小葫蘆的數(shù)控車加工工藝設(shè)計及手動編程斯沃仿真含NX三維及CAD圖

小葫蘆的數(shù)控車加工工藝設(shè)計及手動編程斯沃仿真含NX三維及CAD圖,葫蘆,數(shù)控,加工,工藝,設(shè)計,手動,編程,仿真,nx,三維,cad 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(shè)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(shè)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(shè)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，并對零件自檢數(shù)據(jù)進行分析，說明在加工過程中應(yīng)注意的事項。 關(guān)鍵詞：工藝分析；刀具；切削用量；加工的程序 1 ABSTRACT With the continuous development of science and technology, numerical control technology play an increasingly important role in the enterprise. Through the design process characteristics of NC machining, machining process analysis, choose the correct processing methods, design the reasonable process, give full play to the numerical control processing of high quality, high efficiency, low cost. The design specification of CNC lathe turning arc shaft parts as an example, according to the workpiece material, shape, the machining precision of the machine tool suitable for processing scheme, and determine the parts processing order, the tools used in each working procedure, fixture and cutting machining parts, written in accordance with the instructions procedures. Requirements will be processed parts, and parts of the self analysis of data to explain the process should pay attention to matters KEYWORDS: Process analysis; cutting tools; cutting parameters; 目 錄 摘 要 1 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1.1 數(shù)控加工技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.1.1我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 3 1.1.2與國外的差距 3 1.2 數(shù)控加工技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀 4 1.3 本論文研究的目的與意義 5 1.4 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點 5 1.5 數(shù)控加工工藝基本特點 6 第二章 零件的工藝分析 7 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點分析 7 2.2 零件的技術(shù)要求分析 7 2.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 2.4 確定毛坯 8 2.4.1毛坯類型 8 2.4.2毛坯余量確定 9 第三章 零件的工藝規(guī)程設(shè)計 10 3.1 表面加工方法的確定 10 3.2 加工順序的安排 10 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 10 3.4 制訂工藝路線 11 3.5選擇加工設(shè)備機床 12 3.6選擇刀具 12 3.7確定切削用量 14 3.7.1、背吃刀量的確定 14 3.7.2、切削用量的具體選擇 14 3.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 15 第四章? 零件的程序編制 16 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 16 4.1.1 數(shù)控編程的分類 16 4.1.2 編程方法的選擇 16 4.2 編程原點的確定 16 4.3 數(shù)控車加工程序編寫 17 第五章? 零件的仿真加工 19 5.1打開仿真軟件選擇機床 19 5.2開機回參考點 19 5.3安裝工件 20 5.4安裝刀具 20 5.5建立工件坐標系 21 5.6 程序校驗 22 5.7 自動加工 22 設(shè)計小結(jié) 24 參考文獻 25 致 謝 26 第一章 緒論 1.1 數(shù)控加工技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機床延伸了人的體力，成為工作母機，而數(shù)控技術(shù)賦予機床一個大腦，使機床變得越來越“聰明”。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)從被動執(zhí)行運動指令發(fā)展到能夠“感知”機床的溫度、振動、能耗等工況并加以調(diào)整和控制，在線測量工件尺寸、刀具破損和預(yù)測刀具壽命，以及防止刀具和運動部件干涉，甚至為操作者進行語音導(dǎo)航或發(fā)送短消息。數(shù)控機床具備智能化功能可以保證機床自動適應(yīng)加工環(huán)境的變化，從而使機床操作更加便利，精度更加穩(wěn)定，效率更加提升。 數(shù)控系統(tǒng)的前瞻控制和軌跡平滑處理技術(shù)、位置與速度精確控制技術(shù)、工廠總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯著提高了系統(tǒng)動態(tài)性能和控制精度，保證了數(shù)控機床的高速化、高精度和多軸聯(lián)動的穩(wěn)定性和可靠性。 1.1.1我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，我國數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展迅速，國產(chǎn)數(shù)控車床已完全能滿足國內(nèi)市場需要。高性能的臥式車削中心和車銑復(fù)合中心，通過合資、引進技術(shù)和自主開發(fā)，某些產(chǎn)品已能滿足部分國內(nèi)高端用戶要求。但是，臥式車銑復(fù)合加工中心、帶Y軸或C軸的臥式車削中心、雙主軸臥式車削中心和高精度臥式車削中心仍然主要依靠進口。 1.1.2與國外的差距 1． 經(jīng)營理念的差距 國內(nèi)某些企業(yè)的“市場導(dǎo)向”觀念是短視的、狹隘的，僅僅局限于產(chǎn)品的銷路好壞，簡單地賣產(chǎn)品，所謂的售后服務(wù)就是修機床。以客戶為中心、聚焦客戶需求，提供解決方案，為客戶創(chuàng)造價值，從產(chǎn)品競爭轉(zhuǎn)向服務(wù)競爭還沒有成為企業(yè)的核心經(jīng)營理念。特別是對高端客戶的需求，國內(nèi)機床企業(yè)往往所供非所需，所需不能供。目前情況雖有所改善，但仍然沒有從根本上改變。 國內(nèi)某些企業(yè)忽視技術(shù)集成的重要性，把自己局限在生產(chǎn)機床設(shè)備的范疇，沒有認識到軟、硬件集成會給客戶帶來創(chuàng)造價值的巨大潛力。國外領(lǐng)先的機床企業(yè)普遍將軟、硬件集成作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要途徑。例如，德馬吉公司的Power Tool軟件包，馬扎克公司的Cyber Production管理系統(tǒng)，GF阿奇夏米爾公司的Smart Machine過程監(jiān)控系統(tǒng)，西門子公司828D的ShopMill和Program Guide編程軟件等。 2． 關(guān)鍵技術(shù)的差距 與機床制造強國相較，我國數(shù)控機床在結(jié)構(gòu)、技術(shù)水平、創(chuàng)新和研發(fā)能力等方面都還存在明顯的差距。基礎(chǔ)技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)和共性技術(shù)尚未完全掌握。聚焦客戶需求，研發(fā)個性化的產(chǎn)品，開發(fā)專門化的數(shù)控機床，為用戶提供全面解決方案的能力薄弱。 特別是高性能數(shù)控系統(tǒng)和核心功能部件的發(fā)展滯后于主機，市場占有率很低，已成為制約我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。 關(guān)鍵技術(shù)的差距最終反映在國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品的可靠性和精度穩(wěn)定性。即使數(shù)量較大的、我國能生產(chǎn)的、技術(shù)比較成熟的數(shù)控機床，如立式加工中心、中小規(guī)格臥式加工中心、數(shù)控車床等產(chǎn)品的市場由于可靠性和精度保持性等方面略遜一籌，外國公司也因而占有相當市場份額。 3．發(fā)展戰(zhàn)略的差距 國內(nèi)企業(yè)在制定發(fā)展戰(zhàn)略時往往是以開發(fā)某種產(chǎn)品成為主線，大多數(shù)是一種跟隨和模仿外國領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品的策略。有競爭力的企業(yè)應(yīng)該將視線越過競爭對手而移向客戶的隱現(xiàn)和潛在需求，跨越現(xiàn)有的競爭邊界，從既定市場結(jié)構(gòu)下的定位選擇向改變市場結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，即“引導(dǎo)市場”。引導(dǎo)市場是一種積極主動的戰(zhàn)略，其特征是以自主原創(chuàng)的新技術(shù)、新產(chǎn)品引導(dǎo)并滿足市場不斷發(fā)展的需求，提升客戶的技術(shù)水平，為客戶追求利潤最大化，為自身開拓新的利潤空間。它將改變市場的結(jié)構(gòu)，向市場提供超前的新產(chǎn)品，引導(dǎo)客戶認識新產(chǎn)品，使用新產(chǎn)品，受惠于新產(chǎn)品。 1.2 數(shù)控加工技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀 近年來，隨著國防、航空、高鐵、汽車和模具等重要裝備制造行業(yè)需求量的大幅增長，我國數(shù)控機床也取得了快速發(fā)展。 中國通過引進技術(shù)、消化吸收和科技攻關(guān)、開發(fā)自主版權(quán)數(shù)控系統(tǒng)兩個階段，已為數(shù)控機床的產(chǎn)業(yè)化奠定了良好的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控機床新開發(fā)1300個品種，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品大部分達到了八十年代的中期水平，部分達到國際九十年代水平，為國家重點建設(shè)提供了一批高水平的數(shù)控機床[5]。 數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產(chǎn)也取得了一定成果：目前已新開發(fā)出80個品種。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心技術(shù)，其品種多少與質(zhì)量好壞直接影響到國產(chǎn)數(shù)控機床的發(fā)展。多年來，國外發(fā)達國家對向我進口高擋數(shù)控系統(tǒng)實行禁運政策。因此，自“七五”以來，國家一直把CNC系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權(quán)的CNC系統(tǒng)，掌握了國外一直對中國封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)，為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)、生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。大部份數(shù)控機床配套產(chǎn)品已能生產(chǎn)，自我配套率超過60%。 1.3 本論文研究的目的與意義 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(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行綜合運用,同時使對本專業(yè)有較完整的系統(tǒng)的認識,從而達到鞏固、擴大、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。 選這個題目的目的是它能體現(xiàn)出對所學(xué)知識的掌握程度和靈活規(guī)范的運用所學(xué)知識，用所學(xué)的知識來完成一份成功的畢業(yè)設(shè)計是必不可少的。 經(jīng)過這次設(shè)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(yīng)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(chǔ)和重要組成部分。通過這樣的設(shè)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。 1.4 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(shè)計過程和設(shè)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。 1.5 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(fù)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(fù)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。 23 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 圖2.1中所示的小葫蘆零件主要由內(nèi)外圓柱面、外錐面、圓弧等組成，從這些結(jié)構(gòu)中更可以看出，該零件外輪廓形狀復(fù)雜。 2.2 零件的技術(shù)要求分析 該零件的表面粗糙度要求較高，最高表面達到Ra3.2m。 2.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 該零件屬于軸類零件，其結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)外圓柱面、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。 2.4 確定毛坯 2.4.1毛坯類型 毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。 （一）鑄件 對形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可用鑄造方法制造。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造成和離心鑄造等。 （二）鍛件 鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學(xué)性能較好，常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。 （三）型材 型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。 （四）焊接件 焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機試制。其優(yōu)點是制造簡單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。 （五）其它毛坯 其它毛坯包括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。 2.4.2毛坯余量確定 毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎(chǔ)上，加減總加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的設(shè)計基準一般同零件圖一致。筆者認為這種設(shè)計方法并不合理，這是因為從毛坯尺寸的作用來講并不要求它和零件圖一致，對它提出的要求是:(1)保證它在機械加工時有最均勻合理的粗加工余量：(2)保證非加工面與加工面有最準確的位置及尺寸。 根據(jù)該零件的圖紙要求，由于零件并不是很長，因此可以直接采用型材毛坯（棒料），又零件的最大外圓為24.25mm，長度為49.13mm。長度方向要留有30mm的夾持量，確定該零件的毛坯尺寸為Φ30×80mm。 第三章 零件的工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 表面加工方法的確定 粗車————→精車—————→切斷。 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(yīng)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(yīng)安排在初始工序加工完成。 2）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(yīng)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(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。 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 最終確定零件的加工工序如下 工序1：下料Φ30×130mm。 工序2：夾住零件右邊毛坯外圓，車左端外輪廓。 工步1：車左端面端面至平整。 工步2：粗車外圓各輪廓，預(yù)留0.5mm精加工余量。 工步3：精車外圓各輪廓，至圖紙尺寸要求。 工序3：切斷零件。 工序4：去毛刺。 工序5：檢驗。 3.5選擇加工設(shè)備機床 分析零件圖可知，本設(shè)計加工的零件特征包括：外圓、圓弧、圓錐，加工工序復(fù)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(shè)備有限公司生產(chǎn)的CK6140×1000，該機床項目技術(shù)參數(shù)項目技術(shù)參數(shù)如下： 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 Φ400mm 卡盤直徑 Φ250mm 拖板上最大回轉(zhuǎn)直徑 Φ210mm 主軸轉(zhuǎn)速（機械） 25-1600rpm 變頻 300-2000rpm X軸最大行程 250mm 尾座套筒內(nèi)孔錐度 MT4 Z軸最大行程 1000mm 尾座套筒移動量 140mm 最大加工長度 800mm 尾座套筒直徑 Φ60mm X/Z軸快速進給速度 5/10m/min 刀位數(shù) 4 X/Z軸脈沖當量 0.001mm 刀方尺寸 25mmx25mm 定位精度 0.01mm 主電機功率 5.5kw 重復(fù)定位精度 0.006mm 機床外形尺寸(長×寬×高) 2250mmx1200mmx1600mm 主軸通孔直徑 Φ46mm 機床重量 2000kg 主軸內(nèi)孔錐度 MT 3.6選擇刀具 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，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷屑和排屑性能好；同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 車削用刀具及其選擇 數(shù)控車削常用的車刀一般分尖形車刀、圓弧形車刀以及成型車刀三類。 1）尖形車刀 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形的主副切削刃構(gòu)成，如90°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）進行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強度。 2）圓弧形車刀 圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。 圓弧形車刀可以用于車削內(nèi)外表面，特別適合于車削各種光滑連接（凹形）的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應(yīng)考慮兩點：一是車刀切削刃的圓弧半徑應(yīng)小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉；二是該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強度太弱或刀體散熱能力差而導(dǎo)致車刀損壞。 3）成型車刀 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。 通過以上分析，加工本零件選擇標準刀具，以減少加工成品和提高加工效率。刀具的選擇也是數(shù)控加工中重要內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加 工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。如下是對該零件工步順序、刀具的選擇。 該零件的數(shù)控加工中主要為車外圓、鏜內(nèi)孔、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 序號 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀片材料 加工表面 1 端面車刀（焊接式） 90°刀尖 YT15 車端面 2 外圓車刀（可轉(zhuǎn)位） 35°刀尖 YT15 車外輪廓 3 外切槽刀 寬度3mm YT15 切斷 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(yīng)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(yīng)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(xué)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、 車外輪廓 （1）粗車外圓輪廓 粗車外圓時，選取Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=1.5mm，粗加工時直徑取 值20mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×60）/（3.14×20）]r/min=955r/min取950r/min 進給速度：F =f×n =（0.2×950）mm/min=190mm/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，粗加工時直徑取值20mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×70）/（3.14×20）]r/min=1114r/min取1100r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×1100）mm/min=110mm/min 2、切斷 切槽時，選取Vc=50m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，加工時直徑取15mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×50）/（3.14×15）]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 詳細工藝卡片見附件 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(xué)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(yīng)性較大。適用與中等復(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(shè)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(fù)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 編程原點的確定 在整個工件的加工過程中，數(shù)控機床的運動都是相對運動。當我們對好刀以后，機床就將對刀那一點定義為相對坐標的原點。在加工過程中，機床的動作是由數(shù)控裝置來控制的，為了確定機床上的成形、運動和輔助運動，必須要建立一個坐標系來確定機床上運動的方向和距離，這個坐標系就稱為機床坐標系。 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。 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;外圓車刀 換1號刀，90°端面車刀 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500r/min M08; 切削液開 G00 X32 Z0.5; 快速走刀至粗車位置 G01 X-1 F120; 粗車端面 Z2; G00 X32; Z0; 快速走刀至精車位置 M03 S650; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800r/min G01 X-1 F70; 精車端面 Z2; G00 X100 Z200; 快速走刀至換刀位置 T0202;外圓車刀 換1號刀，75°外圓車刀 M03 S600; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為600 G00 X32 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 F120; 給定循環(huán)起點和終點，給定精加工余量 N100 G00 X0; 快速走刀至切削起點 G01 Z0 F120; 靠近工件 G03 X2.88 Z-1.1 R1.49; 車圓弧 G01 X5.35 Z-8.13 車錐面 G02 X9.76 Z-11.81 R6 車圓弧 G03 X13.91 Z-21.77 R7.9 車圓弧 G02 X16.38 Z-29.05 R6 車圓弧 G03 X9.64 Z-49.14 R12.12 車圓弧 N200 G00 X32; 快速離開工件表面 G00 X100 Z100 返回換刀點 T0303; 換4號刀，切斷刀 M03 S1000; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000 G00 X35 Z2; 快速運動至起點 G01 Z-52.14 F100 X-1 F50 切槽 X35 退刀 Z2 退刀 G00 X100 Z100; 快速走刀至換刀位置 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(shè)置話框，按照對話框提示設(shè)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(shè)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(shè)置對話框，在此為所用各刀具選擇刀具類型，設(shè)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(shè)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 切削端面后，刀具沿X方向退離工件后，點按偏置/設(shè)置鍵 ，再點軟鍵“坐標系”，調(diào)出工件坐標系設(shè)定界面，將光標移到G54的“Z”之后，在命令行輸入“0”，再點選軟鍵“測量”，系統(tǒng)即可自動計算并顯示出G54坐標系Z零點的機床坐標值。 試切一段外圓，刀具沿Z方向退離工件后，在菜單欄選擇“工具/選項/測量”，測量出毛坯的試切直徑值。點選 鍵，在所示界面中，將光標移到G54的“X”之后，在命令行輸入X的測量值，點軟鍵“測量”，系統(tǒng)即可自動計算并顯示出G54坐標系的X零點的機床坐標值。 此時G54工件坐標系建立完畢，在程序中用G54調(diào)用該坐標系即可。 圖5.6操作頁面 5.6 程序校驗 點工作方式鍵為“自動” 、“機床鎖住”，然后點按“循環(huán)啟動”，則主軸旋轉(zhuǎn)，進給運動鎖住，坐標值動態(tài)顯示。根據(jù)坐標值的變化情況檢查刀具運動軌跡是否正確，據(jù)此修改程序。校驗結(jié)束后解除“機床鎖住”，確認程序無誤可以進行下一步。 5.7 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5.7仿真加工 設(shè)計小結(jié) 本次課題貫穿本專業(yè)所學(xué)到的議論知識與實踐操作技術(shù)，從分析設(shè)計到計算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學(xué)習，自主選擇，自主完成的機會。畢業(yè)設(shè)計有實踐性，綜合性，探索性，應(yīng)用性等特點，通過對該零件的加工設(shè)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。 這次畢業(yè)設(shè)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(shè)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(yīng)手。因此，我總結(jié)出一個結(jié)論“理論是指導(dǎo)實踐的基礎(chǔ)，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”。 本畢業(yè)的選題、設(shè)計內(nèi)容、及設(shè)計的形成是在老師的悉心指導(dǎo)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(shè)計使我掌握了科學(xué)研究的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，在以后的日子我將會繼續(xù)保持這份做學(xué)問的態(tài)度和熱情。 參考文獻 [1] 趙長旭. 數(shù)控加工工藝. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2017.9 [2] 王甫茂. 機械制造基礎(chǔ). 上海：上海交通大學(xué)出版社，2015. 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