轴承端盖的数控车削加工工艺设计【圆盘 最大直径90】[CAD高清图纸和文档]
【温馨提示】 dwg后缀的文件为CAD图,可编辑,无水印,高清图,压缩包内含CAD图的预览图片,仅用于预览,压缩包内文档可直接点开预览,需要原稿请自助充值下载,压缩包内的文件及预览,所见即所得,请细心查看有疑问可以咨询QQ:414951605或1304139763
阶梯轴零件的数控加工刀具卡片产品名称阶梯轴零件名称阶梯轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/mm备注1T0190外圆车刀2外圆面及端面2T0284外圆车刀1外圆面3T0375外圆车刀2左端圆锥面及球头面4T0460外圆车刀2右端椭圆弧面5T05螺纹车刀1内螺纹M30x1.5孔6T0660镗刀2内孔26、387T0720麻花钻126孔轴承端盖零件的数控加工刀具卡片产品名称轴承端盖零件名称轴承端盖零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/mm备注1T0190外圆车刀2外圆面及端面2T0284外圆车刀1外圆面及凸台面3T03内孔车刀2内孔324T0415钻头216底孔5T0516铰刀116内孔6T066钻头26.6内孔7T0711钻头111沉头孔单位名称产品名称或代号零件名称零件图号数控铣削工艺分析轴承端盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间数控中心工步号工 步 内 容刀具号刀具规格(mm)主轴规格(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备 注1粗车外圆面T01外圆车刀8001202自动2钻孔至15T0215钻头10001002自动3粗车内孔32和35T03内孔车刀15001000.5自动4铰孔16T0416铰刀100200.1自动5精车内孔32和35T05内孔车刀1500800.5自动6粗车外圆凸台部分52和55T06外圆车刀800801自动7精车外圆凸台部分52和55T07外圆车刀15001203自动8钻6-6.6和11沉头孔T086钻头、11钻头800801.5自动9钻攻3-M5深10的孔T094.2钻头、M5丝攻15001200.5自动10钻攻M12孔T1010.2钻头10001003自动轴承端盖数控加工工序卡片轴承端盖数控车削加工工艺及编程设计摘要本篇介绍当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状,在新的环境下,发展我国数控技术,提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性。针对此课题,本文介绍了轴承端盖的加工工艺及数控编程,将轴承端盖零件作为案例,进行数控车的加工工艺编制和数控编程的设计,运用CAXA数控车软件对轴承端盖进行车削加工,并进行运动模拟仿真。关键词:数控车,轴承端盖零件,数控编程,仿真Stepped shaft part of NC turning machining process and programming designAbstractThis article introduces the present situation of todays world numerical control technology and equipment development and the trend of Chinas NC equipment and technology development and industrialization, in the new environment, the development of CNC technology in China, raises the importance of Chinas manufacturing industry informatization level and international competition ability.Aiming at this problem, this paper introduces the processing technology and NC programming of stepped shaft, the shaft parts as an example, the design process of NC lathe and NC programming, use CAXA NC software turning of a stepped shaft, and motion simulation.Key words:NC, Ellipsoidal head shaft parts, CNC programming, simulation目 录摘要.IAbstract.II目录.III第一章 绪论.4 1.1数控机床的介绍.41.2数控编程的介绍.14第二章 轴承端盖零件加工工艺设计.152.1零件的分析.152.2 零件尺寸标注分析.162.3 零件尺寸要素分析.162.4 零件技术要求分析.172.5 毛坯及夹具确定.172.6 刀具选择.182.7 该零件加工用的刀具.212.8 工艺路线及工艺卡片.222.9 工艺卡片制定.25第三部分 工件的自动编程与仿真加工.27 3.1 CAXA制造工程师的介绍.27 3.2 零件造型与加工.30 3.3 手工编程与自动编程比较.40 3.1 数控编程定义及分类.283.2 编程原点确定.283.3 加工程序清单.283.4 仿真加工.32 总结.38参考文献.39致谢.40第一章 绪论1.1数控机床的介绍数字控制(Numerical Control,简称NC)技术是近代发展起来的一种用数字化信息进行控制的自动控制技术,在机床领域具体指的是用数字化信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。定义中的“机床”不仅指金属切削机床,还包括其他各类机床,如线切割机床,三坐标测量机等。数控系统(NC System)是指采用数字控制技术的控制系统。这种控制系统,能自动阅读输入载体上预先给定的数字值和指令,并将其译码,处理,从而自动的控制机床进给运动进行零件加工。装备了数控系统的机床称为数控机床。数控机床(NC Machine Tools)又称CNC机床,数字化信息实现机床控制的机电一体化产品。它能利用数字化信息(指令,代码)对机床的进给运动和加工过程进行控制,即把刀具和工件之间的相对位置,机床电动机的启动和停止,主轴变速,刀具的选择,工件的夹紧松开,冷却电动机的开关等各种操作和顺序动作等信息用代码化的数字信息送入数控装置,经过译码,运算,发出各种指令控制机床伺服系统或其他执行元件,使机床自动加工出所需要的工件。1.1.1 数控机床的产生和发展 (1)产生 机械产品的自身要求 单件、多品种小批量零件约占80%以上(2)发展1952年 美国Parsons公司和MIT 三坐标数控立铣床 1955年 数控机床进入实用化阶段-复杂曲面加工 数控系统采用电子管元件-电子管时代1959年 采用晶体管和印制板电路-第二代数控系统1965年 出现小规模集成电路-第三代数控系统1970年 出现小型计算机代替专用硬接线装置 第四代数控系统(CNC系统)1974年 以微处理为核心的数控系统 第五代数控系统(MNC系统)(3)我国1958年 起步20世纪 60年代末70年代初 研制出一些晶体管式数控系统20世纪80年代初1985年 进入实用阶段19861990年 数控机床大发展时期1991年 300多种1.1.2 数控技术发展趋势1)高可靠性 提高元器件和系统的可靠性 采用抗干扰技术,提高数控系统对环境的适应能力 使数控系统模块化、通用化和标准化 提高自诊断及保护功能2)高柔性化 柔性:指机床适应加工对象变化的能力3)高精度化利用数控系统的补偿功能采用高分辨率,高响应性的绝对位置传感技术提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和热稳定性4)高速度化机械方面:提高切削速度和减少辅助时间数控系统:CPU5)复合化工序复合化功能复合化6)制造系统自动化 1.1.3数控机床的组成1.1.3.1 计算机数控装置(CNC装置)计算机数控装置是计算机数控系统的核心。其主要作用是根据输入的零件加工程序或操作命令进行相应的处理,然后输出控制命令道相应的执行部件(伺服单元,驱动装置和PLC等),完成零件加工程序或操作所要求的工作。所有这些都是在CNC装置的协调控制及合理组织下,使整个系统都有条不紊的工作。它主要由计算机系统,位置控制板,PLC接口板,通信接口板,扩展功能模块以及相应的控制软件等组成。1.1.3.2 伺服单元,驱动装置和监测装置伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置,主轴电动机,进给伺服驱动装置及进给电动机。测量装置是指位置和速度测量装置,它实现主轴控制,进给速度闭环控制和进给位置闭环控制的必要装置。主轴伺服系统的作用实现零件加工的切削运动其控制量为速度,特点是能灵敏,准确地实现CNC装置的位置和速度指令。1.1.3.3 控制面板控制面板又称为操作面板,是操作人员与数控机床(系统)进行信息交换的工具。操作人员可以通过它对数控机床进行操作,编程,调试或对机床参数进行设定和修改,也可以通过它了解或查询数控机床的运行状态。它是数控机床的一个输入输出部件,主要由按钮站,状态灯,案件阵列(功能与计算机键盘一样)和显示器等部分组成。1.1.3.4 控制介质与程序输入输出设备控制介质是记录零件加工程序的媒介,是人与机床建立联系的介质。程序输入输出设备是CNC系统与外部设备进行信息交互的装置,其作用是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统,或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。目前数控机床常用的控制介质和程序输入输出设备是磁盘和磁盘驱动器等此外,现代数控系统一般可以利用通信方式进行信息交换。这种方式是实现CAD(计算机辅助设计)/CAM(计算机辅助制造)的集成,FMS(柔性制造系统),CIMS(计算机集成制造系统)的基本技术。目前在数控机床上常用的通信方式有:(1) 串行通信(2) 自动控制专用接口(3) 网络技术1.1.3.5 PLC(可编程序控制器),机床I/O(输入/输出)电路和装置PLC用于进行与逻辑运算、顺序动作有关的I/O控制,它由硬件和软件组成。机床I/O电路和装置是用于实现I/O控制的执行部件,由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。它们共同完成以下任务:(1) 接受CNC的M、S、T指令,对其进行译码并转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床的开关动作;(2) 接受操作面板和机床传送来的I/O信号,送给CNC装置,经处理后,输出给指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。1.1.3.6 机床本体机床本体是数控系统的控制对象,是实现加工零件的执行部件。它主要由主传动部件(主轴、主传动机构)、进给运动部件(工作台、托板及相应的传动机构)、支承件(立柱、床身等)以及特殊装置、自动工件交换(APC)系统、自动刀具交换(ATC)系统和辅助装置(如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等)组成。1.1.4 数控加工的介绍1.1.4.1 数控加工过程与传统加工比较,数控加工与普通机床加工方法与内容上有许多相似之处,不同点主要表现在控制方式上。以机械加工为例,用普通机床加工零件时,工序的安排、机床运动的先后次序、走刀线路及有关切削参数的选择等,都是由操作者自行考虑和确定的,而且是用手工操作方式来进行控制的。操作者总是根据零件和工序卡的要求,在加工过程中不断改变刀具与工件的相对运动轨迹和加工参数(位置、速度等),使刀具对工件进行切削加工,从而得到所需要的合格零件。如果采用自动车床,仿形车床和仿形铣床加工,虽然也能达到对加工过程的自动控制目的,但其控制是通过预先配置的凸轮、挡块及靠模来实现的。而在CNC机床上,传统的人工操作均被数控系统的自动控制所取代。其工作过程是:首先要将被加工的零件图上的几何信息和工艺信息数字化,即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作,按规定的代码和格式编成加工程序,然后将该程序送入数控系统。数控系统则按照程序的要求,先进行相应的运算、处理,然后发出控制命令,使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调,实现刀具与工件的相对运动,自动完成零件的加工。1.1.4.2 数控加工中的数据转换过程CNC系统的数据转换过程如图所示成形运动进给伺服系统插补处理刀补处理 译码加工程序切削运动、机床I/O装置PLC控制 (1) 译码译码程序的主要功能就是将用文本格式(通常用ASCII码)表达的零件加工程序,以程序段为单位转换成刀补处理程序所需要的数据结构(格式),该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括:X、Y、Z等坐标值,进给速度,主轴转速,G代码,M代码,刀具号,子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。(2) 刀补处理(计算刀具中心轨迹) 为方便编程,零件加工程序通常是按零件轮廓或按工艺要求设计的进给路线编制的,而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心(准确地说是刀位点)轨迹因此在加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的处理程序(3) 插补计算数控编程提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹,而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。该程序以系统规定的插补周期定时运行,它将由各种线性(直线、圆弧等)组成的零件轮廓,按程序给定的进给速度F,实时计算出各个进给轴在内的位移指令(),并送给进给伺服系统,实现成形运动。(4) PLC控制CNC系统对机床的控制分为对各坐标轴的速度和位置的“轨迹控制”和对机床动作的“顺序控制”或称“逻辑控制”。后者是指在数控机床运行过程中,以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器、等开关信号状态为条件,并按预先规定的逻辑关系对诸如主轴的起停、换向,刀具的更换,工件的夹紧、松开,液压、冷却、润滑系统的运行等进行控制,PLC控制就是实现上述功能的模块通过所述,数控机床加工原理就是讲预先编好的加工程序以数据的形式输入数控系统,数控系统通过译码、刀补处理、插补计算等数据处理和PLC协调控制,最终实现零件的自动化加工。 1.1.5 数控机床的特点与通用机床和专用机床相比,数控机床具有以下主要特点:1) 加工精度高,质量稳定,现在一般的数控机床的精度都能达到0.001mm2) 能完成普通机床难以完成的加工或根本不能加工的复杂零件的加工。3) 生产效率高,数控机床的主轴转速,进给速度和快速定位速度高,通过合理选择切削参数,可充分发挥刀具的切削性能,减少切削时间,不仅加工过程稳定,而且能保证加工效果的高精度。而且不需要在加工过程中进行测量检查,就能连续的完成整个加工过程,减少辅助动作时间和停机时间4) 柔性高,通用性强5) 有利于制造技术向综合自动化方向发展。数控机床是机械加工自动化的基础设备之一,当今以数控机床为基础建立起来的FMC,FMS,CIMS等综合自动化系统使机械制造的集成化,自动化和智能化得以逐步实现。6) 功能丰富。CNC系统不仅能控制机床的运动,而且还对机床进行全面的监控,自诊断报警,通信管理等。7) 减少人工劳动强度,改善劳动条件,实现一人多机操作8) 不足:初期投资大,维修维护难度大,同时对操作人员的技术水平要求较高。1.1.6 数控机床的特点与分类 1.1.6.1 按工艺用途分类 (1) 普通数控机床为了不同的工艺需要,与传统的通用机床一样,有数控车、铣、钻、磨及镗床等,而且每一类都有好多品种。这类机床的工艺性能与通用机床相似,所不同的是它们能自动的加工精度较高、形状更复杂的零件。 (2)数控加工中心 数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。典型的机床有镗铣加工中心和车削加工中心。 (3)多坐标数控机床有些复杂形状的零件,用三坐标数控机床无法完成加工,需要三个以上的坐标的合成运动才能加工出来所需要的曲面形状,于是出现多坐标联动的数控机床,其特点是数控装置同时控制多坐标的联动,现在常用的有4、5、6坐标联动的数控机床。(4)数控特种加工机床包括数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割机床。1.1.6.2 按控制运动的方式分类 (1)点位控制数控机床:它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。 通过采用分级或连续降速,低速趋近目标点,来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。 (2)直线控制数控机床:它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度,沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度,而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能。现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。 (3)轮廓控制的数控机床:它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工,而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制,具有这种控制功能的数控机床。现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。随着制造技术的发展,多坐标联动控制也越来普遍。1.1.6.3 按进给伺服系统类型分类 由数控装置发出脉冲或电压信号,通过伺服系统控制机床各运动部件运动。数控机床按进给伺服系统控制方式分类有三种形式:开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。(1)开环数控机床 这种控制系统采用步进电机,无位置测量元件,输入数据经过数控系统运算,输出指令脉冲控制步进电机工作,如图1-1所示,这种控制方式对执行机构不检测,无反馈控制信号,因此称之为开环控制系统。开环控制系统的设备成本低,调试方便,操作简单,但控制精度低,工作速度受到步进电机的限制。图1-1 开环控制系统 (2)闭环数控机床 这种控制系统绝大多数采用伺服电机,有位置测量元件和位置比较电路。如图1-2所示,测量元件安装在工作台上,测出工作台的实际位移值反馈给数控装置。位置比较电路将测量元件反馈的工作台实际位移值与指令的位移值相比较,用比较的误差值控制伺服电机工作,直至到达实际位置,误差值消除,此称之为闭环控制。闭环控制系统的控制精度高,但要求机床的刚性好,对机床的加工、装配要求高,调试较复杂,而且设备的成本高。图1-2 闭环控制系统 (3)半闭环数控机床(图1-3) 这种控制系统的位置测量元件不是测量工作台的实际位置,而是测量伺服电机的转角,经过推算得出工作台位移值,反馈至位置比较电路,与指令中的位移值相比较,用比较的误差值控制伺服电机工作。这种用推算方法间接测量工作台位移,不能补偿数控机床传动链零件的误差,因此称之为半闭环控制系统。半闭环控制系统的控制精度高于开环控制系统,调试比闭环控制系统容易,设备的成本介于开环与闭环控制系统之间。图1-3 半闭环控制系统1.1.6.4 按数控系统的功能水平分类将机床分为高、中、低挡(经济型)数控机床 见下表功能抵挡中档高档分辨率1010.1进给速度815152415100驱动轴数(轴)开环半闭环或闭环直流或交流伺服系统通信功能232435显示功能一般无RS-232或DNC接口可有MAP通信接口,有联网能力内装PLC无有有较强的PLC主CPU8位、16位32位或32位以上的多CPU1.2. 数控编程数控机床和普通机床不同,整个加工过程中不需要人的操作,而由程序来进行控制。在数控机床加工零件时,首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据;然后然后把全部工艺过程以及其他辅助功能(主轴的正转与反转、切削液的开关、变速。换刀等)按运动顺序,用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序,经过调试后记录在控制介质(或称程序载体)上;最后输入到数控机床的数控装置中,以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此,把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全部过程为零件加工程序的编制。数控编程一般分为手工编程和自动编程两种 1.2.1手工编程 手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工完成的。对于几何形状不太复杂的零件,所需要的加工程序不长,计算也比较简单,出错机会较少,这时用手工编程即及时又经济,因而手工编程仍被广泛的应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂,特别是加工非圆弧曲线、曲面等平面,或工件加工程序较长时,使用手工编程将十分繁琐、费时,而且容易出错,常会出现手工编程工作跟不上数控机床的加工情况,影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。 1.2.2自动编程 自动编程有两种:APT软件编程和CAM软件编程APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理,以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中,除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外(有些自动编程系统能确定最佳的加工工艺参数),其余的工作,包括数值计算、编写程序单、制作数控介质、程序检验等各项工作均有计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求,使用数控语言编写出零件加工的源程序,送入计算机,由计算机自动地进行数值计算、后置处理,编写出零件加工程序单,并在屏幕模拟显示加工过程,及时修改,将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床,指挥机床工作。CAM软件是将加工零件以图形的形式输入计算机,有计算机自动进行数值计算、前置处理,在屏幕上形成加工轨迹,及时修改,再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。第二章 轴承端盖零件加工工艺设计2.1零件的分析如图1.1所示为轴承端盖的零件图,(图中有不清晰之处请参加CAD图),试制定出该零件的加工工艺方案,编制其数控加工程序,并对程序进行仿真加工。图2.1 轴承端盖零件二维图2.2零件的尺寸标注分析零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据,生产中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。在零件图上标注尺寸,除要求正确、完整和清晰外,还应考虑合理性,既要满足设计要求,又要便于加工、测量。关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。该零件图说标注的尺寸均完整,符合国家要求,位置准确,表达清楚。2.3零件的几何要素分析从图分析得知,该零件的结构主要由圆柱面、内孔、外槽等特征组成,这些特征在普通车床上难以完成,需要在数控车上加工。2.4零件的技术要求分析轴承端盖的尺寸精度要求有:尺寸、的尺寸精度等级为IT7级,其余未注尺寸精度公差按IT12进行控制。轴承端盖各轴段的位置精度有:各加工等级按IT12等级进行控制。表面粗糙度要求有:轴承端盖零件中的和孔、这些外圆面以及内孔表面粗糙度为1.6,其余未注表面粗糙度为Ra6.3um。综上所述,该零件的加工精度较高,应设计比较合理的加工方案,选择合适的刀具,合适的切削参数等等。2.5毛坯及夹具的确定2.5.1毛坯的确定2.5.1.1常见的毛坯种类(1) 铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。 (2) 锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。(3) 型材型材有热轧和冷拉两种。热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯;冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。(4) 焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件。(5) 冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求,在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。2.5.1.2毛坯选择时应考虑的因素(1) 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。 (2) 零件的结构形状与外形尺寸(3) 生产纲领的大小(4) 现有生产条件(5) 充分利用新工艺、新材料为节约材料和能源,提高机械加工生产率,应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用。2.5.1.3毛坯的确定综合考虑,根据以上因素及零件的技术要求,确定轴承端盖的毛坯为棒料,其尺寸分别为60130mm材料为45钢。2.6.刀具的选择数控车床一般采用机夹可转位刀具,所用的刀具,要求有可靠的断屑性能,足够的耐用,刀片转位后有精确的重复定位精度,刀片要有足够的夹紧可靠性,此外,由于数控车床功率比较大,刚性强,要求刀具寿命较长,质量相对稳定,因此,对刀片材料的要求高,以保证刀具寿命,一般情况下大多使用涂层刀片。2.6.1刀具材料的选择刀片材料要根据零件材料及热处理后的材料性能合理选用。对与一般低碳钢,低碳低合金钢的加工刀片材料可以选择普通硬质合金或超微粒子硬质合金材料,在国际标准中(ISO),硬质合金通常分为三大类,即K、P、M分别相当与我国国标中的YG、YT YW类。通常情况下又分别在K、P、M三种代号后附加上01、05、20、40、50等数字进行更进一步细分。一般来讲数字越小者硬度更高,但 韧性降低,数字越大韧性高但硬度降低。一般情况下K类主要用于加工铸铁、有色金属及非金属材料;P类主要用于加工普通钢;M类主要用于加工难加工钢,铸铁及有色金属。超微粒子硬质合金适合加工不锈钢、高锰高及耐热钢,选用时可结合具体加工工艺参数合理选择。在数控车削中,为提高刀具寿命,实际应用中大多使用涂层刀具材料。涂层刀具是在韧性较好的工具表面涂上一层耐磨损,耐溶着、耐反应的物质,使刀具在切削中同时具有硬而不易破损的性能。涂层的方法分为两大类,一为物质涂层PVD,另为化学涂层CVD,一般来说,物理涂层是在550以下将金属和气体离子化后喷涂在工具表面;而化学涂层则是将各种化合物通过化学反应来沉积在工具上形成表面皮膜,一般普遍采用中温涂层,温度控制在800左右。用于涂层常见的材料有Tic、TiN、TiCN、AI2O3等陶瓷材料,涂层厚度为5?15um。由于这些陶瓷材料都具有耐磨损(硬度高),耐化学反应等性能。所以涂层刀具是数控机床最为广泛使用的刀具类型,从非金属、铝合金、到铸铁钢以及高强度钢、高硬度钢和耐热合金、钛合金等难加工材料的切削中均可使用,比普通较硬质合金的性能要好,性能价格比较高,是数控机床用刀具材料的首选。对于普通钢材,优先选择涂层刀片,高速连续切削选用涂层厚度为515um多为CVD法制造刀片。冲击较强的断续切削时,要求涂膜的附着强度以及涂层对工具的韧性不会产生太大的影响,所以选择涂层厚度为2?3um左右采用PVD涂层的刀片。对于普通灰铸铁加工来讲,线速度小于300m/min以下宜采用涂层硬质合金,线速度300?500m/min以内可采用陶瓷刀具。2.6.2常用的车刀选用2.6.2.1外圆、端面车刀的选用加工外圆及台阶是刀片的形状有刀尖角为80菱形刀片,55菱形刀片,圆形刀片,方形刀片,等边三角形刀片和35菱形刀片,其标准后角通常有0、7、11、25、30等几种规格。主偏角主要有45、50、60、75、85、90、93、95等形式。一般情况下加工台阶轴类零件宜采用装有80菱形刀片的95车刀,这种车刀的特点是前角和副偏角较大,摩擦小,消振散热性好,不易拉毛零件表面,加工外圆或端面都很好用。粗加工外圆或端面则可采用装80菱形刀片的车刀,这时不用80刀尖而是用100刀尖的菱形刀片,这样不但进一步提高刀尖的强度,而且还提高了刀片的利用率有效提高粗加工时的加工效率。重切削时应考虑选择圆形刀片,以满足切削要求,提高加工效率。断屑槽形式选用应结合粗、精加工,切削用量,切削连续性等方面合性选用。标准刀杆截面通常为矩形、正方形和圆性三种,从成本和使用方便性上考虑,应优先采用正方形截面刀杆,刀杆的标准长度32?500mm,一般情况下,为提高切削过程的刀具刚度,在能够满足加工需要,又不会与零件其他部位产生干涉的情况下,刀杆长度不宜过长。刀杆结构还要根据零件加工时的走刀方向,选择左手刀或右手刀。选择刀片角度和刀杆结构和连接形式时,要充分考虑零件的结构特点,以避免零件加工时刀具与零件其他部位产生干涉。刀片主要装夹形式同前所述,采用正方形刀片的刀具具有结构简单,制造工艺好等优点。80-84角菱形刀片,刀尖和刀边抗破损的能力最强。2.6.2.2孔加工刀具的选用加工内孔时,最常采用装有80菱形刀片的95车刀或采用装有60三角形刀片的91车刀。若加工内孔径比外空径大的台阶孔时宜采用装有55菱形刀片的110车刀,这样在加工大内径台阶孔时,可避免与零件直径小的内孔发生干涉(图3.1)。为了防止切削拉毛零件加工表面,刀片断屑槽的选择一定要合理,要求选用槽性较窄有多级断屑槽或点式断屑槽等断屑性能好的刀片。选择刀片角度和刀杆结构和连接形式时,要充分考虑零件内孔的结构特点,避免零件加工时刀具与零件发生干涉。一般情况下,只要不影响排屑,应尽量选择刚性较好的车刀,由于圆形刀杆比方形刀杆截面积大些,刀具刚性好,并且刀尖还能与刀杆轴线在同一平面内,所以应优先选择圆形刀杆加工内孔。对于一些精度要求高,变形要求小的零件加工,应考虑选用带冷却孔的刀杆,以降低加工过程中的切削热,减少零件变形。2.6.2.3切槽刀具的选用标准切槽刀一般分为双刃单面结构、按工艺方法不同主要分为径向、轴向、切断三种类型。通常情况下,切槽刀大多为成形刀,刀头形状根据零件上槽的形状可分为直切槽刀和圆弧切槽刀也可根据零件需要定做特殊槽型和复合刀具。在使用切槽刀车削内槽时,为使排屑方便,防止切屑拉毛零件,应充分考虑断屑槽的形状。切槽刀的刀杆结构形式较多,刀片夹紧形式主要有两种,即自夹式夹紧和螺钉上压式压紧结构。采用螺钉上压式方式用与大直径零件的切断。刀片深槽,采用螺钉上压式用于小直径零件的切断。刀片主要形式有单头刀片和双头可转位刀片,刀杆形式要避免与零件发生干涉,降低振动的前提下,要满足加工质量,确保刚性,降低车削振动、经济实惠。的原则合理选用。2.6.2.4螺纹加工刀具的选用车螺纹刀片按切削形式可以分为切顶槽型螺纹刀片和非切顶槽螺纹刀片;按螺纹标准分为米制和英制两种形式,按加工特点可分为内、外螺纹刀片、按螺纹线方向分为正、反螺纹。刀片结构主要分为两刃单面和三刃单面两种形式。通常情况下应尽量选用可重磨底面带有120V形定位面的切顶型升刃单面式刀片,为减少切削刀和振动力,刀片应选择正面前角结构,刀片的其他角度要结合上述不同情况区别选用。螺纹刀杆分方形和圆形截面两种类型,前者价格较低,后者刚性和加工精度较好,刀片与刀杆连接时需要增加力垫,刀杆按照螺纹旋线方向为标准型反向型,一定要根据零件螺纹旋线方向合理选用。除以上刀具外,在一些特殊的形状车削时,还引用到成型车刀。2.7该零件加工所用的刀具根据其结构特性以及刀具的类型,确定两个零件所需的刀具如表2-1所示。表2-1 数控车削加工刀具卡产品名称轴承端盖零件名称轴承端盖零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/mm备注1T0190外圆车刀2外圆面及端面2T0284外圆车刀1外圆面及凸台面3T03内孔车刀2内孔324T0415钻头216底孔5T0516铰刀116内孔6T066钻头26.6内孔7T0711钻头111沉头孔2.8.工艺路线及其工艺卡片2.8.1工艺路线的确定2.8.1.1表面加工方法的选择选择表面加工方法时,一般先根据表面的加工精度和表面粗糙度要求,选定最终加工方法,然后再确定精加工前的准备工序的加工方法,即确定加工方案。由于获得同一精度和同一粗糙度的方案有好几种,选择时还要考虑生产率和经济性,考虑零件的结构形状、尺寸大小、材料和热处理要求及工厂的生产条件等。该零件的表面加工方法如下:(1)外圆的加工方法 粗车精车。(2)内孔轮廓的加工方法 钻粗镗精镗。(3)外槽的加工方法 粗切精切。2.8.1.2加工顺序的安排数控车削加工顺序应按照一下原则进行。(1)基面先行原则 用作基准的表面应优先加工出来,因为定位基准的表面越精确,装夹误差就越小。故第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工),然后再以精基准加工其他表面。加工顺序安排遵循的原则是上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。(2)先粗后精 切削加工时,应先安排粗加工工序,在较短的时间内,将精加工前大量的加工余量去掉,同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时,则可安排半精加工作为过渡性工序,以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时,其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。为充分释放粗切加工时残存在工件内的应力,在粗、精加工工序之间可适当安排一些精度要求不高部位的加工。如切槽、倒角、钻孔等(3)先近后远 尽可能采用最少的装夹次数和最少的刀具数量,以减少重新定位或换刀所引起的误差。一次装夹的加工顺序安排是先近后远,特别是在粗加工时,通常安排离起刀点近的部位先加工,离起刀点远的部位后加工,以便缩短刀具移动距离,减少空行程时间。对于车削加工,先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性,改善其切削条件。(4)先内后外,内外交叉 对既有内表面(内腔),又有外表面需加工的零件,安排加工顺序时,应先进行内、外表面的粗加工,后进行内、外表面的精加工。切不可将零件上一部分表面(外表面或内表面)加工完毕后,再加工其它表面(内表面或外表面)。2.8.1.3工艺路线的确定根据其表面加工方法及加工顺序的原则,确定轴承端盖的工艺路线如下:轴承端盖零件的工艺路线:工序1:粗车端面、外圆、打中心孔。 工步1 夹毛坯外圆粗车一头端面及外圆,打中心孔。 工步2 夹上步粗车后的外圆,粗车另一头端面及外圆,打中心孔。工序2:钻孔15孔,零件的内孔进行车削加工,包括钻底孔、粗镗内孔、精镗内孔。 工步1 粗车外圆。 工步2 钻底孔。 工步3 粗镗内孔。 工步4 精镗内孔。 工步5 精车外圆。2.9工艺卡片的制定数控加工工艺文件一般包括机械加工工艺过程卡片和数控加工工序卡片,它们指引者加工操作人员进行加工,是机械加工工艺规程设计中必不可少的部分,其填写过程包括以下几个方面。(1)工艺文件的校核;(2)工艺文件的会签;(3)工艺文件的批准;(4)工艺文件的更改。该零件的工艺卡片如下列表所示。表2-2 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡零件名称轴承端盖零件材料HT150毛坯尺寸10045mm序号工序名称工序内容车间设备工装下料裁剪毛坯1普车粗车端面、外圆、打中心孔。金工CA6140普车三爪自定心卡盘2数车钻底孔15金工GS980TD三爪卡盘、尾座顶尖3数车铰内孔16金工GS980TD三爪卡盘、尾座顶尖4数车粗车内孔32金工GS980TD三爪卡盘、尾座顶尖5数车精车内孔32金工GS980TD三爪卡盘、尾座顶尖6数车精车外圆及55凸台金工GS980TD三爪卡盘、尾座顶尖7钻钻6-6.6孔和沉孔11金工Z3050三爪8钻钻攻3-M5孔金工Z3050三爪9钻钻攻M12孔金工Z3050通用夹具终检检验各尺寸是否合格检验室表2-3轴承端盖的数控加工工序卡数控加工工序卡零件名称夹具名称使用设备程序编号O0001轴承端盖 三爪定心卡盘数控车床工序内容刀具号刀具名称背吃刀量mm主轴转速r/mm进给速度mm/r备注粗车端面和外圆T0190外圆车刀1.2650150自动精车外圆T0284外圆车刀0.21000100自动钻底孔15T0315钻头3.01200130自动粗车内孔32T04内孔车刀1.2600120自动精车内孔32T05内孔车刀0.21000100自动铰孔16T0616铰刀0.110020自动3.1数控编程的定义及分类3.1.1数控编程的定义编程是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数(主运动和进给运动速度、切削深度)以及辅助操作(换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧松开等)加工信息,用规定的文字、数字、符号组成的代码,按一定格式编写成加工程序。3.1.2数控编程的分类数控编程又可分为手工编程和自动编程两类。手工编程时,整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则,而且还必须具备有机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件,数控编程计算较简单,程序段不多,手工编程即可实现。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序,就是说数控编程的大部分工作有计算机来实现。3.1.3编程方法的选择该零件的刀具轨迹路径主要由直线、圆弧组成,坐标点尺寸计算方便,故采用手工编程的方式编制其加工程序。3.2编程原点的确定该零件为规则的回转型零件,其坐标原点可设在轴的两端面中心上,这样方便编程坐标的计算。其坐标原点如图5.1所示。图5.1 坐标原点3.3加工程序清单3.3.1加工程序清单程序解释说明O0003程序号T0202(60镗刀)换2号刀M03 S400主轴正转,转速400M08切削液开G00 X19.8 Z2快速运动切削起点G01 Z-30.5 F100粗镗内孔G00 X16退刀Z2退刀X20.01进刀至精镗位置M03 S750主轴正转,转速750G01 Z-30.5 F50精镗内孔G00 X16退刀Z2X21.4快速进刀至螺纹小径位置G01 Z-20 F100镗螺纹孔底径G00 X16退刀Z100X100快速运动至换刀位置T0303(4mm内槽刀)换3号刀M03 S300主轴正转,转速300G00 X0Z-20快速运动至下刀点G01 X24 F30切内槽X0退刀G00 Z100X100快速运动至换刀点T0404(60内螺纹车刀)换4号刀M03 S400主轴正转,转速400G00 X19 Z2快速运动至循环起点G76 P010060 Q100 R100建立G76螺纹车削循环G76 X23.4 Z-18 P1200 Q500 F2设定参数G00 X100 Z100快速运动至换刀位置T0505(84外圆车刀)换5号刀M03 S800主轴正转,转速800G00 X54 Z2快速运动至循环起点G70 P100 Q200精车外轮廓G00 X100 Z100快速运动至换刀位置M05主轴停止M09切削液关M30程序结束第四章 CAXA数控车编程与仿真4.1 CAXA数控车的介绍依托北京航空航天大学的科研实力,北航海尔开发出了中国第一款完全自主研发的CAD产品CAXA。 北京数码大方科技有限公司(即CAXA)是中国领先的CAD和PLM(产品生命周期管理)供应商,是我国制造业信息化的优秀代表和知名品牌,拥有完全自主知识产权的系列化CAD、CAPP(计算机辅助工艺过程设计)、CAM(计算机辅助制造)、DNC(分布式数控)、EDM(Email营销、电子邮件营销)、PDM(产品数据管理)、MES(制造执行系统)、MPM(制造过程管理)等PLM软件产品和解决方案,覆盖了制造业信息化设计、工艺、制造和管理四大领域,产品广泛应用于装备制造、电子电器、汽车、国防军工、航空航天、工程建设、教育等各个行业。 CAXA总部位于北京中关村,在上海、广州、天津、沈阳、成都、重庆、武汉、西安等地建立了35个营销服务中心,设立了台湾和美国分公司。截至2008年,CAXA累计销售正版软件超过280,000套,拥有46个产品著作权和45个技术专利,600多个教育培训中心,300多家代理经销商,超过2000多所院校 CAXA实体设计2009使用CAXA软件进行教学或培训,各大出版机构出版CAXA教材超过500多种,是我国CAD/CAM/PLM业界的领导者和主要供应商。 CAXA四个字母,读作“卡萨”,是由C-Computer(计算机),A- Aided(辅助的),X(任意的),A-Alliance、Ahead(联盟、领先)四个字母组成的,其涵义是领先一步的计算机辅助技术和服务(Computer Aided X Alliance - Always a step Ahead)。 4.2 CAXA数控车基本功能数控车加工一般包括以下几个内容: (1) 对图纸进行分析,确定需要数控加工的部分。(2) 利用图形软件需要数控加工的部分造型。 (3) 根据加工条件,选合适加工参数生成加工轨迹(包括粗加工,半精加工,精加工轨迹)。(4) 轨迹的仿真检验。(5) 配置好机床,生成G代码传给机床加工。(6) 两轴加工:在CAXA数控车加工中,机床坐标系的Z轴既是绝对坐标系的X 轴, X轴既是绝对坐标系的Y轴。(7) 轮廓:轮廓是一系列首尾相接曲线的集合。 轮廓用来界定被加工的表面或被加工的毛坯本身。 轮廓拾取方式为:链拾取:自动搜索连接的曲线限制链拾取:将起始段和最后一段拾取,中间自动连接。单个拾取:一个一个拾取。(8) 机床参数:数控车床的参数有主轴转速,接近速度,进给速度和退刀速度(9) 刀具轨迹和刀位点(10) 加工余量(11) 加工误差4.3.零件加工步骤本次加工采用CAXA数控车的软件,先对轴承端盖零件在CAXA数控车软件中绘制好,绘制好的图形如下:4-1轴承端盖零件绘制图4.3.1粗车加工接着进行粗车削加工,选择加工的轮廓和毛坯轮廓后进行粗车削的参数设置,主要包括加工参数、进退刀方式、切削用量、轮廓车刀的设置。具体设置的情况如下列图所示,详细步骤参见图示所示即可,本文篇幅有限以下均以图片的形式介绍。进行好各项参数设置后,轴承端盖粗车加工的外轮廓刀具路径就显示出来如下:4.3.2精车加工 本零件的精车步骤如同粗车加工类似,设置参数的方法如同粗车相同,加工的轮廓主要包括外圆、外圆锥面、椭圆弧面等。 精车的
收藏
编号:3182746
类型:共享资源
大小:555.99KB
格式:ZIP
上传时间:2019-12-07
60
积分
- 关 键 词:
-
圆盘 最大直径90
CAD高清图纸和文档
轴承端盖的数控车削加工工艺设计【圆盘
最大直径90】[CAD高清图纸和文档]
轴承
数控
车削
加工
工艺
设计
圆盘
最大
直径
90
cad
高清
图纸
以及
- 资源描述:
-
【温馨提示】 dwg后缀的文件为CAD图,可编辑,无水印,高清图,压缩包内含CAD图的预览图片,仅用于预览,压缩包内文档可直接点开预览,需要原稿请自助充值下载,压缩包内的文件及预览,所见即所得,请细心查看有疑问可以咨询QQ:414951605或1304139763
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。