本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

目錄摘要 IIIAbstract IV第1章數(shù)控加工的概述 11.1數(shù)控加工發(fā)展的意義及現(xiàn)狀 11.2數(shù)控銑削加工的簡介 2第2章數(shù)控加工工藝的基本知識 32.1數(shù)控加工工藝的概念 32.2數(shù)控加工工藝的特點(diǎn) 32.3數(shù)控加工工藝過程 4第3章零件圖與三維模型圖 53.1 雙面件的零件圖 53.2 雙面件的三維模型圖 6第4章雙面件的工藝分析 74.1分析零件圖 74.2選擇設(shè)備 74.3確定夾具和裝夾方案 74.4選擇加工方法 84.4.1輪廓、凹槽加工方法的選擇 84.4.2孔加工方法的選擇 84.5確定加工順序及走刀路線 84.5.1 基準(zhǔn)面的加工 84.5.2零件正面的加工 84.5.3零件背面的加工 94.6 刀具的選擇 94.6.1對刀具的基本要求 94.6.2 銑削刀具的選擇 94.7切削用量的選擇 104.7.1主軸轉(zhuǎn)速的確定 104.7.2進(jìn)給速度的確定 114.7.3背吃刀量的確定 124.8填寫數(shù)控加工工序卡 12第5章雙面件的三維建模 135.1 CAXA制造工程師2006簡介 135.2CAXA制造工程師2006的功能菜單及常用鍵簡介 145.2.1功能菜單 145.2.2CAXA制造工程師2006的常用鍵介紹 145.3三維造型的簡介 145.4 三維建模的方法和基本步驟 155.4.1造型思路 155.4.2拉伸草圖生成長方體 155.4.3拉伸草圖生成上表面凹槽 165.4.4拉伸生成下表面凹槽 175.4.5打孔生成孔系 175.4.6倒角、過渡相關(guān)線 175.5零件三維模型的建立 18第6章自動(dòng)編程與仿真加工 186.1模型和毛坯的設(shè)定 186.1.1模型的設(shè)定 186.1.2毛坯的設(shè)定 186.2起始點(diǎn)的設(shè)置 196.3 機(jī)床后置的設(shè)置 206.4刀具庫的編輯 206.5公共參數(shù)的設(shè)定 216.5.1切削用量 216.5.2加工邊界 216.5.3其他基本概念 226.6 加工方法 236.6.1基準(zhǔn)面的加工 236.6.2雙面件的正面加工 236.6.3雙面件的背面加工 266.7軌跡仿真 276.8生成及校核G代碼 27第7章雙面件的數(shù)控加工 277.1刀具的安裝 277.2工件的裝夾 277.3工件坐標(biāo)系的確定 287.3.1XY坐標(biāo)值的測量 287.3.2Z坐標(biāo)值的測量 287.3.3坐標(biāo)值的輸入 287.4程序的輸入 287.5數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行 297.6 工件檢測 29第8章結(jié)束語 30參考文獻(xiàn) 31摘要21世紀(jì)科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，自中國加入世界貿(mào)易組織后，制造業(yè)是我國為數(shù)不多而又有競爭優(yōu)勢的行業(yè)之一。當(dāng)前世界上正在進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，一些產(chǎn)品的制造正在向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移，中國正在成為世界制造大國，這已經(jīng)成為不爭的事實(shí)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對國計(jì)民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求及老師的指導(dǎo)，本畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書針對雙面件的加工特點(diǎn)、工藝條件和經(jīng)濟(jì)情況確定加工工藝，設(shè)計(jì)零件的輪廓加工、鉆孔以及相關(guān)參數(shù)。通過學(xué)習(xí)CAXA制作工程師2006，建立零件的三維模型，并利用其對零件進(jìn)行自動(dòng)編程及加工仿真，實(shí)現(xiàn)了零件的快速高精度的加工。本論文主要內(nèi)容包括了加工工藝方案的制定、零件的三維建模、零件的自動(dòng)編程及仿真加工。本文通過分析在數(shù)控銑床上應(yīng)用CAXA制造工程師進(jìn)行零件自動(dòng)編程加工的過程，達(dá)到提高零件的加工效率，改善加工質(zhì)量的目的。關(guān)鍵詞：數(shù)控銑CAXA自動(dòng)編程加工工藝仿真加工AbstractThe21stcentury,scienceandtechnologyadvancebyleapsandboundssinceChinajoinedtheworldtradeorganizationinChinaafterfew,manufacturingisacompetitiveadvantageandoneoftheindustries.Thecurrentworldiscarryingonthenewindustrialadjustment,someproductsmanufacturingaretransferredtodevelopingcountries,Chinaisbecomingaworldmanufacturingpower,ithasbecomethefactthatdoesnotdispute.Alongwithnumericalcontroltechnologydevelopment,notonlythenumericalcontroltechnologyapplicationforthetraditionalmanufacturingindustryhasbroughttherevolutionarychange,makethemanufacturingindustrytobecomethesymbolofindustrialization,andwithCNCtechnologyunceasingdevelopmentandapplicationdomainexpansion,itisofgreatdevelopmentofsomeoftheimportantindustryplaysamoreandmoreimportantrole.Accordingtotherequirementsandthedesignplandescriptionsofthegraduationteacher'sguidance,thegraduationdesignspecificationsfortwo-sidedpiecesprocessingfeaturesandprocessconditionsandeconomiccircumstanceprocessingtechnology,designtodeterminetheoutlineofpartsprocessing,thedrillingandrelatedparameters.Throughthestudy,establishingCAXAproductionengineer20063dmodel,andpartsofpartsuseditsautomaticprogrammingandmachiningsimulation,realizingtherapidprecisionmachiningparts.Thisthesismainlyincludestheprocessingcraftprojectformulation,thecomponentsofthethree-dimensionalmodeling,partsofautomaticprogrammingandsimulationprocessing.ThroughanalyzingonthencmillingmachinemanufacturingengineersCAXApartsusedautomaticprogrammingprocessing,togaintheenhancementofpartsprocessingefficiency,improvetheprocessingqualitygoal.Keywords:CNCmillingmachineautomaticprogrammingCAXAprocessingtechnologythesimulationprocessing第1章數(shù)控加工的概述1.1數(shù)控加工發(fā)展的意義及現(xiàn)狀數(shù)控加工，是指在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機(jī)床加工與傳統(tǒng)機(jī)床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機(jī)械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復(fù)雜、精度高等問題和實(shí)現(xiàn)高效化和自動(dòng)化加工的有效途徑。當(dāng)今社會(huì)，制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，機(jī)械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助管理以及將它們有機(jī)地集成起來的計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)科技進(jìn)步和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的標(biāo)志。用計(jì)算機(jī)輔助制造工程技術(shù)對我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，是我國制造業(yè)走向世界、走向現(xiàn)代化的必經(jīng)之路。在國際競爭日益激烈的今天，作為計(jì)算機(jī)輔助制造工程技術(shù)基礎(chǔ)的數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的地位顯得愈來愈重要?，F(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達(dá)國家的數(shù)控化率可達(dá)30%以上，數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)械制造業(yè)的主要設(shè)備。我國從1958年開始研制和使用數(shù)控機(jī)床，至今在數(shù)控機(jī)床的品種、數(shù)量和質(zhì)量等方面得到了長足的發(fā)展。特別是在改革開放以來，我國數(shù)控機(jī)床的總擁有量有了顯著的增加。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用和普通機(jī)床的數(shù)控化改造已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造企業(yè)提高競爭力、擺脫困境的有效途徑。我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要?？梢哉f，我國還處于數(shù)控機(jī)床普遍應(yīng)用到提高的過渡期，隨著我國制造業(yè)的振興，數(shù)控技術(shù)將得到更快的發(fā)展，前景廣闊。另一方面，雖然我國的數(shù)控機(jī)床總擁有量有較大的提高，各種類型、不同檔次的數(shù)控機(jī)床在企業(yè)得到了廣泛的使用，其中不乏世界領(lǐng)先的數(shù)控機(jī)床,但使用情況不容樂觀。主要表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床功能未得到充分發(fā)揮，數(shù)控機(jī)床的實(shí)際開機(jī)率低,數(shù)控機(jī)床加工效率低，技術(shù)準(zhǔn)備工作周期長、反復(fù)多，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，總體的技術(shù)應(yīng)用水平還比較低。其主要原因是數(shù)控加工技術(shù)人員的素質(zhì)、數(shù)量、結(jié)構(gòu)還不適應(yīng)數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展。1.2數(shù)控銑削加工的簡介數(shù)控銑削加工是數(shù)控加工中最為常見的加工方法之一，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備制造、模具加工等領(lǐng)域。它以普通銑削加工為基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，不但能完成普通銑削加工的全部內(nèi)容，而且還能完成普通銑削加工難以進(jìn)行，設(shè)置無法進(jìn)行的加工工序。數(shù)控銑削加工設(shè)備主要有數(shù)控銑床和加工中心，可以對零件進(jìn)行平面輪廓銑削、曲面輪廓銑削加工，還可以進(jìn)行鉆、擴(kuò)、絞、鏜加工及螺紋加工等。數(shù)控銑削加工主要加工對象：平面類零件加工面平行或垂直于定位面，或加工面與水平面的夾角為定角的零件為平面類零件。平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件，一般只需用三坐標(biāo)軸數(shù)控銑床的兩坐標(biāo)軸聯(lián)動(dòng)（即兩軸半坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)）就可以把它們加工出來。變斜角類零件加工面與水平面的平角呈連續(xù)變化的零件稱為變斜角零件。變斜角類零件的變斜角加工面不能展開為平面，但在加工中，加工面與銑刀圓周的瞬時(shí)接觸為一條線。最好采用四坐標(biāo)、五坐標(biāo)數(shù)控銑床擺角加工。曲面類零件加工面為空間曲面的零件稱為曲面類零件。加工時(shí)，銑刀與加工面始終為點(diǎn)接觸，一般采用球頭刀在三軸數(shù)控銑床上加工。當(dāng)曲面較復(fù)雜、通道較狹窄、會(huì)傷及相鄰表面及需要刀具擺動(dòng)時(shí)，要采用四坐標(biāo)或五坐標(biāo)銑床加工。第2章數(shù)控加工工藝的基本知識2.1數(shù)控加工工藝的概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。2.2數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)數(shù)控加工工藝問題的處理與普通加工工藝基本相同，在設(shè)計(jì)零件的數(shù)控加工工藝時(shí)，首先要遵循普通加工工藝的基本原則和方法，同時(shí)還必須考慮數(shù)控加工本身的特點(diǎn)和零件編程要求。內(nèi)容十分明確而具體數(shù)控加工工藝與普通加工工藝相比，在工藝文件的內(nèi)容和格式上都有較大區(qū)別，如在加工部位、加工順序、刀具配置與使用順序、刀具軌跡、切削參數(shù)等方面，都要比普通機(jī)床加工工藝中的工序內(nèi)容更詳細(xì)。數(shù)控加工工藝必須詳細(xì)到每一次走刀路線和每一個(gè)操作細(xì)節(jié)，在數(shù)控加工時(shí)，必須由編程人員事先具體設(shè)計(jì)和明確安排。工藝工作要求相當(dāng)準(zhǔn)確而嚴(yán)密數(shù)控機(jī)床自動(dòng)化程度很高，但自適應(yīng)性差，它不能像普通加工時(shí)那樣可以根據(jù)加工過程中出現(xiàn)的問題自由地進(jìn)行人為調(diào)整。如在數(shù)控機(jī)床上加工內(nèi)螺紋時(shí)，它并不知道孔中是否擠滿切屑，何時(shí)需要退一次刀待清除切屑后再進(jìn)行加工。所以在數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)中必須注意加工過程中的細(xì)節(jié)，對圖形進(jìn)行數(shù)學(xué)處理力求準(zhǔn)確無誤。采用多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制加工復(fù)雜表面對于一些復(fù)雜表面、特殊表面或有特殊要求的表面，數(shù)控加工采用多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)控制的加工方法，可達(dá)到較高的加工質(zhì)量以及生成效率。工序集中由于現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床具有剛性大、精度高、刀庫容量大、切削參數(shù)范圍廣及多坐標(biāo)、多工位等特點(diǎn)，在工件的一次裝夾中可以完成多個(gè)表面的多種加工，甚至可以在工作臺上裝夾幾個(gè)相同或相似的工件進(jìn)行加工，從而縮短了加工工藝路線和生成周期，減少了加工設(shè)備、工裝和工件的運(yùn)輸工作量。2.3數(shù)控加工工藝過程數(shù)控加工工藝過程是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝過程的主要內(nèi)容選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容；對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定的確定；數(shù)控加工工藝方案的制定；工步、進(jìn)給路線的確定；選擇數(shù)控機(jī)床的類型；刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)；切削參數(shù)的確定；加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改；首件試加工與現(xiàn)場問題處理；數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的定型與歸檔。第3章零件圖與三維模型圖雙面件的零件圖如圖3.1所示為雙面件的零件圖。圖3.1雙面件的三維模型圖如圖3.21、圖3.22所示，為雙面件的三維模型圖。圖3.21圖3.22第4章雙面件的工藝分析4.1分析零件圖該零件為雙面件，主要由雙面外形輪廓、凹槽及孔系組成。其中φ26+0.520內(nèi)孔的表面粗糙度要求較高，Ra為1.6μm；其余表面的粗糙度要求不高，Ra為3.2μm；φ26+0.520內(nèi)孔表面對A面有垂直度要求；背面凹槽表面對A面有平行度要求。零件外形輪廓尺寸公差要求為±0.05mm。零件材料為硬鋁LY12，切削加工性能良好，可選用高速鋼刀具加工。根據(jù)上述分析可知，雙面外形輪廓、凹槽及φ26+0.520內(nèi)孔、4×φ８通孔的加工可一次成型，同時(shí)以背面A為定位，提高裝夾剛度以滿足φ26+0.520內(nèi)孔表面的垂直度的要求。4.2選擇設(shè)備通過零件分析可知該零件為雙面型零件，既有平面又有孔系，則選用立式加工中心機(jī)床，根據(jù)需求及條件選用數(shù)控系統(tǒng)為：FANUC0iMate—MC。4.3確定夾具和裝夾方案機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置稱為夾具，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。在確定裝夾方案時(shí)，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)來確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具。在選用夾具時(shí)，在能用普通夾具裝夾加工的盡可能的選用普通夾具，在經(jīng)濟(jì)效應(yīng)上可以減少成本的開支。數(shù)控機(jī)床上用的夾具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求，所以根據(jù)零件的形狀考慮選擇平口鉗。該零件形狀規(guī)則，因此在加工正面及孔系時(shí)選用平口虎鉗從工件側(cè)面夾緊。以底面A和側(cè)面定位，用等高墊鐵墊起，注意墊塊應(yīng)避開孔的位置，在平口虎鉗的旁邊位置安置一個(gè)定位擋塊，以起工件定位的作用，在加工背面及其凹槽時(shí)也采用類似方法。4.4選擇加工方法4.4.1輪廓、凹槽加工方法的選擇雙面件外形輪廓、凹槽的粗糙度要求Ra為3.2μm，且根據(jù)零件尺寸，可選擇一次成型的“精銑”方案。其中加工時(shí)可采用分層銑削方法。4.4.2孔加工方法的選擇孔加工前，為便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。內(nèi)孔表面精度要求較高，粗糙度值較小，則劃分加工階段逐步進(jìn)行。該零件孔系加工方案選擇：孔φ26+0.520表面粗糙度要求Ra為1.6μm，選擇“鉆中心孔—擴(kuò)孔—銑孔”方案?？?×φ８表面粗糙度要求Ra為3.2μm，無尺寸公差要求，選擇“鉆中心孔—鉆孔”方案。4.5確定加工順序及走刀路線按照“基面先行，先面后孔”的原則確定加工順序：基準(zhǔn)面的加工先加工下表面（即基準(zhǔn)面），其表面精度要求不高，無尺寸公差要求，可采用環(huán)形走刀路線。4.5.2零件正面的加工加工零件上表面，其表面精度要求不高，無尺寸公差要求，可采用環(huán)形走刀路線。加工外形輪廓，公差要求為±0.05mm，采用環(huán)形走刀路線分層加工以滿足要求。加工正面凹槽，其表面精度要求不高，可采用環(huán)形走刀路線。加工4×φ８通孔，其精度要求不高，采用直線走刀路線。加工φ26+0.520內(nèi)孔，其精度要求較高，有尺寸公差要求，可采用直線走刀路線。加工4×φ８通孔的倒角，采用環(huán)形走刀路線。4.5.3零件背面的加工將零件反轉(zhuǎn)，加工外形輪廓，公差要求為±0.05mm，采用環(huán)形走刀路線分層加工以滿足要求。加工背面凹槽，有尺寸公差要求，采用環(huán)形走刀路線。加工背面凹槽的過渡圓角，采用環(huán)形走刀路線。加工4×φ８通孔、內(nèi)孔φ26+0.520的倒角時(shí)，采用環(huán)形走刀路線。刀具的選擇4.6.1對刀具的基本要求刀剛性要好。銑刀剛性要好的目的有二：一是為滿足提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)；銑刀的耐用度要高。尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會(huì)影響零件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會(huì)增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會(huì)使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺階，從而降低了零件的表面質(zhì)量。除上述兩點(diǎn)之外，銑刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的，總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意加工質(zhì)量的前提。銑削刀具的選擇選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面的尺寸和形狀相適應(yīng)。結(jié)合零件圖分析，該零件含有平面、輪廓、凹槽、倒角、倒圓角及孔系的加工，加工工序復(fù)雜。為減少換刀和對刀時(shí)間，減少換刀帶來的誤差，提高加工效率，則加工盡可能選用同一把刀具，保證良好精度要求，具體選擇的刀具如下。銑削上下表面及外形輪廓時(shí)，為提高切削效率和加工精度，減少接刀刀痕，加工時(shí)選用φ16mm立銑削正面凹槽及背面凹槽時(shí)選用φ12mm立鉆中心孔時(shí)選用φ5mm中心鉆。鉆4×φ８通孔時(shí)選用φ8mm加工內(nèi)孔φ26+0.520時(shí)選用φ14mm麻花鉆，φ16mm立加工背面凹槽過渡圓角時(shí)選用φ10mm加工4×φ８通孔的倒角、φ26+0.520內(nèi)孔倒角時(shí)選用45°倒角銑刀。4.7切削用量的選擇數(shù)控加工切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速n（切削速度Vc）、背吃刀量ap和進(jìn)給量f（或進(jìn)給速度Vf）其確定原則與普通機(jī)械加工相似，對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量。4.7.1主軸轉(zhuǎn)速的確定確定主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)允許的切削速度Vc(mm/min)選取n=其中Vc-切削速度(mm/min)D-工件或刀具的直徑（mm）由于每把刀計(jì)算方式相同，現(xiàn)選取D=16mm的立銑刀為例說明其計(jì)算過程。根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素，可參考表4.表4.工件材料硬度/HBS切削速度/(mm/min)高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼<22518~4266~150225~32512~3654~120325~4256~2136~75鑄鐵<19021~3666~150190~2609~1845~90160~3204.5~1021~30鋁70~120100~200200~400黃銅53~5620~50100~180從理論上講，的值越大越好，因?yàn)檫@不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實(shí)際上由于機(jī)床、刀具等的限制，綜合考慮：精銑時(shí)=200mm/min代入式子中：n==3980.9r/min計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速n要根據(jù)機(jī)床有的或接近的轉(zhuǎn)速選取n=4000r/min同理計(jì)算φ12mm立銑刀：n=5000r/min4.7.2進(jìn)給速度的確定切削進(jìn)給速度F是切削時(shí)單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位mm/min。它與銑刀的轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)z及每齒進(jìn)給量（mm/z）的關(guān)系為：F=zn每齒進(jìn)給量的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，越小，反之則越大；工件表面粗糙度值越小，就越小；硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀，可參考表4.7.2表4.7工件材料每齒進(jìn)給量/（mm/z）粗銑精銑高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼0.10~0.150.10~0.250.02~0.050.10~0.15鑄鐵0.12~0.200.15~0.30鋁0.06~0.200.10~0.250.05~0.100.02~0.05綜合選?。壕?0.02mm/z銑刀齒數(shù)z=3上面計(jì)算出：n=4000r/min將它們代入式子計(jì)算：精銑時(shí)：F=0.02×3×4000=240mm切削進(jìn)給速度還需根據(jù)被加工工件表面的具體情況進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整，以獲得最佳切削狀態(tài)。4.7.3背吃刀量的確定背吃刀量是根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使被吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般留0.2～0.5mm?？傊?，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。4.8填寫數(shù)控加工工序卡將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入附表中。第5章雙面件的三維建模CAXA制造工程師2006簡介CAXA制造工程師2006是北航海爾軟件有限公司在CAM領(lǐng)域多年深入研究中國數(shù)控加工企業(yè)和積極吸納國際先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，打造出的全新一代CAD/CAM一體化三維建模/數(shù)控軟件，具有“貼近中國用戶”和“國際技術(shù)水準(zhǔn)”的鮮明特色。在目前的國內(nèi)CAD/CAM市場上，商品化軟件大部分為國外產(chǎn)品。CAXA制造工程師作為國產(chǎn)CAD/CAM軟件在國內(nèi)市場上占據(jù)了寶貴的一席之地。作為863計(jì)劃中CIMS目標(biāo)產(chǎn)品的CAXA制造工程師，在10多年間經(jīng)歷了從工作站到PC、從DOS到Windows、從2002到V2、XP到2004的長期積累與多次升級，已經(jīng)發(fā)展成具有強(qiáng)大的線架、曲面、實(shí)體混合3D造型功能，并針對多種格式3D模型提供豐富靈活的加工策略、加工套路（知識庫加工）、軌跡優(yōu)化、加工仿真、工藝表單、多軸加工、反向工程等，以及強(qiáng)大后置處理與機(jī)床通信等功能的現(xiàn)代數(shù)字化設(shè)計(jì)/制造（CAD/CAM）系統(tǒng)。CAXA制造工程師2006是CAXA制造工程師的最新版本，是面向2~5軸數(shù)控銑床與加工中心，具有卓越工藝性能的銑/鉆削加工數(shù)控編程軟件，是CAXA制造解決方案的重要構(gòu)件之一，具有穩(wěn)定可靠、工藝卓越、易學(xué)易用、高效快捷等特點(diǎn)；而且許多方面很有特色，其功能與工藝性等方面完全可以與國際一流的CAM軟件相媲美。5.2CAXA制造工程師2006的功能菜單及常用鍵簡介5.2.1功能菜單啟動(dòng)CAXA制造工程師2006后，系統(tǒng)的用戶界面將會(huì)出現(xiàn)主窗口。它由標(biāo)題欄、菜單欄、圖形窗口欄、工具欄（由若干工具條組成）、命令窗口、特征樹和狀態(tài)欄組成。5.2.2CAXA制造工程師2006的常用鍵介紹鼠標(biāo)鍵。鼠標(biāo)左鍵可以用來激活菜單、確定位置點(diǎn)、拾取元素等；鼠標(biāo)右鍵用來確認(rèn)拾取、結(jié)束操作、終止命令等?；剀囨I與數(shù)值鍵。回車鍵與數(shù)值鍵在系統(tǒng)要求輸入坐標(biāo)、長度等數(shù)值時(shí)，可以激活一個(gè)輸入條，在輸入條中輸入數(shù)值。如果過坐標(biāo)以@開始，表示是一個(gè)相對于前一個(gè)輸入點(diǎn)的相對坐標(biāo)；在某些情況下也可以輸入字符串?？崭矜I。當(dāng)系統(tǒng)要求輸入點(diǎn)、輸入矢量方向和選擇方式時(shí)，按空格鍵可以彈出快捷菜單以便于查找選擇。例如要輸入點(diǎn)時(shí)，按空格鍵可以彈出點(diǎn)工具菜單。5.3三維造型的簡介CAXA的造型方法分為三大類：一為線架；二為曲面；三為實(shí)體。這三種造型方法各有特色，可以獨(dú)立造型，也可以相互結(jié)合造型。線架造型是直接使用空間點(diǎn)、直線、圓弧、樣條線等表達(dá)二維形狀的造型方法。曲面造型是使用各種數(shù)學(xué)曲面方式表達(dá)零件形狀的造型方法。實(shí)體造型是通過體的交、并、差進(jìn)行造型的方式。采用實(shí)體造型時(shí)，必須先在基準(zhǔn)面上建立草圖，然后對草圖進(jìn)行拉伸、旋轉(zhuǎn)、放樣等特征造型功能操作。根據(jù)需要本次設(shè)計(jì)采用實(shí)體造型。三維建模的方法和基本步驟5.4.1造型思路根據(jù)雙面件的零件圖，可以分析出雙面件主要包括長方體、凹槽以及孔系。長方體通過對草圖進(jìn)行“拉伸增料”得到，凹槽通過對草圖進(jìn)行“拉伸除料”得到，孔系通過“打孔”得到。三維建模次序依次為：拉伸草圖生成長方體。拉伸草圖生成凹槽。打孔生成孔系。倒角、過渡相關(guān)線。5.4.2拉伸草圖生成長方體單擊【特征生成欄】的【平面XY】，選擇【XOY面】為繪圖基準(zhǔn)面。單擊繪制草圖按鈕，進(jìn)入草圖繪制狀態(tài)。單擊【曲線生成欄】的矩形按鈕，選擇立即菜單中的【中心＿長＿寬】，【長度】輸入90，【寬度】輸入90，將矩形中心定位在坐標(biāo)圓點(diǎn)，右擊【確定】后，則生成矩形；單擊【線面編輯欄】的曲線過渡按鈕?！景霃健枯斎?，依次拾取矩形四條邊，右擊【確定】，退出草圖狀態(tài)，即生成草圖0，如圖5.4.21單擊【特征生成欄】的拉伸增料按鈕，根據(jù)圖樣要求填寫對話框,拾取草圖0。單擊【確定】按鈕，即生成長方體，如圖5.4.圖5圖拉伸草圖生成上表面凹槽單擊長方體上表面，拾取該平面為繪圖基準(zhǔn)面。單擊繪制草圖按鈕，進(jìn)入草圖繪制狀態(tài)。按F5鍵切換為XOY面顯示，單擊【曲線生成欄】的矩形按鈕，選擇立即菜單中的【中心＿長＿寬】，【長度】輸入90，【寬度】輸入90，將矩形中心定位在坐標(biāo)圓點(diǎn)，右擊【確定】后，則生成矩形；單擊【曲線生成欄】的直線按鈕，選擇立即菜單中的【兩點(diǎn)線】、【連續(xù)】、【正交】、【長度方式】，【長度】輸入20，按回車鍵輸入起點(diǎn)坐標(biāo)（25，45），根據(jù)圖樣要求沿Y軸方向指定下一點(diǎn)，再沿X軸方向指定終點(diǎn)，利用類似方法繪制出上表面凹槽輪廓；單擊【線面編輯欄】的曲線裁剪按鈕，根據(jù)圖樣要求拾取直線進(jìn)行裁剪；單擊【線面編輯欄】的曲線過渡按鈕?！景霃健枯斎?，根據(jù)圖樣要求拾取直線進(jìn)行過渡，右擊【確定】，退出草圖狀態(tài)，即生成草圖1，如圖5.4.31單擊【特征生成欄】的拉伸除料按鈕，根據(jù)圖樣要求填寫對話框，拾取草圖1。單擊【確定】按鈕，即生成凹槽，如圖5.4圖5.4.315.4.4拉伸生成下表面凹槽采用類似方法生成草圖2。單擊【特征生成欄】的拉伸除料按鈕，根據(jù)圖樣要求填寫對話框，拾取草圖2，輸入【深度】為5.23。單擊【確定】按鈕，即生成凹槽，如圖5.4.41圖5.4.415.4.5打孔生成孔系單擊【特征生成欄】的打孔按鈕，拾取需要打孔的平面，并選擇孔型，在平面上指定一點(diǎn)，按回車鍵輸入孔中心的坐標(biāo)；單擊【下一步】，【直徑】輸入8，選擇【通孔】；單擊【完成】即完成打孔。采用類似方法則生成孔系，如圖5.4.5。圖.6倒角、過渡相關(guān)線單擊【特征生成欄】的倒角按鈕，按照圖紙要求輸入倒角參數(shù)：【距離】為1，【角度】為45°，拾取需要倒角的元素，完成倒角。單擊【特征生成欄】的過渡按鈕，按照圖紙要求輸入過渡參數(shù)：【半徑】為2，拾取需要過渡的元素，完成相關(guān)線的過渡。5.5零件三維模型的建立通過以上步驟可以建立零件的三維模型。如圖3.1，圖3.2所示。第6章自動(dòng)編程與仿真加工6.1模型和毛坯的設(shè)定6.1.1模型的設(shè)定單擊特征樹欄的【加工管理】按鈕，雙擊【模型】按鈕，彈出【模型參數(shù)】對話框，如圖6.1.1所示。圖.2毛坯的設(shè)定雙擊【毛坯】按鈕，彈出【定義毛坯—世界坐標(biāo)系】對話框，如圖6.1.2所示，根據(jù)圖樣要求，填寫參數(shù)。圖起始點(diǎn)的設(shè)置雙擊【起始點(diǎn)】按鈕，彈出【刀具起始點(diǎn)】對話框，如圖6.2所示。在實(shí)際加工中，模型中的坐標(biāo)原點(diǎn)即是對刀點(diǎn)，在定義起始點(diǎn)坐標(biāo)時(shí)需要考慮“撞刀”因素，故選擇默認(rèn)數(shù)值提高安全系數(shù)。圖6.2機(jī)床后置的設(shè)置雙擊【機(jī)床后置fanuc】按鈕，彈出【機(jī)床后置】—【機(jī)床信息】對話框，如圖6.3，根據(jù)加工條件進(jìn)行修改。再展開【機(jī)床后置】—【后置設(shè)置】選項(xiàng)，根據(jù)加工要求，修改【后置文件擴(kuò)展名】為【.txt】。圖6.36.4刀具庫的編輯刀具庫用于定義、確定刀具的參數(shù)，以便于從刀具庫中調(diào)用刀具。本次加工根據(jù)工藝分析所得的刀具卡片，來對刀具庫進(jìn)行編輯，如圖6.4所示。圖6.46.5公共參數(shù)的設(shè)定6.5.1切削用量切削用量主要是指機(jī)床控制參數(shù)。主軸轉(zhuǎn)速。機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)的角速度。計(jì)量單位是機(jī)床默認(rèn)的單位為（r/min）。慢速下刀速度。是從慢速下刀高度切入工件前刀具行進(jìn)的速度，計(jì)量單位為（mm/min）。切入切出連接速度。用于有往復(fù)加工的加工方式中，避免在順逆銑的變換過程中，機(jī)床的進(jìn)給方向和進(jìn)給量產(chǎn)生急劇變化，對機(jī)床及工件和刀具造成損壞。此速度一般小于進(jìn)給速度（mm/min）。切削速度。正常切削工件時(shí)刀具行進(jìn)的線速度（mm/min）。退刀速度。刀具離開工件回到安全高度時(shí)刀具行進(jìn)的速度（mm/min）。而在安全高度以上，刀具行進(jìn)的速度取機(jī)床的快速移動(dòng)速度（G00）。6.5.2加工邊界加工邊界的控制分為兩個(gè)部分，即Z向和XY向。Z設(shè)定。可以精確控制軌跡在Z向的范圍，其中的最大、最小值均要以絕對坐標(biāo)值輸入。如果單擊【參照毛坯】按鈕，則軌跡生成的范圍是毛坯最高點(diǎn)至最低點(diǎn)。如果最大、最小值寫入同一個(gè)數(shù)值，則可以控制只在這一高度層生成單層的軌跡。相對于邊界的刀具位置。在有區(qū)域及輪廓選擇的加工中，可控制軌跡的生成位置。6.5.3其他基本概念輪廓。輪廓是一系列首尾相接曲線的集合。在生成加工軌跡過程中進(jìn)行交互指定待加工圖形時(shí)，需指定圖形的輪廓，用來界定被加工的區(qū)域或被加工的圖形本身。如果輪廓是用來界定被加工區(qū)域的，則要求指定的輪廓是閉合的；如果加工的是輪廓本身，則輪廓也可以不閉合。由于CAXA制造工程師2006計(jì)算輪廓是按當(dāng)前坐標(biāo)系的當(dāng)前平面投影來計(jì)算，所以組成輪廓的曲線可以是空間曲線，但要求指定的輪廓不應(yīng)有自交點(diǎn)。區(qū)域和島嶼。區(qū)域是指由一個(gè)閉合輪廓圍成的內(nèi)部空間，其內(nèi)部可以有“島嶼”。島嶼也是由閉合輪廓界定的。由輪廓和島嶼共同指定待加工的區(qū)域，輪廓用來界定加工區(qū)域的外部邊界，島嶼用來屏蔽其內(nèi)部不需加工或需保護(hù)的部分。加工精度。輸入模型的加工精度。計(jì)算模型的軌跡誤差小于此值。加工精度越大，模型形狀的誤差也增大，模型表面越粗糙；加工精度值越小，模型形狀的誤差也減小，模型表面越光滑，但是，軌跡段的數(shù)目增多，軌跡數(shù)據(jù)量變大。加工余量。相對模型表面的殘留高度，可以為負(fù)值，但不要超過刀角半徑，即留給精加工的切削量。順銑和逆銑。在銑削加工中，順銑和逆銑的切削效果是不同的。在數(shù)控切削加工中，采用順銑的方式可以得到較好的加工效果。加工邊界。在CAXA制造工程師2006中，很多加工軌跡在生產(chǎn)之前都會(huì)提示選擇加工邊界，可通過選擇一個(gè)封閉輪廓來圈定加工軌跡生成的范圍，如果默認(rèn)不選擇（單擊鼠標(biāo)右鍵跳過），則系統(tǒng)會(huì)把毛坯的最大外輪廓作為加工邊界。加工方法6.6.1基準(zhǔn)面的加工點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【平面區(qū)域粗加工】。【走刀方式】選用【環(huán)切加工】—【從外向里】；【拐角過渡方式】選用【圓弧】；【加工參數(shù)】中【頂層高度】、【底層高度】均為10，【加工精度】為0.01，【行距】為12；【輪廓參數(shù)】中【余量】為0，【補(bǔ)償】為ON?！厩邢饔昧俊恐小局鬏S轉(zhuǎn)速】設(shè)為5000，【慢速下刀速度】為100，【切入切出連接速度】為100，【切削速度】為220，【退刀速度】為100。【刀具參數(shù)】選用刀具庫中的φ16mm立銑刀。按照以上步驟拾取輪廓，則生成加工軌跡，如圖6.6.1。圖.2雙面件的正面加工上表面的加工點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【平面區(qū)域粗加工】。具體參數(shù)的設(shè)置與基準(zhǔn)面加工相同。外形輪廓的加工點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【平面輪廓精加工】?！炯庸?shù)】中【加工精度】設(shè)為0.01；【頂層高度】設(shè)為12；【底層高度】、【每層下降高度】均為4?！竟战沁^渡方式】選用【圓弧】?！咀叩斗绞健窟x用【圓弧】?！据喞a(bǔ)償】選為TO?！厩邢饔昧俊颗c【刀具參數(shù)】的設(shè)置與基準(zhǔn)面加工相同。正面凹槽的加工點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，利用【平移】拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【區(qū)域式粗加工】?！炯庸?shù)】中【加工方向】選用【順銑】；【XY切入】選用【行距】—【9】—【環(huán)切】；【精度】中【加工精度】為0.01，【加工余量】為0。【行間連接方式】選用【圓弧】?！厩腥肭谐觥恐羞x用【XY向】—【圓弧】，【半徑】為8，【角度】為30?！厩邢饔昧俊康脑O(shè)置與基準(zhǔn)面加工相同?！炯庸み吔纭恐羞x用【使用有效的Z范圍】—【最大】為8.5—【最小】為8.5；【相對于邊界的刀具位置】選用【邊界內(nèi)側(cè)】?！镜毒邊?shù)】選用刀具庫中的φ12mm立銑刀。加工φ8、φ26中心孔根據(jù)工藝分析可選用【孔加工】?！炯庸?shù)】中【主軸轉(zhuǎn)速】為5000，【鉆孔速度】為50，【鉆孔深度】為5，【下刀余量】為1，【下刀增量】為1，【鉆孔位置定義】選用【輸入點(diǎn)位置】。【刀具參數(shù)】選用刀具庫中的φ5mm中心鉆。輸入需加工孔的坐標(biāo)即可生成軌跡。加工φ8通孔加工方法與加工中心孔方法相同，其中【鉆孔深度】為15，【下刀余量】0.5，【刀具參數(shù)】選用刀具庫中的φ8mm麻花鉆。加工φ26底孔根據(jù)工藝分析可選中【孔加工】。加工方法與加工中心孔方法相同，其中【鉆孔速度】為25，【鉆孔深度】為15?！镜毒邊?shù)】選用刀具庫中的φ14mm麻花鉆。加工φ26孔點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【平面輪廓精加工】。【加工參數(shù)】中【加工精度】設(shè)為0.01，【頂層高度】設(shè)為10，【底層高度】為-3，【每層下降高度】均為4；【拐角過渡方式】選用【圓弧】；【走刀方式】選用【往復(fù)】；【輪廓補(bǔ)償】選為PAST；【加工余量】為0?！厩邢饔昧俊恐小厩邢魉俣取繛?00?！镜毒邊?shù)】選用刀具庫中的φ16mm立銑刀。加工φ8通孔倒角點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【平面輪廓精加工】?！炯庸?shù)】中【加工精度】設(shè)為0.01，【拔模斜度】為45，【頂層高度】設(shè)為10，【底層高度】為9，【每層下降高度】均為1；【拐角過渡方式】選用【圓弧】；【走刀方式】選用【往復(fù)】；【輪廓補(bǔ)償】選為PAST；【加工余量】為0；【拔模基準(zhǔn)】為【底層為基準(zhǔn)】?！镜毒邊?shù)】選用刀具庫中的45°倒角銑刀。按照以上加工方式，則生成加工軌跡如圖6.6.2。圖.3雙面件的背面加工外形輪廓的加工加工方法與正面加工中的外形輪廓加工相同。背面凹槽的加工點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【區(qū)域式粗加工】?！炯庸?shù)】中【加工方向】選用【順銑】；【XY切入】選用【行距】為9—【環(huán)切】；【Z切入】選用【層高】為4；【精度】中【加工精度】為0.01，【加工余量】為0；【行間連接方式】選用【直線】?！炯庸み吔纭恐羞x用【使用有效的Z范圍】—【最大】為7—【最小】為4.77；【相對于邊界的刀具位置】選用【邊界內(nèi)側(cè)】?！镜毒邊?shù)】選用刀具庫中的φ12mm立銑刀。加工過渡圓角點(diǎn)擊【相關(guān)線】按鈕，拾取輪廓。根據(jù)工藝分析可選用【導(dǎo)動(dòng)線精加工】?！炯庸?shù)】中【加工方法】選用【單向】；【XY切入】選用【行距】為2；【Z切入】選用【層高】為0.5；【截面指定方法】為【截面形狀】；【加工精度】為0.01，【加工余量】為0?！炯庸み吔纭恐羞x用【使用有效的Z范圍】—【最大】為10—【最小】為8；【相對于邊界的刀具位置】選用【邊界上】。【刀具參數(shù)】選用刀具庫中φ10mm球頭刀。加工φ8、φ26孔倒角加工方法與正面加工中的倒角加工相同。按照以上加工方法，則生成加工軌跡如圖6.6.3所示。圖軌跡仿真軌跡仿真可以模擬刀具沿軌跡進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)對毛坯