数控编程课程设计说明书.doc-资料库

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1 零件工艺分析 1.1 零件图及零件分析该零件为阶梯回转轴，零件表面由一段圆锥表面，Φ34、Φ42 图 1-1 零件图的三段圆柱表面，R4 的一段圆弧表面，φ22*2 的退刀槽以及 M24*2 的螺纹表面组成，如图 1 所示。零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件的材料为 45 钢，无热处理和硬度要求。由于该零件表面粗糙度为 Ra3.2，最高达到 Ra1.6，故需精密机床来加工；未给出同轴度和垂直度要求，故按一般位置精度处理。首先，由于该零件为回转轴类，显尔需在车床上加工。其次，该回转零件表面较复杂，至少需要换三把刀具，如果采用人工加工，生沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 1

产效率低下，精度也难以得到保证，因此本次设计采用数控车床来加工。它在加工本零件时至少具有以下三方面的优点： (1) 生产率高。由于数控机床能合理选用切削用量，机加工时间短，又由于其定位精度高，停机检测次数少，加工准备时间也因采用通用夹具而大大缩减。 (2) 减少工人劳动强度。本零件各圆锥表面，圆柱表面需用粗、精车刀加工，退刀槽需要那个切槽刀，螺纹加工需用螺纹刀。由于数控机床主要是自动加工，能自动换刀，开/关切削液，自动变速，其大部分操作不需要人工完成，因而改善了劳动条件。由于操作失误少，液降低了废品率和次品率。 (3) 加工精度高，产品质量稳定。本零件表面有较高的表面要求，而数控车床自动加工，人为因素干扰少。其加工精度可采用软件来校正和补偿误差，因此，能获得比机床本身精度还要高的加工精度和重复精度。综上所述，本零件采用数控车床加工。 1.2 确定加紧方案零件毛坯为棒料，确定零件轴线和左端为定位基准。采用三爪自动定心卡盘卡紧。加工顺序采用由右向左的原则确定，最后车螺纹。加工过程中使用合成切削液。沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 2

1.3 刀具、工夹具的设计和选择零件毛坯材料为 45 钢，无热处理和硬度要求，选用刀具材料为硬质合金。外圆柱面和圆锥面的粗加工和精加工分别采用外圆粗车刀和精车刀。为防止刀具副后刀面与工件轮廓干涉，车刀均选用 45° 硬质合金右偏刀；退刀槽的加工采用宽度为 6mm 切断刀；M24*2 的螺纹加工采用螺纹刀。具体的所选刀具参数见下表 1-1：产品名称 0000 零件名称阶梯轴零件图号 0001 表 1-1 数控加工刀具卡片或代号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注 1 2 3 4 T01 T02 T03 T04 硬质合金 450 外圆粗车刀外圆精车刀切断刀螺纹刀 1 1 1 1 粗车端面及轮廓右偏刀精车轮廓车退刀槽车螺纹右偏刀宽 6mm 1.4 选择对刀点对刀点是工件坐标系的原点，所选对刀点应使程序编制简单，对刀点容易找正，并在加工过程中便于检查的位置上，减小加工误差。根据零件坯料和所选车床情况，选择零件坯料右端中心为对刀点。即图 1 中的 O 点，并以此点建立工件坐标系，编制加工程序。换刀点是工件加工过程中刀具换刀点，要正确选择换刀点，以避免换刀时刀具与机床，工件夹具发生碰撞现象。本设计选择换刀点为上述工件坐标系的 P（50，50）点。沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 3

1.5 确定加工路线首先确定刀具的刀位点。车削过程中刀位点在车刀刀尖。加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留 0.2mm 精车余量），然后从右到左进行精车。数控车床具有粗车循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和精车循环不需要人为确定进给路线。故其刀具轨迹的设计计算只需要分析设计精车路线即可。 1.6 确定加工用量在粗加工时，选择背吃刀量为 2mm，切削速度为 80 m·mm-1，主轴转速为 800r/min，进给量为 80mm/min。在精加工时，选择背吃刀量为 0.2mm，切削速度为 120 m·mm-1，主轴转速为 1200r/min，进给量为 40 mm/min。表 1-2 数控车床切削用量简表工具材料加工方式背吃刀量切削速度进给量 Ap/mm V/ mm/min f/ mm*min 碳素钢粗加工 5-7 2-3 60-80 80-120 精加工 0.2-0.3 120-150 80-120 80-120 40-80 沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 4

2 机床的选择 2.1 机床型号及参数选择数控机床 CAK6150DJ 如图 2-1，机床参数如表 2-1，机床转速如表 2-2。项目床身上最大回转直径导轨跨度最大工件长度最大车削长度最大直削直径滑板上最大回转直径主轴端部型式及代号卡盘主轴前端锥孔锥度主轴孔径主轴转速级数主轴转速范围主电机功率中心高快移速度 X/Z 刀架转位时间（一工位）刀架转位重复定位精度 X 轴行程 Z 轴行程工件精度工件表面粗糙度尾座套筒直径/行程尾座锥孔锥度刀架形式刀架尺寸机床重量表 2-1 机床参数单位 mm mm mm mm mm mm - 手动 - mm 规格 Φ 500 400 1900 1860 Φ500 Φ300 A8 Φ250 1：20 70 双速电机 12 级 r/min 40—1800 双速电机 6.5/8 距床身 mm 距地面 mm 250 1130 m/min 4/8（1900mm 时 Z 为 6） s “ mm mm μm mm mm mm 外圆 mm 内孔 mm kg 3 +-1.5 250 1860 IT6—IT7 Ra1.6 75/150 莫氏 5 号标准配置 25 X 25 Ф32 2900 沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 5

S4 r/min S3 r/min S2 r/min S1 r/min 表 2-2 机床转速 L 112 80 56 40 H 1800 1320 900 640 M 474 335 236 170 图 2-1 CAK6150DJ 数控车床沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 6

3 编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表 3-1 所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作。零件套数量 1 2012 年 01 月 10 日表 3-1 数控车床加工工序卡名称工序 1 2 3 4 5 名称下料车热处理数控车检验工艺要求 Φ95 粗车表面工作者日期工步工步内容刀具号 1 2 3 4 5 6 平右端端面粗车外轮廓精车外轮廓切退刀槽车螺纹切断零件 T01 T01 T02 T03 T04 T03 材料 45 钢规格数量备注：CAK6150DJ 沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 7

4 编制数控加工程序由表 3-1 工序卡片以及表 4 各点坐标，即可以编制该零件的数控加工程序。首先需说明三点，数控程序编制采用 G 代码，不同的数控系统各代码的含义有所不同，本设计按 FANUC 数控系统代码编程。另外，切 5mm 退刀槽时，由于切断刀只有 4mm 宽，故需分两次切削，切削轨迹重合 4mm。最后，车削螺纹时，编程终点坐标值是螺纹底径终点坐标，而工程图纸上标出的是螺纹公称直径（大径），这就必须计算牙深，而螺纹牙深理论值 H=0.866×螺距，但是理论值是无法实现的，一般按经验计算螺牙深度，即实际值约为 0.65×螺距。因而本设计，h=0.65 ×2=1.3mm，则螺纹底径 D1=80-2×0.65×2=77.4mm。为避免在加减速过程中进行螺纹切削，要设置引入距离δ1 和超越距离δ2。一般 δ1=（2-3）f，δ2=½ f，本设计取δ1=3mm，δ2=1mm。数控加工程序如下表 4-1 所示：表 4-1 数控车床零件加工程序单程序注释 O0001 N010 G54； N020 T0101；程序名设定 X,Z 平面换外圆粗车刀，主轴正转，切削液开 M03 S800 M08 N030 G00 X85 Z0；平右端面 N040 G01 X-1 F80；平右端面 N050 G00 X85； N060 G71 U2 R1 P070 Q170 X0.2 Z0.1；粗车循环，每次吃刀 2mm，退 1mm，留精车余量 X 向 0.2mm，Z 向 0.1mm N070 G00 X10 Z0； N080 G03 X30 Z-10 R10；车 R10 圆弧沈阳大学科技工程学院数控编程课程设计 8

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