內(nèi)圓錐面套筒的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及仿真.zip,圓錐,套筒,數(shù)控,加工,工藝,設(shè)計(jì),仿真 摘 要 本文開始介紹了數(shù)控技術(shù)的制造業(yè)的社會(huì)、行業(yè)背景，數(shù)控技術(shù)人才需求情況，就業(yè)方向。接下來主要針對(duì)零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，論文首先根據(jù)零件的圖紙及技術(shù)要求進(jìn)行了詳細(xì)的零件工藝分析，分析過后對(duì)該零件進(jìn)行了數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，擬定了加工方案，選擇了加工設(shè)備、加工刀具、夾具，確定了裝夾方案、切削用量，制定了加工順序、編制零件的數(shù)控加工工序卡片和刀具卡片等。最后在使用軟件仿真加工零件，確定正確無誤后使用后處理功能導(dǎo)出數(shù)控加工程序，最終完成本次論文設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)、加工工藝、程序編制、仿真 II Abstract This paper begins to introduce the social and industrial background of NC technology manufacturing industry, the demand for NC technology personnel, employment direction. Next, mainly for the part NC machining process design, the paper first according to the parts of the drawings and technical requirements of a detailed NC machining process analysis, analysis of the part after the NC machining process design, worked out the processing plan, selected processing equipment, cutting tools, fixtures, determine the clamping square. Case, cutting parameters, the formulation of the processing sequence, the preparation of parts of the NC machining process cards and cutting tool cards. Finally, using the software to simulate the processing of parts, determine the correctness and correctness, and then use the post-processing function to derive the NC machining program, complete the design of this paper. Key words: NC technolog、processing technology、programming、simulation 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 數(shù)控機(jī)床基本操作知識(shí) 1 1.1.1車床的前置刀架與后置刀架 1 1.1.2 坐標(biāo)系 2 1.2 對(duì)刀基本操作 3 1.3 編制參考程序 5 第二章 零件分析 2 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 2 2.2 零件的技術(shù)要求分析 2 2.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 2 2.4 確定毛坯 3 第三章 確定工藝方案 4 3.1 表面加工方法的確定 4 3.2 加工順序的安排 4 3.3 定位基準(zhǔn)及裝夾方式的選擇 4 3.4 制訂加工工藝方案 5 3.5 加工設(shè)備的選擇 6 3.6 夾具的確定 7 3.7 刀具的選擇 8 3.8 量具的選擇 9 3.9 確定切削用量 9 3.9.1 背吃刀量的確定 9 3.9.2 切削用量的具體選擇 10 第四章 數(shù)控加工工藝卡片擬訂 12 第五章 仿真加工 13 5.1 外圓仿真加工 13 5.2 切槽仿真加工 17 5.3 銑槽仿真加工 19 5.4 程序 21 第六章 加工質(zhì)量檢測(cè) 23 6.1 加工質(zhì)量檢測(cè) 23 6.2 改善方法 23 第七章 設(shè)計(jì)小結(jié) 24 參考文獻(xiàn) 25 致 謝 26 IV 第一章 緒論 1.1 數(shù)控機(jī)床基本操作知識(shí) 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控(NC)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統(tǒng)控制軟件與硬件的配合，完成對(duì)進(jìn)給坐標(biāo)控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。CNC系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)零件程序編輯、坐標(biāo)系偏移、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數(shù)控機(jī)床按照操作設(shè)計(jì)要求，加工出需要的零件。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀(jì)末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農(nóng)在美國麻省理工學(xué)院進(jìn)行了數(shù)據(jù)快速運(yùn)算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)，包括計(jì)算機(jī)數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952年第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床問世后，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計(jì)算機(jī)、微處理器和基于工控PC機(jī)的通用CNC系統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數(shù)控，簡稱NC系統(tǒng)；后三代為第二階段，乘坐計(jì)算機(jī)軟件數(shù)控，簡稱CNC系統(tǒng)。 1.1.1車床的前置刀架與后置刀架 數(shù)控車床刀架布置有兩種形式：前置刀架和后置刀架。如圖1.1所示，前置刀架位于Z軸的前面，與傳統(tǒng)臥式車床刀架的布置形式一樣，刀架導(dǎo)軌為水平導(dǎo)軌，使用四工位電動(dòng)刀架；后置刀架位于Z軸的后面，刀架的導(dǎo)軌位置與正平面傾斜，這樣的結(jié)構(gòu)形式便于觀察刀具的切削過程、切屑容易排除、后置空間大，可以設(shè)計(jì)更多工位的刀架，一般全功能的數(shù)控車床都設(shè)計(jì)為后置刀架。 1.1 前置刀架圖 1.2 后置刀架圖 圖1.3 車床的前置刀架與后置刀架 1.1.2 坐標(biāo)系 1）機(jī)床原點(diǎn) 按JB3051—82的規(guī)定，車床主軸中心線為Z軸，垂直于Z軸的為X軸，車刀遠(yuǎn)離工件的方向?yàn)閮奢S的正方向。機(jī)床原點(diǎn)（機(jī)床零點(diǎn)）一般定在主軸中心線（即Z軸）和主軸安裝夾盤面的交點(diǎn)上。為使數(shù)控裝置得知機(jī)床原點(diǎn)所在位置的信息，常借助訪問參考點(diǎn)來完成，機(jī)床參考點(diǎn)是由機(jī)床制造廠在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)確定的一個(gè)點(diǎn)，此點(diǎn)坐標(biāo)值為X參、Z參。 2）工件坐標(biāo)系(亦稱編程坐標(biāo)系) 建立工件坐標(biāo)系的目的主要是為了編程方便。 工件坐標(biāo)系是以工件設(shè)計(jì)尺寸為依據(jù)建立的坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系一致，并且與之有確定的尺寸關(guān)系。 機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的關(guān)系如圖2.11所示。 工件零點(diǎn)一般選擇原則歸納為： (1) 選在工件圖樣的尺寸基準(zhǔn)上； (2) 能使工件方便地進(jìn)行裝夾、測(cè)量和檢驗(yàn)； (3) 工件零點(diǎn)盡量選在尺寸精度比較高、粗糙度比較低的工件表面上； (4) 最好選在對(duì)稱中心點(diǎn)上。 1.2 對(duì)刀基本操作 對(duì)刀一般分為手動(dòng)對(duì)刀和自動(dòng)對(duì)刀兩大類。目前，絕大多數(shù)的數(shù)控機(jī)床（特別是車床）采用手動(dòng)對(duì)刀，其基本方法有定位對(duì)刀法、光學(xué)對(duì)刀法、ATC對(duì)刀法和試切對(duì)刀法。在前三種手動(dòng)對(duì)刀方法中，均可能受到手動(dòng)和目測(cè)等多種誤差的影響，降低刀具精度。在學(xué)校的教學(xué)中，往往采用試切對(duì)刀，方便可靠，易于教學(xué)。 試切對(duì)刀 （1）手動(dòng)選擇1號(hào)刀位。 （2）使用MDI方式指定主軸轉(zhuǎn)速，使主軸正轉(zhuǎn)。 （3）用點(diǎn)動(dòng)方式將刀具快速移動(dòng)到接近工件位置，換手輪操作。選擇增量倍率為X10操作，移動(dòng)工作臺(tái)使刀具接觸工件端面。 Z向?qū)Φ锻鈭A刀切端面 在Z軸不動(dòng)情況下，打開如下刀具偏置界面，在第一號(hào)地址對(duì)應(yīng)的試切長度欄輸入“0”，按“Enter”鍵，系統(tǒng)自動(dòng)把計(jì)算后的工件Z向零點(diǎn)偏置值輸入到Z偏置欄。完成Z向當(dāng)前刀具的對(duì)刀操作。 刀具偏置表 （4）用手輪選擇X100、X10操作，移動(dòng)工作臺(tái)使刀具接觸工件外圓，并車一段長為10mm的外圓，在X軸不動(dòng)情況下將刀具沿z向移出，主軸停，測(cè)量工件外徑（精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位），打開刀補(bǔ)界面，在試切直徑欄輸入X向的測(cè)量值，按Enter鍵完成X向當(dāng)前刀具的對(duì)刀操作。系統(tǒng)自動(dòng)把經(jīng)過計(jì)算的X向偏置值放入X偏置欄中。 X向?qū)Φ? 測(cè)量直徑 1.3 編制參考程序 (一)建立工件坐標(biāo)系 根據(jù)工件坐標(biāo)建立原則:數(shù)控車床工件原點(diǎn)一般設(shè)在右端面與工件回轉(zhuǎn)軸線交點(diǎn)處，故工件坐標(biāo)系設(shè)置在工件右端面中心處。 (二)計(jì)算基點(diǎn)及工藝點(diǎn)坐標(biāo) 零件各幾何要素之間的連接點(diǎn)為基點(diǎn)。例如，零件輪廓上兩條直線的交點(diǎn)、直線與圓弧的交點(diǎn)或切點(diǎn)等，往往作為直線、圓弧插補(bǔ)的目標(biāo)點(diǎn)，是編寫數(shù)控程序的重要數(shù)據(jù)。坐標(biāo)系建立后應(yīng)計(jì)算基點(diǎn)坐標(biāo)。對(duì)于數(shù)控車床，編程時(shí)X軸方向通常用直徑數(shù)據(jù)作為編程依據(jù)。 (三)編制程序 編程時(shí)一些準(zhǔn)備工作的數(shù)控指令應(yīng)該編寫在程序前面第一、第二程序段內(nèi)，然后開始編寫加工程序，準(zhǔn)備工作一般有如下幾點(diǎn)。 (1)編程注意起刀點(diǎn)和返回終點(diǎn) (2)主軸起動(dòng)及轉(zhuǎn)速指令:M03主軸正轉(zhuǎn)(M04主軸反轉(zhuǎn))、S指令代碼等。 (3)加工所用的刀具號(hào)及刀具補(bǔ)償號(hào)，如T0101, T0202等。 (4)切削液開關(guān)指令。 (5) FANUC系統(tǒng)初始狀態(tài)設(shè)置指令:G40取消刀尖半徑補(bǔ)償、G99每轉(zhuǎn)進(jìn)給量、G97主軸恒轉(zhuǎn)速、G21米制尺寸輸人、G80取消固定循環(huán)等指令。 (6)刀具起點(diǎn)位置，可不設(shè)置刀具起點(diǎn)位置，但必須保證刀具運(yùn)行時(shí)不發(fā)生撞刀。 1.數(shù)控車編程指令介紹 法蘭克系統(tǒng)數(shù)控車的編程指令及其指令格式 G 代碼命令 代碼組及其含義“模態(tài)代碼” 和 “一般” 代碼“形式代碼” 的功能在它被執(zhí)行后會(huì)繼續(xù)維持，而 “一般代碼” 僅僅在收到該命令時(shí)起作用。定義移動(dòng)的代碼通常是“模態(tài)代碼”，像直線、圓弧和循環(huán)代碼。反之，像原點(diǎn)返回代碼就叫“一般代碼”。每一個(gè)代碼都?xì)w屬其各自的代碼組。在“模態(tài)代碼”里，當(dāng)前的代碼會(huì)被加載的同組代碼替換。 表3-1 常用G代碼 G代碼 功能 說明 G代碼 功能 說明 G00 快速點(diǎn)定位 模態(tài)指令 G53 機(jī)床坐標(biāo)系設(shè)定 非模態(tài)指令 G01 直線插補(bǔ) G54-G59 選擇工件坐標(biāo)系1~6 G02 順時(shí)針圓弧插補(bǔ) G65 調(diào)用宏程序 非模態(tài)指令 G03 逆時(shí)針圓弧插補(bǔ) G70 精加工循環(huán) G04 暫停 非模態(tài)指令 G71 外徑/內(nèi)徑粗車復(fù)合循環(huán) G20 英制尺寸編程 G72 端面粗車復(fù)合循環(huán) G21 米制尺寸編程 G73 輪廓粗車復(fù)合循環(huán) G27 返回參考點(diǎn)檢查 非模態(tài)指令 G76 多頭螺紋復(fù)合循環(huán) G28 返回參考點(diǎn)位置 G90 外徑/內(nèi)徑自動(dòng)車循環(huán) 模態(tài)指令 G32 螺紋切削 模態(tài)指令 G92 螺紋自動(dòng)車循環(huán) G40 取消刀具半徑補(bǔ)償 G94 端面自動(dòng)車循環(huán) G41 刀具半徑左補(bǔ)償 G96 恒表面切削速度控制 G42 刀具半徑右補(bǔ)償 G97 恒表面切削速度控制取消 G50 主軸最大速度設(shè)定 非模態(tài)指令 G98 每分鐘進(jìn)給 G52 局部坐標(biāo)系設(shè)定 G99 沒轉(zhuǎn)進(jìn)給 7 2.編程指令選擇 G00 定位 （1）格式 G00 X_ Z_ 這個(gè)命令把刀具從當(dāng)前位置移動(dòng)到命令指定的位置 (在絕對(duì)坐標(biāo)方式下)， 或者移動(dòng)到某個(gè)距離處 (在增量坐標(biāo)方式下)。 （2） 非直線切削形式的定位 我們的定義是：采用獨(dú)立的快速移動(dòng)速率來決定每一個(gè)軸的位置。刀具路徑不是直線，根據(jù)到達(dá)的順序，機(jī)器軸依次停止在命令指定的位置。 （3） 直線定位 刀具路徑類似直線切削(G01)那樣，以最短的時(shí)間（不超過每一個(gè)軸快速移動(dòng)速率）定位于要求的位置。 （4）舉例 N10 G0 X100 Z65 G01 直線插補(bǔ) （1） 格式 G01 X(U)_ Z(W)_ F_ ;直線插補(bǔ)以直線方式和命令給定的移動(dòng)速率從當(dāng)前位置移動(dòng)到命令位置。X, Z: 要求移動(dòng)到的位置的絕對(duì)坐標(biāo)值。U,W: 要求移動(dòng)到的位置的增量坐標(biāo)值。 圓弧插補(bǔ) (G02, G03) （2） 格式 G02(G03) X(U)__Z(W)__I__K__F__ ;G02(G03) X(U)__Z(W)__R__F__ ; G02 – 順時(shí)鐘 (CW)G03 – 逆時(shí)鐘 (CCW)X, Z –在坐標(biāo)系里的終點(diǎn)U, W – 起點(diǎn)與終點(diǎn)之間的距離I, K – 從起點(diǎn)到中心點(diǎn)的矢量 (半徑值)R – 圓弧范圍 (最大180 度)。 （3）舉例① 絕對(duì)坐標(biāo)系程序G02 X100. Z90. I50. K0. F0.2或G02 X100. Z90. R50. F02;② 增量坐標(biāo)系程序G02 U20. W-30. I50. K0. F0.2;或G02 U20. W-30. R50. F0.2; 功能螺紋切削循環(huán)。 內(nèi)外直徑的切削循環(huán)(G90) （1） 格式 直線切削循環(huán):G90 X(U)___Z(W)___F___ ;按開關(guān)進(jìn)入單一程序塊方式，操作完成如圖所示 1→2→3→4 路徑的循環(huán)操作。U 和 W 的正負(fù)號(hào) (+/-) 在增量坐標(biāo)程序里是根據(jù)1和2的方向改變的。錐體切削循環(huán):G90 X(U)___Z(W)___R___ F___ ;必須指定錐體的 “R” 值。切削功能的用法與直線切削循環(huán)類似。 第二章 零件分析 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 如圖2.1所示零件圖（若插圖不清晰，詳見附件CAD零件圖），分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 圖2.1 零件的二維圖 軸類零件是機(jī)械加工中常見的加工零件之一，在各類機(jī)械中應(yīng)用很廣。圖1.1中所示的零件主要由外圓柱面、外圓曲面等組成，從這些結(jié)構(gòu)中更可以看出，該軸主要起聯(lián)接的作用。 2.2 零件的技術(shù)要求分析 零件尺寸精度要求，其中外圓尺寸精度最高為0.2mm，該零件的表面粗糙度要求較高，大部分的表面粗糙度要求為1.6um。 2.3 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析 機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在一定生產(chǎn)規(guī)模和生產(chǎn)條件下，能用最少的時(shí)間和最小的勞動(dòng)量以及用一般的加工方法把機(jī)械零件制造出來，而且裝配方便。機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性的好壞取決于零件的結(jié)構(gòu)，所以又稱為結(jié)構(gòu)工藝性。零件的結(jié)構(gòu)工藝性反映在毛坯制備、熱處理、切削加工和裝配等階段。各階段零件的結(jié)構(gòu)互相聯(lián)系、互相影響，所以在設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)時(shí)必須全面考慮，應(yīng)使設(shè)計(jì)的零件具有良好的工藝性。 本次零件，其結(jié)構(gòu)主要由內(nèi)外圓柱面、槽、倒角等特征組成，精度要求較高在普通車床上很難完成，需要在數(shù)控車床上進(jìn)行加工方才達(dá)到要求。 2.4 確定毛坯 根據(jù)該零件的圖紙要求，由于零件并不是很長可以采用一個(gè)毛坯加工，因此可以直接采用型材毛坯（棒料），又零件的最大外圓為48mm，零件長度總和為240mm，因此可以給毛坯的外圓單邊留2.5mm余量，長度留5mm余量。 本次車削軸零件選擇45 鋼材料，45鋼廣泛用于機(jī)械制造業(yè)中常用的軸，它相對(duì)廉價(jià)，經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）可以得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能。綜上更適合車削零件的設(shè)計(jì)。在考慮零件的工藝確定毛坯尺寸 由毛坯余量的選擇，可確定該零件的毛坯尺寸為φ50×250mm，如圖1.3所示。 圖2.2 毛坯圖 25 第三章 確定工藝方案 3.1 表面加工方法的確定 （1）加工精度為IT9~IT7級(jí)、表面粗糙度Ra為0.8~0.2um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用粗車、精車的加工方案加工。 （2）加工精度為IT7~IT5級(jí)、表面粗糙度Ra為0.63~0.2um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用粗車、半精車、精車的加工方案加工。 （3）加工精度高于IT5級(jí)、表面粗糙度Ra<0.63um的除淬火鋼以外的常用金屬，可以采用高精密數(shù)控車床，按粗車、半精車、精車、精密車的加工方案加工。 在數(shù)控車床上加工零件時(shí)，要把被加工的全部工藝過程、工藝參數(shù)等編制成程序，整個(gè)加工過程時(shí)自動(dòng)進(jìn)行的，因此程序編制前的工藝分析是一項(xiàng)十分重要的工作。 3.2 加工順序的安排 工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當(dāng)擬定工藝路線時(shí)要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 切削加工工序的安排原則： （1）基準(zhǔn)先行 選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進(jìn)行價(jià)格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應(yīng)安排在初始工序加工完成。 （2）先粗后精 各表面均應(yīng)按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進(jìn)行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 （3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進(jìn)行加工，一般安排在主要表面達(dá)到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應(yīng)嚴(yán)格按照以上原則進(jìn)行加工。 3.3 定位基準(zhǔn)及裝夾方式的選擇 1、定位基準(zhǔn)的選擇 （1）粗基準(zhǔn)的選擇：粗車時(shí)以外圓和兩端面為粗基準(zhǔn)，并加工出精基準(zhǔn) （2）精基準(zhǔn)的選擇：精加工時(shí)以粗加工時(shí)加工出的端面和外圓為基準(zhǔn)。 2、裝夾方式的選擇 該零件為回轉(zhuǎn)型零件，其裝夾方式可直接采用三爪卡盤進(jìn)行裝夾，由于零件至少需要進(jìn)行多次裝夾方能完成，采用一夾一頂在第二次裝夾時(shí)為保證加工面不被夾傷，需要墊上銅皮或者采用軟爪進(jìn)行裝夾。 在加工右端的外圓時(shí)，使用三爪卡盤對(duì)毛坯外圓進(jìn)行夾緊，需要留出足夠的工件長度來。 圖3.2加工右端裝夾示意圖 3.4 制訂加工工藝方案 由于本次設(shè)計(jì)的零件外圓尺寸一樣，并且零件長度不是很長，結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，屬于可以采用一個(gè)毛坯一次加工零件，然后采用調(diào)頭把工件加工出來。 （1） 工藝路線方案一 1 圓鋼下料 2 熱處理 3 夾內(nèi)孔，粗、精車外圓 4 鉆?16孔 5 鉆?24孔 6 鏜?28.5內(nèi)孔 7 鏜莫氏4號(hào)內(nèi)孔 8 切R1.5環(huán)形槽 9 切R2槽 10 切25*6槽 11 去除全部毛刺 12 按零件圖樣要求全面檢查 （2）工藝路線方案二 1 圓鋼下料 2 熱處理 3 一頂一夾，車外圓，留余量 4 鉆?16孔，鉆?24孔 5 一頂一夾，精車外圓 6 鏜?28.5內(nèi)孔 7 鏜莫氏4號(hào)內(nèi)孔 8 切R1.5環(huán)形槽 9 切R2槽 10 切25*6槽 11 去除全部毛刺 12 按零件圖樣要求全面檢查 （3）工藝方案的比較與分析 上述兩種工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一考慮先加工右端，在加工左端時(shí)，會(huì)導(dǎo)致沒地方裝夾。而方案二則是先加工左端，掉頭后有地方裝夾，而且保證其圓跳動(dòng)等精度要求。因此選擇方案二作為加工工藝路線比較合理。 3.5 加工設(shè)備的選擇 當(dāng)工件表面的加工方法確定之后，機(jī)床的種類也就基本上確定了。但是，每一類機(jī)床都有不同的形式，其工藝范圍、技術(shù)規(guī)格、加工精度、生產(chǎn)率及自動(dòng)化程度都各不相同。為了正確地為每一道工序選擇機(jī)床，除了充分了解機(jī)床的性能外，從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機(jī)床功能還必須適應(yīng)被加工零件的形狀、尺寸精度和生產(chǎn)節(jié)拍等要求。 依據(jù)上述各選擇原則，我們選用的Ck6140型數(shù)控車床（如圖3.3），系統(tǒng)為FANUCoi，配置前置式刀架。 圖3.3 Ck6140型數(shù)控車床 3.6 夾具的確定 因?yàn)榧庸すぜ跈C(jī)床坐標(biāo)系中的位置是由夾具決定的（也就是加工原點(diǎn)的位置），因此我們需要夾具必須可以確保工件在機(jī)床坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確坐標(biāo)方向，并且要適合工件在機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸大小。 綜合一車削零件及2.2的工藝路線擬定。一車削為典型的軸類零件,形狀復(fù)雜，但是在加工過程中因?yàn)檠b夾的位置較短，導(dǎo)致加工過程中可能導(dǎo)致橫向切削力過大導(dǎo)致工件原心偏離，故夾具選用三爪自定心卡盤如圖（4.2），三爪卡盤裝夾工件時(shí)可自動(dòng)定心，不需找正。但需要注意的是，用三爪卡盤夾緊工件時(shí)，為保證足夠的夾緊力，一般要留有20mm以上的夾持長度。 綜合軸（如圖1.2）同樣采用三爪卡盤（?如圖4.2）。 如圖3.4 三爪卡盤 3.7 刀具的選擇 加工本零件選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具，以減少加工成品和提高加工效率。刀具的選擇也是數(shù)控加工中重要內(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)，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。如下是對(duì)該零件工步順序、刀具的選擇。 該零件的數(shù)控加工中主要為車外圓具體的刀具選擇情況表3-1所示。 表3-1 數(shù)控加工刀具卡片 刀具卡 零件名稱 毛坯材料 毛坯尺寸 程序號(hào) 內(nèi)圓錐面套筒 45#鋼 φ50×250 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀柄規(guī)格 刀具材料 備注 1 T0101 端面刀 90° 20×20 硬質(zhì)合金 2 T0202 外圓車刀 93° 20×20 硬質(zhì)合金 T0303 內(nèi)孔刀 93° 20×20 硬質(zhì)合金 T0404 槽刀 R1.5 20×20 硬質(zhì)合金 T05 球頭刀 R2 BT40 硬質(zhì)合金 T06 立銑刀 ?4 BT40 硬質(zhì)合金 設(shè)計(jì) 審核 時(shí)間 共1頁 第1頁  3.8 量具的選擇 在數(shù)控銑削加工過程中，工件尺寸精度的保障需要選取正當(dāng)?shù)臏y(cè)量工具，當(dāng)下，頗多的量具類型，可是不同的零件需采用不一樣的測(cè)量工具。千分尺一般運(yùn)用在銑削外輪廓中，以游標(biāo)卡尺和直尺作為測(cè)量工件的基本量具。因游標(biāo)卡尺使用便捷、多樣化等特點(diǎn)導(dǎo)致在某些加工部位的尺寸上測(cè)量精度有所欠缺。正常千分尺選用在精度高的零件上。如表3-2所示。 表3-2 量具表 名稱 規(guī)格 分度值 用途 游標(biāo)卡尺 0-150mm 0.02mm 主要用于測(cè)量內(nèi)、外尺寸和深度等 千分尺 0-150mm 0.001mm 用于長度測(cè)量工具 直尺 0-200mm 1mm 用來測(cè)量工件的長度 3.9 確定切削用量 3.9.1 背吃刀量的確定 在機(jī)床功率容許的情況下，應(yīng)盡量采選較大的背吃刀量，進(jìn)給次數(shù)才會(huì)有所減少。當(dāng)精度要求較高的零件時(shí)，半精銑或精銑的余量需要被留出，正常半精銑的余量是0.5mm左右，精銑余量在半精銑之后，通常少于普通銑削的余量，一般選取0.1～0.3mm。由于該零件精度要求相對(duì)要高，固必須至少有粗加工及精加工兩種。通過表3-3來采選背吃刀量。 表3-3 數(shù)控切削用量推薦表 加工內(nèi)容 背吃刀量Ap/（mm） 切削速度vc(m·min) 進(jìn)給量f/(mm·r) 粗加工 2～3 80～120 0.2～0.5 精加工 0.1～0.5 120～150 0.1～0.2 綜合考慮粗車時(shí)背吃刀量選取1mm，留出精車余量為0.5mm，精車時(shí)背吃刀量為0.5mm。 3.9.2 切削用量的具體選擇 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。 切削學(xué)速度除了計(jì)算和查表選取外，還可以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。 主要根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選取由公式n=來進(jìn)行計(jì)算。 式中Vc為切削速度； D為工件或刀具的直徑（mm） 1、車外輪廓 （1）粗車左端外輪廓留0.5mm作為精加工余量，取粗加工背吃刀量ap=1mm。 由文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.4mm/r,工件外徑D=50mm。 選擇切削速度由文獻(xiàn)查得=1.5~1.83m/s，取=1.5m/s=90m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速s==m/min=573r/min 取s=570r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度計(jì)算進(jìn)給速度F=Sf=171㎜/min。 （2）精車左端外輪廓，保證其加工精度及表面粗糙度，取ap=0.5mm。 由文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.1~0.2mm/r，初步確定f=0.2mm/r,工件外徑D=50mm。 選擇切削速度由文獻(xiàn)查得=1.5~1.83m/s.取=100m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速s==m/min=636r/min取650r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度F=Sf=190㎜/min。 3、車右邊外輪廓 （1）粗車右端外輪廓留0.5mm作為精加工余量，取粗加工背吃刀量ap=1mm。 由文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.3mm/r,工件外徑由φ26、φ36和斜面組成，取工件直徑大小中間值D=30mm。 選擇切削速度由文獻(xiàn)查得=1.5~1.83m/s，取=1.5m/s=90m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速s==m/min=955r/min 取s=900r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度計(jì)算進(jìn)給速度F=Sf=270㎜/min。 （2）精車右端外輪廓，保證其加工精度及表面粗糙度，取ap=0.5mm。 由文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.1~0.2mm/r，初步確定f=0.2mm/r,工件外徑由φ26、φ36和斜面組成，取工件直徑大小中間值D=30mm。 選擇切削速度由文獻(xiàn)查得=1.5~1.83m/s.取=100m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速s==m/min=1061r/min取1000r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度F=Sf=200㎜/min。 第四章 數(shù)控加工工藝卡片擬訂 將前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容綜合成數(shù)控加工工藝卡片，具體卡片請(qǐng)查看如下。 機(jī)械加工工藝卡 產(chǎn)品名稱 材料牌號(hào) 毛坯種類 毛坯尺寸 毛坯件數(shù) 軸 45#鋼 型材 φ50×125 1 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備 1 下料 圓鋼下料 鋸床 通用工裝 2 熱處理 熱處理 熱處理爐 硬度計(jì) 3 車 一頂一夾，車外圓，留余量 CKA6140 通用工裝 4 車 鉆?16孔，鉆?24孔 CKA6140 通用工裝 5 車 一頂一夾，精車外圓 CKA6140 通用工裝 6 車 鏜?28.5內(nèi)孔 CKA6140 通用工裝 7 車 鏜莫氏4號(hào)內(nèi)孔 CKA6140 通用工裝 8 車 切R1.5環(huán)形槽 CKA6140 通用工裝 9 銑 切R2槽 四軸 通用工裝 10 銑 切25*6槽 四軸 通用工裝 11 去毛刺 去除全部毛刺 12 終檢 按零件圖樣要求全面檢查 設(shè)計(jì) 審核 時(shí)間 共1頁 第1頁 第五章 仿真加工 5.1 外圓仿真加工 （1）機(jī)床選擇 打開Mastercam，點(diǎn)擊工具欄,,選擇“車削”，點(diǎn)擊“默認(rèn)”。 （2）材料設(shè)置 點(diǎn)擊左側(cè)機(jī)床設(shè)置中的，點(diǎn)擊Stock的按鈕，根據(jù)工藝設(shè)置如下圖所示：的毛坯，設(shè)置“外徑”，“內(nèi)徑”，“長度”，“軸向位置”，然后點(diǎn)擊“√”設(shè)置完畢。 圖5.1 （3）刀具選取和仿真加工 點(diǎn)擊工具欄，選擇“粗車”，選擇加工路徑，然后確定，選取外圓刀，設(shè)置“進(jìn)給率”，“下刀速率”，“主軸轉(zhuǎn)速”等參數(shù)。然后點(diǎn)擊“粗加工參數(shù)”，如下圖所示： 圖5.2 圖5.3 圖5.4 圖5.5 （4）仿真驗(yàn)證。 點(diǎn)擊右側(cè)驗(yàn)證按鈕，點(diǎn)擊驗(yàn)證，加工仿真圖，表示仿真正確如下圖所示： 5.6 5.7 5.8 5.9 5.10 5.2 切槽仿真加工 機(jī)床選擇、材料設(shè)置以及驗(yàn)證請(qǐng)參考內(nèi)圓仿真加工。 （1）刀具選擇和仿真加工點(diǎn)擊工具欄，選擇“徑向車削刀具路徑”，選擇加工路徑，然后確定，選取槽刀，設(shè)置“進(jìn)給率”，“下刀速率”，“主軸轉(zhuǎn)速”等參數(shù)。然后點(diǎn)擊“徑向粗車參數(shù)”，最后點(diǎn)擊“徑向精車參數(shù)”，如下圖所示： 圖5.11 圖5.12 圖5.13 （2）仿真驗(yàn)證。 點(diǎn)擊右側(cè)驗(yàn)證按鈕，點(diǎn)擊驗(yàn)證，切槽仿真如下圖所示： 圖5.14 5.3 銑槽仿真加工 機(jī)床選擇、材料設(shè)置以及驗(yàn)證請(qǐng)參考內(nèi)圓仿真加工。 2.銑臺(tái)階加工 在完成孔的加工后，即可根據(jù)本文2中的工藝對(duì)加工連接零件臺(tái)階仿真加工。具體步驟如下： （1）單擊“挖槽”→“2D挖槽”，根據(jù)提示，拾取曲面，單擊√確認(rèn)選擇，將跳出如下圖所示的2D刀具路徑參數(shù)設(shè)置界面，在界面中，首先選擇2D挖槽銑削，然后單擊刀具，選擇1號(hào)刀R1.5mm立銑刀刀，將其“進(jìn)給速率”設(shè)置為500，主軸轉(zhuǎn)速2000如下圖所示，單擊“十字架”應(yīng)用選擇。 圖5.15 （2）單擊“共同參數(shù)”選項(xiàng)，設(shè)置如圖所示參數(shù)。 圖5.16 （3）設(shè)置完畢后，單擊右下角的√按鈕確認(rèn)設(shè)置，將得到如圖3.11所示的刀路及仿真。 圖5.17走刀路徑 圖5.18 仿真圖 圖5.19 仿真圖 通過仿真可以看出程序正確無誤。但是需要調(diào)整程序的切削參數(shù)，方便更加快速的模擬，模擬后，記得改回原先的實(shí)際加工參數(shù)。 5.4 程序 先在刀具路徑中選中后處理圖標(biāo)“”，在“后處理”對(duì)話框中，后處理選擇“NC”，單擊“確定”后，系統(tǒng)就會(huì)生成加工操作的NC加工代碼，如下圖所示 。 圖5.20 加工代碼 第六章 加工質(zhì)量檢測(cè) 6.1 加工質(zhì)量檢測(cè) 在整個(gè)加工過程中，遇到了許許多多的問題，有機(jī)床上的問題，有加工方面的問題，這些問題在老師和同學(xué)的幫助下都一一解決了，以下就是加工質(zhì)量問題的分析： 首先，因?yàn)槭軛l件限制，只能選擇 CK-6140 普通型數(shù)控車床，其加工精度本身就不夠。 其次，夾具和刀具也會(huì)影響零件的加工精度。在加工過程中，如果夾具沒有裝夾平衡，在加工過程中就會(huì)出現(xiàn)徑向或者端面跳動(dòng)的情況，從而導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。刀具在加工過程中發(fā)熱以及刀片裝夾不穩(wěn)定都會(huì)導(dǎo)致刀片磨損，從而導(dǎo)致加工出來的工件產(chǎn)生誤差或者粗糙度偏大。 再者，對(duì)刀的精確也是影響加工精度的因素。我們?cè)诩庸み^程中，完全采用手工對(duì)刀，靠眼睛去觀察，這樣或多或少會(huì)產(chǎn)生誤差，從而影響零件的精度。 最后，冷卻液也能影響到零件的加工精度。在加工時(shí)，工件與道具摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，從而導(dǎo)致工件熱變形，同時(shí)也會(huì)加劇刀具的損壞程度。因此，選擇合理的冷卻液以及冷卻方式顯得非常重要，他們會(huì)直接影響加工精度。除上述原因之外，還有些原因，如：機(jī)床主軸本身有擺動(dòng)情況、機(jī)床有振動(dòng)、刀刃太長，刀具硬度不夠等等都會(huì)影響到加工精度和光澤度。 6.2 改善方法 對(duì)車床進(jìn)行定期保養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)有磨損的零件及時(shí)進(jìn)行更換。定期調(diào)校車床的精度，提高對(duì)刀精度，把誤差盡可能地降低到最小。 加工時(shí)，盡量選擇剛度大、刀刃短的刀具來使用。同時(shí)，在加工的過程中，優(yōu)先采用高轉(zhuǎn)速，快進(jìn)給；小切深，大切寬的工藝參數(shù)，從而達(dá)到降低切削力的目的。 第七章 設(shè)計(jì)小結(jié) 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們幾年來所學(xué)知識(shí)的一次總結(jié)和運(yùn)用 ，是對(duì)我們自身能力的一次考驗(yàn)和鍛煉，從選擇畢業(yè)設(shè)計(jì)題目到設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)，每走一步對(duì)我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間完成的傾注心血和精力最多的一次任務(wù)。 通過本次設(shè)計(jì)，我對(duì)所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行過系統(tǒng)的訓(xùn)練，很好把理論和實(shí)際聯(lián)系,并和具體項(xiàng)目、課題相結(jié)合，圍繞了二維制圖、工序卡和數(shù)控編程以及各種資料的查詢，使我懂得了了我所要學(xué)習(xí)的并不僅僅是單純的理 論知識(shí)，要學(xué)的是自己的獨(dú)立設(shè)計(jì)與操作，所以我需要隨時(shí)查閱各種文獻(xiàn)資料，設(shè)計(jì)手冊(cè)，并且通過自己對(duì)課題的理解，進(jìn)行分析，判斷優(yōu)劣，這樣來，我各個(gè)方面都得到了鍛煉，豐富了經(jīng)驗(yàn)，這就是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我得到的最大收獲。 回顧這一個(gè)月的時(shí)光，其實(shí)過的挺快，對(duì)我們來說，我們懂得的知識(shí)還很有限，要這方便有所提高，我們還需在基礎(chǔ)理論上下功夫，以理論聯(lián)系實(shí)際，才能使我們的知識(shí)有一個(gè)量變到質(zhì)變的飛躍。我們大學(xué)的學(xué)習(xí)主要是學(xué)習(xí)理論知識(shí)，畢業(yè)設(shè)計(jì)和以往的課程學(xué)習(xí)就有很大的不同。 以后的學(xué)習(xí)道路還很長，人生就是在不斷地學(xué)習(xí)中提高自己的，而畢業(yè)設(shè)計(jì)也給了我們自信，讓我們相信以后會(huì)做得更好。也許這份設(shè)計(jì)并不是很完美,但在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西我卻終身受益，在以后的道路的，我會(huì)不斷的吸取和積累經(jīng)驗(yàn)，爭取做得更好。 參考文獻(xiàn) [1] 余英良.數(shù)控加工編程與操作[M].北京:高等教育出版社.2005 [2] 黃康美.數(shù)控加工編程[M].上海:上海交通大學(xué)出版社.2004 [3] 趙正文.數(shù)控銑床/加工中心加工工藝與編程[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2006 [4] 周曉宏.數(shù)控銑床操作技能考核培訓(xùn)教程[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2008 [5] 皺青,呼詠.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程.[M],2011. 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