机械数字化设计与制造7.3刀盘加工

《刀盘的加工》CONTENTS11目录23任务目标任务介绍任务分析4任务实施5任务评价6任务拓展任务三

刀盘加工

一、任务目标

刀盘零件

（1）能运用“3+2”的方法进行五轴编程加工；（2）能运用平面铣的“点和方向”驱动方法进行加工；（3）能运用底壁铣的二次开粗方式；（4）能运用底壁铣的精加工方式；（5）能采用固定轴加工方式进行螺纹孔的加工；（6）能运用构建辅助曲面的方法实现对加工程序加工范围的控制；（7）能根据零件的造型特点创建加工毛坯。现接到加工100件刀盘零件的生产任务，所提供的毛坯外形已完成至尺寸，要求在一周内完成交付任务二、任务介绍认真阅图，请填充以下空白内容：

三、任务分析零件材料

加工数量

选用加工设备

首件试切预估时长

每个零件批量加工预估时长

毛坯下料尺寸

刀盘的造型设计难点

零件加工难点

刀盘零件

3.1生产小组组建根据生产任务要求，请同学们结合个人个性特点和专长参考企业生产小组的管理形式，对小组成员进行任务分工，分别划分为生产组长、工艺编制员、数控编程员、机床操作员、质量检测员，具体岗位职责见表3-1

四、任务实施岗位姓名岗位任务备注生产组长

根据生产计划进行生产，保质保量完成生产任务，提升品质合格率，降低物料制程损耗、提高效率、达到客户要求；现场管理、维护车间秩序及各项规章制度、推进5S进程；生产过程出现异常及时向上级领导反馈并处理。

工艺编制员

组织进行产品的加工工艺分析、合理分配工序；制订工艺规程并编写加工工艺卡片；管理加工工艺文件。

数控编程员

1）负责公司数控设备程序的编制及调试;2）负责汇总数控机床加工的各种工艺文件和切削参数;3）负责生产所需物资的申报及汇总;

机床操作员

负责按工艺文件要求，操作数控铣床完成零件铣削工序；按品质管理的检测频度对产品进行质量检验；调整、控制铣削加工部分的产品质量。

质量检测员

1）负责按产品的技术要求对产品质量进行检验和入库；2）提出品质管理的建议和意见；3）说明产品生产中质量控制点和经常出现的质量问题。

表3-1生产学习小组分配3.2加工工艺分析3.2.1零件的加工工艺分析刀盘零件加工工艺分析表如表3-2所示。四、任务实施表3-2刀盘零件加工工艺分析表序号项目分析内容备注1刀盘零件图纸分析仔细审图，重点关注尺寸公差要求、表面粗糙度、几何公差与技术要求。

2刀盘零件结构工艺分析加工难点：该零件必须使用五轴加工，刀盘斜面摆轴方向往中心靠，加工时较为危险。选择合理的刀具和设计合理的加工工艺既能够快速完成零件加工又能保证零件精度。3选用夹具分析从零件分析得知，大约有20毫米高的圆柱面可以夹持。为便于零件拆装可选用三爪卡盘，将三个爪换成软爪，并且将卡爪车削出一个台阶（台阶的深度15mm~20mm,直径约54mm），该台阶用于支撑工件的底面，如右图所示。工装示意图如图3-2所示。4机床加工设备的选择从加工零件综合分析，五轴立式加工中心能满足零件的加工要求。5加工刀具分析根据零件的轮廓形状特征与材质特性，所需要用到钻头与立铣刀。

6切削用量分析切削用量三要素，包括切削速度Vc、进给量f、背吃刀量Ap；切削用量选择时要注意仿止零件的加工变形，以及机床的刚度。

7产品质量检测分析工件的每个尺寸都是关键部位，需准备的辅助检测工具有深度尺、游标卡尺、百分表。

3.2加工工艺分析3.2.1零件的加工工艺分析四、任务实施图3-2刀盘工装3.2.2零件的加工步骤根据零件的特点，按照加工工艺的安排原则，工步安排如表3-3所示。四、任务实施表3-3工步安排序号工步名称示图

1避空面粗加工：采用固定轴“平面铣”加工方式对避开面进行粗加工。

2槽粗加工：采用固定轴“底壁铣”加工方式对部件进行开粗。

3槽二次粗加工：采用固定轴“底壁铣”加工方式对部件进行二次开粗。

4斜面精加工：采用固定轴“3D轮廓铣”加工方式对斜面进行精加工。

5孔台阶面粗加工：采用固定轴“孔铣”加工方式对直径6.6的孔台阶面进行粗加工。

6钻M5螺纹孔：采用固定轴“钻孔”加工方式对M5的螺纹孔进行钻孔。3.2.2零件的加工步骤根据零件的特点，按照加工工艺的安排原则，工步安排如表3-3所示。四、任务实施表3-3工步安排序号工步名称示图

7钻M3螺纹孔：采用固定轴“钻孔”加工方式对M3的螺纹孔进行钻孔。

8攻M5螺纹孔：采用固定轴“攻丝”加工方式对M5的螺纹孔进行攻丝。

9攻M3螺纹孔：采用固定轴“攻丝”加工方式对M3的螺纹孔进行攻丝。

10孔台阶面精加工：采用固定轴“底壁铣”加工方式对台阶面进行精加工。

11底面精加工：采用固定轴“底壁铣”加工方式对底面进行精加工。

12避空面精加工：采用固定轴“平面铣”加工方式对避开面进行精加工。3.2.3小组讨论（1）如何保证刀盘的加工尺寸在公差范围内？（2）除了以上参考的夹具方案，请在表3-4上绘制设计其它的装夹方案。四、任务实施表3-4其他装夹方案手绘设计工件装夹简图简单描述其工作原理或构成

3.3工艺卡编制根据刀盘零件加工工艺分析和零件的加工步骤完成工艺卡的编制，如表3-5所示。四、任务实施表3-5工艺卡零件名称

零件数量

生产部门

毛坯类型

材料

工艺卡号

工艺设计人

第

页共

页图示工序工步加工内容刀具及材料工艺装备切削参数加工类别主轴转速(r/min)进给率(mm/min)切削深度(ap/mm)余量(mm)

1

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3.4工量具准备根据任务的加工要求，实施本任务需要的设备和辅助工量器具见表3-6所示。四、任务实施表3-6工量具准备3.4工量具准备根据任务的加工要求，实施本任务需要的设备和辅助工量器具见表3-6所示。四、任务实施表3-6工量具准备3.5程序编制与加工仿真3.5.1设置NX加工环境NX加工环境（包括加工坐标系、部件、毛坯、刀具和加工方法）设置如表3-7所示。四、任务实施表3-7NX加工环境设置软件操作步骤简要图示(1)启动NX软件，打开模型，在NX12.0基本环境下按键盘Ctrl+Alt+M组合键进入加工模块。(2)创建毛坯，加工坐标系，几何体：(3)创建加工刀具，加工方法，程序文件夹

3.5.2粗加工刀盘粗加工刀盘，设置方法如表3-8所示四、任务实施表3-8粗加工刀盘软件操作步骤简要图示(1)创建平面铣程序，部件几何体。(2)

设置刀具轴，程序参数。(3)生成刀路。

3.5.3粗加工槽四、任务实施表3-9粗加工槽软件操作步骤简要图示(1)创建程序，指定切削底面，指定自动壁。(2)

设置刀具轴，程序参数。(3)生成刀路。

粗加工槽，设置方法如表3-9所示。3.5.4二次开粗加工槽四、任务实施表3-10二次开粗加工槽软件操作步骤简要图示(1)创建程序，指定切削区域，指定自动壁。(2)

设置刀具轴，程序参数。(3)生成刀路。

二次开粗加工槽，设置方法如表3-10所示。3.5.5斜面精加工四、任务实施表3-11斜面精加工软件操作步骤简要图示(1)创建实体轮廓3D程序，指定部件边界。(2)

指定刀轴，设置程序参数。(3)生成刀路。

斜面精加工，设置方法如表3-11所示。3.5.6粗加工铣孔台阶面四、任务实施表3-12粗加工铣孔台阶面软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定特征几何体。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。

粗加工铣孔台阶面，设置方法如表3-12所示。3.5.7钻M5螺纹孔四、任务实施表3-13钻M5螺纹孔软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定特征几何体。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。

钻M5螺纹孔，设置方法如表3-13所示。3.5.8步钻M3螺纹孔四、任务实施表3-14钻M3螺纹孔软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定特征几何体。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。

钻M3螺纹孔，设置方法如表3-14所示。3.5.9攻M5螺纹四、任务实施表3-15钻M5螺纹孔软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定特征几何体。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。

攻M5螺纹，设置方法如表3-15所示。3.5.10攻M3螺纹四、任务实施表3-16攻M3螺纹软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定特征几何体。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。s攻M3螺纹，设置方法如表3-16所示。3.5.11精加工台阶面四、任务实施表3-17精加工台阶面软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定切削区底面。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。

精加工台阶面，设置方法如表3-17所示。3.5.12精加工孔台阶四、任务实施表3-18精加工孔台阶软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定切削区底面。(2)

设置刀轨，设置程序参数。(3)生成刀路。

精加工孔台阶，见表3-18所示。3.5.13精加工避空面四、任务实施表3-19精加工避空面软件操作步骤简要图示(1)创建加工程序，指定底面，指定部件边界。(2)

指定刀轴，设置程序参数。(3)生成刀路，旋转全部刀轨。

精加工避空面，设置方法如表3-19所示。3.5.14仿真加工四、任务实施表3-20仿真加工结果软件操作步骤简要图示(1)选择机床，部件定位。(2)仿真结果。

选用双转台结构的五轴加工中心（5-AxMillVerticalBC-TableOffsetPostBuildermetric）进行模拟结果如表3-20所示。五、任务评价课程名称

任务名称

学生姓名

生产小组

评分内容分值自我评分小组评分教师评分得分专业能力评价零件分析（课前预习）10

工艺卡编写5

夹具设计与选择5

程序的编制5

程序的正确仿真5

完成零件的加工