數(shù)控車配合件工藝與編程

1、配合件的工藝與編程【摘要】數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù),數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品,即所謂的數(shù)字化裝備。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)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(kuò)大他對(duì)歸計(jì)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(lái)越重要的作用,因?yàn)檫@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(shì).在我國(guó)加入WTO和對(duì)外開放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下,發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備是提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性保證.數(shù)控加工與編程畢業(yè)設(shè)計(jì)是數(shù)控專業(yè)教學(xué)

2、體系中構(gòu)成數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能的重要組成部分，通過畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們學(xué)會(huì)了對(duì)相關(guān)學(xué)科中的基本理論基本知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用,同時(shí)使對(duì)本專業(yè)有較完整的系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),從而達(dá)到鞏固、擴(kuò)大、深化所學(xué)知識(shí)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。此次的畢業(yè)設(shè)計(jì)主要解決的問題是零件的裝夾、刀具的對(duì)刀、工藝路線的制訂、工序與工步的劃分、刀具的選擇、切削用量的確定、車削加工程序的編寫、機(jī)床的熟練操作。關(guān)鍵詞： 數(shù)控車、工藝分析、加工方案、Abstract: Numerical control technique is to use the technique that th

3、e figure information carries on a control vs machinery running and the operate process, count control an equipage is with the number control technique for the representative's new technique make the machine electricity integral whole that domain and newly arisen manufacturing permeate forming to

4、 turn a product to the tradition, namely the so-called digitize equips. The number controled technical application to not only bring traditional manufacturing business revolution change, make the manufacturing business become the symbol of industrialization, but also along with number control techni

5、cal not only expanding of shape and application realm his some shapes of important crafts(IT, autocar, medical treatment and light work etc.) in returning to account people's livelihoods contain more and more important action, because these crafts is already the big trend of modern shape the dig

6、itize that need to be equiped. Deveolp an our country number under the new surrounding that our country building - out WTO with outward open to deepen further control technique and equipage is exaltation our country importance assurance of the manufacturing business information-based horizontal and

7、international competitive power. The number controls transform and plait distance to graduate a design is number control to constitute number to control the important composition of processing technology professional knowledge and professional skill fraction in the professional teaching system, the

8、design of passing the graduation makes the basic theory that we learned vs related academics basic knowledge progress synthesis usage, make at the same time the understanding to have more complete system to this profession, thus hit consolidation and expand, deepen the purpose of learning the knowle

9、dge, development and exaltation comprehensive analysis problem and problem-solving capability and development the search and innovation capability of science.This time graduation's designing the problem of main settle is the packing of kit clip, tool angel of for establishing knife, craft route,

10、 the sequence tread with work of the select of curtate, tool angel, slice to pare dosage to really settle, the well-trained operation of writing of truning job program, engine bed.Key words: CNC lathe、Process analysis、Processing scheme目錄1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)介52 數(shù)控加工工藝的基本知識(shí)72.1 數(shù)控加工工藝的概念72.2 數(shù)控加工工藝過程72.3 數(shù)控加工的特

11、點(diǎn)73 零件數(shù)控加工前的簡(jiǎn)單分析83.1 零件的基本情況簡(jiǎn)介83.2 零件的技術(shù)要求93.3 加工設(shè)備的選擇93.4 零件的工藝分析93.5 基準(zhǔn)的選擇原則104 零件數(shù)控加工工藝分析134.1 加工方案的確定134.2 工步的劃分134.3 加工順序及進(jìn)給路線的確定134.3.1 零件加工時(shí)需遵守的原則134.3.2 進(jìn)給路線的確定144.4 切削液的選擇174.5 刀具的選擇174.6 主要工序的安排184.7 工藝過程卡及其工序卡片的編寫215 數(shù)控加工程序的編寫275.1 數(shù)控加工簡(jiǎn)介275.2 數(shù)控機(jī)床的工作過程275.3 數(shù)控加工的特點(diǎn)275.4 按工序編寫數(shù)控加工程序285.5

12、模擬運(yùn)行355.6零件加工355.7 精度自檢35總結(jié)36謝 辭37參考文獻(xiàn)381 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展簡(jiǎn)介20世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在40年代初，由美國(guó)北密支安的一個(gè)小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司實(shí)現(xiàn)的。他們?cè)谥圃祜w機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高

13、水平。 1952年，麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了1954年11月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國(guó)本迪克斯公司正式生產(chǎn)出來(lái)。 在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用

14、。 到了1960年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，到1966年實(shí)際使用的約6000臺(tái)數(shù)控機(jī)床中，85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國(guó)卡耐·特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）開發(fā)出來(lái)的。這種機(jī)床在刀庫(kù)中裝有絲錐、鉆頭、鉸刀、銑刀等刀具，根據(jù)穿孔帶的指令自動(dòng)選擇刀具，并通過機(jī)械手將刀具裝在主軸上，對(duì)工件

15、進(jìn)行加工。它可縮短機(jī)床上零件的裝卸時(shí)間和更換刀具的時(shí)間。加工中心現(xiàn)在已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床中一種非常重要的品種，不僅有立式、臥式等用于箱體零件加工的鏜銑類加工中心，還有用于回轉(zhuǎn)整體零件加工的車削中心、磨削中心等。 1967年，英國(guó)首先把幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem—FMS）之后，美、歐、日等也相繼進(jìn)行開發(fā)及應(yīng)用。 1974年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)字控制機(jī)床（簡(jiǎn)稱為CNC機(jī)床），進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。8

16、0年代，國(guó)際上出現(xiàn)了14臺(tái)加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動(dòng)裝卸和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCellFMC）。這種單元投資少，見效快，既可單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成到FMS或更高級(jí)的集成制造系統(tǒng)中使用。在20余年間，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才；通過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消

17、化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。2 數(shù)控加工工藝的基本知識(shí)2.1 數(shù)控加工工藝的概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來(lái)的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。2.2 數(shù)控加工工藝過程數(shù)控加工工藝過程是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的主要內(nèi)容

18、如下：（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容；（2）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；（3）零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定的確定； （4）數(shù)控加工工藝方案的制定； （5）工步、進(jìn)給路線的確定； （6）選擇數(shù)控機(jī)床的類型； （7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)； （8）切削參數(shù)的確定； （9）加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改；（10）首件試加工與現(xiàn)場(chǎng)問題處理； （11）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。2.3 數(shù)控加工的特點(diǎn)由于數(shù)控加工采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，使得數(shù)控加工與普通加工相比具有加工自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、周期短、設(shè)備使費(fèi)用高的特點(diǎn)。3 零件數(shù)控加工前的簡(jiǎn)單分析數(shù)控機(jī)

19、床加工工藝與普通機(jī)床加工原則上基本相同，但數(shù)控機(jī)床是自動(dòng)進(jìn)行加工，因而有如下特點(diǎn)：數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)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。數(shù)控機(jī)床加工程序的編制比普通機(jī)床工藝編制要復(fù)雜些。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床加工存在對(duì)刀、換刀以及退刀等特點(diǎn)，這都無(wú)一例外的變成程序內(nèi)容，正是由于這個(gè)特點(diǎn)，促使對(duì)加工程序正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯(cuò)。否則加工不出合格的零件。3.1 零件的基本情況簡(jiǎn)介如圖3-1零件的主體外形所示，被加工部分的各尺寸、形狀、表面粗糙度值及凹凸配合等要求較高。本次設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，包含了圓柱面、圓錐面、退刀槽、中心孔及螺紋的加工。由于加工

20、的是軸類零件，對(duì)中性要求較高，故選用三爪卡盤裝夾。由于數(shù)控加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)編制，零件的視圖應(yīng)完全、正確及表達(dá)清楚，并符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，尺寸及有關(guān)技術(shù)要求應(yīng)標(biāo)注齊全。分析零件的變形情況，保證獲得要求的加工精度，雖然數(shù)控機(jī)床加工精度很高，但對(duì)于一些特殊情況，對(duì)零件的加工精度會(huì)產(chǎn)生很大的影響，因此，我們應(yīng)當(dāng)考慮采取一些必要的工藝措施進(jìn)行預(yù)防。該零件的材料是屬于45鋼，具有一定的硬度，為了滿足工件的工藝要求在精加工前可以對(duì)零件采取必要的熱處理來(lái)減少或消除變形對(duì)精度的影響。 3-1零件圖3.2 零件的技術(shù)要求（1）、以中批量生產(chǎn)條件編程（2）、不準(zhǔn)用砂布及銼刀等修飾表面（3）、未注倒角1×

21、;45o,銳角倒鈍0.2×45°（4）、未注公差尺寸按 GB1804-M（5）、材料：45#調(diào)質(zhì)處理HRC 26363.3 加工設(shè)備的選擇此工件屬于軸類零件，屬于車削加工的范疇，由于此零件結(jié)構(gòu)中等復(fù)雜，又有較高的精度要求，故選擇數(shù)控車床對(duì)零件進(jìn)行加工。3.4 零件的工藝分析對(duì)于數(shù)控加工在編程前我們一定要對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，這是必不可少的一步，如圖3-1要保證加工精度就必須考慮一下幾個(gè)方面：選擇加工方法、擬定加工方案、選擇合理的刀具、確定切削用量。該零件由螺紋、圓柱、圓錐、中心孔、槽等表面組成，其中由較嚴(yán)格直徑尺寸精度要求的有490 -0.021、360 -0.021、M27

22、×2-7H、M27×2-6g，有較嚴(yán)長(zhǎng)度要求的如83±0.03，有較嚴(yán)格粗糙度要求的如Ra3.2、Ra1.6等。經(jīng)過上面的分析我們可以采用一下尺寸和措施來(lái)保證零件最終的精度：零件上由精度較高的尺寸數(shù)據(jù)如圓柱490 -0.021、360 -0.021在其機(jī)床精度范圍內(nèi)我們盡可能取其靠近中間的尺寸48.989、35.989來(lái)確定最終的編程尺寸，M27×2-6g的外螺紋經(jīng)計(jì)算取26.989最為螺紋大徑尺寸，M27×2-7H的內(nèi)螺紋經(jīng)計(jì)算取25.711作為其小徑尺寸。為便于裝夾，為了保證工件的定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定，夾緊方面可靠，支撐面積較大，零件的左端是孔螺

23、紋，中段最大的直徑是49mm。右端是外螺紋、圓柱面和圓錐面，顯然右端加工后不可能裝夾，所以應(yīng)留在最后加工，應(yīng)先裝夾毛坯粗加工整個(gè)圓柱面及中間槽然后掉頭裝夾加工左端圓柱49mm及內(nèi)螺紋，再調(diào)頭裝夾49mm的圓柱加工右端其他部分，毛坯選55×650mm的鑄造件。3.5 基準(zhǔn)的選擇原則（1）有加工表面和不加工表面的零件，為保證不加工表面和加工表面的位置精度，應(yīng)選擇不加工表面為基準(zhǔn)。 （2）對(duì)于具有較多加工表面的工件選擇基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)考慮合理分配各表面的加工余量（保證各表面都有足夠的余量和選擇重要表面作為最終基準(zhǔn)）。 （3） 粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。 （4） 選擇基準(zhǔn)的平面應(yīng)平整，沒有冒口或飛邊等

24、缺陷，以便定位可靠基準(zhǔn)選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時(shí)考慮裝夾方便夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 精基準(zhǔn)的選擇原則：（1）基準(zhǔn)重合原則。 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 （3）自為基準(zhǔn)原則。 （4）互為基準(zhǔn)原則。 （5）精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便。經(jīng)上面對(duì)基準(zhǔn)的分析并綜合對(duì)零件加工順序的安排可知粗車49的圓柱面應(yīng)以右端面為基準(zhǔn)，精加工工件左端部分時(shí)應(yīng)以左端面為基準(zhǔn)，精加工工件右端部分時(shí)應(yīng)以右端面為基準(zhǔn)。零件的主要裝夾方式如圖所示：3-2外圓粗加工裝夾圖3-3零件圖中左端面及內(nèi)螺紋加工裝夾圖3-4工件右端裝夾圖4 零件數(shù)控加工工藝分析4.1 加工方案的確定 該零件屬于典型的軸類零件，按零件的裝夾

25、方式劃分工序比較符合該零件的該零件的加工工序，且能保證兩次裝夾的位置精度，每一次裝夾為一道工序，該零件需三次裝夾才能完成所有表面的加工。鑒于該零件對(duì)加工表面有嚴(yán)格的尺寸公差和形位公差的要求，為保證其加工精度，在此分粗加工、半精加工和精加工三個(gè)階段完成對(duì)該零件的加工。4.2 工步的劃分（1）粗車外圓柱面的工步為:外圓車刀平右端面車圓柱面切槽刀切中間退刀槽切斷。（2）加工零件左端外圓柱面和內(nèi)螺紋的工步為：精車外圓柱面鉆孔切內(nèi)退刀槽鏜孔加工內(nèi)螺紋。（3）加工零件右端的工步為：粗車外圓柱面和圓錐面半精車外圓柱面和圓錐面精車外圓柱面和圓錐面切5×2退刀槽加工M27外螺紋。4.3 加工順序及進(jìn)給

26、路線的確定 零件加工時(shí)需遵守的原則（1）基面先行 先加工基準(zhǔn)面為后面的加工提供經(jīng)基準(zhǔn)，在此應(yīng)先平右端面，為軸向尺寸作基準(zhǔn)。（2）先主后次  由于所加工的表面均為重要表面，所以從右往左依次加工。（3）先粗后精  先車削去大部分的金屬余量，再進(jìn)行成形切削保證零件的尺寸要求和質(zhì)量要求。（4）先面后孔 由于該零件左端有一中心螺紋孔，根據(jù)先面后孔的原則應(yīng)先對(duì)外圓柱面進(jìn)行加工，然后再完成對(duì)孔的加工。4.3.2 進(jìn)給路線的確定在數(shù)控加工中，刀具好刀位點(diǎn)相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)軌跡稱為加工路線。編程時(shí)，加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)：（1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗

27、糙度，且效率高；（2）使數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，以減少編程工作量；（3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時(shí)間。（4）確定加路線時(shí)，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來(lái)完成所有加工表面，具體綜合上面工序的安排再根據(jù)具體零件具體分析，我確定該零件的主要進(jìn)給路線如下圖所示： 4-1外圓粗加工進(jìn)給路線圖4-2左端圓柱面精加工路線圖4-3鉆中心孔4-4內(nèi)螺紋加工進(jìn)給路線圖4-5左端部分精加工進(jìn)給路線圖4.4 切削液的選擇由于在切削加工過程中，被切削層金屬的變形、切屑與刀具前面的摩擦和工件與刀具后面的摩擦要產(chǎn)生大量的切削熱。在不使用切削液的情況下車削剛件時(shí)

28、被切屑吸收的熱量占50%86%，刀具吸收的熱量占10%40%，工件吸收的占3%9%，傳入空氣介質(zhì)中的熱量?jī)H占總熱量的1%，而在鉆削時(shí)切削熱有52%傳入了鉆頭。由于熱脹冷縮的原理，工件和刀具吸收了一部分的熱量，工件和刀具產(chǎn)生變形最終影響加工精度。如果大量的切削熱傳入刀具，容易使刀具損壞，造成“燒刀”的現(xiàn)象。為了提高加工零件的精度和刀具的耐用度及使用壽命，在切削加工過程中必須使用冷卻液對(duì)工件和刀具進(jìn)行冷卻，以避免造成“燒刀”的現(xiàn)象和對(duì)零件精度的影響。通過經(jīng)驗(yàn)知道常用的冷卻液主要有以下三種，如表4-1：表4-1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(rùn)滑

29、、清洗切削油礦物油、動(dòng)植物油、極壓添加劑或油性潤(rùn)滑 從工件的材料和工件的表面質(zhì)量要求出發(fā)，在此選擇乳化液作為冷卻液比較合適，且能滿足工件的工藝性要求。4.5 刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí)，選刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相近，數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、韌性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便，能適應(yīng)高速和大切削用量切削。選刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。 1、平端面、車圓柱面可選用90°WC-Co的硬質(zhì)合金外

30、圓車刀，刀桿尺寸16×25，粗車、半精車及精車在這里選擇同一把刀，為防止在進(jìn)行圓弧切削時(shí)刀具的副后刀面與工件輪廓表面發(fā)生干涉，副偏角應(yīng)選擇Kr大一點(diǎn)的，取Kr=40°，精加工內(nèi)螺紋孔壁時(shí)選用高速鋼內(nèi)圓車刀。車刀的材料選擇及Kr值這里分別參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)一書表1-1，表1-17。 2、從零件圖中可知該工件中有三個(gè)退刀槽，其寬度分別為4mm、5mm、6mm，其中槽寬為4mm的為內(nèi)孔槽，為了工藝的需要槽寬為5mm、6mm的兩槽在此選用為高速鋼W18CrV4R的切斷刀，刀寬4mm。槽寬為4mm的內(nèi)孔槽選用刀寬為3mm的高速鋼W18CrV4R的內(nèi)槽車刀。切槽刀的選擇及型號(hào)這

31、里分別參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)一書表1-3，表2-2。3、由于此零件中的中心螺紋孔經(jīng)過鉆削后還要進(jìn)行一次精加工，故在此選用24mm的普通高速鋼麻花鉆。4、切螺紋時(shí)為了保證其螺紋刀的強(qiáng)度這里選用W18CrV4R高速剛60°螺紋車刀切削內(nèi)螺紋時(shí)選用高速鋼內(nèi)螺紋車刀，為了保證螺紋牙深，刀尖應(yīng)小于輪廓最小圓弧半徑R，R=0.150.2mm。刀具選材料參照金屬切削與刀具實(shí)用技術(shù)一書表1-3。經(jīng)分析現(xiàn)把所選刀具列表如下：表4-2刀具表序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格數(shù)量加工表面1T190°WC-Co的硬質(zhì)合金外圓車刀1圓柱面、圓錐面2T2高速鋼內(nèi)圓車刀1螺紋內(nèi)孔3T3高速鋼W18CrV4R的切斷刀

32、1退刀槽4T4高速鋼W18CrV4R的內(nèi)槽車刀1內(nèi)孔退刀槽5T524mm普通高速鋼麻花鉆1軸端中心孔6T6高速剛60°螺紋車刀1外螺紋7T7高速鋼內(nèi)螺紋車刀1內(nèi)螺紋 4.6 主要工序的安排1.外表面粗加工（1）平右端面 平右端面的目的是為后續(xù)加工作基準(zhǔn)，由于軸端右Ra3.2的粗糙度要求，因此選取主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min，進(jìn)給量F=50mm/min。（2）粗車外圓一般粗加工是以提高加工效率為目的，其選用原則是在保證零件質(zhì)量的前提下盡量選用大的進(jìn)給量和背吃刀量，在此取主軸轉(zhuǎn)速n=600r/min，進(jìn)給量F=150mm/min,背吃刀量ap=2mm。（3）半精車外圓 半精車需綜合考慮

33、加工效率和表面質(zhì)量，在此選取主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min,進(jìn)給量F=80mm/min，背吃刀量ap=0.75mm.（4）切槽 切槽時(shí)取主軸轉(zhuǎn)速n=1200r/min，進(jìn)給量F=80mm/min（5）切斷此工件對(duì)零件的右端面有較高的粗糙度要求Ra1.6為了保證其質(zhì)量，取n=1200r/min，F(xiàn)=50mm/min。2.熱處理 此零件所選用的材料為45鋼，鋼的熱處理是將固態(tài)剛才采用適當(dāng)方式進(jìn)行加熱、保溫和冷卻以獲得所需要的組織與性能的工藝。它是改善材料性能的重要措施。在此采用調(diào)質(zhì)處理作為工件的最終熱處理，調(diào)質(zhì)處理后的硬度為HRC2636。3.零件左端外圓精加工 精加工是以達(dá)到零件所要求的表面質(zhì)量

34、和特征為目的，鑒于此零件有較高的表面質(zhì)量和公差要求，經(jīng)分析并查詢切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)現(xiàn)確定切削用量如下：主軸轉(zhuǎn)速n=1200r/min，進(jìn)給量F=50mm/min，ap=0.256mm。4.鉆中心孔由于此孔為螺紋孔，鉆孔后還要經(jīng)過精加工后才能進(jìn)行螺紋的加工因此鉆削時(shí)對(duì)孔的表面質(zhì)量沒有太大的要求。在此處選用的鉆頭直徑為24mm，經(jīng)查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表2.7取進(jìn)給量f=0.45mm/r，主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min。5.內(nèi)螺紋的加工（1）車螺紋退刀槽 此槽是為加工螺紋準(zhǔn)備的沒有配合要求但有粗糙度要求，為滿足此要求，結(jié)合切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)取n=800r/min,F=50mm/min。（2）精車內(nèi)圓 此次加

35、工是為車螺紋做準(zhǔn)備的，為了使螺紋達(dá)到精度的要求必須先對(duì)此孔進(jìn)行精加工，由于此次加工和精車外圓沒有太大區(qū)別，故取n=1300r/min，F(xiàn)=50mm/min,ap=0.207mm（3）車內(nèi)螺紋車削螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量必須保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，根據(jù)公式h=0.6495p可計(jì)算出螺紋牙深為1.299mm，查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)表1.18高速鋼及硬質(zhì)合金車刀車削不同材料螺紋的切削用量可知此螺紋第一次被車螺紋深度為0.4mm，最后一次被車螺紋深度為0.025mm，此出螺紋分五次加工其中主軸轉(zhuǎn)速n1=n2=n3=200r/min，n4=170r/min,n5=150r/min,此出螺紋分五次加工其中ap1=

36、0.4mm，ap2=0.3mm，ap3=0.3mm，ap4=0.274，ap5=0.025。6.零件右端部分的加工（1）外圓柱面、圓錐面粗加工 為了提高加工效率，粗加工一般選用較大的進(jìn)給量和背吃刀量，爭(zhēng)取盡快切除多余材料，但此零件在之前已經(jīng)經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理了，具有較大的硬度，考慮到刀具的壽命以及零件的外形前細(xì)后粗，為了保證加工質(zhì)量并兼顧效率在此決定粗車四次來(lái)完成零件的粗加工，經(jīng)查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)現(xiàn)決定切削用量的選擇如下：n1=n2=500r/min、F1=F2=150mm/min、最大背吃刀量ap1=ap2=2.5mm，n3=500r/min、F3=180mm/min、最大背吃刀量ap3=1.5m

37、m，n4=600r/min、F4=150mm/min最大背吃刀量ap4=3mm。（2）外圓柱面、圓錐面半精加工 半精加工和粗加工都是為最后的精加工做準(zhǔn)備的，不同的是半精加工要綜合考慮效率和加工質(zhì)量，經(jīng)查切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)取n=1000r/min,F=100mm/min,ap=1.5mm。（3）外圓柱面、圓錐面精加工 精加工通常是機(jī)械加工中的最后一道工序，它存在的目的是為了保證零件所需要的技術(shù)要求從而制造出合格零件。從零件圖中可以看出此零件的工藝要求比較高，為了滿足要求經(jīng)查尋決定取n=1400r/min,F=50mm/min，最大背吃刀量ap=0.25mm。（4）切退刀槽切退刀槽主要是為了防止車螺

38、紋時(shí)發(fā)生撞刀現(xiàn)象，此槽的寬度為5mm，采用刀寬4mm的切斷刀分兩次切削，其中n=800r/min,F=50mm/min。（5）車螺紋此螺紋為外螺紋，較內(nèi)螺紋容易切削，經(jīng)計(jì)算螺紋的牙深為1.299mm，與內(nèi)螺紋相似，同樣分五次加工其中n1=n2=n3=200r/min，n4=170r/min,n5=150r/min。ap1=0.4mm，ap2=0.3mm，ap3=0.3mm，ap4=0.274，ap5=0.025。7.清洗8.檢驗(yàn)4.7 工藝過程卡及其工序卡片的編寫1.工藝過程卡的編寫工藝過程卡片產(chǎn)品代號(hào)零件名稱零件代號(hào)材料配合軸08031045#材料毛坯種類鑄造件毛坯尺寸55×650

39、每一毛坯可制件數(shù) 5工序序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備夾具量具名稱及規(guī)格001平端面、車外圓、切槽、切斷數(shù)控車床三爪卡盤精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺002對(duì)零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理003精車零件左端外圓數(shù)控車床三爪卡盤精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺004鉆M27螺紋中心孔臥式數(shù)控鉆床三爪卡盤精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺005切螺紋退刀槽、精車孔壁、車內(nèi)螺紋數(shù)控車床三爪卡盤精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺006對(duì)零件右端進(jìn)行粗加工、半精加工、精加工、切槽、車螺紋數(shù)控車床三爪卡盤精度為0.02mm的游標(biāo)卡尺007對(duì)零件表面進(jìn)行清洗008檢驗(yàn)加工的零件是否合格編制校核審查共 1 張第 1 張2.工序卡片的編寫西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)

40、院數(shù)控加工工序卡零件名稱材料零件代號(hào)配合軸45#080310工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間001O001三爪卡盤01數(shù)控車床工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/min背吃刀量mm備注01對(duì)刀、平端面T190°外圓車刀100050手動(dòng)02外圓粗加工T190°外圓車刀6001502自動(dòng)03外圓半精加工T190°外圓車刀1000800.75自動(dòng)04切零件中端退刀槽T3刀寬4mm切斷刀120080自動(dòng)05將加工好的毛坯切斷T3刀寬4mm切斷刀120050自動(dòng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間003O002三爪卡盤02數(shù)控車床工步號(hào)

41、工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/min背吃刀量mm備注01精車零件左端外圓T190°外圓車刀1200500.256自動(dòng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間004O003三爪卡盤03臥式數(shù)控鉆床工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/r背吃刀量mm備注01鉆螺紋中心孔T524mm鉆頭3000.45自動(dòng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間006O005三爪卡盤05數(shù)控車床工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/min背吃刀量mm備注01零件右端圓柱面、圓錐面粗加工T190°外圓車刀5001502.5自動(dòng)02零件

42、右端圓柱面、圓錐面粗加工T190°外圓車刀5001502.5自動(dòng)03零件右端圓柱面、圓錐面粗加工T190°外圓車刀5001801.5自動(dòng)04零件右端圓柱面、圓錐面粗加工T190°外圓車6001503自動(dòng)05零件右端圓柱面、圓錐面半精加工T190°外圓車10001001.5自動(dòng)06零件右端圓柱面、圓錐面精加工T190°外圓車1400500.25自動(dòng)07切5×2退刀槽T3刀寬4mm切斷刀80050自動(dòng)08粗車M27外螺紋T6螺紋車刀2000.4自動(dòng)09粗車M27外螺紋T6螺紋車刀2000.3自動(dòng)10粗車M27外螺紋T6螺紋車刀2000.3

43、自動(dòng)11半精車M27外螺紋T6螺紋車刀1700.274自動(dòng)12精車M27外螺紋T6螺紋車刀1500.025自動(dòng)工序號(hào)程序編號(hào)夾具名稱夾具編號(hào)使用設(shè)備車間005O004三爪卡盤04數(shù)控車床工步號(hào)工步內(nèi)容刀具號(hào)刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速r/min進(jìn)給量mm/min背吃刀量mm備注01切內(nèi)螺紋退刀槽T4刀寬3mm內(nèi)槽切刀80050自動(dòng)02精鏜內(nèi)孔T2內(nèi)圓車刀1300500.207自動(dòng)03粗車M27內(nèi)螺紋T7內(nèi)螺紋車刀2000.4自動(dòng)04粗車M27內(nèi)螺紋T7內(nèi)螺紋車刀2000.3自動(dòng)05粗車M27內(nèi)螺紋T7內(nèi)螺紋車刀2000.3自動(dòng)06半精車M27內(nèi)螺紋T7內(nèi)螺紋車刀1700.274自動(dòng)07精車M27內(nèi)螺紋T7

44、內(nèi)螺紋車刀1500.025自動(dòng)5 數(shù)控加工程序的編寫5.1 數(shù)控加工簡(jiǎn)介數(shù)控加工即用數(shù)字化的信息來(lái)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)及加工過程從而完成對(duì)零件的加工的一種加工方法，自動(dòng)化程度高，具有較高的加工精度和加工效率。5.2 數(shù)控機(jī)床的工作過程第1步：編寫加工程序根據(jù)被加工零件的圖樣進(jìn)行工藝方案分析與設(shè)計(jì)，用手工編程或自動(dòng)編程方法，將加工零件所需要的機(jī)床各種動(dòng)作及工藝參數(shù)等編寫成數(shù)控系統(tǒng)能夠識(shí)別的信息代碼，即加工程序。第2部：加工程序的輸入數(shù)控加工程序編好以后可以通過手動(dòng)輸入方式、驅(qū)動(dòng)器輸入、或用計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床的接口直接進(jìn)行通信等方法，將所編寫的零件加工程序輸入到數(shù)控裝置。第3步：預(yù)調(diào)刀具和夾具根據(jù)零件的工

45、藝設(shè)計(jì)方案中所確定的刀具方案和夾具方案，在機(jī)床加工之前，需要分別安裝、調(diào)整刀具和夾具。第4步：數(shù)控裝置對(duì)加工程序進(jìn)行譯碼和運(yùn)算處理進(jìn)入數(shù)控裝置的信息代碼經(jīng)一系列的處理和運(yùn)算變成脈沖信號(hào)，有的脈沖信號(hào)送到機(jī)床的伺服系統(tǒng)，經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床相關(guān)部件，變成對(duì)零件的切削加工；有的脈沖信號(hào)送到可編程控制器中，按順序控制機(jī)床的其他輔助部件，完成工件夾緊、松開、冷卻液的開閉、刀具的自動(dòng)更換等動(dòng)作。第五步：加工過程的在線檢測(cè) 機(jī)床在執(zhí)行加工程序的過程中，數(shù)控系統(tǒng)需要隨時(shí)檢測(cè)機(jī)床的坐標(biāo)軸位置、行程開關(guān)的狀態(tài)等，并與程序的要求相比較，以決定下一步動(dòng)作，直到加工出合格零件。5.3 數(shù)控加工的特點(diǎn)適應(yīng)范圍廣數(shù)控機(jī)床通

46、過執(zhí)行已經(jīng)編制好的加工程序來(lái)控制機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)加工。當(dāng)加工對(duì)象的尺寸或局部形狀變化時(shí)，只需對(duì)零件加工程序進(jìn)行修改；當(dāng)改變加工對(duì)象時(shí)只需重新編制數(shù)控加工程序，因此數(shù)控機(jī)床可以適應(yīng)多種不同零件的加工。生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，大部分準(zhǔn)備工作是針對(duì)零件的工藝分析和編制數(shù)控加工程序，而不是取準(zhǔn)備專用的工具、夾具等工藝裝備，這就大大縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。因此應(yīng)用數(shù)控機(jī)床十分有利于產(chǎn)品的升級(jí)換代和新產(chǎn)品的研制。工序高度集中為了體現(xiàn)高自動(dòng)化、高柔性、高精度的特點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床在結(jié)構(gòu)和功能的設(shè)計(jì)上，充分考慮了工序的集中，即保證機(jī)床粗加工時(shí)有足夠的剛度，又保證精加工時(shí)有足夠的精度。在數(shù)控機(jī)

47、床上加工，往往是工件一次裝夾后完成盡可能多的加工內(nèi)容，這樣就可以減少機(jī)床、夾具的數(shù)量和因重復(fù)裝夾定位造成的誤差，同時(shí)還能夠縮短加工時(shí)間。生產(chǎn)效率和加工精度高在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上對(duì)數(shù)控機(jī)床的高速、高精度和高剛度要求進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)，數(shù)控機(jī)床加工時(shí)可以采用較大的切削用量。加上自動(dòng)換刀等輔助動(dòng)作的自動(dòng)化使得數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)效率比普通機(jī)床有大幅度提高。同時(shí)數(shù)控機(jī)床還具有相當(dāng)高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。能完成復(fù)雜型面的加工數(shù)控系統(tǒng)不僅可以控制機(jī)床多個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)而且可以驅(qū)動(dòng)多個(gè)軸聯(lián)動(dòng)，使刀具在三維空間中能實(shí)現(xiàn)任意軌跡的運(yùn)動(dòng)，使得許多在普通機(jī)床上無(wú)法完成的復(fù)雜型面的加工成為可能。有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化在數(shù)控機(jī)床上加工零件

48、，能準(zhǔn)確的計(jì)算加工工時(shí)和費(fèi)用。由于工序高度集中，節(jié)省工裝夾具、簡(jiǎn)化了中間檢驗(yàn)工序、減少了半成品的管理環(huán)節(jié)，有利于實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的管理模式。5.4 按工序編寫數(shù)控加工程序1.工序001數(shù)控加工程序的編寫O001 文件名G54G90 建立工件坐標(biāo)系原點(diǎn)M03S600T0101 主軸以600r/min正轉(zhuǎn)調(diào)用1號(hào)車刀G00X100Z100 快速點(diǎn)定位Z3X51G01Z-115F150 第一刀G00X60Z2X49.5G01Z-115S1000F8 第二刀G00X100 退刀Z100T0303 調(diào)用3號(hào)切斷刀Z-75X55G01X40F80S1200 切退刀槽X55Z-73X40Z-75X55G00Z-114G01X-1F50G00X100Z100M05 主軸停止M30 程序結(jié)束2.工序003數(shù)控加工程序的編寫O002 文件名G54G90M03S1200T0101 主軸轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)用1號(hào)外圓車刀G00X100Z100Z3X48.589G01Z0.2F50Z-37G00X100 退刀Z100M05 主軸停止M30 程序結(jié)束3.工序004數(shù)控加工程序的編寫O003 文件名G54G90 建立工件坐標(biāo)系原點(diǎn)M03S300 主軸轉(zhuǎn)動(dòng)G00X30Z50X0Z5 鉆螺紋中心孔Z2G00Z100 退刀M05