軸類零件的工藝設(shè)計(jì)及編程加工

題題姓編畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)(說明書)軸類零件的工藝設(shè)計(jì)及編程年月日摘要由于數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速比普通機(jī)床的轉(zhuǎn)速要求較高，對(duì)數(shù)控刀具的材料要求其綜合性能要好。對(duì)于數(shù)控軸類的加工，首先要選擇好材料作毛坯。軸的加工首先應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)拿?、材料、機(jī)床、夾具、道具等，經(jīng)過粗、精加工等一完成所要求的軸類零件。本次輸出軸的加工將按照理論與實(shí)際相結(jié)合，加工順序的安排主要根據(jù)端面先行、先粗后精、先主后次(次要工序按需插入)的原則，本設(shè)計(jì)在加工的過程中，先車端面，再設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹了數(shù)控加工的特點(diǎn)、加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟。利用CAD 4 數(shù)控技術(shù)概述。從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡(jiǎn)稱數(shù)控程序，它是機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用軟件。與數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件對(duì)應(yīng)的是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件是用于數(shù)控系統(tǒng)工作控制的高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用新的機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)理論和先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)，優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，采用高性能功能部件，移動(dòng)部件輕量化，減少運(yùn)動(dòng)慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機(jī)床加工全面高速化，如數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿浊мD(zhuǎn)發(fā)展到幾萬轉(zhuǎn)、幾十萬轉(zhuǎn)；快速移動(dòng)速度從每換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應(yīng)用高速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時(shí)間和輔助時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。2、精密加工技術(shù)有所突破通過機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢(shì)之一，如工序復(fù)合型——車、信息形成生產(chǎn)過程自動(dòng)控制；生產(chǎn)過程遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無人化工廠的智能化新階段。智能化指工作過程智能化，利用計(jì)算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，對(duì)數(shù)控機(jī)床加工過程實(shí)行智能監(jiān)控和人工智能自動(dòng)編程等。加工過程智能監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)工件裝卡定位自動(dòng)找正，刀具直徑和長(zhǎng)度誤差測(cè)量，加工過程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監(jiān)控，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)整、自動(dòng)更換刀具等，智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動(dòng)診斷、報(bào)警、故障顯示等，直至停機(jī)處理。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程故障診斷專家智能系統(tǒng)開始應(yīng)用。數(shù)控系統(tǒng)具有在線技術(shù)后援和在線服務(wù)后援。人工智能自動(dòng)編程系統(tǒng)能按機(jī)床加工要求對(duì)零件進(jìn)行自動(dòng)加工。在線服務(wù)可以根據(jù)用戶要求隨時(shí)接5、極端制造擴(kuò)張新的技術(shù)領(lǐng)域遠(yuǎn)程控制手術(shù)機(jī)器人的制造技術(shù)和應(yīng)用；應(yīng)用于制造大型電站設(shè)備、大型艦船和航空航天端制造領(lǐng)域的復(fù)合機(jī)床的研制等。在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，使用工藝規(guī)程或工藝卡片來規(guī)定每道工序的操作程序，操作者按工藝卡上規(guī)定的程序加工零件。數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工的整個(gè)過程是自動(dòng)進(jìn)行的。(1)數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)床的工序加工內(nèi)容復(fù)雜。(2)數(shù)控機(jī)床加工程序的編制比普通機(jī)床工藝規(guī)程的編制復(fù)雜。藝主要包括以下幾個(gè)方面：(1)選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。(2)分析被加工的零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件的加工(4)調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。(5)分配數(shù)控加工的容差。(6)處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。差等根據(jù)任務(wù)書，畫出零件圖，并對(duì)工件的形狀、尺寸、精度等級(jí)、表面粗糙度、刀具及根據(jù)上述的分析，選擇加工方案，確定加工順序，加工路線、裝夾方式、切削用量材料等，要求有詳細(xì)的設(shè)計(jì)過程和合理的參數(shù)。根據(jù)零件圖的尺寸，確定工藝路線及設(shè)計(jì)的坐標(biāo)系，計(jì)算運(yùn)動(dòng)軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的功能指令及程序格式，逐步編寫加工程序單，寫出有關(guān)的工藝文件如工序卡、數(shù)控刀具卡、刀具明細(xì)表、加工工序單等。程序編完后，對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)，一般采用機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)方式，來檢查機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)行切削用量的選擇2.1數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求為了保證數(shù)控機(jī)床的加工精度，提高生產(chǎn)率及降低刀具的消耗，在選用刀具時(shí)對(duì)刀具因此數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的選擇應(yīng)滿足以下要求：1、適應(yīng)高速切削要求，具有良好的切削性能2.2數(shù)控加工刀具材料的選擇是磨粒磨損。由于切削溫度高，盡管切削速度處于積屑瘤發(fā)生區(qū)，但高溫可以使切屑與前刀面的接觸部位處于液態(tài)，減小了摩擦力，抑制了積屑瘤的生成，所以刀具材料的選擇應(yīng)要求耐磨損、抗沖擊，刀具涂層后硬度可達(dá)80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘結(jié)性能，因而有較高的耐磨性和抗月牙洼磨損能力。硬質(zhì)合金涂層具有較低的摩擦系數(shù)，可降低切T2.3切削用量的選擇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，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(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)性和加工成本。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。生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面少量精加工余量，一般0.1~0.5mm。2、進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度(1)當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。(2)在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20~(3)當(dāng)加工精度，表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小些，一般在20~50mm/min(4)刀具空行程時(shí)，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高(5)由于本設(shè)計(jì)的加工屬于半精加工，因此，選用介于兩者之間的進(jìn)給速度，即3、主軸轉(zhuǎn)速的確定(1)光車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速。光車外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，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。變頻調(diào)速的數(shù)控車床低速輸出力矩小，因而切削速度不能太低。aap(mm)工件材料熱處理狀態(tài)70~9090~11060~80合合金結(jié)構(gòu)鋼工具鋼灰鑄鐵銅及銅合金鋁及鋁合金鑄鋁合金(W70~9070~9050~7060~8060~8050~7010~2080~15080~11090~12090~12080~11050~7050~7040~6050~7050~7040~6090~12060~100質(zhì)火HBS=190~225(2)車螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速。在車削螺紋時(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P(或?qū)С?大小、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車推薦車螺紋時(shí)的主軸此外，在安排粗、精車削用量時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床說明書給定的允許切削用量范圍，對(duì)于3夾具的選擇3.1夾具的基本概念.2夾具的選擇數(shù)控加工對(duì)夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有，通常考慮以下幾點(diǎn)：.3夾具的類型數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤(三爪、四爪)中，由卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂4夾具的作用素的影響。3.5零件的安裝數(shù)控機(jī)床上零件的安裝方法與普通機(jī)床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，注意4數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)其數(shù)控機(jī)械的坐標(biāo)系和運(yùn)動(dòng)方向的命名方法>確定后，還要確定坐標(biāo)系原點(diǎn)的位置，這樣4.1機(jī)床坐標(biāo)系在機(jī)床上設(shè)置的一個(gè)固定點(diǎn)，也稱機(jī)床零點(diǎn)。它在機(jī)床裝配、調(diào)試時(shí)就已確定下來數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)參考點(diǎn)。機(jī)床零點(diǎn)是通過機(jī)床參考點(diǎn)間接確定的，機(jī)床參考點(diǎn)也是床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，一般情況下，機(jī)床坐標(biāo)系在機(jī)床出廠前已經(jīng)調(diào)整好，不允許用戶隨意變動(dòng)。4.2工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，工件原點(diǎn)的位在進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行以下幾方面的工作：數(shù)控加工內(nèi)容的選擇；數(shù)控加工工藝得分析；數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)。5.1數(shù)控加工工藝內(nèi)容的選擇對(duì)于一個(gè)零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(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，選擇那些是最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。再考慮選擇內(nèi)容時(shí)應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足與解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢(shì)。(1)通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)做為優(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)床尚存在富一般來說，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)效率與綜合效益方(1)占機(jī)調(diào)整時(shí)間長(zhǎng)(2)加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。(3)按某些特定的制造依據(jù)(如樣板等)加工的型面輪廓。等。總之要盡量做到合理，達(dá)到多、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床當(dāng)普通機(jī)床使用。5.2數(shù)控加工零件的工藝性分析僅應(yīng)保證加工出符合圖樣的合格工件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用和充分的發(fā)揮。數(shù)控機(jī)床是一種高效率的自動(dòng)化設(shè)備，它的效率高于使用操作方法，同時(shí)還必須在編程之前正確地確定加工方案。由于生產(chǎn)規(guī)模的差異，對(duì)于同一零件的加工方案是有所不同的，應(yīng)根據(jù)具體條件，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的工藝方案。。切削力變形對(duì)工件的形狀、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應(yīng)將粗、精加工分部完成后，再換另一把刀來加工其它部位。同時(shí)應(yīng)盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應(yīng)以最短的路線到達(dá)各加工部位。實(shí)際中，數(shù)控加工工序要根據(jù)具體零件2、加工路線的確定即刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直至結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單，走刀路線盡量短，效率較高等。5.3工藝分析及處理該軸類零件表面有圓柱、圓錐、圓弧、螺紋和槽等表面組成，其尺寸標(biāo)注完整，輪廓(1)零件螺紋外徑、圓錐、倒角、外圓和臺(tái)階可以一次加工(3)零件編程坐標(biāo)系原點(diǎn)選在左端面中心。確定坯件軸線和右端面為基準(zhǔn)，左端面采用三爪定心卡盤定心夾緊，三爪卡盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且還具有較高的定位精度和較強(qiáng)的剛性。3、確定加工順序(1)車端面(3)按上述步驟，調(diào)用循環(huán)，精車各表面。(4)車削螺紋(5)切斷處理(3)螺紋的加工選用螺紋車刀。(4)切斷處理采用切斷刀。刀具規(guī)格名稱切槽刀切斷刀刀尖半徑B=3mmB=4mm共頁加工表面精、粗車外圓螺紋車削切斷批準(zhǔn)產(chǎn)品名稱或代號(hào)號(hào)右偏刀1第1頁件1111序號(hào)1234(5)確定切削用量。根據(jù)被加工表面質(zhì)量要求、刀具材料和工件材料，參考機(jī)床說明書、削用量手冊(cè)或有關(guān)資料選取切削速度與每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，最后根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行修正，計(jì)產(chǎn)品名稱或代號(hào)產(chǎn)品名稱或代號(hào)夾具名稱濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院程序編號(hào)零件名稱使用設(shè)備零件圖號(hào)7單位名稱號(hào)SKCSKC01.MPF三爪卡盤數(shù)控車床數(shù)控中心刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度背吃刀工步內(nèi)容(mm)刀具號(hào)右端面車削T120×204000.12粗車各個(gè)表面T120×206000.151精車各個(gè)面T120×208000.050.5切槽T220×204000.11切斷T420×204000.151工步號(hào)123456制5.4螺紋加工的尺寸計(jì)算5編寫程序簡(jiǎn)要說明CERT.MPF程序名N10G95G90G21每轉(zhuǎn)進(jìn)給，公制編程N(yùn)20M03S400T1D1用1號(hào)刀車端面，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速G00X40Z0G01X-1F0.1G00X40Z30N70G00X34Z2快速移動(dòng)到起刀點(diǎn)N80G01Z-55外徑粗車N100G00X50N110G00X50Z2N120G00X32N140G00X42N150G00X42Z2N160G00X29N180G00X36N190G00X36Z2N200G00X26Z2N220G00X36N230G00X36Z2N240G00X24Z2N250G01Z-24N260G00X36N270G00X36Z2N280G00X21Z2N290G01Z-18N300G00X36N305G00X36Z2N310G00X30Z2S800精車輪廓N320G01X17Z0F0.05從循環(huán)起刀點(diǎn)進(jìn)給輪廓起始點(diǎn)NXZ加工倒角N340Z-23車削螺紋部分圓柱N350X25Z-33車削圓錐N590G00X40Z30N390G01Z-53N400G00X40Z30刀具快速移動(dòng)到換刀點(diǎn)N410M06T2D1換2號(hào)切槽刀G00X25G01X16G00X25G00X40Z30M06T3D1F1.5G00X20Z0N510LCYC97調(diào)用螺紋切削循環(huán)N520G00X25快速退刀G00X40Z30M05M06T4D1M03S400G00X36Z-57N580G01X0Z-57F0.15切斷N600M306.1機(jī)床運(yùn)行校驗(yàn)出現(xiàn)●，則說明已回參考點(diǎn)，按下坐標(biāo)方向鍵(正方向鍵)，把每坐標(biāo)都回參考點(diǎn)，通過式如MDAAUTO或JOG來結(jié)束回參考點(diǎn)。(1)輸入刀具參數(shù)及刀具補(bǔ)償參數(shù)(2)輸入/修改零點(diǎn)偏置(3)輸入設(shè)定數(shù)值按照前面指定的裝夾方式裝夾工件。把每一把刀具都調(diào)到自己設(shè)定的編程零點(diǎn)，把編程零點(diǎn)所在機(jī)床坐標(biāo)值輸入機(jī)床中。把自己編的程序輸入機(jī)床定一個(gè)名字，對(duì)程序進(jìn)行檢查，確保程序本身沒有錯(cuò)誤以及按下MDA鍵，按擴(kuò)展鍵，再按編程仿真進(jìn)入仿真系統(tǒng)，對(duì)程序進(jìn)行仿真，檢查仿真出的工件圖形與要加工的工件有多大出入，并不斷對(duì)程序進(jìn)行修改，直到仿真的工件完