軸零件的數(shù)控車加工工藝設(shè)計與編程含三維及CAD圖

軸零件的數(shù)控車加工工藝設(shè)計與編程含三維及CAD圖,零件,數(shù)控,加工,工藝,設(shè)計,編程,三維,cad 軸零件的加工工藝設(shè)計摘 要本次設(shè)計內(nèi)容介紹了數(shù)控加工的特點(diǎn)與發(fā)展、加工工藝分析、數(shù)控加工程序、數(shù)控加工仿真的編制。并通過較復(fù)雜零件的實(shí)例詳細(xì)地介紹了數(shù)控加工工藝的分析方法、數(shù)控編程,本文主要適用法拉克的具體操作為基礎(chǔ)，闡述零件從制訂數(shù)控加工方案、刀具選擇、程序編制、走刀路線、對刀、自動加工的全過程，穿插實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)和策略，強(qiáng)調(diào)實(shí)例的可參考型號和可操縱性，也強(qiáng)化了對實(shí)際操作的現(xiàn)場意識，對培養(yǎng)個人動手動腦以及對較豐富加工工藝知識有了很好的溫習(xí)。 本課題來源于生產(chǎn)，是對所學(xué)知識的應(yīng)用，它包括了3年所學(xué)的全部知識，在數(shù)控專業(yè)上具有代表性，而且提高了綜合運(yùn)用各方面知識的能力。程序的編制到程序的調(diào)試，零件的加工運(yùn)用到了所學(xué)的AutoCAD、 Pro/E、機(jī)床操作、子程序、刀具的選擇、零件的工藝分析、數(shù)學(xué)處理、工藝路線等一系列的內(nèi)容。這將所學(xué)到的理論知識充分運(yùn)用到了實(shí)際加工中，切實(shí)做到了理論與實(shí)踐的有機(jī)結(jié)合。關(guān)鍵詞：數(shù)控車削；數(shù)控加工；工藝分析 目 錄1 緒論52 零件圖紙分析52.1 讀圖62.2 零件圖分析62.3 零件結(jié)構(gòu)工藝分析72.4 數(shù)控加工內(nèi)容要求83 工裝的選擇103.1 機(jī)床的選擇103.2 工具、量具的選擇104 零件加工工藝方案134.1 毛坯選擇134.2 定位基準(zhǔn)的選擇134.3 裝夾方案134.3.1 夾具選擇144.3.2 裝夾方案的確定154.4 加工方案154.5 加工順序的安排165 切削用量的選擇175.1 確定背吃刀量175.2 確定主軸轉(zhuǎn)速175.3 確定進(jìn)給速度176 切削液的選擇217 工藝文件的制作227.1 工藝過程卡227.2 工序卡227.3 走刀軌跡分析247.4 刀具選擇288 零件程序的生成309 實(shí)體仿真349.1 CAXA數(shù)控車仿真349.2 宇龍仿真35總 結(jié)36致 謝37參考文獻(xiàn)3840 1 緒 論數(shù)控加工就是泛指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的工藝過程。數(shù)控機(jī)床是一種用計算機(jī)來控制的機(jī)床，用來控制機(jī)床的計算機(jī)不管是專用計算機(jī)，還是通用計算機(jī)都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動和輔助動作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。在數(shù)控機(jī)床上加工零件與在普通機(jī)床上加工零件，其加工方法并無多大差異，但是在機(jī)床的運(yùn)動控制上卻有很大的區(qū)別。在普通機(jī)床加工時，機(jī)床的運(yùn)動受控于操作工人。如機(jī)床的開啟、主軸轉(zhuǎn)速的變換、走刀路徑、運(yùn)動部件的位移量，以及機(jī)床的停止等都是依靠操作工人來控制的。在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，機(jī)床的運(yùn)動和輔助動作的實(shí)現(xiàn)均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機(jī)床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式編制的。編寫加工指令的過程就稱為編程。所謂編程，就是把加工零件的工藝過程、工參數(shù)、運(yùn)動要求用數(shù)字指令形式記錄在介質(zhì)上，并輸入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運(yùn)動或終斷信息來控制機(jī)床的各種運(yùn)動。當(dāng)零件的加工程序結(jié)束時，機(jī)床便會自動停止。任何一種數(shù)控機(jī)床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機(jī)床不能工作。要提高加工效率，首先必須提高切削和進(jìn)給速度，同時，還要縮短加工時間；要確保加工質(zhì)量，必須提高機(jī)床部件運(yùn)動軌跡的精度，而可靠性則是上述目標(biāo)的基本保證。為此，必須要有高性能的數(shù)控裝置作保證。2 零件圖紙分析2.1 讀圖一般來說，圖紙及其技術(shù)條件，是生產(chǎn)制造對象的技術(shù)要求。在技術(shù)圖紙中應(yīng)包括：構(gòu)形要有必要的投影、剖視或剖面等，必須使零件或構(gòu)件定形。另外，還須有確定構(gòu)形大小的全部尺寸。這里除了要求設(shè)計的技術(shù)圖紙按國家和企業(yè)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范繪制圖紙以外，還要求合理地選擇視圖、投影、剖視、剖面、局部、向視圖等手段，清楚明了的表示構(gòu)形的形狀和特征要求。技術(shù)要求有關(guān)尺寸、形狀和位置關(guān)系允許的偏差，表面粗糙度以及某些特殊的技術(shù)要求。材料有關(guān)材料的牌號、毛坯類型、熱處理方法及檢驗(yàn)等級、表面保護(hù)要求和材料的無損探傷等要求。另外，所有不能用圖形和符號表示的要求和說明，一般可以用文字寫在圖紙的技術(shù)說明或技術(shù)要求欄目中。讀圖必須看清圖紙個尺寸及要求，尺寸是否完整，是否存在缺尺寸，或者尺寸沖突等因素，仔細(xì)閱讀尺寸公差，明確零件的加工難點(diǎn)在什么部位，必須閱讀技術(shù)要求，對于未明確的公差需要查閱相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)。2.2 零件圖分析根據(jù)零件圖分析，本零件設(shè)計的主要形體為回轉(zhuǎn)體零件，可以直接選擇直徑50*155棒料為毛坯調(diào)制后進(jìn)行加工。圖紙具體要求如下圖：。 圖2-2 軸零件2.3 零件結(jié)構(gòu)工藝分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性，是指零件的形狀、尺寸是否符合對質(zhì)量、生產(chǎn)率高的要求。它是評價零件結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)劣的重要指標(biāo)。零件的結(jié)構(gòu)工藝性:在保證零件使用性能的前提下，制造該零件的可行性和經(jīng)濟(jì)性。在產(chǎn)品設(shè)計的工藝性要求中，應(yīng)注意企業(yè)現(xiàn)有的技術(shù)能力、加工手段和設(shè)備條件以及產(chǎn)品生產(chǎn)類型（試制、單件、小批量、大批量）等因素，對圖紙中構(gòu)形的優(yōu)化，精度及表面粗糙度的確定，材料及毛坯的選擇進(jìn)行工藝成本的分析，在確保產(chǎn)品質(zhì)量和功能特性的基礎(chǔ)上，盡可能采用模塊化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計，以降低生產(chǎn)制造成本，提高生產(chǎn)效率。同時，還應(yīng)注意產(chǎn)品加工工藝性的分析。提高構(gòu)形的設(shè)計工藝性，可以大大提高機(jī)械加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。簡化外形尺寸及加工表面，使各部分形狀的統(tǒng)一及標(biāo)準(zhǔn)化，使形狀能適應(yīng)高生產(chǎn)率的加工方法等，另外，需要提高尺寸及精度方面的設(shè)計工藝性。合理地選擇設(shè)計基準(zhǔn)和尺寸系統(tǒng)，確定合適的精度及粗糙度要求。因此，對圖紙進(jìn)行工藝性審查時，應(yīng)做到：從構(gòu)形的工藝性方面考慮，盡量滿足統(tǒng)一化與規(guī)格化，使工具、刃具、量具能采用標(biāo)準(zhǔn)通用的規(guī)格，方便生產(chǎn)。注意留出與加工相關(guān)的工藝尺寸和部位，如軸上的轉(zhuǎn)接圓弧半徑、空刀槽、越程槽、退刀槽等。零件的外形要便于加工，便于提高生產(chǎn)率。盡量減少加工的安裝次數(shù)，便于多件加工并提高零件的結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)度，使加工時能采用較大的用量等。從設(shè)計基準(zhǔn)和尺寸系統(tǒng)的工藝性方面考慮，在零件圖上，位置尺寸的尺寸系統(tǒng)與設(shè)計基準(zhǔn)的選擇有關(guān)，主要尺寸的標(biāo)注要考慮工作性能的要求，尺寸系統(tǒng)應(yīng)和加工相適應(yīng)，避免多尺寸保證而造成尺寸換算。2.4 數(shù)控加工內(nèi)容要求數(shù)控加工，也稱之為NC（Numerical Control）加工，是以數(shù)值與符號構(gòu)成的信息，控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)轉(zhuǎn)。數(shù)控加工經(jīng)歷了半個世紀(jì)的發(fā)展已成為應(yīng)用于當(dāng)代各個制造領(lǐng)域的先進(jìn)制造技術(shù)。數(shù)控加工的最大特征有兩點(diǎn)：一是可以極大地提高精度，包括加工質(zhì)量精度及加工時間誤差精度；二是加工質(zhì)量的重復(fù)性，可以穩(wěn)定加工質(zhì)量，保持加工零件質(zhì)量的一致。也就是說加工零件的質(zhì)量及加工時間是由數(shù)控程序決定而不是由機(jī)床操作人員決定的。數(shù)控加工具有如下優(yōu)點(diǎn)：1) 提高生產(chǎn)效率；2) 提高加工精度并且保持加工質(zhì)量；3) 可以減少工裝卡具；4) 縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率；5) 容易進(jìn)行加工過程管理；6) 可以減少檢查工作量；7) 可以降低廢、次品率；8) 容易實(shí)現(xiàn)操作過程的自動化，一個人可以操作多臺機(jī)床；9) 機(jī)床自動化程度高，可以減輕勞動強(qiáng)度；10) 可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件； 此零件由外圓柱面、圓弧面、球形以組成，由于形狀比較復(fù)雜，又必須掉頭裝夾，故而增加了加工難度。為了保證加工精度，在數(shù)控加工時，對所要加工的內(nèi)容要求的充分了解有利于數(shù)控加工的順利進(jìn)行。面是該零件的加工內(nèi)容要求：（1）粗車右端面； （2）粗車右端外圓；（3）精車右端的外圓；（4）切槽；（5）車螺紋；（6）掉頭裝夾，平左端面（7）粗車外圓；（8）精外圓。3 工裝的選擇3.1 機(jī)床的選擇選擇加工機(jī)床，首先要保證加工零件的技術(shù)要求，能夠加工出合格的零件。其次是要有利于提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。選擇加工機(jī)床一般要考慮到機(jī)床的結(jié)構(gòu)、載重、功率、行程和精度。還應(yīng)依據(jù)加工零件的材料狀態(tài)、技術(shù)狀態(tài)要求和工藝復(fù)雜程度，選用適宜、經(jīng)濟(jì)的數(shù)控機(jī)床，綜合考慮以下因素的影響。（1）機(jī)床的類別（車、銑、加工中心等）、規(guī)格（行程范圍）、性能（加工材料）。（2）數(shù)控機(jī)床的主軸功率、扭矩、轉(zhuǎn)速范圍，刀具以及刀具系統(tǒng)的配置情況。（3）數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度。（4）零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式。（5）機(jī)床坐標(biāo)系和坐標(biāo)軸的聯(lián)動情況。（6）控制系統(tǒng)的刀具參數(shù)設(shè)置，包括機(jī)床的對刀、刀具補(bǔ)償以及ATC等相關(guān)的功能根據(jù)上述原則，所以選擇機(jī)床為CAK1626普通型數(shù)控機(jī)床，數(shù)控系統(tǒng)是FANUC 0i。其該數(shù)控機(jī)床的主要參數(shù)見表3.2 工具、量具的選擇加工零件圖所選用加工工具、量具見表3-2。表3-2 工具、量具的選擇序號名稱規(guī)格精度/mm數(shù)量1游標(biāo)卡尺0150mm0.0213外徑千分尺1001250.0114半徑規(guī)R5R14.50.515螺紋通止規(guī)M2416計算器函數(shù)計算器17其他輔助工具標(biāo)注墊鐵若干、油石等其他銑工常用工具4 零件加工工藝方案4.1 毛坯選擇毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個比較重要大的階段，毛坯的形狀和特征（硬度，精度，金相組織等）對機(jī)械加工的難易，工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選擇毛坯在生產(chǎn)占相當(dāng)重要的位置，同樣毛坯的加工余量的確定也是一個非常重要的問題。 毛坯種類的選擇決定與零件的實(shí)際作用，材料、形狀、生產(chǎn)性質(zhì)以及在生產(chǎn)中獲得可能性，毛坯的制造方法主要有以下幾種：1、鍛造2、鑄造3、型 材4、焊接5、其他毛坯。根據(jù)零件的材料，推薦用型材或鍛件，但從經(jīng)濟(jì)方面著想，如用型材的棒料，加工余量太大，這樣不僅浪費(fèi)材料，而且還增加機(jī)床，刀具及能源等消耗。 45號常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調(diào)質(zhì)時要稍好，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。適合于氫焊和氬弧焊，不太適合于氣焊。焊前需預(yù)熱，焊后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火。正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。該鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，其綜合力學(xué)性能要優(yōu)化于其他中碳結(jié)構(gòu)鋼，但該鋼淬透性較低，水中臨界淬透直徑為1217mm，水淬時有開裂傾向。當(dāng)直徑大于80mm時，經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火后，其力學(xué)性能相近，對中、小型模具零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后可獲得較高的強(qiáng)度和韌性，而大型零件，則以正火處理為宜，所以，此鋼通常在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用。調(diào)質(zhì)處理后零件具有良好的綜合機(jī)械性能，廣泛應(yīng)用于各種重要的結(jié)構(gòu)零件，特別是那些在交變負(fù)荷下工作的連桿、螺栓、齒輪及軸類等。但表面硬度較低，不耐磨?？捎谜{(diào)質(zhì)+表面淬火提高零件表面硬度。4.2 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 選擇工件的定位基準(zhǔn)，實(shí)際上是確定工件的定位基準(zhǔn)面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。在選擇定位基準(zhǔn)時。這種基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。用于加工過的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱為精基準(zhǔn)。在選擇定位基準(zhǔn)時，是從保證精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。1. 粗基準(zhǔn)的選擇選擇的原則是：（1） 非加工表面原則 （2） 加工余量最小原則 （3） 重要表面原則（4） 不重復(fù)原則 （5）便于裝夾原則。2. 精基準(zhǔn)的選擇選擇的原則是：（1） 基準(zhǔn)重合原則 （2） 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 （3） 自為原則 （4） 互為基準(zhǔn)原則 （5） 便于裝夾原則、根據(jù)以上選擇的原則，我們就可以選擇端面的中心孔作為精基準(zhǔn)。 由于該零件存在二次裝夾，中間存在一次基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，粗基準(zhǔn)直接選擇毛坯外圓，使用三爪卡盤夾持毛坯外圓，加工零件右端，后掉頭裝夾夾持右端凸臺以此基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)加工工件的左端面。4.3 裝夾方案4.3.1 夾具選擇 夾具是加工時用來迅速緊固工件，使機(jī)床、刀具、工件保持正確相對位置的工藝裝置。也就是說工裝夾具是機(jī)械加工不可缺少的部件，在機(jī)床技術(shù)向高速、高效、精密、復(fù)合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術(shù)正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟(jì)方向發(fā)展 數(shù)控車床加工中還有其他相應(yīng)的夾具，它們主要分為兩大類，即用于軸類工件的夾具和用于盤類工件的夾具。 （1）用于軸類零件的夾具 用于軸類工件的夾具有自動夾緊撥動卡盤、撥齒頂尖、三爪撥動卡盤和快速可調(diào)萬能卡盤等。數(shù)控車床加工軸類零件時，坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間，由主軸上的撥盤或撥齒頂尖帶動旋轉(zhuǎn)。這類夾具在粗車時可以傳遞足夠大的轉(zhuǎn)距，以適應(yīng)于主軸的高速旋轉(zhuǎn)車削。 （2）用于盤類零件的夾具 用于盤類零件的夾具主要有可調(diào)卡爪式卡盤和快速可調(diào)卡盤。這類夾具適用于無尾座的卡盤式數(shù)控車床上。 此零件為軸類零件，因此必須選擇軸類零件夾具。4.3.2 裝夾方案的確定 工件在開始加工前，首先必須使工件在機(jī)床上或夾具中占有某一正確的位置，這個過程稱為定位。為了使定位好的工件不致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，還需將工件壓緊夾牢，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊的整個過程合起來稱為裝夾。軸類工件的裝夾方法1) 三爪自定心卡盤（俗稱三爪卡盤）裝夾特點(diǎn)： 自定心卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力沒有單動卡盤大，用途： 適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。2) 四爪單動卡盤（俗稱四爪卡盤）裝夾特點(diǎn)： 單動卡盤找正比較費(fèi)時，但夾緊力較大。用途： 適用于裝夾大型或形狀不規(guī)則的工件。3) 一頂一夾裝夾特點(diǎn)： 為了防止由于進(jìn)給力的作用而使工件產(chǎn)生軸向位移，可在主軸前端錐孔 內(nèi)安裝一限位支撐,也可利用工件的臺階進(jìn)行限位.用途： 這種方法裝夾安全可靠，能承受較大的進(jìn)給力，應(yīng)用廣泛。4) 用兩頂尖裝夾特點(diǎn)： 兩頂尖裝夾工件方便，不需找正，定位精度高。但比一夾一頂裝夾的剛度低，影響 了切削用量的提高。用途： 較長的或必須經(jīng)過多次裝夾后才能加工好的工件，或工序較多，在車削后還要銑削或磨削的工件。該零件為單件下批量生產(chǎn)應(yīng)選用通用夾具，夾緊棒料，有利于零件的加工，該零件屬于棒料類零件，形狀較簡單、尺寸較小、所以只需選擇三爪自定心卡盤即可。4.4 加工方案加工方案又稱工藝方案，而對具體零件制定加工方案時，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。這樣，才能使所制定加工方案合理，達(dá)到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低目。方案一：下料粗車右端面精車右端粗車右端外圓精車右端外圓切螺紋退刀槽車螺紋掉頭裝夾平端面粗車左側(cè)外圓精車左側(cè)外圓。方案二：料粗車左端面精車左端粗車左端外圓精車端外圓掉頭裝夾粗車右端面精車右端粗車右端外圓精車右端外圓切螺紋退刀槽車螺紋綜上所述，考慮到方案2 在掉頭裝夾后由于夾持直徑過小，懸升太長，導(dǎo)致工件剛性減弱，可能會出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，經(jīng)過兩種方案的對比，選擇方案一為加工方案。4.5 加工順序的安排加工路線是否合理，決定了零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。在確定加工路線時，應(yīng)綜合考慮在保證加工精度的前提下，應(yīng)盡可能的縮短加工工藝路線。所以數(shù)控加工工藝路線應(yīng)遵循以下原則:1) 加工方式、路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度。2) 盡量減少進(jìn)、退刀時間和其它輔助時間，盡量使加工路線最短。3) 進(jìn)、退刀位置應(yīng)選在不大重要的位置，并且使刀具盡量沿切線方向進(jìn)、退刀，避免采用法向進(jìn)、退刀和進(jìn)給中途停頓而產(chǎn)生刀痕。4) 先基準(zhǔn)面后其它 應(yīng)首先安排被選作精基準(zhǔn)的表面的加工，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，安排其它表面的加工。5) 先粗后精 這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。6) 先主后次 主要表面一般指零件上的設(shè)計基準(zhǔn)面和重要工作面。7) 先面后孔5 切削用量的選擇數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速n或切削速度vc（用于恒線速度切削）、進(jìn)給速度vf或進(jìn)給量f。這些參數(shù)均應(yīng)在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取。(1)切削用量的選擇原則 粗車時，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。選擇切削用量時應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。(2)精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。5.1 確定背吃刀量 粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀盡可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般較小，可一次切除。在中等功率機(jī)床上，粗加工的背吃刀量可達(dá)810mm；半精加工的背吃刀量取0.55mm；精加工的背吃刀量取0.21.5mm。5.2 確定主軸轉(zhuǎn)速切削速度vc可根據(jù)己經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度進(jìn)行選取。實(shí)際加工過程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和查表的方法來選取。粗加工或工件材料的加工性能較差時，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時，宜選用較高的切削速度。切削速度vc確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑（D）按公式 n=l000vc/D 來確定主軸轉(zhuǎn)速n（r/min）。表2-2 硬質(zhì)合金刀具切削用量推薦表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度mm/min進(jìn)給量（mm/r）被吃刀量mm切削速度mm/min）進(jìn)給量（mm/r）被吃刀量mm硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金碳鋼2200.232600.10.4低合金鋼1800.20.2332202200.10.10.4高合金鋼1200.231600.10.4鑄鐵800.20.2331401400.10.10.4不銹鋼800.221200.10.2鈦合金400.30.21.51.560600.10.10.4灰鑄鐵1200.30.3221501500.150.150.5球墨鑄鐵1000.20.321201200.150.150.5鋁合金 16000.21.516000.10.5 表2-3 常用切削用量推薦表工件材料加工內(nèi)容背吃刀量apmm切削速度vcmmin-1進(jìn)給量f/mmr-l刀具材料碳素鋼b600MPa粗加工5-760800.20.4YT類粗加工2-3801200.20.4精加工2-61201500.10.2碳素鋼b600MPa鉆中心孔500800rmin-1W18Cr4V鉆孔25300.10.2切斷（寬度5mm）701100.10.2YT類鑄鐵HBS200粗加工50700.20.4YG類精加工701000.10.2切斷（寬度5mm）50700.10.2通過圖與表的結(jié)合我們最終確定：車削端面：背吃刀量ap：粗加工為5mm,精加工為0.2mm進(jìn)給量f：粗加工為0.3mmr；精車0.1mmr主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min車削外圓：背吃刀量ap：粗加工為5mm,精加工為0.2mm進(jìn)給量f：粗加工為0.3mmr；精車0.1mmr主軸轉(zhuǎn)速n=800r/min車削螺紋：背吃刀量ap：第一刀0.5mm接著逐級遞減0.2mm進(jìn)給量f=0.6mm主軸轉(zhuǎn)速n=450r/min5.3 確定進(jìn)給速度 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：a. 當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。b. 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2050mm/min，范圍內(nèi)選取。c. 當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。d. 刀具空行程時，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。 軸：切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素： 式中:切削速度，單位為mm/min；刀具的直徑或工件的直徑，單位為mm。參數(shù)、都由實(shí)驗(yàn)確定，也可參考有關(guān)切削用量手冊選用。車直線和圓弧輪廓時。通過查表和計算以及零件分析確定其粗車切削速度 =100mm/min，精車的切削速度=123mm/min。綜上可以得出（機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速取百位近似值）詳見表5-3。表5-3 切削參數(shù)表刀具格式車削背吃刀量mm進(jìn)給速度mm/min主軸轉(zhuǎn)速r/min外圓車刀粗車1.5100800精車0.51201300切削進(jìn)給速度也可由機(jī)床操作者根據(jù)被加工工件表面的具體情況進(jìn)行手動調(diào)整，以獲得最佳切削狀態(tài)。6 切削液的選擇切削液（cuttingfluid,coolant）是一種用在金屬切削、磨加工過程中，用來冷卻和潤滑刀具和加工件的工業(yè)用液體，切削液由多種超強(qiáng)功能助劑經(jīng)科學(xué)復(fù)合配伍而成，同時具備良好的冷卻性能、潤滑性能、防銹性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀釋特點(diǎn)?？朔藗鹘y(tǒng)皂基乳化液夏天易臭、冬天難稀釋、防銹效果差的的毛病，對車床漆也無不良影響，適用于黑色金屬的切削及磨加工，屬當(dāng)前最領(lǐng)先的磨削產(chǎn)品。切削液各項(xiàng)指標(biāo)均優(yōu)于皂化油，它具有良好的冷卻、清洗、防銹等特點(diǎn)，并且具備無毒、無味、對人體無侵蝕、對設(shè)備不腐蝕、對環(huán)境不污染等特點(diǎn)通過查表，將常用三種切削液列表，如下表6-1：表6-1 常用冷卻液冷卻液名稱主要成份主要作用水溶液水、防銹添加劑冷卻乳化液水、油、乳化劑冷卻、潤滑、清洗切削油礦物油、動植物油、復(fù)合油潤滑從工件材料上看，45鋼不適于用水溶液，而從經(jīng)濟(jì)成本角度來參考，乳化液較切削油而言，成本較低，但同樣能滿足刀具和加工的需求。故，綜合上述條件考慮，我最終選擇的切削液為：乳化液。它在加工過程中的主要作用是：冷卻、潤滑和清洗。切削有色金屬和銅、鋁合金時，為了得到較高的表面質(zhì)量和精度，可采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油與礦物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考慮該零件的加工選用乳化液。7 工藝文件的制作7.1 工藝過程卡對零件的加工制定重要工藝過程，如表7-2是車削件圓形軸的加工工藝過程卡。表7-2 車削件加工工藝卡片機(jī)械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號圖2-3產(chǎn)品名稱“軸零件零件名稱軸材料牌號45毛坯種類45鋼毛坯外形尺寸65mm30mm工序號工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備10備料下一尺寸為直徑50mm150mm的棒料鋸床20車削1粗、精車零件右端，切槽，車螺紋數(shù)控車床三爪卡盤30車削2粗、精車零件左端40鉗工去毛刺銼刀檢驗(yàn)測量各部分尺寸、形狀精度檢測游標(biāo)卡尺編制審核共一頁第一頁7.2 工序卡用來具體指導(dǎo)工人加工的工藝文件，卡片上有工步內(nèi)容、刀具型號、切削用量等加工過程中所需要的參數(shù)，多用于大批量生產(chǎn)和成批生產(chǎn)中的重要零件。通過工序卡可清楚明了的得知該零件的花形底座及軸的工步內(nèi)容及加工順序。以下是該零件的數(shù)控加工工序卡片，表7-4是圓形軸類的數(shù)控加工工序卡片。表7-4 圓形軸數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號圖2-2產(chǎn)品名稱“軸零件零件名稱軸毛坯外形尺寸65mm30mm工序號20材料牌號45毛坯種類45每臺件數(shù)1設(shè)備名稱設(shè)備型號CK6132夾具名稱三爪卡盤切削液乳化液工步號工步內(nèi)容工藝設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度（m/min）進(jìn)給量mm/r切削深度mm進(jìn)給次數(shù)1粗車右端面，保留0.5mm的余量三爪卡盤8001000.12212精車右端面，達(dá)到加工要求三爪卡盤13001200.10.513粗車右端外圓，保留0.5mm的余量三爪卡盤8001000.12214精車右端外圓三爪卡盤13001200.10.515切槽三爪卡盤8001000.12216車螺紋三爪卡盤13001200.10.51編制審核共一頁第一頁數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品型號零件圖號圖2-2產(chǎn)品名稱“軸零件零件名稱軸毛坯外形尺寸65mm30mm工序號20材料牌號45毛坯種類45每臺件數(shù)1設(shè)備名稱設(shè)備型號CK6132夾具名稱三爪卡盤切削液乳化液工步號工步內(nèi)容工藝設(shè)備主軸轉(zhuǎn)速（r/min）切削速度（m/min）進(jìn)給量mm/r切削深度mm進(jìn)給次數(shù)1粗車左端面，保留0.5mm的余量三爪卡盤8001000.12212精車左端面，達(dá)到加工要求三爪卡盤13001200.10.513粗車左端外圓，保留0.5mm的余量三爪卡盤8001000.12214精車左端外圓三爪卡盤13001200.10.51編制審核共一頁第一頁7.3 走刀軌跡分析走刀路線是指數(shù)控加工過程中刀具相對于被加工件的運(yùn)動軌跡和方向。包括切削加工的路線及刀具切入、切出等非切削空刀行程路線。走刀路線與零件的加工精度和表面粗糙度是密切相關(guān)的，因此編程之前，走到路線的合理選擇是非常重要的。3.1.2走刀路線的確定原則是1） 保證零件的加工精度要求。2） 方便數(shù)值計算，減少編程工作量。3） 尋求最短加工路線，減少空刀時間以提高加工效率。4） 盡量減少程序段數(shù)。5） 保證工件輪廓表面加工后的粗糙度的要求，最終輪廓應(yīng)安排最后一走刀連續(xù)加工出來。6） 刀具的進(jìn)退刀（切入與切出）路線也要認(rèn)真考慮，以盡量減少在輪廓處停刀（切削力突然變化造成彈性變形）而留下刀痕，也要避免在輪廓面上垂直下刀而劃傷工件。 軸右端的走刀路徑圖7-9 軸左端的走刀路徑7.4 刀具選擇刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。這就要求刀具的結(jié)構(gòu)合理、幾何參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。應(yīng)考慮以下方面：1) 根據(jù)零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。2) 根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具，因?yàn)榫庸ぬ蕴牡毒吣p情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會影響精加工的加工質(zhì)量，但對粗加工的影響較小。3) 根據(jù)加工區(qū)域的特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù)。在加工薄壁零件時應(yīng)該選擇徑向力較小的切削刀具，如90度外圓車刀。零件名稱零件圖號圖2-3程序編號序號刀具號刀具規(guī)格和名稱規(guī)格刀具數(shù)量刀具半徑/mm1T01外圓車刀粗車刀2T02外圓車刀精車刀3T03切槽刀4mm外圓切槽刀4T04鉆頭直徑165T05螺紋車刀8 零件程序的生成 此零件程序由caxa數(shù)控車處理生成，所用刀具為90度左偏車刀。O1234(NC0098,10/07/15,16:48:00)G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 X68 Z7 G00 Z0 G00 X63 G42 G98 G01 X61 F300 G01 Z-79 F100 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X59 F300 G01 Z-79 F100 G01 X61 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X57 F300 G01 Z-79 F100 G01 X59 G01 X63 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X55 F300 G01 Z-79 F100 G01 X57 G01 X61 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X53 F300 G01 Z-79 F100 G01 X55 G01 X59 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X51 F300 G01 Z-79 F100 G01 X52 G01 X57 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X49 F300 G01 Z-79 F100 G01 X51 G01 X55 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X47 F300 G01 Z-59 F100 G01 X49 Z-59 G01 Z-68 G01 Z-79 G01 X53 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X45 F300 G01 Z-58 F100 G01 X47 Z-59 G01 X49 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X43 F300 G01 Z-58 F100 G01 X45 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X41 F300 G01 Z-58 F100 G01 X43 G01 X47 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X39 F300 G01 Z-58 F100 G01 X41 G01 X45 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X37 F300 G01 Z-58 F100 G01 X39 G01 X43 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X35 F300 G01 Z-36 F100 G03 X36 Z-38 R2 G01 Z-58 G01 X41 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X33 F300 G01 Z-36 F100 G01 X37 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X31 F300 G01 Z-36 F100 G01 X32 G01 X35 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X29 F300 G01 Z-36 F100 G01 X31 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-18 F100 G01 Z-31 G01 Z-36 G01 X29 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-18 F100 G01 X29 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X25 F300 G01 Z-17 F100 G01 X27 Z-18 G01 X29 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X23 F300 G01 Z-17 F100 G01 X24 G01 X27 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X21 F300 G01 Z-17 F100 G01 X23 G01 X25 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X19 F300 G01 Z-6 F100 G03 X21 Z-10 R10 G01 Z-17 G01 X25 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X17 F300 G01 Z-4 F100 G03 X19 Z-6 R10 G01 X21 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X15 F300 G01 Z-3 F100 G03 X17 Z-4 R10 G01 X19 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X13 F300 G01 Z-2 F100 G01 X17 Z-3 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X11 F300 G01 Z-1 F100 G03 X13 Z-2 R10 G01 X15 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X9 F300 G01 Z-1 F100 G03 X11 Z-1 R10 G01 X13 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X7 F300 G01 Z-0 F100 G03 X9 Z-1 R10 G01 X11 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X5 F300 G03 X7 Z-0 R10 F100 G01 X9 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X3 F300 G03 X5 Z-0 R10 F100 G01 X7 F500 G01 X1 F300 G01 X5 F500 G01 X0 F300 G01 X29 F500 G00 G40 Z-18 G42 G01 X27 F300 G01 Z-31 F100 G01 Z-36 G01 X32 G01 X34 F500 G00 G40 Z-31 G42 G01 X27 F300 G01 X25 Z-32 F100 G01 Z-36 G01 X27 G01 X31 F500 G00 G40 Z-32 G42 G01 X25 F300 G01 Z-36 F100 G01 X63 F500 G00 G40 X68 G00 Z7 M01G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 X72 Z0 G42 G98 G01 X0 F300 G03 X20 Z-10 R10 F100 G01 Z-17 G01 X24 G01 X27 Z-18 G01 Z-31 G01 X24 Z-32 G01 Z-36 G01 X32 G03 X36 Z-38 R2 G01 Z-58 G01 X45 G01 X48 Z-59 G01 Z-68 G01 Z-79 G01 X52 G01 X62 G01 X72 F500 G00 G40 X68 Z7 M09M30此程序?yàn)橛叶肆慵绦?。左端程序見附? 實(shí)體仿真9.1 CAXA數(shù)控車仿真CAXA數(shù)控車是一款強(qiáng)大繪圖及編程軟件，專業(yè)用于數(shù)控車床編程，操作方便。CAXA 數(shù)控車具有 CAD 軟件的強(qiáng)大繪圖功能和完善的外部數(shù)據(jù)接口，可以繪制任意復(fù)雜的圖形，可通過DXF、IGES等數(shù)據(jù)接口與其它系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。CAXA 數(shù)控車具有功能強(qiáng)大，使用簡單的軌跡生成及通用后置處理功能。該軟件提供了功能強(qiáng)大、使用簡潔的軌跡生成手段，可按加工要求生成各種復(fù)雜圖形的加工軌跡。通用的后置處理模塊使CAXA 數(shù)控車可以滿足各種機(jī)床的代碼格式，可輸出G代碼，并可對生成的代碼進(jìn)行校驗(yàn)及加工仿真。CAXA 數(shù)控車為您的二維繪圖及數(shù)控車加工工作提供了一個很好的解決方案，將CAXA 數(shù)控車同 CAXA 專業(yè)設(shè)計軟件與 CAXA 專業(yè)制造軟件結(jié)合起來將會全面地滿足您的任何 CAD/CAM 需求。零件右端面在caxa數(shù)控車中的仿真刀具軌跡圖。零件左端面在caxa數(shù)控車中的仿真刀具軌跡圖。9.2 宇龍仿真對于車削件軸的加工，選擇宇龍仿真軟件，對軸進(jìn)行編程，仿真加工，如圖9-3：圖9-3 宇龍仿真總 結(jié)這次的設(shè)計是我們離開學(xué)校前對所學(xué)的內(nèi)容進(jìn)行的總結(jié)，同時讓我們對零件的數(shù)控加工有了一個更完整的了解，也提高了自己對于分析解決問題的能力。畢業(yè)設(shè)計有實(shí)踐性、綜合性、探索性和應(yīng)用性等特點(diǎn)，是運(yùn)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作和理論學(xué)習(xí)的一次綜合練習(xí)。通過這次的畢業(yè)設(shè)計，使自己在理論與實(shí)際應(yīng)用能力方面得到了綜合的提高，熟練了操作技能，收獲了經(jīng)驗(yàn)和技巧，為以后的工作奠定了良好的基礎(chǔ)。幾個星期以來，從開始到畢業(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真真正正用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實(shí)踐，我對數(shù)控的加工能進(jìn)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 謝這次畢業(yè)設(shè)計說明書及其零件工藝分析的完成，獲得了很多人的幫助。首先要感謝我的指導(dǎo)老師伍倪燕老師，在畢業(yè)設(shè)計書編制及零件工藝分析過程中，給予了我精心的指導(dǎo)，并講解了各項(xiàng)專業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專業(yè)意見。也要感謝曾經(jīng)的科任老師張德紅、廖璘志、代艷霞、王渝平、曾鵬、曾晗、白紹斌、郭超等老師，是他們教給了我畢業(yè)設(shè)計這個大題中許多有用的知識，感謝學(xué)院實(shí)驗(yàn)室和圖書室提供的設(shè)備條件和實(shí)驗(yàn)場所，并且給予我們這么好的機(jī)會和大力支持。同時也感謝同學(xué)們的無私幫助。最后，當(dāng)然也要感謝百忙之中抽空參加畢業(yè)答辯的評審老師們。參考文獻(xiàn)1錢可強(qiáng).機(jī)械制圖.北京：高等教育出版社，2011.52 艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.83 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F100 G03 X37 Z-50 R15 G01 X39 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X33 F300 G01 Z-46 F100 G03 X35 Z-47 R15 G01 X37 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X31 F300 G01 Z-21 F100 G01 X33 Z-22 G01 Z-36 G01 Z-46 G01 X35 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X29 F300 G01 Z-21 F100 G01 X30 G01 X33 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X27 F300 G01 Z-21 F100 G01 X29 G01 X31 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X25 F300 G01 Z-1 F100 G01 Z-21 G01 X27 G01 X31 F500 G00 G40 Z0 G42 G01 X24 F300 G01 X25 Z-1 F100 G01 X39 F500 G00 G40 Z-50 G42 G01 X37 F300 G03 Z-60 R15 F100 G01 Z-69 G03 X40 Z-71 R2 G01 X42 F500 G00 G40 Z-60 G42 G01 X37 F300 G03 X35 Z-62 R15 F100 G01 Z-69 G01 X36 G01 X39 F500 G00 G40 Z-62 G42 G01 X35 F300 G03 X33 Z-64 R15 F100 G01 Z-69 G01 X35 G01 X37 F500 G00 G40 Z-64 G42 G01 X33 F300 G01 Z-69 F100 G01 X53 F500 G00 G40 X61 G00 Z9 M01G50 S10000G00 G97 S300 T00M03M08G00 Z0 G42 G98 G01 X23 F300 G01 X25 Z-1 F100 G01 Z-21 G01 X30 G01 X32 Z-22 G01 Z-36 G01 Z-46 G03 Z-64 R15 G01 Z-69 G01 X36 G03 X40 Z-71 R2 G01 Z-76 G01 X46 G01 X48 Z-77 G01 X52 G01 X62 F500 G00 G40 Z9 M09M30