JX01297-典型軸的數(shù)控車削加工工藝及編程

JX01297-典型軸的數(shù)控車削加工工藝及編程,jx01297,典型,數(shù)控,車削,加工,工藝,編程 廣東技術(shù)師范學(xué)院天河學(xué)院 2010屆機(jī)電一體化（數(shù)控）專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 題 目 零件軸的設(shè)計(jì) 姓 名 曾鍇東 學(xué) 號(hào) 2007613435231 專 業(yè) 機(jī)電一體化(數(shù)控方向) 指導(dǎo)老師 羅錫才 日 期 二O一0年四月六日 機(jī)電工程系 二0一0年四月 天河學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2010屆 機(jī)電工程系 機(jī)電一體化（數(shù)控方向）專業(yè) 數(shù)控072班 畢業(yè) 設(shè)計(jì) 題目 零件軸的設(shè)計(jì) 數(shù) 控 組 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 數(shù)控加工組 一、說(shuō)明書(shū)內(nèi)容 1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 2、 前言 3、 目錄 4、 零件圖樣分析（ 尺寸是否完整、精度及粗糙度要求、材質(zhì)及硬度要求） 5、 零件的工藝分析（加工方式及設(shè)備確定、毛坯尺寸及材料確定、裝夾定位的確定、加工路徑及起刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的確定、刀具數(shù)量、材料、幾何參數(shù)的確定、切削參數(shù)的確定） 6、 切削三要素的確定（背吃刀量、進(jìn)給速度/量、主軸轉(zhuǎn)速） 7、 零件定位與夾具 8、 數(shù)值計(jì)算（零件輪廓的基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)及刀具中心軌跡） 9、 編寫(xiě)零件的加工程序單 10、 零件圖、零件的工藝文件的編制以及刀具走刀軌跡路徑圖 11、 程序校核及首件試切（可以運(yùn)用模擬軟件） 11、檢測(cè)驗(yàn)收?qǐng)?bào)告 12、小結(jié)（體會(huì)、對(duì)指導(dǎo)教師或合作者的致謝等） 13、附錄 14、參考資料 二、圖紙要求 1、零件圖（平面及立體圖，可用CAD、PRO/E或UG軟件繪制） 2、零件工序卡及刀具走刀運(yùn)動(dòng)軌跡圖 指導(dǎo)教師：　羅錫才 電話：13694282422 E-Mail：158450061@qq.com QQ號(hào)：158450061　　　　　 　　　　　2009年　12月　12　日　　　　　　　　　 進(jìn) 度 安 排 1、 2010年3月1日~2010年3月15日：收集素材，項(xiàng)目調(diào)研 2、 2010年3月16日~2010年3月25日：整理素材，查找參考資料 3、 2010年3月26日~2010年4月25日：完成初稿，交指導(dǎo)教師初審 4、 2010年4月30日~2010年5月10日：完成終稿，準(zhǔn)備答辨 5、2010年5月15日~2010年5月20日：畢業(yè)答辯 摘要 軸是數(shù)控車床中最常見(jiàn)的加工零件之一，本題主要介紹了軸零件的車削加工工藝，在車床（這里指的是普通車床和一般的數(shù)控車床）上，可以進(jìn)行工件的外表面、端面、內(nèi)表面（內(nèi)孔）以及內(nèi)外螺紋的加工。對(duì)于高等級(jí)的數(shù)控車床（稱為車削中心），除了上述各種加工以外，還可以進(jìn)行銑削、鉆削等加工。從以上介紹的對(duì)加工工藝過(guò)程的分析中，我們可以知道：在切削過(guò)程中，刀具和工件之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)就稱為切削運(yùn)動(dòng)。根據(jù)切削運(yùn)動(dòng)在切削加工中的作用不同分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 對(duì)于一個(gè)零件來(lái)說(shuō)，并非全部加工工藝過(guò)程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時(shí)，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問(wèn)題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。 在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過(guò)程中，在研制出各種數(shù)控機(jī)床的同時(shí)，也研制出了各種編程方法。至今，主要有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法，其他方法可視為這兩種方法的擴(kuò)展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應(yīng)根據(jù)被加工零件的復(fù)雜程度、數(shù)值計(jì)算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設(shè)備(相應(yīng)硬件與軟件)以及時(shí)間和費(fèi)用等進(jìn)行全面考慮，權(quán)衡利弊，予以確定。一般而言，加工形狀簡(jiǎn)單的零件，沈陽(yáng)機(jī)床例如點(diǎn)位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時(shí)間和費(fèi)用與用自動(dòng)編程所需的時(shí)間和費(fèi)用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當(dāng)被加工零件形狀比較復(fù)雜，如復(fù)雜的模具，若不采用自動(dòng)編程，不僅在時(shí)間和費(fèi)用上不合理，普通車床有時(shí)甚至用手工編程方法無(wú)法完成。 關(guān)鍵詞：零件的分析、毛坯的設(shè)計(jì)、工藝的制定、數(shù)控編程。 目錄 緒論…………………………………………………………………………………5 第一章 零件的分析 1.1 零件圖的結(jié)構(gòu)工藝性分析……………………………………………7 1.2 零件的形狀分析………………………………………………………7 1.3 零件的形位公差分析…………………………………………………7 1.4 零件的表面質(zhì)量分析…………………………………………………7 1.5 零件的材料分析………………………………………………………8 第二章 毛坯的設(shè)計(jì) 2.1毛坯的制造形式…………………………………………………………9 2.1.1 毛坯的種類…………………………………………………… 9 2.1.2 毛坯的種類的選擇…………………………………………… 9 2.1.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇…………………………………… 9 第三章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)床的合理選擇…………………………………………………………10 3.2加工方法的選擇…………………………………………………………10 3.3 加工順序的安排……………………………………………………… 10 3.4 工藝的制定…………………………………………………………… 11 3.4.1 確定加工方案……………………………………………………11 3.4.2 確定裝夾方案……………………………………………………11 3.4.3 切削用量…………………………………………………………11 3.4.4 刀具的選擇………………………………………………………13 3.4.5 加工工藝卡………………………………………………………13 第四章 數(shù)控編程 4.1 數(shù)控編程的分類…………………………………………………………15 4.1.1 手工編程…………………………………………………………15 4.1.2 自動(dòng)編程…………………………………………………………16 4.1.3 編程方法的選擇…………………………………………………17 4.2 數(shù)控加工程序的內(nèi)容……………………………………………………17 4.2.1 常用代碼…………………………………………………………17 4.2.2 加工程序的內(nèi)容…………………………………………………19 零件圖……………………………………………………………………………… 21 致謝………………………………………………………………………………… 23 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 24 緒論 數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)的適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。 ? 21世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動(dòng)生成；為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等；簡(jiǎn)化編程、簡(jiǎn)化操作方面的智能化，如智能化的自動(dòng)編程、智能化的人機(jī)界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 ?車削原理概述 1.車削加工原理 金屬切削加工，從其本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，就是使用各種類型的金屬切削刀具，把各種金屬原材料（稱為工件毛坯）上多余的金屬材料（稱為加工余量）從工件毛坯上剝離，得到圖紙所要求的零件。金屬切削加工的工藝過(guò)程大致可以分為三類： ①?工件毛坯進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，切削刀具進(jìn)行平動(dòng)。主要為車削和鏜削等。 ②?切削刀具進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，工件毛坯進(jìn)行平動(dòng)。主要為銑削、磨削、鉆削等。 ③?切削刀具和工件毛坯做相對(duì)運(yùn)動(dòng)（平動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)）。主要為拉削、刨削等。 2.車床的加工要素 在車床（這里指的是普通車床和一般的數(shù)控車床）上，可以進(jìn)行工件的外表面、端面、內(nèi)表面（內(nèi)孔）以及內(nèi)外螺紋的加工。對(duì)于高等級(jí)的數(shù)控車床（稱為車削中心），除了上述各種加工以外，還可以進(jìn)行銑削、鉆削等加工。從以上介紹的對(duì)加工工藝過(guò)程的分析中，我們可以知道：在切削過(guò)程中，刀具和工件之間必須有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)就稱為切削運(yùn)動(dòng)。根據(jù)切削運(yùn)動(dòng)在切削加工中的作用不同分為主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 2.1主運(yùn)動(dòng)??? 主運(yùn)動(dòng)是指機(jī)床提供的主要運(yùn)動(dòng)。主運(yùn)動(dòng)使刀具和工件之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而使刀具的前刀面接近工件并對(duì)加工余量進(jìn)行剝離。在車床上，主運(yùn)動(dòng)是機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即車削加工時(shí)工件的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這一點(diǎn)，對(duì)于普通車床和數(shù)控車床都是一樣的。 2.2進(jìn)給運(yùn)動(dòng)? 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是指由機(jī)床所提供的使刀具與工件之間產(chǎn)生附加的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與主運(yùn)動(dòng)相配合，就可以形成完整的切削加工。在普通車床上，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是機(jī)床刀架（溜板）的直線移動(dòng)。它可以是縱向的移動(dòng)（沿機(jī)床主軸方向），也可以是橫向的移動(dòng)（與機(jī)床主軸方向相垂直），但只能是一個(gè)方向的移動(dòng)。比如車削外圓時(shí)，車刀沿平行于工件軸線（也就是主軸軸線的方向）做縱向運(yùn)動(dòng)；而車削端面時(shí)，車刀就要沿垂直與機(jī)床主軸的方向做橫向移動(dòng)。在數(shù)控車床上，雖然進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的形式可能有所不同，但基本原理是一致的。與普通車床不同的是：數(shù)控車床可以同時(shí)進(jìn)行兩個(gè)方向的進(jìn)給，從而加工出各種具有復(fù)雜母線的回轉(zhuǎn)體工件。 從以上的分析中，我們可以知道：在車削加工中，主運(yùn)動(dòng)要消耗比較大的能量，才能完成切削。與之相比，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)所要消耗的能量要小一些。在普通車床中，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力都來(lái)源于同一臺(tái)電機(jī)。通過(guò)一系列的機(jī)械傳動(dòng)，把能量分配給主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)車削加工。在數(shù)控車床中，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是分別由不同的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)的，分別稱為主軸電機(jī)和坐標(biāo)軸伺服電機(jī)。它們由機(jī)床的控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，完成加工任務(wù)。 3.車削加工的主要內(nèi)容 ① 數(shù)控車削包括端面、內(nèi)外輪廓面、成形表面、螺紋、切斷等工序的切削加工； ② 數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤(pán)類等回轉(zhuǎn)體零件； ③ 車削中心上可以實(shí)現(xiàn)車削和銑削的復(fù)合加工； ④ 數(shù)控車削工藝靈活多變，其豐富的循環(huán)功能指令、各類刀具的選擇，是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。 ⑤ 在數(shù)控車床和車削中心上加工的零件，一般采用手工編程，對(duì)具有復(fù)雜外輪廓的回轉(zhuǎn)體零件可以采用自動(dòng)編程。 第一章 零件的分析 零件的分析主要包括零件的結(jié)構(gòu)、形狀、性能、表面質(zhì)量、材料等方面的分析。下面我們來(lái)根據(jù)以下零件圖進(jìn)行改零件的分析。 1.1 零件圖的結(jié)構(gòu)工藝性分析 軸類零件按其結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn)，可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、凸輪軸和偏心軸等）四類。本題零件為階梯軸，它適合于數(shù)控加工，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工過(guò)程中不易變形。 1.2 零件的形狀分析 該零件為回轉(zhuǎn)型零件，裝夾方便，只要采用三爪自定心卡盤(pán)即可。 1.3 零件的形位公差分析 該零件公差等級(jí)要求不高，切只需一次裝夾，同軸度易保證。 1.4 零件的表面質(zhì)量分析 該零件表面主要由圓柱面、圓錐面、圓弧、槽及螺紋構(gòu)成，表面粗糙度要求一般，容易達(dá)到要求。 1.5 零件的材料分析 45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可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，淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。 第二章 毛坯的設(shè)計(jì) (一)軸類零件的毛坯 　　軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對(duì)于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對(duì)于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 　　根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時(shí)采用模鍛。 　　(二)軸類零件的材料 　　軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價(jià)格便宜經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)（或正火）后，可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，淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。 　　40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機(jī)械性能。 　　軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達(dá)50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 　　精密機(jī)床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標(biāo)鏜床主軸）可選用38CrMoAIA氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。 2.1毛坯的制造形式 2.1.1 毛坯的種類 毛坯是用來(lái)加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。 2.1.2 毛坯的種類的選擇 該零件為軸類零件，采用型材類毛坯，材料選擇45鋼。 2.1.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇 選用圓柱型材，根據(jù)零件圖的尺寸，為了減少加工時(shí)間，盡可能在保證精度的情況下選擇少的粗加工余量，本題可選擇Φ27*100的圓柱型棒料。 第三章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 對(duì)于一個(gè)零件來(lái)說(shuō)，并非全部加工工藝過(guò)程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對(duì)零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時(shí)，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問(wèn)題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。 適于數(shù)控加工的內(nèi)容 在選擇時(shí)，一般可按下列順序考慮： （1）通用機(jī)床無(wú)法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； （2）通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； （3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)選擇。 不適于數(shù)控加工的內(nèi)容 一般來(lái)說(shuō)，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會(huì)得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工： （1）占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容； （2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。這時(shí)，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床補(bǔ)加工； （3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。 此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時(shí)，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等?？傊?，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降格為通用機(jī)床使用。 3.1機(jī)床的合理選擇 數(shù)控機(jī)床通常最合適加工具有一下特點(diǎn)的零件 1） 多品種、小批量生產(chǎn)的零件新產(chǎn)品試制中的零件。 2） 輪廓形狀復(fù)雜，或?qū)庸ぞ纫筝^高的零件。 3） 用普通機(jī)床加工時(shí)需用昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件 4） 需要多次改型的零件。 5） 價(jià)格昂貴，加工中不允許報(bào)廢的零件。 6） 需要最短時(shí)間周期的急需零件。 本題中的零件加工精度要求在普通機(jī)床上無(wú)法完成，所以選擇數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。 3.2 加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是：同時(shí)保證加工精度和表面粗糙度的要求。此外還應(yīng)考慮生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性的要求，以及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。 本題的零件采用數(shù)控車床進(jìn)行加工。 3.3 加工順序的安排 順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來(lái)考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行： （1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮； （2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工； （3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)； 該零件只需要一次裝夾即可加工完成，在程序編制的過(guò)程中按照先粗后精、從左至右的順序進(jìn)行。 3.4 工藝的制定 3.4.1 確定加工方案 零件上精度要求較高的表面加工，通常是通過(guò)粗加工、半精加工、精加工逐步達(dá)到的。對(duì)于這些表面，要根據(jù)質(zhì)量需求、機(jī)床情況和毛坯條件來(lái)確定最終加工方案。 確定加工方案時(shí)，首先應(yīng)該根據(jù)主要表面精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求說(shuō)需要的加工方法，此時(shí)要考慮到數(shù)控機(jī)床使用的合理性和經(jīng)濟(jì)性，并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能，原則上數(shù)控機(jī)床僅進(jìn)行較復(fù)雜零件重要基準(zhǔn)的加工和零件的精加工。 3.4.2 確定裝夾方案 此工件只需一次裝夾即可完成加工，采用三爪自定心卡盤(pán)裝夾即可。 3.4.3 切削用量的選擇 切削用量是說(shuō)明機(jī)床在進(jìn)行切削加工時(shí)的狀態(tài)參數(shù)。不同類型的機(jī)床對(duì)切削用量參數(shù)的表述也略有不同，但其基本的含義都是一致的。 1．?切削速度（Vc）? 切削刃上的切削點(diǎn)相對(duì)于工件主運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度稱為切削速度。切削速度的單位為米/分（m/min）。在各種金屬切削機(jī)床中，大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動(dòng)都是機(jī)床主軸的運(yùn)動(dòng)形成的，即都是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這樣就需要在切削速度與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩者的關(guān)系為： Vc =? dЛ/1000n 式中：?? Vc??? 切削速度（m/min） ???????????? d??? 工件直徑（mm） ???????????? n??? 主軸轉(zhuǎn)速（rpm） 2．?進(jìn)給量（f）? 對(duì)于不同種類的機(jī)床，進(jìn)給量的單位是不同的。對(duì)于普通車床，進(jìn)給量為工件（主軸）每轉(zhuǎn)過(guò)一轉(zhuǎn)，刀具沿進(jìn)給方向與工件的相對(duì)移動(dòng)量，單位為mm/r；對(duì)于數(shù)控車床，由于其控制原理與普通車床不同，進(jìn)給量也可以定義為刀具在單位時(shí)間內(nèi)沿著進(jìn)給方向上相對(duì)于工件的位移量（mm/min）。其他類型的機(jī)床則根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)給量的單位分別為刀具或工件每轉(zhuǎn)的位移量（mm/min，車床等大部分機(jī)床；或mm/r，使用多齒刀具的機(jī)床）或每行程的位移量（mm/一個(gè)行程，刨床等機(jī)床）。 3．?切深（ap）? 已加工表面和待加工表面之間的垂直距離。? ???? 在切削加工中，切削速度（Vc）、進(jìn)給量（f）和切深（ap）這三個(gè)參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。在粗加工中，為了提高效率，一般采用較大的切深（ap）。此時(shí)切削速度（Vc）和進(jìn)給量（f）相對(duì)較??；而在半精加工和精加工階段，一般采用較大的切削速度（Vc）、較小的進(jìn)給量（f）和切深（ap），以獲得較好的加工質(zhì)量（包括表面粗糙度、尺寸精度和形狀精度）。 3.4.4 刀具的選擇 切削加工離不開(kāi)刀具。刀具是整個(gè)機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在各種刀具中，車刀的結(jié)構(gòu)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，具有代表性，下面以車刀為例予以介紹。圖1-4為普通外圓車刀的示意圖。車刀由夾持部分和切削部分組成。夾持部分稱為刀柄，用來(lái)把刀具裝夾在車床的刀架上，一般采用普通鋼材料鍛造而得；切削部分俗稱為刀頭，在車刀上一般為單個(gè)刀片。刀片材料一般有高速鋼（俗稱白鋼刀條）和硬質(zhì)合金兩種，用于剝離金屬材料。根據(jù)刀具切削部分與夾持部分（即刀片與刀柄）連接方式的不同，車刀可以分為焊接刀具和機(jī)夾刀具兩大類。 ? 車刀切削部分的主要構(gòu)成為： ??? 1．前刀面（Aγ）???? 切削加工而得的切屑經(jīng)過(guò)的刀片表面 ??? 2，主后刀面（Aα）?? 刀具片上與過(guò)渡表面相對(duì)的表面 ??? 3．副后刀面（Aα`）? 刀具片上與已加工表面相對(duì)的表面 ??? 4．主切削刃（S）????? 前刀面與主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的過(guò)渡表面，完成主要的金屬切除。主切削刃是主要的加工刃 ??? 5．副切削刃（S`）???? 前刀面與副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃，完成金屬材料的剝離工作，形成工件已加工表面 ??? 6．刀尖?????????????? 指主切削刃與副切削刃的連接處。根據(jù)刀具所使用的場(chǎng)合不同，刀尖有倒角刀尖和倒圓刀尖兩種。 從以上的分析中，我們可以了解到：車刀的各個(gè)組成部分之間都有著密切的聯(lián)系。實(shí)際上，在十幾至幾十平方毫米的區(qū)域內(nèi)，若干個(gè)部分形成了一些角度。這些角度對(duì)加工質(zhì)量和刀具的使用壽命有極大的影響。對(duì)刀具進(jìn)行角度的分析，是刀具設(shè)計(jì)者和使用者的重要工作內(nèi)容。 與刀具的組成一樣，刀具材料也分為刀柄材料和刀片材料。刀柄一般采用45#鋼鍛造，經(jīng)過(guò)銑削加工而得。隨著數(shù)控機(jī)床的日益普及，對(duì)機(jī)床刀具的要求也越來(lái)越高，越來(lái)越廣，對(duì)于刀具的刀柄的要求也日益提高。現(xiàn)在對(duì)車刀刀柄的公差要求也提高了很多。我們現(xiàn)在談?wù)摰牡毒卟牧现饕侵傅毒咔邢鞑糠郑吹镀┑牟牧稀５毒咔邢餍阅艿膬?yōu)劣，主要取決于刀片的材料，其次取決于刀具幾何參數(shù)和刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，再次取決于刀具切削用量的選用和刀具的安裝情況。 刀片在切削加工時(shí)，要承受很大的切削力，還要承受切屑變形時(shí)產(chǎn)生的高溫。要是刀具能在這樣的條件下工作而不致很快地變鈍或損壞，保持其切削能力，刀片必須具備各種特殊的性質(zhì)。 3.4.5 加工工藝卡 表1 該零件的加工工藝過(guò)程 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備及工裝 1 備料 制作毛坯，選用Φ27×100棒料。 2 車 裝夾毛坯外圓，進(jìn)行零件的車削加工。 數(shù)控車床 4 鉗 去毛刺。 表2 該零件的加工工序卡 夾具名稱 使用設(shè)備 三爪自定心卡盤(pán) 數(shù)控車床 工序號(hào) 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min) 進(jìn)給速度/(mm/min) 被吃刀量/mm 程序編號(hào) 2 1 裝夾毛坯外圓，向外伸出75mm，粗車外圓輪廓，留精加工余量0.25mm。 01 90度外圓粗車刀 500 100 1.5 O0001 2 精車外圓輪廓。 02 90度外圓精車刀 800 30 0.25 O0001 3 切槽 03 5mm寬切斷刀 300 30 O0001 4 車螺紋 04 60度螺紋車刀 300 O0001 5 切斷并倒角 03 3mm寬切斷刀 300 30 O0001 第四章 數(shù)控編程 4.1 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。 ??? 4.1.1 手工編程 ??? (1)手工編程的定義? 手工編程是指主要由人工來(lái)完成數(shù)控機(jī)床程序編 制各個(gè)階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時(shí)，普通車床都可以采用手工編程的方法。 ??? 對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單，出錯(cuò)機(jī)會(huì)較少，這時(shí)用手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時(shí)，因而手工編程被廣泛地應(yīng)用于形狀簡(jiǎn)單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工中。沈陽(yáng)機(jī)床但對(duì)于一些復(fù)雜零件，特別是具有非圓曲線的表面，或者零件的幾何元素并不復(fù)雜，但程序量很大的零件(如一個(gè)零件上有許多個(gè)孑L或平面輪廓由許多段圓弧組成)，或當(dāng)銑削輪廓時(shí)，數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能，而只能以刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行編程等特殊情況，由于計(jì)算相當(dāng)繁瑣且程序量大，手工編程就難以勝任，即使能夠編出程序來(lái)，往往耗費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。據(jù)國(guó)外統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一個(gè)零件的編程時(shí)間與在機(jī)床上實(shí)際加工時(shí)間之比，平均約為30：1，而數(shù)控機(jī)床不能開(kāi)動(dòng)的原因有20％—30％是由于加工程序編制困難，編程所用時(shí)間較長(zhǎng)，造成機(jī)床停機(jī)。普通車床因此，為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機(jī)床的利用率，有效地解決各種模具及復(fù)雜零件的加工問(wèn)題，沈陽(yáng)機(jī)床采用手工編制程序已不能滿足要求，而必須采用“自動(dòng)編制程序”的方法。 ??? (2)手工編程的意義? 手工編程的意義在于加工形狀簡(jiǎn)單的零件(如直線與直線或直線與圓弧組成的輪廓)時(shí)，快捷、簡(jiǎn)便；不需要具備特別的條件(價(jià)格較高的硬件和軟件等)；對(duì)機(jī)床操作或程序員不受特殊條件的制約；還具有較大的靈活性和編程費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。 ??? 手工編程在目前仍是廣泛采用的編程方式，即使在自動(dòng)編程高速發(fā)展的將來(lái)，手工編程的重要地位也不可取代，仍是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)。在先進(jìn)的自動(dòng)編程方法中，許多重要的經(jīng)驗(yàn)都來(lái)源于手工編程，并不斷豐富和推動(dòng)自動(dòng)編程的發(fā)展。 ??? (3)手工編程的不足? 手工編程既繁瑣、費(fèi)時(shí)，又復(fù)雜，普通車床而且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。其原因是： ??? 1)零件圖上給出的零件形狀數(shù)據(jù)往往比較少，而數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能要求輸入的數(shù)據(jù)與零件形狀給出的數(shù)據(jù)不一致時(shí)，沈陽(yáng)機(jī)床就需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，而在計(jì)算過(guò)程中可能會(huì)產(chǎn)生人為的錯(cuò)誤。 ??? 2)加工復(fù)雜形面的零件輪廓時(shí)，圖樣上給出的是零件輪廓的有關(guān)尺寸，而機(jī)床實(shí)際控制的是刀具中心軌跡。因此，有時(shí)要計(jì)算出刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡的坐標(biāo)值，這種計(jì)算過(guò)程也較復(fù)雜。對(duì)有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，要用到一些刀具補(bǔ)償?shù)闹噶?，并要?jì)算出一些數(shù)據(jù)，這些指令的使用和計(jì)算過(guò)程也比較繁瑣復(fù)雜，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。 ??? 3)當(dāng)零件形狀以抽象數(shù)據(jù)表示時(shí)，就失去了明確的幾何形象，普通車床在處理這些數(shù)據(jù)時(shí)容易出錯(cuò)。無(wú)論是計(jì)算過(guò)程中的錯(cuò)誤，還是處理過(guò)程中的錯(cuò)誤，都不便于查找。 ??? 4)手工編程時(shí)，編程人員必須對(duì)所用機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)以及對(duì)編程中所用到的各種指令、沈陽(yáng)機(jī)床代碼都非常熟悉。這在編制單臺(tái)數(shù)控機(jī)床的程序時(shí)，矛盾還不突出，可以說(shuō)不大會(huì)出現(xiàn)代碼弄錯(cuò)問(wèn)題。但在一個(gè)編程人員負(fù)責(zé)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床的程序編制工作時(shí)，由于數(shù)控機(jī)床所用的指令、代碼、程序段格式及其他一些編程規(guī)定不一樣，普通車床所以就給編程工作帶來(lái)了易于混淆而出錯(cuò)的可能性。 ??? 4.1.2 自動(dòng)編程 ?? 自動(dòng)編程是指借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)生成零件加工程序的過(guò)程。編程人員只需根據(jù)加工對(duì)象及工藝要求，借助數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語(yǔ)言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對(duì)加工過(guò)程與要求進(jìn)行較簡(jiǎn)便的描述，而由編程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出加工運(yùn)動(dòng)軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計(jì)算機(jī)上可自動(dòng)地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌跡，所以能及時(shí)地檢查程序是否有錯(cuò)，并進(jìn)行修改，沈陽(yáng)機(jī)床得到正確的程序。 ??? 按輸入方式的不同，? 自動(dòng)編制程序可分為語(yǔ)言數(shù)控自動(dòng)編程、普通車床圖形交互自動(dòng)編程和語(yǔ)音提示自動(dòng)編程等等?，F(xiàn)在我國(guó)應(yīng)用較廣泛的主要是圖形交互式編程。 ??? 4.1.3 編程方法的選擇 ??? 在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過(guò)程中，在研制出各種數(shù)控機(jī)床的同時(shí)，也研制出了各種編程方法。至今，主要有手工編程和自動(dòng)編程兩種方法，其他方法可視為這兩種方法的擴(kuò)展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應(yīng)根據(jù)被加工零件的復(fù)雜程度、數(shù)值計(jì)算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設(shè)備(相應(yīng)硬件與軟件)以及時(shí)間和費(fèi)用等進(jìn)行全面考慮，權(quán)衡利弊，予以確定。一般而言，加工形狀簡(jiǎn)單的零件，沈陽(yáng)機(jī)床例如點(diǎn)位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時(shí)間和費(fèi)用與用自動(dòng)編程所需的時(shí)間和費(fèi)用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當(dāng)被加工零件形狀比較復(fù)雜，如復(fù)雜的模具，若不采用自動(dòng)編程，不僅在時(shí)間和費(fèi)用上不合理，普通車床有時(shí)甚至用手工編程方法無(wú)法完成。 4.2 數(shù)控加工程序的內(nèi)容 4.2.1 常用代碼 （1）快速定位G00 指令格式：G00X(U)__Z(W)__; 指令功能：X軸、Z軸同時(shí)從起點(diǎn)以各自的快速移動(dòng)速度移動(dòng)到終點(diǎn)，兩軸是以各自獨(dú)立的速度移動(dòng)，短軸先到達(dá)終點(diǎn)，長(zhǎng)軸獨(dú)立移動(dòng)剩下的距離，其合成軌跡不一定是直線。 指令說(shuō)明：G00為初態(tài)G指令 （2）直線插補(bǔ)G01 指令格式：G01 X（U）__Z(W)__F__； 指令功能：運(yùn)動(dòng)軌跡為從起點(diǎn)到終點(diǎn)的一條直線。 指令說(shuō)明：G01為模態(tài)G指令 （3）圓弧插補(bǔ)G02、G03 指令格式G02/G03 X(U)__Z(W)__ R/(J__K__) 指令功能：G02指令運(yùn)動(dòng)軌跡從起點(diǎn)到終點(diǎn)的順時(shí)針（后刀座坐標(biāo)系）/逆時(shí)針（前刀座坐標(biāo)系）圓弧。 G03指令運(yùn)動(dòng)軌跡為從起點(diǎn)到終點(diǎn)逆時(shí)針（后刀座坐標(biāo)系）/順時(shí)針（前刀座坐標(biāo)系）圓弧。 指令說(shuō)明：G02、G03為模態(tài)G指令。 （4）復(fù)合循環(huán)指令 1）軸向粗車循環(huán)G71 指令格式：G71 U(Δd) R(e) F__ S__ T__; (1) G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw); (2) N(ns)………………； ……………… N (nf)………………； 指令意義：G71指令分為三個(gè)部分： （1）：給定粗車時(shí)的切削量、退刀量和切削速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具功能的程序段： （2）：給定定義精車軌跡的程序段區(qū)間、精車余量的程序段； （3）：定義精車軌跡的若干連續(xù)的程序段，執(zhí)行G71時(shí)，這些程序段僅用于計(jì)算粗車的軌跡，實(shí)際并未被執(zhí)行。 2）精加工循環(huán)G70 指令格式：G70 P(ns) Q(nf); 指令功能：刀具從起點(diǎn)位置沿著ns—nf程序段給出的工件精加工軌跡進(jìn)行精加工。 其中：ns: 精車軌跡的第一個(gè)程序段的程序段號(hào)； nf: 精車軌跡的最后一個(gè)程序段的程序段號(hào)； 3）多重螺紋切削循環(huán)G76 指令格式：G76 P(m) (r) (a) Q(Δdmin) R(d); G76 X(U)__ Z(W)__ R(i) P(k) Q(Δd) F(I)__; 指令功能：通過(guò)多次螺紋粗車、螺紋精車完成規(guī)定牙高（總切深）的螺紋加工，如果定義的螺紋角度不為0度，螺紋的切入點(diǎn)由螺紋牙頂逐步移至螺紋牙底，使得相鄰兩牙螺紋的夾角為規(guī)定的螺紋角度。G76指令可加工帶螺紋退尾的直螺紋和錐螺紋，可實(shí)現(xiàn)單側(cè)刀刃螺紋切削，吃刀量逐漸減少，有利于保護(hù)刀具、提高螺紋精度。G76指令不能加工端面螺紋。 4.2.2 零件的加工程序： O0001; T0101; M03S500; M08; G00X29Z2; G71U1.5R0.5; G71P10Q20U0.5W0.5F100; N10 G00X0; G01Z0F30; X10; X12Z-1; Z-20; X14; X16W-1； W-7.5; X24Z-43; N20 Z-71; G00X100; Z100; T0202; M03S800; G00X29Z2; G70P10Q20; G00X100Z100; T0303; M03S300; G00X27Z-20; G01X9F30; X12Z-19; G00X29; Z-55; G01X20F30; X29F100; G00X100Z100; T0404; M03S350; G00X14Z2; G76P010060Q150R0.1 G76X10.7Z-17P2600Q1300F1; G00X100Z100; T0303; M03S300; G00X29Z-65; G01X20F30; X29F100; G00Z-70; G01X17F30; X18; X20W1; W-1; X0; G00X100; Z100; M30; 零件圖 零件的工序路徑圖 1、 粗精車外圓輪廓后的圖 2、 切槽后的圖 3、 螺紋車削后的圖 4、 切斷后的總零件圖 放大后 致謝 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加深切地感受到數(shù)控是一門(mén)專業(yè)的技術(shù)課，數(shù)控技術(shù)涉及面廣，實(shí)踐性強(qiáng)，靈活性大，它不公包含了金屬切削原理。刀具、夾具和機(jī)械加工藝等內(nèi)容。還要運(yùn)用到以前學(xué)過(guò)的機(jī)械制圖，金屬材料與執(zhí)處理，機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械制造基礎(chǔ)和數(shù)控機(jī)床等有知識(shí)，而且南大要靈活掌握，綜合運(yùn)用這些知識(shí) 本人在畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)了不少的新知識(shí)，體會(huì)到了學(xué)習(xí)的重要性，同時(shí)，衷心的感謝羅錫才老師對(duì)我的幫助與指導(dǎo),感謝學(xué)校具遠(yuǎn)瞻的規(guī)劃與教育，給予我們良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供給我們對(duì)學(xué)業(yè)及個(gè)人生涯發(fā)展的多元信息，幫助我們成長(zhǎng)。 感謝三年來(lái)陪伴我們學(xué)習(xí)與生活的恩師，感謝您們對(duì)我精心的教育，感謝您們沒(méi)使我的學(xué)習(xí)變成勞作而成為一種快樂(lè)；.感謝您們讓我明白自身的價(jià)值；感謝您們幫助我發(fā)現(xiàn)了自己的專長(zhǎng)，而且讓我把事情做得更好。感謝您們?nèi)萑涛业娜涡排c錯(cuò)誤，不僅教會(huì)了我知識(shí)，更教會(huì)了我如何做事，如何做人。 這三年以來(lái)，經(jīng)歷過(guò)的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開(kāi)學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個(gè)起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來(lái)總會(huì)是絢爛繽紛。 參考文獻(xiàn) [1] 吳國(guó)華《金屬切削機(jī)床》[第二版],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.2.? 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