组合件2的数控车削加工工艺及程序设计毕业设计说明书

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：组合件2的数控车削加工工艺及程序设计 装备制造系10机械制造与自动化（2）班 系 别：_ 班 级：_ 姓 名：_指 导 教 师：_2013年6月 日IV组合件2的数控车削加工工艺及程序设计摘 要数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。本文内容包括以下几个部分：加工工艺的设计、定位基准选择、刀具参数选择、程序的编制。关键词数控加工 机械工艺设计 定位基准 程序编制 刀具参数 加工工艺Wind the processing （ CNC ） processing procedures designedPick to CNC processing process is CNC machining parts of the use of various methods and technologies the application in the processing procedures. CNC processing process is accompanied by CNC machine tools, development and gradually improve the application of technology, it is a practice of the experience of machining CNC.Is this subject is because it can show me to learn the extent and standardized the use of the knowledge we can master the skill and CNC processing process is of a synergy of skills to our CNC a test.This includes the following section ： processing process is designed, location reference tool parameter selection, choice, the application program.key word: numerical control processing mechanical process design positioning base programming cutting tool parameter processing technology目录摘 要I第一章 绪论11.1选题背景与目的11.2机械制造业在国民经济中的作用11.3我国机械制造业面临的挑战和机遇11.4课题研究的内容和方法2第2章 组合件的加工工艺规程42.1设计前准备42.2零件图的分析42.2.1零件的结构工艺性分析52.2.2基本尺寸分析82.2.3表面精度分析82.2.4形位公差分析92.2.5组合件2的零件的技术要求92.3毛坯的选定92.3.1组合件2的功用与结构特点92.3.3组合件2 的毛坯选择102.4零件的加工工艺分析102.4.1工艺分析112.4.2工序顺序的安排112.5设备的选择112.5.1根据零件的结构特点选择机床的类型112.5.2根据零件的外形尺寸选测机床的规格112.5.3根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级122.6零件定位基准及装夹方式的确定122.6.1定位基准的选择122.6.2定位原件的选用122.7选择刀具及对刀142.7.1刀具的分类142.7.2刀具的选择及切削参数的选择152.7.3确定对刀方式162.7.4选择合理的对刀点及换刀点172.8制定合理的数控车削加工方案172.8.1数控车削加工顺序的安排172.8.2编写数控车削加工工序卡片182.9切削用量的选择272.9.1合理选择切削用量的原则272.9.2选择切削用量272.9.3切削用量的计算28第3章 编制数控加工程序313.1程序格式313.2数控加工的工艺分析323.2.1数控加工的工艺性分析323.2.2数控加工工艺与数控编程的关系323.3程序设计说明32第4章 数控车床图形模拟354.1数控车床程序输入的编辑/修改/删除354.1.1程序的检索:354.1.2程序的创建和删除354.1.3程序的输入、编辑和修改364.2程序的试运行和自动加工364.2.1程序运行前的检查364.2.2程序的试运行 (方式)364.3图形模拟364.4程序的自动加工：MEM或AUTO37第五章 设计小结38第六章 参考文献39外文摘要41唐 山 学 院 毕 业 设 计第一章 绪论1.1选题背景与目的随数控机床是机电一体化最典型的产品，利用数字化控制机械加工过程，不仅可提高产品的质量和生产率，同时也可以降低劳动强度。数控技术发展迅猛，数控机床应用越来越普及，国家将数控人才列为目前四大紧缺人才之一，学习和掌握数控加工技术已成为一种新的趋势。数控既是数字控制。数控技术即NC技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动化控制的技术。在加工设备中应用广泛的数字控制（数控）技术，是一种采用计算机对机械加工过程中各种控制信息进行数字化运算、处理，并通过驱动单元对机械执行机构进行自动化控制的技术。现在已有大量机械设备采用了数控技术，其中应用面最广的就是数控加工设备（即数控机床）。如今，数控机床已经在机械加工行业中占据了非常重要的地位，其应用领域逐步扩大到汽车、轮船、机床等机械制造行业。数控机床的自动化程度高，并具有数据通信功能，它可以与计算机辅助设计CAD、自动检验CAT及生产管理等进行联网，组成生产过程自动化的现代制造生产系统。通过这次设计我们在工程材料主要成型加工方法上，将具有初步的独立操作技能。掌握机械加工方法，夹具的设计及使用。使我们更熟练地运用数控机床，提高和加强了我们的工程实践能力、创新意识和创新能力。1.2机械制造业在国民经济中的作用机械制造工业是国民经济最重要的部门之一。它不仅能直接提供人民生活所需的消费品，而且为国民经济各部门提供技术装备，因此，是国民经济的重要基础和支柱产业，其发展规模和水平对国民经济的发展有很大的制约和直接的影响，是一个国家经济实力和科学技术发展水平的重要标志，因而世界各国均把发展机械制造业作为振兴和发展国民经济的战略重点之一。而机械制造业的发展和进步，又在很大程度上取决于机械制造技术的水平和发展。在科学技术高度发展的今天，现代工业对机械制造技术提出了越来越高的要求，推动机械制造技术向前不断发展，而科学技术的发展，也为机械制造技术的发展提供了机遇和条件。特别是计算机技术的发展，使得常规机械制造技术与精密检测技术、数控技术、传感技术等有机结合更易于进行，给机械制造领域带来许多新技术、新概念，使产品质量和生产效率大大提高。而机械制造技术的发展又为其他高新技术的发展打下了坚实的基础。提供了可靠地保证，两者相互促进、共同提高，为社会和经济的发展做出了极大的贡献。1.3我国机械制造业面临的挑战和机遇我国机械制造业正在面临庞大的内需市场和更为开放的国际市场，正在成为全球的机械制造基地。依靠资源消耗低劳动力成本的机械制造业是难于维持可持续发展。因此缺乏自主创新技术与品牌的机械制造企业，迫切需要改善自我的竞争环境，才有坑能使我国从机械制造大国逐步发展成为制造强国。我国机械制造业面临的挑战主要来自国际市场竞争提出的挑战：一是快速方面，国际国内消费者的需求日益个性化，龙头企业纷纷实行“零库存管理”以降低库存风险，而这些库存风险在一定程度上往往向配套厂家转嫁，这也就对制造企业提出了更加苛刻的条件：订单交货期短，数量更少，品种更多，市场对制造业提出了新产品推出速度和订单交货速度“更快”的严峻挑战。二是高品质方面，许多机械机械制造企业纷纷致力于ISO9000质量体系认证，对品质的重视程度越来越高，但常常形式多于实质尤其在许多细节方面做得不够科学合理。比如面对产品价格不断下降的压力，制造企业往往采取尽可能降低产品制造成本，这往往带来产品质量的下降，增加产品的维修和服务成本，随着客户对产品品质的要求越来越高，则影响客户满意度。三是成本控制方面，我国机械制造业依靠低的劳动力成本优势成为制造大国，但这种优势属于相对优势和短期优势，因此如何通过成本控制和提高生产效率建立机械制造企业持续的价格竞争优势，就成了制造企业必须解决的问题。四是优质服务方面大多数机械制造企业的领导的观念还停留在重销售产品，轻销售服务。这就像不进行诊断就乱吃药一样，是十分可怕的。因此必须通过市场调查，根据市场需要决策新产品研制与开发通过售后技术培训、维修服务来诊断产品存在的问题并加以改进。通过提高企业的服务质量，以增强企业的诚信度。1.4课题研究的内容和方法一份完美的设计与设计前的准备是离不开的，首先我们要熟悉设计任务书，明确设计任务和要求，了解零件的形状，尺寸精度和表面粗糙度，材料的工艺特性等技术要求和生产批量特点，此题的设计受到刀具、量具、辅具、机床的限制，加工特点适合车床的特性，如加工工序集中、加工精度高、自动化程度高、加工效率高、能进行各种平面、曲面的混合加工，对各种孔能进行钻、扩、车、镗的加工，被加工零件的内容与相关知识结合起来，具体的相关知识有机床操作、程序编制、装夹、零件的加工标准、加工基准的选择、公差配合、加工工艺分析与编制、加工工艺种类的选择、切削参数的选择、零件的检测等，通过实际加工来考核我们的综合能力。（1）将加工零件图内容分解成零件的加工工艺图。（2）进行加工工艺编制和工艺分析。（3）正确选择零件的设计基准，工艺基准和测量基准，尽量符合基准统一原则，根据加工需要建立加工工艺基准。（4）合理选择使用刀具，合理选择切削参数。（5）编制合理的加工工序，提高加工效率。（6）快速的编制程序。（7）熟练加工具有代表性的平面、曲面、孔、槽等几何形状的加工要素。（8）使用变量编制程序。（9）使用多种方式的刀具半径补偿功能。（10）对公差配合的考核，这里包括尺寸公差，形状公差以及尺寸的分析。第2章 组合件的加工工艺规程2.1设计前准备（1）培养理论联系实际的正确设计思想，训练综合运用已学过的理论和生产实践知识去分析和解决实际问题的能力。（2）学习机械设计的一般方法，了解和掌握常用的机械的零件的设计过程。（3）进行基本技能训练。如计算、绘图、运用设计资料、手册。2.2零件图的分析零件图是制定工艺规程最主要的原始资料，零件图的分析是机械设计及其加工前一项重要且必不可少的工作。对零件进行工艺分析，主要包括以下内容：通过认真分析与研究产品的零件图与装配图，熟悉产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置和功用，找出主要技术要求与技术关键，以便在制订工艺规程时，采取适当的措施加以保证。在对零件工作图进行分析时，应主要从下面三个方面进行。（1）零件图的完整性与正确性 零件图是60X117mm和60X60mm的零件它是由内孔、内螺纹、外螺纹、椭圆面、特殊曲面、外圆梯形槽组成的、是一个颇为复杂的零件。其尺寸齐全，要求公差的在零件图上都有标注，其粗糙度件1要求的都是Ra=1.6，件2的外圆弧面和内孔面是Ra=1.6其余的都是Ra=3.2，都正确这些数据。（2）零件技术要求的合理性 零件的尺寸精度件1的直径方面为580 -0.021、440 -0.021、240 -0.021520 -0.021，长度方面240 -0.04、60 -0.04、1150.05 -0.05、90.04 0、500.04 0。件2直径方面57.480 -0.021、24+0.021 0，长度方面32+0.02 -0.02、43+0.02 -0.02、58+0.05 -0.05.形状精度和位置精度都合理，能够加工出来。（3）零件的选材是否恰当 零件的选材要立足国内，在能满足使用要求的前提下尽量选用我国丰富的材料。选材用45钢，45#钢为中碳钢，经调质后，其硬度为240-280 HBS左右，该硬度是机加工的最佳切削硬度，经调质后的45#钢具有良好的综合机械性能（4）零件工艺性应符合数控加工特点 该零件为一个组合的加工零件，包括椭圆、圆弧、螺纹还有内孔等，螺纹分别30*1.5-6g和30*1.5-7h，圆弧分别为R50和R21与R10 衔接的圆弧。符合数控车床的加工特点。（5）零件尺寸标注是否符合数控加工特点该零件尺寸在零件图上均有标注，且标注清晰合理，标注完整，封闭环等特殊环均可表现清楚，严格按照国标标注。粗细实线，虚线，中心线均符合国家标准。（6）零件图构成的几何元素、条件是否正确该零件是由特殊曲面、外圆和内孔组成直线与直线相交合理，曲线与曲线相切合理，工艺性好，符合数控加工要求（7）在数控机床上加工时零件结构是否符合数控加工1) 零件的毛坯为11760mm和6060mm的，切削加工量小，减少加工时间，降低零件成本。2）零件加工使用刀具尽可能用一种刀加工，减少换刀时间，以防刀架位置不够。3）组合件件尺寸是标准化，能使用标准刀具。4）零件加工表面能加工和加工比较方便。5）零件结构应具有足够刚性，以减少加紧变形和切削变形。本零件符合上述要求，适于数控加工。2.2.1零件的结构工艺性分析此次我们设计的零件图如下所示 图1 件1零件图 图2 件2零件图件1是由24内孔、M30X15-7H的内螺纹、台阶面、R50成型面、宽3mm的形槽，40度的梯形槽，椭圆、R8.5的成型面、24的外圆面。件2是由M30X1.5-6g的螺纹、5X3的槽、R10、R21、R10的成型面，24mm的内孔。2.2.2基本尺寸分析件1为一复杂零件的加工，零件总长为115mm，右端是一直径24mm的外圆，半径8mm的圆弧使外圆和半径分别为20mm和10mm的椭圆相连，然后是40度的梯形槽。左端为一直径24mm内孔和M30X1.5-7H的内螺纹，表面是R50的圆弧和一个台阶。件2右端为一M30X1.5-6g的外螺纹，然后是一个5X3的槽。左端是一直径为24mm的内孔，外面是一个特殊曲面，由半径21mm和两个半径10mm的外圆弧相切而成。2.2.3表面精度分析对被加工零件的精度及技术要求进行分析，可以帮助我们选择合理的加工方法、装夹方法、进给路线、切削用量、刀具类型和角度等工艺内容。精度及技术要求的分析主要包括：（1）分析精度及各项技术要求是否齐全合理。（2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求。若达不到，需要采取其他措施（如磨削）弥补的话，则应给后续工序留有余量。（3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应尽可能在一次装夹下完成加工。（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定采用机床提供的恒线速度功能加工。我们知道，经机械加工之后的零件表面，总是要出现宏观和微观的几何形状误差，这种微观几何形状误差即微小的峰谷高低程度称为表面粗糙度。零件表面粗糙度不仅影响美观，而且对接触面的摩擦、运动面的磨损、贴合面的密封、配合面的可靠、旋转面的疲劳强度以及抗腐蚀性能等都有影响。零件的表面粗糙度进行分析：件1的外圆、椭圆面、外圆弧面的表面粗糙度均为1.6m，件2的内孔和外圆的特殊曲面为1.6m，其余的为3.2m。由以上分析可得，零件表面粗糙度要求较高，这就要求在进行零件表面精加工时合理选择刀具，在设置机床转速时采用大转速，小进给量来加工，并且要选润滑性好、散热快的切削液。特殊表面的粗糙度值要求为1.6m，在精加工后需进行镀铬抛光。镀铬层具有多方面的优异性能在工业上已经得到了广泛的应用，大体上可分为电镀铬和真空镀铬两种。 2.2.4形位公差分析经机械加工之的零件在加工过程中由于机床夹具，刀具以及工艺操作等因素的影响，不仅有尺寸误差，而且还会产生形状和位置误差（简称形位误差），形状误差指零件加工完毕，形状出现了歪曲，与理想形状之间的误差；位置误差是指零件加工完毕，组成零件的若干个几何形状，彼此偏离了理论位置零件的误差。形位误差对机械产品工作性能的影响不容忽视。例如，圆柱形零件的圆度、圆柱度误差会使配合间隙不均，加剧磨损，或各部分过盈不一致，影响连接强度；机床导轨的直线度误差会使移动部件运动精度降低，影响加工质量齿轮箱上各轴承孔的位置误差，将影响齿轮传动的齿面接触精度和齿侧间隙；轴承盖上各螺钉孔的位置不正确，则会影响其自由精度等。因此，为保证机械产品的质量和零件的互换性，必需合理选择机床、刀具、夹具以及加工方法对形位误差加以控制，规定性状和位置公差。 件1内螺纹和孔的外壁，件2的外螺纹和内孔的外壁需要保证形位公差。对于外壁我们可以减小背吃刀量来避免，而外螺纹则用通规、止规来保证，内螺纹用塞规来检测，保证形位公差。2.2.5组合件2的零件的技术要求 尺寸精度：件1精度外圆尺寸 、公差值为0.021mm，七级精度，内孔尺寸椭圆表面长度尺寸内螺纹M30X1.5-7H.件2尺寸精度内孔轮廓表面，长度从上到下是、。 形状精度：保证螺纹的形状及外圆和特殊曲面和圆弧的形状。相互位置精度：尽可能一次装夹就加工完这部分工序，主要表面分几次加工的要先加工内孔至零件图尺寸，然后以孔为精基准加工外圆，可以保证较高的相互位置精度。2.3毛坯的选定根据零件所要求的形状、尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象称为毛坯。在制定工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。因此，选择毛坯时应从毛坯制造和机械加工两方面综合考虑，以求得到最佳效果。2.3.1组合件2的功用与结构特点组合件2是一个技师职业技能鉴定样例，它包括了几乎全部的数控车床上的各种技能，能很好的考验技师们的掌握情况。件1的右端是一个直径24mm的外圆和一个半径为20mm和10mm的椭圆弧。中间是夹角40度的梯形槽，左端是一个圆弧还有两个直径24mm的内孔和M30X1.5-7H的内螺纹。件2右端是M30X1.5-6g的外螺纹和一个5X3的槽，而左端外圆是一个特殊曲面还有一个直径24的内孔。 2.3.2组合件2的材料及选材方法 材料：经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造（兼顾强度和韧性，同时考虑疲劳抗力）；一般轴类零件使用碳钢（便宜，有一定综合机械性能、对应力集中敏感性较小），如35、40、45、50钢，经正火、调质或表面淬火热处理改善性能。载荷较大并要限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时采用合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作曲轴的材料。 选材原则：根据载荷大小、类型等决定：主要受扭转、弯曲的轴，可不用淬透性高的钢种；受轴向载荷轴，因心部受力较大，应具有较高淬透性。毛坯材料性能分析由本课题的设计指导书知该零件材料为综合性能较好的45#钢，45#钢为中碳钢，经调质后，其硬度为240-280 HBS左右，该硬度是机加工的最佳切削硬度，经调质后的45#钢具有良好的综合机械性能。同时碳素结构钢在工程中应用最多，用于各种机器零件及各种工程结构。轴类零件必须具有足够强度、硬度、耐磨性，故在下料以后采用正火处理提高强度、硬度，消除应力，提高切削性能。2.3.3组合件2 的毛坯选择综上所述，组合件需承受交变载荷，故采用45#钢作为毛坯材质，再经正火处理使毛坯内部组织细密增加毛坯的强度。手摇柄的材料和热处理 45钢，技师考试的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，但组合件的尺寸要求不太高。毛坯热处理采用正火，细化晶粒，并使金属组织均匀。2.4零件的加工工艺分析2.4.1工艺分析工艺分析即拟定加工方案。它是程序编制首要解决的问题，也是编制程序的工艺依据。工艺分析直接影响数控机床加工质量、生产效率以及加工成本，因此，在充分分析研究的基础上，提出多种方案分析比较，然后选择一种符合数控机床加工原则（优质、高效、低成本）的加工路线来加工该零件。2.4.2工序顺序的安排加工路线的确定原则:（1）保证被加工工件的精度和表面粗糙度原则（2）加工路线最短，减少空行程原则（3）尽量简化数值计算工作量原则（4）充分使用指令功能，简化加工程序原则综合考虑装夹方便以及加工容易实现，制定以下工序顺序：加工件1左端用专用夹具加工件1右端加工件2右端专用夹具加工件2左端。在安排工序顺序时，还应注意下面几点：.外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。.就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。.花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控制键槽的尺寸精度。.因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。.主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。2.5设备的选择2.5.1根据零件的结构特点选择机床的类型一般根据零件的加工精度，表面粗糙度，工件材料的性质，结构形状，尺寸，生产条件及特殊要求来正确选择数控加工机床，本零件为一典型特殊曲面零件，因此本零件选择数控车床进行加工。2.5.2根据零件的外形尺寸选测机床的规格本零件为一特殊零件，由外圆、特殊曲面、内外螺纹、槽、椭圆、圆弧及内孔构成，其表面粗糙度要求较高。毛坯尺寸为11760mm和6060mm，故选用车床型号为FANUC CK6150。2.5.3根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级从经济型考虑在工件精度及表面粗糙度要求可以保证的情况下，应选择相对便宜的设备。1）件1的要求粗糙度均为2）件2特殊曲面和内孔尺寸粗糙度要求为，其余为Ra=3.2加工完毕去毛刺。因为工件加工表面精度要求较高，综合上述条件机床型号定为：FANUC CK6150。2.6零件定位基准及装夹方式的确定2.6.1定位基准的选择在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面的加工顺序安排都有很大影响，因此选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来定位，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中，可以采用经过加工的表面来定位，这种定位基准成为精基准。综上所述选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。1)精基准的选择选择精基准应考虑的主要问题是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置度，以实现装夹方便、可靠、准确。根据基准统一原则 应采用同一基准定位加工零件尽可能多的表面。所以以夹具的外表面为精基准。2）、粗基准的选择要保证用粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准的定位使后续各被加工表面具有均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置度。根据粗基准的选择原则，对于零件的分析如下：(1)作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定的面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。(2)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。所以该零件应首先选择以外圆为粗基准。2.6.2定位原件的选用加工件1时，先加工零件的左端，所以左端加工完后，无法被三爪卡盘夹住，无法定位，由于是小批量生产，所以准备专用夹具。件1的夹具加工件2时也是先加工右面然后用专用夹具装夹右面加工左端。 件2的夹具夹具应具备以下几个要求：夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各个表面的加工，确保刀具有足够的运行空间；有足够的钢性，避免震动与夹压变形；方便排屑。根据上叙夹具的选择原则，结合本零件实际情况特殊曲面加工故采用三爪卡盘和专用夹具装夹。工件的定位是通过工件表面上的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触实现。对定位元件有以下要求：足够的精度；足够的强度和钢度；耐磨性好；工艺性好。 综上所述此零件加工选择主轴轴线定位基准。2.7选择刀具及对刀2.7.1刀具的分类数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。 （1）从结构上可分为 整体式 镶嵌式 可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位； 减振式 当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具； 内冷式 切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部； 特殊型式 如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。 （2）从制造所采用的材料上可分为 高速钢刀具 高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。 硬质合金刀具 硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀片有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。 硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P类，M类，K类。 P类适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的YT类） M类适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的YW类） M-S类适于加工耐热合金和钛合金 K类适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的YG类） K-N类适于加工铝、非铁合金 K-H类适于加工淬硬材料 陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 金刚石刀具 （3）从切削工艺上可分为 车削刀具 分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。 机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。 常规车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。 方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它 们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统”。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。 数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。2.7.2刀具的选择及切削参数的选择选择刀具通常要考虑工件材质加工轮廓类型机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用等因素。数控加工不仅要求刀具的精度 高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。车刀是完成车削加工所必需的工具。它直接参与从工件上切除余量的车削加工过程。刀具选择是数控加工工序设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响到机床的加工效率，而且还直接影响到加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。选择刀具主要考虑如下几方面的因素： （1） 一次连续加工的表面尽可能多； （2） 在切削加工过程中，刀具不能与工件轮廓发生干涉； （3） 有利于提高加工效率和加工表面质量； （4） 有合理的刀具强度和寿命根据本课题的需要，加工过程中应选择的车刀分别是：90度刀、0度外圆车刀、麻花钻、5mm的切槽刀和4mm的内切槽刀、螺纹刀、內车刀、35度菱形车刀粗车大端特殊曲面和外螺纹时用60尖刀，刀具半径取1.2mm，精车特殊曲面时用35刀，刀具半径取0.4mm，车外圆时用90外圆车刀，粗车刀具半径取1.2mm，精车时取0.4mm，切断时用刀宽为5mm的切断刀。钻孔时选用直径为23mm的高速钢直柄麻花钻，标准代号为GB/T6135.3-1996，扩孔时选用直径为24mm的高速钢直柄麻花钻，标准代号为GB/T6135.3-1996。确定数控刀具卡如下表： 组合件2的数控刀具卡片产品名称或代号组合件2零件名称零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径mm备注1T0190外圆粗车刀1粗车件1件2外圆1.22T0290外圆精车刀1精车件1件2外圆0.43T03内孔刀1件1件2扩孔1.24T04内螺纹刀1车削件1内螺纹1.25T0560尖刀1特殊曲面1.26T06切槽刀1切退刀槽5mm7T0735刀1车削梯形槽1.28T08麻花钻1钻孔9T09外螺纹刀1车削件2外螺纹1.2编制刘浩审核宋庆环批准2013年5月25日共1页第1页2.7.3确定对刀方式试切法对刀试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。具体操作方法如下：工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置。 事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找刀尖点到达(0，0)时刀架的位置。采用这种方法对刀一般不使用标准刀，在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。 由上述知识可知我的零件属于单件小批生产，根据加工零件的结构特点及选用的刀具为非标准刀，因此我选择的对刀方式为手动试切对刀法。操作如下：1）令刀架回换刀点，将需要对的刀选好，使主轴正转。2）手动移动刀具使其置于x方向大于毛坯直径z负方向距对刀点1mm的位置。3）手动x负方向移动刀具切毛坯端面，在刀偏表对应刀具号和z的位置上输入0。4）x正方向移动刀具确定吃刀量约1mm，z正方向移动刀具，切毛坯表面，z负方向退出刀具，主轴停转，锁住机床，用千分尺测已切表面径向尺寸，将数值输入刀偏表中对应刀具号和x的位置5）对刀完毕。2.7.4选择合理的对刀点及换刀点对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便于建立工件坐标系。选择合理的对刀点可以减少误差，使工件尺寸更加精确。换刀点是数程序中指定换刀的位置点。在数控车床上加工零件时，需要经常换刀，在编程时就要设换刀点。换刀点位置应避免与工件、夹具和机床干涉。普通数控车床换刀点由编程人员确定，不能将换刀点与对刀点混为一谈。对刀点可以采用试切法确定，对刀点误差可以通过试切加工的结果进行调整。该零件毛坯尺寸为60117mm和6060,为防止撞刀，换刀点应设定在工件坐标系X100Z100位置上，避免与工件发生碰撞，而且利于换刀快速进刀。同时如果将换刀点设置在远离毛坯的位置，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然较长，如果近离工件且不发生任何干扰，将缩短走刀行程，利于快速加工零件，所以我选择工件坐标系X100Z100该点为换刀位置。2.8制定合理的数控车削加工方案2.8.1数控车削加工顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑。（2）先内腔加工，后外形加工。（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数。1.加工路线的确定原则:（1）保证被加工工件的精度和表面粗糙度原则（2）加工路线最短，减少空行程原则（3）尽量简化数值计算工作量原则（4）充分使用指令功能，简化加工程序原则. 数控车削加工工序的划分：（1）以一次安装进行的加工作为一道工序（2）以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序（3）以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序（4）以粗、精加工划分工序该零件是根据以工件上的结构内容按每次安装所进行的加工作为一道工序，一共有4工序：（1）车削件1左端；（2）掉头，用专用夹具装夹件1，加工右端；（3）加工件2右端；（4）掉头，用专用夹具加工件2左端。2.8.2编写数控车削加工工序卡片 (1)钻、扩内孔，并加工内表面 选用22mm的麻花钻进行钻孔，然后再用内孔刀切削孔，使形成24mm和30mm的内孔并加工出内表面。开始时还必须对刀，对刀时用试切法，先切削断面和一点外表面对刀。 与内孔车刀相比，钻头的切削效率较高，切屑的排除也比较容易，但孔口一段因远离工件的夹持部位，钻削不宜过大、过长，安排一个车削工步可减小切削变形，因为车削力比钻削力小，因此前面安排孔口端部车削工步。钻削时注意主轴的旋转方向。（2）切削内螺纹这里把30mm的内孔加工成M30X1.5-7H的螺纹，这里应先用4mm宽的内切槽刀切削一个4X2的退刀槽，以方便退刀，然后选用螺纹刀用数控指令G92对内螺纹进行加工加工。（3）车削件1左端外成型面 件1外表面由一个台阶面、R50的一个圆弧、一个宽3mm的槽和一个R20的圆弧组成。这里由于有圆弧，为了防止碰刀，我们不能用90度车刀，而选用60度车刀进行加工。（4）精车件1的外圆表面还是选用60度车刀进行加工，因为留的余量是0.5mm,所以一次加工就可以出来，然后检测表面的粗糙度和精度。（5）粗加工件1右端的外圆件1右端是一个24mm的外圆和R8mm的成型面，还有一个半径分别为20mm和10mm的椭圆，外圆和成型面我们可以用90度车刀加工，而椭圆应避免撞刀而选用60度的车刀进行。此时应该测量件的长度然后用试切法对刀，并车削断面到件1的要求的尺寸。（6）精车件1外圆 用90度车刀精车外圆，60度车刀精车椭圆，在精车前应该测量一下尺寸，然后根据尺寸做出一定的调整。 （7）车削梯形槽 车削件1中间的梯形槽，因为是槽，所以一般的车刀不能够车削，我们就选择菱形车刀，因为是40度，所以选择35度的菱形车刀，以免碰刀。（8）车件2的螺纹车削件2右端的螺纹M30X1.5-6g和切削一个5X3的退刀槽，这里应螺纹刀切削，用件1的内螺纹与其旋合检查车削的螺纹是否合格。（9）件2的内孔的加工孔的直径是24mm所以选用22mm的麻花钻，然后用内孔刀车削至24mm并且车削R8mm的内成型面。用件1右端检查是否合格。（10）件2左端外圆的车削件2的外圆是由两个R10的外圆和一个R21的圆弧组成的一个特殊曲面，应该连续的车削把他们，使他们连贯。这里选择的也应该是60度车刀。（11）精车件2的左端成型面用60度车刀精车成型面精车余量是0.5一次车削就可以加工到制定尺寸，要使主轴的转速快来保证粗糙度。2.9切削用量的选择2.9.1合理选择切削用量的原则合理选择切削用量的原则是：（1）粗加工时，首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本。（2）半精加工和精加工时，首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。2.9.2选择切削用量 切削用量是切削加工过程中主轴转速（切削速度）、进给量、背吃刀量的总称。（1）切削速度Vc主轴转速n(r/min)主要根据允许的切削速度Vc(m/min)来选取。 n=1000Vc/D 式中： Vc切削速度，由刀具的耐用度决定； D 工件或刀具直径。当转速值n一定时，选定点不同，其切削速度也不同，计算时取最大直径，如车外圆时计算待加工表面速度，钻削时计算钻头外径处的速度。（2）进给量f(mm/r)和进给速度F(mm/min)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、工件材料性质选取。 F=f*n 当加工精度、表面粗糙度要求高时，进给速度（进给量）应选小些，一般在20-50mm/min范围内选取。粗加工时，为缩短切削时间，一般进给量就取大些。工件材料较软时，可选用较大的进给量；反之，应选取较小的进给量。（3）背吃刀量ap背吃刀量是在与主运动和进给运动方向所组成的平面相互垂直的方向上测量的工件上已加工表面和待加工表面间的距离。 车外圆： ap=1/2（dw-dm） 钻孔： Ap=1/2dm 式中： dw工件待加工表面直径 dm工件已加工表面直径（4）车螺纹时的主轴转速根据车削螺纹时主轴转1转，刀具进给1个导程的机理，数控车床车削螺纹时的进给速度是由选定的主轴转速决定的。螺纹加工程序段中指令的螺纹导程（单头螺纹时即为螺距），相当于以进给量f（mm/r）表示的进给速度vfvf=n*f (2-1)从式2-1可以看出，进给速度vf 与进给量f成正比关系，如果将机床的主轴转速选择过高，换算后的进给速度则必定大大超过机床额定进给速度。所以选择车削螺纹时的主轴转速要考虑进给系统的参数设置情况和机床电气配置情况，避免螺纹“乱牙”或起/终点附近螺距不符合要求等现象的发生。另外，值得注意的是，一旦开始进行螺纹加工，其主轴转速值一般是不能进行更改的，包括精加工在内的主轴转速都必须沿用第一次进刀加工时的选定值。否则，数控系统会因为脉冲编码器基准脉冲信号的“过冲”量而导致螺纹“乱牙”。因此车螺纹时，主轴转速的确定应遵循以下几个原则：在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；当螺纹加工程序段中的导入长度和切出长度考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定。2.9.3切削用量的计算（1）件1的加工粗加工外圆时： 选取Vc=100m/min ap=2mm（双边） f=0.15 mm/r 加工时最大直径为毛坯直径即：d=60 mm Vc=d n/1000 主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*100）/（3.14*60）=530.79 r/min 进给速度 F= f * n =0.15 * 530.79=79.62mm/min加工大端圆弧面时： 选取n=500 r/min F= 75mm/min加工小端外圆及圆弧时：选取n=500 r/min F= 75mm/min 加工内孔时：选取n=500 r/min F= 75mm/min加工梯形槽时： 选取n=300 r/min F=45 mm/min加工内螺纹时：选取n=300 r/min F=45 mm/min加工椭圆时：选取n=500 r/min F= 75mm/min精加工外圆时： 选取Vc=200m/min ap=0.5mm（双边） f=0.08 mm/r加工时最大直径为：d=60mm Vc=d n/1000 主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*200）/（3.14*60）=1061.57r/min 进给速度 F= f * n =0.08 * 1061.57 =84.93mm/min 加工大端圆弧面时： 选取n=800r/min F= 64mm/min 加工小端外圆及圆弧时：选取n=800r/min F= 64mm/min加工内孔时：选取n=800r/min F= 64mm/min 加工椭圆时：选取n=800r/min F= 64mm/min（2）件2的加工；粗加工外圆时： 选取Vc=100m/min ap=2mm（双边） f=0.15 mm/r 加工时最大直径为毛坯直径即：d=60 mm Vc=d n/1000 主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*100）/（3.14*60）=530.79 r/min 进给速度 F= f * n =0.15 * 530.79=79.62mm/min加工大端特殊曲面时： 选取n=500 r/min F= 75mm/min加工小端螺纹时：选取n=300 r/min F= 45mm/min 加工内孔时：选取n=500 r/min F= 75mm/min加工槽时： 选取n=300 r/min F=45 mm/min精加工外圆时： 选取Vc=200m/min ap=0.5mm（双边） f=0.08 mm/r加工时最大直径为：d=60mm Vc=d n/1000 主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*200）/（3.14*60）=1061.57r/min 进给速度 F= f * n =0.08 * 1061.57 =84.93mm/min 加工大端特殊曲面时： 选取n=800r/min F= 64mm/min加工内孔时：选取n=800r/min F= 64mm/min另外根据经验切削用量按下列规律取值：主轴转速。硬质合金刀具材料切削钢件时，切削速度取80 m/min220 m/min，根据公式及加工经验，并根据实际情况，本工件粗加工主轴转速在400 r/min1000 r/min内