639 螺紋軸車削加工及數(shù)控車削機床仿真的研究

639 螺紋軸車削加工及數(shù)控車削機床仿真的研究,639,螺紋軸車削加工及數(shù)控車削機床仿真的研究,螺紋,羅紋,車削,加工,數(shù)控,機床,仿真,研究,鉆研 題目：螺紋軸車削加工及數(shù)控車削機床仿真的研究,要求： 完成指定翻譯文獻 完成螺紋軸車削加工粗加工程編 完成螺紋軸車削加工精加工程編 完成螺紋軸車削加工虛擬仿真加工及生成 NC指令,題目：螺紋軸車削加工及數(shù)控車削機床仿真的研究,前言,近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，尤其是機械制造業(yè)中，普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數(shù)控機械所代替。利用和發(fā)展數(shù)控加工，實現(xiàn)高效數(shù)控加工已成為了制造類企業(yè)所普遍關(guān)心的大事。進一步提高我國國防軍工行業(yè)的數(shù)控效率以及數(shù)控制造能力，是加強軍工國防建設(shè)的迫切需要。,1.1 課題研究的意義,隨著科學技術(shù)的飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，產(chǎn)品更新的速度越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加。同時，隨著航空工業(yè)、汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費品生產(chǎn)的高速增長，復(fù)雜形狀的零件越來越多，精度要求也越來越高。此外，激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制、生產(chǎn)周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀零件的高效、高質(zhì)量加工要求。因此研究該課題意義在于使數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床不斷更新?lián)Q代，向高速度、多功能、智能化、開放型以及高可靠性等方面迅速發(fā)發(fā)展。,第一章 緒論,1.2 CATIA的簡單介紹,CATIA是法國的產(chǎn)品開發(fā)旗艦解決方案。作為PLM協(xié)同解決方案的一個重要組成部分，它可以幫助制造廠商設(shè)計他們未來的產(chǎn)品，并支持從項目前階段、具體的設(shè)計、分析、模擬、組裝到維護在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計流程。 CATIA先進的混合建模技術(shù) CATIA所有模塊具有全相關(guān)性 并行工程的設(shè)計環(huán)境使得設(shè)計周期大大縮短 CATIA覆蓋了產(chǎn)品開發(fā)的整個過程,第一章 緒論,1.3 VERICUT的簡單介紹,VERICUT可以是可以進行NC程序的驗證、機床的模擬和NC程序的優(yōu)化的一款數(shù)控模擬仿真軟件，它是美國的CGTech公司于1988年開發(fā)的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了VT7.3版本。該軟件的基本思想就是在進行真實的加工之前，盡可能真實的在虛擬的環(huán)境里模擬加工的整個過程和加工的結(jié)果，避免在真實的加工中出現(xiàn)零件的過切、欠切，避免發(fā)生機床碰撞，并最大程度的優(yōu)化NC程序、延長刀具使用壽命，提高的加工的效率和加工質(zhì)量。,第一章 緒論,第二章 螺紋軸右端加工,有用到的加工方法： Rough Turning（粗車） Profile Finish Turning（精車） Recess Turning（車空槽） Groove Turning（車凹槽） Drilling（鉆孔） Reverse Threading（攻絲）,2.1 初始化加工環(huán)境,第二章 螺紋軸右端加工,(1).選擇機床,第二章 螺紋軸右端加工,2.1 初始化加工環(huán)境,(2).選擇坐標系,第二章 螺紋軸右端加工,2.1 初始化加工環(huán)境,(3).選擇幾何圖形,第二章 螺紋軸右端加工,2.1 初始化加工環(huán)境,(4).設(shè)置換刀點,第二章 螺紋軸右端加工,2.1 初始化加工環(huán)境,2.2 粗車,(1) .進入粗車環(huán)境,第二章 螺紋軸右端加工,(2).設(shè)置加工余量,加工余量：為了保證零件的質(zhì)量（精度和粗糙度值），在加工過程中，需要從工件表面上切除的金屬層厚度，稱為加工余量。 加工余量選取原則 余量過大——〉材料浪費，成本增大；余量過小——〉不能糾正加工誤差，質(zhì)量降低。所以，在保證質(zhì)量的前提下，選余量盡可能小。,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,(3).刀具的選擇,刀具的選擇原則： a. 刀具半徑R應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑，約為 (0.8~0.9）R min. b. 切削深度取(1/4～1/2)D，以保證刀具有足夠的加工剛 度。 刀具的類型：平底刀 球頭刀 環(huán)形刀 錐形刀 鼓形刀等 車刀可分為：⑴整體車刀、 ⑵焊接車刀、⑶機夾車刀、 ⑷可轉(zhuǎn)位車刀、（5）成形車刀 刀柄：主軸與刀具的聯(lián)系環(huán)節(jié), 用以夾持刀具 作用：傳遞扭矩、夾持刀具 分類：１）普通刀柄 ２）液壓刀柄,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,1）車刀參數(shù),第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,2）刀片參數(shù),第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,(4).走刀方式,刀位點：刀具的基準點－刀尖或刀心 走刀路線的規(guī)劃 走刀路線是指數(shù)控加工過程中刀位點相對于被加工工件的運動軌跡。 確定走刀路線的原則： a. 保證零件的加工精度和光潔度 b. 方便數(shù)值計算，減少程序段數(shù) c. 縮短走刀路線，減少空程 d. 易于增加零件剛性 e．盡量避免刀具在加工中向下 f. 刀具軌跡變化盡量做到平緩 g. 精加工最好采用順,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,縱向走刀,第二章 螺紋軸右端加工,(4).走刀方式,(5).轉(zhuǎn)速和切削速度的選擇,1)、轉(zhuǎn)速 一般與直徑有關(guān)系，徑大的轉(zhuǎn)速低，徑小的轉(zhuǎn)速高，提高它的線速度。與吃刀量大小也有關(guān)系。 2)、切削速度vc 切削速度vc是刀具切削刃上選定點相對于工件的主運動瞬時線速度。由于切削刃上各點的切削速度可能是不同，計算時常用最大切削速度代表刀具的切削速度。當主運動為回轉(zhuǎn)運動時： 式中d—切削刃上選定點的回轉(zhuǎn)直徑，mm; n—主運動的轉(zhuǎn)速，r/s或r/min.,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,切削速度與切削溫度理論 理論核心：Vc Tv 上升一定程度后達到極限之后 Vc Tv,,,,,,,高速加工的特點：,高轉(zhuǎn)速 + 高進給+小切削量,第二章 螺紋軸右端加工,(5).轉(zhuǎn)速和切削速度的選擇,2.2 粗車,材料與切削速度,第二章 螺紋軸右端加工,(5).轉(zhuǎn)速和切削速度的選擇,2.2 粗車,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,(6).轉(zhuǎn)速和進給速度的選擇,第二章 螺紋軸右端加工,(7).進退刀方向,2.2 粗車,(8).形成刀軌,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,(9).動畫仿真圖,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,(10).分析余量和過切,第二章 螺紋軸右端加工,2.2 粗車,2.3 螺紋軸的精加工,第二章 螺紋軸右端加工,2.4 端面加工,第二章 螺紋軸右端加工,走刀軌跡,第二章 螺紋軸右端加工,2.4 端面加工,2.5 空槽加工,(1). 選擇加工元素,第二章 螺紋軸右端加工,(2).走刀方式(平行外形),第二章 螺紋軸右端加工,2.5 空槽加工,(3).刀具（直刃）,第二章 螺紋軸右端加工,2.5 空槽加工,(4).刀片,第二章 螺紋軸右端加工,2.5 空槽加工,2.6溝槽加工,第二章 螺紋軸右端加工,刀具參數(shù),第二章 螺紋軸右端加工,2.6溝槽加工,第二章 螺紋軸右端加工,2.6溝槽加工,生成刀軌及模擬仿真,2.7 鉆孔,第二章 螺紋軸右端加工,第二章 螺紋軸右端加工,2.7 鉆孔,第二章 螺紋軸右端加工,2.7 鉆孔,2.8鉆螺紋孔,第二章 螺紋軸右端加工,第三章 螺紋軸左端加工,3.1粗加工,3.2精加工,3.4加工螺紋,3.3切溝槽,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.1數(shù)控加工仿真技術(shù)概述,幾何仿真,不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響，只仿真刀具-工件幾何體的運動，驗證NC程序的正確性，減少或消除因程序錯誤而導(dǎo)致的機床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報廢等問題 幾何仿真——根據(jù)數(shù)控程序，仿真工藝系統(tǒng)部件的幾何相對運動 物理仿真 物理仿真是在幾何仿真的基礎(chǔ)上，在數(shù)控加工過程中添加切削動態(tài)力學特性，用來預(yù)測數(shù)控機床的加工條件產(chǎn)生的一些參數(shù)的變化，如：刀具的磨損、刀具的振動以及變形，從而相應(yīng)的調(diào)節(jié)切削參數(shù)，達到優(yōu)化切削過程的目的。,數(shù)控加工的過程,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.2 數(shù)控加工仿真技術(shù)的操作步驟,4.2 數(shù)控加工仿真技術(shù)的操作步驟,建立機床模型,數(shù)控機床模型由幾何模型和運動學模型構(gòu)成，幾何模型由VERICUT軟件模塊所提供的基本體素的運算所構(gòu)成，運動學模型則根據(jù)機床的運動關(guān)系建立。 選擇機床控制系統(tǒng) 軟件本身提供了近百種配有制造商提供的機床控制文件庫, 支持國內(nèi)和國外的許多控制系統(tǒng)，包括從三坐標到五坐標的各種數(shù)控系統(tǒng),足以滿足了用戶的實際需要。如果控制系統(tǒng)不能滿足用戶要求,可以把已有的控制系統(tǒng)加入到控制系統(tǒng)庫文件中進行操作。 添加夾具和毛坯實體 選擇刀具，并建立刀具庫，向模擬數(shù)控機床添加相應(yīng)的工件夾具，調(diào)入NC程序，按照要求設(shè)定機床相應(yīng)參數(shù)。,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.3 數(shù)控加工的發(fā)展趨勢,第一： 多任務(wù)機床的使用會越來越廣泛。現(xiàn)代的機床正朝多功能、多主 軸、多通道或多個運動軸的方向發(fā)展。CIMdata所了解的最復(fù)雜 的機床已經(jīng)發(fā)展到22軸，像這種機床的編程和使用都會很復(fù)雜。 第二： 五軸加工越來越多。五軸加工在航空航天領(lǐng)域和葉片加工已經(jīng)應(yīng) 用了好多年，并且在模具制造行業(yè)，五軸加工使用的越來越廣泛 第三： 高速銑。高度銑技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，大多數(shù)的工廠都在使用這種 技術(shù)。支持高速銑的軟件必須要能夠快速的傳輸數(shù)據(jù)，并且較少 刀軌的突然變向，保持切屑體積的恒定，這樣就可以對答限度的 延長刀具的使用壽命，加工出表面質(zhì)量很好的零件。 第四： 更加真實的模擬。機床模擬、刀軌驗證的一些軟件已經(jīng)有了很大的 進步，像Machine-Works、CGTech一些公司在這方面貢獻比較大 。整個加工過程的真實的模擬包括機床工具、刀柄、機床組件、 切削刀具、零件毛坯都會給使用者在視覺上對機床的動作有很好 的了解。模擬刀軌就需要驗證刀軌的精確性。碰撞、過切、切削 不完全和任何和目標零件之間的偏離都會被顯示出來。,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,基本步驟主要包括以下幾個方面： 選擇控制系統(tǒng) 選擇機床結(jié)構(gòu) 定義毛坯 對刀（機床坐標系與工件坐標系重合） 構(gòu)建刀具庫 添加NC程序，模擬仿真加工,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,4.4.1 控制系統(tǒng)和機床結(jié)構(gòu),（1）首先雙擊vericut 圖標，打開該軟件。,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,（2）然后選擇 、、，建立一個新的操作項目。,4.4.1 控制系統(tǒng)和機床結(jié)構(gòu),第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,（3）點擊，選擇找到3_axis_mill_template_metric.vcproject文件 并打開。得到一個控制系統(tǒng)為fan15im.ctl，機床為3_axis的新項目。,4.4.1 控制系統(tǒng)和機床結(jié)構(gòu),第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,在夾具的第二個模型中選擇“方塊”，然后在模型選項中輸入毛坯的長=200mm、寬=120mm、高=55mm。,4.4.2 定義毛坯,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,移動坐標系，使之與設(shè)定的加工程序原點重合。,4.4.3對刀,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,雙擊，新建加工所用的刀具。,4.4.4構(gòu)建刀具庫,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,4.4.4構(gòu)建刀具庫,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,4.4.5 添加NC加工程序,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,首先選擇 重置模型，再點擊 仿真到末端。在信息中打開數(shù)控程序，可以觀察到仿真步驟與數(shù)控程序的同步性。,4.4.6 仿真加工,第四章 VERICUT數(shù)控仿真加工,4.4 VERCUT仿真加工步驟,4.4.6 仿真加工,在CATIA加工模塊中會根據(jù)不同的加工類型選擇機床系統(tǒng)，加工坐標系以及加工起點的設(shè)定。 利用車床編制粗加工及精加工程序，并進行了模擬仿真加工。分析了剩余材料及過切現(xiàn)象，取得較為滿意的仿真加工結(jié)果。 利用車床編制了空槽加工程序和溝槽加工程序，驗證分析后并獲得了較為理想的數(shù)據(jù)。 使用鉆孔命令編制了鉆孔程序，并進行了模擬仿真加工。 利用車床中的車螺紋命令編制了軸端外螺紋的加工程序，并進行模擬仿真加工。 通過一個案例驗證完成了VERICUT仿真，了解了VERICUT仿真加工的一般流程，具有一定的工程應(yīng)用價值。,第五章 總結(jié)與展望,5.1論文總結(jié),干切削是綠色制造中的一種典型加工工藝 冷卻液成本占整個切削加工費用的15-17%。同時對周圍環(huán)境造成的生態(tài)危害大，且制備、利用、回收和處理成本高，同時對人體健康也有不利的影響。,第五章 總結(jié)與展望,5.2后續(xù)展望,干切削是在停止使用切削液的同時保證高效率、高產(chǎn)品質(zhì)量、高的刀具使用壽命以及切削過程的可靠性。 干切削的工藝方法： 完全干切削：不加任何輔助冷卻、潤滑介質(zhì) 風冷干切削：利用風冷卻系統(tǒng) 液氮冷卻干切削 高速干切削 準干切削：亞干切削或最小潤滑技術(shù)（MQL）,第五章 總結(jié)與展望,,,,,謝謝觀看,