高速切削加工技术设计
题目:
系别:专业:学制:姓名:许磊
学号:导师:Hefei University 项目设计 PROJECT 机械制造技术Ⅰ 机械工程系 机械设计制造及自动化 四年 姜海
2015 年 11 月 19日
目录
第 1 章 零件的数控车削加工程序设计 ................................................................................................... 3
1.1. 设计题目 ........................................................................................................................................... 3
1.2. 设计要求 ........................................................................................................................................... 3
第 2 章 加工工艺方案设计 .................................................................................................................... 4
2.1. 加工方式选择 ................................................................................................................................... 4
2.2. 加工工序设计 ................................................................................................................................... 4
2.3. 走刀路线设计 ................................................................................................................................... 4
第 3 章 刀具的选择 ............................................................................................................................... 5
第 4 章 切削用量的选择 ........................................................................................................................ 5
第 5 章 数控切削程序的编写 ................................................................................................................. 6
设计小结 ................................................................................................................................................. 7
参考文献 ................................................................................................................................................. 8
第 1 章 零件的数控车削加工程序设计
1.1. 设计题目
零件如图所示。零件的毛坯为 45 号钢,尺寸为¢53mm×85mm;小批量生产。
1.2. 设计要求
1. 确定加工工艺方案,制定工艺路线;
2. 合理选择刀具,绘制出刀具的布置图;
3. 根据工件材料、刀具材料、机床等因素,通过计算,合理选 择切削用量;(至少
以一个外圆粗加工、外圆精加工为例,说明切削 用量计算过程)
4. 编程应合理正确,程序书写清晰完整,并加以必要的注释。
5. 引用时应标明参考文献出处;最后注明参考文献(包括作者、 文献名、出版社或
期刊名称,出版时间等);
第 2 章 加工工艺方案设计
2.1. 加工方式选择
该零件表面由圆柱面、圆弧面、螺纹面,槽等表面组成。图上几个精度要求较高的尺寸,因其公差值较小,所以编程时没有取平均值,而取其基本尺寸,且长径比较大,所以适合用卧式数控车床加工。分为粗加工阶段、精加工阶段完成加工。
2.2. 加工工序设计
如上图所示轴,其工艺过程包括以下加工内容:①车端面,②车大外圆,③车左端小外圆,④小外圆倒角及左端大外圆倒圆角,⑤车圆弧,⑥车右端小外圆,⑦车右端小外圆倒角及大外圆圆角⑧车退刀槽,⑨车螺纹。
因此可将工序分为:
工序1: 用三爪卡盘夹紧工件一端,车削2×45°的倒角,加工φ20X18mm圆柱,倒R3圆角,加工φ50X12mm圆柱,车R20mm圆弧,车φ50X27mm圆柱。
工序2:用三爪卡盘夹紧工件另一端,车削2×45°的倒角,车螺纹外圆,倒R10圆角,车7×φ22mm沟槽,车削M30×2mm外螺纹。
2.3. 走刀路线设计
工序1:
先用复合循环若干次一层层加工,逐渐靠近由C—D
—E—F—G—H等基点组成的回转面。后两次循环的走刀
路线都与A—B—C —D—E—F—G—H—I—A相似。完成
粗加工后,精加工的走刀路线是A—B—C —D—E—F—G
—H—I—A,如图1示。
工序2:
①先用复合循环若干次一层层加工,逐渐靠近由C—D—
E等基点组成的回转面。后两次循环的走刀路线都与A—B
—C—D—E—F—A相似。完成粗加工后,精加工的走刀路
线是A—B—C—D—E—F—A,如图2实线所示。
②切槽刀切槽路线A—H—G—H—A,如图2虚线所示。
③外螺纹车刀车螺纹循环路线A—I—C—D—A,如图2
虚线所示:
第 3 章 刀具的选择
因为零件尺寸较小,切削余量不大,粗、精加工可用同一刀具。
由于端面切削余量小,可和外圆一起选用的90°外圆车刀,减少了换刀次数。刀具为焊接式硬质合金外圆车刀,刀片材料为YT15,刀杆截面尺寸为16mm*25mm。
车削螺纹选用外螺纹车刀,刀具材料为YT15,为保证螺纹牙深度,刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε=0.15~0.2mm。
车退刀槽选用割槽刀,刀具材料为YT15。
刀具布置图如下:
第 4 章 切削用量的选择
根据工件材料、硬度、刀具材料、机床等因素考虑切削用量,一般由经验确定。此次我们根据工件表面质量要求,同时参考《机械制造技术基础》课本中表3-21表3-22表3-23合理选择切削用量。
第 5 章 数控切削程序的编写
试切法对刀:
在数控加工中,工件坐标系确定后,还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置,即通常所说的对刀问题。在数控车床上,目前常用的对刀方法为试切对刀法。
将工件安装好之后,先用MDI方式操作机床,用已选好的刀具将工件端面车一刀,然后保持刀具在纵向(Z)尺寸不变,沿横向(x)退刀。当取工件右端面O为工件原点时,对刀输入为Z0,如图3-4(a)用同样的方法,再将工件的表面车一刀,然后保持刀具在横向上的尺寸不变,从纵向退刀,停止主轴转动,再量出工件车削后的直径如图3-4(b)根据长度和直径,既可确定刀具在工件坐标系中的位置。其他各刀都需要进行以上操作,从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。
在对刀时将两端面1mm的余量切除,选取工件右端中心点为工件坐标原点。
程序如下:
O0001
N10 G50 X150.0 Z50.0; 工件坐标系设定
N20 S1000 T0102 M03; 换1号刀
N30 G71 U3.0 R1.0; 定义粗车循环,切削深度为3mm,退刀量为1mm N35 G71 P40 Q110 U4.0 W2.0 F0.3 S500;
N40 G00 X12.0 Z2.0 S1000 M08; 至工件前端
N50 G01 X20.0 Z-2.0 F0.15; 倒角
N60 Z-18.0; 车φ20外圆
N70 X44.0; 车台阶
N80 G03 U6.0 W-3.0 R3.0; 倒圆角
N90 G01 Z-30.0; 车φ50外圆
N100 G02 W-26.0 R20.0; 车R20圆弧
N110 G01 W-27.0; 车φ50外圆
N120 G70 P40 Q110; 精车循环
N130 X55.0; 横向退刀
N140 G00 X150.0 Z50.0 M09; 退刀
N150 M00; 停止,掉头车另一端
N160 G50 X150.0 Z50.0; 重新设立坐标系
N170 S1000 M03;
N180 G71 U3.0 R1.0; 定义粗车循环,切削深度为3mm,退刀量为1mm N185 G71 P190 Q220 U4.0 W2.0 F0.3 S500;
N190 G00 X22.0 Z2.0 M08;
N200 G01 X30.0 Z-2.0 F0.15; 倒角
N210 Z-67.0; 车螺纹外圆
N220 G03 U20.0 W-10.0 R10.0; 倒R10圆角
N230 G70 P190 Q220; 精车循环
N240 X55.0;
N250 G00 X150.0 Z50.0 T0100 M09; 退刀
N260 G30 U0 W0 T0201; 换2号刀
N270 S500 M03;
N280 G00 X35.0 Z-67.0 M08;
N290 G01 X22.0 F0.2; 车退刀槽
N300 G04 O5.0; 暂停5S
N310 G00 X35.0;
N320 X150.0 Z50.0 T0200 M09; 退刀
N330 G30 U0 W0 T0301; 换3号刀
N340 S200 M03;
N350 G00 X35.0 Z5.0 M08; 快速接近车螺纹进给起点
N360 G92 X29.0 Z-60.0 F2.0; 螺纹车削循环,螺距为2mm
N370 X28.5; 螺纹车削循环,螺距为2mm
N380 X28.0; 螺纹车削循环,螺距为2mm
N390 X27.84; 螺纹车削循环,螺距为2mm
N400 G00 X150.0 Z50.0 T0300 M09; 取消刀补,返回起刀点
N410 M05;
N420 M30;
设计小结
在设计过程中,在螺纹车削编程中要注意,数控车床主轴上必须安装有脉冲编码器测定主轴实际转速,从而实现主轴转一转刀具进给一个螺纹导程的同步运动,从螺纹粗车到精车,主轴的转速必须保持不变. 该特殊轴零件结构,有螺纹、倒角、圆弧、槽等。该编程中螺纹车削采用螺纹加工循环指令G76,同时粗车时还运用多重复合循环指令G71,用这些指令编程可以不用写那么多步程序,较为方便省时。
经过此次试验,我进一步了解了数控加工制造的特点,进一步熟悉了设计流程,对数控编程又有了进一步的了解。感谢老师对这次作业的布置,使得我们加深了对数控技术各方面的特性的了解,为我们今后的就业之路奠定了基石。
参考文献
[1] 陈薇芳,王宏涛. 机床数控技术及应用[M] 科学出版社,2008
[2] 赵雪松,任小中,赵晓芬. 机械制造技术基础[M]华中科技大学出版社2012