wan.xjl渦輪軸數(shù)控加工工藝設(shè)計

1、目錄前言1 緒 論1.11.21.3本課題的目的及任務(wù)數(shù)控加工原理與數(shù)控加工工藝概述數(shù)控車床的使用2 零件圖工藝分析3.選擇設(shè)備4.確定零件的定位基準和裝夾方式5.確定加工順序及進給路線6 刀具的選擇7.切削用量的選擇8.編制程序總結(jié)參考文獻前言本次畢業(yè)設(shè)計是為了讓更清楚地理解怎樣確定零件的加工方案，為即將走上工作崗位的畢業(yè)生打基礎(chǔ)，最后，讓在數(shù)控車加工出該零件達到圖紙要求。數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用給傳統(tǒng)的制造業(yè)的生產(chǎn)方式，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)帶來了深刻的變化。也給傳統(tǒng)的機械，機電專業(yè)的帶來新的機遇和。隨著我國綜合國力的進一步加強和加入世貿(mào)組織。我國經(jīng)濟全面與國際接軌，并逐步成為全球制造中心，我國企業(yè)廣泛應(yīng)用現(xiàn)

2、代化數(shù)控技術(shù)參與國際競爭。數(shù)控技術(shù)是制造實現(xiàn)自動化，集成化的基礎(chǔ)，是提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)率不可少的物資。此業(yè)設(shè)計讓畢業(yè)生更好的熟悉數(shù)控車床，確定加工工藝，學(xué)會分析零件為走上工作崗位打下基礎(chǔ)。工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準備工作，工藝制定得合理與否，對程序編制、機床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影響。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點，認真而詳細地制定好零件的數(shù)控加工工藝。1 緒 論1.1 本課題的目的及任務(wù)本課程是高等工業(yè)院校機械類專業(yè)的學(xué)生必須完成的一項作為圓滿畢業(yè)的大形作業(yè)，其目的是使學(xué)生學(xué)會歸納總結(jié)以前學(xué)過的所有知識并結(jié)合自己研究的課題，發(fā)揮自己的創(chuàng)造力。查閱

3、相關(guān)文獻，做實驗，做研究，得出科學(xué)的結(jié)論，并能用之與科學(xué)實踐中，真正做到學(xué)所用。本課程的具體任務(wù)是：1 編寫課程設(shè)計大綱及詳細劃。2 初步掌握數(shù)控加工技術(shù)與本課程的聯(lián)系與應(yīng)用。3 初步具有正確選定一般機械零件的綜合加工方法及確定其工序位置，機床，刀具，夾具選擇的能力。1.2 數(shù)控加工原理與數(shù)控加工工藝概述1.2.1 數(shù)控加工原理與傳統(tǒng)的加工比較,數(shù)控加工與通用機床加工在方法與內(nèi)容上有許多相似之處,不同點主要表現(xiàn)在控制方法上,比機械加工為例,通用機床加工零件時,工步的安排、機床運動的先后次序、位移量、走刀路線及有關(guān)切削參數(shù)的選擇等，都是由操作者自行考慮和決定的。且是用手工操作方法來進行控制的。操

4、作者總是根據(jù)零件和工序卡的要求。在加工過程中不斷改變刀具與工件的相對運動軌跡和加工參數(shù)，使刀具對工件進行切削加工，從而得到所需要的合格零件。如果采用自動車床，仿型車床或仿型銑床加工，雖然也能達到對加工過程實現(xiàn)自動控制的目的，便其控制方式是通過預(yù)先配置的凸輪、擋塊或靠模來實現(xiàn)的。而在 CNC 機，傳統(tǒng)加工過程中的人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)的自動控制所取代。其工作過程是：首先要將加工零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，即將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸速度和進給速度的變、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求

5、，先進行相應(yīng)的運算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標軸、主軸以及輔助動作相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。1.2.2 數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的概念、主要內(nèi)容及特點。（一）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所運用各種方法和技術(shù)的總和。應(yīng)用于整個數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控加工機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結(jié) 數(shù)控加工工藝過程的概念是利用切削工具在數(shù)控機直接改變加工對象的形狀、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。（二）數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的

6、主要內(nèi)容（1）選擇并確定進行數(shù)控加工的內(nèi)容；（2）對零件圖紙進行數(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、進給路線的確定；（6）選擇數(shù)控機床的類型；（7）刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計；（8）切削參數(shù)的確定；（9）加工程序的編寫、校驗與修改；（10）首件試加工與現(xiàn)場問題處理；（11）數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。（三）數(shù)控加工工藝的特點由于數(shù)控加工具有加工自動化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、設(shè)備使用費用高等特點，使數(shù)控加工相應(yīng)形成了下列特點。1. 數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體、詳細如前所述，在用通用機床加工時，許多具體的工

7、藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作根據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和自行考慮和決定的，一般無須工藝在設(shè)計工藝規(guī)進行過多的規(guī)定，零件的尺寸精度也可由試切保證。而在數(shù)控加工時，原不可不在普通機由操作工人靈活掌握并可通過適時調(diào)整來處理的上述工藝問題，不僅成為數(shù)控工藝設(shè)計時必須認真考慮的內(nèi)容，而且編程必須事先設(shè)計和安排好并的選擇編入加工過程中。數(shù)控工藝不僅包括詳細描述的切削加工步驟，而且還包括工夾具型號、規(guī)格、切削用量和其他特殊要求的內(nèi)容以及標有數(shù)控加工坐標位置的工序圖等。在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數(shù)。2.數(shù)控加工工藝要求更嚴

8、密、精確數(shù)控機床自適應(yīng)性較差，它不能像普通機床加工時可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)比較地進行人為調(diào)整。如在攻螺紋時，數(shù)控機床不知道是否已擠滿切屑，是否需要退刀一下切屑再繼續(xù)進行，這些情況必須事先由工藝員精心考慮，否則可能會導(dǎo)致嚴重的。在普通機床加工零件時，通常是經(jīng)過多次“試切”過程來滿足零件的精度要求，而數(shù)控加工過程是嚴格按程序規(guī)定的尺寸進給的，因此要準確無誤。在實際工作中，由于一個小數(shù)點或一個逗號事情的差錯而釀成機故和質(zhì)量事故的例子屢見不鮮。因此，數(shù)控加工工藝設(shè)計要求更加嚴密、精確。3.制定數(shù)控加工工藝要進行零件圖形的數(shù)學(xué)處理和編程尺寸設(shè)定值的計算編程尺寸并不是零件圖上設(shè)計的基本尺寸的簡單再現(xiàn)，在對

9、零件圖進行數(shù)學(xué)處理和計算時，編程尺寸設(shè)定值要根據(jù)零件尺寸公差要求和零件的形狀幾何關(guān)系重新調(diào)整計算，才能確定合理的編程尺寸。這是編程前必須要做的一項基本工作，也是制定數(shù)控加工工藝要必須進行的分析工作（詳細分析見第四章第三節(jié)）。4.制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響數(shù)控加工時，刀具怎么從起點沿運動軌跡走由數(shù)控系統(tǒng)的插補裝置或插補來控制的。根據(jù)插補原理分析，在數(shù)控系統(tǒng)已定的條件下，進給速度越快，則插補精度越低；插補精度越低，工件的輪廓形狀精度越差（詳細分析見后）。因此，制定數(shù)控加工工藝選擇切削用量時要考慮進給速度對加工零件形狀精度的影響，特別是高精度加工時影響非常明

10、顯。5. 制定數(shù)控加工工藝時要特別強調(diào)刀具選擇的重要性復(fù)雜形面的加工編程通常要用自動編程來實現(xiàn)，由于絕大多數(shù)三軸以上聯(lián)動的數(shù)控機床不具有刀具補償功能，在自動編必須先選定刀具再生成刀具中心運動軌跡。若刀具預(yù)先選擇不當，所編程序?qū)⒅荒芡频怪貋怼?.數(shù)控加工工藝的特殊要求（1）由于數(shù)控機床較普通機床的剛度高，所配的刀具也較好，因而在同等情況下，所采用的切削用量通常要比普通機床大，加工效率也較高。選擇切削用量時要充分考慮這些特點。（2）由于數(shù)控機床的功能復(fù)合化程度越來越高，因此，工序相對集中是現(xiàn)代數(shù)控加工工藝的特點，明顯表現(xiàn)為工序數(shù)目少，工序內(nèi)容多，并且由于在數(shù)控機盡可能安排較復(fù)雜的工序，所以數(shù)控加工

11、的工序內(nèi)容要比普通機床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。（3）由于數(shù)控機床加工的零件比較復(fù)雜，因此在確定裝夾方式和夾具設(shè)計時，要特別注意刀具與夾具、工件的問題。7.數(shù)控加工程序的編寫、校驗與修改是數(shù)控加工工藝的一項特殊內(nèi)容普通工藝中劃分工序選擇設(shè)備等重要內(nèi)容對數(shù)控加工工藝來說屬于已基本確定的內(nèi)容，所以制定數(shù)控加工工藝的著重點在整個數(shù)控加工過程的分析，關(guān)鍵在確定進給路線及生成刀具運動軌跡。復(fù)雜表面的刀具運動軌跡生成需借助自動編程軟件，既是編程問題，當然也是數(shù)控加工工藝問題。這也是數(shù)控加工工藝與普通加工工藝最大的不同之處。1.3數(shù)控車床的操作. 手工編程操作將編制的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)，具體的操作方法是：先通過

12、機械操作面板啟動數(shù)控機床，接著由 CRT/MDI 面板輸入加工程序，然后運行加工程序。1）啟動數(shù)控機床操作 機床啟動按鈕 ON 程序鎖定按鈕 OFF2）編輯操作選擇 MDI 方式或 EDIT 方式按（PRGRM）健輸入程序名鍵入程序地址符、程序號字符后按（INSRT）鍵。 鍵入程序段 鍵入程序段號、操作指令代碼后按（INPUT）鍵。3）運行程序操作 程序鎖定按鈕 ON 選擇自動循環(huán)方式. 調(diào)用程序操作調(diào)用已在數(shù)控系統(tǒng)中的加工程序，具體的操作方法先通過機械操作面板啟動數(shù)控機床，接著調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)的加工程序，然后運行程序。1）啟動數(shù)控機床操作 機床啟動按鈕 ON 程序鎖定按鈕 OFF2）調(diào)用程序操作選

13、擇 MDI 方式或 EDIT 方式按（PRGRM）鍵調(diào)用程序鍵入程序地址符、程序號字符后按（INPUT）鍵。3）運行程序操作 程序鎖定按鈕 ON 選擇自動循環(huán)方式 按自動循環(huán)按鈕. 數(shù)控車床對刀操作數(shù)控車床對刀方法有三種（圖 1）：試切削對刀法、機械對刀法和光學(xué)對刀法。圖 1數(shù)控車床對刀方法1）試切削對刀法對刀原理如圖 2 所示，假設(shè)刀架在外圓刀所處位置換上切割刀，雖然刀架沒有移動，刀具的坐標位置也沒有發(fā)生變化，但兩把刀尖不在同一位置上，如果不消除這種換刀后產(chǎn)生的刀尖位置誤差，勢必造成換刀后的切削加工誤差。圖 2數(shù)控車床對刀原理換刀后刀尖位置誤差的計算：X=X1-X2Z=Z1-Z2根據(jù)對刀原理

14、，數(shù)控系統(tǒng)了換刀后產(chǎn)生的刀尖位置誤差X、Z，如果具位置補償?shù)姆椒ù_定換刀后的刀尖坐標位置，這樣能保證刀具對工件的切削加工精度。2）基準刀對刀操作（圖 3） 用外圓車刀切削工件端面，向數(shù)控系統(tǒng)輸入刀尖位置的 Z 坐標。用外圓車刀切削工件外圓，測量工件的外圓直徑，向數(shù)控系統(tǒng)輸入該工件的外圓直徑測量值，即刀尖位置的 X 坐標。圖 3基準刀對刀操作3） 一般刀對刀操作如圖 4 所示，用切割刀的刀尖對準工件端面和側(cè)母線的交點，向數(shù)控系統(tǒng)輸入切割刀刀尖所在位置的 Z 坐標和 X 坐標。這樣，數(shù)控系統(tǒng)記錄了兩把刀尖在同一位置上的不同坐標值，計算出換刀后一般刀與基準刀的刀尖位置偏差，并通過數(shù)控系統(tǒng)刀具位置偏差

15、補償來消除換刀后的刀尖位置偏差。圖 4對刀操作. 刀位偏置值的修改與應(yīng)用如果車削工件外圓后，工件的外圓直徑大了 0.30mm。對此，可不用修改程序，而通過修改刀位偏置值來解決，即在 X 方向把刀具位置的偏置值減小 0.30mm，這樣就很方便地解決了切削加工中產(chǎn)生的加工誤差。2.零件圖工藝分析該零件表面有圓柱、圓錐、螺紋、鍵槽等表面組成。其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度要求和表面粗糙度要求；尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為 45 鋼，無需熱處理和硬度要求。通過上述分析，可采用以下幾點措施。 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。

16、在輪廓曲線上，有一處為螺紋加工，在加工時應(yīng)設(shè)置合適的退刀槽，一保證輪廓曲線的準確性。 為了便于裝夾，根據(jù)零件形狀應(yīng)預(yù)先加工右端，右端面應(yīng)先車出并鉆好中心孔，右端加工了在加工左端。毛坯選長為 170 直徑為 40 棒料。3.選擇設(shè)備被加工零件為渦輪軸屬于圓柱軸類零件，材料為 45 鋼，無熱處理要求和硬度要求，選用 TND360 數(shù)控車床，零件有兩處為鍵槽加工選用一般銑床即可。4.確定零件的定位基準和裝夾方式 定為基準確定坯料軸線和左端面為定位基準 裝夾方式加工右端時，左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，右端采用活動頂尖支承。加工左端時，右端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，左端采用活動頂尖支承的裝夾方式。

17、5.確定加工順序及進給路線加工順序按由粗到精、由近到遠的、由右到左的原則確定。此零件分成兩次加工，先加工右端然后調(diào)頭加工左端。先從右到左進行粗車（留 0.25 的精車余量），然后從右到左進行精車，最后車削螺紋。TND360 數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確的使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線，因此該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進給路線（但精車的進給路線需要認為確定）。此零件要兩端加工所以需調(diào)頭加工，該零件表面加工右端輪廓精車進給，如圖 11 所示。左端精車進給，如圖 12所示.右端輪廓精車進給路線左端輪廓精車進給路線6.刀具選擇所有刀具都用材料 W18

18、Cr4V 選用 5mm 中心鉆鉆削中心孔。 粗車端面選用 90硬質(zhì)合金右偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓，副偏角 Kr 不宜太小，選 Kr=35.精車選用 90硬質(zhì)合金右偏刀車螺紋選用硬質(zhì)合金 60外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑,取最小圓角半徑等于 0.150.2mm。選用寬為 2mm 的切槽刀，切槽、切斷。兩個鍵槽用 10T 合金立銑刀。將所選的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中見表 13，以便編程和操作管理。表 13 數(shù)控加工刀具卡片7.切削用量的選擇產(chǎn)品名稱或X X X零件名稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T015 的中心鉆1鉆 5 的中心鉆52T029

19、0硬質(zhì)合金右偏刀1車端面及粗車輪廓20203T0390硬質(zhì)合金右偏刀1精車輪廓20204T04硬質(zhì)合金 60外螺紋車刀1車螺紋20205T05切槽刀1切 2mm 槽，切斷B=2mm20206T06合金立銑刀10T1銑圖中兩個鍵槽10T編制審核批準共 1 頁第 1 頁背吃刀量的選擇輪廓粗車循環(huán)時=3mm,精車=0.25mm；螺紋粗車時選=0.4mm，逐刀減少，精車=0.1mm。主軸轉(zhuǎn)速的選擇車直線時，查表選粗車切削速度 Vc=90mmin、精車切削速度 Vc=120mmin，然后利用公式 Vc=dn1000 計算主軸轉(zhuǎn)速 n：粗車是 500rmin、精車是1200rmin.車螺紋按照 n1200

20、P-K,計算出主軸轉(zhuǎn)速是 n=320rmin.進給速度的選擇查表選擇車粗、精車每轉(zhuǎn)進給量，在根據(jù)加工的實際情況確定粗車每轉(zhuǎn)進給量為 0.4mm r，精車每轉(zhuǎn)進給量為 0.15mmr，最后根據(jù)公式 Vf=nf 計算粗車、精車進給速度分別為 200mmmin 和 180mmmin。綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入表 14 所示的數(shù)控加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作配合數(shù)控程序進行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi)容包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。表 14 渦輪軸零件數(shù)控加工工藝卡片名稱電子 機械高等 專科學(xué)校產(chǎn)品名稱或代碼零件名稱零件圖號渦輪軸渦輪軸1工序號程序

21、夾具名稱使用設(shè)備車間001O1234三轉(zhuǎn)卡盤和活動頂尖TND360 數(shù)控車床數(shù)控中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格mm主軸轉(zhuǎn)速rmin1進給速度mmmin1背吃刀量mm備注1平端面T022020500手動2鉆中心孔T015950手動8.編制程序O1234N10T0202N20M03S1200N30GOOX45 Z2N40G71U1.5 R1 P50Q140 X0.25 Z0.25 F200N50G00X0 Z-2N60G01X0 Z0 F200N70X13Z0N80X15Z-13粗車輪廓T0220205002003自動4精車輪廓T03202012001800.25自動5粗車螺紋T0420203209600.4自動6精車螺紋T0420203209600.1自動7切槽T05202040030自動8掉頭裝夾、平端面T022020500手動9鉆中心孔T015950手動10粗車輪廓T0220205002003自動11精車輪廓T03202012001800.25自動12粗車螺紋T0420203209600.4自動13精車螺紋T0420203209600.1自動14切槽T05202040030自動15