轴类工艺品的设计与实施Word格式文档下载.docx
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1.2刀具及切削用量
1.2.1选择数控刀具的原则
刀具寿命与切削用量有密切关系。
在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。
复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。
对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。
对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。
车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些,当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选得低些。
大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要钢性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。
数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可转位刀片。
1.2.2数控车削用刀具的选择
数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。
成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。
在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。
尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°
内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。
该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。
圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）的成型面。
选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
1.3保证加工精度的方法
1.3.1刀具半径的选定
1）刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。
2）刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。
因为本工件没有过小的转角半径且没有使用过大的切削量，对刀具半径没有严格要求所以选用刀尖半径为0.5mm的外圆车刀、刀尖半径为0.1mm的螺纹车刀。
1.3.2采用合适的切削液
1）切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。
合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。
2）非水溶性切削液：
切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。
3）水溶性切削液：
水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。
故本设计加工时采用水溶液进行冷却。
2.轴类工艺品的加工工艺分析
2.1零件图工艺分析
图2-1配合零件图
技术要求：
1）不允许使用纱布和锉刀修饰表面2）涂色检查互配部分接触面积不得小于60%
3）未注明倒直角1.5×
45°
4）未注明倒直角R2mm
该配合件是两件配合，由外圆柱面、槽、圆弧、倒角、孔及螺纹组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合数控车削加工。
图中倒圆角均为Ф2mm的圆角。
零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45#钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。
在数控加工中车削加工余量粗车时直径余量1.0mm，精车时直径余量0.2mm。
本文的零件设计采用棒料，且因为工件较长，故毛坯的选择为Ф65*190mm、Ф65*40mm的棒料，无热处理和硬度要求。
根据要求上述工艺要求，综合加工效率等因素，该零件加工可选用FANUC机床厂的CKA6140数控车床，车床布局为水平床身水平导轨,回转刀架。
2.2工艺品零件配合的要求
1）配合件的尺寸要求
配合件中属于间隙配合时孔类工件一般采用上偏差，轴类工件一般采用下偏差；
属于过度配合时根据尺寸公差要求进行加工。
2）内外螺纹的配合要求
对于45#钢，外螺纹的外圆柱面的实际直径d计=d-1.3P；
内螺纹的内圆柱面的实际直径D计=D+1.3P。
杯口处d计=d-1.3P=45-1.3×
1.5=43.05mm，杯盖处D计=d+1.3p=43.05+1.5×
1.3=45mm。
且内外螺纹的公称直径、螺距和旋转方向必须一致。
2.3切削加工顺序的安排原则
1）先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
2）先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。
由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
3）先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。
4）基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。
所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。
2.4切削加工的顺序
根据加工工序的原则确定工序如下：
1）先加工工件1的右端，考虑到本工件过长并且整体外圆最后加工所以从杯身中间处装夹。
先将杯身外圆车到Ф60mm，然后加工杯口螺纹部分。
加工杯子内部时先用钻头打Ф30mm孔后用镗刀镗出杯内形状。
2）然后加工工件1的左端，装夹方式同上。
工件1的左端比较简单，先车端面后倒角即可。
3）加工工件二右端时，考虑到杯盖与杯身外圆的配合需要最后完成，可以先完成杯顶的圆弧。
4）加工工件二左端时，预先在左端用Ф40mm的钻头打孔然后再进行镗孔、割槽、车螺纹等后续加工。
5）最后把两工件配合在一起加工半径为530mm的外圆弧。
2.5切削用量的选择
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
1）背吃刀量的选择,粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。
也可分多次走刀。
精加工的加工余量一般较小，可一次切除。
在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；
半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；
精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。
2）进给速度（进给量）的确定,粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。
精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。
进给速度νf可以按公式νf
=f×
n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm／r；
精车时常取0.1～0.3mm/r；
切断时常取0.05～0.2mm/r。
3）切削速度的确定,切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。
实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。
粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。
精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。
切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD
来确定主轴转速n（r/min）。
2.6数控加工工艺文件填写
1）用硬质合金刀车外圆时，根据参考文献查阅得到半精加工的背吃刀量取值在0.5～5mm之间，所以选用2mm的背吃刀量。
查询表《硬质合金外圆车刀半精车的进给量》（见附录2）得到本次加工的进给量在0.25～0.3mm/r之间，所以选取0.25mm/r的进给量。
根据已得到的背吃刀量与背吃刀量查询表《硬质合金外圆车刀常用切削速度》（见附录2）得到本次加工的切削速度在100～130m/min之间，所以选取切削速度为100m/min。
由公式n=l000vc/πD计算得到主轴转速n≈530r/min。
同理精加工时的背吃刀量为0.25mm，进给量为0.1mm/r，切削速度为130m/min，主轴转速n≈700r/min
2）割槽时查询表《切断/割槽的进给量》（见附录2）得到割刀的进给量在0.06～0.08mm/r之间，所以选取进给量为0.06mm/r。
查阅参考文献得知割槽时主轴转速不宜过大，否则会影响刀具寿命，一般转速在300～500r/min，所以选取主轴转速n=400r/min。
3）车螺纹时查询参考文献得到背吃刀量为0.94mm，又得知为保证螺纹的表面质量，车螺纹时主轴转速不宜过大，一般取400～600r/min，所以选择400r/min的主轴转速。
4）镗孔时查询表《镗孔切削用量》（见附录2）得出镗孔的进给量在0.25～0.5mm/r之间，所以选取进给量为0.25mm/r。
同时查出切削速度在95～135m/min之间，所以选取100m/min的切削速度由公式n=l000vc/πD计算得到主轴转速n≈1000r/min。
表2-1工件1右端的加工工序卡片
江苏农牧科技职业学院
数控加工工序卡片
产品名称或代号
零件名称
零件图号
轴件
附录一
车间
使用设备
机电馆
CKA6140数控车床
工艺序号
程序编号
01
O0001/O0002
夹具名称
夹具编号
三爪卡盘
工步号
工步作业内容
加工面
刀具号
刀补量
主轴转速r/min
进给速度mm/r
背吃刀量mm
备注
1
车外圆
530
0.25
2
切槽
03
400
0.06
3
车螺纹
04
0.94
4
镗孔
02
1000
编制
审核
批准
年月日
第页
表2-1附加：
加工工件1右端前先钻Ф30的孔，以便后续加工。
表2-2工件1左端的加工工序卡片
附录二
O0003/O0004
备注
车R50mm外圆
编
制
表2-2附加：
加工工件2左端前先钻Ф40的孔，以便后续加工。
表2-3工件3右端的加工工序卡片
附录三
O0004
三爪自定心卡盘
粗车圆弧
精车圆弧
700
0.1
第页
3.轴类工艺品的程序编制以及加工
3.1编程原点的选择
同一个零件，同样的加工由于编程原点选的不同，尺寸字中得数据就不一样，所以变成之前首先要选定编程原点。
从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。
但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观，应选择一个合理的编程原点。
所以本文中设计的零件X向的零点应该选在零件的回转中心。
Z向零点一般应选在零件的右端面。
3.2程序编制
按上述确定的工艺路线和参数，结合数控系统的程序段格式，可编写零件的加工程序：
程序
（一）件1右端加工
加工前先用Ф30的钻头在工件右端前钻直径Ф30深126mm的孔。
O0001程序开始
G97G99；
G97主轴恒转速控制G99每转进给
T0101；
换刀
M03S530；
主轴正转转速530
G00X67Z0；
快速点定位
G01X0F0.25；
车端面
G00X67Z2；
G90X65Z-80F0.25；
G90是外圆、内孔切削循环指令
X62；
X60；
G00X100；
刀架远离工件
Z100；
G90X61Z-20F0.25；
切削循环
X58；
X55；
X52；
X49；
X47；
X45；
Z2；
X37；
G01X45Z-2；
倒角
T0303；
换割刀
M03S400；
降低转速
G00X47Z-19；
G01X40F0.06；
割槽
G00X62；
Z-20；
G01X40F0.04；
第二刀
T0404；
换刀（螺纹刀）
G00X47Z2；
G92X45Z-18F1.5；
车螺纹
X44.5；
X44.1；
X43.7；
X43.3；
X43.05；
T0202换镗刀
M03S1000；
提高转速
G00X30Z2；
G90X32Z-84F0.25；
G00X20；
退刀
X100；
M05；
主轴停止
M09；
冷却液关
M30；
程序结束
程序
（二）件1左端加工
O0002程序开始
主轴正转
M08；
冷却液开
G00Z100；
X100；
G71U1.5R1.5；
G71是粗车循环指令，U为背吃刀量R为退刀量
G71P10Q100U0.2W0F0.25；
U、W分别为x、z方向上的精加工量
N10G00X56；
G01Z0；
G03X60Z-2R2；
N100G01Z-80；
程序（三）件2右
O0003程序开始
主轴正转转速530
粗车循环指令，U为背吃刀量R为退刀量
G71P10Q100U0.2W0F0.25；
U、W分别为x、z方向上的精加工余量
N10G00X0；
G03X60Z-10R50；
逆时针圆弧插补
N100G01Z-33；
G00X62Z-33；
G01X1F0.06；
割断
程序（四）件2左
先用直径40的钻头钻一深为20的孔
O0004程序开始
T0202；
换镗刀
G00X40Z2；
G90X41Z-20F0.25；
X42；
X43；
G00X0；
G00X40
G01X47F0.06；
换螺纹刀
G00X44Z2；
G92X43Z-18F1.5；
螺纹自动循环切削指令
X43.5；
X43.9；
X44.3；
X44.6；
X44.8；
X44.9；
程序（五）配合件
O0005程序开始
主轴恒转速控制
G00X62Z-10；
G01X61F0.2；
G02X61Z-135R530；
车圆弧
G00X61Z-10；
M03S700；
G01X60F0.1；
G02X60Z-135R530；
再次车圆弧
3.3毕业设
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