轴套类零件数控工艺与编程仿真

目录第1章绪论……………………………………………….第2章轴承套的加工工艺分析……………………………….2.1零件的选材………………………………………………...2.1.1满足零件的性能要求…………………………………2.1.2满足零件的工艺性能要求……………………………2.1.3考虑材料的经济性……………………………………2.2轴承套零件图分析…………………………………..........2.3确定轴承套的装夹方式…………………2.4轴承套加工顺序和进给路线的确定……………………...2.4.1加工顺序的安排原则………………………………....2.4.2进给路线的确定……………………………………....2.4.3确定轴承套的加工顺序及进给路线………………....2.5轴承套加工刀具的选择刀具………………………………2.5.1数控车刀的类型及选用…………………………….2.5.2轴承套数控加工的刀具选择……………………….2.6轴承套加工切削用量的选择……………………………..2.6.1切削用量的选用原则………………………………….2.6.2轴承套加工的切削用量的选择………………………第3章轴承套的数控加工………………………………………3.1程序编制……………………………….3.1.1主要操作步骤…………………………..3.1.2主要加工程序…………………………….3.2程序仿真…………………………………………3.2.1仿真软件介绍…………………………………….3.2.2仿真加工………………………………………….第一章绪论数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代先进制造技术的基础和核心。把传统制造业推进到了信息化制造时代，是现代工业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是一种知识密集型和资金密集型的技术。数控车床己经成为现代企业的必需品。随着数控技术的不断成熟和发展及市场日益繁荣，其竞争也越来越激烈，人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围，对数控机床技术技术的掌握也越来越高。数控车削的主要加工对象一．要求高的回转体1.精度要求高的零件由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。一般来说，车削七级尺寸精度的零件应该没什么困难。在有些场合可以以车代磨。此外由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。对圆弧以及其它曲线轮廓的形状，加工出的形状与图纸上的目标几何形状的接近程度比仿形车床要好得多。车削曲线母线形状的零件常采用数控线切割加工并稍加修磨的样板来检查。数控车削出来的零件形状精度，不会比这种样板本身的形状精度差。数控车削对提高位置精度特别有效。不少位置精度要求高的零件用传统的车床车削达不到要求，只能用尔后的磨削或其它方法弥补。车削零件位置精度的高低主要取决与零件的装夹次数和机床的制造精度。在数控车床上加工如果发现位置精度较高，可以用修改程序内数据的方法来校正，这样可以提高其位置精度。而在传统车床上加工是无法作这种校正的。2.表面粗糙度好的回转体数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进刀量和切削速度。在传统的车床上车削端面时，由于转速在切削过程中恒定，理论上只有某一直径处的粗糙度最小。实际上也可发现端面内的粗糙度不一致。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用减小走刀量的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。3.超精密、超低表面粗糙度的零件磁盘、录象机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度，它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工，以往很难加工的塑料散光用的透镜，现在也可以用数控车床来加工。超精加工的轮廓精度可达0.1μm，表面的粗糙度可达0.02μm，超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01μm。超精车削零件的材质以前主要是金属，现已扩大到塑料和陶瓷。二．表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能，所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件，如具有封闭内成型面的壳体零件。图5-1所示壳体零件封闭内腔的成型面，“口小肚大”，在普通车床上是无法加工的，而在数控车床上则很容易加工出来。组成零件轮廓的曲线可以是数学方程式描述的曲线，也可以是列表曲线。对于由直线或圆弧组成的轮廓，直接利用机床的直线或圆弧插补功能。对于由非圆曲线组成的轮廓，可以用非圆曲线插补功能；若所选机床没有曲线插补功能，则应先用直线或圆弧去逼近，然后再用直线或圆弧插补功能进行插补切削。如果说车削圆弧零件和圆锥零件既可选用传统车床也可选用数控车床，那么车削复杂形状回转体零件就只能使用数控车床了。三．带横向加工的回转体零件带有键槽或径向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等，这类零件宜选车削加工中心加工。当然端面有分布的孔系、曲面的盘类零件也可选择立式加工中心加工，有径向孔的盘套或轴类零件也常选择卧式加工中心加工。这类零件如果采用普通机床加工，工序分散，工序数目多。采用加工中心加工后，由于有自动换刀系统，使得一次装夹可完成普通机床的多个工序的加工，减少了装夹次数，实现了工序集中的原则，保证了加工质量的稳定性，提高了生产率，降低了生产成本。四．带一些特殊类型螺纹的零件传统车床所能切削的螺纹相当有限，它只能车等节距的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只限定加工若干种节距。数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必象传统车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停地循环，直到完成，所以它车削螺纹的效率很高。数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上采用机夹硬质合金螺纹车刀，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度较高、表面粗糙度小。可以说，包括丝杠在内的螺纹零件很适合于在数控车床上加工。第二章轴承套的加工工艺分析2.1零件的选材2.1.1满足零件的性能要求如图为典型轴套类零件，我选的零件材料为45钢（45钢是一种典型的中碳优质碳素结构钢，通过调质处理可得到强度与韧性配合比较好的综合力学性能，因此广泛应用于中小型机器零部件的制造。而另一方面，45钢用于大中型零件的制造时，由于受到淬透性的影响，通常性能要求不高。）无热处理和硬度要求，我对该零件进行了数控车削工艺分析（单件小批量生产）。2.1.2满足材料的工艺性能需求材料的工艺性能是指材料适应某种加工的能力.材料的工艺性包括材料的铸造性能，锻造性能，焊接性能，切削加工性能，热处理工艺性能.切削加工性：在接受切削加工的能力它一般用切削抗力比较小，加工零件表面粗比较光滑。热处理工艺性能包括淬透性，变形与开裂倾向，过热敏感性，回火脆性，氧化脱碳倾向.不同材料的热处理性能是不同的.轴承套所使用的45#钢，由于轴承套要求具备一定的刚性，韧性，必须经过切削加工，然后再进行热处理。钢铁材料，一般认为硬度在160~230HBS范围内切削加工性能较好.过高的硬度不但难以加工而且刀具很快磨损。2.1.3考虑材料的经济性在选择材料时，即要考虑材料本身的相对价格，也要该材料制成的零件在使用过程中的经济效益问题，如制造成本，零件使用寿命等，来综合考虑，从而达到合理选材的目的.由于顶尖套是成批生产，选用45号钢既能满足产品的性能，切削加工性好，对保证产品质量，提高劳动生产率，降低成本有极大的经济意义。2.2轴承套零件的工艺分析该零件主要由内外圆柱面、内圆锥面、圆弧面及外螺纹等表面组成，零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。其中φ50、φ52外圆有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，并且对φ32孔的径向圆跳动公差为0.01mm；左端面则对φ32孔轴线的垂直度公差为0.01mm；φ78外圆有较高的表面粗糙度要求，外圆柱面表面粗糙度为Ra1.6μm。零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。通过上述分析，采用以下几点工艺措施：(1)对图样上带公差的尺寸，编程时全部取其平均值。(2)左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。(3)外圆对内孔的径向圆跳动要求在0.01mm内，掉头装夹时，除了要包一层铜皮外，夹紧时用力要适中，不可过大。如果不能保证，则采用软卡爪装夹。(4)内孔与左端面应在一次装夹中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度。(5)轴承套外圆为IT7级精度，采用粗车—半精车—精车可以满足要求。(6)内孔尺寸较小，镗1:20锥孔与镗φ32孔及15°锥面时需掉头装夹。2.3确定轴承套的装夹方式(1)内孔加工定位基准：内孔加工时以外圆定位；装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。(2)外轮廓加工定位基准：确定零件轴线为定位基准；装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。2.4轴承套加工顺序和进给路线的确定2.4.1加工顺序安排的原则(1)先粗后精对于粗精加工在一道工序内进行的加工内容，应先对各表面进行全部粗加工，然后再进行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步顺序安排的原则要求：粗车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量切掉。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。为保证加工精度，精车一定要一刀切出。(2)先近后远先近后远即在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对车削而言，先近后远还可以保持工件的刚性，有利于切削加工。(3)先内后外、内外交叉先内后外、内外交叉的原则是指粗加工时先进行内腔、内形粗加工，后进行外形粗加工；精加工时先进行内腔、内形精加工，后进行外形精加工。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，需要采用灵活可变的方案。2.4.2进给路线的确定(1)最短的空行程路线确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单的计算。①灵活设置程序循环起点。②合理安排返回换刀点。(2)最短的切削进给路线安排最短切削进给路线时，应同时兼顾工件的刚性、加工工艺性等要求，不能顾此失彼。(3)零件轮廓精加工一次走刀完成如果需要以一刀或多刀进行精加工，则其最后一刀要沿轮廓连续加工而成，尽量避免在连续的轮廓中安排切入、切出、换刀或停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，使光滑连接的轮廓上产生刀痕等缺陷。2.4.3确定轴承套的加工顺序及进给路线(1)加工顺序的确定加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定。结合本零件结构特征，轴承套左、右端面分别为多个尺寸的设计基准，故可先加工一端内孔及外轮廓表面，然后掉头再加工另一端内孔及外轮廓表面。确定的加工顺序为：平端面→钻中心孔→钻φ32孔的底孔φ26→粗镗φ32内孔、15°锥面及C0.5倒角→精镗φ32内孔、15°锥面及C0.5倒角→粗车φ50外圆、φ58台阶面、R5圆弧、C2倒角及φ78外圆面→半精车φ50外圆、φ58台阶面、R5圆弧、C2倒角及φ78外圆面→精车φ50、φ78外圆面→掉头装夹平端面保证总长尺寸→粗镗1:20锥孔→精镗1:20锥孔→粗车螺纹大径、φ52外圆及C2倒角→半精车螺纹大径、φ52外圆及C2倒角→精车φ52外圆→车螺纹退刀槽→车M45外螺纹。(