車削中心結(jié)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）分析及加工工藝的研究與應(yīng)用設(shè)計(jì)含CAD圖
車削中心結(jié)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）分析及加工工藝的研究與應(yīng)用設(shè)計(jì)含CAD圖,車削,中心,結(jié)構(gòu),運(yùn)動(dòng),分析,加工,工藝,研究,應(yīng)用,設(shè)計(jì),CAD
車削中心結(jié)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）分析及加工工藝的研究與應(yīng)用
摘 要
本文主要對(duì)車削中心的結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了分析，同時(shí)也把它與普通機(jī)床的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了對(duì)比，選用一個(gè)典型的零件對(duì)它的加工工藝進(jìn)行研究與分析是對(duì)車削中心與普通機(jī)床加工工藝對(duì)比的方法，本文也對(duì)車削中心的 x 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀塔分度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行了簡(jiǎn)單的闡述。本次設(shè)計(jì)只針對(duì)車削中心的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)在于典型零件的加工工藝。
車削中心是一種可以對(duì)動(dòng)力刀具進(jìn)行安裝、具備與 C 軸數(shù)控機(jī)床位置控制功能，它增加了孔加工和銑削功能表以及基于普通車床數(shù)控端面。
對(duì)車削中心的結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)的分析主要是對(duì)車削中心的主軸還有動(dòng)力刀架的分析。
車削中心的主軸會(huì)有三種驅(qū)動(dòng)方式，分別是有主軸伺服電機(jī)通過帶傳動(dòng)、進(jìn)給伺服電機(jī)通過減速箱、電主軸直接驅(qū)動(dòng)。從而實(shí)現(xiàn)靈活的變速。
數(shù)控車床的重要部件是動(dòng)力刀架，它是車削中心的核心部件。隨著時(shí)間和技術(shù)的發(fā)展，改造和創(chuàng)新的所有動(dòng)力刀架，集成了許多功能，這些功能集成的動(dòng)力刀架可在主機(jī)的直接實(shí)現(xiàn)他們的作用，客觀上簡(jiǎn)化了主機(jī)的結(jié)構(gòu)，有助于擴(kuò)大機(jī)器的應(yīng)用范圍。
通過典型零件的加工工藝與普通機(jī)床的對(duì)比，我們可以知道典型零件加工工藝比普通車床多了一個(gè) C 坐標(biāo)，并且將車削，鉆孔，鏜孔，銑削集于一身，減少了很多工序。
車削中心的不斷發(fā)展，零件的加工將會(huì)越來越便利。
關(guān)鍵詞： 車削中心；加工工藝；主軸驅(qū)動(dòng) ；動(dòng)力刀架
IV
Abstract
This article mainly analyzes the structure and movement of turning center, at the same time and it compares the structure and movement of ordinary machine tool, the turning center processing technology analysis of the main method is to choose a typical parts to analyze its processing technology. This article also x axis feed movement of turning center, z axis feed movement, knife tower dividing movement, power tool rotation.The mechanical parts of the structure design is only for turning center movement is analyzed, the emphasis is on the processing technology of typical parts.
Turning center is a kind of can be installed power Tool (Live Tool), which has the function of the spindle axis (C) position control of CNC machine tools, it increases the surface on the basis of the general CNC lathe and end face of hole processing and milling processing function.
The analysis of the structure and movement of turning center is mainly on the analysis of the spindle turning center and power tool rest.
Turning center spindle axis (C) usually have three drive modes, respectively is a spindle servo motor through a belt drive, feed servo motor through a gearbox, electric spindle driven directly.So achieve flexible speed.
Power tool rest is rest of drive device, able to provide power for tool on cutting tool rotation tool post, is important component of turning center.As time and technology development, reform and innovation of power tool rest, formed a lot of functional integration tool post these functional integration tool post product directly installed on the host can realize the corresponding function, objectively simplifies the host structure and help extend machine tool processing range.
Through the processing technology of typical parts and common machine tool, we can know the typical parts processing process much more than ordinary lathe a C coordinates, and will be turning, drilling, boring and milling set at a suit, reduce a lot of process.
The continuous development of turning center, parts machining will be more and more convenient.
Keywords: turning center; The processing technology; C drive shaft;Power tool rest
目 錄
摘 要 I
Abstract II
序 言 1
第一章 數(shù)控機(jī)床的概括 2
1.1 普通車床 2
1.2 數(shù)控機(jī)床 2
1.3 CNC（Computer Numerical Control） 4
1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展總結(jié) 6
1.5 車削中心 8
第二章 車削中心結(jié)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）分析 9
2.1 工藝特點(diǎn) 9
2.2 車削中心的參數(shù) 9
2.3 車削中心的運(yùn)動(dòng) 9
2.3.1 主軸（c 軸）的傳動(dòng) 9
2.3.2 X 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 10
2.3.3 Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 10
2.3.4 刀塔分度運(yùn)動(dòng) 11
2.3.5 動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng) 11
2.3.6 車削加工中心的應(yīng)用 11
第三章 車削中心加工工藝分析 13
3.1 零件的加工工藝 13
3.2 確定裝夾方案、加工順序及走刀路線 13
3.3 車床切削用量選擇與計(jì)算 15
3.4 零件加工程序 22
第四章 非車削機(jī)床的加工工藝分析 27
總 結(jié) 30
致 謝 31
參考資料 32
序 言
本篇論文主要研究課題是車削中心結(jié)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）分析及加工工藝研究與應(yīng)用。車削中心的運(yùn)動(dòng)主要有主軸 （C 軸） 傳動(dòng)，X 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀塔分度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng)。通過這些運(yùn)動(dòng)它除了可以加工普通車床的一些零件， 增加了表面和端面的孔加工與銑加工功能，所以車削中心除了可以應(yīng)用于常規(guī)的車削加工外，同時(shí)應(yīng)用于多邊形，平面凸輪，端面分度孔、槽及螺紋等。除這些之外車削中心還具有確保切削過程較平穩(wěn)進(jìn)行從而防止了慣性力與沖擊力，還易于確保工件各加工面的位置精度，以及有色金屬的精加工是適用的，但是當(dāng) Ra 小表面粗糙度大時(shí)，磨削加工是不適用的，需要采用車削或銑削等。用金剛石車刀進(jìn)行精細(xì)車時(shí)，能達(dá)到高質(zhì)量的水平以及使用簡(jiǎn)單的刀具，從而達(dá)到刀具的刃磨，制造和安裝都比較方便。 。
車床的發(fā)展是伴隨著零件用途發(fā)展的，隨著機(jī)械零件的加工日趨小批量化、多品種化、短周期化。機(jī)床開始向加工多種零件、完成多道工序、具有高效復(fù)合加工能力的設(shè)備的方向開始發(fā)展。隨著機(jī)床的發(fā)展已趨向向多功能機(jī)床，加工中心等，有的甚至使用 VMC（立式加工中心）的一些基本組件。
我們能夠通過車削中心結(jié)構(gòu)及其運(yùn)動(dòng)分析理解數(shù)控機(jī)床控制的軸數(shù)和聯(lián)動(dòng)的軸數(shù)、運(yùn)動(dòng)軌跡、加工零件的復(fù)雜程度的相互關(guān)系，對(duì)于本篇論文它只是針對(duì)車削中心的機(jī)械部分結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，重點(diǎn)在于典型零件的加工工藝，掌握FUNAC 系統(tǒng)的編程方法、加工仿真和機(jī)床的加工過程，所以本文分了四章，主要介紹了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展史，車削中心的結(jié)構(gòu)以及車削中心主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)給系統(tǒng)， 動(dòng)力刀架的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最后找了一個(gè)典型零件對(duì)它的加工工藝進(jìn)行了分析，同時(shí)把它與普通機(jī)床進(jìn)行了對(duì)比，從而發(fā)現(xiàn)車削中心帶來的便利及它的優(yōu)勢(shì)，最后對(duì)本次論文進(jìn)行了總結(jié)。
32
第一章 數(shù)控機(jī)床的概括
1.1 普通車床
普通機(jī)床主要用于車削加工。它的應(yīng)用格外普遍，約占車床類 66%。普通機(jī)床主要是臥式車床，可以加工各種環(huán)和其他類型的工件，還可以加工各種回轉(zhuǎn)表面以及螺紋表面和孔。之所以稱為臥式車床是因?yàn)橹鬏S是水平放置的。
圖 1.1 普通機(jī)床
臥式車床可以適用于各種軸，盤類零件的回轉(zhuǎn)面，如圓錐面，和成形的回轉(zhuǎn)面等。在臥式車床上還能鉆孔，擴(kuò)孔，鉸孔及滾花的工作。
1.2 數(shù)控機(jī)床
數(shù)控車床作為一種自動(dòng)化機(jī)床，它具有高精度，高效率的特點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床由以下六種裝置組成：
（一）控制介質(zhì)
數(shù)控機(jī)床是在自動(dòng)化控制下工作的。而控制介質(zhì)是一種“載體”。通過這些中間載體的攜帶和運(yùn)輸對(duì)機(jī)床工作時(shí)各種信息進(jìn)行控制。 穿孔帶，磁帶及磁盤等是控制介質(zhì)的種類，采用哪一種取決于控制裝置的類型。
（二）輸入裝置
由于數(shù)控代碼安裝在控制介質(zhì)這種載體上，所以輸入裝置的作用是將這些代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)中，輸入裝置的種類很多：磁帶機(jī)，軟盤驅(qū)動(dòng)器等。當(dāng)數(shù)控加工程序可以通過使用鍵盤輸入時(shí)，直接手動(dòng)輸入數(shù)控系統(tǒng)。
（三）數(shù)控裝置
數(shù)控機(jī)床是在數(shù)控系統(tǒng)控制下以數(shù)控裝置為核心，對(duì)機(jī)械零件進(jìn)行加工，它
的加工方法主要是根據(jù)機(jī)床給定的程序。從 NC 發(fā)展到CNC 的數(shù)控裝置是從機(jī)床問世以來開始發(fā)展的，已經(jīng)差不多 60 多年了。隨著數(shù)控裝置的不斷發(fā)展和應(yīng)用， 促進(jìn)了機(jī)床的不斷發(fā)展，因?yàn)檫@樣不僅提高了機(jī)床的應(yīng)用和性能而且還降低了生產(chǎn)成本。
（四）驅(qū)動(dòng)裝置和檢測(cè)裝置
驅(qū)動(dòng)裝置必須使用為的是加工出跟圖樣相匹配的零件，控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成驅(qū)動(dòng)裝置的兩大部分。目前，選用大多數(shù)的直流或交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行機(jī)構(gòu). 檢測(cè)裝置將檢測(cè)到的數(shù)控機(jī)床每個(gè)坐標(biāo)軸軸的的實(shí)際位移量，輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置要通過反饋系統(tǒng)，實(shí)際位移量會(huì)被反饋回來，反饋回來之后會(huì)與設(shè)定值之間開始對(duì)比，它的主要目是想控制裝置按設(shè)定值進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。
（五） 輔助控制裝置
機(jī)床的機(jī)械，液壓，氣動(dòng)等的驅(qū)動(dòng)是要通過輔助控制裝置來的，因?yàn)檩o助控制裝置要接收開關(guān)量指令信號(hào)而這些信號(hào)來自于數(shù)控裝置，通過將信號(hào)編譯， 邏輯判別和運(yùn)算，最后通過由放大功率來驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的機(jī)器。
（六）機(jī)床本體
機(jī)床本體是數(shù)控機(jī)床的主體，在開始使用通用機(jī)床的過程中，只是簡(jiǎn)單的通過在手柄、刀架、以及在自動(dòng)變速和工作臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)位中做了相應(yīng)的改變，但實(shí)踐證明，由于一些因素如下：切削量會(huì)變大，會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象，連續(xù)加工等，因此， 這些原因會(huì)導(dǎo)致通用機(jī)床的抗振能力差，慣量大的傳動(dòng)部件，具有摩擦的傳動(dòng)副及大間隙的情況，均不能適應(yīng)自動(dòng)化精加工要求。為確保數(shù)控裝置和伺服功能的實(shí)現(xiàn)，所以機(jī)床主體必須嚴(yán)格設(shè)計(jì)來完成這些功能。同時(shí)將數(shù)控機(jī)床的主要部分如：機(jī)床主體，數(shù)控裝置，伺服系統(tǒng)，有機(jī)的聯(lián)系起來。以下三點(diǎn)是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)特征：
（1） 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)開始實(shí)現(xiàn)大簡(jiǎn)化以及傳動(dòng)鏈開始縮短，原因在于選用了伺服傳動(dòng)系統(tǒng)和高性能的主軸。
（2） 數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)的高的動(dòng)態(tài)剛度為的是可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的自動(dòng)化加工，與此同時(shí)機(jī)床還具有較高的耐磨性而且熱變形小。
（3） 為了減少摩擦，提供傳動(dòng)的準(zhǔn)確性，更有效地利用傳動(dòng)組件。如滾珠絲杠和直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等。
1.3 CNC（Computer Numerical Control）
（一）CNC 裝置
CNC 裝置是由硬件和軟件組成。專一的計(jì)算機(jī)組成 Computer Numerical Control 的硬件，而一部分和全部的數(shù)控功能是可以通過 CNC 的軟件實(shí)現(xiàn)的，為更易更改或擴(kuò)展其功能是可以通過改變軟件來實(shí)現(xiàn)的。
（二）CNC 裝置的基本工作過程
對(duì)數(shù)控設(shè)備的操作，是在軟件的支持下，通過硬件實(shí)現(xiàn)。以下為它工作的基本過程
（1） 輸入
向 CNC 輸入的內(nèi)容主要有：零件程序、控制參數(shù)和補(bǔ)償數(shù)據(jù)等。輸入大多采用中斷方式。鍵盤輸入、磁盤輸入，DNC 接口輸入這些都是 Computer Numerical Control 的輸入形式。根據(jù)數(shù)控裝置可分為存儲(chǔ)輸入和數(shù)控加工工作輸入。存儲(chǔ)方式輸入即將加工程序輸入到數(shù)控裝置的內(nèi)部存儲(chǔ)器，而當(dāng)加工時(shí)則從中調(diào)出相應(yīng)的程序，所謂 NC 方式，是 CNC 裝置一邊輸入程序一邊進(jìn)行加工，在輸入過程中的數(shù)控設(shè)備，是需要?jiǎng)h除無效的代碼，檢查代碼和代碼轉(zhuǎn)換的過程的。
（2） 譯碼
以一個(gè)程序段為單位來實(shí)現(xiàn)譯碼的進(jìn)行，就是所謂的譯碼，譯碼的目的是， 將各種零件輪廓信息、加工速度信息和其他輔助信息包含在程序段中，通過相應(yīng)的手段翻譯成數(shù)控裝置能夠識(shí)別的語言，當(dāng)開始譯碼的過程，是需要從程序進(jìn)行語法檢查，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤立即報(bào)警。
（3） 刀具補(bǔ)償
刀具補(bǔ)償可以分為：刀具長(zhǎng)度和半徑的補(bǔ)償，刀具半徑補(bǔ)償功能的部分是將零件輪廓轉(zhuǎn)換成刀具中心軌跡。以這種方式，人們可以根據(jù)零件輪廓編程，簡(jiǎn)化了編程工作，為簡(jiǎn)化編程的工作從而開始使用刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償：刀具實(shí)際長(zhǎng)度編程人員沒有需要知道，將使用刀具長(zhǎng)度規(guī)劃假設(shè)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控裝置自動(dòng)補(bǔ)償?shù)膮^(qū)別。目前，隨著 C 刀具補(bǔ)償功能數(shù)控裝置，能自動(dòng)傳遞和區(qū)分程序段在切割。
（4） 進(jìn)給速度處理
進(jìn)給速度處理的任務(wù)是數(shù)控裝置確保實(shí)現(xiàn)編程速度編程， 對(duì)于加工軌跡切線速度其實(shí)是刀具的移動(dòng)速度，速度處理就是把它分解成各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)方向的分速
度。
（5） 插補(bǔ)
插補(bǔ)是在工件輪廓上，且該輪廓已知起點(diǎn)和終點(diǎn)為求其他數(shù)據(jù)點(diǎn)的工作需要依據(jù)所選數(shù)字模型，即所謂的“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。按程序給定的進(jìn)給速度和插補(bǔ)周期 t ，可計(jì)算出一個(gè)微小直線段。經(jīng)過幾個(gè)周期，插補(bǔ)工作可以在一個(gè)程序段完成的，若干個(gè)微小直線段的交點(diǎn)通過這些插補(bǔ)的工作，是該程序段的“數(shù)據(jù)點(diǎn)的密化”。
（6） 位置控制
在閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)，位置控制功能：在每個(gè)采樣周期內(nèi)，通過插補(bǔ)計(jì)算的理論位置與實(shí)際反饋位置相比較，將所得到的差值，控制進(jìn)給電機(jī)的區(qū)別。
（7） I/O 處理
I/O 功能有很多，它的主要目的是將 CNC 裝置與機(jī)床之間有關(guān)強(qiáng)電信號(hào)的輸入、輸出和控制進(jìn)行一系列的處理。
（8） 顯示
CNC 顯示，方便了運(yùn)營(yíng)商。通常零件的程序會(huì)顯示，參數(shù)顯示，圖形仿真顯示，部分程序的仿真以及工具的位置顯示，機(jī)器狀態(tài)顯示、報(bào)警顯示等。
（9） 診斷
診斷分為聯(lián)機(jī)診斷和脫機(jī)診斷。聯(lián)機(jī)診斷，是指在自診斷程序支持的 CNC 裝置，監(jiān)控機(jī)床部件的運(yùn)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常事件，脫機(jī)診斷，指的是在機(jī)床停止的時(shí)候進(jìn)行檢查，正常情況下 CNC 裝置是有程序紙帶的該紙帶可以進(jìn)行程序脫機(jī)診斷。為判斷是否有故障并確定故障位置，將診斷紙帶內(nèi)容讀入 CNC 的內(nèi)部存儲(chǔ)器中，再由計(jì)算機(jī)的輸出數(shù)據(jù)分析，脫機(jī)診斷也可以使用遠(yuǎn)程通信模式，數(shù)控裝置通過計(jì)算機(jī)診斷中心診斷，查找和修復(fù)故障。
（三）CNC 的優(yōu)點(diǎn)CNC 具有以下優(yōu)點(diǎn)：
● CNC 機(jī)床自動(dòng)運(yùn)行，不需要操作者干預(yù)。
● CNC 機(jī)床可以使制造車間有更多的加工時(shí)間。
● CNC 機(jī)床可以使零件達(dá)到極高的加工精度。
● CNC 機(jī)床可以減少廢品和重復(fù)工作。
● 需要較少的檢驗(yàn)時(shí)間。
● 可以使刀具費(fèi)用降至最低。
● W IP 和庫存最少。
● 可以快速、高效地加工復(fù)雜零件
1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展總結(jié)
數(shù)控機(jī)床它是一種自動(dòng)化機(jī)床且?guī)в谐绦蚩刂葡到y(tǒng)。隨著它的發(fā)展，數(shù)控車床將會(huì)：
1 高速度，高精度。高速度，高精度的機(jī)床是發(fā)展的永恒目標(biāo)。當(dāng)科技快速發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品快速換代的同時(shí)，零件在進(jìn)行加工的時(shí)候?qū)λ木群捅砻尜|(zhì)量的要求也越來越高，與此同時(shí)市場(chǎng)的需求也是在不斷變化的，所以機(jī)床朝著高速、干、準(zhǔn)干切削的方向開始發(fā)展，對(duì)加工精度的要求也在不斷的提高。
2 高可靠性，數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品質(zhì)量的重要的指標(biāo)之一在于它的可靠性，正是因?yàn)檫@種可靠性為帶來良好的效益奠定了良好的基礎(chǔ)。
3.功能復(fù)合化。實(shí)現(xiàn)了功能復(fù)合化帶來了很多的優(yōu)點(diǎn)，比如說機(jī)床的使用范圍擴(kuò)大,機(jī)床的效率的提高。
4 智能化，網(wǎng)絡(luò)化，集成化和柔性化。目前在本世紀(jì)數(shù)控裝置是擁有智能化系統(tǒng)的，同時(shí)數(shù)控裝置中將擁有網(wǎng)絡(luò)化，該功能是這些年機(jī)床快速發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)。
同時(shí)它的發(fā)展在不同的國(guó)家有不同的特色： (1).美國(guó)的發(fā)展
美國(guó)政府注重機(jī)床的發(fā)展。從 20 世紀(jì)初鋼鐵業(yè)開始在美國(guó)匹茲堡發(fā)展時(shí)起， 美國(guó)的制造技術(shù)就一直在不斷發(fā)展。制造技術(shù)的發(fā)展使亨利·福特(Henry Ford) 提出了“大批量生產(chǎn)”這一理論，并開始生產(chǎn)幾乎所有美國(guó)人都能買得起的汽車。這一理論目前仍然是世界各地工業(yè)中采用的主要制造模式， 但當(dāng)今該理論已經(jīng)發(fā)展成包含高科技的數(shù)控機(jī)床、CNC 控制器、計(jì)算機(jī)及一些創(chuàng)新性的過程。20 世紀(jì) 30 年代初期，W. Edwards Deming 使美國(guó)制造業(yè)開始了統(tǒng)計(jì)變革，這是數(shù)據(jù)收集研究的開始。目前通常稱數(shù)據(jù)收集研究為統(tǒng)計(jì)過程控制(Statistal Process Control，SPC)。 20 世紀(jì) 40 年代，美國(guó)參加了第二次世界大戰(zhàn)，使美國(guó)的工
業(yè)企業(yè)進(jìn)入了高速發(fā)展階段。當(dāng)時(shí)開發(fā)的許多高效率的技術(shù)、機(jī)器及設(shè)備目前仍然在使用。第二次世界大戰(zhàn)后，產(chǎn)品需求又轉(zhuǎn)回到生活消費(fèi)品上。
(2). 德國(guó)的發(fā)展
一貫重視機(jī)床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位的德國(guó)政府，對(duì)機(jī)床工業(yè)進(jìn)行了大力的扶 持，他們通過學(xué)習(xí)英國(guó)和美國(guó)的技術(shù)，研究他們的工藝，在這些努力下即使發(fā)展 的比別的國(guó)家晚，但發(fā)展的速度特別的快。首先，講究“實(shí)際”與“實(shí)效”。德 國(guó)人將理論與實(shí)際相結(jié)合做到了淋漓盡致，他們很注重科學(xué)實(shí)驗(yàn)再與實(shí)際相比較。其次堅(jiān)持“以人為本”，不斷提高人員素質(zhì)。所以德國(guó)人通過將企業(yè)與大學(xué)的科 研部門聯(lián)系起來，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶產(chǎn)品，加工工藝等
一些問題進(jìn)行進(jìn)一步的探討從而可以實(shí)現(xiàn)質(zhì)量上的保證。為此德國(guó)所生產(chǎn)出來的機(jī)床它的性能和質(zhì)量良好，開始被世界人所認(rèn)可，所以它開始向別的國(guó)家出口。特別是那種重型、大型、精密的數(shù)控機(jī)床。最后，在特別重視數(shù)控機(jī)床主機(jī)及配套件實(shí)用的德國(guó)，它的發(fā)展是有目共睹的，其測(cè)量，各種功能部件在質(zhì)量和性能上開始居世界的前列。如西門子公司數(shù)控系統(tǒng)在世界上非常出名。
同時(shí)，為德國(guó)企業(yè)提供了一切可能的市場(chǎng)支持的德國(guó)機(jī)床協(xié)會(huì)也稱之為（VDW） 他們通過對(duì)市場(chǎng)一些數(shù)據(jù)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)以及對(duì)一些特別重要領(lǐng)域的猜測(cè)。VDW 也通過和中國(guó)聯(lián)系來達(dá)到合作的機(jī)會(huì)，德國(guó)通過組織代表團(tuán)來參加中國(guó)的有關(guān)金屬 加工的博覽會(huì)，和中國(guó)通過組織一些人員去德國(guó)學(xué)習(xí)技術(shù)。從而在貿(mào)易擁有更多 的機(jī)會(huì)，達(dá)到共贏的效果。
(3) 日本的發(fā)展
日本是在 1958 年制造出第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床，機(jī)床發(fā)展的速度特別迅猛，不僅在產(chǎn)量上而且在出口上發(fā)展速度都很快，其中在 1978 年日本的產(chǎn)量開始超過了美國(guó)，2001 年日本的出口和產(chǎn)量都在世界的第一位，日本機(jī)床的起步先通過模仿別的國(guó)家再開始自己創(chuàng)造的戰(zhàn)略方法，剛開始先通過生產(chǎn)中檔的數(shù)控機(jī)床然后出口，這樣可以占領(lǐng)世界市場(chǎng)的份額，科研工作在上世紀(jì) 80 年代開始興起，日本開始發(fā)展高性能的機(jī)床，特別是著名的 FANUC 公司因?yàn)槿毡菊墓膭?lì)和引導(dǎo)開始發(fā)展各種高中低檔的數(shù)控系統(tǒng)，因?yàn)榧夹g(shù)上的優(yōu)勢(shì)，成為世界上最大的數(shù)控系統(tǒng)供應(yīng)商。FANUC 公司現(xiàn)在的銷售額在世界上可以達(dá)到百分之五十，在日本國(guó)
內(nèi)大約可以達(dá)到百分之八十，F(xiàn)ANUC 公司不僅促進(jìn)了帶動(dòng)了日本經(jīng)濟(jì)的發(fā)展而且對(duì)世界數(shù)控機(jī)床的發(fā)展起到了很大的促進(jìn)作用。
在 FANUC 公司和許多其他加工機(jī)械零部件企業(yè)發(fā)展的同時(shí)，這些公司都在政府的指導(dǎo)下高度重視關(guān)鍵技術(shù)和核心產(chǎn)品。日本政府通過這樣達(dá)到分工合作的用途，提高了機(jī)床的性能，這樣避免了在各公司的內(nèi)部之爭(zhēng)，也保存了對(duì)外的競(jìng)爭(zhēng)力。此外，日本政府希望一些公司來發(fā)展自己的專利同時(shí)更能促進(jìn)技術(shù)的增長(zhǎng)。
1.5 車削中心
CNC 車床制造商們重新設(shè)計(jì)了 CNC 車床， 使其包含兩個(gè)或多個(gè)主軸及動(dòng)力刀頭。雙主軸允許同時(shí)車削兩個(gè)零件，動(dòng)力刀頭則允許進(jìn)行二次加工，例如在同一工序中完成銑槽和鉆偏孔操作。 這種類型車床的優(yōu)點(diǎn)是可以減少車床的設(shè)置時(shí)間、減少操作(從而能夠提高質(zhì)量)、減少加工周期、減小 W IP，并保證 JIT。但這種車床也有一些局限性和缺點(diǎn)，例如，動(dòng)力刀頭通常由某種類型的小功率馬達(dá)提供動(dòng)力，從而限制了進(jìn)行二次銑削和鉆削加工的零件尺寸。另一個(gè)問題是， 通常只有某些零件適于在這些高成本的機(jī)床上加工，因此，這些設(shè)備有時(shí)由于沒有生產(chǎn)任務(wù)而閑置。
圖 1.2 車削中心
第二章 車削中心結(jié)構(gòu)（運(yùn)動(dòng)）分析
車削中心是一種以車床為基本體，并增加功率銑，鉆，鏜在車床上的基礎(chǔ)上， 而且擁有副主軸功能。其應(yīng)用已經(jīng)越來越普遍。刀架是車削中心的一個(gè)關(guān)鍵組成部分是不同于普通數(shù)控車床的，其機(jī)械設(shè)計(jì)涉及總體結(jié)構(gòu)、刀塔分度、動(dòng)力刀具主傳動(dòng)、x 軸進(jìn)給等共性關(guān)鍵問題。
本課題主要針對(duì)車削中心的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析， 其運(yùn)動(dòng)主要有主軸 （C 軸） 傳動(dòng)，X 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀塔分度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.1 工藝特點(diǎn)
（1） 更好的保證工件的位置精度。
（2） 對(duì)于有色金屬的精加工是適用的。
（3） 刀具以及安裝方便。
2.2 車削中心的參數(shù)
HTC32100am 車削中心主軸轉(zhuǎn)速范圍是 25～5000 r/min，卡盤直徑為 200 mm，C 軸轉(zhuǎn)速為 100r/min，分度精度≤0.04°，X 向快速移動(dòng)速度為 20 m/min， Z 向快速移動(dòng)速度為 24m/min 機(jī)床配備 12 個(gè)刀位，刀柄為 DIN69880 標(biāo)準(zhǔn) 30 規(guī)格。最多可配備 2 把動(dòng)力刀，動(dòng)力刀最大直徑為Φ13，最高轉(zhuǎn)速為 2500 r/min。
2.3 車削中心的運(yùn)動(dòng)
2.3.1 主軸（c 軸）的傳動(dòng)
主軸（C 軸）通常有三種驅(qū)動(dòng)方式，分別是有主軸伺服電機(jī)通過帶傳動(dòng)、 進(jìn)給伺服電機(jī)通過減速箱、電主軸直接驅(qū)動(dòng)。
1. 帶傳動(dòng)
帶傳動(dòng)分為 V 帶傳動(dòng)和同步齒形帶傳動(dòng)。由于 V 帶傳動(dòng)存在滑移、張緊力對(duì)主軸有較強(qiáng)附加應(yīng)力，所以基本上很少使用的 V 帶傳動(dòng)。同步齒形帶相對(duì)常用，因?yàn)橥烬X形帶靠齒形嚙合傳動(dòng)，傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，張緊力較小。
2. 進(jìn)給伺服電機(jī)通過減速箱
由于此驅(qū)動(dòng)方式將主軸與 C 軸分為兩套裝置，所以 C 軸驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為進(jìn)給伺服電機(jī)，主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)為主軸伺服電機(jī)。正是因?yàn)樗欧姍C(jī)的不同，它們所帶來的影響也是不同的，C 軸的進(jìn)給伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸低速旋轉(zhuǎn)是要先將電機(jī)通過減速箱，主軸的高速旋轉(zhuǎn)是它的主軸電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的，這樣，需要一個(gè)主軸與 C 軸切換裝置，目的是將 C 軸的傳動(dòng)系統(tǒng)與主軸相分離。此方式在 C 軸驅(qū)動(dòng)時(shí)是
通過減速箱傳動(dòng)，因此其實(shí)現(xiàn)了較大傳動(dòng)比，輸出轉(zhuǎn)速低、扭矩大。主軸驅(qū)動(dòng)是能夠?qū)崿F(xiàn)高速車削的要求。
3. 電主軸直接驅(qū)動(dòng)
C 軸驅(qū)動(dòng)的另一種方法：驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過直接的裝在主軸上來完成驅(qū)動(dòng)。所得到這種電主軸直接驅(qū)動(dòng)將有主軸慣性矩大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)鏈短的特點(diǎn)。
從以上三種 C 軸實(shí)現(xiàn)方式的對(duì)比來看，在實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)的同時(shí)各有不足之處:
○1 帶傳動(dòng)它的輸出轉(zhuǎn)速和扭矩會(huì)受到限制由于轉(zhuǎn)速和傳動(dòng)比的原因
○2 伺服電動(dòng)機(jī)通過減速箱，它雖然可以達(dá)到較大的扭矩，但會(huì)有一個(gè)間隙的齒輪傳動(dòng)，對(duì)于精度高的 C 軸要想實(shí)現(xiàn)成本很高。
○3 電主軸直接驅(qū)動(dòng)沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)存在本身轉(zhuǎn)動(dòng)慣性比較大，性能比較優(yōu)異，當(dāng)今它的不足在于輸出轉(zhuǎn)矩較低。
綜上所述電主軸直接驅(qū)動(dòng)它的前景比較大點(diǎn)。
4.C 軸分度
C 軸分度采用可嚙合和脫開的精度齒輪結(jié)構(gòu)， 它由一個(gè)轉(zhuǎn)扭矩為 18.2N M 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)齒輪與主軸上的齒輪，當(dāng)機(jī)床在進(jìn)行銑削和鉆削時(shí)，這時(shí)當(dāng)主軸需通過 C 軸回轉(zhuǎn)或分度時(shí)，滑動(dòng)齒輪與主軸齒輪嚙合。從動(dòng)齒輪由精確調(diào)整滑塊來調(diào)整該條塊是可以固定的，為了可以消除嚙合的間隙。C 軸的分度精度由一個(gè)脈沖編碼器來保證，分度精度為 0.01°。以下為 C 軸銑削加工例圖：
圖 2.1 C 軸銑削加工圖
2.3.2 X 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
本課題主要針對(duì)車削中心的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析， 其運(yùn)動(dòng)主要有主軸 （C 軸） 傳
動(dòng)，X 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀塔分度運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.3.3 Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)
Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)， 帶有工作臺(tái)的螺母旋轉(zhuǎn)副通過滾動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn) Z 軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
2.3.4 刀塔分度運(yùn)動(dòng)
刀塔分度是通過刀架后面的回轉(zhuǎn)伺服電機(jī)直接帶動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)、脫齒、轉(zhuǎn)塔刀盤按最短路程分度是因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)得到了換刀的指令，而當(dāng)電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，插銷會(huì)左移因?yàn)殡姶盘匾呀?jīng)通電 插入驅(qū)動(dòng)盤的孔中， 然后電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)，這時(shí)轉(zhuǎn)塔刀盤完成夾緊和齒定位時(shí)電動(dòng)機(jī)開始停轉(zhuǎn)。
2.3.5 動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng)
動(dòng)力刀具開始轉(zhuǎn)動(dòng)到工作位置在轉(zhuǎn)塔刀架上，會(huì)發(fā)出信號(hào)當(dāng)定位夾緊后，離合齒輪軸會(huì)左移因?yàn)榘l(fā)出的信號(hào)會(huì)驅(qū)動(dòng)液壓缸的活塞桿然后通過杠桿，這時(shí)有兩個(gè)齒輪會(huì)發(fā)生嚙合。一個(gè)是動(dòng)力刀具傳動(dòng)軸右端的齒輪，一個(gè)是離合齒輪軸左端的內(nèi)齒輪，大齒輪會(huì)在這時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力刀具旋轉(zhuǎn)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)液壓缸活塞桿通過杠桿帶動(dòng)離合齒輪軸右移時(shí)是因?yàn)檫@時(shí)控制系統(tǒng)收到了動(dòng)力刀具需要傳位的信號(hào)在轉(zhuǎn)帖刀架上，動(dòng)力刀具在轉(zhuǎn)塔刀架上才開始轉(zhuǎn)位。而徑向動(dòng)力刀具轉(zhuǎn)動(dòng)是電機(jī)通過傘齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。
2.3.6 車削加工中心的應(yīng)用
車削中心的應(yīng)用很廣泛：如直軸和盤，套類零件等。
圖 2.2 車削中心的應(yīng)用
第三章 車削中心加工工藝分析
根據(jù)對(duì)該零件的分析，因?yàn)樵摿慵砻嬗蓤A弧、圓柱、圓錐、鍵槽、孔、內(nèi)圓表面組成，所以如果在普通數(shù)控機(jī)床上加工至少是需要兩臺(tái)機(jī)床的，但是對(duì)于車削中心是只需一臺(tái)的。
3.1 零件的加工工藝
圖 3.1 車削加工中心零件圖
該零件表面由圓弧、圓柱、圓錐、鍵槽、孔、內(nèi)圓表面組成，順圓弧面由 S Φ50mm，SΦ22mm 的尺寸公差兼有控制該弧面形狀誤差作用，尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚，零件材料為 45#調(diào)制鋼，無硬度要求。
綜上所述，采取以下幾點(diǎn)工藝措施：
①對(duì)圖樣給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸全部取其基本尺寸即可。
②該零件為粗短軸零件，加工前先將左右斷面車出來，鉆中心圓孔。
③零件兩頭內(nèi)圓直徑不一樣，加工時(shí)注意基準(zhǔn)找準(zhǔn)。
④需要注意掉頭對(duì)刀和端面找準(zhǔn)，這時(shí)零件需要掉頭加工，
⑤注意裝夾夾緊力大小，以免破壞零件形狀，尤其是在銑鍵槽時(shí)特別注意。
3.2 確定裝夾方案、加工順序及走刀路線
①參照零件草圖，先從左向右加工，三爪卡盤自動(dòng)加緊，如下圖所示。加工順序的確定按由內(nèi)到外，由粗到精，由近到遠(yuǎn)原則加工，先車端面后鉆孔、鏜孔、再車外圓及外輪廓。
圖 3.2 車削加工中心零件裝夾圖（一）
②掉頭加工右側(cè)外圓并帶有內(nèi)螺紋部分。
用三爪自動(dòng)定心卡盤按照下圖示位置加緊， 加工順序按由內(nèi)到外， 由粗到精，由近到遠(yuǎn)， 先面后孔， 先車后銑原則。結(jié)合本零件的結(jié)構(gòu)特征，可先車端面后輪廓表面鉆孔、鏜孔、加工螺紋、銑方槽，接著先粗車外圓表面，然后加工外輪廓表面。最后銑鍵槽，鉆Ф5 孔。
圖 3.3 車削加工中心零件裝夾圖（二）
3.3 車床切削用量選擇與計(jì)算
1.車削用量選擇
車削用量的選擇原則：切削力、切削功率、刀具磨損加工質(zhì)量和加工成本對(duì)切削用量的大小都有顯著的影響。所以綜合考慮以上因素，因考慮這些方面：
（1） 生產(chǎn)效率
（2） 機(jī)床功率
（3） 刀具耐用度
（4） 加工表面粗糙度要求如下：
加工材料——45 調(diào)質(zhì)鋼，σb=700MPa，鍛件，有外皮；
加工尺寸——坯件 D=93mm，車削后 d=90mm，加長(zhǎng)長(zhǎng)度=40mm; 加工要求——車削后表面粗糙度為 Ra3.2μm;
車床——車削中心，工件兩端支承在頂尖上。2.刀具
通過對(duì)零件的分析，對(duì)零件加工的刀具參數(shù)填入以下工藝卡片之中
表 3.1 刀具參數(shù)
產(chǎn)品名稱
或代碼
車削中心
工藝分析
零件名稱
零件圖號(hào)
序號(hào)
刀具
號(hào)
刀具規(guī)格
名稱
數(shù)量
加工表
面
刀尖半徑
mm
備注
1
T0101
寬 4mm 鏜
孔刀
1
軸內(nèi)圓
2
T0202
10mm 中心
鉆
1
軸孔
10
3
T0303
硬合金外
圓車刀
1
軸外圓
0.5
2525
4
T1212
鉆孔刀
1
軸細(xì)孔
5
T1212
x 向銑刀
1
軸鍵槽
5
6
T0707
硬合金內(nèi)
60 螺紋刀
1
內(nèi)螺紋
7
T1010
Z 向銑刀
1
軸方槽
10
3.根據(jù)零件從左向右加工
——切削深度（mm）
d ——工件外徑（mm） ；
n ——工件轉(zhuǎn)數(shù)（r/min） ； f ——進(jìn)給量（mm/r） ；
T ——刀具壽命（min） 。1.粗加工
由于工件是鍛件毛坯，加工余量達(dá) 1.5mm，而加工要求又較高（Ra3.2μm） ， 故分一次走刀，粗車加工余量取為 0.5mm。
（1） 確定切削深度由于粗加工余量?jī)H為 0.5mm，在一次走刀內(nèi)可以完成，所以：
==1mm.(3.1)
（2） 確定進(jìn)給量 f，在粗車鋼料、刀桿尺寸為 16mm×25mm、≦3mm 以及工件直徑為 78～92mm 時(shí)，由機(jī)械加工工藝手冊(cè)所得：
f =0.4～0.7mm/r
按車削中心車床說明書選擇f =0.45mm/r
確定的進(jìn)給量尚不知可滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)車削中心車床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力 =3530N。
根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)，當(dāng)鋼的強(qiáng)度=680～810MPa 鋼料， ≤4mm， f≤ 0.55mm/r，
=45°， （預(yù)計(jì)） ，進(jìn)給力為=1820N。切削時(shí) 的修正系數(shù)為
=1.0，
=1.0,
=1.11（見表加工鋼及鑄鐵時(shí)刀具幾何參數(shù)改變時(shí)切削力的修正系數(shù)） ，故實(shí)際進(jìn)給力為
=1820×1.11N=2020N
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的進(jìn)給力， 故所選 f=0.45mm/r 的進(jìn)給量可用。
(3) 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)，車刀后刀面最大磨損量取為 1mm，車刀壽命 T=60min。
(4) 確定切削速度,切削速度可根據(jù)公式計(jì)算，也可直接由機(jī)械加工工藝手冊(cè)查出。
根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)，當(dāng)工件材料使用的是 45 鋼的時(shí)候，切削用量在
1-5mm,f=0.1-0.6mm/r 的范圍內(nèi)，選擇切削速度在 40-80m/min,根據(jù)以上所查可以選擇切削速度為 50m/min.由公式：
===171.2r/min(3.2)
根據(jù)車削中心說明書，選擇
=200r/min.
(5) 檢驗(yàn)機(jī)床功率 切削時(shí)的功率可由表查出，也可按公式計(jì)算。由機(jī)械加工工藝手冊(cè)，當(dāng)=580970MPa,f 時(shí)，=3.4kw。
切削功率的修正系數(shù) ==0.94,=1.0,故，實(shí)際切削時(shí)的功率為 =3.4× 0.94KW=3.196KW。
根據(jù)公式所得的切削功率=。式中可由表直接查出，當(dāng) 580～970MPa，≤4mm， f ＜0.6mm/r，≤55m/min 時(shí)，=3630,故由機(jī)械工藝手冊(cè)切削力 的修正系數(shù)為
=0.94,=1.0。
=3630×0.94N=3412N，故 ==2.73kw.(3.3)
根據(jù)車削中心說明書，當(dāng) =200r/min 時(shí)，車床主軸允許功率 PE=2.73kw， 因 Pc＜PE，故所選擇之切削用量可在車削中心上進(jìn)行。最后決定的車削用量為：
=4mm, f=0.45mm/r, n=200r/min, =50m/min
（6）計(jì)算基本工時(shí)
=(3.4)
式中 L=l+y+ Δ ,l=158mm ， 車削時(shí)的入切量及超切量 y+ Δ =4.3mm, 則L=162.3mm,故
==1.8min
2. 精加工
（1） 決定切削深度
==0.5mm(3.5)
（2） 決定進(jìn)給量 f
半精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的限制。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)，當(dāng)表面粗糙度為 Ra3.2μm， ，v ＞50m/min （預(yù)計(jì)） 時(shí)，f =0.3～0.35mm/r。
根據(jù)車削中心說明書，選擇 f =0.3mm/r。
（3） 選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
根據(jù)手冊(cè)，選擇車刀后刀面最大磨損兩為 0.4mm，刀具壽命 T=60min。
（4）決定切削速度，當(dāng)σb=630～700MPa， ≤1.4mm，f≤0.38mm/r 時(shí)，
=156m/min，切削速度的修正系數(shù)均為 1，故ˊ =156m/min。
=551.7r/min.(3.6)
根據(jù)車削中心說明書，選擇
=600r/min 所以實(shí)際切削速度為
===169.56m/min(3.7)
(5） 校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)，當(dāng)σb=580～970MPa，≤2mm， f
≤0.30mm/r， ≤162m/min 時(shí)，Pc=2.4kW。根據(jù)車削中心說明書，當(dāng)
=800r/min 時(shí)，主軸允許功率為 5.5kW。由于 Pc＜PE，所以，切削用量是可用的，即
=0.5mm,f=0.3mm/r,n=600r/min,=169.56m/min.
(6) 計(jì)算基本工時(shí)
根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè)，
=min==0.87min(3.8)
y+Δ=2,故 L=l+y+2=155+2=157mm
=0.87min
3. 鉆削用量選擇舉例
加工材料-----45 調(diào)質(zhì)鋼,σb=640Mpa
工藝要求----孔徑 d=10mm,孔深 l=150mm,通孔,精度為 H12～H13,用乳化液冷卻
機(jī)床 車削中心
(1) 選擇鉆頭
選擇高速鋼麻花鉆頭,其直徑 =10mm.鉆頭幾何尺寸根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè): 雙錐修磨橫刃,β=30o,2￠=118o,2￠1=70o,bε=2.5mm,=12o, ￠=55o。
(2) 選擇切削用量
1) 決定進(jìn)給量 f
① 按加工要求決定進(jìn)給量:根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè),當(dāng)加工要求為 H12～ H13 精度,鋼的強(qiáng)度σb＜800Mpa,=10mm,l=4mm。
②按鉆頭強(qiáng)度決定進(jìn)給量:根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè),當(dāng)σb=640Mpa,10mm,鉆頭強(qiáng)度允許的進(jìn)給量 f=1.11mm/r。
③ 按機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)決定進(jìn)給量:根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè),當(dāng)σb≤640Mpa,≤ 20.5mm,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力為 8330N(Z525 車削中心允許的軸向力為
8830N,見機(jī)械加工工藝手冊(cè)時(shí),進(jìn)給量為 0.53mm/r。
從以上三個(gè)進(jìn)給量比較可以看出,受限制的進(jìn)給量時(shí)工藝要求,其值為f=0.33～0.41mm/r.根據(jù)車削中心說明書,選擇 f=0.36mm/r。
由于是加工通孔,為了避免孔即將鉆孔時(shí)鉆頭容易折斷,故宜在孔即將鉆穿， 停止自動(dòng)進(jìn)給而采用手動(dòng)進(jìn)給。
機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度也可根據(jù)初步確定的進(jìn)給量查出軸向力再進(jìn)行比較來校驗(yàn)。
由機(jī)械加工工藝手冊(cè)，可查出鉆孔時(shí)的軸向力,當(dāng) f=0.36mm/r,≤21mm 時(shí), 軸向力=6090N
軸向力的修正系數(shù)均為 1.0,故 =6090N。
根據(jù)車削中心說明書,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度允許的最大軸向力為 =8830N,由于
＜故 f=0.36mm/r 可用。
2) 決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 由機(jī)械加工工藝手冊(cè),當(dāng) =10mm 時(shí),鉆頭后刀面最大磨損量取為 0.6mm,壽命 T=45min 。
3) 決定切削速度 由機(jī)械加工工藝手冊(cè) σb=640Mpa 的 45 鋼加工性屬 5 類。由機(jī)械加工工藝手冊(cè), 當(dāng)加工性為第 5 類,f=0.05mm/r, 雙橫刃磨的鉆
頭,=10,=15m/min。
切削速度的修正系數(shù)為:kTv=1.0,kcv=1.0,klv=1.0,故
v==15×1.0×1.0×1.0×0.85m/min=12.75m/min(3.9)
n===406r/min(3.10) 根據(jù)車削中心說明書,可考慮選擇 500r/min。驗(yàn)算機(jī)床扭矩及功率
根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè),當(dāng) f≤0.33 mm/r,d0≤21 mm 時(shí),Mt=53.86N.m。
根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊(cè),當(dāng)σb=570～680Mpa,20mm, f≤0.32 mm/r,=17.4m/min 時(shí),=1.1kW.
根據(jù)車削中心說明書,PE=2.8×0.81=2.26kW. 由于 Mc＜Mm,Pc＜Pe,故選擇的切削用量可用
(3) 計(jì)算基本工時(shí)
式中:L=l＋y＋△,l=80mm,入切量及超切量由機(jī)械加工工藝手冊(cè)查出 y＋△
=10mm.故
=min=1.18min 4.鏜孔
鏜孔的切削用量由機(jī)械加工工藝手冊(cè)查出 f=20mm/min,主軸轉(zhuǎn)速 300r/min。掉頭加工車外圓鉆孔與上面相同。
銑削速度的公式：
從公式中相關(guān)變量都可以通過機(jī)械加工工藝手冊(cè)查到相應(yīng)的數(shù)值，即
=240,=10mm,=0.17,=1,T=60mm,m=0.33,=10mm,=0.05,=0.28,=0.19,=0.1,=0.15m
m/z,=1mm,z=0.28。
從而計(jì)算出相應(yīng)銑削速度為=800r/min,由機(jī)械加工工藝手冊(cè)得進(jìn)給量為20mm/min。
表 3.2 機(jī)械加工工藝卡片（一）
機(jī)械加工工藝卡片
產(chǎn)品
型號(hào)
0000
零件
圖號(hào)
Lathe-1
備
注
產(chǎn)品名稱
車削中心加工
實(shí)例
零件名稱
螺旋特性軸
材料
45#
毛坯
低碳鋼
牌號(hào)
種類
毛坯
15893
每毛
1
外形
坯件
尺寸
數(shù)
設(shè)備
車削中
夾具
名稱
心
或編
號(hào)
工步號(hào)
工序內(nèi)容
車削用量
刀具
背吃
刀量mm
進(jìn)給速
度mm/min
主軸轉(zhuǎn)
速r/min
從左向右加工
1
車端面
2
80
200
粗車車刀
2
鉆孔
15
500
10mm 中鉆
3
鏜孔
2
20
300
寬 4mm 鏜刀
4
粗車外圓
1
80
200
外圓車刀
5
精車外圓
0.5
40
600
外圓車刀
編制
審核
批準(zhǔn)
共二頁
表 3.3 機(jī)械加工工藝卡片（二）
11 機(jī)械 2 班
機(jī)械加工工藝卡片
產(chǎn)品
型號(hào)
0000
零件圖
號(hào)
Lathe-1
備
注
產(chǎn)品名稱
車削中
心加工實(shí)例
零件名稱
螺旋特性軸
材料
45#
毛坯種
低碳鋼
牌號(hào)
類
毛坯
15893
每毛坯
1
外形
件數(shù)
尺寸
設(shè)備
名稱
車削中
夾具
或編
心
號(hào)
工步號(hào)
工序內(nèi)容
車削用量
刀具
背吃
進(jìn)給速
主軸轉(zhuǎn)
刀量
mm
度
mm/min
速
r/min
掉頭加工右側(cè)外圓并帶有內(nèi)螺紋部分
1
車端面
2.5
80
800
外圓車刀
2
車內(nèi)螺紋
系統(tǒng)配
給
系統(tǒng)
配給
硬合金內(nèi)
螺紋刀
3
粗車外輪廓表面
1.5
80
200
外圓車刀
4
精車外輪廓表面
1.5
40
600
外圓車刀
5
銑端面槽
2
400
800
Z 向銑刀
6
銑鍵槽
2
400
800
X 向銑刀
7
鉆孔
15
600
5 鉆孔刀
編制
審核
批準(zhǔn)
共二頁
3.4 零件加工程序
根據(jù)加工工藝卡片開始使用 fanuc i8 系統(tǒng)編程
○1 從左向右加工
開 始 ： N01010 G54; G94; G90;
M06 T0303;
M03 S800;
G98;
端面： N02010 G00 X46.5 Z-2;
G01 X-46.5 F80;
G00 X200 Z200;
鉆中心孔： N03010 M06 T0202;
G00 X0 Z2;
M03 S600;
G01 Z-157 F15;
G01 Z2;
G00 X200 Z200;
鏜 孔 N04010 M06 T0101; G00 X0 Z2; G74 R1;
G74 X30 Z-155 P3000 Q3000 R0 F20; G00 X30 Z2;
G74 R1;
G74 X37 Z-40;
G00 X200 Z100;
粗車外輪廓 N05010 M06 T0303;
M03 S300;
G00 X45.25 Z0;
G01 Z-45 F80;
G00 X46.5 Z0;
G00 X200 Z200 精車外輪廓 N06010 M03 S600;
G00 X42 Z0;
G01 X45 Z-2 F40; G01 X45 Z-40; G01 X30 Z-55; G01 X30 Z2;
G00 X200 Z200;
結(jié)束 N07010 M05; M30;
○2 掉頭加工右側(cè)外圓并帶有內(nèi)螺紋部分開始 N08010 M03 S800;
G55;
G00 X95 Z-2;
端面 N09010 G00 X28 Z-2; G01 X-28 Z-2; G00 X200 Z200;
內(nèi)螺紋 N10010 M06 T0707; G00 X30 Z-2;
G76 P040060 Q100 R0.1;
G76 X60.752 Z-33 P1624 Q500 R0 F3; 粗車外輪廓 N11010 M06 T0303;
M03 S800;
G00 X35 Z0;
G01 X35 Z-2;;
G01 Z35;
G01 X35 Z-102;
G00 X200 Z200;
精車外輪廓 M03 S600; G00 X35 Z0; G01 X30 Z-2;
G02 X30 Z-17 R10 F30; G00 X30 Z-17;
G02 X30 Z-37 R15 F30; G00 X30 Z-37;
G01 X30 Z-82;
G00 X30 Z-82;
G03 X30 Z-102 R15 F30; G00 X200 Z200;
銑端面槽 N13010 M12;
M06 T1010;
M70;
M93 S800;
C0;
G00 G40 X41 Z-2; G01 Z-7 F400; G01 X23;
G01 X41;
C60;
G00 X41 Z-2;
G01 Z-7;
G01 X23; G01 X41; C120;
G00 X41 Z-2; G01 Z-7;
G01 X23; G01 X41; C180;
G00 X41 Z-2; G01 Z-7;
G01 X23; G01 X41; C240;
G00 X41 Z-2; C240;
G00 X41 Z-2; G01 Z-7;
G01 X23; G01 X41; C300;
G00 X41 Z-2;
G01 Z-7;
G01 X23;
G01 X41;
銑鍵槽 N14010 M06 T1212 M13 S800;
G00 X40 Z-40; G01 X38 F400; G01 Z-61;
G01 X80;
G00 Z-56;
C90;
G01 X76;
G01 Z-61;
G01 X80;
G00 Z-56;
C180;
G01 X76;
G01 Z-61;
G01 X80;
G00 Z-56;
C270;
G01 X76;
G01 Z-61;
G01 X80;
G00 Z-56;
G00 X200 Z200;
M15
鉆孔 N15010 M12;
M13 S800;
C0;
G00 G40 X40 Z-38; G01 X0;
G01 X41;
C90;
G01 X0;
GO1 X41;
C180;
G01 X0;
G01 X41;
C270;
G01 X0;
G01 X41;
G00 X200 Z200;
M15;
M30;
第四章 非車削機(jī)床的加工工藝分析
根據(jù)老師所給的零件，我們可以直觀的看到該零件表面是由圓弧、圓柱、圓錐、鍵槽、孔、內(nèi)圓表面組成，車削加工中心除了具有 X、Z 軸外，還具有 C 軸功能，可以實(shí)現(xiàn)銑削功能，在外圓上銑削槽，端面上加工非軸線孔，所以如果沒有車削中心的話，我們至少需要一臺(tái)普通數(shù)控車床和一臺(tái)普通數(shù)控銑床，而通過零件構(gòu)造我們知道在數(shù)控車床上我們需要對(duì)毛坯進(jìn)行粗加工和精加工。由于普通數(shù)控車床只有四刀位，所以需要人工換刀。
由于零件上有鍵槽和孔，所以普通的數(shù)控銑床是需要人工換刀的，而且加工時(shí)需要人為
分度，不易精準(zhǔn)角度，且需要多長(zhǎng)裝夾，很難保證精確度，其所有的切削用量選擇都與車削中心相同，具體的詳見工藝卡片。
表 4.1 工藝卡片（一）
機(jī)械加工工藝卡片
產(chǎn)品型號(hào)
0000
零件圖號(hào)
Lathe-1
備注
產(chǎn)品名稱
普通機(jī)床加
工實(shí)例
零件名稱
螺旋特性軸
夾具
材料牌號(hào)
45#
毛坯種類
低碳鋼
每臺(tái)件數(shù)
1
毛坯外形尺
寸
15893
每毛坯件數(shù)
1
從左向右加工
工步號(hào)
工序內(nèi)容
車削用量
設(shè)備名稱或編號(hào)
刀具
背吃刀量mm
進(jìn)給速度
mm/min
主軸轉(zhuǎn)速
r/min
1
車端面
2
80
800
C620-1
粗車車刀
2
鉆孔
15
600
C620-1
10mm 中心
鉆
3
鏜孔
2
20
600
C620-1
寬 4mm 鏜
孔刀
4
粗車外圓
1
80
200
C620-1
外圓車刀
5
精車外圓
0.5
40
600
C620-1
外圓車刀
編制
審核
批準(zhǔn)
共二頁
表 4.2 工藝卡片（二）
機(jī)械
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