148mm 的棒料作毛坯。
2.2 加工方法的選擇
軸類零件大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削成形。經(jīng)過分析零件的尺寸精度、幾何形狀精度、位置精度和表面粗糙度要求，由于該典型軸零件的主要表面的公差等級(IT8)較高，表面粗糙度Ra值(Ra=1.6 um)較小，需要合理的安排加工工藝。粗車和精車要分開，粗加工留足夠的余量進(jìn)行精加工。
2.3 工藝設(shè)備的選擇
2.3.1 機(jī)床的選擇
機(jī)床選擇的原則： ①要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。
???????????? ? ??②有利于提高生產(chǎn)率。
?????????????? ? ③盡可能降低生產(chǎn)成本(加工費(fèi)用)。
根據(jù)毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、工件數(shù)量、生產(chǎn)條件等要求，車削選用CAK6140數(shù)控車床。
2.3.2量具及輔助用具的選擇
加工過程中所需量具有：游標(biāo)卡尺、千分尺、M30x2螺紋環(huán)規(guī)、角度尺、表面粗糙度樣板、圓弧度樣板。
輔助用具有：銅片、銅錘等。
2.4 零件的安裝
在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，安裝零件要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，為提高數(shù)控機(jī)床效率，確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時應(yīng)注意：
（1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一（基準(zhǔn)重合原則）；
（2）減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面（基準(zhǔn)統(tǒng)一原則）；
（3）避免采用占機(jī)人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效能。
2.5 選擇夾具
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(diǎn)對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對固定；二是要協(xié)調(diào)零件和機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。
根據(jù)零件的尺寸、精度要求和生產(chǎn)條件，車削夾具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。
該軸零件就選擇三爪定心卡盤進(jìn)行裝夾加工。第一次裝夾，夾持零件的毛坯外圓，伸出118mm左右加工零件的右端，如下圖2-3所示。第二次裝夾，夾持零件已加工外圓φ52mm，加工零件的左端剩余部位，如圖2-4所示
圖2-3
圖2-4
2.6?刀具的選擇
數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。
數(shù)控刀具有以下特點(diǎn)：①剛性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形?。虎诨Q性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間；⑤刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。
數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。數(shù)控車床兼作粗精車削，粗車時吃刀深、進(jìn)給快，要求車刀有足夠的強(qiáng)度，能一次進(jìn)給車去較多的余量；精車時要達(dá)到圖樣要求的尺寸精度和較小的表面粗糙度，車去的余量較少，要求車刀鋒利，切削刃平直光潔，必要時還可磨出修光刃。為減少換刀時間、方便對刀、提高生產(chǎn)效率，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化，在數(shù)控車削加工時，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾片刀，機(jī)夾片刀常采用可轉(zhuǎn)位車刀。
刀片材質(zhì)的選擇主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量要求、切削載荷的大小以及切削過程有無沖擊和振動，故加工此零件選擇硬質(zhì)合金刀片。
根據(jù)零件的外形結(jié)構(gòu)，加工需要如下刀具：
數(shù)控加工刀具卡片
刀具名稱
刀具號
刀具規(guī)格
刀片材料
加工表面
刀具數(shù)量
麻花鉆
T0101
φ27mm
高速鋼
鉆孔
1
外圓粗車刀
T0202
15°刀尖
硬質(zhì)合金
外圓面及端面
1
切槽刀
T0303
2mm寬
硬質(zhì)合金
切槽
1
鏜孔刀
T0404
刀桿18mm
硬質(zhì)合金
鏜孔
1
外螺紋車刀
T0505
60°
硬質(zhì)合金
車外螺紋
1
第三章 確定加工工藝方案
3.1確定定位基準(zhǔn)
合理地選擇定位基準(zhǔn)，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，用己加工過的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精加工。除第一道工序用粗基準(zhǔn)外，其余工序都應(yīng)使用精基準(zhǔn)。
選擇定位基準(zhǔn)要遵循基準(zhǔn)重合原則，即力求沒計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣做可以減少基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差和數(shù)控編程中的計算量，并且能有效地減少裝夾次數(shù)。
該典型軸零件為回轉(zhuǎn)型零件，其加工2次成型，故有一個粗基準(zhǔn)和一個精基準(zhǔn)，其粗基準(zhǔn)為棒料毛坯外圓及回轉(zhuǎn)中心線；精基準(zhǔn)為已加工外圓φ52mm及回轉(zhuǎn)中心線。
3.2 工序與工步的劃分
在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工序。常用工序劃分原則有：
（1）保證精度原則。此時可用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工，通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。對軸類或盤類零件，將待加工面先粗加工，留少量余量再精加工，以保證表面質(zhì)量要求。對軸上有孔、螺紋加工的工件，應(yīng)先加工表面而后加工孔、螺紋。
（2）提高生產(chǎn)效率的原則。在數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時間，應(yīng)在需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其他部位。同時應(yīng)盡量減少空行程，當(dāng)用同一把刀加工工件的多個部位時，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。
對精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開，以保證零件的質(zhì)量。
3.3加工順序的安排
工件的機(jī)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(dāng)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
? 基準(zhǔn)先行 選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進(jìn)行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。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(yīng)安排在初始工序加工完成。
? 先粗后精 各表面均應(yīng)按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進(jìn)行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。
? 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(jìn)行加工，一般安排在主要表面達(dá)到一定精度之后、最終精加工之前。
該轉(zhuǎn)軸加工劃分為三個階段：下料；粗車；精車。
3.4 加工路線的確定
在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動軌跡和方向稱為加工路線。即刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動起，直至結(jié)束，加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。
此外，確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定是一次走刀，還是多次走刀完成加工。
在擬定工藝過程時，應(yīng)考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。
綜上所述，擬定了以下加工路線方案：
工序一：下料Φ56x148mm的棒料
工序二：夾持毛坯，伸出長118mm，車零件的右端
工步1：鉆孔φ27mm，刀肩深26mm
工步2：粗車端面、R48mm圓弧R9mm圓弧、R8mm圓弧、φ35mm圓柱面
20°錐度面、φ52mm圓柱面
工步3：精車端面、R48mm圓弧R9mm圓弧、R8mm圓弧、φ35mm圓柱面、20°錐度面、φ52mm圓柱面
工步4：切3個槽φ39mmX3mm
工步5：粗鏜孔φ28mm
工步6：精鏜孔φ28mm
工序三：掉頭加工零件的左端
工步1：粗車端面和外圓φ30mm
工步2：精車端面和外圓φ30mm
工步3：車外螺紋M30x2
工序四：去毛刺
工序五：檢驗
工序六：入庫
3.5 加工工藝過程卡片
綜上所述，所確定的該軸加工工藝過程見附表
機(jī)械加工工藝過程卡
工序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設(shè)備
1
備料
下料Φ56x148mm的棒料
砂輪機(jī)
2
數(shù)車
夾持毛坯，伸出長118mm，加工零件的右端
數(shù)控車床
3
數(shù)車
掉頭加工零件的左端
4
鉗工
去毛刺，矯正死角
鉗工工具
5
鉗工精修
全面按圖紙要求
6
檢測
測量各部分尺寸、形狀精度檢測
數(shù)控加工工序卡1
工序卡片
產(chǎn)品名稱或代號
零件名稱
材料
程序號
軸
45
O0001
工序號
工序名稱
夾具
使用設(shè)備
車間
二
三爪自定心卡盤
數(shù)控機(jī)床
數(shù)控基地
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
進(jìn)給速度
(mm/min)
主軸轉(zhuǎn)速
(r/min)
背吃刀量
（mm）
二
1
鉆孔φ27mm，刀肩深26mm
T0101
35
350
1.5
2
粗車端面、R48mm圓弧R9mm圓弧、R8mm圓弧、φ35mm圓柱面、20°錐度面、φ52mm圓柱面
T0202
200
1200
0.5
3
精車端面、R48mm圓弧R9mm圓弧、R8mm圓弧、φ35mm圓柱面、20°錐度面、φ52mm圓柱面
T0202
40
400
1
4
切3個槽φ39mmX3mm
T0303
165
1100
1.5
5
粗鏜孔φ28mm
T0404
165
1000
1.5
6
精鏜孔φ28mm
T0404
120
1200
0.5
編制
審核
共2頁
第1頁
數(shù)控加工工序卡2
工序卡片
產(chǎn)品名稱或代號
零件名稱
材料
程序號
軸
45
O0001
工序號
工序名稱
夾具
使用設(shè)備
車間
二
三爪自定心卡盤
數(shù)控機(jī)床
數(shù)控基地
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
進(jìn)給速度
(mm/min)
主軸轉(zhuǎn)速
(r/min)
背吃刀量
（mm）
三
1
粗車端面和外圓φ30mm
T0202
200
1200
0.5
2
精車端面和外圓φ30mm
T0202
40
400
1
3
車外螺紋M30x2
T0505
——
700
——
編制
審核
共2頁
第2頁
第四章 切削用量的計算
4.1?切削用量的選擇
數(shù)控編程時，必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中，切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及背吃刀量等。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具壽命，充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度的提高生產(chǎn)率，降低成本。
輸出軸粗車余量徑向可取0.5mm，軸向可取0.1mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由《機(jī)械加工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。
4.1.1主軸轉(zhuǎn)速的確定
（1）車外圓時主軸轉(zhuǎn)速
主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為
n=1000v/πd
其中? v —切削速度（m/min），由刀具壽命決定；
????? n —主軸轉(zhuǎn)速（r/min）；
????? d —工件直徑或刀具直徑（mm）。
（2）車螺紋時主軸的轉(zhuǎn)速
在車削螺紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)為：
n≤（1200/P）－k
式中?P——被加工螺紋螺距，㎜；
k——保險系數(shù)，一般取為80。
主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)上述計算值、機(jī)床說明書而定，選取機(jī)床有的或較接近計算值的轉(zhuǎn)速。
4.1.2進(jìn)給速度的確定
進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。
確定進(jìn)給速度的原則是：
（1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100～200mm/min范圍內(nèi)選取。
（2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。
（3）當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求較高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小一些，一般在20～50mm/min范圍內(nèi)選取。
（4）當(dāng)?shù)毒呖招谐?，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。
4.1.3背吃刀量的確定
背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)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(shù)，提高生產(chǎn)效率。為切削用量的選擇是否合理，對于能否充分發(fā)揮機(jī)床潛力與刀具的切削性能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。
此外，在安排粗、精車削用量時，應(yīng)注意機(jī)床說明書給定的允許切削用量范圍，對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時扭矩降低，尤其應(yīng)注意此時的切削用量選擇。
4.2 切削用量計算
根據(jù)《數(shù)控車削用量推薦表》,選擇合適的切削用量。
（1）鉆孔
ap =1mm
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4，用φ27mm的麻花鉆，故由取 f=0.1mm/r
由文獻(xiàn)[1]P137表4-3查得切削速度= 30m/min, 計算主軸轉(zhuǎn)速
得 ns===367.5r/min
取整數(shù)n=350r/min
（2）粗車外圓輪廓
粗車外圓時，選取Vc=120m/min，f=0.2mm/r，ap=1.5mm，粗加工時直徑取
值最小直徑35mm。
則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd
????????????????? ? ?=[（1000×120）/（3.14×35）]r/min=1091.9r/min
取1100r/min
?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×1100）mm/min=220mm/min
（3）精車外圓輪廓
精車外圓時，選取Vc=130m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，粗加工時直徑最小值35mm。
則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd
????????????????? ? ?=[（1000×130）/（3.14×35）]r/min=1182.9r/min
取1200r/min
?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×1200）mm/min=120mm/min
（4）切槽
精車外圓時，選取Vc=50m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，粗加工時直徑取20mm。
則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd
????????????????? ? ?=[（1000×50）/（3.14×39）]r/min=408.3r/min
取400r/min
?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×400）mm/min=40mm/min
（5）粗車內(nèi)孔
粗車外圓時，選取Vc=100m/min，f=0.15mm/r，ap=1.5mm，粗加工時直徑取
值直徑28mm。
則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd
????????????????? ? ?=[（1000×100）/（3.14×28）]r/min=1137.4r/min
取1100r/min
?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.15×1100）mm/min=165mm/min
（6）精車內(nèi)孔
精車外圓時，選取Vc=110m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，粗加工時直徑取直徑28mm。
則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd
????????????????? ? ?=[（1000×110）/（3.14×28）]r/min=1251.2r/min
取1200r/min
?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×1200）mm/min=120mm/min
（7）車螺紋
車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速n≤（1200/P）－k，k為安全系數(shù)，一般取80。
?? 則：n≤[（1200/2）-80]/r/min=700r/min
??
第五章 ?程序的編制與仿真加工
編程是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。
數(shù)控編程又可分為手工編程和自動編程兩類。
手工編程時，整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機(jī)械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實(shí)現(xiàn)。
自動編程是用計算機(jī)把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作有計算機(jī)來實(shí)現(xiàn)。
5.1 對刀點(diǎn)與換刀點(diǎn)的確定
工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點(diǎn)來確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開始運(yùn)動的起點(diǎn)。程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱為對刀點(diǎn)。在編制程序時，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是：（1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制；（2）易于找正并在加工過程中便于查找；（3）引起的加工誤差小。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上，盡可能設(shè)在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。
換刀點(diǎn)是指加工過程中需要換刀時刀具的相對位置點(diǎn)。換刀點(diǎn)往往設(shè)在工件的外部，以能順利的換刀、不碰撞工件和其他部件為準(zhǔn)。
本零件將對刀點(diǎn)設(shè)在裝夾后右端面中心，換刀點(diǎn)設(shè)在離對刀點(diǎn)x、z方向分別為100，100的位置。
5.2 工序二加工程序清單
順序號
程序內(nèi)容
程序說明
O0001
程序名
N10
M03S300T0101
啟動主軸
N20
G0X0
快速定位
N30
Z3
快速定位
N40
G01Z-30F30
鉆孔
N50
G0Z100
退刀
N60
X100
退刀
N70
M03S100T0202
換刀車外圓輪廓
N80
G0X56Z3
定位
N90
G71U1R1
車削循環(huán)
N100
G71P1Q2U0.5W0.1F200
車削循環(huán)
N110
N1G01X26F150
車端面、R48mm圓弧R9mm圓弧、R8mm圓弧、φ35mm圓柱面、20°錐度面、φ52mm圓柱面
N120
Z0
N130
G03X35.08Z-31.38R24
N140
G02X36.46Z-44.33R9
N150
G03X35Z-57R8
N160
G01Z-65
N170
X41.77
N180
X52Z-94
N190
Z-112
N200
N2G01X56
N210
G70P1Q2
精車
N220
G0X100
退刀
N230
Z100
退刀
N240
M03S400T0303
換刀，切槽
N250
G0X55Z3
定位
N260
Z-89
切3個槽φ39mmX3mm
N270
G01X39F30
N280
X55
N290
W1
N300
X39
N310
X55
N320
Z-82
N330
X39
N340
X55
N350
W1
N360
X39
N370
X55
N380
Z-75
N390
X39
N400
X55
N410
W1
N420
X39
N430
G0X100
退刀
N440
Z100
N450
M03S1000T0404
換刀，鏜孔
N460
G0X27Z3
定位
N470
X27.5
鏜孔φ28mm
N480
G01Z-26F150
N490
G0U-1Z1
N500
X28
N510
Z-26F120
N520
G0U-1Z1
N530
G0Z100
退刀
N540
X100
退刀
N550
M30
程序結(jié)束
5.3 工序三加工程序清單
順序號
程序內(nèi)容
程序說明
O0002
程序名
N10
M03S1000T0202
換刀，車外圓
N20
G0X56Z2
定位
N30
G71U1R1
車削循環(huán)
N40
G71P1Q2U0.5W0.1F200
車削循環(huán)
N50
N1G01X0F150
車端面和外圓φ30mm
N60
Z0
N70
X26
N80
X30W-2
N90
Z-33
N100
X50
N110
X52W-1
N120
N2G01X56
N130
G70P1Q2
精車
N140
G0X100
退刀
N150
Z100
退刀
N160
M03S800T0505
換刀，車外螺紋
N170
G0X35Z3
定位
N180
G92X29.5Z-25F2
車外螺紋M30x2
N190
X29
N200
X28.5
N210
X28.3
N220
X28.2
N230
X28.1
N240
X28
N250
X28
N260
G0X100Z100
退刀
N270
M30
程序結(jié)束
5.4零件仿真加工步驟
5.4.1機(jī)床的開機(jī)
機(jī)床在開機(jī)前，應(yīng)先進(jìn)行機(jī)床的開機(jī)前檢查。一切沒有問題之后，先打開機(jī)床總電源，然后打開控制系統(tǒng)電源。在顯示屏上應(yīng)出現(xiàn)機(jī)床的初始位置坐標(biāo)。檢查操作面板上的各指示燈是否正常，各按鈕、開關(guān)是否處于正確位置；顯示屏上是否有報警顯示，若有問題應(yīng)及時予以處理；液壓裝置的壓力表是否在所要求的范圍內(nèi)。若一切正常，就可以進(jìn)行其它操作。
5.4.2回零操作
開機(jī)正常之后，機(jī)床應(yīng)首先進(jìn)行手動回零操作。將主功能鍵設(shè)在“回零”位置，按下回零操作鍵，進(jìn)行手動回零。先按下+Z 鍵，再按下+X 鍵，刀架回到機(jī)床的機(jī)械零點(diǎn)，顯示屏上出現(xiàn)零點(diǎn)標(biāo)志，表示機(jī)床已回到機(jī)床零點(diǎn)位置。
5.4.3加工程序輸入
按下主功能的程序鍵(如PROGRAM)，進(jìn)入加工程序編輯。在此狀態(tài)下可通過手動數(shù)據(jù)輸入方式或RS232 接口將加工程序輸入機(jī)床，可對程序進(jìn)行編輯和修改。
5.4.4進(jìn)行程序校驗及加工軌跡仿真
進(jìn)行程序校驗及加工軌跡仿真 1） 工件裝夾。檢查工件是否夾緊。 2） 圖形模擬加工。 a．按下主功能的圖形模擬鍵(如GRAPH)，進(jìn)入圖形模擬加工狀態(tài)。 b．輸入毛坯內(nèi)、外徑及伸出卡爪長度，調(diào)整毛坯大小。根據(jù)加工程序中使用的刀具，設(shè)置刀號。 c．加工零件所用刀具號全部設(shè)好后，按下確認(rèn)鍵、圖形鍵進(jìn)行模擬加工。如加工路徑有錯，回到加工程序編輯狀態(tài)進(jìn)行修改。修改后，再進(jìn)行模擬加工，直到完全正確為止。
5.4.5程序試運(yùn)行
修改工件坐標(biāo)系參數(shù)，將刀架移動到安全位置后執(zhí)行程序，進(jìn)一步檢查程序編制、刀具安裝、對刀的正確性。程序如順利運(yùn)行，才可進(jìn)行工件自動加工。
5.4.6進(jìn)行對刀操作
進(jìn)行對刀操作 設(shè)定工件坐標(biāo)系，進(jìn)行試切對刀或機(jī)外對刀（如果是對于加工批量零件，由于工件毛坯長度不同，安裝后其伸出卡爪長度不同，應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)偏置G54 等的設(shè)定）；并按下主功能的補(bǔ)償鍵(如OFFSET)，進(jìn)人參數(shù)設(shè)置狀態(tài)，將所用各把刀具的刀偏量X、Z 輸人刀具的參數(shù)數(shù)據(jù)庫里面。
5.4.7在自動方式下加工
1） 選擇主功能的自動執(zhí)行狀態(tài)。 2）選擇要執(zhí)行的零件程序。 3）顯示工件坐標(biāo)系。 4） 按下數(shù)控啟動鍵 5） 在自動加工中如遇突發(fā)事件，應(yīng)立即按下急停按鈕。 6） 加工完畢，取下工件，清潔機(jī)床。
仿真結(jié)果如下圖所示
致??? 謝
本人在畢業(yè)課題的設(shè)計中，學(xué)習(xí)了不少的新知識，體會到了學(xué)習(xí)的重要性，同時，感謝學(xué)校規(guī)劃與教育，給予我們良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供給我們對學(xué)業(yè)及個人生涯發(fā)展的多元信息，幫助我們成長。
感謝三年來陪伴我們學(xué)習(xí)與生活的恩師，感謝您們對我精心的教育，感謝您們沒使我的學(xué)習(xí)變成勞作而成為一種快樂；謝您們讓我明白自身的價值；感謝您們幫助我發(fā)現(xiàn)了自己的專長，而且讓我把事情做得更好。感謝您們?nèi)萑涛业娜涡排c錯誤，不僅教會了我知識，更教會了我如何做事，如何做人。
這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。
總 結(jié)
通過編寫軸零件數(shù)控加工工藝系統(tǒng)設(shè)計說明書，我掌握了編寫零件加工工藝規(guī)程的步驟。從課題分析開始，再進(jìn)行總體設(shè)計、詳細(xì)設(shè)計，最后到加工出符合技術(shù)要求的零件。每一步都讓我將理論學(xué)習(xí)的知識應(yīng)用到實(shí)踐中去，使我掌握了一整套規(guī)范的設(shè)計操作流程。首先從零件工藝分析入手，審查零件圖，明確零件各部分的尺寸和精度要求，根據(jù)數(shù)控加工工藝性，正確選擇加工方法、加工路線，合理選擇刀具和切削用量，按照加工工藝步驟編寫數(shù)控加工程序。
在設(shè)計準(zhǔn)備階段，我總結(jié)學(xué)過的專業(yè)知識，到圖書館、上網(wǎng)查找資料，搜集各種能輔助設(shè)計的知識。設(shè)計過程中，運(yùn)用綜合知識進(jìn)行考慮，遇到不懂的問題及時向老師請教，或與同學(xué)討論。從開題報告的格式，到加工過程中應(yīng)正確分析零件的裝夾定位、劃分加工工序，從選擇合理的刀具，到切削用量的確定，從編寫加工程序到數(shù)控車床上切削加工。通過小組討論、老師指導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計最終得以順利完成。
參考文獻(xiàn)
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2、??? 余英良編．《數(shù)控加工編程及操作》．高等教育出版社，2005年
3、??? 李華編．《機(jī)械制造技術(shù)》．高等教育出版社，2006年
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6、??? 陳子銀，徐鯤鵬編．《數(shù)控加工技術(shù)》．北京理工大學(xué)出版社，2006年
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