轴承套零件的工艺设计与加工【说明书+CAD+UG】
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数控加工刀具卡片1产品名称或代号零件名称件1零件图号程序编号O0001O0002序号刀具号刀具名称刀具规格刀片宽度刀片材料备注01T0101麻花钻18.5mmX100丰钢02T020260外圆车刀20mm20mmYT15硬质合金刀03T0303外切槽刀20mm20mm3mm硬质合金刀04T0404内孔车刀 16 X120YT15硬质合金刀05T0505内勾槽刀16 X1202mm宽YT15硬质合金刀编制审核日期共1页第1页数控加工工序卡1数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称材料牌号45钢毛坯种类棒料毛坯外形尺寸55x55备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间3车数控车床CK6140O00011三爪自定心卡盘油基切屑液金工车间工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备注1夹持毛坯长12mm左右2钻18.5mm内孔长55mmT0101钻花游标卡尺 40050903车零件右端端面T020260外圆车刀游标卡尺 1000501500.54粗/精车350 -0.03mm外圆T020260外圆车刀游标卡尺,外径千分尺800/100080250/1501/0.55粗/精车37+0.023 -0.02mm外圆T020260外圆车刀游标卡尺,外径千分尺800/100080250/1501/0.56粗/精车55mm端面及倒角C0.5T020260外圆车刀游标卡尺,外径千分尺30080601/0.57车外梯形槽T0303外切槽刀游标卡尺 60030408车3x2直槽T0303外切槽刀游标卡尺 60030409粗/精镗内孔20+0.027 0mmT0404 镗刀游标卡尺,内径千分尺800/100080250/1501/0.510粗/精镗内孔24+0.03 0mmT0404镗刀游标卡尺,内径千分尺800/100080250/1501/0.511车内勾槽2x2T0505内勾槽刀游标卡尺,内径勾槽尺600304012去毛刺倒棱编制审核共2页第1页数控加工工序卡2数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称材料牌号45钢毛坯种类棒料毛坯外形尺寸55x55备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间3车数控车床CK6140O00021三爪自定心卡盘油基切屑液金工车间工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备注1掉头夹持毛坯长35mm左右2车零件左端至合适尺寸倒外圆角C0.5T020260车刀游标卡尺, 10005025013倒内孔角C0.5T020260车刀游标卡尺, 1000501500.54去毛刺倒棱 编制审核共2页第1页加工件右端外轮廓 顺序号程序内容程序说明%0001程序名N10M03S230T0101主轴启动定义刀号,1号刀钻孔N20G0X0Z3快速定位N30G01Z-65F40钻孔,直线插补N40G0Z100退刀N50M03S800T0202换刀N60G0X55Z1快递定位N70G71U1R1P1Q2X0.5Z0.1F200外圆车削循环N80S1200精车提高转速N90N1G01X18F160直线插补N100Z0直线插补N110X34直线插补N120X35W-0.5倒角N130Z-24直线插补N140X36圆弧插补N150X37W-0.5倒角N160Z-39圆弧插补N170X54直线插补N180N2X55W-0.5倒角N190G0X100Z100快速退刀N200M03S600T0303换刀N210G0X40Z1快速定位N220G0Z-6.5快速定位N230X36直线插补N240G01X31F40车梯形槽N250X35退刀N260W0.5直线插补N270X35W-0.5倒角N280X35直线插补N290W-0.5直线插补N300X35W0.5倒角N310X36直线插补N320Z-13.5直线插补N330G01X31F40车梯形槽N340X35直线插补N350W0.5直线插补N360X35W-0.5倒角N370X35直线插补N380W-0.5直线插补N390X35W0.5倒角N400X36直线插补N410N420Z-20.5直线插补N430G01X31F40直线插补N440X35直线插补N450W0.5直线插补N460X35W-0.5倒角N470X35直线插补N480W-0.5直线插补N490X35W0.5倒角N500X56直线插补N510G0Z-39快速定位N520G01X31F40直线插补N530G0X100退刀N540Z200退刀N550M03S800T0404换刀N560G0X18.5Z1快速定位N570G71U1R1P3Q4X-0.5Z0.1F180内孔车削循环N580S1200精车提高转速N590N3G01X25F150直线插补N600Z0直线插补N610X24W-0.5倒角N620Z-19直线插补N630X21直线插补N640X20W-0.5倒角N650N4Z-52直线插补N660G0Z100退刀N670X200退刀N680M03S600T0505换刀,车内勾槽N690G0X19Z1快速定位N700Z-26直线插补N710G01X24F40直线插补N720X19直线插补N730Z-33直线插补N740X24直线插补N750X19直线插补N760Z-40直线插补N770X24直线插补N780X19直线插补N790G0Z100退刀N800M30程序结束加工件左端 顺序号程序内容程序说明%0002程序名N10M03S1000T0202主轴启动定义刀号N20G0X56快速定位N30Z1直线插补N40G01Z-1F200直线插补N50X18直线插补N60G0W1直线插补N70X56直线插补N80Z-2直线插补N90G01X18直线插补N100G0W1直线插补N110X56直线插补N120Z-2.5直线插补N130G01X18直线插补N140G0W1直线插补N150X55直线插补N160G01Z0直线插补N170X55W-0.5倒角N180Z-15直线插补N190G0X100退刀N200Z200退刀N210M03S1000提高转速N220T0404换刀N230G0X21直线插补N240Z1直线插补N250G01Z-2.5F150直线插补N260X20W-0.5倒角N270G0Z100退刀N280X100退刀N290M30程序结束设计说明书 题 目 轴承套零件的工艺设计与加工 专 业 班 级 学生姓名 指导教师 2013年11月17日摘 要本文主要讲述轴类零件的工艺过程和设计。 轴类零件是机器中经常遇到典型零件之一,它主要用来支撑传动零件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。本设计针对的是典型的复杂轴类 零件,该零件结构形状复杂,精度要求较高,为了保证精度,必须有严格的尺寸要求,和加工工艺,这对加工难度较大。本文讲述了该零件的加工工艺过程、工艺分析、程序编写、切削参数选取等内容。关键词轴类零件 精度要求较高 工艺 程序编写Abstract This article mainly tells of shaft parts process and design. Shaft parts is one of the frequently encountered typical parts in the machine, it is mainly used to support transmission parts, transmission torque and load bearing. Shaft parts is of revolving parts, and its length is larger than the diameter, generally by the concentric shaft within the outer cylinder, cone surface and hole and screw thread and the corresponding face.This design is for a typical complex shaft parts, the parts of complex structural shapes, precision demand is higher, in order to guarantee the accuracy, must have a strict size requirement, and processing technology, the processing is difficult. This article tells the story of the parts processing process, process analysis, programming and cutting parameters selection, etc.Key words process programming required high axial parts precision36目 录摘 要引 言1第一章 零件图的分析21.1零件图的正确性及完整性分析31.2零件结构及结构工艺性分析31.3零件精度及技术要求分析3第二章 数控设备选择52.1根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型52.2根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格52.3根据零件的加工精度及表面质量要求,选择机床的精度等级7第三章 定位基准及装夹方式的确定83.1选择定位基准83.2确定工件的装夹方式9第四章 刀具及切削参数的选择114.1选择刀具的原则114.2确定加工刀具124.3设置刀点和换刀点134.4确定切削用量13第五章 选择对刀方式及对刀点155.1正确选择对刀方式155.2选择合理的对刀点及换刀点16第六章 制定合理的加工方案176.1 零件加工的工艺分析176.2合理划分数控加工工序196.3选择各工序刀具,填写刀具卡片21第七章 确定数控加工切削用量227.1确定背吃刀量227.2合理确定数控加工余量227.3确定切削速度、主轴转速、进给量及进给速度22第八章 编制加工程序并进行仿真校验268.1编制数控加工程序268.1.1 程序的编制268.2数控加工程序进行仿真校验31第九章 具体加工步骤339.1机床的开机339.2回零操作339.3加工程序输入339.4进行程序校验及加工轨迹仿真339.5程序试运行339.6进行对刀操作349.7在自动方式下加工并测量修调34总 结35致 谢36参考文献37引 言在机械加工工艺教学中,我们很多专业的学生都要学习数控车床操作技术。让我们了解相关工种的先进技术,同时培养我们在工作岗位的积极性,老师在给我们在讲授数控知识的同时,要求我们必须掌握基本的机械加工工艺,增强系统意识,理解手动操作与自动操作之间的联系,力争把我们真正培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合,包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等,分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线,常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工,较清晰地展示了数控加工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算,都进行了有针对性的论述,目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本论文以切削用量的选择,工件的定位装夹,加工顺序和典型零件为例,结合数控加工的特点,分别进行工艺方案分析,机床的选择,刀具加工路线的确定,数控程序的编制,最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中,要通过分析,确定最佳的工艺方案,使得零件的加工成本最低,合理的选用定位夹紧方式,使得零件加工方便、定位精准、刚性好,合理选用刀具和切削用量,使得零件的加工在保证零件精度的情况下,尽可能达到加工效率最高、刀具消耗最低的目的。最终形成完整的工艺文件,并能指导实际生产。第一章 零件图的分析CAD零件图图1 三维图图2 1.1零件图的正确性及完整性分析在了解零件形状和结构之后,应检查零件视图是否正确、足够,表达是否直观、清楚,绘制是否符合国家标准,尺寸、公差以及技术要求的标准是否齐全、合理等。本次设计的工件为综合轴类零件的数控加工工艺规程制订,零件的图纸包括:一张零件图。其中零件图中的图形都是采用主视图的画法,这样就已经能够表达清楚零件的各部分尺寸。图纸当中有对连接轴数控加工工艺规程制订各部分表面粗糙度的要求大部分为1.6m。1.2零件结构及结构工艺性分析零件结构工艺性好还是差对其工艺过程的影响非常大,不同结构的零件尽管都能满足使用性能要求,但它们的加工方法和制造成本却可能有很大的差别。良好的结构工艺性就是指在满足使用性能的前提下,能以较高的生产率和最低的成本而方便地加工出来。零件结构工艺性审查是一项复杂而细致的工作,要凭借丰富的实践经验和理论知识。审查时,发现问题应向设计部门提出修改意见加以改进。首先我们应当清楚工艺安排应做到正确、完整、统一和清晰,所用术语、符号、计量单位和编号都要符合相应标准。由于零件有内孔、外螺纹、切槽、锥度、外表面需要加工,有较高的尺寸精度和位置度的要求,考虑到数控机床具有在一次安装下加工出多个表面的特点,因此该零件加工适宜采用工序集中的方式,这样就使每道工序加工内容很多,工艺路线变短。选用工序集中的方式加工不仅能够保证加工精度、充分利用了现有设备,而且也减少了工件装夹次数,利于保证表面间的位置精度,缩短了生产加工时间,大大提高了劳动生产率。1.3零件精度及技术要求分析零件的技术要求包括下列几个方面:(1)加工表面的尺寸精度(2)主要加工表面的形状精度(3)主要加工表面之间的相互位置精度(4)加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其他要求(5)热处理要求(6)其他要求(如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理,在现有生产条件下能否实现。特别要分析主要表面的技术要求,因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。该组合零件在加工时要保证它的各项精度指标,如:各项尺寸精度、表面粗糙度和加工数量等。(1)首先零件毛坯的外形尺寸为55x55mm,加工后要求达到一定的精度要求。( 2)未注内勾槽2x2,Ra小于等于12.5um(3)梯形外槽槽深2mm (4)零件加工时保证不同的长度尺寸和直径尺寸及表面粗糙度要求。(5)零件的外轮廓要光滑较多面的表面粗糙度为Ra1.6,未注粗糙度部分表面光洁度为Ra3.2。(6)未注倒角C0.5(7)不准用砂布及锉刀等修饰表面。第二章 数控设备选择2.1根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型由于本人设计的是轴类配合零件,单件小批量生产,适合单工位连续加工,由于该件为精度要求较高、表面粗糙度要求较高、表面形状复杂的回转体零件,而数控车床刚性好,制造和对刀精度高,而毛坯的规格是5555mm,以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿G42指令,所以能加工尺寸精度要求较高、表面粗糙度要求较高、表面形状复杂的回转体的零件,在普通机床上不容易加工,所以需要采用数控车床加工。2.2根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格(1)机床加工尺寸范围应与零件的外轮廓相适应。(2)机床的工作精度应与工序的精度要求相适应。(3)机床的生产效率应与零件的生产类型相适应。(4)机床的选择应考虑车间现有设备条件,尽量采用现有设备。数控车床可用于加工复杂轴、盘类的零件。数控车床机床主轴采用高性能的变频无级调速驱动系统,具有过载保护功能。数控车床步进或交流伺服驱动,进给传动采用预载荷滚珠丝杆驱动,定位精度高。数控车床采用四工位电动刀架,适合复杂形状零件的加工。数控机床满足所需的加工要求,学校现有设备选择数控机床具体参数如下:表2-1机床的型号信息表名 称单位规格床身上最大回转直径mm505床鞍上最大回转直径340最大车削直径轴类直径250盘类直径500最大钻孔直径20最小车削直径20最大车削长度1000;500最大行程X260Z1100;600主轴箱主轴转速范围r/min20-2000主轴定心轴颈锥度mm1415锥孔锥度公制80主轴通孔直径mm65主轴中心至床面高度mm290主轴中心至地面高度mm1000尾架尾架套筒最大行程mm80尾架套简直径mm85尾架套筒锥孔锥度莫氏5#最小设定单位Xmm0.001Z0.001最小移动量X0.0005Z0.001最小检测单位XO.0005Z0.001进给量及螺距范围工进Xmm/min0.0005-500Z0.001-500快进Xmm/min8Z12螺纹导程mm/rO.O01-500刀盘驱动方式电动刀位数6外圆刀方尺寸mm2525最大镗刀杆直径40刀尖最大回转直径400机床外形尺寸(长x宽x高)mm3160148016502.3根据零件的加工精度及表面质量要求,选择机床的精度等级选择机床的精度等级应根据典型零件关键部位加工精度要求来定,数控机床精度一般可分为为普通型和精密型两种。另外还有一些经济性数控机床配置开环伺服系统的则精度更低一些,每台机床的精度检验项目很多,但反应数控机床关键精度的项目只有几项。一项是机床的基础部件和运动大件(如床身、立柱、工作台、主轴箱等)的直线度、平面度、垂直度等的要求,如工作台面的平面度,各坐标方向移动的直线度和相互垂直度,X、Y(立式)或X、Z(卧式)坐标方向移动时工作台面的平行度,X坐标方向移动时工作台面T型槽侧面的平行度等;另一项是对机床主轴的要求,如主轴的轴向窜动,主轴孔的径向跳动,主轴箱移动时主轴轴线的平行度,主轴轴线与工作台面的垂直度或平行度等。由于零件的加工精度要求较高,结合实际设备的选用,我加工的零件符合普通型数控加工机床。第三章 定位基准及装夹方式的确定3.1选择定位基准(1)粗基准的选择原则选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,并注意尽快获得精基面。本综合轴的加工应遵循的原则有:(1)合理分配加工余量原则(2)保证零件相互位置要求原则(3)夹紧原则(4)不重复使用原则本次设计的连接轴粗基准的选择遵循的是合理分配加工余量原则,所选的基准为零件的外圆柱表面。2)精基准的选择原则选择精基准时,主要考虑保证加工精度。本综合轴数控加工工艺规程制订的加工应遵循的原则有:(1)基准重合原则 综合轴数控加工工艺规程制订为轴类零件即选用外表面基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合误差。(2) 自为基准原则 选择加工表面本身作为定位基准,本零件对加工表面没有太高的尺寸精度要求,所以不必考虑此原则。(3)互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要用两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。(4)所选精基准应保证工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便。无论是精基准还是粗基准的选择,上述原则都不可能同时满足,有时还相互矛盾的,因此,选择根据实际情况分析,权衡利弊,保证其主要要求。本次设计的连接轴数控加工工艺规程制订精基准的选择遵循的是基准重合原则,连接轴数控加工工艺规程制订轴类零件即选用外表面基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合误差。先加工零件的有内孔20的右端,后掉头夹持45外圆,加工零件的左端。由于毛坯已经确定采用钢棒,比较适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。钢料的毛坯精度较高,硬度较大,外圆柱表面的毛坯余量均匀。所以,可以直接采用钢料的外圆柱表面作为粗加工定位基准。以毛坯的外圆柱表面作为粗定位基准,加工出零件的精加工定为基准。这样可以确保重要表面的精加工余量,采用外圆柱表面作为粗加工定位基准,达到了简单、方便、快捷的目的。缩短了加工时间,提高了生产效率。3.2确定工件的装夹方式常用装夹方式 1在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的,能自动定心,一般不需要找正。三爪自定心卡盘装卡工件方便、省时,自动定心好,但夹紧力较小,所以适用于装夹外形规则的中小型工件。三爪自定心卡盘可装成正爪或反爪两种形式。反爪用于装夹直径较大的工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工后的表面时,被夹住的工件表面应包一层铜皮,以免夹伤工件表面。 2.在两顶尖之间装夹对于长度尺寸较大或加工工序较多的轴类工件,为保证每次装夹时的装夹精度,可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便,不需要找正,装夹精度高,但必须先在工件的两端面钻出中心孔。该装夹方式适用与多工序加工或精加工。 3.用卡盘和顶尖装夹用两顶尖装夹工件虽然精度高,但刚性差。因此,车削质量较大工件时要一端用卡盘夹住,另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移,必须在卡盘内装一限位支撑,或利用工件的工作台面限位。这种方法比较安全,能承受较大的轴向切削力,安装刚性好,轴向定位准确,所以应用广泛。4.用双三爪自定心卡盘装夹对于精度要求较高、变形要求小的细长轴类零件可采用双主轴驱动式数控车床加工,机床两主轴轴线同轴、转动同步,零件两端同时分别有三爪自定心卡盘装夹并带动旋转,这样可以减少切削加工时切削力矩引起的工件扭转变形。 通过对零件图的分析,我设计的零件为了方便加工,选用三爪自定心卡盘装夹即可。第四章 刀具及切削参数的选择4.1选择刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时最少的目标确定,后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具,由于换到时间短,为了充分发挥其切削性能,提高生产效率,刀具寿命可选的低些,一般取15-30min对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具,刀具寿命应选的高些,尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该工序的刀具寿命要选的低些,当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时,刀具寿命也应选的低些。大件精加工时,为保证至少完成一次走刀,避免切削时中途换刀,刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要刚性好、精度高,而求要求尺寸稳定,耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒质硬质合金)并使用可转位刀片。切削用刀具材料应具备的性能有:(1)高速钢 比工具钢硬,用于低速或不连续切削,刀具寿命较长;(2)高性能高速钢 强韧、抗边缘磨损性强,用于可粗切或精切任何材料,包括钢、不锈钢、非铁和非金属材料,切削速度可比高速钢高,强度和韧性较粉末冶金好;(3)粉末冶金高速钢 良好的抗热性和抗碎片磨损,用于切削钢、高温合金、不锈钢、铝、碳钢及合金钢和其他不易加工的材料,切削速度可比高性能高速钢高15%;(4)硬质合金 耐磨损、耐热,用于可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合金的精加工,寿命比一般工具钢高10-20倍;(5)陶瓷 高硬度、耐热冲击性好,用于高速粗加工,铸铁和钢的精加工,也适合加有色金属和非金属材料不适合加工铝、镁、钛及其合金,还可用于高速加工;(6)立方氮化硼 超强硬度、耐磨性好,用于硬度大于450HBW材料的高速切削,刀具寿命长,可实现超精表面加工;(7)聚晶金刚石 超强硬度、耐磨性好,用于粗切和精切铝等有色金属和非金属材料,刀具寿命长,可实现超精表面加工4.2确定加工刀具数控车削刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中,常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成,如60度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。零件所需刀具:刀具号刀具名称刀具规格T0101麻花钻18.5mmX100T020260外圆车刀20mm20mmT0303外切槽刀3mm宽 20mm20mmT0404内孔车刀 16 X120T0505内勾槽刀2mm宽 16 X1204.3设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始,必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置,这一位置即为程序执行时刀具相对与工件运动的起点,所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定,所以,该点又称对刀点。在编制程序时,要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查,引起的加工误差小。对刀点可设置在加工零件上,也可以设置在夹具上或机床上,为了提高零件的加工精度,对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床时,可以通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上,即“刀位点”与“对刀点”的重合,所谓“刀位点”是指刀具定位基准点,车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。用手动对到操作,对刀精度较低,且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等,以减少对刀时间,提高对刀精度。加工过程中需要换刀时,应规定换刀点。所谓“换刀点”时指刀架转动换刀时的位置,换刀点应设在工件或夹具的外部,以换刀时不碰工件及其他部件为准。4.4确定切削用量加工参数的确定取决于实际加工经验、工件的加工精度及表面质量、工件的材料性质、刀具的种类及刀具形状、刀柄的刚性等诸多因素。(1)主轴转速(n)。硬质合金刀具材料切削钢件时,切削速度v取80220mmin,根据公式n=1000vD及加工经验,并根据实际情况,粗加工主轴转速在4001000rmin的范围内选取,精加工的主轴转速在8002000rmin的范围内选取。(2)进给速度粗加工时,为提高生产效率,在保证工件质量的前提下,可选择较高的进给速度,一般取100200mmmin。当进行切槽、切断、车孔加工或采用高速钢刀具进行加工时,应选用较低的进给速度,一般在50100mmmin的范围内选取。精加工的进给速度一般取粗加工进给速度的12。刀具空行程的进给速度一般取G00速度,或在G01时选取F1201500mmmin。背吃刀量(aP)背吃刀量根据机床与刀具的刚性及加工精度来确定,粗加工的背吃刀量一般取25mm(直径量),精加工的背吃刀量等于精加工余量,精加工余量一般取0.20.5mm(直径量)。数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度,并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。第五章 选择对刀方式及对刀点对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置的关系点,是确定共建坐标系与机床坐标系的关系点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上,以便建立工件坐标系。本零件采用手动对刀。5.1正确选择对刀方式对刀方式分为机内对刀和机外对刀,本次因为加工的使用的刀具比较少,所以采用机内对刀。 对刀方法1试切对刀采用G92指令建立工件坐标系对刀采用G54G59零点偏置指令建立工件坐标系对刀改变参考点位置,通过回参考点直接对刀多刀加工时的对刀利用刀具长度补偿功能对刀2机外对刀仪对刀3ATC对刀4自动对刀其操作步骤为:a.将所用刀具装到自动回转刀架上并使主轴中速转动;b.手动移动刀具沿+Z方向靠近工件,直至刀刃轻微接触到工件表面,即产生切屑;c.保持X坐标不变,将刀具沿+Z向退离工件,测量工件直径,记下数值并输入到刀偏表的相应刀号的Z坐标处;d.手动移动刀具沿-Z方向靠近工件轻微接触工件端面,然后沿-X方向车削工件,即产生切屑;e.保持Z坐标不变,将刀具沿+X方向退离工件,在刀偏表中相应刀号的X坐标处输入0;f.依次将所用刀具进行对刀;g.对完所有刀具后在外圆刀刀号的X磨损处输入0.45.2选择合理的对刀点及换刀点正确选择对刀点:对刀点可以设在被加工零件上,也可以设在与零件定位基准有固尺寸联系的夹具的某一位置或机床上。其选择原则如下:对刀点的位置容易确定;能够方便换刀,以便与换刀点重合;采用G54-G95建立工件坐标系时,对刀点应与工件坐标系原点重合;批量加工时,为应用调整法获得尺寸,即一次对刀可加工一批工件,对刀点应选在夹具定位元件的起始基准上,并将编程原点与定位基准重合,以便直接按定位基准对刀或将对刀点选在夹具中专设的对刀元件上,以方便对刀。由于选择了G54来建立工件坐标系对刀,所以刀位点就与工件坐标系原点重合。所以对刀点就选在工件上。这样对刀点的位置就容易确定,换刀就很容易,可以直接从对刀点进给到换刀点。缩短了刀具的空行程,缩短了加工时间。正确选择换刀点:数控程序中指定用于换刀的位置点。在数控车床上加工工件时,需要经常换刀,在程序编制时,就要设置换刀点。换刀点的位置应避免与工件,夹具和机床干涉。普通数控车床的换刀点由编程人员指定,通常将其与对刀点重合。由于是用G54建立的工件坐标系,对刀点在工件上,换刀点就无法与对刀点重合。为了使换刀点不与工件,夹具和机床干涉,缩短空行程的原则我把换刀点设立在X100 ,Z100的位置上。第六章 制定合理的加工方案6.1 零件加工的工艺分析(1) 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈的径向尺寸精度和形位精度,轴向一般要求不高。轴颈的直径公差的等级通常为IT6-IT8,几何形状精度主要是圆度和圆柱度,一般要求是限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动;保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度,是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件,径向和轴向公差和表面粗糙度要求较高。(2) 毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴热轧或冷拉圆棒料外,一般采用锻件;发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大,采用直径为55mm的棒料,材料为45号钢在锯床上按55mm长度下料。(3) 定位基准的选择 轴类零件外圆表面、内孔等表面的同轴度,以及端面对内孔20+0.027 0mm的垂直度是其相互位置精度的主要项目,而这些表面的设计的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则,并且能够最大限度的在一次装夹中加工出多个外圆表面和端面,因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了工作装夹刚性,可采用轴的外圆表面作定位基准,或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准,能承受较大的切削力,但重复定位精度并不太高。数控车削时,为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的精确性,或为了端面余量均匀,工件轴向需要定位。采用中心孔定位时,中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时,则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承,以工件端面或台阶面或台阶面儿作为轴向定位基准。(4) 轴类零件预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工,内容通常有:直毛坯出厂时或在运输、保管过程中,或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足或装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。切断用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行,也可以在普通车床上切断或在冲床上涌冲模冲切。(5) 加工工序划分一般可按下类方法进行:刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他们可以完成的其他部位。这样可以减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差。以加工部位分序法 对于加工类容很多的零件,可按其结构特点将加工部分分成几个部分,如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工简单几何形状,在加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,再加工精度较高的部位。以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形,故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述,在划分工序时,一定要视零件的结构和工艺性,机床的功能,零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则,要根据实际情况来确定,但一定力求合理。(6)在加工时,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位夹紧的需要来考虑,重点是零件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行:上道工序的加工不能影响下道工序的定位于加紧,中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。先进行内形、内腔加工工序,后进行外形加工工序。以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压板次数。在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停,装夹后按“循环启动”继续加工。(7)走刀路线和对刀点的选择 走刀路线包括切削加工轨迹,刀具运动切削起始点,刀具切入,切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的,所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理的确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上,但注意对刀点必须是基准位或已加工精加工过的部位,有时在第一道工序后对刀点被加工损坏,会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找,因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置,这样可以根据他们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。6.2合理划分数控加工工序对于多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工的零件,工序的划分自然以机床为单位来进行。而对于需要很少的数控机床就能加工完零件全部内容的情况,数控加工工序的划分一般按照下列方法进行: 以一次安装所进行的加工作为一道工序。以一个完整数控程序连续加工的内容作为一道工序。以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序。以粗、精加工划分工序。所以综合考虑具体情况和经济性,机床设备、现有的工装设备等因素,为了更好的完成加工, 我模拟了2个加工工序方案。方案一:夹持毛坯长12mm左右钻18.5mm内孔长55mm车零件右端端面车350 -0.03mm外圆车37+0.023 -0.02mm外圆车55mm端面倒角C0.5换切槽刀车外梯形槽车3x2直槽镗内孔20+0.027 0mm到达尺寸要求镗内孔24+0.03 0mm到达尺寸要求车内勾槽2x2掉头装夹37+0.023 -0.02mm外圆车零件左端外圆55至合适尺寸倒外圆角C0.5倒内孔角C0.5方案二: 夹持毛坯长35mm左右钻18.5mm内孔长55mm车零件左端外圆55mm至合适尺寸倒外圆角C0.5倒内孔角C0.5掉头装夹55mm外圆长11mm镗内孔20+0.027 0mm 镗内孔24+0.03 0mm到达尺寸要求车内勾槽2x2夹持毛坯长12mm左右钻18.5mm内孔长55mm车零件右端端面车350 -0.03mm外圆车37+0.023 -0.02mm外圆车55mm端面倒角C0.5换切槽刀车外梯形槽车3x2直槽经过比较方案一要比方案二再加工原理上更合理,在同样保证加工精度的情况下明显方案一更为方便快捷提高了工作效率所以我选择方案一做为我设计的零件的数控加工工序,我的零件共需要2次装夹,分别进行粗加工、精加工。这样两道工序就能完成零件的加工,定位基准可以得到很好的保证,不会出现定位误差。6.3选择各工序刀具,填写刀具卡片各工序刀具详见刀具卡片数控加工刀具卡片1产品名称或代号零件名称件1零件图号程序编号O0001O0002序号刀具号刀具名称刀具规格刀片宽度刀片材料备注01T0101麻花钻18.5mmX100丰钢02T020260外圆车刀20mm20mmYT15硬质合金刀03T0303外切槽刀20mm20mm3mm硬质合金刀04T0404内孔车刀 16 X120YT15硬质合金刀05T0505内勾槽刀16 X1202mm宽YT15硬质合金刀编制审核日期共1页第1页第七章 确定数控加工切削用量7.1确定背吃刀量背吃刀量指待加工面减已加工面除以2。背吃刀量是根据余量确定的。可查表4-1和4-2(数控加工工艺及设备)。由加工余量简明手册 表14-68及计算得粗车外轮廓的背吃刀量为1.5mm精车外轮廓的背吃刀量为0.25mm切内外槽的背吃刀量为5mm粗车内轮廓的背吃刀量为1.5mm精车内轮廓的背吃刀量为0.25mm钻孔的背吃刀量为12.5mm7.2合理确定数控加工余量通过对零件的分析,对程序的审视和查表所得,我的零件其数控加工余量为8mm即可达到预期效果和标准由加工余量简明手册 表10-40,查得精加工余量为0.5mm故其粗加工余量为1mm。7.3确定切削速度、主轴转速、进给量及进给速度 (1)车端面毛坯端面的加工余量为2.5mm,三刀可以完成,故ap =1mm根据切削用量简明手册表1.4,用硬质合金车刀车端面,其刀杆尺寸20mm20 mm, 故 f=0.15mm/r由文献1P137表4-3查得切削速度= 136m/min, 计算主轴转速得 ns=866r/min圆整得n=721r/min进给速度得 F=fn=0.15721mm/min=108.15mm/min(2)粗车外圆粗车各外圆柱表面保留0.5mm余量 已知ap=1.5mm由文献1P137表4-3查得切削速度=150m/min, 计算主轴转速 s=圆整取796r/min由文献1P137表4-3查得进给量f=0.2/r;计算进给速度F=Sf=159/min.(3)精车外圆精车各外圆柱表面并保证精度,粗糙度Ra1.6um已知ap=0.25mm由文献1P137表4-3查得切削速度= 250m/min, 计算主轴转速s=圆整得取1320r/min由文献1P137表4-3查得进给量f=0.1/r计算进给速度F=Sf=132/min.(4)车槽根据所选刀具取ap=5mm由文献3查得切削速度= 80m/min, 计算主轴转速s=圆整取424r/min文献3查得进给量f=0.1 mm/r;计算进给速度F=Sf=42.4/min(5)钻孔钻18.5mm孔,深55mm根据切削用量简明手册表2.7,得 f=0.47mm/r背吃刀量ap =钻头直径/2=12.5mm根据切削用量简明手册表2.21、2.30和2.31,当用高速钢钻头加工直径18.5mm孔时,=6.6,=0.4,=0,=0.5,m=0.20,T=50, Kv=1。根据钻孔切削计算公式得Vc = =16m/min主轴转速得 ns=204r/min圆整得n=200r/min进给速度得 F=fn=0.47200mm/min=94mm/min(6)粗车内孔粗车内圆保留0.5mm余量已知背吃刀量ap=1mm由文献1P137表4-3查得切削速度= 70m/min, 计算主轴转速 s=圆整取1114r/min由文献1P137表4-3查得进给量f=0.15/r;计算进给速度F=Sf=167/min.(6)精车内孔精车内圆保证尺寸精度,粗糙度Ra1.6um由文献1P137表4-3查得背吃刀量ap=0.3mm取ap=0.25mm由文献1P137表4-3查得切削速度= 80m/min, 计算主轴转速s=圆整取1273r/min由文献1P137表4-3查得进给量f=0.1/r; 计算进给速度F=Sf=127/min.第八章 编制加工程序并进行仿真校验8.1编制数控加工程序8.1.1 程序的编制编制的程序都是刀具在工件下方加工件右端外轮廓 顺序号程序内容程序说明%0001程序名N10M03S230T0101主轴启动定义刀号,1号刀钻孔N20G0X0Z3快速定位N30G01Z-65F40钻孔,直线插补N40G0Z100退刀N50M03S800T0202换刀N60G0X55Z1快递定位N70G71U1R1P1Q2X0.5Z0.1F200外圆车削循环N80S1200精车提高转速N90N1G01X18F160直线插补N100Z0直线插补N110X34直线插补N120X35W-0.5倒角N130Z-24直线插补N140X36圆弧插补N150X37W-0.5倒角N160Z-39圆弧插补N170X54直线插补N180N2X55W-0.5倒角N190G0X100Z100快速退刀N200M03S600T0303换刀N210G0X40Z1快速定位N220G0Z-6.5快速定位N230X36直线插补N240G01X31F40车梯形槽N250X35退刀N260W0.5直线插补N270X35W-0.5倒角N280X35直线插补N290W-0.5直线插补N300X35W0.5倒角N310X36直线插补N320Z-13.5直线插补N330G01X31F40车梯形槽N340X35直线插补N350W0.5直线插补N360X35W-0.5倒角N370X35直线插补N380W-0.5直线插补N390X35W0.5倒角N400X36直线插补N410N420Z-20.5直线插补N430G01X31F40直线插补N440X35直线插补N450W0.5直线插补N460X35W-0.5倒角N470X35直线插补N480W-0.5直线插补N490X35W0.5倒角N500X56直线插补N510G0Z-39快速定位N520G01X31F40直线插补N530G0X100退刀N540Z200退刀N550M03S800T0404换刀N560G0X18.5Z1快速定位N570G71U1R1P3Q4X-0.5Z0.1F180内孔车削循环N580S1200精车提高转速N590N3G01X25F150直线插补N600Z0直线插补N610X24W-0.5倒角N620Z-19直线插补N630X21直线插补N640X20W-0.5倒角N650N4Z-52直线插补N660G0Z100退刀N670X200退刀N680M03S600T0505换刀,车内勾槽N690G0X19Z1快速定位N700Z-26直线插补N710G01X24F40直线插补N720X19直线插补N730Z-33直线插补N740X24直线插补N750X19直线插补N760Z-40直线插补N770X24直线插补N780X19直线插补N790G0Z100退刀N800M30程序结束加工件左端 顺序号程序内容程序说明%0002程序名N10M03S1000T0202主轴启动定义刀号N20G0X56快速定位N30Z1直线插补N40G01Z-1F200直线插补N50X18直线插补N60G0W1直线插补N70X56直线插补N80Z-2直线插补N90G01X18直线插补N100G0W1直线插补N110X56直线插补N120Z-2.5直线插补N130G01X18直线插补N140G0W1直线插补N150X55直线插补N160G01Z0直线插补N170X55W-0.5倒角N180Z-15直线插补N190G0X100退刀N200Z200退刀N210M03S1000提高转速N220T0404换刀N230G0X21直线插补N240Z1直线插补N250G01Z-2.5F150直线插补N260X20W-0.5倒角N270G0Z100退刀N280X100退刀N290M30程序结束8.2数控加工程序进行仿真校验 首先为了保证程序毫无误差,一般手动编写程序,在数控仿真软件里试运行程序。再输入实际操作机床中,加工前,先空运行程序,检验程序,根据机床实际情况调整数值,即使程序错误也不会浪费毛坯件,也便于及时修改程序。最后,确定所有程序的路线、加工工艺都无误后,便可对零件进行加工。选择“自动循环”方式点击控制面板上“PROG” 输入程序名“自动”“循环启动”“冷却液”完成一系列操作后,数控机床对零件进行自动加工。通过数控软件对我编制的数控加工程序进行了仿真效验后证实了这个零件的程序编制正确。第九章 具体加工步骤9.1机床的开机机床在开机前,应先进行机床的开机前检查。一切没有问题之后,先打开机床总电源,然后打开控制系统电源。在显示屏上应出现机床的初始位置坐标。检查操作面板上的各指示灯是否正常,各按钮、开关是否处于正确位置;显示屏上是否有报警显示,若有问题应及时予以处理;液压装置的压力表是否在所要求的范围内。若一切正常,就可以进行其它操作。9.2回零操作 开机正常之后,机床应首先进行手动回零操作。将主功能键设在“回零”位置,按下回零操作键,进行手动回零。先按下+Z 键,再按下+X 键,刀架回到机床的机械零点,显示屏上出现零点标志,表示机床已回到机床零点位置。9.3加工程序输入 按下主功能的程序键(如PROGRAM),进入加工程序编辑。在此状态下可通过手动数据输入方式或RS232 接口将加工程序输入机床,可对程序进行编辑和修改。9.4进行程序校验及加工轨迹仿真 进行程序校验及加工轨迹仿真 1) 工件装夹。检查工件是否夹紧。 2) 图形模拟加工。 a按下主功能的图形模拟键(如GRAPH),进入图形模拟加工状态。 b输入毛坯内、外径及伸出卡爪长度,调整毛坯大小。根据加工程序中使用的刀具,设置刀号。 c加工零件所用刀具号全部设好后,按下确认键、图形键进行模拟加工。如加工路径有错,回到加工程序编辑状态进行修改。修改后,再进行模拟加工,直到完全正确为止。9.5程序试运行 修改工件坐标系参数,将刀架移动到安全位置后执行程序,进一步检查程序编制、刀具安装、对刀的正确性。程序如顺利运行,才可进行工件自动加工。9.6进行对刀操作 进行对刀操作 设定工件坐标系,进行试切对刀或机外对刀(如果是对于加工批量零件,由于工件毛坯长度不同,安装后其伸出卡爪长度不同,应进行零点偏置G54 等的设定);并按下主功能的补偿键(如OFFSET),进人参数设置状态,将所用各把刀具的刀偏量X、Z 输人刀具的参数数据库里面。9.7在自动方式下加工并测量修调1)选择主功能的自动执行状态。 2)选择要执行的零件程序。 3)显示工件坐标系。 4)按下数控启动键 5)在自动加工中如遇突发事件,应立即按下急停按钮。 6)加工完毕,取下工件,清洁机床。总 结通过本次毕业设计,我对工厂生产加工实际零件的总体工艺流程有了一定程度的了解和把握,这对我是受益匪浅的,对今后参加社会工作将会有很大的帮助同时我认识到了自己的不足之处,也清楚了自己今后应该努力的方向。短短几周的毕业设计,使我发现自己所掌握的知识是如此贫乏,自己综合应用所学专业知识的能力是如此不足,两年来学习了那么多课程,今天才知道自己并不会用。在这次作毕业设计的时间里自己又学到了很多知识,也让我由理论转变为实际的一个转折。因此,它在几年的学习中占有重要的地位。这样培养我们综合运用已学过的专业课的理论知识,独立分析和拟订一个零件的合理的工艺路线,而且进一步培养了我们的机械制图、分析计算、结构设计、编写技术文件等基本能力。通过这次毕业设计,使我进一步地理解了所学过的理论知识及具体运用了这些知识。通过这次毕业设计,使自己对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验,学会了查图表、资料、手册等工具书。总之,通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习,使我受益匪浅,为我今后学习和工作打下一个坚实而良好的基础。在此,忠心感谢老师的帮助和指导致 谢本论文在指导老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间,也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀,使我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里,本设计能够顺利的完成,归功于老师的认真负责,使我能够良好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少相关资料,才使我的毕业论文顺利完成。在此我再次向帮助我完成毕业设计的所有人表示由衷的感谢。参考文献1 切削用量简明手册.黄如林 主编.北京:化学工业出版社,20032数控机床编程与加工. 陈兴云 主编. 北京: 机械工业出版社 .20093 机床加工工艺. 魏静姿 杨桂娟 主编. 北京:机械工业出版社. 20094极限配合与技术测量基础
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