典型軸零件數(shù)控車削加工工藝及編程設(shè)計
31頁 12000字數(shù)+論文說明書+1張CAD圖紙【詳情如下】
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典型軸零件數(shù)控車削加工工藝及編程設(shè)計說明書.doc
零件圖.dwg
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1數(shù)控機床的介紹 1
1.2數(shù)控編程的介紹 2
2 工藝方案分析 7
2.1 零件圖 7
2.2工藝設(shè)計及零件圖分析 8
2.21、工藝設(shè)計 8
2.22、零件工藝分析 9
2.3確定加工方法 9
2.4 確定加工方案 10
3 工件的裝夾 10
3.1定位基準的選擇 10
3.2定位基準選擇的原則 11
3.3確定零件的定位基準 11
3.4裝夾方式的選擇 12
3.5數(shù)控車床常用裝夾方式 13
3.6確定合理的裝夾方式 14
4 刀具及切削用量 15
4.1選擇數(shù)控刀具的原則 16
4.2選擇數(shù)控車削用刀具 17
4.3設(shè)置刀點和換刀點 18
4.4確定切削用量 19
5 此典型軸類零件加工 22
5.1 軸類零件加工的工藝分析 24
5.2 典型軸類零件加工工藝 26
5.3 手工編程 29
6 結(jié)束語 29
致謝詞 30
參考文獻 31
摘要
本次畢業(yè)設(shè)計的題目是典型軸類零件數(shù)控車削加工工藝及編程，文章的重點在于對典型軸類零件的工藝性和力學(xué)性能分析，對加工工藝規(guī)程進行合理分析，對典型軸類零件進行加工工藝規(guī)程的設(shè)計，其中包括了軸類零件的數(shù)控車削加工，并且介紹了數(shù)控車削加工工藝及數(shù)控編程，以此典型軸類零件進行數(shù)控車削加工工藝編制和數(shù)控編程的設(shè)計，經(jīng)過實踐證明，最終可以加工出合格的典型軸類零件。
文章的主要內(nèi)容為典型軸類零件的工藝分析，工藝路線的制定，各工序的切削力及切削工時的計算以及零件的手工程序的編制和各主要工序的程序清單。
關(guān)鍵詞：軸類零件；數(shù)控車削；工藝設(shè)計
Abstract
The topic of this graduation design is a typical shaft parts NC turning machining process and programming, the focus of the article is of a typical shaft parts, the processing and mechanical properties analysis, the processing procedures of rational analysis, processing procedures for the design of a typical shaft parts, including CNC turning of shaft parts, and introduces the NC turning machining process and CNC programming, this typical shaft parts of NC machining process planning and NC programming design, through the practice proved that can process a qualified typical shaft parts.
Process analysis of a typical shaft parts of the main contents of the article, formulation process, the process of cutting force and the cutting man hour calculation and preparation of parts of the manual procedure and the key process of the program list.
Keywords: axial parts; The numerical control turning; Process design
1 緒論
1.1數(shù)控機床的介紹
數(shù)字控制（Numerical Control,簡稱NC）技術(shù)是近代發(fā)展起來的一種用數(shù)字化信息進行控制的自動控制技術(shù)，在機床領(lǐng)域具體指的是用數(shù)字化信號對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。定義中的“機床”不僅指金屬切削機床，還包括其他各類機床，如線切割機床，三坐標測量機等。
數(shù)控系統(tǒng)（NC System）是指采用數(shù)字控制技術(shù)的控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)，能自動閱讀輸入載體上預(yù)先給定的數(shù)字值和指令，并將其譯碼，處理，從而自動的控制機床進給運動進行零件加工。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。
數(shù)控機床（NC Machine Tools）又稱CNC機床，數(shù)字化信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品。它能利用數(shù)字化信息（指令，代碼）對機床的進給運動和加工過程進行控制，即把刀具和工件之間的相對位置，機床電動機的啟動和停止，主軸變速，刀具的選擇，工件的夾緊松開，冷卻電動機的開關(guān)等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。
6 結(jié)束語
在數(shù)控車削加工中經(jīng)常遇到的軸類零件，本設(shè)計論文中采用含螺紋零件進行編程設(shè)計，在螺紋車削編程中要注意，數(shù)控車床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實際轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具進給一個螺紋導(dǎo)程的同步運動，從螺紋粗車刀精車，主軸的轉(zhuǎn)速必須保持不變，給特殊軸零件結(jié)構(gòu)，有螺紋、倒角、圓弧、孔、槽等。數(shù)控加工的基本編程方法時用點定位指令編寫接近或離開工件等空行程軌跡，要用插補指令編寫工件輪廓的切削進給軌跡。
幾個星期以來，從開始刀畢業(yè)設(shè)計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計過程中使我學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對數(shù)控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復(fù)雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。
致謝詞
致謝:
經(jīng)過了兩個多月的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了畢業(yè)設(shè)計。從開始思考論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文設(shè)計的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受。我開始了獨立的學(xué)習(xí)和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學(xué)習(xí)的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。
最后，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師。是他們在我畢業(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵,使我能夠順利完成畢業(yè)設(shè)計，在此表示衷心的感激。各位老師認真負責(zé)的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他們耐心的輔導(dǎo)。本設(shè)計能夠順利的完成，也歸功于各位老師的認真負責(zé)，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設(shè)計中得以體現(xiàn)。同時我在網(wǎng)上也搜集了不少資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。在此本系的全體老師表示由衷的謝意。
大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學(xué)的知識應(yīng)用到實際工作中去。即將結(jié)束再次學(xué)習(xí)的生活，相信等待我的是一片充滿機遇、風(fēng)險與快樂的土地；也相信我和同仁們的事業(yè)必將如涅磐之鳳、浴火之凰。
參考文獻
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畢業(yè)設(shè)計（論文） 論文題目 :典型軸零件數(shù)控車削加工工藝及編程 學(xué)院名稱 : 班 級 : 學(xué) 號 : 學(xué)生姓名 : 指導(dǎo)教師 : 完成時間 : 年 月 日 I 目 錄 摘要 .................................................................................................................................................................... I ....................................................................................................................................................... 緒論 ........................................................................................................................................................... 1 控機床的介紹 ....................................................................................................................... 1 控編程的介紹 ..................................................................................................................... 工藝方案分析 ...................................................................................................................................... 3 件圖 ........................................................................................................................................... 3 藝設(shè)計及零件圖分析 ....................................................................................................... 4 藝設(shè)計 ................................................................................................................................. 4 件工藝分析 ...................................................................................................................... 4 定加工方法 ............................................................................................................................. 5 定加工方案 ........................................................................................................................... 5 3 工件的裝夾 ........................................................................................................................................... 6 位基準的選擇 ....................................................................................................................... 6 位基準選擇的原則 ............................................................................................................. 6 定零件的定位基準 ............................................................................................................. 6 夾方式的選擇 ....................................................................................................................... 7 控車床常用裝夾方式 ....................................................................................................... 7 定合理的裝夾方式 ............................................................................................................. 7 4 刀具及切削用量 ................................................................................................................................. 7 擇數(shù)控刀具的原則 ............................................................................................................. 7 擇數(shù)控車削用刀具 ............................................................................................................. 8 置刀點和換刀點 .................................................................................................................. 8 定切削用量 ............................................................................................................................. 9 5 此典型軸類零件加工 ......................................................................................................................... 9 類零件加工的工藝分析 ................................................................................................. 9 型軸類零件加工工藝 .................................................................................................... 14 工編程 .................................................................................................................................... 17 6 結(jié)束語 ...................................................................................................................................................... 24 致謝詞 ............................................................................................................................................................ 30 參考文獻 ...................................................................................................................................................... 31 要 本次畢業(yè)設(shè)計的題目是典型軸類零件數(shù)控車削加工工藝及編程，文章的重點在于對典型軸類零件的工藝性和力學(xué)性能分析，對加工工藝規(guī)程進行合理分析，對典型軸類零件進行加工工藝規(guī)程的設(shè)計，其中包括了軸類零件的數(shù)控車削加工，并且介紹了數(shù)控車削加工工藝及數(shù)控編程，以此典型軸類零件進行數(shù)控車削加工工藝編制和數(shù)控編程的設(shè)計，經(jīng)過實踐證明，最終可以加工出合格的典型軸類零件。 文章的主要內(nèi)容為典型軸類零件的工藝分析，工藝路線的制定，各工序的切削力及切削工時的計算以及零件的手工 程序的編制和各主要工序的程序清單。 關(guān)鍵詞 ： 軸類零件；數(shù)控車削；工藝設(shè)計 he of is a C of is of a of of a NC of C NC C C a of a of of of of of of 1 1 緒論 控機床的介紹 數(shù)字控制（ 稱 術(shù)是近代發(fā)展起來的一種用數(shù)字化信息進行控制的自動控制技術(shù)，在機床領(lǐng)域具體指的是用數(shù)字化信號對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。定義中的“機床”不僅指金屬切削機床，還包括其他各類機床，如線切割機床，三坐標測量機等。 數(shù)控系統(tǒng)（ 指采用數(shù)字控制技術(shù)的控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)，能自動閱讀輸入載體上預(yù)先給定的數(shù)字值和指令，并將其譯碼，處理，從而自動的控制機床進給運動進行零件加工。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。 數(shù)控機床（ 稱 床，數(shù)字化信息實現(xiàn)機床控制的機電一體化產(chǎn)品。它能利用數(shù)字化信息（指令，代碼）對機床的進給運動和加工過程進行控制，即把刀具和工件之間的相對位置，機床電動機的啟動和停止，主軸變速，刀具的選擇，工件的夾緊松開，冷卻電動機的開關(guān)等各種操作和順序動作等信息用代碼化的數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼，運算，發(fā)出各種指令控制機床伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。 與通用機床和專用機床相比，數(shù)控機床具有以下主要特點： 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，現(xiàn)在一般的數(shù)控機床的精度都能達到 完成普通機床難以完成的加工或根本不能加工的復(fù)雜零件的加工。 生產(chǎn)效率高，數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速，進給速度和快速定位速度高，通過合理選擇切削參數(shù)，可充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時間，不僅加工過程穩(wěn)定，而且能保證加工效果的高精度。而且不需要在加工過程中進行測量檢查，就能連續(xù)的完成整個加工過程，減少輔助動作時間和停機時間 有利于制造技術(shù)向綜合自動化方向發(fā)展。數(shù)控機床是機械加工自動化的基礎(chǔ)設(shè)備之一，當今以數(shù)控機床為基礎(chǔ)建立起來的 綜合自動化系統(tǒng)使機械制造的集成化，自動化和智能化得以逐 步實現(xiàn)。 功能豐富。 統(tǒng)不僅能控制機床的運動，而且還對機床進行全面的監(jiān)控，自診斷報警，通信管理等。減少人工勞動強度，改善勞動條件，實現(xiàn)一人多機操作 2 控編程的介紹 數(shù)控機床和普通機床不同，整個加工過程中不需要人的操作，而由程序來進行控制。在數(shù)控機床加工零件時，首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計算刀具中心運動軌跡及其位置數(shù)據(jù)；然后然后把全部工藝過程以及其他輔助功能（主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開關(guān)、變速。換刀等）按運動順序，用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過調(diào) 試后記錄在控制介質(zhì)（或稱程序載體）上；最后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機床完成工件的全部加工過程。因此，把從分析零件圖樣開始到獲得正確的程序載體為止的全部過程為零件加工程序的編制。 手工編程是指程序編制的整個步驟幾乎全部是由人工完成的。對于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯機會較少，這時用手工編程即及時又經(jīng)濟，因而手工編程仍被廣泛的應(yīng)用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。但是工件輪廓復(fù)雜，特別是加工非圓弧曲線、曲面等平面，或工件加工程序較長時，使用手工編 程將十分繁瑣、費時，而且容易出錯，常會出現(xiàn)手工編程工作跟不上數(shù)控機床的加工情況，影響數(shù)控機床的開動率。此時必須用自動編程的方法編制程序。 件是利用計算機和相應(yīng)的處理程序、后置處理程序?qū)α慵闯绦蜻M行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過程中，除擬定工藝方案仍主要依靠人工進行外（有些自動編程系統(tǒng)能確定最佳的加工工藝參數(shù)），其余的工作，包括數(shù)值計算、編寫程序單、制作數(shù)控介質(zhì)、程序檢驗等各項工作均有計算機自動完成。編程人員只需要根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫出零件加工的源程序，送入計算機，由計算 機自動地進行數(shù)值計算、后置處理，編寫出零件加工程序單，并在屏幕模擬顯示加工過程，及時修改，將加工程序通過直接通信的方式送入數(shù)控機床，指揮機床工作。 件是將加工零件以圖形的形式輸入計算機，有計算機自動進行數(shù)值計算、前置處理，在屏幕上形成加工軌跡，及時修改，再通過后置處理形成加工程序輸入數(shù)控機床進行加工。自動編程的出現(xiàn)使得一些計算繁瑣、手工編程困難、或手工無法編出的程序都能夠?qū)崿F(xiàn)。 3 2 工藝方案分析 件圖 二維圖 4 維圖 藝設(shè)計及零件圖分析 藝設(shè)計 （ 1）工藝設(shè)計 1）對零件進行工藝分析 2）選擇毛坯和機床 3）確定加工方案 4）選擇刀具并填寫工具單 5）確定零件裝夾方式 6）確定粗、精車加工切削用量 7）確定工序內(nèi)容并填寫工序卡 （ 2）編寫加工程序 1）建立工件坐標系 2）基點尺寸計算與確定 3）螺紋尺寸及其精度計算 4）編寫加工程序 （ 3）零件加工與精度檢測 1）加工程序輸入與仿真 2）零件加工 3）零件精度檢測，填寫零件加工質(zhì)量檢驗單 件工藝分析 5 此零件采用材料為 45號鋼，要求粗糙等級為 有Φ 28Φ、 35、Φ 42的外園、退刀槽、螺紋及Φ 20的孔 定加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結(jié) 合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。 通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。 根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用（數(shù)控車床型號）數(shù)控機床。 定加工方案 零件上比較精密表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。 此零件精度要求不是很高采用盡可能少的加工方法，可 通過一夾一頂?shù)募庸し椒?。先加工外輪廓，后加工退刀槽及螺紋和孔 該典型軸加工順序為： 采用一夾一頂裝夾工件，粗、精加工外圓及加工螺紋。所用工具有外圓粗加工正偏刀（ 外圓精加工正偏刀（ 、 刀寬為 2加工工藝路線為：粗加工 φ42外圓（留余量：徑向 向 → 粗加工 φ35外圓（留余量：徑向 向 → 粗加工 φ28外圓（留余量：徑向 向 精加工 φ28外圓 → 精加工螺紋的外圓（ φ34. 9→ 精加工 φ35外圓 → 精加 6 工 φ42外圓 → 切槽 → 加工螺紋 → 切斷。 調(diào)頭用銅片墊夾 φ42圓，百分表找正后，精加工 φ20內(nèi)孔。所用刀具有 45°端面刀（ 內(nèi)孔精車刀（ 加工工藝路線為：加工端面 → 精加工 φ20內(nèi)孔。 3 工件的裝夾 位基準的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位的基準有著十分中的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能 簡化加工工序，提高加工效率。 位基準選擇的原則 1）基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準作為定位基準，盡量使用工序基準，定位基準、編程原點三者統(tǒng)一。 2）便于裝夾的原則。所選的定位基準應(yīng)能保證定位準確、可靠，定位夾緊簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。 3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標系已經(jīng)確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。 定零件的定位基準 調(diào)頭用銅片墊夾 φ42圓，百分表找正后，精加工 φ20內(nèi)孔。所用 刀具有45° 端面刀（ 內(nèi)孔精車刀（ 加工工藝路線為：加工端面 → 精加工 φ20 的內(nèi)孔。 夾方式的選擇 為了工件不至于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊壓牢，采用一夾一頂?shù)姆椒?。合理的選擇加緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。 控車床常用裝夾方式 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(yīng)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。 定合理的裝 夾方式 工件加工時采用三爪自定心卡盤夾持毛坯留出加工長度約 10件調(diào)頭時用軟爪或護套夾持工件Φ 42部位以便加工工件左端面孔及倒角。 4 刀具及切削用量 擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽 8 命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽 命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選的低些，一般取 15刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低些，當某工序單位時間內(nèi)所分擔到的全廠開支較大時，刀具壽命也應(yīng)選的低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比 ，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質(zhì)硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 擇數(shù)控車削用刀具 數(shù)控車削刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少 用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線型主副切削刃構(gòu)成，如 90度內(nèi)外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點（如加工路線、加工干涉等）進行全面考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強度。 置刀點和換刀點 刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對與工件運動的起點 ，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡化 9 程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計基準或工藝基準上。實際操作機床時，可以通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合，所謂“刀位點”是指刀具定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。用手動對到操 作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應(yīng)規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”時指刀架轉(zhuǎn)動換刀時的位置，換刀點應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其他部件為準。 定切削用量 數(shù)控編程時，編程人員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、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。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)揮刀具切削性能，保證合理 的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 5 此典型軸類零件加工 類零件加工的工藝分析 （ 1）常用的車刀選用 加工外圓及臺階是刀片的形狀有刀尖角為 80°菱形刀片， 55°菱形刀片，圓形刀片，方形刀片，等邊三角形刀片和 35°菱形刀片，其標準后角通常有 0°、 7°、 11°、 25°、30°等幾種規(guī)格。主偏角主要有 45°、 50°、 60°、 75°、 85°、 90°、 93°、 95°等形式。一般情況下加工臺階軸類零件宜采用裝有 80°菱形刀片的 95°車刀，這種車刀的特點是前角和副偏角較 大，摩擦小，消振散熱性好，不易拉毛零件表面，加工外圓或端面都很好用。粗加工外圓或端面則可采用裝 80°菱形刀片的車刀，這時不用 80°刀尖而是用 100°刀尖的菱形刀片，這樣不但進一步提高刀尖的強度，而且還提高了刀片的利用率有效提高粗加工時的加工效率。重切削時應(yīng)考慮選擇圓形刀片，以滿足切削要求，提高加工效率。斷屑槽形式選用應(yīng)結(jié)合粗、精加工，切削用量，切削連續(xù)性等方面合性選用。標 10 準刀桿截面通常為矩形、正方形和圓性三種，從成本和使用方便性上考慮，應(yīng)優(yōu)先采用正方形截面刀桿，刀桿的標準長度 32?500般情況下，為 提高切削過程的刀具剛度，在能夠滿足加工需要，又不會與零件其他部位產(chǎn)生干涉的情況下，刀桿長度不宜過長。刀桿結(jié)構(gòu)還要根據(jù)零件加工時的走刀方向，選擇左手刀或右手刀。選擇刀片角度和刀桿結(jié)構(gòu)和連接形式時，要充分考慮零件的結(jié)構(gòu)特點，以避免零件加工時刀具與零件其他部位產(chǎn)生干涉。刀片主要裝夾形式同前所述，采用正方形刀片的刀具具有結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝好等優(yōu)點。 80° 菱形刀片，刀尖和刀邊抗破損的能力最強。 加工內(nèi)孔時，最常采用裝有 80°菱形刀片的 95°車刀或采用裝有 60°三角形刀片的91°車刀。若加工內(nèi)孔徑 比外空徑大的臺階孔時宜采用裝有 55°菱形刀片的 110°車刀，這樣在加工大內(nèi)徑臺階孔時，可避免與零件直徑小的內(nèi)孔發(fā)生干涉（圖 為了防止切削拉毛零件加工表面，刀片斷屑槽的選擇一定要合理，要求選用槽性較窄有多級斷屑槽或點式斷屑槽等斷屑性能好的刀片。選擇刀片角度和刀桿結(jié)構(gòu)和連接形式時，要充分考慮零件內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)特點，避免零件加工時刀具與零件發(fā)生干涉。一般情況下，只要不影響排屑，應(yīng)盡量選擇剛性較好的車刀，由于圓形刀桿比方形刀桿截面積大些，刀具剛性好，并且刀尖還能與刀桿軸線在同一平面內(nèi)，所以應(yīng)優(yōu)先選擇圓形刀桿加工 內(nèi)孔。對于一些精度要求高，變形要求小的零件加工，應(yīng)考慮選用帶冷卻孔的刀桿，以降低加工過程中的切削熱，減少零件變形。 標準切槽刀一般分為雙刃單面結(jié)構(gòu)、按工藝方法不同主要分為徑向、軸向、切斷三種類型。通常情況下，切槽刀大多為成形刀，刀頭形狀根據(jù)零件上槽的形狀可分為直切槽 11 刀和圓弧切槽刀也可根據(jù)零件需要定做特殊槽型和復(fù)合刀具。在使用切槽刀車削內(nèi)槽時，為使排屑方便，防止切屑拉毛零件，應(yīng)充分考慮斷屑槽的形狀。切槽刀的刀桿結(jié)構(gòu)形式較多，刀片夾緊形式主要有兩種，即自夾式夾緊和螺釘上壓式壓緊結(jié)構(gòu)。采用螺釘上壓式方式用與大 直徑零件的切斷。刀片深槽，采用螺釘上壓式用于小直徑零件的切斷。刀片主要形式有單頭刀片和雙頭可轉(zhuǎn)位刀片，刀桿形式要避免與零件發(fā)生干涉，降低振動的前提下，要滿足加工質(zhì)量，確保剛性，降低車削振動、經(jīng)濟實惠。的原則合理選用。 車螺紋刀片按切削形式可以分為切頂槽型螺紋刀片和非切頂槽螺紋刀片；按螺紋標準分為米制和英制兩種形式，按加工特點可分為內(nèi)、外螺紋刀片、按螺紋線方向分為正、反螺紋。刀片結(jié)構(gòu)主要分為兩刃單面和三刃單面兩種形式。通常情況下應(yīng)盡量選用可重磨底面帶有 120減少切削刀和振動 力，刀片應(yīng)選擇正面前角結(jié)構(gòu)，刀片的其他角度要結(jié)合上述不同情況區(qū)別選用。螺紋刀桿分方形和圓形截面兩種類型，前者價格較低，后者剛性和加工精度較好，刀片與刀桿連接時需要增加力墊，刀桿按照螺紋旋線方向為標準型反向型，一定要根據(jù)零件螺紋旋線方向合理選用。 除以上刀具外，在一些特殊的形狀車削時，還引用到成型車刀。 （ 2） 毛坯選擇 常見的毛坯種類： (1) 鑄件 鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。 (2) 鍛件 鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。其 鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。 (3) 型材 型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。 (4) 焊接件 焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件。 (5) 冷沖壓件 冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。 毛坯選擇時應(yīng)考慮的因素： (1) 零件的材料及機械性能要求 12 零件材料的工藝特性和力學(xué)性能大致決定了毛坯的種類。 (2) 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 (3) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 (4) 現(xiàn)有生產(chǎn)條件 (5) 充分 利用新工藝、新材料 為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產(chǎn)率，應(yīng)充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機械中的應(yīng)用。 綜合考慮，根據(jù)以上因素及零件的技術(shù)要求，確定該零件的毛坯為棒料，材料為 45鋼。 （ 3） 定位基準的選擇 軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設(shè)計的設(shè)計基準一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度的在一次裝夾中加工出多個外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定 位基準。 當不能采用中心孔時或粗加工是為了工作裝夾剛性，可采用軸的外圓表面作定位基準，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準，能承受較大的切削力，但重復(fù)定位精度并不太高。 數(shù)控車削時，為了能用同一程序重復(fù)加工和工件調(diào)頭加工軸向尺寸的精確性，或為了端面余量均勻，工件軸向需要定位。采用中心孔定位時，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時，則應(yīng)采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺階面或臺階面兒作為軸向定位基準。 （ 4） 軸類零件預(yù)備加工 車削之前常需要根據(jù)情況安排預(yù)備加工， 內(nèi)容通常有：直 — 毛坯出廠時或在運輸、保管過程中，或熱處理時常會發(fā)生彎曲變形。過量彎曲變形會造成加工余量不足或裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工序。 切斷 — 用棒料切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進行，也可以在普通車床上切斷或在沖床上涌沖模沖切。 （ 5） 熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求正火或退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應(yīng)安排調(diào)質(zhì)處理，一提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處 理。相對 13 運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學(xué)熱處理，以提高耐磨性。 （ 6） 加工工序劃分一般可按下類方法進行： ①刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。 ②以加工部位分序法 對于加工類容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部分分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復(fù)雜的幾何形 狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。 ③以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)和工藝性，機床的功能，零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實際情況來確定，但一定力求合理。 （ 7）在加工時，加工順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破 壞。順序一般應(yīng)按下列原則進行： ①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。 ②先進行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序，后進行外形加工工序。 ③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。 ④在同一次安裝中進行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞小的工序。 在數(shù)控床上粗車、半精車分別用一個加工程序控制。工件調(diào)頭裝夾由程序中的 01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動”繼續(xù)加工。 （ 8）走刀路線和對刀點的選擇 走刀路 線包括切削加工軌跡，刀具運動切削起始點，刀具切入，切出并返回切削起始點或?qū)Φ饵c等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對刀 14 點，對刀點可以設(shè)在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準位或已加工精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工損壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r注意要在與定位基準有相對固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個相對對刀位置，這樣可以根據(jù)他們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點 。這個相對對刀位置通常設(shè)在機床工作臺或夾具上。 型軸類零件加工工藝 （ 1）確定加工順序及進給路線 數(shù)控車削加工順序應(yīng)按照一下原則進行。 （ 1）基面先行原則 用作基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。故第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工 (有時包括精加工 )，然后再以精基準加工其他表面。加工順序安排遵循的原則是上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。 （ 2）先粗后精 切削加工時，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量去掉，同時 盡量滿足精加工的余量均勻性要求。 當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。 為充分釋放粗切加工時殘存在工件內(nèi)的應(yīng)力，在粗、精加工工序之間可適當安排一些精度要求不高部位的加工。如切槽、倒角、鉆孔等 （ 3）先近后遠 盡可能采用最少的裝夾次數(shù)和最少的刀具數(shù)量，以減少重新定位或換刀所引起的誤差。一次裝夾的加工順序安排是先近后遠，特別是在粗加工時，通常安排離起刀點近的部 位先加工，離起刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。 （ 4）先內(nèi)后外，內(nèi)外交叉 對既有內(nèi)表面 (內(nèi)腔 )，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)、外表面的粗加工，后進行內(nèi)、外表面的精加工。切不可將零件上一部分表面 (外表面或內(nèi)表面 )加工完畢后，再加工其它表面 (內(nèi)表面或外表面 )。 （ 2）選擇刀具 15 待加工表面 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀具材料 端面 端面車刀 95°車刀 硬質(zhì)合金 粗車外圓 外圓車刀 90° 硬質(zhì)合 金 精車外圓 外圓車刀 84° 硬質(zhì)合金 車圓錐面 外圓車刀 75° 硬質(zhì)合金 車外菱角 外槽刀 刀寬 質(zhì)合金 鉆底孔 麻花鉆 Ф 38速鋼 車內(nèi)孔 車鏜刀 60° 硬質(zhì)合金 車外螺紋 外螺紋車刀 刀寬 2質(zhì)合金 端面表面粗精加工時的切削用量選擇見表 背 吃 刀 量 ap/ 給 量 /(mm/主軸轉(zhuǎn)速 S/(r/工件左右端面加工 50 1000 外圓表面粗加工 2 250 700 外圓表面精加工 50 1200 螺紋退刀槽加工 — 80 600 螺紋加工 遞減 — 600 工件切斷 — 加工工序卡 1 零件圖號 零件名稱 芯軸零件 使用設(shè)備名稱 數(shù)控車床 使用設(shè)備型號 刀方式 自動換刀 程序編號 1002 刀具刀號 刀具名稱 序號 量具名稱及規(guī) 序 刀具名稱及規(guī)格 16 格 號 3°外圓端面車刀 1 游標卡尺 0~125 工具墊片若干 槽刀（ 2 2 外徑千分尺 0~50 螺紋對刀角度樣板 0°螺紋刀 3 鋼直尺 3 斷刀 4 4 序號 工藝內(nèi)容 切屑用量 備注 mm f/1 1 粗車外圓 2 250 600 2 精車外圓 50 1200 3 退刀槽 —— 80 600 4 車螺紋 —— 600 5 鉆孔 —— 100 500 加工工序卡 2 零件圖號 零件名稱 芯軸零件 使用設(shè)備名稱 數(shù)控車床 使用設(shè)備型號 刀方式 自動換刀 程序編號 刀具刀號 刀具名稱 序號 量具名稱及規(guī)格 序號 刀具名稱及規(guī)格 花鉆 1 游標卡尺 0~125 孔刀 2 內(nèi)徑千分尺 0~25 孔刀 3 內(nèi)徑千分尺 0~25 序號 工藝內(nèi)容 切屑用量 備注 17 mm f/1 1 鉆孔 —— 100 600 2 粗車內(nèi)孔 1 150 600 3 精車內(nèi) 孔 —— 100 800 建立工件坐標系：加工時以零件右端面中心為工件坐標系原點 螺紋牙高 h=紋外徑計算 =工編程 解：采用華中 數(shù)控 系統(tǒng)編程。該零件的加工工藝及其程序加工外圓 、 螺紋 及鉆孔 的程序程序說明 走刀路 線 加工效果圖 18 ％ 1001 程序名 92 10 設(shè)置工件坐標系 03 軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 500r/30 0101 換刀補號為 01的 01號刀（外圓粗加工偏刀） 00 速定位到距端面 5 47 速定位到 φ47圓處，距端面 280 300 粗車 φ42圓，徑向余量 向余量 70 38 300 粗加工 φ35圓，徑向余量 向余量 80 300 80 300 粗加工 φ28圓，徑向余量 向余量 100 300 00 方向快速定位到 φ100， 0刀尖回到程序原點，作為換刀位置 10 0100 清除刀偏 06 精車刀 19 800 調(diào) 高主軸轉(zhuǎn)速 00 速定位到距端面 1 24 再快速定位到 φ24圓處 01 100 倒角 1×45° 車 φ28圓 車軸肩 角 1×45° 車 紋外圓 35 定位到 φ35圓處 車 φ35圓 42 定位到 φ42圓處 車 φ42圓 00 方向快速定位到 φ100， 0刀尖回到程度原點，作為換刀位置 10 0200 清除刀偏 20 06 寬 2300 將主軸調(diào)速為 300r/280 45 位到 φ45圓處，距端面 01 50 切 2×槽 36 提刀至 φ36 00 速定位到距端面 01 至 φ33圓處 36 提刀至 φ36 5 向 寬 3 33 切至 φ33圓處 36 提刀至 φ36 00 380 385 除刀偏 06 60° 的螺紋刀 400 將主軸調(diào)速為 400r/21 00 位到 φ37圓處，距端面 4576 60 0 工 螺紋 00 440 445 除刀偏 06 寬 2300 將主軸調(diào)速為 300r/470 位到距端面 45 定位到 φ45圓處 01 50 切到 φ5 00 510 515 除刀 偏 05 主軸停 02 程序結(jié)束 鉆孔程序： %1002 程序名 22 軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 600r/0速移動定位到端面前 孔 刀到 加工 φ20孔的程序 ％ 1003 程序名 92 50 設(shè)置工件坐標系 03 軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 600r/30 0101 45° 的端面刀 90 20 速定位到 φ20圓，距端 面 201 100 倒角 1×45° 0 刀尖對齊端面 00 50 刀尖快速回到程序零點 0100 取消刀偏 06 23 換內(nèi)孔精車刀 軸轉(zhuǎn)速 800 00 1 快速定位到 φ24圓，距端面 101 100 倒角 1×45° 車 φ20內(nèi)孔 18 800 軸先快 速退刀， 到程序零點 100 0200 清除刀偏 05 主軸停 02 24 6 結(jié)束語 在數(shù)控車削加工中經(jīng)常遇到的軸類零件，本設(shè)計論文中采用含螺紋零件進行編程設(shè)計，在螺紋車削編程中要注意，數(shù)控車床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實際轉(zhuǎn)速，從而實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具進給一個螺紋導(dǎo)程的同步運動，從螺紋粗車刀精車，主軸的轉(zhuǎn)速必須保持不變，給特殊軸零件結(jié)構(gòu)，有螺紋、倒角、圓弧、孔、槽等。數(shù)控加工的基本編程方法時用點定位指令編寫接近或離開工件等空行程 軌跡，要用插補指令編寫工件輪廓的切削進給軌跡。 幾個星期以來，從開始刀畢業(yè)設(shè)計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計過程中使我學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對數(shù)控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復(fù)雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。