國際象棋王數(shù)控加工工藝分析與編程.doc

學(xué)校： 貴州師范大學(xué) 姓名： 梁永茂 學(xué)號(hào)： 0000000000 國際象棋“王”數(shù)控加工說明書摘要：數(shù)控機(jī)床作為自動(dòng)化設(shè)備正被越來越普遍采用，而數(shù)控編程技術(shù)則是一門集綜合性、實(shí)踐性和靈活性與一體的專業(yè)課程。數(shù)控仿真軟件的使用，使得我們?cè)谝恍?shí)際不能加工的東西，把它模擬出來，它還使我們?cè)趯?duì)一些零件的加工有問題時(shí)，先進(jìn)行模擬試驗(yàn)，當(dāng)模擬成功時(shí)，在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用，這樣就減少了對(duì)材料的浪費(fèi)。我國制造業(yè)正面臨著市場全球化、經(jīng)濟(jì)一體化的趨勢，現(xiàn)今正處于競爭戰(zhàn)略不斷升級(jí)，相應(yīng)的制造理念和制作模式不斷創(chuàng)新的時(shí)期。因此，在數(shù)控技術(shù)中很多都引入了計(jì)算機(jī)，而數(shù)控加工、CAD/CAM是支撐現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)。CAD簡稱計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，它幫助人們從繁瑣的手工繪圖中解脫出來，實(shí)現(xiàn)無紙、無筆、無尺、無圖版設(shè)計(jì)，不僅對(duì)簡單工件的繪圖效率快。而且對(duì)復(fù)雜工件的準(zhǔn)確率和效率也很高，并且還有利于圖紙的系統(tǒng)化管理。本設(shè)計(jì)內(nèi)容主要是利用數(shù)控車床來加工零件，主要解決的問題是零件的裝夾、刀具的對(duì)刀、工藝路線的制定、工序與工步的劃分、刀具的選擇、切削用量的確定、車削加工程序的編寫、機(jī)床的熟練操作。主要困難的是裝夾中的水平z向長度難以保證、切削用量的參數(shù)設(shè)定、對(duì)刀的精度、工藝路線的制定。運(yùn)用數(shù)控原理、數(shù)控工藝、數(shù)控編程、專業(yè)軟件等專業(yè)知識(shí)和數(shù)控機(jī)床的一次實(shí)際操作的一次綜合練習(xí)，能讓我感觸當(dāng)代科技的前沿，體驗(yàn)數(shù)控魅力，為人們的生活帶來方便，進(jìn)一步認(rèn)識(shí)數(shù)控技術(shù)，熟練數(shù)控機(jī)床的操作。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 車削加工工藝 工藝分析 國際象棋“王”1.1 數(shù)控機(jī)床技工工藝分析數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：（1） 選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；（2） 對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；（3） 工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；（4） 工序、工步的設(shè)計(jì)；（5） 數(shù)控車削加工程序的編寫、校正與修改；（6） 首件加工與現(xiàn)場問題的處理；（7） 編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件； 總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機(jī)床加工相似。1.2 數(shù)控車削加工工藝分析工藝分析是數(shù)控加工效率的前提工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定的合理與否，對(duì)程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。為了編制出一個(gè)合理的、實(shí)用的加工程序，要求編程者不僅要了解數(shù)控車床的工作原理、性能特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)。掌握程序語言機(jī)編程方法。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(diǎn)，認(rèn)真詳細(xì)地進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析。其主要內(nèi)容有：根據(jù)圖紙分析零件的加工要求及合理性；確定工件在整個(gè)機(jī)床上的裝夾方式；各表面的公共順序，刀具的進(jìn)給路線以及刀具、和切削用量的選擇等。 1.3 零件圖分析 零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓主要要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。圖一、國際象棋“王”但就目前我們現(xiàn)有的材料（鋁棒，直徑30MM）、加工技術(shù)及設(shè)備考慮，我們將加工的零件改成如下圖所示的零件。圖二、改后的國際象棋“王” 1）、尺寸標(biāo)注方法分析 零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。如果零件圖上各個(gè)方向的尺寸沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)。計(jì)算轉(zhuǎn)化各尺寸，以簡化編程計(jì)算。 2）、輪廓幾何要素分析 在手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)左邊。在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)輪廓的所有幾何要素進(jìn)行定義。因此在零件圖分析時(shí)，要分析幾何要素的給定條件是否充分。 3）、精度和技術(shù)要求的分析 對(duì)被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方法、夾具及切削用量等。其主要內(nèi)容包括：分析精度及各項(xiàng)技術(shù)是否齊全、是否合理；分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，允許采取其他加工方法彌補(bǔ)時(shí)，應(yīng)給后續(xù)工序留有加工余量；對(duì)圖紙上有位置精密要求的表面，應(yīng)保證在一次裝夾下完成；對(duì)表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速切削（注意：在切削端面時(shí)，應(yīng)限制主軸最高轉(zhuǎn)速）。 1.3 夾具和刀具的選擇 （1）工件的裝夾與定位 數(shù)控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工全部或大部分待加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對(duì)軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面為定位基準(zhǔn)；對(duì)于套類零件，則以內(nèi)空為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動(dòng)定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動(dòng)及氣動(dòng)夾具，還有多種通用性較好的專用夾具。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)合理選擇。 （2）刀具選擇 刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量就越大。所以在零件形狀的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高成產(chǎn)率的有效措施。 2 零件的特征及特點(diǎn)該零件是一回轉(zhuǎn)體（單位：mm),毛坯尺寸是直徑30mm，長度75 mm的鋁棒料。從零件圖中可以看出該零件輪廓由直線、圓弧共同構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜成型曲線回轉(zhuǎn)軸。加工部分包括外圓、外圓弧面，倒圓角等。 3、工件的定位和裝夾 3.1 加工精度要求 加工圖紙如下圖，零件加工部分主要包括R3.16 R1.85 R2.9 R1 R1.5 R4的圓弧。零件的主體長度為64mm,最大位置的直徑為27.91mm。圖三、加工精度要求 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)選擇原則： （1）基準(zhǔn)重合原則 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 （3）便于裝夾原則 （4）便于對(duì)刀原則 根據(jù)定位基準(zhǔn)選擇原則，避免不重合誤差，便于編程，以工序的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。分析零件圖紙結(jié)合相關(guān)數(shù)控加工方面的知識(shí)，該零件可以通過一次裝夾多次走刀能夠達(dá)到加工要求。 零件加工時(shí)，先以直徑為30mm的外圓的軸線作為軸向定位基準(zhǔn)，加工零件；然后以零件軸線作為軸向定位基準(zhǔn)，以軸臺(tái)的端面的中心作為該剩余工序的軸向定位基準(zhǔn)，并且把編程原點(diǎn)選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上，如圖：圖四 定位圖 3.3裝夾方式 1）選擇夾具夾具的作用是保證工件在機(jī)床上的正確和牢固的安裝，即定位和裝夾，從而使數(shù)控加工循序漸進(jìn)，保證工件的位置精度，同時(shí)也保證工件坐標(biāo)系能夠建立在正確的位置上。車削加工的零件一般是回轉(zhuǎn)體，對(duì)于回轉(zhuǎn)體零件，一般選用三爪自定心卡盤。本零件選用三爪自定心卡盤作為夾具。如圖： 圖五、裝夾圖 3.4 工藝過程制定 由于每個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各表面的技術(shù)要求也不同，故加工時(shí)，其定位方式也各有差異，考慮到加工原則的先進(jìn)后遠(yuǎn)，先粗后精制定加工順序如下：先粗車后精車。為減少換刀、對(duì)刀次數(shù)以及減少輔助時(shí)間，選用右偏外圓車刀、左偏外圓車刀和割刀三把。先對(duì)零件進(jìn)行粗加工、精加工和倒圓角，最后割刀在Z=-64mm處割斷。 4 車削工藝分析 4.1 選擇夾具 對(duì)于回轉(zhuǎn)體零件，一般選用三爪自定心卡盤。本零件選用三爪自定心卡盤作為夾具。 4.2 工步設(shè)計(jì) 該零件從棒料開始加工，要進(jìn)行粗加工、精加工和切斷等工步： 1) 順粗加工2）順精加工3）反向粗加工4）反向精加工5）切斷 4.2 刀具的選擇為適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數(shù)的要求，數(shù)控刀具具有很高的切削效率、高精度、高重復(fù)定位精度、可靠度和耐用度。選擇刀具通常要考慮：（1）被加工工件的材料及性能 （2）切削工藝的類別 （3）被加工工件的幾何形狀、零件精度、加工余量 背刀吃量、進(jìn)給速度、切削速度?？紤]到以上因素，故精車時(shí)要選用精度高耐用度高的刀具以保證加工精度的要求。1) 粗車：T形的外圓車刀T01012) 精車：T形的外圓車刀T01013) 切斷：割刀T0404 4.4 設(shè)計(jì)走刀路線圖六 粗、精車與切斷走刀路線 45 加工工藝卡片表一、零件數(shù)控加工刀具卡(車削) 序號(hào)刀具編號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀尖半徑 /mm備注1T01T形的硬質(zhì)合金外圓車刀1粗車和精車外圓輪廓0.4右偏2T03T形的硬質(zhì)合金外圓車刀1粗車和精車外圓輪廓0.4左偏3T04割刀1切斷0.4左偏編制審核批準(zhǔn)日期2012年12月表二、零件加工工序卡片 學(xué)校機(jī)械加工工序卡片產(chǎn)品型號(hào) 貴州師范大學(xué)產(chǎn)品名稱國際象棋“王” 工序號(hào) 工序名稱工序內(nèi)容設(shè)備 夾具刀具量具1粗車粗加工出零件外形HNC-CK6140三爪自定心卡盤T形外圓車刀游標(biāo)卡尺2精車精加工零件HNC-CK6140三爪自定心卡盤T形外圓車刀游標(biāo)卡尺3粗車反向粗加工出零件外形HNC-CK6140三爪自定心卡盤左偏T形外圓車刀游標(biāo)卡尺4精車反向精加工零件HNC-CK6140三爪自定心卡盤左偏T形外圓車刀游標(biāo)卡尺5切斷將加工好的零件從底部切斷HNC-CK6140三爪自定心卡盤切斷刀游標(biāo)卡尺編制審核批準(zhǔn)日期2012年12月 5、切削用量的選擇切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、切削深度或?qū)挾取⑦M(jìn)給速度（進(jìn)給量）等。切削用量的大小對(duì)切削力、切削速率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。對(duì)于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入創(chuàng)新單內(nèi)。合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)一般以提高生產(chǎn)率為主，單也考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。因?yàn)槊恳话训对诖旨庸さ谋车读肯嗤灰讋澐止げ健?.1 被刀吃量 根據(jù)數(shù)控車床設(shè)備、材料及只能用毛刷沾油來冷卻的情況，確定：被吃刀量為0.5進(jìn)給量選擇1切削速度（主軸轉(zhuǎn)速)的選擇S300注：具體機(jī)械加工工藝卡見附錄表一6、數(shù)控車床的對(duì)刀6.1 刀位點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)控加工的編程，往往將整個(gè)刀具濃縮視為一個(gè)點(diǎn)，那就是刀位點(diǎn)。它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參考點(diǎn)。對(duì)刀操作就是要測出程序起點(diǎn)處刀具位點(diǎn)相對(duì)機(jī)床原點(diǎn)以及工件原點(diǎn)的坐標(biāo)位置。在對(duì)刀時(shí)，常用的儀器有：對(duì)刀測頭、千分表或?qū)Φ睹闇?zhǔn)儀等。對(duì)刀點(diǎn)可以設(shè)置在零件、夾具或機(jī)床上（盡可能設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上）。6.2 待加工毛坯的對(duì)刀試切端面：將兩端面已經(jīng)加工好的待加工毛坯裝夾到主軸上，在工件的伸出端安裝z軸向設(shè)定器?？煲频毒呓咏絲軸向設(shè)定器，改用增量方式控制刀具工進(jìn)，至指示燈亮?xí)r停止動(dòng)作，保持z軸向不動(dòng)，去出軸向設(shè)定器。然后在機(jī)床操作面板上測出刀具補(bǔ)償菜單中刀偏表，在相關(guān)的試刀長度填空欄中輸入有關(guān)數(shù)值（當(dāng)前刀具刀位點(diǎn)相對(duì)于程序原點(diǎn)的距離）。試切外圓：快速將刀具刀位點(diǎn)移動(dòng)到毛坯端面角附近，然后用增量方式調(diào)節(jié)X、Z軸向進(jìn)給至刀位點(diǎn)，剛好到毛坯外表面，再用MDI方式運(yùn)行外圓車削。同時(shí)保持X軸軸向坐標(biāo)不變，退出刀具。用游標(biāo)卡尺量出試切外圓直徑。然后在刀偏表中輸入試切直徑。6.3 刀偏值的測定刀偏值就是各刀具相對(duì)于基準(zhǔn)刀具的幾何補(bǔ)償。用點(diǎn)動(dòng)或步進(jìn)方式操作移動(dòng)刀具，使基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)工件的基準(zhǔn)點(diǎn)，然后進(jìn)行x軸Z軸坐標(biāo)清零，退刀。換置刀具，再用點(diǎn)動(dòng)或步進(jìn)方式使該刀具刀位點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)工件上的同一基準(zhǔn)點(diǎn)，此時(shí)屏幕上顯示的坐標(biāo)既是該刀號(hào)刀具的幾何偏置Xj, Zj。同理，可以測定出其他刀具相對(duì)于基準(zhǔn)刀具的幾何偏置。在相應(yīng)的刀偏表中依次輸入選用刀具刀位點(diǎn)的幾何補(bǔ)償。7 編程及仿真加工%1235M03 S300T0101G00 X30 Z1G71 U1 R0.5 P1 Q2 X0.2 Z0.2 F100N1 G00 X2 Z0G01 X3 W-0.5 Z-3 X6 W-2 X3 W-3.29G03 X6.93 W-5.71 R4G01 X15.9 W-2.96 W-1 X10.18 W-5.01 G02 X10.75 Z-24.28 R1 G03 X11.4 Z-26.4 R1.5 G02 X11.4 Z-27.6 R1 G03 X11.02 Z-29.61 R1.5 G02 X10.48 Z-30.68 R1 G01 X19.73 Z-35.29 G03 X18.32 Z-37 R1 G01 X12.92 Z-49.34 G02 X17.79 W-2.67 R2.9 G02 X19.63 W-3.34 R1.85 G01 X21.32 W-0.23 G03 X26 W-5.43 R3.16 G01 W-2N2 X24 Z-64 G00 X30 Z-64 X50 Z50 T0100 T030