数控加工工艺课程设计

六安职业技术学院数控加工工艺与装备课程设计设计说明书题目轴类零件加工班级姓名组别学号成绩指导老师2011年6月2日2目录第一章任务书……………………………………………3第二章设计内容…………………………………………4一、零件图分析……………………………………4二、工艺措施的拟定………………………………8三、加工路线及进给路线…………………………10四、刀具选择………………………………………13五、数控加工刀具卡………………………………14六、切削用量的选择………………………………15第三章数控工艺卡片……………………………………17一、数控加工工序卡………………………………17二、数字处理………………………………………18三、数控加工程序单………………………………20第四章小组总结…………………………………………22第五章参考文献…………………………………………26第六章设计个人总结……………………………………273第一章任务书设计题目：轴类零件加工设计零件图：材料为45钢，热轧，无热处理及硬度要求及表面质量要求。4第二章设计内容一、零件图工艺分析：1、零件成型组成表面：零件有圆柱、逆圆弧、圆锥面和螺纹等几部分组成，系数控加工可选的内容。（首先，数控车床效率高于普通车床，数控做出来的螺纹精度高；普车要做螺纹精度就很难保证。普通车床一来设备投入较少，二来对刀具的要求相对没那么高。数控车床的刀具要求较高（经常换刀的不但影响效率，且每次对刀都可能造成报废），对编程及对刀的技术要求较高，但量产若配以合适的夹具效率可以是普车三倍以上。综合考虑，还是选择数控加工为宜。）2、通过对零件尺寸的圆锥面与圆弧面数字处理，该零件轮廓表达清晰、零件结构合理。最终计算结果如本设计书19页(附图1)所示。53、尺寸精度保证:图形上尺寸均为IT8级，CAK型数控车床自身精度均可保证，编程时尺寸取基本尺寸即可。4、材料的选取:选用45热轧钢，无热处理及硬度要求。材料切削加工工艺性良好。5、各成型表面连接复杂程度中等，加工连续时间不长，不须用可转位刀片，用一般硬质合金焊接刀具即可。由零件图分析，加工此零件拟定加工方案。6加工方案一：加工方案：1、在普床上完成整外圆平端面：左端∅16，切槽∅16×4(夹持端槽)，右端∅38。2、加工中，从右往左，右端设置中心孔。3、车R15圆弧。4、车∅28.494—∅24的圆锥面。5、车∅22段的∅16×4槽。6、车M20×1.5螺纹。7、去夹持端。8、将对中点用油砂纸抹平。7加工方案二：加工方案：1、在普通机床上整外圆平端面，完成轴段∅38×100。2、加工中，从右向左。3、先车∅22×30轴段。4、车∅24—∅28.494的圆锥面。5、车R15圆弧。6、车∅16×4槽。7、车削M20×1.5螺纹。8、去夹持端。8加工时选择方案二二、工艺措施的拟定：1、具体加工策划（1）图样上没有特别的精度要求，一般取表面精度为八级精度，使用中等精度数控CAK620即可，保证零件的要求，编程时不用平均值编程，直接用基本尺寸代入。（2）选取毛坯，为符合加工要求，取Ø40×100的45热轧钢。（3）数控加工前先在普车上完成外圆的准备加工，先使之获得Ø38的外圆，从而获得工件的回转轴线；然后再平端面，获得工件的长度基准。（4）装夹方法：用三爪自定心卡盘夹持零件左端，并留有足够的夹持长度及切割长度（12mm），右端用顶尖固定。如下图所示：（装夹示意图）9（5）定位基准：端面基准设为左端面，回转基准设为轴线；设计基准、定位基准与工艺基准三者要重和，以防止基准不要重合，影响加工精度;在相应加工之前基准端面要先行加工。综上所述，在普车上先平端面，加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料;然后把工件在数控车床上用三爪自定心卡盘夹持左端，并留有足够的夹持长度（12mm的夹持端），右端用顶尖固定在由工艺设计内容依次加工圆柱、圆锥、圆弧、退刀槽及螺纹，最后用割断刀割断即可完成。2、选择设备数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CAK620数控车床。10三、加工路线及进给路线：1.零件的加工顺序：先车平面，然后遵守由粗到精，从左到右（先近后远的加工原则）加工时从左到右粗车各面，粗车时留粗车加工余量0.25mm，由于螺纹系易损面，应后加工，最后用割断刀切断。2.进给路线：（1）CAK620车床具有粗车循环及螺纹的自动加工功能，加工时依据程序去自动完成。循环加工时，依零件外轮廓引入段及延伸尺寸要足够。（2）对精加工，依零件外轮廓走刀一次完成精余量0.25的切除。（3）螺纹走刀次数的确定：分五次走刀，切削深度依次为：0.8，0.6，0.4，0.14，0.01（最后重复一次去光刀铁屑）。3.走刀路线图：（1）图a为粗车外轮廓走刀路线图。（2）图b为精车外轮廓走刀路线图。（3）图c为切槽走刀路线图。（4）图d为螺纹切削走刀路线图。11（图a）粗车外轮廓走刀路线图（图b）精车外轮廓走刀路线图12（图c）切槽走刀路线图（图d）螺纹切削走刀路线图13四、刀具选择：1.粗车时循环车削轮廓——粗车及平端面，选用91°硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角K´r不宜太小，选k´r=35°，取刀杆直径D=20×20mm。硬质合金焊接刀具。2.精车轮廓时——取硬质合金91°右偏角，取k´r=35°，取刀杆直径D=20×20mm，为保证刀尖圆角半径rε小于结构上最小圆弧半径，取rε=0.15—0.2。硬质合金焊接刀具。3.切槽刀——切削刃宽为4mm，取刀柄D=20×20mm。4.螺纹刀——使用60°外螺纹硬质合金刀，取刀柄D=20×20mm。5.切割刀——切削刃宽为4mm，取刀柄D=25×25mm；6.将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片（如下表所示）以便编程和操作管理。14五、数控加工刀具卡：数控加工刀具卡产品名称或代号启动轴零件名称启动轴零件图号A4序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T010191°硬质合金右偏刀1粗车外轮廓表面20×202T0202切割刀1割断25×253T030360°外螺纹车刀1车螺纹20×204T0404切槽刀1切4mm槽B=4mm20×20编制审核批准共页第页15六、切削用量的选择：1.背吃刀量的选择：①轮廓粗车循环时选=3mm，精车余量：=0.25mm。②螺纹粗车时选=0.4mm，逐刀减小，粗车=0.16mm。2.主轴转速的选择：该零件的加工表面由圆柱、圆弧、圆锥、螺纹等表面组成，因为工件材料为45热轧钢，尺寸较小。为保证表面精度的要求选取切削范围为：Vc=90～120m/min。①外轮廓加工：粗加工：10004014.3n取90m/minn=720r/min，取n=800r/min精加工：10004014.3n取120m/minn=955r/min，取n=1000r/min②螺纹加工：n=1200/p-k(参照《数控加工工艺与装备》式（5-1）)n=720r/min，取n=800r/min③端面，切槽：切割加工：n=500r/min163.进给速度V𝑓的计算——V𝑓=n𝑓①外轮廓：粗车：取f=0.4mm/rV𝑓=0.4×800=320mm/min精车：取f=0.15mm/rV𝑓=0.15×1000=150mm/min②螺纹加工：V𝑓=n𝑓=800×1.5=1200mm/min③端面，切槽：n=500mm/min切端面时可适当加大，f取0.5mm/r，则端面V𝑓=250mm/min根据上面的计算可得结果，如下表所示：𝐴𝑝（mm）n（r/min）𝑉𝑐（m/min）f（mm/r）𝑉𝑓（mm/min）车削粗车3800900.4320精车0.2510001200.15150螺纹粗螺纹0.48001200精螺纹0.168001200切割0.45000.4300切槽0.45000.4300切端面0.48000.43004．综合前面分析的各项内容，并将其填入如下所示的数控加工工序卡。17第三章数控工艺卡片一、数控加工工序卡数控加工工序卡单位名称XXX产品名称或代号零件名称零件图号XXX启动轴XXX工序号程序编号夹具名称使用设备车间001XXX三爪自定心卡盘CAK620数控车床数控中心工步号工步内容(尺寸单位：mm)刀具号刀具、刀柄规格/mm主轴转速/r•min−1进给速度/mm•min−1背吃刀量/mm备注1平端面T010120×20800300手动2从右到左粗车各面T010120×208003003自动3从右到左精车各面T010120×2010001500.25自动4切槽T020220×205003001.5自动5粗车螺纹T030320×208001200自动6精车螺纹T030320×208001200自动7切割T040425×25500300手动18二、数字处理：1、将编程原点选在图形的最右端A处，避免基准不重合时带来的误差，而且毋须进行尺寸链换算。2.由于精度要求不高，编程时直接用基本尺寸处理。3.确定M20×1.5mm螺纹牙底直径及牙深。（1）计算螺纹牙底直径及牙深的计算：牙深=0.6495p=0.6495×1.5=0.974mm螺纹牙底直径=大径−2×牙深=20−2×0.6495×1.5=18.05mm（2）螺纹加工预留直径Ø=20-0.13P=20-0.13*1.5=19.8mm（3）螺纹走刀次数的确定：分五次走刀，切削深度依次为0.8，0.6，0.4，0.15（最后重复一次去光刀去铁屑）（4）螺纹切削次数参考表（附表1）4.关于圆锥面与圆弧面的过渡。如(附图1)所示，根据已知数据求得e段的长度为4.954，a段的长度为10.247，然后利用勾股定理𝑎2+𝑏2=𝑐2得出b段的长度为10.954，最后完成圆锥面与圆弧面过渡的最终数字处理。19附图1附表1：普通螺纹切削深度及走刀次数参考表普通螺纹牙深=0.6495P：螺距螺距1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.6490.9741.2991.6241.9492.2732.598切削深度及走刀次数1次0.70.80.91.01.21.51.52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0.220三、数控加工程序单：数控加工程序单零件号零件名称启动轴编制程序号O0530审核序号程序内容程序说明1O0530程序号2G50X100Z25T0101设定工件坐标系建立刀具涨肚补偿，换1号刀3G96M03S720恒线速，主轴正转，速度为720r/min4G00X45Z3快速定位至循环起点A5G71W3R1每次背吃刀量3mm，退刀量1mm6G71P10Q20U0.15W0.05F0.4粗车的进给量为0.4mm/r7W10G00Z0开始精车程序段，Z轴移至08G01G42X17F0.15S955定精车进给量，切削速度，建立刀尖半径右补偿9X21Z-2车倒角10Z-20Z轴进刀至-20mm11G01X22车直径为22的轴12Z-30Z轴进刀至-30mm13X24X轴进刀14X28.494Z-53.469车圆锥面15Z-54.046Z轴进到至-54.046mm16G02X38Z-65R15车顺圆弧17N20G40Z3完成精车程序段，并取消刀尖半径补偿18X45Z3刀具至循环起点A19G70P10G20精车循环2120G00X100Z25T0202刀具至起点，换第三把刀21G00X25Z-20快速定位至切槽点22G01X16F0.3切槽，进给量为0.3mm23X25X轴退刀24G00X100Z25T0303刀具至起点，换第四把刀25S720设置切削螺纹转速为720r/mm26G00X23Z10快速定位到B，Z10为进刀段