回转体零件的数控加工及仿真

Value Engineering 0引言 此次加工的零件是一个典型的回转体零件 表面的形状由直线 和圆弧组成 材料为 45 钢 热处理后达到 HRC38 43 毛坯为 150mm 36mm 棒料 零件如图 1 所示 1 选择华中数控系统的 CK6032 卧式车床来加工此零件 1数控加工工艺性分析 2 按零件的工艺性要求 对零件的数控加工工艺性进行全面地分 析 包括零件图样分析 结构工艺性分析和安装方式的选择等 1 1 零件的图样分析 该零件是一个典型的轴类零件 功用为 支承传动零件传递扭矩或运动 承受载荷 并保证装配在其上的零 件具有一定的回转精度 1 1 1 尺寸标注 此零件 图 1 示 不是以同一标准标注尺寸 需 将局部的分散标注改为同一基准标注 修改过的标注零件图如图 2 所示 1 1 2 零件图素 图 1 所示 最右边的半球形与圆柱面相切 紧 接着是螺纹 退刀槽 圆弧 其中 圆弧始端与节点相切 末端与圆柱 面的素线相切 紧接着又是一个圆弧 相切的要素也很全面准确 最 后是一个圆柱面和倒角 此零件图的几何要素完整且正确 1 1 3 零件的技术要求 零件的技术要求主要是指尺寸精度 形 状精度 位置精度 表面粗糙度和热处理等 由图知 尺寸精度 形状 精度 位置精度都没给出 而只给出零件的粗糙度技术要求 从右往 左 很全面 如图 3 所示 1 2 零件的结构工艺性分析 3 此零件的工艺结构包括为车螺 纹而加工的退刀槽 为方便装配而加工的倒角 零件整体由直线和 圆弧构成 结构简单合理 利于加工 车削加工是在零件悬伸状态下 进行的 采用整体循环的方式 来减小工件的变形 1 3 零件的安装方式 此次加工的零件是一个典型的回转体零 件 毛坯为一棒料 结构小 质量轻 在数控车床上进行加工 因此采 用人力直接将毛坯装入三爪卡盘中 2数控加工工艺路线设计 4 工艺路线的拟定包括 选择 加工顺序的安排及与传统工序的 作者简介 王娟平 1976 女 陕西宝鸡人 硕士 讲师 主要研究方向为机 电一体化系统设计及数控机床 回转体零件的数控加工及仿真 CNC Machining Process and Simulation of Rotary Parts 王娟平Wang Juanping 宝鸡文理学院 宝鸡 721016 Baoji University of Arts and Sciences Baoji 721016 China 摘要 本文以回转体类零件的数控加工为例 完整的给出了零件的数控加工工艺过程 先分析零件的工艺性特点 依据特点设计工艺路线 再对于每一步工序进行设计 最后编制工艺规程文件 来指导零件的实际加工 而在进行实际加工之前 再借助于仿真模拟 可以保证零件的加 工更加准确 Abstract The article has given the parts CNC process completely by rotary part s NC machining It analyzes the part s processing characteristic designs CNC machining processing path and then designs each step s process finally establishes the technological process document to guide the part s actual processing Also simulation can make the processing more accurate before processing 关键词 回转体零件 数控加工工艺 数控编程 仿真 Key words rotary parts CNC process CNC programming simulation 中图分类号 TH13 文献标识码 A 文章编号 1006 4311 2011 26 0029 02 蒙古伊泰集团项目的开展 潞安矿业集团煤制油项目已于 2008 年 12 月 22 日正式投产出油 综上所述 如果条件具备 煤制油将会大有作为 撑起 工业血 液 的大栋梁 为中国工 农业创立不可磨灭的功劳 而如果煤制油 产业的规模工业化不能带来巨大的经济效益 煤制油仍将继续作为 我国石油安全战略储备项目 将长期伺机而动 参考文献 1 张扬健 向威达 周涛 雷家骕 煤制油的发展与机遇 发展论坛 煤炭 经济研究 2009 8 2 童晓光 赵林 汪如朗 对中国石油对外依存度的思考 经济与管理研 究 2009 1 3 中国石油进口渠道及现状分析 国际石油网 2010 8 29 价值工程 衔接等 结合零件的实际情况和现有的生产条件 给出最佳的工艺 路线 在此 只对加工方法及工序的划分进行说明 2 1 加工方法的选择 此回转体零件的表面由诸多基本表面组 成 包括同轴线的圆柱面 圆锥面 圆弧面 退刀槽 螺纹 对于没有 粗糙度要求的表面 只需要粗车就可以了 对于粗糙度要求为 3 2 的表面 要经过粗车 半精车 对于表面粗糙度为 1 6 的表面 需要 经过粗车 半精车 精车 退刀槽可以用切槽刀来加工 螺纹可以用 螺纹刀来加工 其右边锥弧面部分因圆弧角为 R5 较小刀具无法从 右向左加工 因此选择从左向右由锥面处下刀车出锥弧面 2 2 工序的划分 按粗精加工和按刀具并用的方法 确定如下 加工工序 工序 10 车端面 工序 20 粗车外轮廓 外轮廓循环 工序 30 半精车球面和直径为 20mm 的圆柱面 精车半球面至 R10 工序 40 车退刀槽 工序 50 半精车 R5 圆弧及其相邻 30 圆柱面 精车 R5 圆弧面 工序 60 车锥弧面 工序 70 车螺纹 工序 80 车倒角 切断 工序 90 去毛刺 清理 3数控加工工序设计 确定了数控加工工艺路线之后 各道工序的加工内容已基本确 定 数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择夹具 刀具 及量具 确定定位夹紧方案 走刀路线与工步顺序 加工余量 切削 用量等 下面简单的就刀具和切削用量进行说明 3 1 刀具的选择与装刀 对刀 换刀 5 此次加工的是轴类零件 需要车外圆 包括球面 圆柱面 锥面 所以要用到外圆车刀 但是鉴 于零件的结构的特殊性 需要用到左偏刀和右偏刀 零件还包括一 个退刀槽 所以要用到切槽刀 零件还包括一个外螺纹 所以要用到 螺纹车刀 要加工好此零件 总共需要四把车刀 可以在刀库里面选 择需要的车刀 表 1 简单列出了刀具的基本参数 6 数控车床在对刀的过程中要注意对刀点与换刀点的确定 对 于车削加工 通常将对刀点选择在工件外端面的中心上 本次加工 零件的对刀点就设在工件外端面中心上 对刀换刀的位置如图 4 所示 7 3 2 切削用量的确定 切削用量是指切削时各运动参数的数 值 包括切削速度 进给量和被吃刀量 称为切削用量三要素 粗加 工时应尽快地切除多余的金属 同时还要保证规定的刀具耐用度 对刀具耐用度的影响最大的是切削速度 影响最小的是背吃刀量 精加工时 保证零件的加工精度和表面质量 同时也要考虑到刀具 的耐用度和获得较高的生产率 如表 2 给出了此零件加工的切削 参数 4编制数控加工工艺规程文件 8 编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一 这些专用技术文件是数控加工的依据 也是加工程序的具体说明 具体包括数控加工编程任务书 数控机床调整单 数控加工工序卡 片 数控加工进给路线图 数控加工刀具卡片 数控加工程序单等 等 限于篇幅 这里只给主程序 主程序 0001程序名 N1 G90绝对值编程 G00 X80 Z100回换刀位置 T0101一号刀 M03 S500 F150主轴正转 进给量 150mm min M07切削液开 G00 X38 Z0快进 G01 X0 Z0车端面 G00 X38 Z2快退 5利用MASTER CAM模拟加工 9 10 本次模拟加工采用 Master CAM 9 0 Lathe 模块 零件最终刀具 路径见图 5 6结论 本文以回转体类零件为例 分析其零件特点 设计工艺路线及 工序 编制工艺规程文件 数控程序 再进行仿真加工 非常完整的 介绍了零件的数控加工工艺过程 为工艺设计人员提供了设计流 程 大大提高了设计人员的设计效率 并经仿真加工 提高了零件工 艺设计的准确率 参考文献 1 大连理工大学工程画教研室编 机械制图 M 5 版 北京 高等教育出 版社 2003 8 2 王景玉 数控加工过程工艺方案的优化设置与分析 J 金属加工 2010 16 30 31 3 冯辛安主编 机械制造装备设计 M 2 版 北京 机械工业出版社 2005 12 4 潘建新 周小红 典型零件数控加工工艺分析 机电工程技术 2009 8 39 130 132 5 张丽 浅谈数控加工中刀具选择与切削用量的确定 J 大众科技 2010 9 133 107 108 6 陆剑中 孙家宁编 金属切削原理与刀具 M 北京 机械工业出版社 1998 7 岳玲 数控加工中对刀问题的处理 J 宁夏机械 2006 4 34 35 8 王宝成主编 数控机床与编程实用教程 M 天津 天津大学出版社 2004 9 吴长德编著 MasterCAM9 0 系统学习与实训 M 北京 机械工业出版 社 2003 8 10 江玉平 王立新 刘德平 MasterCAM 软件在数控加工中的应用研 究 机床与液压 2010 2 38 3 5 表1刀具情况 刀位刀具名称刀补号理