傳動軸的數(shù)控加工工藝與編程設(shè)計

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2半精車，2~6.33半精車-精車IT7~8).8~1.6半精車-精車-滾壓IT7~8,25~0.25半精車-磨削IT7~8).4~0.86半精車-粗磨-精磨IT6~70.1~0.4 用于淬火鋼，也可用于半精車-粗磨-精磨-（或輪式超精磨）IT5半精車-精車-精細(xì)車IT6~7鋼012~0.1RZ0.1)用025~0.4但不宜加工有色金要求較高的有色金9或鏡面磨）半精車-粗磨-精磨-0.5以上06~0.0251(半精車-粗磨-精磨-RZ0.05)2半精車，2~6.33半精車-精車IT7~8).8~1.6半精車-精車-滾壓IT7~8,25~0.25半精車-磨削IT7~8).4~0.86半精車-粗磨-精磨IT6~70.1~0.4 用于淬火鋼，也可用于半精車-粗磨-精磨-（或輪式超精磨）IT5半精車-精車-精細(xì)車IT6~7鋼012~0.1RZ0.1)用025~0.4但不宜加工有色金要求較高的有色金9或鏡面磨）半精車-粗磨-精磨-0.5以上06~0.0251(半精車-粗磨-精磨-RZ0.05)精006~0.1"的外圓加工T5以上RZ0.05)（2）、內(nèi)孔表面加工方法的選擇①、內(nèi)孔表面加工方法內(nèi)孔表面加工方法較多，常用的有鉆孔、擴孔、鉸孔、鏜孔、車孔、磨孔、拉孔、研磨孔、珩磨孔、滾壓孔等。②、內(nèi)孔加工方法適用方法鉆孔：用鉆頭在工件實體部位加工孔稱為鉆孔。鉆孔屬粗加工，可達(dá)到的尺寸公差等級為IT13?IT11，表面粗糙度值為Ra50?12.5um。是由于麻花鉆長度較長，鉆芯直徑小而剛性差，又有橫刃的影響。擴孔：擴孔是用擴孔鉆對已鉆出的孔做進(jìn)一步加工，以擴大孔徑并提高精度和降低表面粗糙度值。擴孔可達(dá)到的尺寸公差等級為IT11~IT10,表面粗糙度值為Ra12.5?6.3um，屬于孔的半精加工方法，常作鉸削前的預(yù)加工，也可作為精度不高的孔的終加工。鉸孔：鉸孔是在半精加工(擴孔或半精鏜)的基礎(chǔ)上對孔進(jìn)行的一種精 加工方法。鉸孔的尺寸公差等級可達(dá)IT9?IT6,表面粗糙度值可Ra3.2~0.2umo?孔的方式有機鉸和手鉸兩種。在機床上進(jìn)行鉸削稱為機鉸，用手工進(jìn)行鉸削的稱為手鉸。鏜孔：鏜孔是用鏜刀對已鉆出、鑄出或鍛出的孔做進(jìn)一步的加工?？稍谲嚧?、鏜床或銑床上進(jìn)行。鏜孔是常用的孔加工方法之一，可分為粗鏜、半精鏜和精鏜。粗鏜的尺寸公差等級為IT13~IT12,表面粗糙度值為Ra12.5~6.3um；半精鏜的尺寸公差等級為IT10~IT9，表面粗糙度值為Ra6.3~3.2um；精鏜的尺寸公差等級為IT8~IT7,表面粗糙度值為Ra1.6~0.8um。車孔：車床上車孔是工件旋轉(zhuǎn)、車刀移動，孔徑大小可由車刀的切深量和走刀次數(shù)予以控制，操作較為方便。車床車孔多用于加工盤套類和小型支架類零件的孔。1.3、 裝夾與定位細(xì)長軸的加工，在機床上有兩種安裝方式：、雙頂尖法這種安裝方法不會產(chǎn)生過定位狀況，同時同軸度好，加工也方便，但如果頂尖頂?shù)奶o，工件切削時受熱伸長受阻，將引起彎曲變形。、卡頂法采用卡頂法時，由于頂尖孔與卡盤基面之間往往不同軸，形成的過定位，造成工件的彎曲變形。以上兩種安裝方式，如果在受同樣的徑向力的作用下，后一種產(chǎn)生的最大彎曲變形要比前一種小。故細(xì)長軸的車削加工，在機床上的安裝方式，應(yīng)采用卡頂法，但在傳統(tǒng)卡頂法的基礎(chǔ)上，應(yīng)做以下改善(圖1)：、工件夾入卡盤的一端，卡爪面與工件間墊入①5mm*20mm的鋼絲，夾入長度約15-20mm，使工件與卡爪間為線接觸，起到萬向調(diào)節(jié)作用。、尾座上改用彈性頂尖，方向車削正好把工件的熱伸長量趕到尾座部分，彈性頂尖頂針的軸向伸縮，避免了工件的彎曲變形，改善切削性能。1.4、 工步順序、工序的劃分、工序劃分原則工序的劃分可以采用兩種不同原則，即工序集中原則和工序分散原則。、工序劃分的方法在數(shù)控車床上加工零件，應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，在一次安裝下盡可能完成大部分甚至全部的表面加工。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀不同，通常選擇外圓、端面或內(nèi)孔、端面裝夾，并力求設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程原點的統(tǒng)一。（2） 、加工順序的安排加工順序的選擇直接影響到零件的加工的質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原則結(jié)合圖樣分析，由于此次加工工序集中，所以按照一把刀一個工序進(jìn)行了如下安排：1） 車外圓，確定初基準(zhǔn)，長度車至為40mm，直徑為①93mm，在數(shù)控車床上手動車削。2） 裝夾初基準(zhǔn)，尾座采用彈性頂尖頂住，粗車圖上①90外圓以左的階梯輪廓。3） 半精車圖上①90外圓以左的階梯輪廓。4） 精車圖上①90外圓以左的階梯輪廓。5） 切槽。6） 車M30*1.5螺紋。7） 調(diào)頭裝夾，車圖上①90外圓以右的球面輪廓，切槽。8） 粗車圖上①90外圓以右的球面輪廓。9） 精車圖上①90外圓以右的球面輪廓。10） 鉆中間的①16的孔，采用手動鉆。11） 倒孔口的兩個60°和120°角，控制好尺寸。12） 在鉆床上鉆①90外圓上的4個①9的孔。13） 在數(shù)控銑床上銑削鍵槽。（3） 、進(jìn)給路線的確定運用FANUC數(shù)控系統(tǒng)的循環(huán)功能進(jìn)行粗精車，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進(jìn)給路線。1.5、選擇刀具切削加工離不開刀具。刀具是整個機械加工工藝系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。在各種刀具中，車刀的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，具有代表性，下面以車刀為例予以介紹。車刀由夾持部分和切削部分組成。夾持部分稱為刀柄，用來把刀具裝夾在車床的刀架上，一般采用普通鋼材料鍛造而得；切削部分俗稱為刀頭，在車刀上一般為單個刀片。刀片材料一般有高速鋼（俗稱白鋼刀條）和硬質(zhì)合金兩種，用于剝離金屬材料。根據(jù)刀具切削部分與夾持部分（即刀片與刀柄）連接方式的不同，車刀可以分為焊接刀具和機夾刀具兩大類。車刀切削部分的主要構(gòu)成為：1） 前刀面（Ay） 切削加工而得的切屑經(jīng)過的刀片表面2） 主后刀面（Aa） 刀具片上與過渡表面相對的表面3）副后刀面（Aa'） 刀具片上與已加工表面相對的表面）主切削刃（S） 前刀面與主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的過渡表面，完成主要的金屬切 除，主切削刃是主要的加工刃。）副切削刃（S'） 前刀面與副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃，完成金屬材料的剝 離工作，形成工件已加工表面6）刀尖指主切削刃與副切削刃的連接處。根據(jù)刀具所使用的場合不 同，刀尖有倒角刀尖和倒圓刀尖兩種。從以上的分析中，我們可以了解到：車刀的各個組成部分之間都有著密切的聯(lián)系。實際上，在十幾至幾十平方毫米的區(qū)域內(nèi)，若十個部分形成了一些角度。這些角度對加工質(zhì)量和刀具的使用壽命有極大的影響。對刀具進(jìn)行角度的分析，是刀具設(shè)計者和使用者的重要工作內(nèi)容。數(shù)控加工刀具卡序號刀J具名稱刀具規(guī)格/mm 數(shù)量加工表面外圓粗車刀可轉(zhuǎn)與位90。粗車刀:粗車外圓匕!外圓精車刀可轉(zhuǎn)?位90°精車刀:半精車與精車外圓!t〃槽刀13mm切3*1mm的槽4螺｛紋60°車M30*1.5的螺紋5外圓|粗60°粗車球面6外圓1精60°精車球面7，麻花鉆①16*260鉆中間孔8It〃槽刀25mm切圓球后的槽9）外圓粗車刀60°粗車右端球面輪廓10外圓精車刀60°精車右端球面輪廓11鏜刀鏜孔口倒角12立銑刀①8mm銑鍵槽編制審核共1頁第1頁1.6、確定切削用1（1） 吃刀量Ap的確定已加工表面和待加工表面之間的垂直距離。 在切削加工中，切削速度（Vc）、進(jìn)給量（f）和切深（ap）這三個參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。在粗加工中，為了提高效率，一般采用較大的切深（ap）。此時切削速度（Vc）和進(jìn)給量（f）相對較小；而在半精加工和精加工階段，一般采用較大的切削速度（Vc）、較小的進(jìn)給量（f）和切深（ap），以獲得較好的加工質(zhì)量（包括表面粗糙度、尺寸精度和形狀精度）。（2） 進(jìn)給量的確定對于不同種類的機床，進(jìn)給量的單位是不同的。對于普通車床，進(jìn)給量為工件（主軸）每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，刀具沿進(jìn)給方向與工件的相對移動量，單位為mm/r；對于數(shù)控車床，由于其控制原理與普通車床不同，進(jìn)給量也可以定義為刀具在單位時間內(nèi)沿著進(jìn)給方向上相對于工件的位移量（mm/min）。其他類型的機床則根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)給量的單位分別為刀具或工件每轉(zhuǎn)的位移量（mm/min，車床等大部分機床;或mm/r，使用多齒刀具的機床）或每行程的位移量（mm/一個行程，刨床等機床）。（3）切削素的的確定切削刃上的切削點相對于工件主運動的瞬時速度稱為切削速度。切削速度的單位為米/分（m/min）。在各種金屬切削機床中，大多數(shù)切削加工的主運動都是機床主軸的運動形成的，即都是回轉(zhuǎn)運動。這樣就需要在切削速度與機床主軸轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩者的關(guān)系為：Vc= d刀/1000n式中：Vc切削速度（m/min）d工件直徑（mm）n 主軸轉(zhuǎn)速（rpm）1.7、 選擇機床和數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床通常最合適加工具有一下特點的零件1） 多品種、小批量生產(chǎn)的零件新產(chǎn)品試制中的零件。2） 輪廓形狀復(fù)雜，或?qū)庸ぞ纫筝^高的零件。3） 用普通機床加工時需用昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件4） 需要多次改型的零件。5） 價格昂貴，加工中不允許報廢的零件。6） 需要最短時間周期的急需零件。該零件精度要求較高，在普通機床上無法達(dá)到其精度，因此選擇使用數(shù)控機床進(jìn)行加工，車削部分采用廣州數(shù)控車進(jìn)行車削，系統(tǒng)為FANUC-Oi，銑削部分采用FANUC-Oi系統(tǒng)的數(shù)控銑床進(jìn)行加工。1.8、 數(shù)控加工工序卡綜合上述內(nèi)容，制定該零件數(shù)控切削加工工序卡片數(shù)控加工工序卡號名稱E 名稱 設(shè):備軸定心卡盤 數(shù)4空車床內(nèi)孕 號名稱 規(guī)彳備 轉(zhuǎn)i更r/mm速蔓mm/min圓，找初基準(zhǔn)位外圓車刀圖一上①90外圓以左的階位外圓車刀車1廓圖上①90外圓以左的1位外圓車刀圖一上①90外圓以左的階位車刀1mim槽30：*1.5螺紋車:刀裝:足，切圖上尺寸球面后刀圖一上①90外圓右端輪廓車:刀圖一上①90外圓右端輪廓車:刀心孔鉆*26i0，1個W鉆床上鉆①90外圓①9的孔1鉆m控牛先床上銑鍵槽刀m合亍金去:尖邊毛刺2、編制零件的加工程序2.1、 確定工件坐標(biāo)系、對刀點及換刀點左端程序以左端軸對稱中心為Z零點，以左端面為X軸零點；右端程序以右端軸對稱中心為Z零點，以右端面為X軸零點。換刀點設(shè)在工件坐標(biāo)系的X100Z100上。2.2、 編制零件加工程序（1）、編程分析數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動編程兩種。、手工編程的定義手工編程是指主要由人工來完成數(shù)控機床程序編 制各個階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時，都可以采用手工編程的方法。對于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯機會較少，這時用手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時，因而手工編程被廣泛地應(yīng)用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。、手工編程的意義手工編程的意義在于加工形狀簡單的零件（如直線與直線或直線與圓弧組成的輪廓）時，快捷、簡便；不需要具備特別的條件（價格較高的硬件和軟件等）；對機床操作或程序員不受特殊條件的制約；還具有較大的靈活性和編程費用少等優(yōu)點。、手工編程的不足手工編程既繁瑣、費時，又復(fù)雜，普通車床而且容易產(chǎn)生錯誤。其原因是：A、零件圖上給出的零件形狀數(shù)據(jù)往往比較少，而數(shù)控系統(tǒng)的插補功能要求輸入的數(shù)據(jù)與零件形狀給出的數(shù)據(jù)不一致時，沈陽機床就需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，而在計算過程中可能會產(chǎn)生人為的錯誤。B、 加工復(fù)雜形面的零件輪廓時，圖樣上給出的是零件輪廓的有關(guān)尺寸，而機床實際控制的是刀具中心軌跡。因此，有時要計算出刀具中心運動軌跡的坐標(biāo)值，這種計算過程也較復(fù)雜。對有刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，要用到一些刀具補償?shù)闹噶?，并要計算出一些?shù)據(jù)，這些指令的使用和計算過程也比較繁瑣復(fù)雜，容易產(chǎn)生錯誤。C、 當(dāng)零件形狀以抽象數(shù)據(jù)表示時，就失去了明確的幾何形象，普通車床在處理這些數(shù)據(jù)時容易出錯。無論是計算過程中的錯誤，還是處理過程中的錯誤，都不便于查找。。、手工編程時，編程人員必須對所用機床和數(shù)控系統(tǒng)以及對編程中所用到的各種指令、沈陽機床代碼都非常熟悉。這在編制單臺數(shù)控機床的程序時，矛盾還不突出，可以說不大會出現(xiàn)代碼弄錯問題。但在一個編程人員負(fù)責(zé)幾臺數(shù)控機床的程序編制工作時，由于數(shù)控機床所用的指令、代碼、程序段格式及其他一些編程規(guī)定不一樣，普通車床所以就給編程工作帶來了易于混淆而出錯的可能性。、自動編程自動編程是指借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計算機來自動生成零件加工程序的過程。編程人員只需根據(jù)加工對象及工藝要求，借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對加工過程與要求進(jìn)行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動計算出加工運動軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計算機上可自動地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌跡，所以能及時地檢查程序是否有錯，并進(jìn)行修改，沈陽機床得到正確的程序。按輸入方式的不同， 自動編制程序可分為語言數(shù)控自動編程、普通車床圖形交互自動編程和語音提示自動編程等等?，F(xiàn)在我國應(yīng)用較廣泛的主要是圖形交互式編程。、編程方法的選擇在數(shù)控機床發(fā)展的過程中，在研制出各種數(shù)控機床的同時，也研制出了各種編程方法。至今，主要有手工編程和自動編程兩種方法，其他方法可視為這兩種方法的擴展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應(yīng)根據(jù)被加工零件的復(fù)雜程度、數(shù)值計算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設(shè)備(相應(yīng)硬件與軟件)以及時間和費用等進(jìn)行全面考慮，權(quán)衡利弊，予以確定。一般而言，加工形狀簡單的零件，沈陽機床例如點位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時間和費用與用自動編程所需的時間和費用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當(dāng)被加工零件形狀比較復(fù)雜，如復(fù)雜的模具，若不采用自動編程，不僅在時間和費用上不合理，普通車床有時甚至用手工編程方法無法完成。本零件形狀比較簡單，采用手工編程即可完成所有程序的編制，無需自動編程。(2)、數(shù)值計算左端程序以左端軸對稱中心為2零點，以左端面為X軸零點。通過CAXA電子圖版計算出改零件的點坐標(biāo)值。以下坐標(biāo)值中X為車床的Z坐標(biāo)；Y為車床中的X坐標(biāo)的半徑值，所以在編程時應(yīng)該把此值乘以2。下圖是右端程序的坐標(biāo)零點，及各點坐標(biāo)值。、加工程序清單左端程序O0101 程序1(S500Z2X97U2R0.510GGx28XZ-XZ- 程序1(S500Z2X97U2R0.510GGx28XZ-XZ-XXZ-X0Q200U0.5W0.5F10000X1501Z0F6030Z-11432Z-15513335Z-527338W-65X40W-18X45W-27X90W-10X97F200Z200X100Z100:外圓精車刀)0Z2G2(S80X97U0.2R0.1100Q200U0.1W0.1F120號刀正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500r/min。液開走V加工起點g71粗車循環(huán)工程序起點切削外圓輪廓運動到換刀點號刀正轉(zhuǎn)G73復(fù)合循環(huán)00Q2000Z100(切槽刀)0Z-14F20S9010X103(S40X34X2&外圓輪廓號刀正轉(zhuǎn)運動到第一個切槽點X40退刀到下一個切槽點X33F20X47X38F20X1000Q2000Z100(切槽刀)0Z-14F20S9010X103(S40X34X2&外圓輪廓號刀正轉(zhuǎn)運動到第一個切槽點X40退刀到下一個切槽點X33F20X47X38F20X104(S420X32：00X28X10:螺紋車刀）號刀Z260Q200R150.05Z-12.5P1950Q200F1.50Z100運動到螺紋切削起點螺紋切削循環(huán)停止液關(guān)結(jié)束右端程序O0102程1（切槽刀）S350X97X4010X102(S50X97U2R0.510GGZ-45F2000Z10060。外圓粗車刀)0Z2號刀正專液開運動到切削點運動到換刀點2號刀運動到切削起點G73外圓切削循環(huán)0Q200U0.5W0.5F10000X001Z0F30工紈跡第一點X20.603X30Z-36.8R45G01Z-45G02X38Z-49G01X50Z-53X90Z-55X92G00Z100X100工軌跡結(jié)束點3（60°外圓精車刀）刀S800X97Z2100Q200循不X100Z100運》動到換刀點手動鉆中心孔），:并手動鉆直徑為16的孔4(1堂刀）號刀S600X14Z2U1I10.5G71循環(huán)300Q400U-0.5W0.5F100G)0X20G01Z0F30X19Z-0.3X16Z-2.9X14G00Z2S800300Q400內(nèi)Z孔X100Z100結(jié)〕束銑鍵槽程序O0103，裝夾時用V型墊鐵將工件定位于工作臺上，用壓板將工件壓緊，以工件左端面的中心為工件坐標(biāo)系零點。G90H1ZX-6X-49X-4Y0.X-6G90H1ZX-6X-49X-4Y0.X-6程序G54X0Y0M03S1500：50M08Y0 說明工牛坐標(biāo)系，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1500r/min刀具長度補償，切削液開走到下刀位置5F150 切削5F15099R6150停止液關(guān)結(jié)束2.3、零件數(shù)控模擬仿真加工該零件經(jīng)過mastercam的驗證得知該零件程序和mastercam成的程序基本相符。左端程序驗證圖如下:右段程序驗證如下圖:結(jié)束語