皮带轮的加工工艺及编程.doc

- 18 -毕 业 论 文 题目 皮带轮的数控加工工艺及程序设计 学生姓名 学 号 工作单位 班 级 专 业 指导教师 时 间 摘要通过对数控专业的学习和一段时间的实习，对数控机床和编程和操作有一定程度的了解和掌握，已经可以进行独立的编程和操作，本次设计通过选取一个皮带盘零件加工，介绍了零件的工艺分析、数控加工工艺、程序的编写以及对数控机床结构的了解。这次设计就达到了这样的目的，使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。关键词： 工艺 设备 数控编程目 录摘要：21.加工零件图:42.工艺分析52.1机床的合理选用52.2数控加工零件工艺性分析52.3零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点62.4加工方法的选择与加工方案的确定63.工件的装夹与定位731定位方式的选择732夹紧方式的选择733夹具的选择734定位安装的基本原则735刀具的选择84.确定切削用量841主轴转速的确定942进给速度的确定95加工顺序的确定1051先粗后精1052先近后远1053内外交加106.程式127.总 结 16致 谢 17参考文献 18皮带轮的加工工艺分析引言装备工业的技术水平和现代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，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活的最基本的生产资料，而数控又是当今先进制造技术和装备最核心和技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和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业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。1. 加工零件图2.工艺分析2.1机床的合理选用在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的因素主要有，毛坯的材料和类、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点：要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。2.2数控加工零件工艺性分析数控加工工艺性分析涉及面很广，在此仅从数控加工的可能性和方便性两方面加以分析。零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则：零件图上尺寸标注方法应适应数控加工的特点在数控加工零件图上，应以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面，而不得不采用局部分散的标注方法，这样就会给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因此可将局部的分散标注法改为同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注法。构成零件轮廓的几何元素的条件应充分在手工编程时要计算基点或节点坐标。在自动编程时，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。如圆弧与直线，圆弧与圆弧在图样上相切，但根据图上给出的尺寸，在计算相切条件时，变成了相交或相离状态。由于构成零件几何元素条件的不充分，使编程时无法下手。遇到这种情况时，应与零件设计者协商解决。2.3零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，生产效益提高。内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。零件铣削底平面时，槽底圆角半径r不应过大。零件上最好有合适的孔作为定位基准孔，若没有，要设置工艺孔作为定位基准孔(如在毛坯上增加工艺凸耳或在后续工序要铣去的余量上设置工艺孔)。若无法制出工艺孔时，最起码也要用经过精加工的表面作为统一基准，以减少两次装夹产生的误差。2.4加工方法的选择与加工方案的确定从图上可以看出,该零件主要由圆弧插补和直线构成.该零件的材料为45#钢，为软料，便于切削加工。毛坯尺寸为65x40mm。要求加工的分为外圆表面加工、钻孔加工、镗孔加工三个部分,分粗、精加工，精加工余量为1mm.首先，将65x40mm的毛坯在普通车床钻直径为15mm的孔，目的是为了数控镗扩孔之用，镗刀直经10mm；其次就是数控加工，分三次装夹完成：第一次装夹，加工右端部分，选用1号切断刀，用作光端面及倒角，再用外圆车刀（偏刀），用作车外圆根据刀具材料的性能和加工范围尽可能减少进刀次数，方便掉头后使用，减少对刀，最后选用60度镗刀，材料为S20，直径为10mm，分粗精两把镗刀将孔镗到直径为25mm的通孔，然后倒角为0.5x45度。第二次装夹，掉头选用软爪卡盘，以免夹伤表面，同样选用粗精加工，由图不难看出圆弧两头为垂直角度，故增装一把反偏刀，用来车圆弧，增装镗刀，刀刃宽为1.6mm，用于切内环槽。为了保证内孔光洁度，被吃刀量和进刀速度要适中，由经验而定，调头以后，先车外圆，为阶梯轴形式，以减少加工余量，然后选用1号偏刀，车削圆弧，留精加工余量为1mm;再选用反偏刀，将刚留下的锥度车去，再用精车刀精车到位；换2号镗刀扩孔，分粗精加工到直径为35的孔，因为是基孔制，上偏差+0.03，下偏差+0.02，所以孔必须准确，Z方向进刀至Z-19.0，闭环得知尺寸，倒角为0.5x45度；最后选用刀刃为1.7的的镗刀完成内环槽。最后将零件拿到专用机床打孔，用来固定的通孔，配定位削。第三次装夹，在加工中心上加工圆盘上的孔。3.工件的装夹与定位31定位方式的选择由以上工艺分析可知，该零件分多步加工完成。故在装夹时分两次装夹。轴向定位和圆孔定位，即采用零件右端面做为平面定位，再采用毛坯外圆表面做为轴向定位基准。用三爪卡盘软爪装夹，保证其形位公差的准确度，同心度、平行度、圆度等，采用毛坯的右端面作为零件的平面定位基准（装夹之前保证毛坯右端面水平光滑），使零件的右端面平稳的装夹在刀盘上。第二次加工装夹可采用平面定位，在第一步加工完成的外形的平面中任选两个平面可作为平面基准定位。32夹紧方式的选择本次加工分两步，在第一次装夹过程中采用上下方向夹紧，即采用液压加紧的 方式，使毛坯的的圆面紧贴在卡盘的凹面里，右端面平贴夹具三个水平台面。压力不能太大，否则会压伤圆孔的上端，甚至变形，工件在加工过程中不会因为切削力而移动即可。33夹具的选择根据本次加工要求，在装夹时采用通用夹具即可，主要采用三爪卡盘。可以自由放大和缩小的，由许多软硬爪。 34定位安装的基本原则在数控机床上加工零件时，定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。在选择时应注意以下几点：1）力求设计、工艺和编程计算的基准统一。2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能35刀具的选择根据本次加工需求，所选用的刀具及规格如下：、12 mm镗刀S20的材料、1.7 mm切断刀头的镗刀、偏车刀及90外圆车刀，偏车刀用于切削左端的台阶的圆弧R1.5、中心钻1.5mm,加长版，刀杆为30mm。、4.2mm钻头、6mm立铣刀、M5丝锥4.确定切削用量数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。切削用量是指切削速度v、进给量f、背吃刀量a三者的总称。也称为切削三要素。(1)切削速度v 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬间时速度。计算工公式如下 v=(dn)/1000式中：d工件或刀具切削刃上选定点的回转直径（mm）; n为工件的转速(r/s);(2)进给速度f 工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。单位为mm/r。 v=fn(3)背吃刀量a 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。单位用（mm） a=(Dw-Dm)/2式中：Dw工件等加工表面直径（mm）。 Dm工件已加工表面直径（mm）。41主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为铝件，刀具材料为高建工具钢，粗加工选择转速1500r/min,精加工选择2000r/min车削外圆，内孔由于刚性较差，采用粗车1000r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用600 r/min更稳妥。42进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度，得出下表。粗精外圆0.15min/r0.08min/r内孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r刀具号刀具材料切削速度(r/min)进给量(mm/min)背吃刀量(mm)T01高速钢10001002.5T02高速钢1800400.5T03高速钢2500601.0T04高速钢1500801.55加工顺序的确定在分析了零件图样和确定了工序装夹方式后，接下来即要确定零件的加工顺序。制定零件车削加工顺序遵循下列原则：51先粗后精 按照粗车-半精车-精车的顺序进行，逐渐提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。该皮带盘的加工就是将粗精加工分开来实现的：首先，加工为阶梯轴，然后用G71的循环指令，加工余量为1mm,然后采用精加工，镗孔也是现镗到孔径为24mm,换刀精镗至孔径25mm；调头也是一样先采用粗车外圆，然后用两把正反偏刀加工圆弧，留精加工余量1mm，再利用这两把刀精加工到位，然后镗孔，用G71循环指令先镗到孔径34mm，再选用精镗刀躺到位，即孔径35mm。最后切槽即可。52先近后远按加工部件相对于刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动的距离，减少空行程。对于车削而言，先近后远还有利于保持坏件或半成品的刚性，改善其切削条件。这样就 节省了大量时间，采用就近原则，该工件就是先加工右端面，然后从右向左加工。53内外交加即对有内表面，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面加工完毕后，再加工其它表面。该工件也可以采用内外交加的办法，先将外表面全部粗加工，再换刀进行精加工，为了保证右端面尺寸，基轴制，要保证其尺寸。粗加工，先加工外表面直径64mm,再加工小径44mm，然后镗孔孔径24mm；精加工，先车外圆到大径63mm，小径44mm，最后镗孔孔径25mm即可，调头一样。加工工序表1-1工序号程序编号夹具名称使用设备数控系统车间001O7011O7012三爪自定心卡盘CKA6140FANUCOi工步号工步内容刀具号主轴转速进给量mm/min背吃刀量mm备注程序号1车端面T01外圆车刀600r/mm1501.0手动2粗车右端外轮廓，留余量0.5mmT01外圆车刀（粗）600r/mm1201.5 自动3精车右端各表面至尺寸要求T01外圆车刀（精）800 r/mm500.5 自动4掉头装夹，粗车左端外圆轮廓，留余量0.5mmT01外圆车刀500 r/mm1201.5自动5粗镗内孔T02镗刀500 r/mm1001.0自动6精车外圆T01外圆车刀800 r/mm500.5自动7车槽上圆弧R1.5T03偏车刀600 r/mm301.5 手动8切内槽T04内槽镗刀1.6mm宽400 r/mm150.5自动9在加工中心上装夹，钻中心孔T01中心钻2mm1200 r/mm1502.0自动10钻4.2mm底孔T02 4.2mm麻花钻1500 r/mm120自动11铣沉孔7深5mmT036立铣刀1800 r/mm150自动12攻丝 T04 M5丝锥200 r/mm160自动6.程式注明：说明中只给与简单的介绍，具体的意思在工序卡中可以理解。程序O0001T0101（外圆车刀60）M03S500M08G00X67Z2G71U1.5R0.5G71P100Q200U0.5W0.5F120N100 G00X10 G01Z0F50 X44.5 Z-10 X63 Z-20 G00X67N200 Z2M03S800G70P100Q200G00X100Z100M05M30程序号换1号刀主轴正转转速为500r/min切削液开快速走到加工起点建立外圆粗车循环精加工程序第一段精加工程序最后一段精车循环快速运动到机床安全位置程序结束调头程序程序说明O0002T0101(外圆车刀)M03S500M08G00X67Z2G73U1.5R0.5G73P100Q200U0.5W0.5F100N100 G00X10 Z0 G01X46F50 Z-4.5 X42 Z-19 X63 Z-22 G00X67N200 Z2G00X100Z100T0202(镗刀)M03S600G00X12Z2G71U1.5R0.5G71P300Q400U-0.5W0.5F100N300 G00X35.07 G01Z-22F30 X25 Z-38 G00X10N400 Z2M03S1000G70P300Q400G00X100Z100T0101M03S800G00X67Z2G70P100Q200G00X100Z100T0303(偏车刀)M03S600G00X48Z-6G01X42F50G01Z-5.5G03X45Z-4G01X48G00X100Z100T0404(内槽刀)M03S400G00X0Z-11.85X33G01X37F15X33G00Z-11.75G01X37F15X33G00Z100X100M05M30程序号换1号刀主轴正转转速为500r/min切削液开快速运动到循环起点建立外圆封闭式复合循环切削精加工第一段程序精加工第二段程序快速运动到机床安全位置换2号刀主轴正转转速为600r/min快速运动到切削起点建立粗车循环开始镗孔精镗第一段程序精镗最后一段程序精镗孔循环快速运动到换刀点换1号刀精车外圆轮廓换3号刀车圆弧换4号刀（切内槽）程序结束以上两程序为车床加工程序，下面的是铣床的程序，主要加工的是右端的孔及螺纹，该序以右端面及25mm的内孔定位，在装夹时用软爪卡盘撑内孔夹紧。程序说明O0003T01M06;(中心钻)G00G90G54X19.09Y19.09M03S1200G43H1Z50M08G98G81Z-2R1F120X0Y27X-19.09Y19.09X-27Y0X-19.09Y-19.09X0Y-27X19.09Y-19.09X27Y0G00G80Z150M05M09T02M06(4.2mm麻花钻)G00G90G54X27Y0M03S1500G43H2Z50M08G98G83Z-10R2F120X19.09Y19.09X0Y27X-19.09Y19.09X-27Y0X-19.09Y-19.09X0Y-27X19.09Y-19.09G00G80Z150M05M09T03M06(6mm立铣刀)G00G90G54X27Y0M03S1800G43H3Z50M08M98P0004G00X0Y27M98P0004G00X-27Y0M98P0004G00X0Y-27M98P0004G00Z150M05M09T04M06(M5机用丝锥)G00G90G54X19.09Y19.09M03S200G43H4Z50M08G98G84Z-10R2F160X-19.09Y19.09X-19.09Y-19.09X19.09Y-19.09G80G00Z150M05M09M30%O0004G00Z2G01Z-5G91X0.5F100G90G03I-0.5F150G91G01X-0.5G90G00Z50%换一号刀第一个螺纹孔的位置（第一象限内的）建立刀具长度补偿建立钻孔循环，并钻第一个孔钻第二个孔取消钻孔循环主轴停止切削液关、换2号刀建立工件坐标系建立刀具长度补偿建立深孔啄钻循环换3号刀建立工件坐标系调用4号子程序二次调用三次调用四次调用换4号刀建立攻丝循环子程序（扩沉孔）结束语本次毕业设计是对我大学几年来所学基础知识和专业相关知识的综合考验，在设计过程中，由于自己所学知识比较零散尚未构成紧密地系统结构，所以应用时不够灵活，设计是一个周而复始的过程，整个过程中需要不断的计算、检查、修改，无形中锻炼了我发现问题、分析问题和解决问题的能力，为今后的工作打下了良好的基础。在设计期间，我翻阅了很多相关资料，也遇到了很多困难，比如考虑不够周全，专业知识不够扎实，从而使设计出现了很多纰漏，我也在不断的改进完善设计，但依然还是存在不足，希望老师查过补正。总之，在设计过程中，使我对自己的知识进行了很好的总结和系统化的巩固，学到了很多知识，设计如期圆满完成。致 谢本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校具远瞻的规划与教育，给予我们良好