畢業(yè)設計（論文）平面槽形凸輪的加工與制造

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1、摘 要 制造業(yè)是我國入世后為數(shù)不多的有競爭優(yōu)勢的行業(yè)之一。機械制造業(yè)的發(fā)展直接決定著我國經(jīng)濟的發(fā)展。進入二十一世紀我國的機械制造加工等發(fā)生了翻天覆地的變化。在吸取西方發(fā)達國家先進技術的前提下，努力開拓創(chuàng)新，現(xiàn)在我們國家的機械加工已逐步向數(shù)控加工方面發(fā)展。我們作為新世紀的大學生很榮幸的選擇了這個專業(yè)，在大學的日子里得到輔導老師的親切指導，使我們逐成熟，在臨近畢業(yè)之時還不辭辛勞的輔導我們做畢業(yè)設計， 使我們在以后的工作崗位上更得心應手。 本次設計為平面槽形凸輪的加工與制造，分為七章。在設計中不僅介紹了凸輪的有關知識及如何加工，還就數(shù)控加工，數(shù)控工藝方面做了深入的介紹，可謂把機械制造與數(shù)控加工

2、有機的結合在一起。對自己來說， 這次畢業(yè)設計不僅使自己對以往知識的再次回顧，而且把所學內(nèi)容整體的系統(tǒng)的結合，理論與實踐結合起來，從中得到不少收益。 目 錄 第一章 凸輪概述……………………………………………………………………3 第二章 數(shù)控加工概述 ………………………………………………………………5 第三章 數(shù)控加工工藝 ………………………………………………………………6 第四章 工件的定位與裝夾………………………………………………………

3、…8 第五章 加工工藝參數(shù)與切削用量…………………………………………………9 第六章 工件的工藝分析與加工工序………………………………………………10 第七章 工件的加工程序……………………………………………………………… 感 想…………………………………………………………………………………26 參考文獻……………………………………………………………………………27 第一章 凸輪概述 1、凸輪是一個具有曲線輪廓或凹槽的構件．一般可分為三類

4、： 1）盤形凸輪：凸輪為繞固定軸線轉動且有忘化直徑的盤形構件； 2）移動凸輪：凸輪相對機架作真線移動； 3）圓柱凸輪：凸輪是圓柱體，忯以看房是將移動凸輪忷房一圓柱體。 凸輪機構一般是由凸輪，從動件和機架三個構件組房的高副機構。凸輪通常作連續(xù)等速轉動，從動件根濮使用覿求設計使它獲得一定規(guī)律的運動。凸輪機構能實現(xiàn)夿濂的迿動覿求，廣泛用于忄秿自動化和忊自動化機械裝置中。 2、在各種機械，特別是自動化機械中，廣泛地應用著各種類型的凸輪機構，原因是凸輪機構可以實現(xiàn)各種復雜的運動要求，而且結構簡單，緊湊。但凸輪機構中因凸輪輪廓與推桿之間為點接觸或線接觸，故易于磨損，所以所用于受力不大的場

5、合。 1）按凸輪的形狀來分 ① 盤形凸輪機構 ② 移動凸輪機構 ③ 圓柱凸輪機構 2）按從動輪的端部形式分 ① 尖頂從動桿凸輪機構 ② 滾子從動桿凸輪機構 ③ 平底從動桿凸輪機構 3）按鎖合方式分 ① 力鎖合法 ② 幾何鎖合法 選擇零件平面A及其35G7，12H7兩孔作為定位基準。 組成凸輪槽幾何元素的關系清楚，條件充分，程序編制時所需基點和編程參數(shù)轉換容易求得。 凸輪槽內(nèi)外輪廓對A 面的垂直度要求，利用提高平面凸輪的裝家精度，使零件A面與銑刀軸線保持垂直即可保證；35G7對A面的垂直度要求由前道車削工序予以保證。 確定零件的裝夾方案 對于大型的凸輪零

6、件，可以采用等高墊塊墊在銑床的工作臺上，然后利用壓板螺栓在凸輪的孔上壓緊， 并使得外輪廓平面盤形凸輪的墊塊應該小于凸輪零件的輪廓尺寸，在加工中所有裝夾部件均不能與銑刀發(fā)生干涉。對于小型凸輪零件，一般心軸定位和壓緊即可。 根據(jù)凸輪零件的結構特點，采用“一面兩孔”定位方式，設計“一面兩銷”的專用夾具。夾具設計與加工安裝如下：加工——320mm320mmmm的墊塊，在墊塊上分別精鏜35mm和12mm兩定位銷安裝孔，孔距為80 0.015mm,墊塊平面度為0.05mm。安裝時先在銑床工作臺面上固定墊塊，并使得兩定位孔的中心連線與數(shù)控銑床的X軸平行，墊塊的平面安裝后應該與銑床工作臺平行，使用百分表檢查

7、。凸輪零件與夾具的安裝裝夾參見圖6-27所示，采用雙螺母夾緊，能夠提高零件的裝夾剛性，分子銑削加工時由于螺母松動而引起的振動。 N110 G01 G41 X#3 Y#4 D02 F50 ； （建立刀具半徑補償，切削橢圓輪廓） N120 #4 =#4+1； （極角增加1） N130 #5=#1*#1*SIN[#4]*SIN[#4]； （計算中間數(shù)據(jù)） N140 #6=#2*#2*COS[#4]*COS[#4]； N150 #3=#1* #2*SQRT[1/[#5+#6]]； （

8、根據(jù)極角計算相應極徑） N160 END 1； N170 G 00 G40 X0 YO ； （取消刀具半徑補償） N180 G15 ； （取消極坐標方式） N190 G00 Z100 M05 ； N200 X100 Y100 ； N210 M30 ； 第二章 數(shù)控加工概述 數(shù)控加工的概念 數(shù)控技術上20世紀40年代后期發(fā)展起來的一種自動化加工技術，它綜合了計算機，自動控制，電機，電氣傳動，測量，監(jiān)控和機械制造等學科的內(nèi)容，目前在機械制造業(yè)中已得到廣泛的應用。 數(shù)

9、控與數(shù)控機床 數(shù)控簡稱NC是以數(shù)字化信號對機床運動及加工過程進行控制的一種方法。 數(shù)控機床是指應用數(shù)控技術對加工過程進行控制的機床。 數(shù)控加工的內(nèi)容 在數(shù)控機床加工前，先考慮操作內(nèi)容和動作，如工步的劃分和順序，走刀路線，位移量和切削參數(shù)等等，按規(guī)定的代碼形式編排程序，再將程序輸入到數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)中，使數(shù)控機床按所編程序運動，從而自動加工出所要求的零件輪廓。一般來說，數(shù)控加工主要包括以下幾方面內(nèi)容。 ① 確定零件上需要數(shù)控加工的表面 ② 對零件圖紙進行數(shù)控加工的工藝分析 ③ 數(shù)控加工的工藝設計 ④ 編制加工程序 ⑤ 輸入加工程序 ⑥ 對加工程序進行校驗和修改 ⑦ 運行加

10、工程序對零件進行加工 數(shù)控加工的特點 數(shù)控加工與普通加工相比具有以下特點； ① 工零件的精度高 數(shù)控機床在整體設計中考慮了整機剛度和零件的制造精度，又采用高精度的滾珠絲杠傳動副，機床的定位精度和重復定位精度都很高。特別是有的數(shù)控機床具有加工過程自動檢測和誤差補償?shù)裙δ埽虼四芸煽康乇ＷC加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。 ② 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機床在加工中零件的裝夾次數(shù)少，一次 裝夾可加工出很多表面，省去了劃線找正和檢測等許多中間環(huán)節(jié)。加工復雜工件時，效率可以提高5—10倍。 ③ 特別適合加工復雜的輪廓表面 如復雜的回轉表面和空間曲面 ④ 有利于實現(xiàn)計算機輔助制造 目前在機械制

11、造行業(yè)中，CAD/CAM已經(jīng)廣泛應用，數(shù)控機床及其加工技術正是計算機輔助制造系統(tǒng)的基礎。 ⑤ 初始投資大，加工成本高 數(shù)控機床的價格一般是普通機床的若干倍，機床備件的價格也高；另外，加工首件需要進行編程，調(diào)試程序和試加工，時間較長，因此使零件的加工成本高于普通機床。 第三章 數(shù)控加工工藝 1、工藝分析 制定制訂零件的數(shù)控銑削加工工藝時,首先要對零件圖進行工藝分析,其只要內(nèi)容是數(shù)控銑削加工的選擇.數(shù)控銑床的工藝范圍比普通銑床寬,但其價格交普通銑床高得多,因此,選擇數(shù)控銑床加工內(nèi)容時,應從實際需要的經(jīng)濟兩個方面考慮.通常選擇下列加工部位為其加工內(nèi)容: (1) 零件上的曲

12、線輪廓,特別是由數(shù)學表達式描繪的非圓曲線和列表曲線等曲線輪廓. (2) 已給能安裝中順帶銑出來的簡單表面.在一次出數(shù)學模型的空間曲線. (3) 形狀復雜,尺寸繁多,劃線與檢測困難的部位. (4) 用通用銑床加工難以觀察,測量和控制進給的內(nèi)外凹槽. (5) 以尺寸協(xié)調(diào)的高精度空或面. (6) 采用數(shù)控銑削或能成倍提高生產(chǎn)率,大大減輕體力勞動強度的一般交工內(nèi)容. 2、零件結構工藝性 零件的結構工藝性是指根據(jù)加工工藝特點，對零件的設計所產(chǎn)生的要求，也就是說零件可能影響或決定工藝性的好壞。根據(jù)銑削加工特點，我們從以下幾方面來結構工藝性特點。 1） 零件圖樣尺寸的正確標注 2） 保證獲

13、得要求的加工精度 3） 盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關尺寸 4） 保證基準統(tǒng)一 5） 分析零件的變形情況 除了上面所說的有關零件 的結構工藝性外，有時尚要考慮毛坯的結構工藝性，因為在數(shù)控銑削加工零件時，加工過程是自動的，毛坯余量的大小，如何裝夾等問題在選擇毛坯時就要仔細考慮好，否則，一旦毛坯不適合數(shù)控銑削，加工將很難進行下去。根據(jù)經(jīng)驗，確定毛坯的余量和裝夾應注意一下兩點； 毛坯加工余量應充足和盡量均勻 毛坯主要指鍛件，鑄件。因鍛模時的欠壓量與允許的錯模量會造成余量的不等；鑄造時也會因砂型誤差，收縮量及金屬液體的流動性差不能充滿型腔等造成余量的不等。此外，鍛造，鑄造后，毛坯的撓曲與撓曲

14、變形量的不同也會造成加工余量的不充分，不穩(wěn)定。因此除板料外，不論是鍛件，鑄件還是型材，只要準備采用數(shù)控加工，其加工面均應有較充分的余量。 分析毛坯的裝夾適應性 主要考慮毛坯在加工時定位和夾緊的可靠性與方便性，以便在一次安裝中加工出盡量多的表面。對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量和工作凸臺，工藝凸耳等輔助基準。 第四章 工件的定位與裝夾 1、定位基準分析 定位基準有粗基準和精基準兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準稱為粗基準。除第一道工序采用粗基準外，其余工序都使用精基準。 選擇定位基準要遵循基準重合原則，即力求設計基準。工藝基準和編程基準統(tǒng)一，

15、這樣做可以減少基準不重合產(chǎn)生的誤差和數(shù)控編程的計計算量，并且能有效的減少裝夾次數(shù)。 2、裝夾 在確定裝夾方案時，只需根據(jù)已選定的加工表面和定位基準確定工件的定位夾緊方式，并選擇合適的夾具，此外，主要考慮一下幾點； 1） 夾緊機構或其它元件不得影響進給，加工部位要敞開。要求夾持工件后 夾具等一些組件不能與刀具運動軌跡發(fā)生干涉。 2） 必須保證最小的夾緊變形。工件在加工時，切削力大，需要的夾緊力也 大，但又不能把工件夾壓變形。因此，必須慎重選擇夾具的支撐點，定位點和夾緊點。 3） 裝卸方便，輔助時間盡量短。由于加工中心技工效率高，裝夾工件的輔 助時間對加工效率影響較大，所以要求配套

16、夾具在使用中也要快而方便。 4） 對小型零件或工序時間不長的零件，可以考慮在工作臺上同時裝夾幾件 進行加工，以提高效率。 5） 夾具結構應力求簡單。由于零件在加工中心上加工大都采用工序集中的 原則，加工的部位較多，同時批量較小，零件更換周期短，夾具的標準化，通用化和自動化對加工效率的提高及加工費用的降低有很大影響。因此，對批量小的零件因優(yōu)先選用組合夾具。對形狀簡單的單件小批量生產(chǎn)的零件，可選用通用夾具，如三爪卡盤，臺鉗等。只有對批量較大，且周期性投產(chǎn)，加工精度要求較高的關鍵工序才設計專用夾具，以保證加工精度和提高裝夾效率。 6） 夾具應便于與工作臺及工件定位表面間的定位元件連接。加工

17、中心工作 臺面上一般都有基準T型槽，轉臺中心有定位圈，臺面?zhèn)让嬗谢鶞蕮醢宓榷ㄎ辉９潭ǚ绞揭话阌肨型槽螺釘或工作臺面上的緊固螺孔用螺栓或壓板壓緊。夾具上用于緊固的孔和槽的位置想對應。 第五章 加工工藝參數(shù)及切削用量 數(shù)控編程時，編程人員必須 確定每道工序的切削用量，并用指令的性形式寫入程序。切削用量包括主軸轉速，背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。。切削用量的選擇原則是；保證零件加工精度和表面粗糙度充分發(fā)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具耐用度并充分發(fā)揮機床的性能，最大限量的提高生產(chǎn)率，降低成本。 1、主軸轉速的確定 主軸轉速應根據(jù)允許的切削速

18、度和工件（或刀具）的直徑來選擇。其計算公式為； n=1000V/（лD） 式中； V為切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定； 為主軸轉速，單位為r/min； 為工件直徑或刀具直徑，單位為mm； 計算的主軸轉速n最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較近的轉速 進給速度的確定 2、確定進給速度的原則； 1） 當工件的質量要求能夠得到保證時，為了提高生產(chǎn)率，可選擇較高的 進給速度。一般在100-200mm/min范圍內(nèi)選取。 2） 在切斷，加工深孔或用高速鋼刀具加工時，宜選擇較低的進給速度， 一般在20-50mm/min 范圍內(nèi)選取。

19、 3） 當加工精度，表面粗糙度要求高時，進給速度應選小些，一般在 20-50mm/min 范圍內(nèi)選取。 4） 刀具空行程時，特別是遠距離 “回零”時，可以選擇該機床數(shù)控系統(tǒng) 給定的最高進給速度 3、背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機床，工件和刀具的 剛度來確定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背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量，可留少量精加工余量，一般留0.2-0.5mm。 總之，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能，相關的書冊并結合實際經(jīng)驗用類比方法確定?？傊?，使主軸轉速，切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。切削用量的選擇

20、可參考下表； 切削用量的選擇（高速鋼立銑刀，粗銑） 工件材料 鑄鐵 鋁 鋼 刀具 刀 轉速 進給速度 轉速 進給速度 轉速 進給速度 直徑 槽 （mm）數(shù) 切削速度 每齒進給量切削速度 每齒進給量切削速度 每齒進給量 8 2 1100 115 5000 500 1000 100 28 0.05 126 0.05 25

21、 0.05 900 110 4100 490 820 82 10 2 28 0.06 129 0.06 26 0.05 12 2 770 105 3450 470 690 84 29 0.07 130 0.07

22、26 0.06 14 2 660 100 3000 440 600 80 29 0.07 132 0.07 26 0.07 16 2 600 94 2650 420 530 76 30 0.08 133 0.08 27 0.07 第六章 工件

23、的工藝分析及加工工序 1、工藝處理 成型凸輪為紡織機械上的易損件，其零件圖見圖6-26，由于凸輪的軌跡曲線復雜，精度要求高，加工難度大，所以選擇在數(shù)空銑床上進行加工。 1） 工前的零件預加工 零件毛坯在熱處理前先進行粗加工，為數(shù)控銑削加工提供可靠的工藝基準，用三爪卡盤裝夾零件，粗車35G7的內(nèi)孔，65的外圓，280的外圓以及兩端面均留5mm-6mm的余量；經(jīng)調(diào)質處理后再進行的精車加工工序中，先使用三爪卡盤裝夾凸輪右端280外圓少許及所在端面，精車加工到280外圓及凸輪左端面；再掉頭，用三爪卡盤裝夾凸輪零件 左端，精車加工280外圓及倒角；然后用四爪卡盤裝夾280外圓及（已加工完的）凸

24、輪零件左端面，精車加工另一端面以及35G7內(nèi)孔，65外圓及端面與倒角；然后在鉆床上完成M6-7H鉆孔攻螺紋加工。數(shù)據(jù)編程任務書見表18-1 表18-1數(shù)控編程任務書 年 月 日 工藝處 數(shù)控編程任務書 產(chǎn)品零件圖號 02001-30 任務書編號 零件名稱 槽型凸輪 x-f-2001-3 使用控件設備 數(shù)控銑床 共一頁第一頁 主要工藝說明技術要求: 1. 數(shù)控銑削加工零件上軌跡曲線槽的精度達到圖紙要求,詳見產(chǎn)品工藝卡片. 2. 技術要求見零件圖 收到編程時間 月 日 經(jīng)手人 編制 審核

25、 編程 審核 批準 2、數(shù)控銑削加工安裝方式 為了保證加工精度,凸輪零件在圓盤工作臺上采用專用定心心輪進行安裝.凸輪以一端面及35G7的內(nèi)孔定位,凸輪端面固定在圓盤工作臺的臺面上,凸輪內(nèi)孔固定在定心心輪上:定心心輪的下端錐面與圓盤工作臺的錐孔配合連接,利用凸輪上端面面外沿,應用螺栓,壓板將凸輪零件安裝固定在圓盤工作臺的臺面上。數(shù)控加工工件安裝和零件設定卡見表18-2 表18-2 數(shù)控加工工件安裝和零點設定卡 年 月 零件圖號 02001-30 數(shù)控加工工件安裝和零件設定卡 工序號 零件名稱 槽

26、型凸輪 裝夾次數(shù) 1次 編制日期 批準（日期） 第 頁 序號 夾具名稱 夾具圖號 共 頁 定心心軸 3、數(shù)控銑削加工工序 數(shù)控銑削加工分三次切削進行加工。使用30mm的圓柱銑刀，加工輪廓厚度為36mm的凸輪輪廓形狀。數(shù)控銑削加工分兩次進行，第一次使用10mm的鍵槽銑刀，加工寬度為10mm、深度為13mm的軌跡曲線槽：第二次使用28mm的圓柱銑刀，加工寬度為30mm、深度為13.9mm的軌跡曲線槽；第三次使用30mm的圓柱銑刀，加工寬度為30mm、深度為14mm的軌跡曲線槽。

27、數(shù)控加工工藝卡見表18-3： 數(shù)控加工工序卡 18-3 機 械 廠 數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 齒輪 02001-30 工藝序號 程 序 編 號 夾具名稱 夾 具 編 號 使 用 設 備 車 間 %0210 定心心軸

28、 數(shù)控銑床 機5 工步號 工 步 內(nèi) 容 加工面 刀具號 刀具 主軸 進給 背吃 備注 規(guī)格 轉速 速度 刀量 1 加工深度a=13凸輪軌跡曲線槽 TX10 10 600 a = 13 2 加工深度a=13.5凸輪軌跡曲線槽 TX10 28 300 a = 14 3 加工深度a=14凸輪軌跡曲線槽 TX10 30 375

29、 a = 14 編 制 審 核 批準 共 頁 第 頁 4、銑削的加工工序 加工工序（又稱工序）通常包括切削加工工序，熱處理工序和輔助工序等，工序安排的科學與否直接影響零件的加工質量，生產(chǎn)率和加工成本。切削加工工序通常按以下原則安排。 1）先粗后精 當加工零件精度要求較高時都要經(jīng)過粗加工，半精加工，精加工階段，如果精度要求更高，還包括光整加工的幾個階段。 2） 基準面先行原則 用做精基準的表面應先加工，任何零件的加

30、工過程總是先對定位基準進行粗加工和精加工，再以平面和定位孔為精基準加工孔系和其他平面。 3）先面后孔 對于箱體，支架等零件。平面尺寸輪廓比較穩(wěn)定，而且孔的深度尺寸又是以平面為基準的，故應先加工平面，然后加工孔。 4）先主后次 即先加工主要表面，然后加工次要表面。 在考慮以上原則的基礎上還應該考慮； *1 減少換刀次數(shù)，節(jié)省輔助時間。一般情況下，每換1新的刀具后，應通過移動坐標，回轉工作臺等方法將該刀具切削的所有表面全部完成。 *2 每道工序盡量減少刀具的空行程移動量，按最短路線安排加工表面的加工工序。 *3 安排加工順序時可參照采用粗銑大平面-粗鏜孔，半精鏜孔-立銑刀加

31、工—加工中心孔-鉆孔-攻螺紋-平面和孔精加工（精銑，鉸，鏜等）的加工工序。 5、加工路線的確定 在數(shù)控加工中，刀具（嚴格說是刀位點）相對于工件的運動軌跡和方向成為加工路線。即刀具從對刀點開始運動起，直至加工結束所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入，返回等非切削空行程。加工路線的確定首先必須保證被加工零件的尺寸精度和表面質量，其次考慮數(shù)值計算簡單，走刀路線盡量短，效率較高等。下面分析數(shù)控機床較高零件時常用的較高路線。 1） 輪廓銑削加工路線的分析 對于連續(xù)銑削輪廓，特別是加工圓弧時，要注意安排好刀具的切入，切出，要盡量避免交接處重復加工，否則會出現(xiàn)明顯的

32、界限痕跡。 2） 位置精度要求高的孔加工路線的分析 對于位置要求精度較高的孔系加工，特別要注意注意孔的加工順序的安排，安排不當時，就有可能將沿坐標軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。 3） 銑削曲面的加工路線的分析 銑削曲面時，常用球頭刀采用行切法進行激光。對于邊界敞開的曲面可采用兩種加工路線。 以上通過分析了數(shù)控機床中常用的 加工路線，實際生產(chǎn)中，加工路線的確定要根據(jù)零件的具體結構特點，綜合考慮，靈活運用。而確定加工路線的總原則是；在保證零件加工精度和表面質量的條件下，盡量縮短加工路線，以提高生產(chǎn)率。 6、數(shù)控銑削加工刀具 d1= 10mm的鍵槽銑刀； d2= 28m

33、m的圓柱銑刀；d2= 30mm的圓柱銑刀。數(shù)控刀具卡如下圖所示， 10mm的鍵槽銑刀、28mm的圓柱銑刀的數(shù)控 刀具結構同此。 數(shù)控加工刀具卡 表18-4 零件圖號 02001-30 數(shù) 控 加 工 刀 具 卡 使用設備 刀具名稱 圓柱銑刀 數(shù)控銑床 刀具編號 TX30 換刀方式 手動 程序編號 %0210 序號 編號 刀具名稱 規(guī)格 數(shù)量 備 注 刀 具 組 成 1 銑夾頭 1 北京機床附件廠產(chǎn) 2 刀柄 1 3 定位鎖緊套 1 4 導夾套 5~ 20 1

34、2 圓柱棒銑刀 30 1 編制 審核 批準 共 頁 第 頁 表 18-5 數(shù)控刀具明細表 零件圖號 零件名稱 材料 數(shù)控刀具明細表 程序編號 車間 使用設備 02001-30 槽型凸輪 45 %0210 機5 數(shù)控銑床 刀具號 刀位號 刀具名稱 刀具圖號 刀具 刀補地址 換刀方式 加工部位 直徑 長度 直徑 長度 自動/手動 設定 補償 設定 TX10 鍵槽銑刀 ∮10

35、 165 手動 TX28 圓柱銑刀 ∮28 235 手動 TX30 圓柱銑刀 ∮30 265 手動 編制 審核 批準 年 月 日 共 頁第 頁 7、刀具的選擇 數(shù)控機床上使用的刀具應滿足安裝調(diào)整方便，剛性好，精度高，耐用度好等要求。 1）對刀具的基本要求 ① 銑刀剛性要好，銑刀剛性好的目的有二，一是為提高而采用大切削用量的需要，二是為適應數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點。例如當工件 各處的加工余量相差懸殊時，普通機床很容易采取分層銑削的方法

36、加以處理，而數(shù)控銑削必須按編程程序規(guī)定的路線前進，遇到余量大時，就無法像普通機床那樣‘隨機應變’，除非在編程時能夠預先考慮到余量相差懸殊的問題，否則銑刀就必須返回原點，用改變切削面高度或加大刀具半徑補償值的方法 從頭開始加工，多進行幾次，造成余量少的地方經(jīng)常空進給，降低了生產(chǎn)效率，如刀具剛性較好 就不必這樣處理。再者，在通用銑床上加工時，若遇到剛性不好的刀具就比較容易從振動，手感等方面及時發(fā)現(xiàn)并及時調(diào)整切削用量加以彌補，而數(shù)控銑削時很難辦到。在數(shù)控銑削中，因銑刀剛性較差而斷刀并造成零件損傷的事例是常有的，所以解決數(shù)控銑刀的剛性問題是至關重要的。 ② 銑刀的耐用度要高。尤其是當一把銑刀加工的內(nèi)

37、容很多時，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會影響零件的表面質量與加工精度，而且會增加換刀引起的調(diào)刀與對刀次數(shù)，也會使工作表面留下因對刀誤差而形成的接刀臺階，從而降低了零件的表面質量。 除了上述兩點之外，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?？傊?，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量的前提。 2）銑刀的種類 銑刀種類很多，這里只介紹幾種在數(shù)控銑床上常用的銑刀。 ① 面銑刀 面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削為副切削刃。面銑刃多制

38、成套式鑲齒結構，刀齒材料為高速鋼或硬質合金。 ② 立銑刀 立銑刀是數(shù)控機床上用得最多的一種銑刀，立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，他們可以同時進行切削，也可單獨進行切削。 立銑刀圓柱表面和的立銑刀為主切削刃，端面上的切削刃為副切削刃。主切削刃一般為螺旋齒。這樣可以增加切削平穩(wěn)性，提高加工精度由于普通立銑刀端面中心處無切削刃，所以立銑刀不能做軸向進給 ，端面刃主要用來加工與側面相垂直的底平面。 為了能加工較深的溝槽，并保證有足夠的備磨量，立銑刀的軸向長度一般比較長。 為了改善切削卷曲情況，增大容屑空間，防止切削堵塞，到齒數(shù)比較少，容屑槽圓弧半徑比較大。一般粗立銑刀齒數(shù)Z=3—4

39、，細齒立銑刀齒數(shù)Z=5—8，套式結構Z=10—20，容屑槽圓弧半徑r=2--5mm。當立銑刀直徑較大時，還可以制成不等齒距結構以增強抗振作用，使切削過程平穩(wěn)。 ③ 模具銑刀 模具銑刀由立銑刀發(fā)展而成，可分為圓錐形立銑刀，圓柱形球頭立銑刀和圓錐形球頭立銑刀三種，其柄部有直柄，削平型直柄和莫式錐柄。它的結構特點是球頭或端面上布滿切削刃，圓周刃與球頭刃圓弧連接，可以做徑向和軸向進給。銑刀工作部分用高速鋼或硬質合金制造。國家標準規(guī)定直徑d=4--63mm。數(shù)控工藝培訓教程（數(shù)控銑部分）P39圖3.13所示為高速鋼制造的模具銑刀，圖3.14所示為硬質合金制造的模具銑刀。小規(guī)格的硬質合金模具銑刀

40、多制成整體結構，16mm以上直徑的，制成焊接或機夾可轉位刀片結構。 ④ 鍵槽銑刀 鍵槽銑刀有兩個刀齒，圓柱面和端面都有切削刃，端面刃延至中心，即像立銑刀，又像鉆頭。加工時先軸向進給達到槽深，然后沿鍵槽方向銑出鍵槽全長。 按國標規(guī)定直柄鍵槽銑刀直徑d=2—22mm ，錐柄鍵槽銑刀直徑d=14—50mm 。鍵槽銑刀直徑的偏差有e8 和d8兩種。鍵槽銑刀的 圓周切削刃僅在靠近端面的一小段長度內(nèi)發(fā)生磨損，重磨時，只需刃磨端面切削刃，因此重磨后銑刀直徑不變。 ⑤ 鼓形銑刀 內(nèi)容在“數(shù)控工藝培訓教程（數(shù)控銑部分）P40

41、 ⑥ 成形銑刀 數(shù)控工藝培訓教程

42、（數(shù)控銑部分）P40 除了上述幾種類型的銑刀外，數(shù)控銑床也可以使用通用銑刀。但因不少數(shù)控銑床的主軸內(nèi)有特殊的拉刀位置，或因主軸內(nèi)錐孔有別，須配制過渡套和拉釘。

43、 3）銑刀的選擇 銑刀類型應與工件表面形狀與尺寸相適應。加工較大的平面應選擇面銑刀；加工凹槽，較小的臺階面及平面輪廓應選擇立銑刀；加工空間曲面，模具型腔或凸模成形表面等多選用模具銑刀；加工封閉的鍵槽選擇鍵槽銑刀；加工變斜角面應選用鼓形銑刀；加工各種直的或圓弧形的凹槽，斜角面，特殊孔等應選用成形銑刀。根據(jù)不同的加工材料和加工精度要求，應選用不同參數(shù)的銑刀進行加工。 4）刀具半徑補

44、償 ① 在數(shù)控銑床上進行輪廓 的西學加工時，由于刀具半徑的存在，刀具中心（刀心）軌跡和工件輪廓不重合。如果數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動補償功能，則只能按刀心軌跡進行編程，即在編程時給出刀具的中心軌跡，其計算相當復雜，尤其當?shù)毒吣p，重磨或換新刀而使刀具直徑發(fā)生變化時，必須重新計算刀心軌跡，修改程序，這樣既繁瑣，又不易保證加工精度。當數(shù)控系統(tǒng)具備刀具半徑補償功能時，數(shù)控編程只需按工件輪廓進行，數(shù)控系統(tǒng)會自動計算刀心軌跡，使刀具偏離工件輪廓的一個半徑值，即進行刀具半徑補償。 ② 刀具半徑補償?shù)姆椒? 數(shù)控系統(tǒng)的刀具半徑補償就是將計算刀具中心軌跡的過程交由CNC系統(tǒng)執(zhí)行,編程員假設刀具的半徑為零,

45、直接根據(jù)零件的輪廓形狀進行編程,因此這種編程方法也稱為對零件的編程,而實際的刀具半徑則存放在一個可編程刀具半徑偏置寄存器中,在加工過程中,CNC系統(tǒng)根據(jù)零件程序和刀具半徑自動計算刀具中心軌跡,完成對零件的加工.當?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時,不需要修改零件程序，只需修改存放在刀具半徑偏置寄存器中的刀具半徑值或者選用存放在另一個刀具半徑偏置的寄存器中的刀具半徑所對應的刀具即可。 現(xiàn)代CNC系統(tǒng)一般都設置有若干個可編程刀具半徑偏置寄存器，并對其進行編號，專供刀具補償之用。進行數(shù)控編程時，只需調(diào)用所有刀具半徑補償參數(shù)（刀具長度，刀具半徑等）所對應的寄存器即可，加工時，CNC系統(tǒng)將該編號對應的刀具半徑偏置寄存

46、器中存放的刀具半徑中取出即可，對刀具中心軌跡進行補償計算，生成實際的刀具中心運動軌跡。 5）刀具半徑補償功能的應用 ① 磨損，重磨或換新刀而引起刀具直徑改變后，不必修改程序，只需在刀具參數(shù)設置中輸入變化后的刀具半徑。 ② 同一程序中，對同一尺寸的刀具，利用刀具半徑補償，可進行粗精加工。 6）在數(shù)控銑床上進行輪廓加工時，因為銑刀有一定的半徑，所以刀具中心（刀心）軌跡和工件輪廓不重合，如不考慮刀具半徑，直接按照工件輪廓編程是比較方便的，而加工出的零件尺寸比圖樣要求小了一圈（加工外輪廓時），或大了一圈（加工內(nèi)輪廓時），為此必須使刀具沿工件輪廓的法向偏移一個刀具半徑，這就是所謂的刀具半徑補償

47、指令。應用刀具半徑補償功能時，只需按工件輪廓軌跡進行編程，然后將刀具半徑值輸入數(shù)控系統(tǒng)中，執(zhí)行程序時，系統(tǒng)會自動計算刀具中心軌跡，進行刀具半徑補償，從而加工出符合要求的工件形狀，當?shù)毒甙霃桨l(fā)生變化時也無需更改加工程序，使編程工作大大簡化。實踐證明，靈活應用刀具半徑補償功能，合理設置刀具半徑補償值，在數(shù)控加工中有著重要的意義。 ① 改變刀補值適應刀具的變化 在零件的自動加工過程中，刀具的磨損、重磨甚至更換經(jīng)常發(fā)生，應用刀補值的變化可以完全避免在刀具磨損、重磨或更換時重新修改程序的工作。在零件加工過程中，刀具由于磨損而使其半徑變小，若造成工件誤差超出其工件公差，則不能滿足加工要求。假設原來

48、設置的刀補值為r，經(jīng)過一段時間的加工后，刀具半徑的減小量為，此時，可僅修改該刀具的刀補值：由原來的r改為，而不必改變原有的程序即可滿足加工要求。同樣，當?shù)毒咧啬ズ笠嗫烧沾颂幚?。當需要更換刀具時可以用新刀具的半徑值作為刀補值代替原有程序中的刀補值進行加工。由此可見，正是由于刀補值的變化適應了刀具的變化，在不改變原有程序的情況下，可滿足其加工要求。由此，編程人員還可在未知實際使用刀具尺寸的情況下，先假設一定刀具尺寸來進行編程，實際加工時，對于半徑補償可用實際刀具半徑代替假設刀具半徑。 ② 改變刀補值實現(xiàn)零件的粗、精加工 刀具半徑補償功能還有一個很重要的用途。如果人為地使刀具中心與工件輪廓偏置

49、值不是一個刀具半徑，而是某一給定值，則可以用來處理粗、精加工問題。在粗加工時，可將刀具實際半徑再加上精加工余量作為刀具半徑補償值輸入，而在精加工時只輸入刀具實際半徑值，這樣可使粗、精加工采用同一個程序，其補償方法為：設精加工余量為，刀具半徑為r，如圖1所示：首先，人工輸入刀具偏置值為，即可完成粗加工到圖示點劃線的位置；在精加工時，輸入刀具的半徑值r，即可完成最終的輪廓精加工。 ③ 改變刀補值對零件進行加工修正 將刀具半徑補償與子程序結合應用，不但可簡化編程，進行粗、精加工，而且可以進行加工的修正，以保證加工品質。下面用一個加工程序進行說明，零件圖如圖2所示。

50、 子程序： 在主程序中用M01使程序暫停，此時測量工件尺寸，計算出其與零件圖尺寸的差值，并將差值補償輸入D05,精加工刀具補償中，這樣加工出的工件可滿足實際要求，確保加工品質。 ④ 使用刀具半徑補償注意事項 前面闡述了靈活應用刀具半徑補償功能、合理設置刀具半徑補償值在數(shù)控加工中的重要意義，然而在實際使用時必須注意以下幾個事項： a）使用刀具半徑補償時應避免過切削現(xiàn)象：使用刀具半徑補償和去除刀具半徑補償時，刀具必須在所補償?shù)钠矫鎯?nèi)移動，且移動距離應大于刀具半徑補償值。若加工半徑小于刀

51、具半徑的內(nèi)圓弧，進行半徑補償將產(chǎn)生過切削，只有過渡圓角刀具半徑 r + 精加工余量的情況下才能正常切削；若被銑削槽底寬小于刀具直徑，此時也將產(chǎn)生過切削； b）G41、G42、G40必須在G00或G01模式下使用。G41、G42不能重復使用，且在使用時不允許有兩句連續(xù)的非移動指令； c）D00 - D99為刀具補償號，D00意味著取消刀具補償。刀具補償值在加工或運行之前必須設定在補償存儲器中。 總之，刀補值在數(shù)控加工中有著非常重要的作用，靈活、合理地運用刀補值并結合刀補原理正確編制程序是保證數(shù)控加工有效性、準確性的重要因素。 7）加工用量的選擇與確定 由于是凸輪輪廓軌跡的銑削加工，

52、所以精加工時，凸輪輪廓軌跡的加工余量為（d3-d2）/2=1mm ⑴ 加工余量的概念 加工余量是指在加工過程中，所切去的金屬曾厚度。加工余量有工序加工余量和加工總余量之分。 ⑵ 確定加工余量的方法： ① 經(jīng)驗估算法 ② 查表修正法 ③ 分析計算法 ⑶ 除此之外還應注意以下幾個問題： ① 采用最小加工余量原則 ② 余量要充分，防止因余量不足而造成廢品 ③ 余量中應包含熱處理引起的變形 ④ 大零件去大余量 ⑤ 總加工余量（毛坯余量）和工序余量要分別確定?？偧庸び嗔康拇笮∨c所選擇的毛坯制造精度有關。 8）機床刀具軌跡運行圖(18-6) 機 械 廠

53、 機床刀具運行軌跡圖 比 例 共 頁 第 頁 零件圖號 02001 - 30 零件名稱 成型凸輪 程序編號 %0210 機床型 ZK7064 刀具號 TX30 加工寬度為深度為的軌跡曲線槽 刀具直徑 30 加工寬度為深度為的軌跡曲線槽 直徑補償 30 加工寬度為深度為的軌跡曲線槽 刀具長

54、度 265 三次機床運行軌跡完全一樣,僅刀具直徑不同而已. E (149.997,0.974,14.00 ) (149.997,0.974,0.00 ) G ( 54.839,-75.443 ) F (122.564,-56.044 ) H ( -7.539,-68.589 ) A ( -37.601,57.855 ) B ( 7.955,87.463 ) C ( 102.74,89.511 ) D ( 148.525,20.984 ) E ( 149.997,0.974,14.00 )

55、 備注 編程員 審核 感 想 感想還不簡單啊 ！在近一個月的時間可謂認真復習，悉心思索，終于在規(guī)定時間的最后時刻完成了關于凸輪設計的全部設計任務。 在為期一個月的時間里，我翻遍了《機械設計》、《機械設計課程設計》等書，反復計算，設計方案……當然，在這期間還是得到輔導老師和周的細心提點與耐心指導圍同學的熱心幫助。 一個人在一個月完成這次設計不可謂不艱辛，然而，我卻從這短短時間內(nèi)學到了許多在大學期間都沒來得及好好學的關鍵內(nèi)容

56、，而且在實踐中運用，更是令我印象深刻，深切體會到機械這門課程并非以前所想像的那樣紙上談兵。所有理論、公式都是為實踐操作而誕生的。 慶幸自己終于認真獨立地做了一次全面的機械設計，真的，從中學到了很多很容易被忽視的問題、知識點，甚至還培養(yǎng)了自己的耐心細心用心的性格。 在這段時間內(nèi)我認真的對以前所學的內(nèi)容都進行了回顧，而且把理論與實踐結合起來。使我對知識的認識不僅局限與理論上。把以前學的東西整體的系統(tǒng)的聯(lián)系起來，更加使我的能力得到更大的進步。 在此，我再次感謝在這次設計中對我有幫助的老師和同學。 參 考 文 獻 《 新編機械設計基礎》 數(shù)控工藝培訓教程（數(shù)控銑部分） 網(wǎng)上的一些內(nèi)容等 28