轴类零件数控加工编程

轴类零件数控加工编程专业：机械设计制造及其自动化班级：13机自1姓名：赵勃课程设计任务书学院机械工程院班级13机自1姓名赵勃设计起止日期2016年12月12日——2016年12月16日设计题目：轴类零件数控加工程序编制设计任务（主要技术参数）：编制如图所示轴类零件的数控车床加工程序。工作任务：1.零件的工艺分析2.数控机床的选择3.编程中工艺指令的处理4.编制数控车床加工工艺过程卡5.编制数控加工程序6.设计说明书1份。指导教师评语：成绩：签字：年月日目录引言······················································11轴类零件的工艺分析······································21.1数控加工工艺的基本特点·································21.2数控加工工艺的主要内容·································22数控机床的选择··········································33编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡······················53.1工序与工步的划分······································53.2加工路线的确定········································54编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡······················74.1刀具的选择与切削用量的确定······························74.2对刀点和换刀点的确定···································95数控加工程序编制········································125.1工件坐标系确定·······································125.2数控加工程序········································13参考文献·················································16-1-引言随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分。以数控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加工时间，提高了效率，降低了成本。-2-1轴类零件的工艺分析1.1数控加工工艺的基本特点数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质。用它控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。具体来说数控加工工艺特点分为以下三点：1、工艺详细。2、工序集中。3、工序内容复杂。1.2数控加工工艺的主要内容图1加工零件图该工件毛坯为φ58㎜的长棒料，材料为铝。加工内容为外轮廓、退刀槽和螺纹，根据工件结构选择卧式数控车床进行加工，选择三爪自动卡盘装夹。-3-2数控机床的选择因为加工工件为轴类工件所以选用CAK6150DJ数控车床。图2CAK6150DJ数控车床表1CAK6150DJ数控车床参数项目单位规格床身上最大回转直径㎜Φ500导轨跨度㎜400最大工件长度㎜1900最大车削长度㎜1860最大直削直径㎜Φ500滑板上最大回转直径㎜Φ300主轴端部型式及代号-A8卡盘手动Φ250主轴前端锥孔锥度-1:20主轴孔径㎜70主轴转速级数双速电机12级主轴转速范围r/min40-1800主电机功率双速电机6.5/8中心高距床身㎜250距地面㎜1130快移速度X/Zm/min4/8（1900㎜时Z为6）刀架转位时间（一工位）s3刀架转位重复定位精度“±1.5-4-表1CAK6150DJ数控车床参数（续表）X轴行程㎜250Z轴行程㎜1860工件精度-IT6-IT7工件表面粗糙度μmRa1.6尾座套筒直径/行程㎜75/150尾座锥孔锥度㎜莫氏5号刀架形式㎜标准配置刀架尺寸外圆㎜25×25内孔㎜φ32机床重量kg2900-5-3编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡3.1工序与工步的划分（1）表面精度为IT7级精度使用CAK6150DJ数控车床，保证零件的加工要求，编程时可直接用基本尺寸代入。（2）选取毛坯，为符合加工要求，选取φ58的铝棒。（3）数控加工前先在普通车床上完成外圆的准备加工，先使之获得φ58的外圆，从而获得工件的回转轴线，然后在平端面，获得工件的长度基准。（4）装夹方法：用卡盘夹持坐右端，并留有足够的夹持长度。（5）定位基准：端面基准设为右端面，回转基准设为轴线；设计基准与工艺基准三者要重合，这即符合基准统一原则，又可以防止基准不重合，影响加工精度；在响应加工之前基准端面要先行加工。综上所述，在普通机床上先平端面，加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料，然后把工件放在数控车床上用卡盘夹持右端，并留有足够的夹持长度，由课程设计内容依次加工圆锥、圆弧、圆柱、退刀槽与螺纹，最后用切割刀割断即可完成。3.2加工路线的确定根据表面粗糙度和尺寸精度要求，确定加工路线为粗车轮廓→精车轮廓→切槽→车螺纹→切断→掉头平端面的，粗车为精车留单边0.2㎜的余量。-6-表2数控加工工序卡工号工步内容刀具号S/（r/min）F/(㎜/r)ap/㎜1粗车轮廓T015000.21.52精车轮廓T028000.10.23切槽T034000.150.54车螺纹T045002（螺纹导程）5切断T054000.151-7-4编制轴类零件数控车床加工刀具卡4.1刀具的选择与切削用量的确定4.1.1刀具的选择粗车选择90°外圆车刀，精车选择35°精车刀，切槽和切断选择4㎜切断刀，车螺纹选择60°螺纹车刀。表3数控加工刀具卡序号刀具号刀具规格及名称数量加工表面1T0190°外圆车刀1粗车外表面及平端面2T0235°精车刀1精车外表面3T034㎜切断刀1快退刀槽4T0460°螺纹车刀1车螺纹4.1.2切削用量的确定数控编程时，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。1.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。其计算公式为：n=1000v/πD式中：v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；-8-n---主轴转速，单位为r/min；D----工件直径或刀具直径，单位为㎜。计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。通过查询和计算确定粗车时主轴转速为0.2㎜/r，精车时主轴转速为0.1㎜/r，切槽时主轴转速为0.15㎜/r，切断时主轴转速为0.15㎜/r。2．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精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。确定进给速度的原则：1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100～200㎜/min范围内选取。2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50㎜/min范围内选取。3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50㎜/min范围内选取。4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。通过查询和计算确定粗车时进给速度为0.2㎜/r，精车时进给速度为0.1㎜/r，切槽时进给速度为0.15㎜/r，切断时进给速度为0.15-9-㎜/r。3．背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5㎜。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。通过查询和计算确定粗车时背吃刀量为1.5㎜，精车时背吃刀量为0.2㎜，切槽时背吃刀量为0.5㎜，，切断时背吃刀量为1㎜。4.螺纹的切削次数和背吃刀量确定表4常用螺纹切削的进给次数与吃刀量公制螺纹螺距/㎜1.01.522.533.54牙深（半径量）/㎜0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598切削次数及吃刀量（直径值）/㎜1次0.70.80.91.01.21.50.52次0.40.60.60.70.70.70.83次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2因为本次使用的螺纹螺距是2㎜，所以切削5次，背吃刀量分别为ap1＝0.9㎜、ap2＝0.6㎜、ap3＝0.6㎜、ap4＝0.4㎜、ap5＝0.15㎜。4.2对刀点和换刀点的确定在编制加工程序时，要正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位-10-置。“对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点心也叫做“程序起点”或“起刀点”。选择对刀点的原则是：1）要便于数学处理和简化程序编制2）在机床上找正容易；3）加工过程中检查方便；4）引起的加工误差小。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系。这样才能确定机床坐标系和工件坐标系的关系。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。所谓“刀位点”是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心、球头铣刀的球头中心。零件安装时，工件坐标系要与机床坐标系有确定的尺寸关系，在工件坐标系设定后，从对刀点开始的第一个程序段的坐标值，为对刀点在机床坐标系中的坐标值。对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值来校核。所谓“机床原点”是指机床上一个固定不变的极限点。例如，-11-对车床而言，是指车床主轴回转中心与车头卡盘端面的交点。“换刀点”是为数控车床、数控加工中心等多刀加工机床的编程设定的，回为这些机床加工中途需更换刀具，故应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如铣床）。换刀点的位置应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。表5数控加工工序卡零件号001程序号O100编制日期2016-12-13零件名称轴类零件编制赵勃工步号程序段号工步内容使用刀具名称切削参数刀具号补偿号S/（r/min）F/(㎜/r)ap/㎜1N1粗车轮廓90°外圆