SC024-钻套零件的数控加工工艺及编程设计【带三维图】【优秀数控类课题】
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钻套零件的数控加工工艺及编程设计【带三维图】【优秀数控类课题】
【详情如下】CAD图纸+word设计说明书.doc[11000字，33页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat
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工艺卡片.doc
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设计说明书.doc[11000字，33页]
目录
前言5
第一章 零件工艺分析7
1.1零件图的审查7
1.1.1图纸的正确性分析及尺寸标注7
1.1.2技术要求分析7
1.1.3材料分析8
1.1.4结构工艺性分析8
1.2工艺装备的选择8
1.2.1机床的选择8
1.2.2夹具的选择9
1.2.3不同机床上的装夹9
1.3刀具的选择10
1.3.1刀具的材料及性能10
1.3.2刀具的确定11
1.4切削用量的选择15
1.4.1背吃刀量ap（即切削深度）的确定15
1.4.2主轴转速的确定16
1.4.3进给速度的确定17
第二章 加工工序的设计18
2.1工序的划分18
2.1.1工序划分的原则18
2.1.2工序的划分方法18
2.1.3划分工序18
2.2工序1的加工过程19
2.2.1确定工件坐标系19
2.2.2工件的装夹19
2.2.3加工刀具的选择19
2.2.4加工路线20
2.2.5加工程序21
2.3工序2的加工过程23
2.3.1确定工件坐标系23
2.3.2工件的装夹23
2.3.3加工刀具的选择24
2.3.4加工路线24
2.3.5加工程序25
第三章 零件实体展现及注意事项25
3.1实体展现25
3.2数控车床操作注意事项26
设计总结28
致谢29
参考文献30
附录31
摘要
本文讲解了该零件的工艺，然后分析该零件的图纸内容、技术要求，确定机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择、以及加工顺序的选择等等，通过这些分析后，再编制其数控加工程序，最终完成该零件的实体造型，填写数控加工工艺卡片。
此次设计是我对在校几年以及实习中所学知识的一个验证，由于本人技术有限，题中有不足之处还望老师加以指点。
关键词：材料分析 毛坯的选择 刀具的选择 程序设计
前言
钻套即是引导钻孔的轴套，它的主要作用就是防止钻头引偏，造成加工孔的精度不能达到。所以一般在精度要求不高的时候就不用钻套了，对于要求高或批量生产大的，因钻头对中费时较多所以也必须要钻套。如果是专用夹具的话那一定就要用钻套了。如果夹具对钻孔无关，换句话说对孔的要求不高，批量也不大的话可以不用钻套。
根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。
①固定钻套
固定钻套的分为两种形式（无肩，带肩），该类钻套外圆以H7/n6或H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用1000~12000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。
②可换钻套
当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便，如图1-1所示。可换钻套装在衬套中，衬套是以H7/n6或H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用F7/m6或F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出。
- 内容简介：
-
附录 附表 1 机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 2101-031001Z3A-44 产品名称 钻套 零件名称 钻套 材料牌号 T10A 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 30 50 备注 工序号 工序名称 工序内容 车间 工段 设备 工艺装备 工时 1 制作毛坯 将 30 T10A 棒料剪成 50mm 长 机加车间 剪料机 2 车削 车左端 机加车间 数控车 3 车削 车右端 机加车间 数控车 4 热处理 热处理 HRC58-62,发蓝处理 热处理车 间 5 铣削 铣平面 机加车间 铣床 7 磨削 磨削表面粗糙度为 0.8 的表面 机加车间 磨床 编制 审核 批准 共 页 第 页 nts附表 2 数控加工工序卡 数控加工工序卡片 产品型号 零件图号 2101-031001Z3A-44 产品名称 钻套 零件名称 钻套 材料牌号 T10A 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 30 50 备注 工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹 具代号 夹具名称 冷却液 车间 2 车削 数控车 CK6140 O0001 三爪自定心卡盘 乳化液 工 步 号 工步内容 刀 具 号 刀具 量具及检具 主轴转速 （ r/min） 切削速度 （ m/min） 进给速度 （ mm/min） 背吃刀量 （ mm） 备注 1 粗车零件左端外轮廓，留余量 0.3mm T01 90外圆车刀 800 100 160 1 2 钻孔 T02 麻花钻 5 500 20 50 3 粗镗孔 T04 镗刀 500 50 100 0.8 4 精镗孔 T04 镗刀 800 100 80 0.2 5 精车外轮廓 T01 外圆车刀 1200 150 120 0.3 6 切槽 T03 1.5mm 宽 400 40 7 车槽 T05 55外圆车刀 800 100 0.2 编制 审核 批准 共 2 页 第 1 页 nts附表 2.1 数控加工工序卡 数控加工工序卡片 产品型号 零件图号 2101-031001Z3A-44 产品名称 钻套 零件名称 钻套 材料牌号 T10A 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 30 50 备注 工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称 冷却液 车间 3 车削 数控车 CK6140 O0002 三爪卡盘 乳化液 工 步 号 工步内容 刀 具 号 刀具 量具及检具 主轴转速 （ r/min） 切削速度 （ m/min） 进给速度 （ mm/r） 背吃刀量 （ mm） 备注 1 粗车右端外圆 T01 90外圆精车刀 800 100 160 1 2 粗 镗孔 T04 镗刀 500 50 100 0.8 3 精镗孔 T04 镗刀 800 100 80 0.2 4 精车外圆 T01 90外圆精车刀 1200 150 120 0.3 5 6 7 8 9 10 11 12 0.2 编制 审核 批准 共 2 页 第 1 页 nts附表 6 数控加工刀具卡片 数控加工刀具卡片 产品型号 零件图号 2101-031001Z3A-44 产品名称 钻套 零件名称 钻套 材料牌号 T10A 毛坯种类 棒料 毛坯外形尺寸 30 50 备注 工序号 工序名称 设备名称 设备型号 程序编号 夹具代号 夹具名称 冷却液 车间 工步号 刀具号 刀具各称 刀具型号 刀片 刀尖半径 (mm) 刀柄型号 刀具 补偿量(mm) 备注 型号 牌号 直径/mm 刀长mm) 1 T01 外圆车刀 90 YT15 2 T02 麻花钻 5 YT15 3 T03 切槽刀 1.5mm YT5 10 50 T04 镗刀 45 YT15 T05 外圆车刀 55 YT15 T06 滚花刀 双轮 P20 编制 审核 批准 共 1 页 第 1 页 nts第 1 页 共 2 页 摘要 本文阐述了 钻套 的加工 工艺，分析该零件的图纸内容、技术要求，确定机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择、以及加工顺序的选择等等，通过这些分析后，再编制其数控加工程序，最终完成该零件的实体造型，填写数控加工工艺卡片。 此次设计是我对在校三年以及实习中所学知识的一个验证，由于本人技术有限，题中有不足之处还望老师加以指点。 关键词： 材料分析 毛坯的选择 刀具的选择 程序设计 nts第 2 页 共 2 页 Abstract This paper describes the process of drilling units, analyze the content of the part drawings, technical requirements, determine the choice of machine, tool selection, cutting parameters selection, and the choice of the order processing and so on, through the analysis, then the preparation of the NCprocessing, and ultimately complete the part of the solid modeling, fill in the CNC machining process card. The design is three years in school and my internship in the knowledge of a verification, because my technology is limited, there are shortcomings in question but also look to be pointing the teacher. Keywords: Material Analysis Selection rough design of the tool selection process nts第 1 页 共 33 页 *职业技术学院 毕业设计（论文） 作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 指导者： 评阅者： 年 月 nts第 2 页 共 33 页 目录 前言 . 4 第一章 零件工艺分析 . 6 1.1 零件图的审查 . 6 1.1.1 图纸的正确性分析及尺寸标注 . 6 1.1.2 技术要求分析 . 6 1.1.3 材料分析 . 7 1.1.4 结构工艺性分析 . 7 1.2 工艺装备的选择 . 7 1.2.1 机床的选择 . 7 1.2.2 夹具的选择 . 8 1.2.3 不同机床上的装夹 . 8 1.3 刀具的选择 . 9 1.3.1 刀具的材料及性能 . 9 1.3.2 刀具的确定 . 10 1.4 切削用量的选择 . 14 1.4.1 背吃刀量 ap（即切削深度）的确定 . 14 1.4.2 主轴转速的确定 . 15 1.4.3 进给速度的确定 . 16 第二章 加工工序的设计 . 17 2.1 工序的划分 . 17 2.1.1 工序划分的原则 . 17 2.1.2 工序的划分方法 . 17 2.1.3 划分工序 . 17 2.2 工序 1 的加工过程 . 18 2.2.1 确定工件坐标系 . 18 2.2.2 工件的装夹 . 18 2.2.3 加工刀具的选择 . 18 2.2.4 加工路线 . 19 2.2.5 加工程序 . 20 2.3 工序 2 的加工过程 . 22 2.3.1 确定工件坐标系 . 22 2.3.2 工件的装夹 . 22 2.3.3 加工刀具的选择 . 23 2.3.4 加工路线 . 23 2.3.5 加工程序 . 24 第三章 零件实体展现及注意事项 . 24 3.1 实体展现 . 24 3.2 数控车床操作注意事项 . 24 设计总结 . 27 致谢 . 28 参考文献 . 29 附录 . 30 nts第 3 页 共 33 页 摘要 本文 讲解了该零件 的 工艺， 然后 分析该零件的图纸内容、技术要求，确定机床的选择、刀具的选择、切削用量的选择、以及加工顺序的选择等等，通过这些分析后，再编制其数控加工 程序，最终完成该零件的实体造型，填写数控加工工艺卡片。 此次设计是我对在校 几 年以及实习中所学知识的一个验证，由于本人技术有限，题中有不足之处还望老师加以指点。 关键词： 材料分析 毛坯的选择 刀具的选择 程序设计 nts第 4 页 共 33 页 前言 钻套即是引导钻孔的轴套，它的主要作用就是防止钻头引偏，造成加工孔的精度不能达到。所以一般在精度要求不高的时候就不用钻套了，对于要求高或批量生产大的，因钻头对中费时较多所以也必须要钻套。如果是专用夹具的话那一定就要用钻套了。如果夹具对钻孔无关，换句话说对孔的要求不高，批量也不大的话可以不 用钻套。 根据钻套的结构和使用特点，主要有四种类型。 固定钻套 固定钻套的 分为 两种形式（无肩，带肩），该类钻套外圆以 H7/n6 或 H7/r6配合，直接压入钻模板上的钻套底孔内。在使用过程中若不需要更换钻套（据经验统计，钻套一般可使用 100012000次），则用固定钻套较为经济，钻孔的位置精度也较高。 可换钻套 当生产批量较大，需要更换磨损的钻套时，则用可换钻套较为方便，如图1-1所示。可换钻套装在衬套中，衬套是以 H7/n6或 H7/r6的配合直接压入钻模板的底孔内，钻套外圆与衬套内孔之间常采用 F7/m6或 F7/k6配合。当钻套磨损后，可卸下螺钉，更换新的钻套。螺钉还能防止加工时钻套转动或退刀时钻套随刀具拔出 。 图 1-1 可换钻套 图 1-2快换钻套 快换钻套 nts第 5 页 共 33 页 当被加工孔需依次进行钻、扩、铰时，由于刀具直径逐渐增大，应使用外径相同而内径不同的钻套来引导刀具，这时使用快换钻套可减少更换钻套的时间，如图 1-2所示。快换钻套的有关配合与可换钻套的相同。更换钻套时，将钻套的削边处转至螺钉处，即可取出钻套。钻套的削边方向应考虑刀具的旋向，以免钻套随刀具自行拔出。 以上三类钻套已标准化，其结构参数、材料和热处理方法等，可查阅有关手册。 特殊钻套 由于工件形状或被加工孔位置的特殊性，有时需要设计特殊结构的钻套，如图 1-3所示。 在斜面上钻孔时，应采用图 1-3a 所示的钻套，钻套应尽量接近加工表面，并使之与加工表面的形状相吻合。如果钻套较长，可将钻套孔上部的直径加大（一般取 0.1mm），以减少导向长度。 在凹坑内钻孔时，常用图 1-3b所示的加长钻套（ H为钻套导向长度）。图 1-3c、d为钻两个距离很近的孔时所设计的非标准钻套。 图 1-3 特殊钻套 nts第 6 页 共 33 页 第一章 零件工艺分 析 1.1 零件图的审查 图 1知识钻套的简图，具体的零件图信息请参照附图 CAD图纸。 图 1 钻套简图 从该零件图的结构可以看出，该钻套属于前言中的快换钻套，具体作用请参见前言部分的介绍，下面来对该零件图纸的工艺进行审查。 如检查设计图纸的视图、尺寸标注、技术要求是否有错误、遗漏之处 。 1.1.1 图纸的正确性分析及尺寸标注 通过对图 1 以及 CAD 图的分析，该零件视图符合国家标准，位置准确，表达清楚；几何要素（点、线、面）之间的关系准确，尺寸标注完整、清晰。技术要求合理，无遗漏之处。 1.1.2 技术要求分析 从图 中可以看出，该零件的主要加工表面为 7F8( 035.0013.0)、 16g6( 006.0017.0)，其表面粗糙度均达到 Ra0.8um，在数控车削时无法达到此要求，需采用磨削加工；nts第 7 页 共 33 页 其余尺寸精度要求不高，表面粗糙度一般，均为 Ra3.2um，在数控车削时可以达到 Ra3.2um 1.6um，可以满足其要求；零件有热处理要求，即热处理 HRC58-62和发蓝处理。 发蓝处理： 发蓝是将钢在空气中加热或直接浸於浓氧化性溶液中，使其表面产生极薄的氧化物膜的材料保护技术 ，也称发黑。钢铁零件的发蓝可在亚硝酸钠和硝酸钠的熔融盐中进行，也可在高温热空气及 500 以上的过热蒸气中进行，更常用的是在加有亚硝酸钠的浓苛性钠中加热。发蓝时的溶液成分、反应温度和时间依钢铁基体的成分而定。发蓝膜的成分为磁性氧化铁，厚度为 0.5 1.5 微米，颜色与材料成分和工艺条件有关，有灰黑、深黑、亮蓝等。单独的发蓝膜抗腐蚀性较差，但经涂油涂蜡或涂清漆后，抗蚀性和抗摩擦性都有所改善。发蓝时，工件的尺寸和光洁度对质量影响不大。故常用於精密仪器、光学仪器、工具、硬度块等。 1.1.3 材料分析 该零件的材料为 T10A， 此钢强度及耐磨性均较 T8 和 T9 高，但热硬性低、淬透性不高且淬火变形大。制造切削条件差、耐磨性要求较高，且不受忽然和剧烈振动，需要一定韧性及具有锋利刀口的各种工具，如车刀、刨刀、钻头、切纸机、低精度而外形简单的量具 (如卡板等 )，可用作不受较大冲击的耐磨 ， 其中碳的含量为 0.1%,硬度在淬火后能达到 HRC60-62。 1.1.4 结构工艺性分析 从图 1和 CAD 图中的描述可以看出该钻套属于轴类零件中的轴套零件， 该零件主要由圆柱阶梯面、圆锥面、圆弧、内孔等特征组成，这些特征是数控加工中常见的特征，加工比较方便。 1.2 工艺装备的选择 1.2.1 机床的选择 从图中可以看出，该零件的特征主要由圆柱面、圆弧面、槽、平面等组成，其尺寸精度要求较高，在普通车床上加工无法达到精度要求，因此采用数控车床进行加工，而数控车床在加工时表面粗糙度最高只能达到 Ra1.6um，对于该零件中 Ra0.8um的表面则需要上数控磨床进行磨削加工；而大头上的平面则需要在铣床上加工，考虑到现场设备，选择数控铣床加工。因此该零件的加工需要选择的nts第 8 页 共 33 页 机床有数控车床、数控磨床、数控铣床。 1.2.2 夹具的选择 （ 1）数控 车床夹具的定义和分类 在 数控 车床上用 于 装夹工件的装置称为车床夹具。 车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一 特 定工件的某一工序而设计的夹具。 （ 2） 夹具作用 在数控车削 加工过程 中， 夹具 是 用来装夹被加工工件 的，因此必须 保证被加工工件的定位精度，并 尽可能做到 装卸方便、快捷。 选择夹具时 应优 先考虑通用夹具。 使用 通用夹具无法装夹 、或者不能保证被加工工件与加工 工序 的定位精度时，才采用 专用夹具 。 专用夹具 的定位精度较高，成本也较高。 专 用夹具的作用为： 保证产品质量 提高加工效率 解决车床加工中的特殊装夹问题 扩大机床的使用范围 使用专用夹具可以完成非轴套、非轮盘类零件的孔、轴、槽和螺纹等的加工，可扩大机床的使用范围。 根据零件特的结构工艺性，该零件数控车削中需要进行二次装夹，在数控铣削中需要一次装夹，在数控磨削中需要一次装夹。 1.2.3 不同机床上的装夹 （ 1）数控车削的装夹 第一次装夹可直接选择三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆；为了保护零件以加工面不受到装夹时的损伤，以及零件的同轴度，所以在第二次装夹时应选用软爪进行装夹。 1） 三爪卡盘 三爪卡盘是最常用的车床 也是数控车床的 通 用 卡具 。 三爪卡盘最大的优点是nts第 9 页 共 33 页 可以自动定心。 它的 夹持范围大，但定心精度 不高 ，不适 合 于 零件 同轴度要求高时的 二次装夹。 三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种 。 液压 卡 盘装夹迅速、方便 ， 但夹持范 围 小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。数控车床经常采用液压卡盘，液压卡盘特别适用于批量加工。 2） 软爪 由于三爪卡盘定心精度不高，当加工同轴度要求 较 高的工件 、或者进行工件的 二次装夹时，常使用软爪。通常三爪卡盘 的卡爪 要进行热 过 处理 ， 硬度较高，很难用常用刀具切削。软爪是 改变上述不足而 设计制造的 一种具有切削性能的夹爪。 加工软爪时要注意以下几方面的问题： 软爪要在与使用时相同的夹紧状态下 进行车削 ，以免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定心误差。 车削 软爪内定位表而时，要在软爪尾部夹一适当的 圆盘 ，以 消 除卡盘端面螺纹的间隙。 当被加工件以外圆定位时，软爪 夹持 直 径 应 比 工件外圆 直径 略小 。 其目的是增加软爪与工件的接触面积。软爪内径大于工件外径 时， 会 造成软 爪与工件形成三点接触 ,此种情况 下 夹紧牢固 度较 差， 所以应 尽量避免。 当 软爪内径过 小时，会形成 软 爪与工件 的 六点接触， 不仅 会在被加工表面留下压痕， 而且 软爪接触面也会 变形。 这在实际使用中都应该尽量避免。 软爪有机械式和液压式两种 。 软爪常用于加工同轴度要求较高的工件的二次装夹。 （ 2）数控铣削和磨削的装夹 在数控铣削中主要铣削钻套的定位夹紧平面，在此次装夹中也采用软爪进行装夹；磨削时也采用软爪进行装夹。 1.3 刀具的选择 1.3.1 刀具的材料及性能 刀具 材料的发展对切削技术的进步起着决定性的作用。切削中所使用的 刀具材料有 金刚石、聚晶立方氮化硼、陶瓷、硬质合金、高速钢等 。 刀具损坏机理是刀具材料合理选用的理论基础，刀具材料与工件材料的性能匹配合理是切削刀具nts第 10 页 共 33 页 材料选 择的关键依据，要根据刀具材料与工件材料的力学、物理和化学性能选择刀具材料，才能获得良好的切削效果。 （ 1） 高速钢是一种加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢。高速钢具有较高的强度和韧性，并且具有一定的硬度和耐磨性。适合各类刀具的要求。高速钢刀具制造工艺简单，容易磨成锋利切削刃，因此尽管各种新型刀具材料不断出现，高速钢刀具在金属切削中仍占较大的比例。可以加工有色金属和高温合金。由于高速钢具有以上性能，活塞加工中的铣浇冒口、铣横槽及铣膨胀槽用铣刀、钻油孔用钻头等刀具都为高速钢材料。 （ 2） 硬质合金是 由难熔金属碳化物 (如 WC、 TiC、 TaC、 NbC 等 )和金属粘结剂 (如 Co、 Ni等 )粉末经粉末冶金的方法制成。 由于硬质合金中都含有大量的金属碳化物，这些碳化物都有熔点高、硬度高、化学稳定好、热稳定性好等特点，因此，硬质合金材料的硬度、耐磨性、耐热性都很高。常用硬质合金的硬度为 89 93HRA，比高速钢的硬度 (83 86.6HRA)高，在 800 1000 时尚能进行切削。在 540 时，硬质合金的硬度为 82 87HRA，在 760 时，硬度仍能保持 77 85HRA。因此，硬质合金的切削性能比高速钢高得多，刀具耐用 度可提高几倍到几十倍，在耐用度相同时，切削速度可提高 410倍。 1.3.2 刀具的确定 金属切削刀具切削部分的结构要素、几何角度与斧头等刀具有许多共同的特征。如图 1，各种多齿刀具或复杂刀具，就其一个刀齿而言，都相当于一把斧头的刀头 。现以熟悉的车刀为例说明刀具主要几何角度。 图 1 刀具的切削部分 nts第 11 页 共 33 页 （ 1） 车刀切削部分的组成 车刀切削部分由前刀面、主后刀面、副后刀面、主切削刃、副切削刃和刀尖组成（如图 2）。 图 2 硬质合金外园车刀 1) 前刀面 刀具上切屑流过的表面。 2) 主后刀面 刀具上与工件上的加工表面相对着并且相互作用的表面，称为主后刀面。 3) 副后刀面 刀具上与工件上的已加工表面相对着并且相互作用的表面，称为副后刀面 。 4) 主切削刃 刀具上前刀面与主后刀面的交线称为主切削刃。 5) 副切削刃 刀具上前刀面与副后刀面的交线称为副切削刃。 6）刀尖 主切削刃与副切削刃的交点称为刀尖。刀尖实际是一小段曲线或直线，称修圆刀尖和倒角刀尖。 （ 2） 车刀切削部分的主要角度 1）测量车刀切削角度的辅助平面 图 3 测量车刀的辅助平面 nts第 12 页 共 33 页 为了确定和测量车刀的几何角度，需要选取三个辅助平面作为基准，这三个辅助平面是切削平面、基面和正交平面，如图 3所 示。 1）切削平面 Ps 切削平面是切于主切削刃某一选定点并垂直于刀杆底平面的平面。 2）基面 Pr 基面是过主切削刃某一选定点并平行于刀杆底面的平面。 3）正交平面 P0 主剖面是垂直于切削平面又垂直 于基面的平面。 可见这三个坐标平面相互垂直，构成一个空间直角坐标系。 图 4 车刀的主要角度 (3) 车刀的主要几何及其选择 1）前角 前角 在正交平面内测量的前刀面与基面间的夹角。前角的正负方向按图示规定表示，即刀具前刀面在基面之下时为正前角，刀具前刀面在基面之上时为负前角。前角一般在 -5 25 之间选取。 前角选择的原则：前角的大小主要解决刀头的坚固性与锋利性的矛盾。因此首先要根据加工材料的硬度来选择前角。加工材料的硬度高，前角取小值，反之取大值。其次要根据加工性质来考虑 前角的大小，粗加工时前角要取小值，精加工时前角应取大值。 2） 后角 在正交平面内测量的主后刀面与切削平面间的夹角。后角不能为零度或负值，一般在 6 12 之间选取。 后角选择的原则：首先考虑加工性质。精加工时，后角取大值，粗加工时，后角取小值。其次考虑加工材料的硬度，加工材料硬度高，主后角取小值，以增强刀头的坚固性；反之，后角应取小 值。 nts第 13 页 共 33 页 3）主偏角 在基面内测量的主切削刃在基面上的投影与进给运动方向的夹角。主偏角一般在 30 90 之间选取。 主偏角的选用原则：首先考虑车床、夹具和刀具组成的车工工艺系统的刚性，如车工工艺系统刚性好，主偏角应取小值，这样有利于提高车刀使用寿命和改善散热条件及表面粗造度。其次要考虑加工工件的几何形状，当加工台阶时，主偏角应取 90 ，加工中间切入的工件，主偏角一般取 60 。 图 5 刃倾角的符号 4） 副偏角 在基面内测量的副切削刃在基面上的投影与进给运动反方向的夹角。副偏角一般为正值。 副偏角的选择原则：首先考虑车刀、工件和夹具有足够的刚性，才能减小副偏角；反之，应取大值；其次，考虑加工性质，粗加工时，副偏角可取 10 15 ，粗加工时 ，副偏角可取 5 左右。 5） 刃倾角 s 在切削平面内测量的主切削刃与基面间的夹角。当主切削刃呈水平时， s =0 ；刀尖为主切刃上最高点时， s 0 ；刀尖为主切削刃上最低点时， s 0 （如图 5所示）。刃倾角一般在 -10 5 之间选取。 刃倾角的选择原则：主要看加工性质，粗加工时，工件对车刀冲击大， s 0 ，精加工时，工件对车刀冲击力小， s 0 ，一般取 s =0 。 nts第 14 页 共 33 页 根据刀具材料的性能以及零件的材料及热处理要求，可确定该零件的刀具材料可选择 YT15、 YW1、 YW2。根据现场的刀具情况，决定选择 YT15进行车削。具体的刀具请参见表 1.1。 表 1.1 数控加工刀具卡 刀具号 刀具名称 刀具规格 刀具材料 加工表面 T0101 外圆粗车刀 90 YT15 外轮廓 T0202 麻花钻 5mm YT15 钻孔 T0303 切槽刀 刀宽 1.5mm YT15 槽 T0404 镗刀 45 YT15 内孔 T0505 外圆车刀 55 YT15 槽 T0606 滚花刀 双轮 P20 滚花 T01 立铣刀 20mm YT15 铣平面 1.4 切削用量的选择 数控编程是通过程序来体现编程者的工艺意图的，如何合理地选择车削用量对零件的加工经济性和零件最终精度的形成起到关键的作用。对粗加工，应从零件的加工经济性来选择车削用量；对粗加工，则应根据零 件的加工精度，特别是表面粗糙度来选择车削用量。 车削加工中的切削用量包括：背吃刀量 ap、主轴转速 S或切削速度 VC（用于恒线速度切削）、进给速度 VF或进给量 f。这些参数均应在机床给定的允 许范围选取。 1.4.1 背吃刀量 ap（即切削深度）的确定 nts第 15 页 共 33 页 在工艺系统刚度和车床功率允许的情况下，在尺可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数，提高生产效率，同时出能减少机床失动量（主要是丝杠反向间隙）对加工精度的影响。对进给伺服系统采用步进驱动的经济型数控机床必须避免过度的切深引起失步现象。 根据该零件的毛坯尺寸，以及零件图的 精度要求，选定的吃到量如表 1.2所示。 表 1.2 背吃刀量选取表 加工部位 粗 精 外轮廓 1 2mm 0.1 0.4mm 内轮廓 0.8-1.5mm 0.1 0.3mm 1.4.2 主轴转速的确定 （ 1）光滑表面车削时的主轴转速 主轴转速应根据已经选定的背吃力量、进给量及刀具耐用度来选择切削速度。一般可根据经验公式计算，了可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查阅有关切削用量手册选取。需要注意的是交流变频调速数数控机床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。实际编程中，切削速度 Vc确定后 ，可按照公式 n=DVc1000计算出主轴转速 n。 根据切削原理可知，切削速度的高低取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料、和刀具的耐用度等因素。从理论上讲， Vc 的值越大越好，因为不仅可以提高生产效率，而且可以避免积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度。但实际上由于机床、刀具、工件材料等因素的影响和限制，车削切削用量可参考表1.3 选取。 表 1.3 车削切削用量表 刀具材料 工件材料 粗加工 精加工 切削速度（ m/min） 进给量（ mm/r） 背吃刀量（ mm） 切削速度（ m/min） 进给量(mm/r) 背吃刀量（ mm） 硬质合金碳钢 220 0.2 3 260 0.1 0.4 nts第 16 页 共 33 页 或涂层硬质合金 低合碳钢 180 0.2 3 220 0.1 0.4 铸铁 120 0.2 3 160 0.1 0.4 不锈钢 80 0.2 3 120 0.1 0.4 综上所述，根据该零件技术要求，以及刀具的刚性、零件表面粗糙度要求，选择切削速度为： 外轮廓加工时：粗车 Vc=80m/min，精车 Vc=120m/min。 内孔加工时：粗车 Vc=50m/min，精车 Vc=80m/min。 根据以上公式，按照毛坯直径为 30mm，计算可得： 外轮廓加工时：粗车 n=800m/min，精车 n=1200m/min。 内孔加工时：粗车 n=500m/min，精车 n=800m/min。 1.4.3 进给速度的确定 进给速度的大小直接影响到表在粗糙值和车削效率，因此应在保证表在质量的前提下，选择较高的进给速度。一般根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取。对转进给和分进给的轩换可通过公式 vf=f n来计算 ，式中 f表示每转进给量， n表示主轴转速。本零件的加工根据表 5.2中选取，取粗加 工时 f=0.2mm/r，精加工时 f=0.1mm/r。则所计算的进给速度如下： 外轮廓加工时：粗车 F=160m/min，精车 F=120m/min。 内孔加工时：粗车 F=100m/min，精车 F=80m/min。 总的来说，切削用量的合理选择直接影响到零件表面质量以及加工生产的效率，也同时影响刀具的使用寿命，因此在选择切削用量时应该结合相关手册以及加工经验进行选取，使三者能够相互适应，达到最佳切削效果。 nts第 17 页 共 33 页 第二章 加工工序的设计 2.1 工序的划分 2.1.1 工序划分的原则 工序的划分可以采用两种不同的原则：工序 集中原则和工序分散原则。 工序集中的原则就是指每道工序包括可能多的加工内容。将工件的加工集中在少数几道工序内容内完成。工序集中一般使用结构复杂，机械化，自动化程度高的机床。因此工序集中的特点是： 1）减少了设备的数量，减少了操作工人和生产面积。 2）减少工序数目，减少运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期。 3）减少了工件的装夹次数，不仅有利于提高生产率，而且由于一次装夹下加工了许多的表面，也易于保证这些表面的加工精度。 4）工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少 ，最小时即每道工序仅完成一个简单的工步。其特点是：采用了比较简单的机床和工艺设备。对工人的技术要求低。生产设备工作量小，容易变换产品。设备数量少，工人数量多，生产面积大。 2.1.2 工序的划分方法 （ 1）按所用的刀具划分。即在一次安装过程中尽可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分，然后再换另一把刀加工其他的部位。即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。 （ 2）按安装次数划分。即以每一次装夹完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适应于加工内容不多的工件。 （ 3）按粗、精加工划分。即以粗加工 中完成的那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法使用于加工后变形较大，需要粗、精加工分开的零件。 （ 4）按加工部位划分。即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。对于加工表面多而复杂的零件，可以按结构特点分为几个加工部分，每一部分为一道工序。 2.1.3 划分工序 nts第 18 页 共 33 页 综上所述，确定该零件的数控加工工序如下所述，下述中只降讲诉了该零件的数控车削加工工序，对于铣削及磨削部分不做讲解。 工序 1 装夹零件毛坯外圆，加工 16g6、 24 外圆及倒角、 7F8、 8.5、槽。 工 序 2 装夹 24外圆表面，加工 26 外圆、 26外圆端面。 2.2 工序 1 的加工过程 2.2.1 确定工件坐标系 该零件属于轴类零件，工件坐标系可直接设置在轴端面中心上，如下图所示： 2.2.2 工件的装夹 该工序在数控车床上进行装夹，在装夹时，轴向外伸出 45mm，采用三爪自定心卡盘装夹，装夹示意图如下图所示： 2.2.3 加工刀具的选择 该工序主要加工部位有外圆、内孔、槽等，因此需要的刀具有外圆车刀、钻头、内孔镗刀、切槽刀等，具体的参数如下所述： nts第 19 页 共 33 页 T0101 外圆车刀，刀尖 90，刀具材料为 YT15,加 工轴外圆。 T0202 麻花钻，直径 5mm，刀具材料 YT15，钻底孔。 T0303 切槽刀，刀宽 1.5mm，刀具材料 YT15，切槽。 T0404 镗刀， 45刀尖，材料为 YT15，加工内孔。 T0505 外圆车刀，刀尖 55，材料 YT15，加工端面凹槽。 2.2.4 加工路线 根据以上的分析，确定该零件的加工路线如下所述： （ 1）装夹毛坯外圆表面，向外伸出 45mm，粗车 16g6( 006.0 017.0 )外圆至 16.5mm,长度为 33.7mm； 24 外圆车至 24.3mm，长度为 4.7mm； 26外圆车至 16.3mm，长度为 2mm并倒角。 （ 2）钻 5底孔。 （ 3）粗镗内孔至 6.7，长度为 30mm，倒圆角。 （ 4）半精镗内孔至 6.9，长度为 30mm，倒圆角。 （ 5）半精车 16g6( 006.0017.0)外圆至 16.1mm，长度为 34mm； 24 外圆车至2401.0mm； 26外圆车至 2601.0mm，长度为 2mm并倒角。 （ 6）切槽，槽宽 2mm，深 0.5mm。 （ 7）车槽， 并车圆角。 部分走刀路线图如下所示： 图 1 外圆粗车走刀路线图 nts第 20 页 共 33 页 图 2 外圆精车走刀路线 图 3 切槽路线 图 4 镗孔 2.2.5 加工程序 O0001 T0101(外圆车刀 ) T0404(镗刀 ) M03 S500 nts第 21 页 共 33 页 M03 S800 M08 G00 X32 Z2 G71 U1 R0.4 G71 P100 Q200 U0.3 W0.3 F160 N100 G00 X0 G01 Z0 F120 X13.69 X16.1 Z-2 Z-34 X24 W-4.9 X25 X26 W-0.5 W-2 G00 X32 N200 Z2 G00 X100 Z200 T0202（麻花钻） M03 S450 G00 X0 Z5 G01 Z-50 F50 Z5 F200 G00 X100 Z200 G00 X3 N400 Z2 M03 S800 G70 P300 Q400 T0101(外圆车刀 ) G00 X3 Z2 G71 U0.7 R0.3 G71 P300 Q400 U0.3 W0.3 F100 N300 G00 X10 G01 Z0 F80 G02 X7 Z-1.5 R1.5 G01 X6.9 Z-30 T0303 M03 S400 G00 X26 Z-34 G01 X15 F40 X26 G00 X100 Z200 T0505(55外圆车刀 ) M03 S800 G00 X18 Z-32 G73 U0.5W0.5 R2 G73 P500 Q600 U0.1 W0.1 F100 N500 G01 X16 F80 X15 W-0.5 W-1.5 G02 X16 W-0.5 R0.5 G01 X19 X20 W0.5 G00 Z-32 N600 X18 M03 S1200 G70 P500 Q600 nts第 22 页 共 33 页 M03 S1200 G00 X32 Z2 G70 P100 Q200 G00 X100 Z200 G00 X100 Z100 M30 2.3 工序 2 的加工过程 2.3.1 确定工件坐标系 该工序的工件坐标系如下图所示： 2.3.2 工件的装夹 该工序也是在数控车床上完成，由于装夹的表面已经加工了，所以在装夹时应采用软爪进行装夹，装夹的长度为 5mm，装夹示意图如下图所示： nts第 23 页 共 33 页 2.3.3 加工刀具的选择 该工序主要加工部位有端面、外圆、倒角、镗孔等，由于该端面比较小，因此可以直接采用外圆车刀进行平端面，所以加工此工序所用的刀具如下所述： T0101 外圆车刀， 90刀尖，材料为 YT15，加工外圆、端面及倒角。 T0202 镗刀， 45刀尖，材料为 YT15，加工内孔。 T0303 滚花刀，双轮，材料 P20，加工花纹。 2.3.4 加工路线 根据以上分析，确定该工序的加工路线如下所述： （ 1）装夹 24mm 表面，以 其左端面为基准定位，平端面，保证总长为46 0.1mm。 （ 2）粗车 26 外圆至 26.3mm，长度与前边切削位置接平。 （ 3）粗镗内孔至 8.3mm，长度为 19.9mm，并倒圆角。 （ 4）精镗内孔至 8.5 1.00mm，长度为 20 0.1mm，并倒圆角。 （ 5）精车外圆至 2601.0mm。 （ 6）滚花。 nts第 24 页 共 33 页 2.3.5 加工程序 O0002 T0101(外圆车刀 ) M03 S800 M08 G00 X32 Z2 G90 X28.5 Z-7 F160 X27 X26.3 G00 X100 Z200 T0202（镗刀） M03 S500 G00 X3 Z2 G90 X5.8 Z-20 F100 X6.6 X7.2 X8 X8.5 F80 S800 G00 X100 Z200 T0101（外圆车刀） M03 S1200 G00 X30 Z2 G90 X26 Z-7 F120 G00 X100 Z200 T0303（滚花轮） M03 S500 G00 X28 Z2 G00 Z-3 G01 X25 F30 X28 G00 X100 Z200 M30 第三章 零件实体展现及注意事项 3.1 实体展现 该零件的实体图如图 3.1所示，该实体是由 UGNX4.0软件绘制而成。 图 3.1 零件实体图 3.2 数控车床操作注意事项 nts第 25 页 共 33 页 （ 1）安全操作基本注意事项 1）工作时请穿好工作服、安全鞋，戴好工作帽及防护镜，注意：不允许戴手套操作机床； 2）注意不要移动或损坏安装在机床上的警告标牌； 3）注意不要在机床周围放置障碍物，工作空间应足够大； 4）某一项工作如需要俩人或 多人共同完成时，应注意相互间的协调一致； 5）不允许采用压缩空气清洗机床、电气柜及 NC单元。 （ 2）工作前的准备工作 1）机床开始工作前要有预热，认真检查润滑系统工作是否正常，如机床长时间未开动，可先采用手动方式向各部分供油润滑； 2）使用的刀具应与机床允许的规格相符，有严重破损的刀具要及时更换； 3）调整刀具所用工具不要遗忘在机床内； 4）大尺寸轴类零件的中心孔是否合适，中心孔如太小，工作中易发生危险； 5）刀具安装好后应进行一、二次试切削。 6）检查卡盘夹紧工作的状态； 7）机床开动前，必须关好机床防护 门。 （ 3）工作过程中的安全注意事项 1）禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑必须用铁钩子或毛刷来清理； 2）禁止用手或其他任何方式接触正在
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