毕业设计（论文）-锥面及螺纹配合数控加工工艺与加工.doc

本科毕业论文（设计） 论文题目：锥面及螺纹配合数控加工工艺与加工学生姓名：所在院系：机电学院所学专业：机械设计制造及其自动化导师姓名：完成时间：摘 要本设计主要研究了锥面及螺纹配合零件的数控加工工艺，通过对所给出零件图的分析选择正确的工艺方案，选择合理的加工刀具及其刀具参数，确定正确的装夹方式及切削用量，重点解决了锥面及螺纹配合零件在数控加工中的工艺问题。在对这个问题的研究中，用CAXA数控车软件进行了建模、造型和仿真，生成了加工代码，在数控车床进行了加工，为将来的实际加工提供了参考依据。关键词：锥面及螺纹配合，数控加工，切削用量，工艺方案 Cone and thread with CNC machining technology and processing AbstractStudied the design of the main cone and the thread with the parts of the CNC machining process, parts of the map gives an analysis of the process to choose the correct program, select a reasonable processing tool and cutting tool parameters to determine the correct clamping and cutting means dosage, focused on solving the problem with cone and thread parts in the CNC machining process in the problem. On this issue in the study, with numerical control cars CAXA software modeling, modeling and simulation to generate the processing code, carried out in CNC lathe processing, the actual processing for the future to provide a reference basis.Key words：With cone and thread, CNC machining, Cutting, Craft program 目 录1 绪论12 数控车床加工工艺的分析33 零件图分析34 确定零件的装夹方式55 数控加工刀具的确定65.1 刀具参数选择原则75.1.1 刀具材料的选择原则75.1.2 刀具前角的选择原则85.1.3 刀具后角的选择原则95.1.4 刀具主偏角的选择原则95.1.5 刀具副偏角的选择原则105.1.6 刀具过渡刃的选择原则115.1.7 刀具刃倾角的选择原则115.2 刀具参数确定116 刀具合理的切削用量127 确定加工工序138 程序生成159 工件安装与对刀2110 数控自动加工及测量修调2211 结束语2312 致谢24参考文献251 绪论装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。伴随着社会发展速度的不断加快，工业生产中对不规则零件的类型和质量的要求不断的提高，我国传统的老式机床已经很难满足现代化生产的效率和要求，比如锥面及配合、球面配合、不规则曲面配合等等。这些不规则的零件的出现对普通机床无疑是一个严峻的考验，因为普通机床是靠单纯的机械传动。普通车床在加工的过程中需要不停的往复停机进行加工中的零件尺寸的测量，不仅测量误差，而且测量所浪费的时间也非常的大，极大的影响到工厂的生产效率。但是数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。在生产的过程中不需要停机进行各种操作，它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，数控机床不但具有机、电、液集于一身的特点，而且相普通机床相比增加了自动刀库，适合于复杂异形零件的加工，加工精度高 ，加工稳定可靠 ，实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠， 高柔性 ，加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统FMS， 高生产率 ，数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的 35 倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍， 劳动条件好 机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好，采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件，、投资大，使用费用高有较高自动化水平和生产效率。它是靠步进电机带动滚珠丝杠传动，由于滚珠丝杠可以有过盈量，传动无间隙，精度主要靠机床本身和程序保证。在加工过程中可以自动测量，并能自动补偿刀具磨损及其他原因产生的误差。所以加工质量好，精度稳定。还可以用编程的方法车出形状复杂，普通车床难以加工的零件。适合精度高，批量大，形状复杂的零件。由于高技术水平的人才越来越缺，现在新上的企业又多采用数控来提高生产率和产品质量，降低废品率和成本;那么研究用数控加工不规则曲面配合就显得尤其重要，所以我们来研究锥配合数控加工。数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及到计算机辅助设计和制造技术，计算机模拟及仿真加工技术，机床仿真及后置处理，机械加工工艺，装夹定位技术与夹具设计与制造技术，金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益，对国家整个制造业的技术进步，提高制造业的市场竞争力有着重要的意义。数控技术的性能上正在向高速高精高效化、柔性化、工艺复合性和多轴化、实时智能化方向发展，与功能方面，当代数控则快速的向用户界面图形化、科学计算可视化、插补和补偿方式多样化、内装高性能PLC、多媒体技术应用等更加科学合理的方向发展仿真模型是对系统的数学模型（简化模型）进行一定的算法处理，使其成为合适的形式（如将数值积分变为迭代运算模型）之后，成为能被计算机接受的“可计算模型”。仿真模型对实际系统来讲是一个二次简化的模型。CAD/CAM仿真实验是指将系统的仿真模型在计算机CAD/CAM软件上运行的过程。仿真是通过实验来研究实际系统的一种技术，通过仿真技术可以弄清系统内在结构变量和环境条件的影响。数控车床的加工过程与普通加工也有很大的影响，加工工艺设置越合理，工件质量和稳定性越好，反之，加工出来的工件可能会出现严重的的质量问题而不能满足加工要求。要确定出正确的加工工艺必须作好对影响加工质量因素的分析和确定：选择合理的刀具，使刀具刚性能达到工件材料车削要求，保证刀具耐用度不低于一个工作班日。 加工余量的选择，缩短加工时间，降低零件加工费用；保证得到图纸上所规定的精度和表面粗糙度要求；更合理地安排热处理工序的安排；更好的处理工件刚性以免零件发生变形。进行有效合理的车削加工，避免多走空刀，提高生产效率。选择工件夹具，确定合理的定位方式和夹紧方法，做到装夹工件快速有效 确定合理的切削用量。加工工艺分析是对零件进行加工前的必要准备条件，因此熟悉数控车床的性能特点，提出刀具方案和夹具方案，对数控加工来说具有非常重要的意义。2 数控车床加工工艺的分析数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序。因此数控加工相对于普通加工具有一定的复杂性。虽然经过数控加工的零件无论在效率和质量上对要优于在普通机床上加工的零件，但是并不是所有的加工工艺过程都适合在数控机床上完成，在很多的情况下只有零件的某一道工序需要在数控机床上加工。这就需要我们对零件图样进行仔细的研究和分析，以及考虑到零件加工质量的要求，选择加工精度要求较高的一道或几道工序进行加工。除此之外，还应该考虑到设备的利用率和生产车间实际的生产条件，适合使用数控机床进行加工的部分包括以下几个方面：传统老式机床加工无法保证其加工质量要求的；普通机床无法加工的；普通机床无法满足加工效率以及在进行手动加工有可能引入较大的加工误差和随机误差。普通机床无法满足加工效率以及在进行手动加工有可能引入较大的加工误差和随机误差。对于经常变更生产对象的情况下应尽可能的使用数控机床，因为数控加工的特点就是只须更改加工程序即可； 批量小而又多次重复生产的零件；几何形状复杂的零件；贵重零件加工； 需要全部检验的零件； 试制件。当然作为现代机械生产的工具高效率高精度的代表，数控机床的优点虽然如此之多，我国数控机床的发展也相当迅猛，但是它在我国工业生产中的比重依然很小，价格也是非常的高，因此生产成本也非常高，在对于一些简单的，加工质量要求不是特别高，以及不能满足生产效率要求的情况，占机调整时间长，加工部位分散，需要多次安装、设置原点，按某些特定的制造依据加工的型面轮廓，严尽把数控机床当作普通机床使用，降低生产成本。3 零件图分析 图1 锥面及螺纹配合零件图（1） 对构成零件轮廓的几何条件进行分析 上图中件1为一带螺纹和退刀槽的锥面轴，相对于中线对称是一个回转体零件，零件图如上，件1，件2均为带锥面的回转体零件并且还增加了内螺纹的配合，锥面有良好的定位和减少应力集中的作用，而增加了螺纹配合也使该零件配合更加的可靠，由于该零件有内部结构，故在此能更加清楚的表达出零件的主要形状特征。右图为一外轮廓为椭圆面的带有内锥孔和内螺纹的配合件，长轴80毫米，短轴为40毫米；件1左端有一带倒角的深孔，外轮廓为两个宽为5毫米而深为3.5毫米的圆周槽，通过一个半径为4毫米的圆弧连接锥度为5度的锥面，其次为公称直径为24毫米的外螺纹。件一轴锥面与件2采用间隙配合，螺纹采用正常配合，图中未注到角均为1毫米，该零件图上漏掉了零件加工精度即粗糙度的要求，以及件1图零件轴赘面和最右端轴与件2图中各孔的配合类型，其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；再此进行更正将其锥面的配合类型设定为间隙配合，螺纹按照正常配合，而最右端轴标注为20H7g6的间隙配合。 零件图上的图线位置是十分清晰，编程的时候比较方便下手； 零件图上给定的几何条件比较合理，数学处理也比较简单。 该零件图上尺寸标注适应数控车床加工的要求，而且使用了同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。（2） 尺寸精度要求分析 通过分析零件图样尺寸精度的要求，以及现有数控机床的加工能力判断能利用车削工艺保证其加工质量的要求，因此可以保证加工的可行性。（3） 形状和位置精度的要求 零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准准，还可以和测量基根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。该零件图中没有标注必要的形位公差，再此将其设定为同轴度不超过0.005毫米，两个零件图的端面的相对于轴线的垂直度设定为不超过0.004毫米，各直线度统一规定为。（4） 表面粗糙度要求 表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。由于该图没有明确的标注出表面粗糙度要求，在这里根据该零件的规格个类型将其分别统一加以规定，配合面，包括锥面配合及轴与孔的配合设定为表面粗糙度Ra3.2将非配合面如件1图和件2零件图的外圆轮廓精度和端面表面粗糙度标为Ra6.3（5） 材料与热处理要求 零件图样上给定的材料是45号钢，可以通过该零件的材料确定其热处理要求，并判断出可以使用硬质合金刀具进行加工、数控车床型号选定为FUNUC-0I系统机床为其加工机床、并根据该材料确定加工给出加工此类零件切削用量。4 确定零件的装夹方式在数控车削加工过程中，夹具是用来装夹被加工工件的，对工件的加工精度影响极大，如若选择不当不仅会导致被加工工件精度的降低，严重的甚至会直接使所加工的工件不能使用从而导致报废。因此，选择合理的装夹方式对工件的加工非常重要，它不仅要保证被加工工件的定位精度，还要使所选择的夹具尽可能做到装卸方便、快捷。零件的装夹包括以下几个方面：（1） 直接找正装夹此法是用百分表、划线盘或目测直接在机床上找正工件位置的装夹方法。（2） 划线找正装夹此法是先在毛坯上按照零件图划出中心线、对称线和各待加工表面的加工线，然后将工件装上机床，按照划好的线找正工件在机床上的装夹位置。这种装夹方法生产率低，精度低，且对工人技术水平要求高，一般用于单件小批生产中加工复杂而笨重的零件，或毛坯尺寸公差大而无法直接用夹具装夹的场合。（3） 用夹具装夹夹具是按照被加工工序要求专门设计的，夹具上的定位元件能使工件相对于机床与刀具迅速占有正确位置，不需找正就能保证工件的装夹定位精度，用夹具装夹生产率高，定位精度高，但需要设计、制造专用夹具，广泛用于成批及大量生产。对于锥面轴配合的件1图，件2图两零件来说，由于他们都属于回转体零件，通常将径向设计基准设置在两回转体轴线上，将轴向设计基准设置在工件的某一端面或几何中心处。因此取两图的轴线为设计基准，加工定位基准选件1图外圆和件2外椭圆面，装夹工具选择数控车床最常用的通用卡具三爪卡盘，它不仅装夹牢靠而且自动定心能力特别强。5 数控加工刀具的确定数控机床使用的刀具与一般刀具相比性能有很大的不同，首先数控机床刀具刀体上有23定位面（X，Y，Z方向），从刀尖至定位面的尺寸精度要求很高，而且刚性、装夹调整方便程度，切削性能、耐用度等等性能的要求更高。选用合理数控刀具不仅能提高加工效率又能提高产品质量。对于所给出图件1，件2两个零件来说。钻中心孔时选用直中心钻，钻孔、扩孔选择硬质合金钻头，粗、精车外圆选93左边偏刀切槽选用3mm的切槽刀。镗孔时选镗刀，对件1图外螺纹和内螺纹分别采用外螺纹车刀和内螺纹车刀，将所选车刀类型和参数整理归纳制成表格如下：表1 数控加工轴刀具卡片序号刀具号刀具名称规格数量刀尖半径项目1T0193偏刀10.5轮廓粗加工2T0275车刀10.2轮廓精加工3T033mm切槽刀10.1槽加工4T04螺纹刀10.1车外螺纹表2 数控加工件2零件刀具卡片1TO193偏刀10.5外轮廓粗加工2T0275车刀10.1外轮廓精加工3TO4内孔膛刀10.2内轮廓精加工4T033毫米内孔槽刀10.1切内孔槽5T05内孔螺纹刀10.1车孔螺纹6T0618mm钻头1钻孔序号刀具号刀具名称规格数量规格项目 5.1 刀具参数选择原则(1) 要考虑工件的实际情况 选择刀具合理几何参数，要考虑工件的实际情况，主要是工件材料的化学成分、制造方没热处理状态、物理机械性能(包括硬度、抗拉强度、延伸率、冲击韧性、导热系数等)，还有毛坯表层情况、工件的形状、尺寸、精度和表面质量要求等。 (2) 要考虑刀具材料和刀具结构 选择刀具合理几何参数时，要考虑刀具材料的化学成分、物理机械性能(包括硬度、抗弯强度、冲击值、耐磨性、热硬性和导热系数)，还有刀具的结构型式，是整体式、焊接式或机夹式等。 (3) 要注意各个几何参数之间的联系 刀具的刃形、刃区、刀面和角度之间是相互联系的，应该综合起来考虑它们之间的作用与影响，分别确定其合理数值。从本质上看，这是一个多变量函数的优化设计问题，若用单因素法难免有很大的局限性。例如，选择前角。时，至少要考虑卷屑槽型、有无倒棱及刃倾角s的正负大小等，联系这些情况，优选合理的前角值，不要割裂它们之间的内在联系，孤立地选择某一参数。 刀具几何参数包括刀具的切削角度（如r0、a0、Kr、Kr、s）等，刀面形式（如前刀面，带倒棱的前刀面等）及切削刃的形状（如直线形，折线形，圆弧形等）等。(4) 要考虑具体的加工条件 选择合理几何参数，也要考虑加工条件，这就是机床、夹具的情况，工艺系统刚度及功率大小，切削用量和切削液性能等。一般地说，粗加工时，着重考虑保证最长的刀具使用寿命，精加工时，主要考虑保证加工精度和已加工表面质量的要求；对于自动线生产用的刀具，主要考虑刀具工作的稳定性，有时需要着重解决断屑问题；机床刚性和动力不足时，刀具应力求锋利(如增大前角和主偏角，减小切削刃钝圆半径等)，以减小切削力和振动.5.1.1刀具材料的选择原则数控刀具在工作时要承受很大的压力，冲击和摩擦，一般材料在这样恶劣的条件下会迅速破损。所以，作为数控车刀具材料必须具备下列五个条件：（1）硬度和耐磨性，刀具要从工件材料上切下切屑，其硬度就需大于工件材料。一般高速钢的刀具材料的硬度在60HRC以上，而硬质合金与陶瓷的硬度一般在90HRC以上，且陶瓷的硬度高于硬质合金。（2）强度和韧性，刀具在切削时都要承受很大的切削力或冲击力。要保证刀具在切削时不至于蹦刃和折断，刀具材料就必须具备足够的强度和韧性。（3）耐热性，它是指刀具材料在高温下保持硬度，耐磨性，强度，和韧性的性能，刀具材料的耐热性越好，表明刀具材料在高温时抗蒴性变形和抗磨损的能力越强。（4）导热性，刀具材料的导热性越大，则切削时由刀具传走的热量也越多，这有利于降低切削温度和提高刀具耐用度。5.1.2刀具前角的选择原则对于前角来说，增大前角，可减少切削变形，从而减少切削力、切削热和切削功率，提高刀具的使用寿命。但增大前角，会使切削刃强度降低，容易造成崩刃，另一方面使散热情况变坏，致使切削温度增高，刀具使用寿命下降。因此，在一定切削条件下，存在一个合理前角。 图2前角的合理数值 图3加工不同材料时刀具的合理前角 选择合理刀具前角可遵循下面几条原则：（1）根据刀具材料的种类和性质选择前角刀具材料的强度及韧性较高时(如高速钢)，可选较大前角；反之，强度及韧性较低(如硬质合金陶瓷)时，可选较小前角。见图3。（2）根据工件材料的种类和性质选择前角加工塑性材料(如钢)，应选较大的前角；加工脆性材料(如铸铁)，应选较小前角。工件材料的强度和硬度大时，切削力大，温度较高，宜选较小前角；反之，强度和硬度小时，选较大前角。见图4。（3）选择前角还要考虑一些具体加工条件粗加工，特别是断续切削，有冲击载荷时，为增强刀具强度，宜选较小前；精加工或工艺系统刚性差，机床动力不足，应选较大前角。（4）成形刀具，数控机床和自动线刀具，为增加工作稳定性和刀具使用寿命应选较小前角。5.1.3刀具后角的选择原则对于后角来说，增大后角，可降低切削力和切削温度，改善已加工表面质量。但增大后角也会使切削刃和刀头的强度降低，减少了散热面积和容热体积，加速刀具磨损。 图4 后角大小对刀具磨损体积的影响图5说明在规定了后刀面磨钝标准VB的情况下，后角较大的刀具达到磨钝标准时，磨去金属的体积较大（见图a），可使刀具使用寿命提高，但是加大了刀具的磨损值NB，这会影响工件的尺寸精度。合理选择后角应遵循的原则：（1）粗加工或承受冲击载荷时，切削刃应该有足够强度，应取较小后角；精加工时可适当增大后角，应提高刀具使用寿命和加工表面质量。（2）工件材料强度硬度高时，宜取较小后角；对于有尺寸精度要求的刀具，则宜减小后角，以减小NB值(图5)5.1.4 刀具主偏角的选择原则对于主偏角来说，减少主偏角会使切削厚度减少，切削宽度增加(见图6)，从而使单位长度切削刃所承受的载荷减轻，散热条件改善，可使刀具使用寿命提高。但是，减少主偏角会导致背向力增大，同时刀尖与工件的摩擦加剧，会导致刀具使用寿命下降4。图5主偏角角对切削的影响选择主偏角的一般原则如下（1）粗加工和半精加工时，硬质合金刀一般选用大的主偏角，以利于减少振动，提高刀具耐用度，断屑和采用较大的背吃刀量。（2）切削很硬的材料时，为减轻单位长度切削力上的负荷，改散刀头导热和容热条件，提高刃具耐用度，宜取较小的主偏角；（3）工艺系统刚性较好时，减小主偏角可提高刀具耐用度，刚性不足时应取大的主偏角甚至主偏角大于，以减少振动和吃刀抗力。（4）单件小批量生产时希望用数量较少的刀具加工出工件上所有的表面，则选用通用性较强的主偏角，如偏车刀或车刀3。5.1.5 刀具副偏角的选择原则对于副偏角来说，副偏角越小，切削刃痕的理论残留面积的高度也越小，可以有效地减少已加工表面的粗糙度。同时，还加强了刀尖强度，改善了散热条件。但副偏角过小会增加副切削刃的工作长度，增大副后刀面与已加工表面的摩擦，易引起系统振动，反而增大表面粗糙度。其功能和选择原则如下（1）副偏角影响残留面积和高度。副偏角决定副切削刃和已加工表面的相对位置，因此，副偏角的合理数值首先应满足已加工表面粗糙度的要求，这一点在精加工时尤为重要。精加工时，常在副刀刃上磨出一般副偏角等于零的修光刃，取修光刃长度略大于进给量，在工厂实践中，常采用高速度大走刀的光整加工，就是在车刀的副切削刃上磨出一个修光刃，虽然进给量取得较大，但却能减小表面粗糙度数值。（2）副偏角影响吃刀抗力的大小，取大的副偏角使吃刀抗力降低。精加工时总的切削力不大，即使副偏角取小值，吃刀抗力的增加也不明显，不致引起振动。 副偏角影响刀尖的强度和改善散热条件。如加工高硬度，高强度工件或有冲击载荷（断续切削）时，应取较小的副偏角，以提高刀尖强度，这时常取副偏角为4度到6度。5.1.6 刀具过渡刃的选择原则在刀尖附近（介于主副切削刃交点处），在切削过程中，发热量较集中并难以散发，易引起刀尖的磨损，并限制切削速度的提高。为了减少切削过程的振动，往往选取较大的主偏角，主偏角取大值又会因为刀尖角减小而引起刀具耐用度下降。为解决这一矛盾，在近刀尖处磨出一个过渡刃，这样不但增强了刀尖的强度和改善其散热条件，而且还减小了切削厚度和增加了切削刃的工作长度，明显地提高了刀具耐用度和减少了表面粗糙度数值。5.1.7 刀具刃倾角的选择原则刃倾角对切削的影响（1）影响切削刃的锋利性当刃倾角s45时，刀具的工作前角和工作后角将随s的增大而增大，而切削刃钝圆半径却随之减少，增大了切削刃的锋利性。（2）影响刀头强度和散热条件刃倾角为负值的刀具切入时，从切削刃开始，可增强刀尖强度，提高刀具使用寿命。如(图7)所示。（3）影响切削力的大小和方向4刃倾角为正时，切削力降低；为负时，切削力增大。当负刃倾角绝对值增大时，背向力会显著增大，易导致工件变形和工艺系统振动。因此，在工艺系统刚度不足时，应尽量避免采用负刃倾角。 图6刃倾角对切削刃冲击位置的影响5.2 刀具参数的确定根据上述刀具参数的选择原则，以下是对具体零件加工的刀具参数进行选择，具体参数如表3。表3 刀具参数加工方式刀具参数粗加工刀具参数精加工刀具参数切槽加工刀具参数镗孔加工刀具参数螺纹刀具参数选择刀具名外圆刀75外圆车刀3毫米槽刀镗刀螺纹刀刀具材料硬质合金刀具硬质合金刀具硬质合金刀具硬质合金刀具硬质合金刀具刀具号T01T02T03T04T05刀具补偿号0102030405刀柄长度12512520150刀柄宽度20202015刀尖半径10.20.10.50.1刀具前角80刀具后角30主偏角95副偏角5刃倾角2倒棱前角-5倒棱宽度0.5轮廓车刀类型外轮廓车刀外螺纹刀对刀点方式刀尖尖点刀具偏置方向左偏钝圆半径刀具引角编程刀位点前刀点前刀点刀具宽度2.5刀刃宽度2.5刀尖宽度6 确定合理的切削用量合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。切削深度t。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般L的取值范围为：L=（0.60.9）d。切削速度v。提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右；而用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可选200m/min以上。主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为：式中，d为刀具或工件直径（mm）。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调（倍率）开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。进给速度VF VF应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。vF的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时VF可选择得大些。在加工过程中，VF也可通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制。表4 车削加工的切削速度(m/min)被切削材料名称 轻切削切深0.510.mm进给量0.050.3mm/r 一般切削 切深14mm 进给量 0.20.5mm/r 重切削切深512mm 进给量 0.40.8mm/r 优质碳素结构钢 10# 100250 150250 80220 45# 60230 70220 80180 合金钢 b750MPa100220 100230 70220 b750MPa70220 80220 80200 粗车外圆和内孔时，f=0.1、s=1000r/min。 精车外圆和内孔时，f=0.05、s=1200 r/min。车内外螺纹时，f=1.5mm/min,s=500r/min钻孔时转速s=650r/min，采用手动进给。7 确定加工工序零件的加工工序包括两个方面的内容：（1）工序集中：就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。（2）工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。此设计的主要目是研究锥面及螺纹配合的数控加工与研究，为了研究过程方便并达到较高的精度，故采用工序分散原则，而在实际生产中应严格按照原则办事。各加工工序的选择参照表5及表6表5 轴加工工序卡工步工步内容刀具号刀具规格主轴转速进刀量mm/r背吃刀mm备注1车端面T0120X201000手动2自右至左粗车外表面T0120X2010000.51自动3自右至左精车外表面T0220X2012000.10.5自动4切槽T0320X205000.11自动5车外螺纹T0460500自动 表6 轴套加工工序卡工步工步内容刀具号刀具规格主轴转速进刀量mm/r背吃刀mm备注1车端面T0120X2010000.1手动2粗车外圆T0120X208000.12自动4精车外圆T0220X2010000.050.5自动5钻孔18毫米800手动6粗镗内孔T037000.11自动7精镗内孔T045000.1自动8切内槽T053mm自动10车内螺纹T06605000.1自动8 程序生成使用CAXA数控车软件对零件进行建模、造型、生成轨迹、轨迹仿真、最后自动生成G代码的连续操作。8.1 自动编写锥面轴的加工程序：首先用CAXA数控车软件对件1轮廓进行二维造型，如图7所示。 图7 件1轴零件二维造型形成粗、精加工轨迹：轮廓粗车点工具栏右上方轮廓粗加工图标，进行轮廓粗加工的参数设置如图9 ， 对各个参数设置完成以后点击确定，拾取加工工件轮廓轨迹，按空格键后选取“单个拾取”，然后用鼠标左键沿着工件轮廓拾取如图10虚线部分，拾取完工件轮廓后，在绘图栏左下角的提示下按鼠标右键，然后用左键拾取毛坯轮廓如图11虚线部分所示，拾取完，按右键，根据提示，设置退刀点，或者直接按空格键，在提示栏里输入安全位置的进退刀点。此时加工轨迹生成如图9所示： 图8 粗车参数表的设置 拾取工件外轮廓 图 9 锥面轴右端轮廓拾取图拾取毛坯外轮廓 图 10 锥面轴毛坯轮廓拾取设置进退刀点生成粗加工轨迹：在绘图框右边用鼠标点进行外轮廓粗加工参数设置，如图所示： 在拾取工件轮廓轨迹时，按空格键，选项中选取“单个拾取”，然后鼠标左键沿着工件轮廓依次拾取如图虚线部分，拾取完工件轮廓后，在绘图栏左下角的提示下按鼠标右键，然后用左键拾取毛坯轮廓如图11虚线部分所示，拾取完，按右键，根据提示，设置退刀点，或者直接按空格键，在提示栏里输入安全位置的进退刀点。此时加工轨迹生成如图所示： 图11 件1加工轨迹图 为了后续操作，先隐藏粗刀轨迹，以使图形界面更加简洁。轮廓精车点工具栏图标，进行精车设置，精车设置对话框如图13所示。设置完后按确定，回到工件轮廓图，跟粗加工步骤一样拾取工件轮廓，拾取完按鼠标右键，不用拾取毛坯轮廓，直接点安全进退刀点，此时生成的精车轨迹如图14所示：图12 精车参数表的设置精车轨迹如下 图 13 精车轨迹图为了后续操作，可以先隐藏精刀轨迹，以使图形界面更加简洁。切槽先单击主菜单中的【编辑】【元素不可见】命令，隐藏精车轨迹。然后点，同样方法，进行切槽设置，切槽设置对话框如图所示。设置完后按确定，回到工件轮廓图，跟粗加工步骤一样拾取工件轮廓，拾取完按鼠标右键，不用拾取毛坯轮廓，直接点安全进退刀点，此时生成的切槽轨迹如图所示： 图14 切槽参数表的设置 图 15 切槽轨迹切螺纹 点进行设置，螺纹设置对话框如图所示。设置完后按确定，回到工件轮廓图，跟粗加工步骤一样拾取工件轮廓，拾取完按鼠标右键，不用拾取毛坯轮廓，直接点安全进退刀点，此时生成的螺纹轨迹如图 17所示： 图 16 螺纹参数设置 图 17 螺纹加工轨迹件1图右端全部轨迹如图 18所示。 图 18 件1右端轨迹代码生成1） 先单击主菜单中的【数控车】【机床类型设置】命令，或单击数控车工具栏中的“机床类型设置”图标,根据自己选用的数控车床型号进行设置。 图 19 机床类型设置2） 后置设置单击主菜单中的【数控车】【后置设置】命令，或单击数控车工具栏中的“后置设置”图标进行设置，对话框设置如图20所示： 图 20 后置设置表击主菜单中的【数控车】【代码生成】命令，或单击数控车工具栏中的“代码生成”图标，按照加工顺序拾取刀具轨迹，拾取完毕后，按鼠标右键出现加工代码所图21所示： 图 21代码生成图件1左端与右端类似，在此略去，下面讨论件2轴套零件的加工方法：8.2用CAXA数控车软件对件2轮廓进行二维造型，如图22所示 图22 件2模型图9 工件安装与对刀在使用数控机床对工件进行加工时，必须保证工件在机床或夹具中相对刀具及其切削成形运动占有某一正确位置 ，工件安装是否正确、可靠、迅速和方便，会影响加工质量和生产率。常用安装方法有：直接安装；使用专用夹具进行安装；零件图中所给直径为50mm材料为45#圆柱棒料，故选通用三爪卡盘装夹。 对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置。它是数控加工中最重要的操作内容，其准确性将直接影响零件的加工精度。在实际生产中往往通过试切对刀，以便得到更加准确和可靠的结果。对于数控机床来说，我们只需要在Z、X轴方向进行对刀就可以了， Z轴对刀时将车刀手动缓慢的向端面靠近即靠刀，当细微的切削产生时，停止刀具移动，输入“Z0”，点击“测量”，数控车床生成一个数值，这样就完成了Z轴的对刀步骤。X轴对刀：社区门户 _V-KO II J9j7 cQ启动机床，用手轮方式将刀具移动至靠近工件外圆面位置，将主轴正转，刀具以手轮进给倍率为0.01的速度进行外圆碰刀，后Z轴正向退出，X轴在相对坐标进行清零，X轴进刀（进刀量在0.2mm左右），再Z轴往负方向进行外圆车削HR:l*LC2T0，4vrj停机（用游标卡尺）测量工件车削后外圆的直径。社区门户X%cW9*a,et4f将系统操作面板切换至录入方式（MDT）方式界面，输入“G50X20.0”（在这里X20.0是指工件车削后测量出的尺寸）。社区门户*H H6Mgg0k8同时在录入方式下执行该值-按下“循环启动键”KrVt X轴对刀完成，刀具退开。10 自动加工并测量修调工件测量修调是工序后阶段最重要的手段。由于一系列误差的存在，加工出来的工件必然有误差，这就需要我们修调来达到技术要求。当然，它更是工序方案对比最有价值的参考。从它们工件质量中我们可以看出好多问题，得于下一个零件加工的参考并鉴于改善。其中主要出现的加工误差及分析如以下表3和表4所示表7数控车削轴类工件误差的种类、原因及预防措施误差种类产生原因预防措施尺寸误差1. 看图错误2. 对刀不准确3. 量具有误差或测量方法不正确4. 由于切削热的影响，使工件尺寸发生变化5. 手动进给时，车刀进给超出图样尺寸6. 车槽时，车槽刀主切削刃太宽或太窄，使槽宽