多孔腔零件的數(shù)控銑削加工工藝及編程仿真含NX三維及CAD圖

多孔腔零件的數(shù)控銑削加工工藝及編程仿真含NX三維及CAD圖,多孔,零件,數(shù)控,銑削,加工,工藝,編程,仿真,nx,三維,cad 多孔腔零件的數(shù)控銑削加工 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，機械產(chǎn)品的更新速度越來越快，數(shù)控加工技術(shù)作為先進生產(chǎn)力的代表，在機械及相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，機械制造的競爭，其實只是數(shù)控技術(shù)的競爭。本次畢業(yè)課題設(shè)計通過對多孔型腔零件進行結(jié)構(gòu)分析，合適的工藝規(guī)程可以加工出符合精度要求的合格零件。從結(jié)構(gòu)上分析零件，制定加工所需的工藝規(guī)程，從毛坯的確定到設(shè)計工藝路線，根據(jù)所需選擇適當(dāng)?shù)臋C床、刀具、切削要要素、相應(yīng)的夾具、加工程序的編制和零件的檢驗。 關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)分析；工藝規(guī)程，切削要素；程序的編制  目 錄 摘 要 1 1 緒 論 2 2 零件加工工藝分析 3 2.1 零件圖形分析 3 2.1.1 圖形分析 3 2.1.2 零件材料分析 4 2.1.3 精度分析 4 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 4 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 4 2.2.2 毛坯、余量的確定 4 3 加工方案的制定 5 3.1 加工方案制定 5 4 定位基準的選擇 6 4.1 基準的分類 6 4.2 定位基準的選擇 6 4.2.1 粗基準的選擇 6 4.2.2 精基準的選擇 7 5 確定裝夾方案和選擇夾具 8 5.1用夾具裝夾 8 6 設(shè)備選擇 10 6.1 確定型號 10 6.2 設(shè)備的介紹 10 7 刀具與切削液選擇 11 7.1 刀具材料的選擇 11 7.2 刀具類型的選擇 11 7.3 刀具參數(shù)的選擇 12 7.4 切削液的選擇 13 8 切削參數(shù)的選擇 14 8.1背吃刀量ap 14 8.2進給量f和進給速度vf的確定 14 8.3切削速度Vc 15 8.4確定主軸轉(zhuǎn)速n 16 9 數(shù)值計算確定進給路線 17 10 數(shù)控加工工藝文件 18 10.1 工藝過程卡 18 10.2 數(shù)控加工工序卡 19 11程序編制 19 12零件加工 19 12.1 加工準備 19 12.2 程序驗檢 20 12.3 加工零件 20 總 結(jié) 21 致 謝 22 參考文獻 23 1 緒 論 數(shù)控技術(shù)也叫計算機數(shù)控技術(shù)，它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控加工的需求也在增加，它的總的發(fā)展趨勢是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經(jīng)濟性。這種技術(shù)用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設(shè)備的運動軌跡和外設(shè)的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅(qū)動裝置驅(qū)動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設(shè)備運行。目前我國的數(shù)控加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機械加工制造業(yè)中，如數(shù)控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等，其中數(shù)控銑削是復(fù)雜多變零件的主要加工方法。 該零件就是典型的用數(shù)控銑削加工的零件，該模型綜合了運用了我三年所學(xué)的專業(yè)知識。鞏固和擴展了自己所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識，培養(yǎng)了正確的設(shè)計和研究思想，大大提高了自己的動手能力。對本專業(yè)也有了更深刻的認識，更好的做到了實踐與理論的統(tǒng)一。 2 零件加工工藝分析 在數(shù)控銑削加工中，對零件圖進行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案分析。 2.1 零件圖形分析 圖2-1 2.1.1 圖形分析 （1）分析零件圖是否完整、正確，零件的視圖是否正確、清楚，尺寸、公差、表面粗糙度及有關(guān)技術(shù)要求是否齊全、明確。從上圖可以看出該零件圖的尺寸符合了這一要求。 （2）分析零件的技術(shù)要求，包括尺寸精度、形位公差、表面粗糙度及熱處理是否合理。過高的要求會增加加工難度，提高成本；過低的技術(shù)要求會影響工作性能，兩者都是不允許的。上圖的精度為IT8級，技術(shù)要求和尺寸精度都能滿足加工要求。 （3）該零件圖上的尺寸標注既滿足了設(shè)計要求，又便于加工，各圖形幾何要素間的相互關(guān)系（相切、相交、垂直和平行）比較明確，條件充分，并且采用了集中標注的方法，滿足了設(shè)計基準、工藝基準與編程原點的統(tǒng)一。因此該圖的尺寸標注符合了數(shù)控加工的特點。 2.1.2 零件材料分析 在滿足零件功能的前提下，零件材料應(yīng)立足現(xiàn)實情況，應(yīng)選用較好加工的材料，避免用貴重的緊缺的材料。同時，零件材料選用不當(dāng)，也會增加工藝難度。按照這些要求確定零件應(yīng)選用鋁合金作為材料。 2.1.3 精度分析 該零件最高精度等級為IT8級。外輪廓四周無尺寸精度要求。零件的凸臺、圓弧型腔糙度為Ra為3.2um，其它表面粗糙度均為Ra6.3um。但加工時由于裝夾不當(dāng)極容易生產(chǎn)震蕩。如果定位不好可能會導(dǎo)致表面粗糙度，加工精度難以達到要求。 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件圖的工藝分析，是指對所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下進行的制造的可行性和經(jīng)濟性分析。它包括零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工工藝性能分析等。 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 從圖2-1上可以看出，此多孔型腔零件的加工輪廓主要由圓弧、直線和孔組成，該零件的加工內(nèi)容主要有平面、凸臺、圓弧型腔、通孔、沉頭孔、倒角等。需要合理的安排加工工序。 2.2.2 毛坯、余量的確定 毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件 ，材料消耗就越少，機械加工的勞動量就越少，因此會提高機械加工效率，降低成本，但毛坯的制造費用卻提高了。因此確定毛坯要從機械加工和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果，零件在進行數(shù)控銑削加工時，余量的大小、如何裝夾等問題在設(shè)計毛坯時就要仔細考慮好，否則，如果毛坯不適合數(shù)控銑削，加工就很難進行下去。主要應(yīng)從以下幾個方面去考慮。 （1）穩(wěn)定的加工余量 該圖的毛坯采用鋁合金，整個零件的外形尺寸為125mm×75mm×31mm，采用普通銑床直接加工至外形尺寸120mm×70mm×26mm。但由于零件在裝夾和加工過程中存在一定的變形，所以該零件在加工成型后可能會產(chǎn)生一定的誤差。 （2）毛坯的裝夾適應(yīng)性 毛坯的裝夾適應(yīng)性主要考慮毛坯在加工時定位和夾緊的可靠性與方便性，以便在一次裝夾中加工出較多的平面，由于該零件圖的加工內(nèi)容可在一次裝夾內(nèi)完成全部加工，所以在裝夾上直接采用平口虎鉗（見圖5-3）進行裝夾。 3 加工方案的制定 3.1 加工方案制定 根據(jù)零件圖樣，制定以下工藝方案，選取最佳一種，（即加工工時最短，又能保證質(zhì)量）下面分析兩套工藝方案進行比較： 結(jié)合零件圖分析： 方案一： 銑零件的6個面，至尺寸長120mm，寬70mm，高26mm→用臺虎鉗裝夾伸出22mm，整體粗加工，底部和側(cè)部留0.4mm余量精加工→鉆4xФ6mm的通孔→鉆圓弧凸臺上2xФ6mm的通孔→鉆中間2xФ6mm的預(yù)留通孔→銑2xФ12mm的通孔→銑4xФ12mm的沉頭孔→整體精加工零件凸臺、型腔和側(cè)壁→倒凸臺角C3 方案二： 銑零件的6個面，至尺寸長120mm，寬70mm，高26mm→用臺虎鉗裝夾伸出22mm，整體粗加工，底部和側(cè)部留0.4mm余量精加工→整體精加工零件凸臺和側(cè)壁→鉆4xФ6mm的通孔→鉆圓弧凸臺上2xФ6mm的通孔→鉆中間2xФ6mm的預(yù)留通孔→銑2xФ12mm的通孔→銑4xФ12mm的沉頭孔→倒凸臺角C3 分析：在方案一中將精加工凸臺、型腔和側(cè)壁放在最后，鉆孔和銑孔放在前面，避免鉆孔排出的鋁屑刮傷零件表面，因此采用方案一。 4 定位基準的選擇 該零件是由若干表面組成的，每個表面之間都有一定的尺寸和相互位置要求?；鶞示褪怯靡源_定零件上點、線、面間的相互位置關(guān)系所依據(jù)的點、線、面。 4.1 基準的分類 基準分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。 設(shè)計基準：是指設(shè)計工作圖上所采用的基準。 工藝基準：是指加工過程中所采用的基準。又分為有工序基準、定位基準和測量基準等。 （1）工序基準:工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準。 （2）定位基準：是指在加工中用作定位的基準。 （3）測量基準：是指測量時所采用的基準。此外還有裝配過程中用于確定零、部件間相互位置的裝配基準。要求掌握基準的分類，定義，同等重要的是在訓(xùn)練中提高選擇基準的能力。 4.2 定位基準的選擇 選擇工件的定位基準，實際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定為基準分為粗基準和精基準。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。已加工過的表面作為定位基準，則稱為精基準。 在選擇定位基準時，是從保證工件精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準選擇的順序就應(yīng)為從精基準到粗基準。 4.2.1 粗基準的選擇 選擇粗基準時，應(yīng)保證加工面與不加工面之間的位置要求并合理分配各加工面的余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時還要為后續(xù)工序提供可靠精基準。具體可按下列原則選擇： （1）非加工表面原則。為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準。 （2）加工余量最小原則。義余量最小的表面作為粗基準，以保證各加工表面 有足夠的加工余量。 （3）重要表面原則。為保證重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面為 粗基準。 （4）不重復(fù)使用原則。 （5）便于裝夾原則。做為粗基準的表面，應(yīng)盡量平整光滑，沒有飛邊、冒口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準確、夾緊可靠。 4.2.2 精基準的選擇 選擇精基準時，應(yīng)保證加工精度和裝夾可靠、方便，可參照下列原則進行： （1）“基準重合”原則 加工零件時應(yīng)直接選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準，可以避免由定位基準與設(shè)計基準不重合而引起的定位誤差。 （2）“基準統(tǒng)一”原則 加工同一零件的多道工序時盡可能選擇同一個定位基準，這樣可以保證加工表面間的相互位置精度，避免或減少因基準轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也簡化了夾具的設(shè)計與制造工作，降低了成本，縮短了生產(chǎn)準備周期。例如，軸類零件加工采用采用兩端中心孔作統(tǒng)一定位基準加工各階梯外圓表面，可保證各階梯外圓表面的同軸度誤差。 基準重合和基準統(tǒng)一原則是選擇精基準的兩個重要原則，但實際生產(chǎn)中有時會遇到兩者相互矛盾的情況。此時，若采用統(tǒng)一定位基準能夠保證加工表面的尺寸精度，則應(yīng)遵循基準統(tǒng)一原則；若不能保證尺寸精度，則應(yīng)遵循基準重合原則，以避免使工序尺寸的實際公差值減小，增加加工難度。 （3）“自為基準”原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準。 （4）“互為基準”原則 當(dāng)個加工表面之間具有較高的位置精度，或為是加工表面具有均勻的加工余量，則可采用兩個加工表面互為基準反復(fù)加工的方法。 （5）“便于裝夾”原則 所選精基準應(yīng)保證工件定位準確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單適用，操作方便靈活。同時定位基準應(yīng)有足夠大的接觸面積，以承受較大的切削力。 綜上所述：從零件圖4-1和4-2上可以看出絕大多數(shù)的尺寸都實行對于底平面集中標注的方法，滿足了設(shè)計基準、工藝基準與編程原點的統(tǒng)一，即基準統(tǒng)一。并且下表面作為精基準可以滿足基準重合的原則。同時以下表面為基準便于一次裝夾。所以在加工中，先將零件的上表面作為粗基準，銑出夾持面，再將夾持面作為精基準進行加工。 圖4-1粗基準示意圖 圖4-2精基準示意圖 5 確定裝夾方案和選擇夾具 在機床上加工零件時，為保證加工精度，必須先使工件在機床上占據(jù)一個正確的位置，即定位；然后將其壓緊夾牢，使其在加工中保持這一正確位置，即夾緊。從定位到夾緊的全過程稱為工件的裝夾。 5.1用夾具裝夾 夾具是用一裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置。用夾具裝夾能使工件迅速獲的正確位置，定位精度高而穩(wěn)定。用精基準定位時，工件的定位精度一般可達0.01mm。夾具裝夾工件廣泛用于成批大量生產(chǎn)。 夾具種類很多，廣泛的應(yīng)用于機械制造過程的切削加工、熱處理、配件、焊接和檢測等工藝過程中。它直接影響著工件加工的精度、勞動生率和產(chǎn)品的制造成本等。按專門化程度可分為以下幾種： 專用夾具：該夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設(shè)計制造的夾具，其 結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。 組合夾具：組合夾具是機床夾具中一種標準化、系列化、通用化程度很高的新型工藝裝備，它是由一套預(yù)先制造好的標準元件組合而成的，具有各種不同的形狀、尺寸和規(guī)格，有較好的互換性、耐磨性和較高的精度，適用于產(chǎn)品經(jīng)常變換的生產(chǎn)（如單件小批生產(chǎn)、新產(chǎn)品試制和臨時突擊性的生產(chǎn)任務(wù)）一般不受工件形狀復(fù)雜程度的限制，適用于外形尺寸在20～600mm的工件。 可調(diào)夾具：可調(diào)夾具包括通用夾具和組合夾具，見有通用和專用夾具的優(yōu)點，其適用范圍較寬，加工對象并不十分明確。 通用夾具：通用家具是指已經(jīng)標準化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具適應(yīng)性強，可用于一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，價格便宜。其缺點是夾具精度不高，生產(chǎn)率也比較低，較難裝夾。一般實用于單件小批量生產(chǎn)中。 數(shù)控加工的特點對夾具提出幾點要求： （1）當(dāng)零件加工批量不大時，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)試夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間、節(jié)約生產(chǎn)費用。 （2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 （3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。 （4）夾具上各零件應(yīng)不防機床對零件各表面的加工，即夾具要開敞，其定位、夾緊機構(gòu)元件不能影響加工中的走刀。 該零件不僅精度要求較高，可以看到輪廓的周邊曲線圓弧和粗糙度值要求也較高，零件采用通用夾具中的平口虎鉗裝夾。平口虎鉗如圖5-1所示。 圖5-1平口虎鉗 6 設(shè)備選擇 6.1 確定型號 從前面的內(nèi)容看出零件的換刀次數(shù)為六次，如采用數(shù)控銑床加工該零件，不利于保證為IT9級的加工精度。在加工時應(yīng)采用加工中心加工，我院數(shù)控基地的FANUC-0i加工中心分為KVC650和KVC650/1兩種類型。而零件毛坯的外形尺寸為120x115x25mm，X、Y、Z方向最大行程為200x200x50mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍在240～4000 r/min之間，且屬于單件生產(chǎn)，應(yīng)采用平口虎鉗裝夾 。 因此我選擇KVC650加工中心加工該零件。 6.2 設(shè)備的介紹 數(shù)控立式加工中心KVC650是由自貢長征機床有限責(zé)任公司生產(chǎn)的，防護等級IP54級，電源電壓為3×380V 電源頻率為50HZ，系統(tǒng)為FANUC，具有較高可操作性，功能齊全和加工精度高的優(yōu)點。其主要參數(shù)如表6-1所示。 表6-1加工中心KVC的主要參數(shù) 工作臺面尺寸（長×寬） 405×1307（mm） 主軸錐孔/刀柄形式 24ISO40 / BT40（MAS403） 工作臺最大縱向行程 650mm 主配控制系統(tǒng) FANUC 0iMate-MC 工作臺最大橫向行程 450mm 換刀時間（s） 6.5 主軸箱垂向行程 500mm 主軸轉(zhuǎn)速范圍 60—6000( r/min) 工作臺T型槽 （槽數(shù)-寬度×間距） 5-16×60 mm 快速移動速度 10000（mm/min） 主電動機功率 5.5/7.5（kw） 進給速度 5—800（mm/min） 脈沖當(dāng)量（mm/脈沖） 0.001 工作臺最大承載(kg) 700 機床外形尺寸 (長×寬×高)(mm) 2540×2520×2710 機床重量(kg) 4000 7 刀具與切削液選擇 7.1 刀具材料的選擇 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的優(yōu)劣（如表7-1），直接影響著生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。而刀具的切削性能，首先取決于切削部分的材料；其次是幾何形狀及刀具結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計是否合理。 在切削過程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切削變形和摩擦產(chǎn)生的高溫。要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能： （1）高硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須高與工件材料的硬度，常溫下一般應(yīng)在HRC60以上。一般來說，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。 （2）足夠的強度和韌性。刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力因此刀具材料必須要有足夠的強度和韌性。 （3）良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強度的性能，這是刀具材料必備的關(guān)鍵性能。耐熱性越好，刀具材料在高溫時抗塑性變形的能力、抗磨損的能力越強。高溫硬度是耐熱性的重要指標，常用的耐熱溫度表示，如高速鋼約為600℃，硬質(zhì)合金可達800～1000℃。 （4）良好的工藝性。為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機械加工性能。 表7-1常用刀具材料性能比較 刀具材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度隨溫度變化 高速鋼 最低 最差 最低 最大 硬質(zhì)合金 低 差 低 大 陶瓷刀片 中 中 中 中 金剛石 高 高 高 小 根據(jù)該表所顯示的內(nèi)容可以看出硬質(zhì)合金鋼刀具材料的切削速度和硬度都較低且耐磨性較差，而該零件的材料為鋁合金，切削速度和硬度較低，該零件所選用的刀具應(yīng)該為硬質(zhì)合金鋼。 7.2 刀具類型的選擇 銑刀類型應(yīng)與工件表面形狀和尺寸相適應(yīng)。加工大平面應(yīng)采用面銑刀；加工凸臺、凹槽及平面輪廓常采用立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀；加工曲面常采用球頭銑刀；加工空間曲面、模具型腔或凸模成型表面多采用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角零件的變斜角面應(yīng)選用鼓形或錐形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽、斜角面、特殊孔等應(yīng)選用成型銑刀。 因此，在加工該零件時，選用立銑刀和麻花鉆即可。 7.3 刀具參數(shù)的選擇 （1）銑刀直徑D的選擇 一般情況下，為減少走到次數(shù)，提高銑削速度和銑削量，保證銑刀有足夠的剛度以及良好的散熱條件，應(yīng)盡量選擇直徑較大的銑刀。但選擇銑刀直徑往往受到零件材料、剛性、加工部位的幾何形狀、尺寸及工藝要求等因素的限制。當(dāng)零件的內(nèi)輪廓轉(zhuǎn)接凹圓弧半徑R較小時，銑刀直徑D也隨之較小， D=2R，另外銑刀的剛性以銑刀直徑D與刃長L的比值來表示，一般取D/L>0.4～0.5。 （2）銑刀刃長的選擇 為提高銑刀的剛性，對銑刀的刃長應(yīng)保證在保證銑削過程不發(fā)生干涉的情況下，盡量可根據(jù)以下兩種情況進行選擇。 ① 加工深槽或盲孔時： L=H+2 式中：L為銑刀刀刃長度（mm）；H為槽深尺寸（mm）。 ② 加工外表面或通孔、通槽時： L=H+r+2 式中：r為銑刀端刃圓角半徑（mm）。 （3）銑刀端刃圓角半徑r的選擇 銑刀端刃圓角半徑r的大小一般應(yīng)與零件圖樣要求一致。但粗加工銑刀因尚未切削到工件的最終輪廓尺寸，也可以適當(dāng)選得小些，有時甚至選為“清根”（r＝0～0.5mm）但在編程時需要認真考慮粗加工以后留下多少余量，以保證精加工銑刀可以把圖樣要求的r加工出來，不要造成其根部缺損。 根據(jù)上述刀具選擇原則和零件結(jié)構(gòu)的實際情況相結(jié)合，而不同的加工內(nèi)容需要不同的刀具，根據(jù)零件的實際情況選用以下刀具。 表7-1刀具卡片 工步號 刀具號 刀具名稱 刀柄型號 刀具直徑/mm 長度補償 備注 1 T01 立銑刀Ф10mm BT40 Ф10 H01 2 T02 麻花鉆Ф6mm BT40 Ф6 H02 3 T03 立銑刀Ф8mm BT40 Ф8 H03 4 T04 立銑刀Ф6R3mm BT40 Ф3 H04 7.4 切削液的選擇 切削液是為提高切削加工效率而使用的液體。它可有效的減少摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和減少刀具磨損，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。切削液具有冷卻、潤滑、清洗和防銹作用，常用的有乳化液和切削油兩種。 乳化液由水、油、乳化劑組成，低濃度的乳化液主要起冷卻作用，用于粗加工和磨削加工；高濃度的乳化液主要起潤滑作用，用于精加工。 切削油的主要成分是礦物油，有時采用動植物油或復(fù)合油。它具有良好的潤滑性能，對于提高零件表面的加工質(zhì)量有重要作用。一般用于低速精加工，如精車絲杠、螺紋及齒輪加工等。 需要注意的是，加工鑄鐵件一般不用切削液。這是因為鑄鐵件的崩碎切削沖入導(dǎo)軌會加大磨損，清理和維護也不方便。 采用硬質(zhì)合金刀具加工可以不使用切削液，這是因為硬質(zhì)合金耐熱性好，一般不需要使用切削液。若要使用切削液，則必須大量連續(xù)注射，以免硬質(zhì)合金刀片因冷熱不均產(chǎn)生裂紋。 為了降低刀具和工件的溫度，不僅要減少切削熱的產(chǎn)生，而且要改善散熱條件使用切削液可以有效地降低溫度還可以防止切削層金屬的變形、減少切削與刀具前面的磨擦和工件與刀具的摩擦。根據(jù)零件材料和刀具材料分析，考慮成本問題，該加工適采用乳化液效果較好。 8 切削參數(shù)的選擇 切削用量是表示機床主運動和進給運動大小的重要參數(shù)，包括切削速度、進給量和背吃刀量。其選擇方法是：先選背吃刀量和側(cè)吃刀量，其次選擇進給速度，最后確定切削速度。其選擇原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)效率為主，同時也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。同時還應(yīng)考慮機床的性能，如機床剛性、主軸功率等。 8.1背吃刀量ap 背吃刀量又叫切削深度，它主要根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛性決定，其基本原則是：在工藝系統(tǒng)剛性允許時，應(yīng)首先選擇一個可能大的背吃刀量，其次選擇一個較大的進給量，為了保證加工表面質(zhì)量可留少量精加工余量，一般留0.2～0.5 mm。對于質(zhì)量要求較高的工件，可以減少加工余量以便最后進行精加工。 粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走到將剩下的余量切除；若余量過大不能一次切除，也應(yīng)按先多后少的不等余量加工法加工。第一刀的ap應(yīng)盡可能大些，使刀口在里面切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄鍛件。 精加工時，ap應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低背吃刀量的方法，逐步提高加工精度和表面質(zhì)量。 一般精加工時，取ap=0.05～0.8mm;半精加工時，取ap=1.0～3.0mm。 在加工零件時分粗加工和精加工，在粗加工時留1.0mm的加工余量,精銑留0.5mm的余量。 8.2進給量f和進給速度vf的確定 銑削加工的進給量f(mm/r)是指刀具轉(zhuǎn)一周，工件與刀具沿進給運動方向的相對位移量；進給速度是vf(mm/min)單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移量能，即切削刃上選定點相對工件的進給運動瞬時速度稱為進給速度，其單位為mm/min，是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)。受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。 在輪廓加工中,在接近拐角處應(yīng)適當(dāng)降低進給量，以克服由于慣性造成工藝系統(tǒng)的變形和在輪廓拐角處造成超程的現(xiàn)象。 進給量與進給速度的關(guān)系為： vf=nf（n為銑刀轉(zhuǎn)速） 切削進給速度vf與銑刀的轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進給量fz的關(guān)系為： vF=fzZn 根據(jù)公式可以看出：每齒進給量fz的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀據(jù)材料、工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強度和硬度越高，fz越小；反之則越大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進給量高于同內(nèi)高速鋼銑刀。工件表面粗糙度值越小，fz就越小。 沒吃進給量的確定可參考表8-1取，工件剛性或刀具強度低時，應(yīng)取較小值。 表8-1刀每齒進給量參考值 工件材料 Fz/mm 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 0.10～0.15 0.10～0.25 0.02～0.05 0.10～0.15 鑄鐵 0.12～0.20 0.15～0.30 鋁 0.06~0.20 0.10~0.25 0.05~0.10 0.02~0.05 8.3切削速度Vc 銑削的切削速度Vc與刀具的耐用度、每齒進給量、背吃刀量、側(cè)吃刀量以及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。但切削速度的高底主要取決于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具的耐用度等因素。 　　　　　 式中： T—耐用度 fz—每齒進給量 ap—背吃刀量 Z—銑刀齒數(shù) D—銑刀直徑 式中：qv、m、yv、xv、pv、mv為指數(shù)，cv、kv為系數(shù)，都由實驗確定，也可參考有關(guān)切削用量手冊選用。 銑削加工的切削速度Vc也可參照表8-2取。 表8-2銑削加工的切削速度參考值 工件材料 硬度（HBS） Vc/(m.min) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 ﹤225 18～42 66～150 225～325 12～36 54～120 325～425 6～21 36～75 鑄鐵 ﹤190 21～36 66～150 190～260 9～18 45～90 260～320 4.5～10 21～30 鋁 70~120 150～200 350～500 銅 53~56 100～150 300～400 8.4確定主軸轉(zhuǎn)速n 確定主軸轉(zhuǎn)速時，主要根據(jù)工件材料、刀具材料、機床功率和加工性質(zhì)（如粗、精加工）等條件確定其允許的切削速度。它是指切削是刀具切削刃上某點 相對于待加工表面在主運動方向上的瞬時速度，切削速度確定后，即可計算出主軸轉(zhuǎn)速。 主軸根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選擇 N=1000Vc/πD 其中：N---主軸轉(zhuǎn)速 Vc---切削速度(m/min)由刀具壽命來確定切削速度，常選為（100---200）m/min D---工件或刀具的直徑(mm) 具體的切削三要素見附件中的工序卡。 9 數(shù)值計算確定進給路線 在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為進給路線。進給路線不僅包括切削加工時的進給路線，還包括刀具到位、對刀、退刀和換刀等一系列過程的刀具運動線。 確定進給路線時，要在保證被加工零件獲得良好的加工精度和表面質(zhì)量的前提下，力求計算容易，走刀路線短，空刀時間少。進給路線的確定與工件表面狀況、要求的零件表面質(zhì)量、機床進給機構(gòu)的間隙、刀具耐用度以及零件輪廓形狀等有關(guān)。進給路線主要考慮以下幾個方面： （1）銑削零件表面時，要正確選用銑削方式。 （2）進給路線盡量短，以減少加工時間。 （3）進刀、退刀位置應(yīng)選在零件不太重要的部位，并且使刀具沿零件的切線方向進刀、退刀，以避免產(chǎn)生刀痕。在切削內(nèi)表面輪廓時，切入切出無法外延，銑刀只能沿法線方向切入和切出，此時，切入切出點應(yīng)選在零件輪廓的兩個幾何元素的交點上。 （4）先加工外輪廓，后加工內(nèi)輪廓 平面零件表面銑削的進給路線： ①在用立銑刀側(cè)刃銑削零件外輪廓時，銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面，而不應(yīng)沿法相直接切入零件，以避免加工表面產(chǎn)生劃痕，保證其零件輪廓光滑。 ②銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，若內(nèi)輪廓曲線允許外延，則應(yīng)沿切線方向切 入切出。若內(nèi)輪廓曲線不允許外延，則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出，并將其切出點選在零件輪廓兩幾何元素的交點處。當(dāng)內(nèi)部幾何元素相切無交點時，為防止刀補取消時在輪廓拐角處留下凹口，刀具的切入切出點應(yīng)遠離拐角。 該對口型腔零件銑削外輪廓的銑刀的切入和切出點應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切入和切出零件表面；加工內(nèi)腔時由于內(nèi)輪廓曲線不允許外延，則刀具只能沿內(nèi)輪廓曲線的法向切入切出。這樣既能減少走刀路線，又能保證零件的加工質(zhì)量。 10 數(shù)控加工工藝文件 10.1 工藝過程卡 （工廠名） 綜合工藝過程片卡 產(chǎn)品名稱及型號 零 件 名 稱 多孔型腔零件 零 件 圖 號 材 料 名 稱 鋁合金 毛坯 種 類 型材 零件重量 毛重 牌 號 尺 寸 120x70x26mm 凈重 性 能 每 料 件 數(shù) 工序號 工 序 內(nèi) 容 加工車間 設(shè)備名稱及編號 夾具 1 制造毛坯125x75x31mm mm板材 2 普通銑床銑120x70x26mm 金工 普通銑床 機用平口虎鉗 3 用臺虎鉗裝夾伸出22mm，加工凸臺、鉆孔、銑孔 金工 銑削加工中心 機用平口虎鉗 4 倒角 金工 銑削加工中心 機用平口虎鉗 5 去毛刺 鉗工 6 檢驗 編制 抄寫 校對 審核 批準 10.2 數(shù)控加工工序卡 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 2 O0010 機用平口虎鉗 加工中心 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速/(r/min) 進給速度(mm/min) 背吃刀量/mm 備注 1 整體粗加工，底部和側(cè)部留0.4mm余量精加工 T01 Ф10mm立銑刀 2500 1200 0.5 自動 2 鉆4xФ6mm的通孔 T02 Ф6mm麻花鉆 600 50 5 自動 3 鉆圓弧凸臺上2xФ6mm的通孔 T02 Ф6mm麻花鉆 600 50 5 自動 4 鉆中間2xФ6mm的預(yù)留通孔 T02 Ф6mm麻花鉆 600 50 5 自動 5 銑2xФ12mm的通孔 T01 Ф6mm麻花鉆 600 50 5 自動 6 銑4xФ12mm的沉頭孔 T01 Ф8mm平底刀 2500 1200 0.5 自動 7 整體精加工零件凸臺、型腔和側(cè)壁 T03 Ф8mm平底刀 2600 800 —— 自動 8 倒凸臺角C3 T04 Ф3mm中心鉆 2000 1200 自動 9 10 11 編制 抄寫 校對 審核 批準 11程序編制 在標準工具條中選擇“開始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出“加工環(huán)境”對話框，在CAM設(shè)置選擇欄中選擇“mill-contour”模板，單擊“初始化”按鈕，系統(tǒng)將進入型腔銑加工環(huán)境。 （一）創(chuàng)建幾何體 在操作導(dǎo)航器的幾何視圖中，設(shè)置加工坐標系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準備。 （1）設(shè)置加工坐標系。 ①先將操作導(dǎo)航器轉(zhuǎn)換到幾何體視圖。 ②在“操作導(dǎo)航器-幾何體”中選擇“MCS-MILL”，單擊右鍵，在其快捷菜單中選擇“編輯”命令。 ③在彈出對話框中的“機床坐標系”中的“指定MCS”欄中，單擊“自動判斷” 圖標，然后在圖形區(qū)域選擇毛坯的頂面，之后單擊“確定”，系統(tǒng)將自動在毛坯的頂面中心位置創(chuàng)建加工坐標系，如圖3-10所示。 圖3-10 （2）設(shè)置幾何體 ①在“操作導(dǎo)航器-幾何體”中，雙擊“WORKPIECE”圖標，將彈出“幾何體” 對話框。 ②指定部件幾何體。在“幾何體”對話框中，單擊“指定部件”按鈕，將彈出“部件幾何體”對話框，在圖形區(qū)域選擇零件， 點擊“確認”返回“幾何體”對話框，如圖3-11所示。 圖3-11 ③指定毛坯幾何體，在“幾何體”對話框中，單擊“指定毛坯”圖標按鈕，將彈出“毛坯幾何體”對話框，選擇“包容塊”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對話框，如圖3-12所示。 圖3-12 ④在“幾何體”對話框中單擊“確認”，結(jié)束幾何體的設(shè)置操作。 （二）創(chuàng)建刀具 （1）在“創(chuàng)建操作”工具條中選擇“創(chuàng)建刀具”命令，進入“創(chuàng)建刀具”對話框。 （2）先在“創(chuàng)建刀具”對話框中的類型選擇項內(nèi)選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“刀具子類型”選項欄中選擇“立銑刀（MILL）”圖標，并輸入刀具名稱LIXIDAO16，然后單擊“應(yīng)用”，進入“刀具參數(shù)”對話框，設(shè)置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。 （三）創(chuàng)建操作 （1） 在加工創(chuàng)建工具條中，單擊“創(chuàng)建操作”命令，系統(tǒng)將彈出“創(chuàng)建操作”對話框。 （2） 在“創(chuàng)建操作”對話框中，選擇“類型”中選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“操作子類型”中，選擇型腔銑模板圖標CAVITY-MILL銑型腔。 （3） 在“創(chuàng)建操作”對話框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。 （4） 在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定”，選擇切削區(qū)域、設(shè)置切削層、進給率。 （5） 生成操作，如圖3-13所示。 圖3-13 （6） 加工仿真。例如，圖3-14。 圖3-14 （四）后處理 先在操作導(dǎo)航器中選中各銑削圖標，然后在“加工操作”工具條中單擊“后處理”按鈕，在“后處理”對話框中，后處理選擇“MILL-3-AXIS”，單位選擇“公制/部件” ，單擊“確定”后，系統(tǒng)就會生成型腔銑操作的NC加工代碼。例如，圖3-15 。 圖3-15 詳見附錄數(shù)控加工程序單 12零件加工 12.1 加工準備 開機檢驗機床是否正常，用平口虎鉗裝夾好零件，進行X、Y、Z三坐標回零。設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速，建立正確的工件坐標系，該工件采用試切對刀法。并檢驗正確與否。 12.2 程序驗檢 將編制好的程序按正確方法輸入數(shù)控系統(tǒng)，認真檢查是否存在錯誤并作相應(yīng)的修改，采用空運轉(zhuǎn)，來檢驗機床動作及軌跡的正確性，在將機床處于單段運行狀態(tài)，檢驗刀具在機床中運行的位置是否正確，當(dāng)位置確定后釋放單段運行狀態(tài)。 12.3 加工零件 自動運行數(shù)控系統(tǒng)后，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和進給量，讓刀具擁有合適的切削參數(shù)，并且注意冷卻液及其他輔助功能的正常運行。  總 結(jié) 通過本次畢業(yè)設(shè)計，我真正認識到理論和實踐相結(jié)合的重要性。這次畢業(yè)設(shè)計并培養(yǎng)了我綜合運用所學(xué)的理論知識和實際操作知識去理性的分析問題和解決問題的能力，使我建立了正確的設(shè)計思想，掌握了工藝設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法，并進一步鞏固、深化的吸收了所學(xué)的基本理論知識和基本操作技能。同時，還提高了我設(shè)計、計算、繪圖、編寫技術(shù)文件、編寫數(shù)控程序、數(shù)控機床操作、實際加工零件和正確使用技術(shù)資料、標準、手冊等工具書的獨立工作能力，更培養(yǎng)了我勇于創(chuàng)新的精神及嚴謹?shù)膶W(xué)風(fēng)和工作作風(fēng)。 此次畢業(yè)設(shè)計為我以后走向工作崗位提高了重要的基礎(chǔ)。從最初的選題，開題到計算、繪圖直到完成零件的加工。其間，查找資料，反復(fù)修改圖紙，每一個過程都是對自己大學(xué)三年所學(xué)的一次大檢閱，也是對自己能力的一次檢驗和充實。同時也使我對專業(yè)知識和專業(yè)基礎(chǔ)有了進一步的鞏固。 但是本次畢業(yè)設(shè)計也暴露出我的專業(yè)基礎(chǔ)還有很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識的能力等。不過我自信在以后的工作中能夠克服這一缺陷并且能夠做得更好。 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計的順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師對我的精心指導(dǎo)。從選題到零件圖的設(shè)計及其零件的工藝分析到零件加工完成的全過程給予了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。他以他豐富的專業(yè)知識和科研經(jīng)驗，解決了我在畢業(yè)設(shè)計中遇到的各種問題，同時還要感謝我所有的任課老師和所有同學(xué)在這三年來給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會了我對專業(yè)知識的學(xué)習(xí)和掌握，讓我掌握了本項專業(yè)的要領(lǐng)。本次畢業(yè)論文使我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，它大大的提高了我的動手能力，讓我能更好的把三年的專業(yè)知識融會貫通，對以后的工作提供了很大的平臺。 因為我缺少設(shè)計經(jīng)驗，在設(shè)計說明書中有漏洞也在所難免，敬請各位老師和同學(xué)批評指正。以使我對自己的不足得到及時的發(fā)現(xiàn)并修改，也使我在今后的工作中避免再次出現(xiàn)。 參考文獻 [1]趙長旭、關(guān)雄飛．?dāng)?shù)控加工工藝．西安電子科技大學(xué)出版社.2006 [2]張德紅.數(shù)控銑削加工技術(shù).宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院.2001 [3]顧京、王振宇.數(shù)控加工編程及操作.北京高等教育出版社.2003 [4]呂思科、羅素華.機械制圖.北京理工大學(xué)出版社.2007 [5]王甫茂、李正峰.機械制造基礎(chǔ).上海交通大學(xué)出版社.2005 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