底座零件的數(shù)控加工與編程概要

1、1 底座零件的加工分析1.1查表對(duì)不同零件進(jìn)行選材，表格如下：表2 具鋼的牌號(hào)、成分、性能和用途牌號(hào)化學(xué)成分Me/硬度用途舉例CMnSi退火狀態(tài)試樣淬火HBS不大于淬火溫度/和冷卻劑HRC不小于T7、T7A0.650.740.400.35187800820水62淬火、回火后，常用于制造能承受震動(dòng)、沖擊，并且在硬度適中情況下有較好韌性的工具，如鑿子、沖頭、木工工具、大錘等T8、T8A0.750.840.400.35187780800水62淬火、回火后，常用于制造要求有較高硬度和耐磨性的工具、如沖頭、木工工具、剪切金屬用剪刀等。T8Mn、T8MnA0.800.900.400.600.3518778

2、0800水62性能和用途和T8相似，但加入了錳提高淬透性，故可以制作橫截面較大的工具。T9、T9A0.850.940.400.35192760780水62用于制造一定韌性的工具，如沖模、沖頭、鑿巖石用鑿子等。T10、T10A0.951.040.400.35197760780水62用于制造耐磨性要求較高，不受劇烈震動(dòng)，具有一定韌性及具有鋒利刃口的各種工具，如刨刀、車刀、鉆頭、絲錐、手鋸鋸條、拉絲模、冷沖模等。T11、T11A1.051.140.400.35207760780水62用途與T10鋼基本相同，一般習(xí)慣上采用T10鋼T12、T12A1.151.240.400.35207760780水62

3、用于制造不受沖擊、要求高硬度的工具，如絲錐、銼刀、刮刀、絞刀、板牙、量具等T13、T13A1.251.350.400.35217760800水62適用于制造不受震動(dòng)、要求極高硬度的各種工具，如剃刀、刮刀、刻字刀具等表3 牌號(hào)、力學(xué)性能及用途（摘自GB943988）牌號(hào)鑄件類別鑄件壁厚/mm鑄件最小抗拉強(qiáng)度sb /Pa 適用范圍及舉例HT100鐵素體灰鑄鐵2.510130低載荷和不重要零件，如蓋、外罩、手輪、支架、重錘等1020100203090305080HT150珠光體+鐵素體灰鑄鐵2.510175承受中等應(yīng)力（抗彎應(yīng)力小于100MPa）的零件，如支柱、底座、齒輪箱、工作臺(tái)、刀架、端蓋、閥體

4、、管路附件及一般無工作條件要求的零件102014520301303050120HT200珠光體灰鑄鐵2.510220承受較大應(yīng)力（抗彎應(yīng)力小于300MPa）和較重要零件，如汽缸體、齒輪、機(jī)座、飛輪、床身、缸套、活塞、剎車輪、聯(lián)軸器、齒輪箱、軸承座、液壓缸等102019520301703050160HT2504.010270102024020302203050200HT300孕育鑄鐵1020290承受彎曲應(yīng)力（小于500MPa）及抗拉應(yīng)力的重要零件，如齒輪、凸輪、車床卡盤、剪床和壓力機(jī)的機(jī)身、床身、高壓油壓缸、滑閥殼體等20302503050230HT3501020340203029030502

5、601.2夾具、刀具的選擇及切削用量的確定1.2.1夾具的選擇、工件裝夾方法的確定1夾具的選擇數(shù)控加工對(duì)夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時(shí)，通常考慮以下幾點(diǎn)：1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。3）裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。2夾具的類型數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)；另一類用于

6、軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動(dòng)卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。數(shù)控銑床上的夾具，一般安裝在工作臺(tái)上，其形式根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)可多種多樣。如：通用臺(tái)虎鉗、數(shù)控分度轉(zhuǎn)臺(tái)等。1.2.2刀具的選擇及對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的設(shè)置1刀具的選擇與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、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(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)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(xì)粒度硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。（1）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。

7、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(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面的考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)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(diǎn)都是圓弧形車刀的刀尖，應(yīng)此，刀位點(diǎn)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

8、時(shí)應(yīng)考慮兩點(diǎn)：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(huì)因刀尖強(qiáng)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。4）用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=R-r,如圖2-11 所示，即直徑為d=2 Re=2（R-r）,編程時(shí)取刀具半徑為Re=0.95（R-r）。對(duì)于一些立體型面

9、和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。（3）標(biāo)準(zhǔn)化刀具 目前，數(shù)控機(jī)床上大多使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化刀具，對(duì)可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號(hào)；對(duì)于加工中心及有自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床，刀具的刀柄都已有系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，如錐柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為TSGJT，直柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為DSGJZ。此外，對(duì)所選擇的刀具，在使用前都需對(duì)刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)量以獲得精確數(shù)據(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。2對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的設(shè)置工件裝夾方式在機(jī)床確定后，通過確定工件原點(diǎn)來確定了工件坐標(biāo)系，加工

10、程序中的各運(yùn)動(dòng)軸代碼控制刀具作相對(duì)位移。例如：某程序開始第一個(gè)程序段為N0010 G90 G00 X100 Z20 ，是指刀具快速移動(dòng)到工件坐標(biāo)下 X=100mm Z=20mm處。究竟刀具從什么位置開始移動(dòng)到上述位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過對(duì)刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì)刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是：1）便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制。2）易于找正并在加工過程中便于檢查。3）引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具

11、上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。例：以外圓或孔定位零件，可以取外圓或孔的中心與端面的交點(diǎn)作為對(duì)刀點(diǎn)。實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可通過手工對(duì)刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對(duì)刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”的重合。所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具的定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心；平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點(diǎn)；球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動(dòng)對(duì)刀操作，對(duì)刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高對(duì)刀精度。加工過程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”是指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件

12、或夾具的外部，以換刀時(shí)不碰工件及其它部件為準(zhǔn)。2.2.3切削用量的確定數(shù)控編程時(shí)，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(jìn)給速度等。對(duì)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(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。1主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計(jì)算公式為： n=1000v/D 式中 v-切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；n- -主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min；D-工件直徑或刀

13、具直徑，單位為mm。計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n最后要根據(jù)機(jī)床說明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。2進(jìn)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：1）當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，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。2）在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。3）當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。4）刀具空行程時(shí)，

14、特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，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。3背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm?？傊邢饔昧康木唧w數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。1.3 底座數(shù)控加工工藝規(guī)程：1.3.1分析零件圖：欲加工的零件如圖所示，材料為45鋼，毛坯為260×130×20的長(zhǎng)方形材料，單件生產(chǎn)，選用立加工

15、中心加工。將毛坯外輪廓加工成260×130×20的底座。在底座頂面四角銑直徑=14mm的通孔，并在中央銑18*18的方孔通孔，詳細(xì)尺寸如圖所示。1.3.2對(duì)零件圖審查：審查合格。 1.3.3年生產(chǎn)綱領(lǐng)：?jiǎn)渭?，小批量?1.3.4確定毛坯：毛坯材料為45鋼，經(jīng)冷軋?zhí)幚?，毛坯尺寸?60×130×20。 1.3.5工藝路線：以毛坯底面為加工基準(zhǔn)，用銑的方法加工孔、槽、輪廓,用鉆的方法加工小孔。為保證零件加工質(zhì)量，將加工階段分為粗加工階段，精加工階段，并按工序分散原則組織工藝過程。1.3.6確定各工序的加工余量，計(jì)算工序尺寸及公差： 1.孔及上下槽的加工余量均

16、為0.2。2.大通孔的設(shè)計(jì)要求為：260+0.052 ，Ra=1.6，且孔的邊緣以底面為基準(zhǔn)的垂直度公差為0.02。通孔旁邊的凹槽設(shè)計(jì)要求：1)深度為4,其底邊要求以底面為基準(zhǔn)的平行度公差為0.02，長(zhǎng)方形底座的四個(gè)邊設(shè)計(jì)要求：250*125。底座四個(gè)小通孔設(shè)計(jì)要求:1)相鄰兩孔之間距離設(shè)計(jì)要求：140*80。 2)孔的設(shè)計(jì)要求：要求直徑=14的通孔。1.4數(shù)控編程坐標(biāo)系：以工件中心為原點(diǎn)建立坐標(biāo)系，與主軸平行的坐標(biāo)軸為Z坐標(biāo)軸，刀具遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)檎较颉４怪庇赯軸并平行于工件裝夾平面為X方向，面對(duì)刀具主軸向立柱方向看，刀具向又為+X方向。Y軸垂直于X、Z坐標(biāo)，按右手笛卡兒法確定+Y方向。圖

17、12.5零件數(shù)控加工程序：O0001G90 ; G54 G43 H01 G00 Z20.;S800 M03; G99 G81 X0 Y0 Z-1. R3. F50;M98 P0004;G80 M05 G49;G53 G28 Z0.;T02 M06 ;G54 G43 H02 G00 Z20.;S600 M03 ;G99 G81 X0 Y0 Z-16. R3. F50;M98 P0004;G80 M05 G49;G53 G28 Z0. ;T03 M06 ;G54 G00 X0. Y0.;G43 H03 Z20;S500 M03;G99 G82 Z-6. R3. X1.0 F50;M98 P0004

18、;G80 M05 G49;G53 G28 Z0. ;T04 M06; G54 G00 G43 H04 Z20.;S300 M03 ;G98 G82 X0 Y0 Z-9. R3. X1.0 F60;G80 M05 G49;G53 G28 Z0 ;T05 M06 ;G54 G00 X0 Y-62.5;G00 G43 H05 Z-2.;S500 M03;G01 G41 D01 X14.5 F100;M98 P0005;G01 G41 D02 X14.5 F100;M98 P0005;G01 Z-4. F50;G01 G41 D01 X14.5 F100;M98 P0005;G01 G41 D02 X

19、14.5 F100;M98 P0005;G01 G41 D03 X14.5 F100;M98 P0005 ;G00 Z3.;M98 P0006;M21 M98 P0006;M22 M98 P0006;M23;M22 M98 P0006;M23;G49 M05;G53 G28 Z0.; T06 M06;G54 G00 X60. Y0;G43 H06 Z-2.;S800 M03 T00;M98 P0007;G01 Z-4. F100;M98 P0007;G00 X-60. Y0;Z-2.;M21 M98 P0007;G01 Z-4. F100;M98 P0007;M23;G00 X0 Y60.;Z

20、-2.;M98 P0008;G01 Z-4. F100;M98 P0008;G00 X0 Y-60.;Z-2.;M22 M98 P0008;G01 Z-4. F100;M98 P0008;M23;G00 X0 Y0;Z-15.;G01 G41 D04 X9. F60;Y9.;X-9.;Y-9.;X9.;Y0;G03 X3. Y6. I-6. J0;G40 G00 X0 Y0 M05;G00 Z20.;G49 ;G53 G28 Z0 M06;M02;2 結(jié) 論2.1 本文總結(jié)與傳統(tǒng)切削加工相比，數(shù)控加工具有明顯的優(yōu)越性，其應(yīng)用前景也十分廣闊。近幾年我國(guó)數(shù)控產(chǎn)品雖然發(fā)展很快，但真正在市場(chǎng)上站住腳的卻不多。就數(shù)控系統(tǒng)而言，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品仍未真正被廣大機(jī)床廠所接受，因此出現(xiàn)國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機(jī)床改造的例子較多，而裝備新機(jī)床的卻很少，機(jī)床廠出產(chǎn)