階梯軸數(shù)控車削工藝設計及加工難點分析編程斯沃仿真含NX三維及CAD圖.zip

階梯軸數(shù)控車削工藝設計及加工難點分析編程斯沃仿真含NX三維及CAD圖.zip,階梯,數(shù)控,車削,工藝,設計,加工,難點,分析,編程,仿真,NX,三維,CAD 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 階梯軸 零件名稱 階梯軸 共 4 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 割 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 ?65×125 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 切割機 PV600 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 下料 游標卡尺 800 80 65 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 階梯軸 零件名稱 階梯軸 共 4 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 ?65×125 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控車床 CK6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 夾件1右端，使伸出92mm，加工左端 三爪卡盤、百分表 2 循環(huán)粗車左端外形輪廓 93°外圓車刀、游標卡尺 600 60 0.2 10 3 循環(huán)精車左端外形輪廓 93°外圓車刀、游標卡尺 700 80 0.1 0.5 4 循環(huán)切外形連續(xù)圓弧槽 球頭槽刀 550 40 0.2 5 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 階梯軸 共 4 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 ?65×125 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控車床 CK6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 鉆內孔 ?18鉆頭、游標卡尺 2 循環(huán)粗加工零件左端內孔 內孔鏜刀、游標卡尺 650 60 0.2 8 3 循環(huán)精加工零件左端內孔 內孔鏜刀、游標卡尺 750 80 0.1 0.5 4 加工內孔槽 內孔槽刀、內徑卡尺 500 40 0.2 2 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期  機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 階梯軸 零件名稱 階梯軸 共 4 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金工 車 45鋼 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 ?65×125 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 數(shù)控車床 CK6140 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 循環(huán)粗車右端外形輪廓 93°外圓車刀、游標卡尺 600 60 0.2 10 2 循環(huán)精車右端外形輪廓 93°外圓車刀、游標卡尺 700 80 0.1 0.5 3 加工外圓槽 切槽刀、游標卡尺 450 40 02 2 4 切M30X2-6g外螺紋 螺紋車刀、簧規(guī) 450 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 階梯軸 共 2 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 棒料 毛坯外形尺寸 ?65X125 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 車 割?65X125毛坯 金工 切割機 2 車 夾右端毛坯，使伸出92mm，加工左端 數(shù)控 CK6140 三爪卡盤、游標卡尺 3 車 用1號刀平端面，循環(huán)粗、精加工零件左端外形輪廓 數(shù)控 CK6140 93°外圓車刀、游標卡尺 4 車 用6號球頭刀切外形連續(xù)圓弧槽 數(shù)控 CK6140 R1.5球頭槽刀、R規(guī) 5 車 用7號鉆頭鉆內孔 ?18鉆頭、游標卡尺 6 車 用4號刀內孔刀，循環(huán)粗、精加工零件左端內孔 數(shù)控 CK6140 內孔鏜刀、游標卡尺 7 車 用5號內孔槽刀加工內孔 數(shù)控 CK6140 內孔槽刀、內徑卡尺 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期  機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 階梯軸 共 2 頁 第 2 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 棒料 毛坯外形尺寸 ?65X125 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 工 段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 車 調頭裝夾，打表校正同軸度在0.02以內，取總長120mm，平端面，加工右端 數(shù)控 CK6140 93°外圓車刀、游標卡尺 2 車 用1號刀平端面，循環(huán)粗、精加工零件右端外形輪廓 數(shù)控 CK6140 93°外圓車刀、游標卡尺 3 車 用2號槽刀加工外圓槽 數(shù)控 CK6140 3mm槽刀、游標卡尺 4 車 用3號刀切M30X2-6g外螺紋 數(shù)控 CK6140 螺紋車刀 5 車 拆下零件，去毛刺，檢測 金工 老虎鉗 油石 設 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 摘要 近數(shù)控技術是現(xiàn)代制造技術的基礎，它的廣泛應用使普通機械被數(shù)控機械所代替，使全球制造業(yè)發(fā)生了根本變化。數(shù)控技術的水準、擁有和普及程度已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。 本次設計任務是階梯軸的工藝設計與程序編制，使用CAD制圖軟件將零件的二維圖形畫出來。接著對零件結構、精度、技術要求進行分析。設計加工零件的數(shù)控工藝方案，選擇毛坯、刀具、機床，以及合理的切削參數(shù)等。選擇出最佳的加工工藝方案，然后對零件的數(shù)控加工程序進行編制，完成本次設計。 關鍵詞:階梯軸；數(shù)控技術；加工工藝；程序編制； II Abstract Near numerical control technology is the foundation of modern manufacturing technology, it is widely used to make the ordinary machinery is replaced by CNC machinery, so that the global manufacturing industry has been a fundamental change. The level of numerical control technology, the degree of ownership and popularity has become a measure of a country's comprehensive national strength and an important symbol of the level of industrial modernization. The task of this design is a typical shaft parts processing process design and programming, use of CAD drawing software parts of the two-dimensional graphics drawing out. Then for structural parts, precision, technical requirements are analyzed. Design and processing components of the NC process scheme, selection of blank, tools, machine tools, and the reasonable cutting parameters. Choose the best processing program, and the parts of the NC machining program is compiled, to complete the design. Keywords: typical shaft; numerical control technology; processing technology; programming; 目 錄 摘要 I Abstract II 目 錄 III 前言 4 1 零件的圖紙分析 5 1.1 零件的結構特點分析 5 1.2 零件的加工難點分析 6 1.2 確定毛坯 6 2 零件的工藝規(guī)程設計 7 2.1 表面加工方法的確定 7 2.2 加工順序的安排 7 2.3 定位基準及裝夾方式的選擇 8 2.4 制訂加工工藝方案 9 2.5選擇加工設備機床 10 2.6選擇刀具 11 2.7確定切削用量 11 2.7.1 背吃刀量的確定 11 2.7.2 切削用量的具體選擇 12 2.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 13 2.9走刀路線 13 3 程序編制與模擬仿真 18 3.1 數(shù)控編程 18 3.1.1 編程原點的確定 18 3.1.2程序 19 3.2模擬仿真 23 3.2.1程序的導入 23 3.2.2設置毛坯 23 3.2.3設置刀具 24 3.2.4對刀和輸入刀補 24 3.2.5仿真加工 24 設計小結 28 參考文獻 29 致 謝 30 III 前言 此次畢業(yè)設計的編制和零件加工是我對大學期間學習的一個總結。其中運用了在大學期間所學到的各門課程，如：機械制圖、公差、數(shù)控技術、數(shù)控工藝等。此次畢業(yè)不僅鞏固了我所學過的知識，還使我對典型零件的工藝分析和數(shù)控加工有了更深入的了解。本次設計從自己設計選擇零件圖，收集大量的資料，到最后加工出零件，其間遇到了很多的問題，但就此次的畢業(yè)設計來說，首先要根據(jù)零件圖進行結構分析、工藝分析，加工路線的確定，加工方法的選擇，加工順序的安排，加工工藝參數(shù)的確定，選擇出合適的毛坯和加工設備，制定定位裝夾方案，合理選擇刀具，編制程序，對加工的零件進行零件質量分析。 通過這次畢業(yè)設計，我真正認識到理論和實踐相結合的重要性。我的課題并不復雜，而且生產(chǎn)實際應用中也可以常見。結構由螺紋、圓弧面等組成。此類零件用于數(shù)控編程中，難度程度適中，同時在老師的幫助下我可以充分得到鍛煉，也培養(yǎng)了我綜合運用所學理論知識和實際操作知識的能力。還有，它提高了我設計、繪圖、編寫數(shù)控程序、數(shù)控機床操作的獨立工作能力，更培養(yǎng)了我虛心請教不懂就問的工作態(tài)度。 由于初次設計，缺少設計經(jīng)驗，設計中難免存在一點錯誤，望老師指正批評，從而讓我更好的完成這次畢業(yè)設計，感謝在畢業(yè)設計中指導老師的幫助，對此我表示衷心的感謝！ 1 零件的圖紙分析 1.1 零件的結構特點分析 如圖1.1所示軸零件圖（若插圖不清晰，詳見附件CAD零件圖），分析其加工工藝性。 圖1.1 零件的二維平面圖 圖1.2 零件的三維平面圖 1.2 零件的加工難點分析 本次階梯軸都屬于軸類零件，其結構主要由內外圓柱面、槽、倒角、內孔等特征組成，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。 零件尺寸精度要求很高，其中左端外圓?40尺寸精度最高為0.03mm，內孔的一段?40×15的內孔槽，是加工的第一個難點，加工中可能會出現(xiàn)振刀現(xiàn)象，所以必須減小背吃刀量；而零件中間的?54連續(xù)圓弧的精度更是達到IT7，我們用切球頭槽刀很難保證在指定的精度內，所以務必分成粗加工和半精加工以及精加工。右端的尺寸螺紋的精度要求為M30×2-6g也需要保證； 位置精度有：左端內孔?30對兩端外圓?64尺寸的圓跳動為?0.025mm（等等，其余的請參照零件圖紙）；該零件的表面粗糙度要求較高，全部表面粗糙度要求為3.2um以上。 1.2 確定毛坯 根據(jù)該零件的圖紙要求，由于軸零件并不是很長可以采用一個毛坯加工，因此可以直接采用型材毛坯（棒料），又零件的最大外圓為60mm，零件長度總和為120mm，因此可以給毛坯的外圓單邊留5mm余量，長度留5mm余量。 由毛坯余量的選擇，可確定該零件的毛坯尺寸為Φ65×125mm。 31 2 零件的工藝規(guī)程設計 2.1 表面加工方法的確定 （1）左端面輪廓加工：粗車（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）→精車（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）→切外槽（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）→鉆孔（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）→粗鏜（精度等級IT9~10，粗糙度Ra3.2um）→精鏜（精度等級IT9~10，粗糙度Ra3.2um）→切內槽（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）。 （2） 右端面輪廓加工：粗車（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）→精車（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）→切外槽（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）→車螺紋。 在數(shù)控車床上加工零件時，要把被加工的全部工藝過程、工藝參數(shù)等編制成程序，整個加工過程時自動進行的，因此程序編制前的工藝分析是一項十分重要的工作。 2.2 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、齒輪的內孔和一端面等，都應安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應按照粗加工→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嚴格按照以上原則進行加工。 2.3 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 該零件為回轉型零件，其裝夾方式可直接采用三爪卡盤進行裝夾，由于零件至少需要進行兩次裝夾方能完成，在第二次裝夾時為保證加工面不被夾傷，需要墊上銅皮或者采用軟爪進行裝夾。 圖2.1加工左端裝夾示意圖 在加工左端的外圓及內孔時，使用三爪卡盤對毛坯外圓進行夾緊，需要留出足夠的工件長度來。 圖2.2加工右端裝夾示意圖 在加工左端的外圓及內孔后，我們掉頭裝夾。使用百分百對零件進行打表，保證零件的同軸度，三爪卡盤夾緊在φ60的外圓上，夾緊的時候工件需要伸出卡盤50mm的距離。 2.4 制訂加工工藝方案 由于本次設計的兩個零件外圓尺寸一樣，并且兩個零件長度不是很長，結構并不復雜，屬于可以采用一個毛坯一次加工兩個零件，然后采用切斷刀進行切斷，把兩個工件拆分開來。 （1）工藝路線方案一 工序1：下料?65X125毛坯 工序2：夾左端毛坯，使伸出52mm，加工右端 工步1：平端面，循環(huán)粗、精加工零件右端外形輪廓 工步2：加工外圓槽 工步3：切M30X2-6g外螺紋 工序3：調頭裝夾，打表校正同軸度在0.02以內，平端面，加工左端 工步1：循環(huán)粗、精加工零件左端外形輪廓 工步2：切外形連續(xù)圓弧槽 工步3：鉆內孔 工步4：循環(huán)粗、精加工零件左端內孔 工步5：加工內孔槽刀 工序4：拆下零件，去毛刺，檢測 （2）工藝路線方案二 工序1：下料?65X125毛坯 工序2：夾右端毛坯，使伸出92mm，加工左端 工步1：循環(huán)粗、精加工零件左端外形輪廓 工步2：切外形連續(xù)圓弧槽 工步3：鉆內孔 工步4：循環(huán)粗、精加工零件左端內孔 工步5：加工內孔槽刀 工序3：調頭裝夾，打表校正同軸度在0.02以內，取總長120mm，平端面，加工右端 工步1：平端面，循環(huán)粗、精加工零件右端外形輪廓 工步2：加工外圓槽 工步3：切M30X2-6g外螺紋 工序4：拆下零件，去毛刺，檢測 （3）工藝方案的比較與分析 上述兩種工藝方案的特點在于：方案一考慮先加工右端，在加工左端時，會導致沒地方裝夾。而方案二則是先加工左端，掉頭后有地方裝夾，而且保證其圓跳動等精度要求。因此選擇方案二作為加工工藝路線比較合理。 2.5選擇加工設備機床 當工件表面的加工方法確定之后，機床的種類也就基本上確定了。但是，每一類機床都有不同的形式，其工藝范圍、技術規(guī)格、加工精度、生產(chǎn)率及自動化程度都各不相同。為了正確地為每一道工序選擇機床，除了充分了解機床的性能外，從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機床功能還必須適應被加工零件的形狀、尺寸精度和生產(chǎn)節(jié)拍等要求。 依據(jù)上述各選擇原則，我們選用的Ck6140型數(shù)控車床（如圖3.3），系統(tǒng)為FANUCoi，配置前置式刀架。 圖2.3Ck6140型數(shù)控車床 2.6選擇刀具 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)控加工中重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加 工質量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、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、鏜內孔、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 T01 端面車刀（焊接式） 90°刀尖 YT15 車端面 T02 外圓車刀（可轉位） 75°刀尖 YT15 車外輪廓 T03 外螺紋車刀 60° YT15 車M50X1.5的螺紋 T04 內孔鏜刀 60° YT15 鏜內輪廓 T05 麻花鉆 Φ20 高速鋼 鉆底孔 2.7確定切削用量 2.7.1 背吃刀量的確定 在機床功率容許的情況下，應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，半精銑或精銑的余量需要被留出，正常半精銑的余量是0.5mm左右，精銑余量在半精銑之后，通常少于普通銑削的余量，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。 2.7.2 切削用量的具體選擇 主軸轉速應根據(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等條件所允許的切削速度來確定。 切削學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）粗車左端外輪廓留0.5mm作為精加工余量，取粗加工背吃刀量ap=1mm。 由文獻查得進給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.4mm/r,工件外徑D=60mm。 選擇切削速度由文獻查得=1.5~1.83m/s，取=1.5m/s=90m/min。 計算主軸轉速s==1000×60/（3.14×60）m/min=573r/min 取s=570r/min。 計算進給速度計算進給速度F=Sf=60㎜/min。 （2）精車左端外輪廓，保證其加工精度及表面粗糙度，取ap=0.5mm。 由文獻查得進給量f=0.1~0.2mm/r，初步確定f=0.2mm/r,工件外徑D=50mm。 選擇切削速度由文獻查得=1.5~1.83m/s.取=100m/min。 計算主軸轉速s==1000×80/（3.14×60）m/min=636r/min取650r/min。 計算進給速度F=Sf=80㎜/min。 2、鏜內孔 （1）鏜內孔，取粗加工背吃刀量ap=0.5mm。 由文獻查得進給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.3mm/r，工件內徑D=30mm。 選擇切削速度由文獻查得=1.5~1.83m/s，取=1.5m/s=70m/min。 計算主軸轉速s==1000×40/（3.14×30）m/min=470r/min 取s=500r/min。 計算進給速度計算進給速度F=Sf=70㎜/min。 2.8數(shù)控加工工藝卡片擬訂 將前面分析的各項內容綜合成數(shù)控加工工藝卡片，具體卡片請查看附件。 2.9走刀路線 以高切削速度、高進給速度和高加工精度為主要特征的高速切削技術，最近十幾年發(fā)展迅在 航空航天、模具制造及精密微細加工等領域得到了廣泛應用。因此，高速加工技術的研究已成為國內外制造領域重要的研究項目之一。 1.確定刀具路徑應滿足的基本要求 高速切削不僅提高了對機床、夾具、刀具和刀柄的要求，同時也要求改進刀具路徑策略，因為若 路徑不合理，在切削過程中就會引起切削負荷的 突變，從而給零件、機床和刀具帶來沖擊，破壞加工質量，損傷刀具。在高速切削中由于切削速度和進給速度都很快，這種損害比在普通切削 中要嚴重的多，因此， 必須研究適合高速切削的路徑，將切削過程中切削負荷的突變降至最低。 可以說，高速切削機床只有有了合理的高速刀具軌跡才能真正獲得最大效益。 為了消除切削過程中切削負荷的突變，刀具路徑應滿足以下基本要求： 切削是等體積切削，即切削過程中切削力恒定。 盡量減少空行程。 盡量減少進給速度的損失。 通用的刀具路徑 2.刀具進給要求 進刀時采用螺旋或弧進刀，使刀具逐漸切入零件，以保證切削力不發(fā)生突變，延長刀具壽命。 切削速度的連續(xù)和無突變，使切削連續(xù)平穩(wěn)，否則，將產(chǎn)生沖擊。 切削時使用順銑使切削過程穩(wěn)定，不易過切，刀具磨損小，表面質量好。 采用小的軸向切深以保證小的切削力、少的切削熱和排屑的順暢。無切削方向突變，即刀具軌跡 是無尖角的，普通加工軌跡的尖角處用圓弧或其他曲線來取代，從而保證切削方向的變化是逐漸 的而不 是突變的。這樣有兩點好處：一是現(xiàn)代高速機床的控制系統(tǒng)都有程序段前視和尖角自動 減速功能，即在到達尖角前，將自動降低進給速度，這樣雖然減小了沖擊，且 避免了過切，但卻損失了進給速度。軌跡是無尖角的，自然也就避免了這種情況的發(fā)生；二是在尖角處切削負荷 會突然加大，引起沖擊。軌跡是無尖角的 時候這種問題同樣不存在。 采用等高線軌跡，加工余量均勻的走刀路線可取得好的效果。為采用等高線法的刀具軌跡，刀具沿 X 或 Y 軸方向平動，完成金屬的切除， 這樣可保證高速加工中切削余量均勻，對加工穩(wěn)定，尤其是刀具壽命的延長有利. 3.粗加工刀具要求 粗加工時常用的刀具路徑有： Z向等高線層切法，即將零件分成若干層，一層一層逐層往下切，在每層中將零件的所有區(qū) 域加工完再進人下一層，在每一層均采用螺旋或圓弧進刀，同時 采用無尖角刀具軌跡。這樣有 利于排屑，也避免了切削力發(fā)生突變。對薄壁件來說，更應采用這種刀具軌跡，因為這種刀具軌 跡在切削過程中還能使薄壁 保持較好的剛性。 插銑刀具路徑。對于深度很深的腔體的粗加工可采用插銑的方法來進行，因為腔體很深時，需要很長的刀具，這時刀具的剛性很差，按常規(guī)的切削路線切削刀具易變形，而且也易產(chǎn)生振動，影響加工質量和效率，采用插銑的軌跡正好可解決這一問題。 擺線刀具路徑。另一種更新的粗加工刀具軌跡是擺線刀具軌跡，“擺線”是指當一個圓沿著一條曲線作純滾動時，圓上某一固定點的軌跡。采用 這種刀具軌跡使刀具在切削時距某條曲線(一 般是零件的輪廓線及其平移線)保持一個恒定的半徑，從而可使進給速度在加工過程中可保持不 變，而且這時的徑向吃刀量一般取刀具直徑的 5%左右，因此刀具的冷卻條件良好，刀具的壽命 較長。這對高速加工是非常有利的。 4.精加工刀具路徑要求 加工時常用的刀具路徑有： 先在陡峭面用Z 向等高線層切法加工，然后在非陡峭面采用表面輪廓軌跡法加工； 先用表面輪廓軌跡法加工所有面，再在垂直方向上加工陡峭面。 薄壁件的精加工采用Z 向等高線層切法。 當然在加工過程中同樣每一層都要盡量作到螺旋或園弧進刀，采用無尖角刀具軌跡。 5.其他刀具路徑要求 如加工的是單一型腔的薄壁件，它比單純的等高線逐層切法對保持薄壁的剛性更好，從而保 證加工余量均勻，零件變形小。 對薄底零件應采用所示的走刀軌跡。即從離支撐最遠的點開始切削，分層切削直到深度到位；每次深度銑到以后再向支撐處移動一個徑向切深，重復上一步的過程，直至切削完成。相當于將薄壁件的等高線逐層切法轉動90°。這樣才能在切削時較好地保持零件剛性，避免振動。 因此軸零件共分為兩個工序： 工序1：循環(huán)粗、精加工零件左端外形輪廓。 圖2.4 工步1 工序2：切外形連續(xù)圓弧槽 圖2.5 工步2 工序3：循環(huán)粗、精加工零件左端內孔 圖2.6 工步3 工序2：內孔槽刀加工內孔 圖2.7工步4 調頭裝夾，打表校正同軸度在0.02以內，取總長120mm，平端面，加工右端。 工步4：循環(huán)粗、精加工零件右端外形輪廓 圖2.8 工步5 工步5：加工外圓槽 圖2.9 工序6 工步5：加工外圓槽 圖2.10 工序7 3 程序編制與模擬仿真 3.1 數(shù)控編程 該零件是數(shù)控車床加工的特征無復雜曲面、曲線，其結構比較規(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。 3.1.1 編程原點的確定 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標注處。 圖3.1 左端加工編程原點 圖3.2 右端加工編程原點 3.1.2程序 程序O0001左端外圓 T0101 M03S600 G00X67Z3 G71U1R1 G71P1Q2U0.5W0.1F0.2 N1G01X36 Z0 G03X40Z-2R2 G01Z-24 G02X52Z-30R6 G01X56 G03X60Z-32R2 G01Z-92 N2X67 G70P1Q2S650F0.1 G00X100Z100 M30 程序O0002左端外槽 N12G00G97S450T0202 N14M03 N16M08 N18G00X72.932Z-19.520 N20G00Z-39.500 N22G00X64.400 N24G00X62.400 N26G99G01X60.400F0.100 N28G04X0.500 N30G00X64.400 N32G00Z-42.000 N34G00X62.400 N36G01X58.455F0.100 N38G04X0.500 N40G00X64.400 N42G00Z-44.500 N44G00X62.400 ... ... 由于程序過多詳見附錄 程序O0003左端鏜內孔 N12G00G97S450T0404 N14M03 N16M08 N18G00X17.818Z1.661 N20G00Z0.707 N22G00X19.637 N24G00X21.637 N26G00X23.051Z-0.000 N28G99G01Z-33.000F0.100 N30G01X20.000 N32G01Z-45.000 N34G01X19.451 N36G00X17.451 N38G00Z0.707 N40G00X25.637 N42G00X27.051Z-0.000 N44G01Z-33.000F0.100 N46G01X23.051 N48G00X17.051 ... ... 由于程序過多詳見附錄 程序O0004左端內孔槽 N12G00G97S450T0404 N14M03 N16M08 N18G00X22.179Z2.036 N20G00Z-22.000 N22G00X26.000 N24G00X28.000 N26G99G01X30.400F0.100 N28G04X0.500 N30G00X26.000 N32G00Z-20.000 N34G00X28.000 N36G01X34.000F0.100 N38G04X0.500 N40G00X26.000 N42G00Z-18.000 N44G00X28.000 N46G01X34.000F0.100 ... ... 由于程序過多詳見附錄 程序O0005右端外圓 N12G00G97S600T0101 N14M03 N16M08 N18G00X62.312Z1.503 N20G00Z0.707 N22G00X59.414 N24G00X57.414 N26G00X56.000Z0.000 N28G99G01Z-30.000F0.100 N30G01X57.766 N32G01X59.883Z-31.059 N34G00X61.883 N36G00Z0.707 N38G00X53.414 N40G00X52.000Z0.000 N42G01Z-30.000F0.100 N44G01X56.000 N46G00X58.000 ... ... 由于程序過多詳見附錄程序 O0006右端外圓槽 N12G00G97S600T0202 N14M03 N16M08 N18G00X60.000Z0.000 N20G00Z-23.000 N22G00X39.600 N24G00X37.600 N26G99G01X29.600F0.100 N28G04X0.500 N30G00X39.600 N32G00Z-25.000 N34G00X37.600 N36G01X29.600F0.100 N38G04X0.500 N40G00X39.600 N42G00Z-27.000 N44G00X37.600 N46G01X29.600F0.100 ... ... 由于程序過多詳見附錄 O0006右端外圓槽 N12G00G97S300T0303 N14M03 N16M08 N18G00X58.721Z1.895 N20G00Z2.000 N22G00X35.000 N24G00X33.000 N26G00X32.800 N28G99G01X29.800F0.100 N30G32Z-22.000F1.500 N32G01X32.800 N34G00X33.000 N36G00X35.000 N38G00X34.600Z2.000 N40G00X32.600 N42G00X32.400 N44G01X29.400F0.100 N46G32Z-22.000F1.500 N48G01X32.400 N50G00X32.600 N52G00X34.600 N54G00X34.200Z2.000 N56G00X32.200 N58G00X32.000 N60G01X29.000F0.100 N62G32Z-22.000F1.500 N64G01X32.000 ... ... 由于程序過多詳見附錄 3.2模擬仿真 打開斯沃數(shù)控仿真軟件，選擇系統(tǒng)，不同廠家生產(chǎn)的數(shù)控車床，其機床面板是不同的，F(xiàn)ANUC 0i T機床面板示意圖為例進行簡介如下圖所示。 圖3.1 FANUC Oi T輸入編輯面板（一） 圖3.2 FANUC Oi T操作面板（二） 3.2.1程序的導入 我先將編制好的程序進行編號，分別取名為O0001，O0002然后在機床中新建程序，進行模擬加工。 3.2.2設置毛坯 根據(jù)該零件的毛坯，在仿真機床中設置其毛坯尺寸為Φ65X125mm. 3.2.3設置刀具 根據(jù)各工步刀具及切削用量選擇中的刀具，在仿真機床中設置好卡片中的刀具，首先打開菜單欄中“機床操作”下的“刀具管理”，在里面加入所需要的刀具。 3.2.4對刀和輸入刀補 設置好刀具和毛坯后，接下來的工作就是對刀了，對刀是在數(shù)控加工中必不可少的環(huán)節(jié)，它的準確性直接影響到零件的加工質量，下面來介紹下對刀操作。 首先在刀具管理中，將1號刀轉到加工位置（一般機床默認1號刀在加工位），然后單擊菜單欄中“工件操作”下的“快速定位”，得到如下圖所示，選擇默認對刀點。 圖3.4 刀具定位 圖3.5 刀補設置界面 將刀具移到軸中心后，然后在操作面板中單擊“刀補”按鈕，將出現(xiàn)如下圖所示界面，選擇MDI（錄入）方式，根據(jù)現(xiàn)在位置（相對位置）下的坐標值，將其輸入至1號刀補中，如：先輸入“X85”，再按“測量”鍵；然后再輸入“Z0”，按下“測量”鍵，這樣第1把刀的刀補就設置好了。 同理將其他刀也進行相應的設置。 3.2.5仿真加工 在設置好刀具補償后，可以開始仿真加工了，首先關閉機床窗門，然后將功能鍵中的“循環(huán)啟動”打開，再按下“循環(huán)啟動”按鈕，開始切削，最終得到的零件如下所示。 圖3.6 左端仿真圖 圖3.7 左端仿真圖 圖3.8 左端仿真圖 圖3.9 左端仿真圖 圖3.10 右端仿真圖 圖3.11 右端仿真圖 圖3.12 右端仿真圖 設計小結 畢業(yè)設計是我們幾年來所學知識的一次總結和運用 ，是對我們自身能力的一次考驗和鍛煉，從選擇畢業(yè)設計題目到設計的實現(xiàn)，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間完成的傾注心血和精力最多的一次任務。 通過本次設計，我對所學的知識進行過系統(tǒng)的訓練，很好把理論和實際聯(lián)系,并和具體項目、課題相結合，圍繞了二維制圖、工序卡和數(shù)控編程以及各種資料的查詢，使我懂得了了我所要學習的并不僅僅是單純的理論知識，要學的是自己的獨立設計與操作，所以我需要隨時查閱各種文獻資料，設計手冊，并且通過自己對課題的理解，進行分析，判斷優(yōu)劣，這樣來，我各個方面都得到了鍛煉，豐富了經(jīng)驗，這就是這次畢業(yè)設計我得到的最大收獲。 回顧這一個月的時光，其實過的挺快，對我們來說，我們懂得的知識還很有限，要這方便有所提高，我們還需在基礎理論上下功夫，以理論聯(lián)系實際，才能使我們的知識有一個量變到質變的飛躍。我們大學的學習主要是學習理論知識，畢業(yè)設計和以往的課程學習就有很大的不同。 以后的學習道路還很長，人生就是在不斷地學習中提高自己的，而畢業(yè)設計也給了我們自信，讓我們相信以后會做得更好。也許這份設計并不是很完美,但在這次畢業(yè)設計過程中所學到的東西我卻終身受益，在以后的道路的，我會不斷的吸取和積累經(jīng)驗，爭取做得更好。 參考文獻 [1] 余英良.數(shù)控加工編程與操作[M].北京:高等教育出版社.2005 [2] 黃康美.數(shù)控加工編程[M].上海:上海交通大學出版社.2004 [3] 趙正文.數(shù)控銑床/加工中心加工工藝與編程[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2006 [4] 周曉宏.數(shù)控銑床操作技能考核培訓教程[M].北京:中國勞動社會保障出版社,2008 [5] 皺青,呼詠.機械制造技術基礎課程設計指導教程.[M],2011. 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