接頭套零件的數(shù)控加工工藝及編程[CAD高清圖紙和文檔]

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*****職業(yè)技術學院 畢業(yè)論文 （20**屆） 接頭套零件的數(shù)控加工工藝及編程 學生姓名 學 號 系 別 專 業(yè) 指導教師 完成日期 16 目 錄 摘要 3 關鍵詞 3 1零件圖紙分析 3 2零件毛坯的選擇 3 2.1套筒類零件毛坯的材料 3 2.2套筒類零件的毛坯選擇 4 4.1走刀路線 5 4.2加工工步 5 7.1建立坐標系 8 7.2對刀及其對刀點確定 8 9.1數(shù)控加工的特點 10 9.2數(shù)控編程的方法及其特點 10 9.3編程零點的選擇 10 9.4加工程序 11 結束語 14 致 謝 15 參考文獻 16 接頭套零件的數(shù)控加工工藝及編程 摘要 本文通過接頭套零件的加工進行了系統(tǒng)的分析，闡述了加工時的工藝要求及工序的劃分，總結了對幾種典型刀具選擇和對刀具加工的切削用量做了詳細的分析，選擇使用刀具是數(shù)控機床的選擇要點，合理選用刀具能使程程序員更好的去設計編程。 關鍵詞：數(shù)控車操作 工藝設計 編程設計 前言 數(shù)字控制機床（Numerically Controlled Machine Tool）簡稱數(shù)控(CNC)是控發(fā)展起來的一種自動控制技術，是用數(shù)字信息實現(xiàn)自動控制機床運轉(zhuǎn)的一種技術。數(shù)控機床是綜合應用計算機，自動控制，自動檢測及精密機械等高新技術的產(chǎn)物。它的出現(xiàn)給世界帶來了巨大的效益，引起了世界各國科技界和工業(yè)界的普遍重視。隨著數(shù)控的發(fā)展，數(shù)控機床已是衡量一個國家機械制造工業(yè)水平的重要標志。 套筒類零件是機械中常見的一種零件，它的應用范圍很廣。由于其功用不同，套筒類零件的結構和尺寸有著很大的差別，但其結構上仍有共同點，即：零件的主要表面為同軸度要求較高的內(nèi)外圓表面；零件壁的厚度較薄且易變形；零件長度一般大于直徑等。 1零件圖紙分析 該零件是一個套筒類，總長為70mm, 最大直徑為52mm。該零件加工表面由外圓柱面,內(nèi)圓錐面,外圓弧面,外螺紋，退刀槽等組成,結構形狀較復雜。加工的部位比較多，其中外圓柱面φ52mm,退刀槽圓柱面φ46mm及其軸向尺寸L=70mm、L=25mm、L=6mm等都有如圖1.1標注的加工精度要求，且由圖紙可知其加工精度要求較高。零件的尺寸標注完整清晰，輪廓描述清楚。零件沒有表面粗糙讀要求。其材料為45＃鋼，切削加工性能良好，無熱處理要求。 2零件毛坯的選擇 2.1套筒類零件毛坯的材料 套筒類零件一般用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅制成。有些滑動軸承采用雙金屬結構，以離心鑄造法在鋼或鑄鐵內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。 2.2套筒類零件的毛坯選擇 套筒零件毛坯的選擇與其材料、結構、尺寸生產(chǎn)批量有關?？讖叫〉奶淄?，一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采用實心鑄件；孔徑較大的套筒，常選擇無縫鋼管或帶孔的鑄件、鍛件；大量生產(chǎn)時，可采用冷擠壓和粉未冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率，又節(jié)約材料。本例中我選擇棒料，且為45＃鋼。 3零件的裝夾及其夾具的選擇 工件的定位基準與夾緊方案的確定，應遵循前面所述有關定位基準的選擇原則與工件夾緊的基本要求。此外，還應該注意下列三點： (1)力求設計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 (2)設法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機床的效率。 (3)避免采用占機人工調(diào)整方案，以免占機時間太多，影響加工效率。 根據(jù)以上原則我選用數(shù)控車床自帶的三爪自定心卡盤，毛坯伸出三爪卡盤以外的長度應大于60mm。且由工件的形狀和加工要求以及實際情況可知，因為工件的右端為螺紋面，不可以用來做為裝夾面，所以該零件需分兩次裝夾加工才能得到。第一次裝夾右端加工左端，第一次裝夾完成左端面，C2倒角，R13的圓弧，φ52的外圓的粗、精加工；鉆中心孔；鉆通孔；φ36和φ42的內(nèi)圓柱輪廓粗、精加工。第二次裝夾可以完成右端面，C2倒角，φ52外圓柱面，φ42退刀槽，φ36、φ42內(nèi)圓柱輪廓，螺紋的粗、精加工。 圖1.1 4確定走刀路線和工步順序 4.1走刀路線 走刀路線是刀具在整個加工工序中相對于工件的運動軌跡，不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。走刀路線是編寫程序的依據(jù)之一。在確定走刀路線時，主要遵循以下原則： (1)保證零件的加工精度和表面粗糙度 加工位置精度要求較高的孔系時，應特別注意安排孔的加工順序。若安排不當，就可能將坐標軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。 (2)使走刀路線最短，減少刀具空行程時間，提高加工效率。 (3)最終輪廓一次走刀完成 4.2加工工步 根據(jù)零件圖紙分析得加工內(nèi)容我門可以確定走到路線如下： ①工序1第1步：裝夾φ60mm 表面，粗車毛坯左端面，倒C2角，R13的圓弧。 ②工序1第2步：鉆中心孔，鉆通孔。 ③工序1第3步：粗加工φ36和φ42的內(nèi)圓柱輪廓。 ④工序2第1步：進行左端面，C2倒角，52外圓柱面，R13的圓弧面精加工。 ⑤工序2第2步：精車φ36，φ42的內(nèi)圓柱輪廓。 ⑥工序3第1步：工件掉頭裝夾，加工工件右端面，裝夾φ52的外圓柱面，工件伸出長度大于60mm。粗車右端面，C2倒角，φ52外圓住面。 ⑦工序3第2步：粗車φ36、φ42內(nèi)圓住面。 ⑧工序3第3步：精車右端面，C2倒角，φ52外圓輪廓。 ⑨工序4：切退刀槽。 ⑩工序3第4步：精車φ36、φ42的內(nèi)圓柱輪廓。 （11）工序5；切螺紋。 5刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中重要的內(nèi)容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。為了能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控機床上刀具高效,多能,快換,和經(jīng)濟的目的，數(shù)控加工對刀具要有一定的要求，尤其在剛性和耐用度方面更為嚴格。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：既要求精度高、強度大、剛性好、耐用度高，又要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具的剛性 數(shù)控機床所使用的刀具切削部分材料必須具有高的硬度和耐磨性,足夠的強度和韌性.較高的耐熱性，好的導熱性和好的工藝性?，F(xiàn)在數(shù)控所使用的金屬切削刀具材料主要有五類：高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼(CBN)、聚晶金剛石。 根據(jù)實際加工需要,為了保證零件達到圖紙要求的精度，提高加工效率，方便加工和簡化編程，我在此選擇外圓車刀T0101,內(nèi)圓車刀T0202，中心鉆T0303，φ30的麻花鉆T0404，刀寬為5mm的切槽刀T0505，螺紋車刀T0606，總共六把刀具進行加工 工序 刀具 切削參數(shù) 余量 名稱 刀片材料 切削速度 走刀量（mm/r） 背吃刀量/mm 外圓車刀 T0101 硬質(zhì)合金 600m/min 0.2(粗)0.05（精） 1 0.5 內(nèi)圓車刀 T0202 硬質(zhì)合金 400m/min 0.1(粗)0.05（精） 2 0.4 鉆中心孔 T0303 高速鋼 1500m/min 0.1 φ30麻花鉆 T0404 高速鋼 800m/min 0.2 切槽刀 T0505 硬質(zhì)合金 1500m/min 0.04 螺紋刀 T0606 硬質(zhì)合金 300m/min 表5—1切削參數(shù)表 6切削用量的選擇 切削用量是指切削速度v、進給量f、背吃刀量a三者的總稱。也稱為切削三要素。切削用量的順序硬是先確定背吃刀量a,再確定進給量f,最后確定切削速度v (1) 背吃刀量a 通過切削刃基點并垂直于工作平面的方向上測量的吃刀量。單位用（mm）。在機床、夾具、刀具剛度允許的條件下，應選擇盡量大的背吃刀量，盡可能一次走刀切除本工序中要切除的加工余量，以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。如果加工余量過大或工藝系統(tǒng)剛性太差時，可分兩次切除。 a=(Dw-Dm)/2 式中：Dw—工件等加工表面直徑（mm）。 Dm—工件已加工表面直徑（mm）。 (2)進給速度f 工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時，刀具與工件在進給運動方向上的相對位移量。當在機床剛度和強度允許的條件下，選取一個較大的進給f。單位為mm/r v=fnπ (3) 切削速度v 切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬間時速度。計算工公式如下 v=(πdn)/1000 式中：d—工件或刀具切削刃上選定點的回轉(zhuǎn)直徑（mm）; n—為工件的轉(zhuǎn)速(r/s); 影響切削用量的因素很多，工件的材料、加工的精度和表面粗糙度、刀具的材料和耐用度、是否使用切削液、工藝系統(tǒng)的剛度和機床功率等都直接影響到切削用量的大小。在數(shù)控程序中，決定用量的參數(shù)是主軸轉(zhuǎn)速S和進給速度F、主軸轉(zhuǎn)速S、進給速度F值的選擇與在普通機床加工時的值相似，可以通過計算的方得到，也可以查閱金屬切屑工藝手冊，或根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)給定。根據(jù)選擇刀具和工件的不同，它的轉(zhuǎn)速和進給量也不同。 7建立坐標系和對刀 7.1建立坐標系 數(shù)控機床的運動是靠數(shù)控裝置控制，要確定機床的運動方向和移動距離，需要在機床上建立一個坐標系，這個坐標系被稱為標準坐標系，即機床坐標系。各坐標軸關系可用右手笛卡兒直角坐標系決定。各軸運動方向均以刀具相對工件運動為準，即工件相對靜止，而刀具相對于靜止的工件運動。有了機床坐標系,編程人員就可以以其為標準,來規(guī)定運動的方向和距離,為接下來的編程提供了參考系。 當機床通電源后，進行機床回零操作后，機床返回參考點（機床），此時機床坐標系就建立了。 但是在實際編程過程中，為了定義工件形狀和刀具相對工件的位置，編程人員在編程時設定了工件坐標系，其也采用右手笛卡兒直角坐標系。工件坐標系的原點即是工件的原點，它是零件圖紙上最重要的幾何基準點。有了工件原點，計算與編程，機床調(diào)整，對刀等變得方便簡潔。工件坐標系原點可以任意選擇，但最好是能夠設在工件圖形的尺寸能夠方便地轉(zhuǎn)換成坐標植的地方。車床工件零點一般設置在主軸中心線上，工件的左端或右端。 故根據(jù)本例圖紙和編程加工的實際要求，需要設置兩個工件坐標系，各自的坐標系原點分別為零件的左、右端面。 7.2對刀及其對刀點確定 確定以工件左端面與軸心線的交點O為工件原點，建立XOZ工件坐標系。采用手動試切對刀方法（操作與上面數(shù)控車床的對刀方法相同）把點O作為對刀點。換刀點設置在工件坐標系下X200、Z100處。 8加工過程中零件變形的分析及解決方法 薄壁套筒在加工過程中，往往由于夾緊力、切削力和切削熱的影響而引起變形，致使加工精度降低。需要熱處理的薄壁套筒，如果熱處理工序安排不當，也會造成不可校正的變形。從而使加工的工件在工藝和加工方法都正確的情況下達不到要求，甚至造成零件報廢，因此加工人員在加工過程當中要給與重視和提前考慮。 防止薄壁套筒的變形，可以采取以下措施： （1）減小夾緊力對變形的影響 ①夾緊力不宜集中于工件的某一部分，應使其分布在較大的面積上，以使工件單位面積上所受的壓力較小，從而達到減少工件變形的目的。例如工件外圓用卡盤夾緊時，可以采用軟卡爪，用來增加卡爪的寬度和長度。 ②采用軸向夾緊工件的夾具。 在工件上做出加強剛性的輔助凸邊，加工時采用特殊結構的卡爪夾緊，如圖8-1所示。當加工結束時，將凸邊切去。 （2）減少切削力對變形的影響 ①減小徑向力，通常可借助增大刀具的主偏角來達到。 ②內(nèi)外表面同時加工，使徑向切削力相互抵消，見圖8-1所示 8-1軸向夾緊工件 8-2輔助凸邊的作用 ③粗、精加工分開進行，使粗加工時產(chǎn)生的變形能在精加工中能得到糾正。 （3）減少熱變形引起的誤差 工件在加工過程中受切削熱后要膨脹變形，從而影響工件的加工精度。為了減少熱變形對加工精度的影響，應在粗、精加工之間留有充分冷卻的時間，并在加工時注入足夠的切削液。 此外熱處理對套筒變形的影響也很大，除了改進熱處理方法外，在安排熱處理工序時，應安排在精加工之前進行，以使熱處理產(chǎn)生的變形在以后的工序中得到糾正。 9加工程序編制 9.1數(shù)控加工的特點 通過平時的學習總結，我歸納出數(shù)控加工有五個特點。 （1）它的技術性強。 （2）自動化程度高。 （3）加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。 （4）可生成非常復雜的加工軌跡，生產(chǎn)出形狀復雜的零件。 （5）要求工人的技術性強。 9.2數(shù)控編程的方法及其特點 數(shù)控編程有絕對坐標編程法、相對坐標編程法及兩種方法配合使用的混合編程方法 （1）絕對值編程 絕對值編程是根據(jù)預先設定的編程原點計算出絕對坐標值進行編程的一種方法。采用絕對值編程，首先要指出編程原點的位置，并用地址X、Y、Z進行編程。這種方法編出程序來直觀，有利于程序的校驗 （2）增量值編程 增量值編程是根據(jù)與前一個位置的坐標值增量來表示位置的一種編程方法，采用增量編程時，用地址U、W、代替X、Z進行編程。這種方法編程，當零件各尺寸的基準不單一，而且分成好幾段時，此法非常簡單有效，不易出錯。 （3）混合編程 絕對值編程與增量編程混合起來進行編程的方法叫混合編程，編程時也必須先設定編程原點。這種方法在適當?shù)胤郊幼映绦蚝芊奖恪? 9.3編程零點的選擇 一般情況下，編程零點即編程人員在編制程序時不考慮工件在機床上的安裝位置所假設的零件的坐標原點，選擇該點時應注意： （1）編程零點應選擇在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算并減少錯誤。 （2）編程零點盡量選在零件精度較高的表面上以提高工件的加工精度。 （3）對于對稱特點的零件，編程零點應設在其對稱中心。 （4）對于一般的零件，工件的零點應設在外輪廓的某一點上。 （5）Z方向的零點一般設在工件表面。 9.4加工程序 具體程序的編制方法很多，本例中因零件形狀相對簡單，采用手工編程。有一點要注意，手工編程一般要求編制的程序規(guī)范，可讀性強，修改方便，本例參考程序（使用FANUC—0—MA 數(shù)：控系統(tǒng)） 程序1（左端加工程序） O0001 N10T0101； (使用外圓車刀) N20M03S600: N30G00X56Z5； N40G71R1.5U0.5； N50G71P60Q130U0.5W0F0.2； （用G71粗車循環(huán)指令） N60N10G00X0； N70G01Z0F0.05； （平左端面） N80X52C2； （倒角） N90Z-16.693； （粗車外圓至16.693mm處） N100G02X52Z-33.307； （加工R13的圓弧） N110G01Z-41； （粗車外圓至41mm處） N120G00Z100； N130X56； (退刀至（56.100）) N140M03S400； N150T0404； N160G00X0； N170Z5； N180G74R2； N190G74X0Z-70P0Q10F0； （用端面深孔鉆削循環(huán)指令G74加工通孔） N200G00Z100； N210M03S800； N220T0202； （換內(nèi)圓車刀） N230G00X34Z2； N240G71U1.5R0.5； N250G71P260Q310U-0.5W0F0.2； (用G71粗車循環(huán)指令加工階梯孔) N260G00X42.015； N270G01Z-6.015F0.05； （粗加工φ42內(nèi)圓） N280X36.015 N290Z-70； (粗加工φ36內(nèi)圓) N300G00X34； N310Z2； N320M03S1000； N330G70P260Q310； (精車階梯孔) N340G00Z100； N350T0101； N360M03S800； N370G00X56Z2； N380G70P60Q130； (精車端面,倒角,外圓,圓弧,) N390M05； N400M30； 程序2(右端加工程序) O0002 N010T0101； (外圓車刀) N020M03S600； N030G00X58Z3； N040G90X53Z-30F0.1； (粗車外圓至30mm處) N050X52； (精車外圓至要求的尺寸) N060G00Z0.5； N070G01X33F0.1； N080Z0； N090G01X48； N100X52Z-2； (平右端面) N110G00X53； N120Z100； N130T0505； (換刀寬為5mm切槽刀) N140M03S400； N150G00X54； N160Z-29.98； N170G01X46F0.05； (切槽) N180G04P2000； (切槽刀在工件上暫停2秒) N190G01X53； N200G00Z100； N210T0202； (換內(nèi)圓車刀) N220M03S400； N230G00X34Z2； N240G90Z-5.9F0.1； N250X41.9； (粗加工φ42內(nèi)圓) N260M03S1000； N270G00Z-6.015； N280G01X42.015F0.05； (精加工φ42內(nèi)圓) N290Z1； N300G00Z100； N310T0606； (換螺紋刀) N320M03S300； N330G00X53Z2； N340G76P0 200 60Q50R100； N350G76X49.4Z-28P800Q600F2； (用G76螺紋切削復循環(huán)加工螺紋) N340G00Z200； N350M05； N360M30； 結束語 寫到這里,論文的寫作和設計已經(jīng)告一段落?；叵雽懽鞯倪^程，從開始的一無所知和無所適從，到后來慢慢地走上正軌，現(xiàn)在終于完成了這份并不完美的論文。但是它至少可以向大家展示我三年大學在專業(yè)上的所獲所得。 此次設計是由學生向工程技術人員轉(zhuǎn)變的一個過渡階段，我十分重視和珍惜，此次設計給予我的啟迪與鍛煉，使我對設計的認識有了一定的深度。 在畢業(yè)設計規(guī)定的時間內(nèi)，我做了大量的調(diào)查研究。查閱了很多的技術資料。閱讀了大量的專業(yè)文獻并將它們應用到畢業(yè)設計中。并在設計中，咨詢了相關的師傅，對套筒類零件的加工工藝有了進一步的認識。對不懂的問題經(jīng)過與大家的探討和研究后得到了解決，培養(yǎng)了我們團結互助，求真務實的嚴謹作風。 以上工作成績的獲得與指導老師的辛勤勞動及耐心細致地教導是分不開的。有了指導教師的細心幫助才有了我今天的成績。在這里謹向在這次畢業(yè)設計中給予我關心與指導的老師表示誠心的感謝，在此我衷心地對老師說一聲“謝謝”！ 由于本人能力有限，缺乏實際工作經(jīng)驗，初次做本專業(yè)設計，出現(xiàn)漏洞和錯誤，敬請各位老師批評指正。 致 謝 在論文完成之際，我要特別感謝我的指導老師黃強老師的熱情關懷和悉心指導。在我撰寫論文的過程中，黃強老師傾注了大量的心血和汗水，無論是在論文的選題、構思和資料的收集方面，還是在論文的研究方法以及成文定稿方面，我都得到了黃強老師悉心細致的教誨和無私的幫助，特別是他廣博的學識、深厚的學術素養(yǎng)、嚴謹?shù)闹螌W精神和一絲不茍的工作作風使我終生受益，在此表示真誠地感謝和深深的謝意。 燭炬成灰淚始干，春蠶到死絲方盡。畢業(yè)在即，我想對一直在我們身后，在三尺講臺上默默耕耘的恩師們。感謝你們多年來的尊尊教誨，平日里耐心的講解，悉心的回答，我都時刻銘記在心。你們不但教會了我專業(yè)上的知識，更用你門的人格魅力和優(yōu)秀的治學品質(zhì)為我以后的人生樹立了榜樣。你們不僅教會了我如何做事，同時也教會了我如何做人。感謝你們對我的年少無知和任性的包容，在我最無助的時候，是你們耐心地開導我，使我明白自身的價值。 最后感謝和我同窗三年的大學同學，朝夕相伴的日子里，我門曾經(jīng)一起笑過，哭過，彷徨過。正是你門為我創(chuàng)造的這個安定的學習環(huán)境，我才得以順利地地過完得大學生活。多年來你們的幫助和關懷給了我莫大的安慰，幫助我度過了最困難的時候。大學里在一起的日子，是我們青春中最燦爛的一頁，即將過去的大學生活將成為我們最美好的回憶，回憶里的每張面孔，都栩栩如生，我會將你們珍藏。三年的大學生活雖然短暫，但是有了你門的陪伴，關于大學的一切記憶都會變成永恒。在此離別之時，我祝愿大家都有一個美好的前程。 參考文獻 [1] 《公差配合與技術測量》 陳澤民 主編 [2] 《機械制造工藝設計手冊》 王紹俊 主編 [3] 《金屬切削原理及刀具》 陸劍中、孫家寧 主編 [4] 《數(shù)控編程》 葉伯生、朱志 主編 [5] 《數(shù)控加工工藝》 趙長旭 主編