盘形类零件的数控编程及加工工艺规程设计.doc
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1、盘形类零件的数控编程及加工工艺规程设计【摘 要】数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益,显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用,并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用,给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术与制造技术结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术,都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代人们必不可少的。 本次设计介绍了盘形零件数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程
2、的一般步骤,并通过实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。 【关键词】: 数控技术 加工工艺 程序 AutoCAD 目 录前 言.1第一章 数控编程概况. 2 1.1 数控编程及其发展前景.2第二章 盘形类零件的编程设计.3 2.1 盘形类零件编程的基本步骤.4 2.2 盘形编程时控制尺寸精度的方法11 2.3 对点与换刀点的确定12第三章 盘形类零件加工工艺设计分析.12 3.1 数控加工工艺和流程.133.2 盘形类零件的工艺流程133.3 制定盘形类零件工艺应注意的几点.13 3.4 盘形类零件加工工艺的具体步骤.14第四章 盘形零件的工艺规程设计.154.1 盘形零件工艺规程设计实例.
3、154.2 加工方法的选择与加工方案的确定.16总结17参考资料.18致谢19- 19 -前 言此次论文是针对盘形类零件的数控车床编程和加工工艺规程设计的。盘形类零件是机械加工中常见的典型零件之一。它的应用范围很广,如:支撑传动轴的各种形式的轴承;夹具上的导向套;汽缸套等。盘形类零件通常起支撑和导向作用。不同的盘形零件也有很多的相同点,如主要表面基本上都是圆柱型的,它们有较高的尺寸精度,形状精度和表面粗糙度要求,而且有高的同轴度要求等诸多共同之处。盘形类零件主要依靠数控车床来进行加工的,而现代制造业飞速发展,以数控机床为技术代表的新型制造技术几乎覆盖了普通机床,编程也已由手工编程发展到计算机编
4、程,它是制造业进一步向智能化方面的过度,并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的,同时也是根据生产发展的需要而发展的,机械制造中有着重中之中的地位。针对盘形类零件采用计算机编程不仅提高了生产效率还保证了加工质量,并且传统的手工编程十分烦琐而且容易出错。一般编程很难完成零件的加工,所以我们采用了自动编程,从工件造型到计算机模拟加工,再到计算机处理,刀具的选择等等,都可以比较简单的完成,并且工件的质量也可以得到保证。盘形类零件加工工艺是数控加工盘形零件的基础。 数控车床的使用的目的旨在加工出合格的零件,但
5、是合格的盘形类零件的加工必须要依靠制定合理的加工工艺。数控加工工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作。数控加工工艺分析是编制数控程序中最重要而又极其复杂的环节,也是数控加工工艺方案设计的核心工作。全面合理的数控加工工艺分析是提高盘形类零件数控编程质量的重要保障。在对盘形类零件进行加工时,充分发挥数控机床加工的优点,取得良好的经济效益是进行工艺设计中必须考虑的一个重要问题。数控加工工艺的应用有很大的灵活性,对同一个加工内容,可能有多种工艺方案,必须针对具体问题进行具体分析。加工盘形零件时要考虑到数控机床与系统的性能指标,能够实现加工且能保证加工精度、满足技术质量要求,有时还要在基本不改变
6、工件原有性能的前提下,对其形状、尺寸、结构等做一些必要的、适应数控机床加工的修改。 第一章 数控编程的概况第1节 数控编程及其发展前景1.1 数控编程的基本概念 (1)数控编程是把零件的工艺过程、工艺参数、机床的运动以及刀具位移量等信息用数控语言记录在程序单上,并经校核从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。为了与数控系统的内部程序及自动编程用的零件源程序相区别,把从外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序,它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点,刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点。(2)数控编程分为手工编程和自动编程。手工编程是从零件图样确定工艺路线,计算数值和编写零件加工程序单,制备控
7、制介质到校验程序都由人工完成。对于形状简单零件的加工,计算比较简单,程序较短,采用手工编程可以完成,自动编程是编程人员根据加工零件图纸要求,进行参数选择和设置,由计算机自动地进行数值计算,后置处理,编写出零件加工程序单,直至将加工程序通过直接通信的方式进入数控机床,控制机床进行加工。(3)数控机床所使用的程序是按照一定的格式并以代码的形式编制的。编制程序时,应对图样规定的技术要求、零件的几何形状、尺寸精度要求等内容进行分析,确定加工方法和加工路线;进行数学计算,获得刀具轨迹数据;然后按数控机床规定的代码和程序格式,将被加工工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、切削参数以及辅助功能(如换刀、主轴正反转、
8、切削液开关等)信息编制成加工程序,并输入数控系统,由数控系统控制机床自动地进行加工。1.2 数控编程的概况和发展前景随着数控技术的发展,数控机床得到了广泛的应用。目前在数控加工中比较广泛的应用了手工编程,它是按照事先编制好的加工程序,根据加工程序自动的对被加工零件进行加工,把零件的加工工艺路线,工艺参数,刀具轨迹,切削参数以及辅助功能,按照数控机床规定的指令代码及编写成的加工程序单,然后输入到数控机床中,从而控制机床完成对零件的加工,但这种手工编程只能加工一些简单的面。对于形状复杂的零件,特别是具有非圆曲线,列表曲线的零件,用手工编程相当困难,必须用自动编程完成. 随着数控技术的发展,先进的数
9、控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功能和辅助功能,而且为编程提供了扩展数控功能的手段。数控编程大体经过了机器语言编程、高级语言编程、代码格式编程和人机对话编程与动态仿真这样几个阶段目前,数控程编技术已经朝着智能化、集成化、网络化方向发展,并在成熟的CAD/CAM软件平台上进行了大量定制开发,构建了快捷的基于知识或特征的工艺程编平台。实现了工艺、程编、仿真、机床、控制系统在CAD/CAM系统下的集成应用,可在工艺设计及程序编制的同时实现程序质量控制和加工结果的仿真,并且在智能编程技术方面实现基于特征的编程,大大提高了数控程编和加工效率。自动编程以CAD/CAM/CAPP作为信息支撑平台,为结合
10、行业通用解决方案,融合企业新工艺方法、新的加工策略,快速、自动地完成刀具轨迹的生成。随着计算机及信息技术的高速发展数控工艺程编技术将取得重要突破,制造过程的无纸化和可视化将成为可能。第二章 盘形类零件的编程设计第1节盘形类零件编程的基本步骤1.1.分析盘形类零件图确定加工工艺过程图1注:主视图为剖视图,左视图只表达出内孔的特征 技术要求:(1) 内孔两端倒角2x45(2) 内孔和外圆同轴度不超过0.03(3) 两端面平行度不超过0.05(4)表面淬火HRC58-62(5)表面粗糙度3.2对零件图进行分析:1) 选择毛坯 材料为Gcr15 该零件外圆直径110mm 厚度50mm 内孔直径60mm
11、,因此毛坯选用留2mm余量的圆柱形钢材。2)明确加工顺序 加工此类盘形零件需要两次装夹。第一次装夹毛坯的一端,首先加工毛坯的另一端,然后进行镗孔;第二次装夹已经加工好的一端,首先加工未加工的一面,然后加工外圆。键槽在拉床上加工。3)刀具的选择 刀片选用硬质合的金刀,加工第一面是选用80度外圆平刀, 粗车刀具取小值, 精车刀具取大值, 以发挥粗精加工刀具的切削功能, 保证加工质量的稳定性。镗孔选用镗刀,刀尖半径R0.4。加工外圆选用35度菱形正偏刀。刀具的选择需要注意的几点:a 刀具的选择直接影响加工质量。编程时,选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 数控加工对刀具的要求
12、高,不仅要求精度高、刚度好、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具,并优选刀具参数。 b选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应,例如图中外圆带有槽车外圆选用35度正偏刀 4)切削参数 该零件外径110mm 转速设定为630转每分钟,吃刀量2.5mm,粗加工后留0.2mm进行精车。进给速度0.28,切削液打开。切削用量的要点:切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量 。合理选择切削用量的原则是 粗加工时,以提高生产率为主,也应考虑经济性和加工成本; 半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工
13、成本。5)走刀路线 首先用外圆车刀加工端面 然后加工R3的圆角,换成镗刀进行镗直径为60mm的孔以及倒角。然后进行二次装夹 首先用外圆车到加工另一面 用35度菱形正偏刀加工外圆,最后用镗刀加工该端面内孔的倒角。确定走刀路线时应注意以下几点:a 寻求最短加工路线b 最终轮廓一次走刀完成 ,为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。c 选择切入切出方向 ,考虑刀具的进、退刀(切入、切出)路线时,刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上。1.2.数值计算根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系,计算零件粗、精加工运动的轨迹,得到刀位数据。对于形状比较
14、简单的零件的轮廓加工,要计算几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值,如果数控装置无刀具补偿功能,还要计算刀具中心的运动轨迹坐标。对于形状比较复杂的零件需要用直线段或圆弧段逼近,根据加工精度的要求计算出节点坐标值,这种数值计算要用计算机来完成。由于此类盘形零件带有凹槽且切削量大无法获取中间点,所以采用CAD进行计算机打点。CAD打点的方法:如图2选择CAD界面上的UCS中的“USC坐标原点”图标,然后选取新的原点 新原点要顶在中心线上零件的一个端面。然后进行打点,打点点击查询中的点坐标进行逐一打点,打点时每个点都要确定坐标不能遗漏,另外对于圆弧还要加上半径。该零件图各个
15、点经过CAD打点数据如下:1.3.编写加工程序 在完成上述两个步骤后,按照数控系统规定使用的功能指令代码和程序段格式,编写加工程序单。由于自动编程效率高,可以仿真加工过程效果直观,以此为例采用Feature CAM 软件进行编程。采用Feature CAM 软件编程的步骤1)分析零件图样,确定加工工艺2)把加工零件的加工要求用几何图形描述出来,作为原始信息输入给计算机,作为图形自动编程的依据,即原始条件。3)进入Feature CAM 编程界面进行编程 首先把Soild works 三维实物拖动到Feature CAM 编程界面,建立坐标系,然后自动识别三维实体的特征即面 车削 镗孔三个特征,
16、把确定的工艺参数,设定转速 吃刀量 切削速度 从刀库中选择需要的刀具,构建曲线确定走刀路线,把三个特征设置完成即可仿真自动生成程序。同理第二面加工步骤一样,不同的是第二次坐标平面选择第一次已经加工好的那个端面。利用Feature CAM 软件编程结果如下:a) 第一次装夹即加工一孔一面程序O0001N1 G00 G21 G40 N2 G50 S600N3 T0101 (外圆车刀)N4 M03N5 G00 X120 Z50.5 M08 (第一面留0.5mm余量)N6 G01 X53.4 F0.25N7 X58.774 Z53.187 (端面切削结束)N8 G00 X118.4 Z53.187 (
17、加工R3的圆角) N9 X120 Z53.313N10 X99.913N11 G01 X102.539 Z50.497N12 X103.581 Z50.451N13 GO3 X103.72 Z50.442 R0.8 (0.8为1号外圆车刀刀尖半径补偿)N14 G03 X110 Z46.701 R3.8(R3.8为圆角半径R3加上刀补0.8 其中110为该零件直径)N15 G01 X115.374 Z49.388N16 G00 X120N17 G00 G21 G40 U220 W350 (退刀 准备下一步换刀镗孔)N18 G50 S600 (开始镗孔 镗孔粗加工)N19 T0303 (3号镗刀)
18、N20 M03N21 G00 X59.6 Z54.5 M08N22 Z53.783N23 G01 Z-0.4 F0.3N24 X55N25 X50.757 Z1.721N26 G00 Z53.783N27 G01 X63.834 N28 Z50.383N29 X59.834 Z48.383N30 G02 X59.6 Z48.1 R0.4 (0.4为3号镗刀刀尖半径补偿)N31 GO1 X55.357 Z50.221N32 G00 Z53.5N33 G00 X55.353 Z53.332 (镗孔精加工开始)N34 X62.654N35 G01 X64.234 Z50.383 F0.25N36 X
19、60.234 Z48.383N37 G02 X60 Z48.1 R0.4 (60为内孔直径)N38 G01 Z-0.4N39 X55.192 Z2.004N40 G00 X54N41 M05 M09N42 G00 U200 W350N43 M30第一次装夹内孔和端面加工程序完成下面是外圆和另一端面程序O0002N1 G00 G21 G40N2 G50 S600N3 T0101 (外圆车刀 加工端面)N4 M03N5 G00 X120 Z50 M08 (50为厚度的净尺寸)N6 G01 X53.4 F0.25N7 X58.774 Z52.687N8 G00 G21 U200 W350 (退刀)N
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