数控工艺设计说明书.doc

数控工艺设计说明书I.概述2A.任务：2B.要求：2II.零件加工工艺分析2A.结构分析2B.精度分析2C.零件装夹与定位基准分析2D.加工刀具分析2III.工艺处理3A.数控加工前的零件预加工3B.数控车削和铣削加工3C.零件的后续加工3IV.数控车铣削加工工艺文件3A.数控车铣削加工的数控编程任务书3B.数控车铣削加工时的零件装夹安装方式3C.数控车铣削加工工序3D.数控车铣削加工刀具4E.加工用量的选择与确定4F.编程参数的计算4G.机床刀具轨迹节点坐标与零件加工的轨迹运行图4H.程序编制4V.数控车铣削加工的操作4A.数控编程辅助参数的确定（刀号、刀补、间隙补偿等）4B.数控加工的刀具安装4C.三爪自动定心卡盘和数控回转工作台及工件在数控回转工作台的安装5D.工件的校正5E.数控加工的对刀5F.数控加工首件试切6I. 概述A. 任务： a) 按给定零件正确绘制零件图一张（A3）b) 设计给定零件的机械加工工艺或数控加工工艺，填写机械加工工艺过程卡和数控加工工序卡；绘制数控加工走刀路线图。c) 编写设计说明书一份（3000字以上）B. 要求：a) 图纸的图框按带装订边的格式画，标题栏用学生制图推荐（140mm）b) 改正原图错误，补齐所缺尺寸，将旧标准或非第一系列的换成新标准或第一系列。特别要注意线型、尺寸及粗糙度的标注及剖面线c) 视图表达、零件材料等一律采用新标准d) 如果选用专用夹具，夹具只需在设计说明书中绘出装配草图e) 全部资料完成后装袋上交II. 零件加工工艺分析A. 结构分析在数控车削和铣削加工中，零件车削和铣削加工成形轮廓的结构形状并不复杂，但零件的尺寸精度尤其是零件的几何精度要求较高。B. 精度分析参见零件图，在数控车削和铣削加工中，重要的加工部位有，在数控铣削加工中，重要的加工部位有，。由上述尺寸可以确定，零件的轴向尺寸应该以零件右端面为准。C. 零件装夹与定位基准分析在数控粗车加工中，该零件有夹头，因此采用三爪卡盘的装夹定位方式进行零件的装夹定位。在数控精车加工中，因为并没有切断零件，因此依旧采用三爪卡盘的装夹定位方式进行零件的装夹定位。在立式数控铣床上，使用机用三爪卡盘就可以对零件进行装夹定位。以50的右端面作为定位基准。D. 加工刀具分析参见刀具卡，在该零件的数控车削加工中，为保证零件加工轨迹的准确性，零件外圆部位的粗精加工使用主偏角Kr=90的外圆车刀，零件的空刀槽部位使用B=3mm切槽车刀，零件螺纹部位加工使用螺纹车刀，就可满足加工所需。在零件的数控铣削加工中，使用10mm普通圆柱立铣刀进行零件左端内外轮廓加工，使用6mm普通圆柱立铣刀进行零件左端内外轮廓加工，就可以达到加工要求。由零件加工的上述工艺分析，确定加工使用的设备、辅具、材料如下：a) 加工选择在FANUC数控系统的数控车床和铣床上进行。b) 配备零件毛坯一件。毛坯材料为45钢，毛坯尺寸为53mmx200mm。c) 配备三爪自动定心卡盘、垫铁等相干辅具。d) 配备：中心钻（B4mm）1支 外圆粗车车刀（Kr=90R=2mm）1把 外圆精车车刀（Kr=90R=0.2mm）1把 切槽车刀（B=3mm）1把 螺纹车刀1把 扩孔钻（8mm）1支 圆柱立铣刀（10mm）1把 圆柱立铣刀（6mm）1把III. 工艺处理在实际生产中，大部分零件的加工往往是混合工艺的形式来进行编制的A. 数控加工前的零件预加工目的是为数控车铣削提供可靠的装夹工艺基准。内容为调质处理B. 数控车削和铣削加工其工艺内容见下述数控工艺文件C. 零件的后续加工此处略过IV. 数控车铣削加工工艺文件A. 数控车铣削加工的数控编程任务书此处略过。B. 数控车铣削加工时的零件装夹安装方式为了保证加工精度，零件分为粗车加工和精车加工。粗车加工时采用三爪自定心卡盘一次装夹零件，精车加工时同样采用三爪自定心卡盘。铣削粗精加工都采用机用三爪自定心卡盘。其安装方式和工件坐标系原点设定卡此处略过。C. 数控车铣削加工工序粗车：使用Kr=90R=2mm的外圆粗车车刀，粗车加工零件的外形，使用B=3mm的切槽车刀粗切零件的外形。加工后所留余量见数控加工工序卡。精车：使用Kr=90R=0.2mm的外圆精车车刀，精车加工零件的外形来达到要求，使用B=3mm的切槽车刀精切零件的外形。使用螺纹车刀攻螺纹以达到要求；零件调头重新安装装夹定位后，精车加工零件左端以及钻、扩孔达到要求。粗铣：使用10mm圆柱立铣刀粗铣内外轮廓型腔轨迹曲线加工后所留余量见数控加工工序卡。精铣：使用6mm圆柱立铣刀粗铣内外轮廓型腔轨迹曲线D. 数控车铣削加工刀具T01：Kr=90R=2的外圆粗车车刀（可转位刀片）T02：Kr=90R=0.2的外圆精车车刀（可转位刀片）T03：刀刃宽B=3mm的切槽车刀（可转位刀片）T04：螺纹车刀（可转位刀片）T05：中心钻B4T06：10圆柱立铣刀T07：6圆柱立铣刀T08：扩孔钻8参见数控刀具卡E. 加工用量的选择与确定数控粗车加工中，每次切削进给选择背吃刀量都不同，有些是分数次切削进行粗车加工。加工后的零件各部位均留精车余量0.91mm（两边）；控粗铣加工中，加工后的零件各部位均留精车余量1mm，数控粗、精车加工主轴转速与进给速度选择参见工序卡。F. 编程参数的计算此处略过G. 机床刀具轨迹节点坐标与零件加工的轨迹运行图参见刀具轨迹运行图H. 程序编制此处略过V. 数控车铣削加工的操作A. 数控编程辅助参数的确定（刀号、刀补、间隙补偿等）此处略过B. 数控加工的刀具安装车削：车削外圆、台阶圆、端面时各种类型车刀的安装与要求相同。车刀安装得是否正确将直接影响切削能否顺利进行和工件的加工质量，因此车刀安装后必须做到：a) 刀尖严格对准工件中心，以保证车刀前角和后角不变，否则车削工件端面时，工件中心将会留下凸头并损坏刀具。b) 车刀刀杆应该与进给方向垂直，以保证主偏角和副偏角不变。c) 为避免加工中产生振动，要求车刀刀杆伸出长度应该尽量短，一般不超过刀杆厚度的11.5倍。d) 最少要用刀台上的两个螺钉压紧车刀，并且要求轮流拧紧螺钉。车刀对准工件中心的方法：使用垫片来达到车刀刀尖对准工件中心。垫片一般使用150200mm的钢片。垫片要垫实，垫片数量应该尽量减少。正确的垫法是：使垫片在刀头一端与四方刀架垂直于刀杆的边对齐。当车刀压紧后，试车车削端面，观察车刀刀尖是否对准中心，否则应该重新调整垫片并进行试切，直到车刀刀尖对准工件中心铣削：采用快换铣夹头和弹性套安装10mm和6mm圆柱立铣刀，安装步骤如下：1) 将铣夹头体装入主轴锥孔的键对准铣夹头上的槽，用拉紧螺杆紧固；2) 选用与铣刀柄部直径相同的弹性套，装入夹头体内。弹性套有三条均匀分布的弹性槽，以利于刀柄的定位夹紧，弹性套具有自动定心作用；3) 将铣刀装入弹性套内，伸出相应刀具长度。C. 三爪自动定心卡盘和数控回转工作台及工件在数控回转工作台的安装三爪卡盘：工件的装夹就是工件在车床上或夹具中定位和夹紧的过程。工件装夹时应注意：安装工件前，必须把三爪自动定心卡盘卡爪和被夹持工件的部位擦拭干净。 数控回转工作台：将数控回转工作台安装在工作台中间的T型槽内。回转工作台位置居于铣床工作台中部 用M16的T型螺栓将数控回转工作台压紧在铣床工作台面上 工件在数控回转工作台：在数控回转工作台上装夹工件时，必须使工件的圆柱台阶轴线与数控回转工作台的主轴轴线同轴。并使用定心心轴进行工件的装夹定位。 在数控回转工作台上装夹工件时，可使用三爪卡盘进行工件的装夹定位，再将三爪卡盘与工件用压板螺栓固定在数控回转工作台上。注意：必须使三爪卡盘轴线与其主轴轴线同轴 D. 工件的校正车削：由于三爪自动定心卡盘能够进行自动定心，所以当工件轴向长度不大并且加工精度要求不高时，可以不进行校正。但是此工件的精度要求较高，远离三爪自动定心卡盘的工件端有可能与车床的轴心不重合，所以必须进行工件的校正。用百分表校正工件的外圆和端面。铣削：找正三爪卡盘中心轴线与数控回转工作台主轴轴线同轴。找正时将百分表固定在主轴刀杆上，使百分表测头接触三爪卡盘基准内孔壁，转动数控回转工作台，使得百分表示值相同。E. 数控加工的对刀车削：a) 数控车床是三爪卡盘装夹零件，毛坯尺寸53mmx200mmb) 在数控车削加工中，是以车刀刀尖圆弧中心进行加工的。因此在对刀时，对刀尺寸应该减去刀尖圆弧半径R2和R0.2c) X向对刀。首先启动车床主轴，以刀尖上顶点在X方向上接触工件毛坯，停车测量零件直径。设定测量零件直径为53mm，此时车刀刀尖A点在X轴方向上为零件直径的一半26.5mm,再继续沿X轴正方向移动车刀100mm-26.5mm-2mm=71.5mm,即完成X方向的对刀。完成后记下此时的位置刻度d) Z向对刀。启动车床主轴，以刀尖左侧顶点在Z方向上接触工件毛坯，停车测量零件加工端面距坐标系原点距离。设定测量距离为90mm+3mm=93mm，（3mm为零件轴向长度余量）。此时先沿Z轴正方向移动车刀160mm-90mm-2mm=68mm,即完成Z方向的对刀。完成后记下此时的位置刻度。铣削：1) 数控铣床是数控回转工作台装夹零件，零件尺寸为50x84.7mm2) 在数控铣削加工中，是以铣刀中心进行编程计算的，因此在对刀时，对刀尺寸应该加上对刀时使用的铣刀半径R5和R3。对刀时可首先在刀柄上装夹10mm的标准圆柱棒替代铣刀进行对刀操作，待X向对刀与Y向对刀完成后，再更换10mm的圆柱立铣刀进行Z向的对刀操作3) X向对刀：首先启动铣床主轴，铣刀左边刃沿-X方向上接触零件侧面上部少许，此时铣刀中心在X轴方向上距零件端面距离为L=25mm+5mm+2mm(2mm为X向长度单边余量)=32mm，即完成X方向的对刀。完成后记下此时的位置刻度4) Y向对刀：首先启动铣床主轴，铣刀下边刃沿-Y方向上接触零件侧面，此时铣刀中心在Y轴方向上距零件中心距离为L=25mm+5mm+2mm(2mm为X向长度单边余量)=32mm，即完成Y方向的对刀。完成后记下此时的位置刻度5) Z向对刀：启动铣床主轴，铣刀底刃沿-Z方向上接触零件上端面，再沿Z轴正方向移动铣刀L=100mm-10mm=90mm,即完成Z方向的对刀，完成后记下此时的位置刻度6) 当使用6mm圆柱立铣刀时，换刀后在Z轴正方向移动6mm与10mm圆柱立铣刀的高度差，即完成了其对刀操作7) 完成上述操作，即保证车刀刀尖圆弧中心和铣刀中心置于工件加工起点。需要指出的是，由于误差的存