基于CAXA軸類配合件的數(shù)控車加工工藝及斯沃編程仿真-三件套含4張CAD圖,基于,caxa,配合,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真,三件套,cad 摘要 此次的設計任務是傳動軸加工工藝設計與程序編制及加工，利用繪圖軟件AutoCAD將傳動軸軸的二維圖畫出來,然后用軟件畫出三維圖形,再接著設計幾個方案。方案的關鍵在于以生成最佳的刀具路徑、利用最短的時間內加工出零件,且加工工序最優(yōu),加工出來的零件的工藝符合設計圖紙的要求。根據(jù)這些要求選擇最佳的加工工藝方案,編寫加工程序并輸入相應的加工參數(shù)利用斯沃數(shù)控仿真軟件對所編制的加工程序進行仿真驗證得到加工效果圖。 關鍵詞:傳動軸；加工工藝；程序編制；數(shù)控機床 47 ABSTRACT The design task is long axis machining process design and programming and processing, the drawing software AutoCAD will map the long axis of the 2D, and then use UG software to draw the three-dimensional graphics, then several design schemes. Scheme is the key to generate the tool path, the best use of the shortest processing time of parts, and the process optimization, process the processed parts meet the requirements of design drawings. According to the requirements of processing scheme of optimal selection, preparation process and input processing parameters obtained accordingly processing effect on processing program is developed to verify the swansoft CNC simulator. Key words: Long axis; The processing technology; Programming; The numerical control machine tool  目 錄 摘要 1 ABSTRACT 2 第一章 緒論 3 1.1 數(shù)控機床的發(fā)展 3 1.2 數(shù)控加工工藝的基本知識 3 1.2.1數(shù)控加工工藝的概念 3 1.2.2數(shù)控加工工藝過程 4 1.2.3數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝的過程的主要內容 4 1.2.4數(shù)控加工工藝的特點 4 第二章 傳動軸零件的工藝分析 5 2.1 零件的結構特點分析 5 2.2 零件的技術要求分析 8 2.3 零件的結構工藝性分析 8 2.4 確定毛坯 8 2.4.1毛坯類型 8 2.4.2毛坯余量確定 9 2.4.3毛坯圖的繪制 10 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 12 3.1 表面加工方法的確定 12 3.2 加工順序的安排 12 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 13 3.4 制訂工藝路線 14 3.5選擇加工設備機床 17 3.6選擇刀具與切削用量 20 3.6.1選擇切削刀具 20 3.6.2選擇切削用量 21 3.7數(shù)控加工工藝卡片擬訂 22 第四章? 配合件的程序編制及仿真 26 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 26 4.1.1數(shù)控編程的定義 26 4.1.2 數(shù)控編程的分類 26 4.1.3 編程方法的選擇 26 4.2 編程原點的確定 26 4.3 數(shù)控加工程序代碼的編寫 27 4.4 程序的仿真加工 27 4.4.1 程序的導入 28 4.4.2 設置工件 28 4.4.3 設置刀具 28 4.4.4 對刀和輸入刀補 28 4.4.5 仿真加工 29 4.5注意事項 32 第五章 ? 數(shù)控加工程序 33 結論 46 參考文獻 47 致 謝 48 第一章 緒論 1.1 數(shù)控機床的發(fā)展 數(shù)控技術是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。 現(xiàn)在，數(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能。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，使輸入數(shù)據(jù)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。 80年代，我國從日本及美國、德國引進一些新技術。這使我國的數(shù)控機床在性能和質量上產(chǎn)生了一個質的飛躍。1985年，我國數(shù)控機床品種有了新的發(fā)展。 數(shù)控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備,是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精、加工精度高、質量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊。隨著科學技術不斷發(fā)展，數(shù)控機床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 1.2 數(shù)控加工工藝的基本知識 1.2.1數(shù)控加工工藝的概念 數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所應用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數(shù)控加工工藝過程。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結。 1.2.2數(shù)控加工工藝過程 數(shù)控加工工藝過程是利用切屑工具在數(shù)控機床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。 1.2.3數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工工藝的過程的主要內容 （1）選擇并確定進行數(shù)控加工的內容。 （2）對零件圖紙進行數(shù)控加工的工藝分析。 （3）零件圖形的數(shù)學處理及編程尺寸設定的確定。 （4）數(shù)控加工工藝方案的制定。 （5）工序、進給路線的確定。 （6）選擇數(shù)控機床的類型。 （7）刀具、量具、夾具的選擇和設計。 （8）切屑參數(shù)的確定。 （9）加工程序的編寫、校驗與修改。 （10）首件試加工與現(xiàn)場問題處理。 （11）數(shù)控加工工藝技術文件的定型與歸檔。 1.2.4數(shù)控加工工藝的特點 由于數(shù)控加工是應用了計算機控制系統(tǒng)和數(shù)控機床，使得數(shù)控加工與普通加工相比具有加工自動化程度高、精度高、質量穩(wěn)定、生產(chǎn)效率高、周期短、設備使用費高的特點。 第二章 傳動軸零件的工藝分析 2.1 零件的結構特點分析 三件套車削零件是由長軸件一、短軸件二及配合軸件三組成。 2.1.1件一（如圖2-1）是整個三件套車削裝配件的主體。由于三件套車削裝配件是學校高級技能鑒定的圖。從件一可以看出，整個零件的加工需要調頭才能完成，左端為階梯軸，而且右端不僅有切槽、螺紋還有錐度整個件的加工工藝復雜，需要進行調頭加工。該零件精度要求較高，需用數(shù)控車床完成加工。整個零件在數(shù)控車床上可以完成。 圖2-1 2.1.2件二如圖（2-2）該零件是件一與件三的配合件。相對件一和件三長度較短，并且左端階梯軸長度相對較小，件二不僅需要加工外輪廓還需要加工內孔都有。導致無法正常裝夾來完成加工。在考慮到裝夾問題，只能通過現(xiàn)加工內孔再配合加工外圓實現(xiàn)加工，精度要求也很高是相當復雜的零件。整個零件在數(shù)控車床上可以完成。 如圖2-2 2.1.3件三如圖（2-3）該零件是件一的配合件。該零件的加工相對較簡單，但是在加工外圓時需要通過配合加工。裝夾在件一與件二中間，只能通過螺紋配合鎖緊來實現(xiàn)加工。精度要求也很高是相當復雜的零件。整個零件在數(shù)控車床上可以完成。 如圖2-3 1.4三件套車削配合后的效果展示（如圖2-4） 如圖2-4 2.2 零件的技術要求分析 零件的技術要求主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度要求等，這些技術要求應當是能夠保證零件使用性能前提下的極限值。進行零件技術要求分析，主要是分析這些技術要求的合理性，以及實現(xiàn)的可能性，重點分析重要表面和部位的加工精度和技術要求，為制定合理的加工方案做好準備。同時通過分析以確定技術要求是否過于嚴格，因為過高的精度和過小的表面粗糙度要求會使工藝過程變得復雜，加工難度大，增加不必要的成本。 本次零件尺寸精度等級較高，其中件一與件二外圓尺寸精度最高為下偏差-0.02mm，零件三內輪廓尺寸精度最高為下偏差+0.02mm，長度尺寸精度最高為±0.04mm；形狀精度有：（等等，其余的請參照零件圖紙）；該零件的表面粗糙度要求較高，最高表面達到Ra1.6um，最低為3.2um。 主要技術要求如下： 1.不允許使用砂布或銼刀修飾表面 2.未注倒角為C0.5 3.銳邊倒鈍去毛刺 4.未注公差尺寸按IT12加工和檢查 5.裝配時應與孔應進行涂色檢查，其接觸率不應小于配合長度的60%，并應均勻分布。 2.3 零件的結構工藝性分析 該套零件屬于軸類配合件，其結構主要由外圓柱面、外圓錐面、螺紋、外圓弧面、槽等特征組成，這些特征在普通車床上很難完成，需要在數(shù)控車床上進行加工，并且是數(shù)控車削加工中常見的形狀特征。 2.4 確定毛坯 2.4.1毛坯類型 毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。 （一）鑄件 對形狀較復雜的毛坯，一般可用鑄造方法制造。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造成和離心鑄造等。 （二）鍛件 鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學性能較好，常用于受力復雜的重要鋼質零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。 （三）型材 型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。 （四）焊接件 焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機試制。其優(yōu)點是制造簡單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。 （五）其它毛坯 其它毛坯包括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。 本次零件為回旋體，在選擇毛坯上，選擇型材中的棒料作為本次毛坯類型，符合實際生產(chǎn)要求，選用毛坯的經(jīng)濟性，實用性。 2.4.2毛坯余量確定 毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎上，加減總加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的設計基準一般同零件圖一致。認為這種設計方法并不合理，這是因為從毛坯尺寸的作用來講并不要求它和零件圖一致，對它提出的要求是:(1)保證它在機械加工時有最均勻合理的粗加工余量：(2)保證非加工面與加工面有最準確的位置及尺寸。 根據(jù)該零件的圖紙要求，由于零件并不是很長，因此可以直接采用型材毛坯（棒料），又零件1的最大外圓為44mm，長度為79mm，因此可以給毛坯的徑向單邊留1mm余量，軸向單邊各留1mm余量；同理件2毛坯的徑向單邊留1mm余量，軸向單邊各留1mm余量；同理件3毛坯的徑向單邊留5mm余量，軸向單邊各留1mm余量。 2.4.3毛坯圖的繪制 由毛坯余量的選擇，可確定該零件1的毛坯尺寸為Φ50×80mm。其毛坯零件圖如圖2-5所示。 圖2-5 毛坯-零件合圖 由毛坯余量的選擇，可確定該零件2的毛坯尺寸為Φ45×20mm。其毛坯零件圖如圖2-6所示。 圖2-6 毛坯-零件合圖 由毛坯余量的選擇，可確定該零件3的毛坯尺寸為Φ45×35mm。其毛坯零件圖如圖2-7所示。 圖2-7 毛坯-零件合圖 第三章 零件的工藝規(guī)程設計 3.1 表面加工方法的確定 3.1.1件1加工方法的確定 （1）左邊外輪廓：粗車（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）—————→精車（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）。 （2）右邊外輪廓：粗車（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）—————→精車（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）—————→切槽（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）—————→車削螺紋。 3.1.2件2加工方法的確定 內孔：鉆孔—————→粗鏜（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）—————→精鏜（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）—————→車削螺紋。 3.1.3件3加工方法的確定 （1） 左邊外輪廓：鉆孔—————→粗鏜（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）—————→精鏜（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）。 3.1.4配合加工方法的確定 配合加工方法：粗車配合件外圓（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）—————→精車配合件外圓（精度等級IT6~7，粗糙度Ra1.6um）—————→切槽（精度等級IT12，粗糙度Ra12.5um）。 3.2 加工順序的安排 工件的機械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當擬定工藝路線時要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 切削加工工序的安排原則 1）基準先行 選為精基準的表面，應先進行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內孔和一端面等，都應安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進行加工，一般安排在主要表面達到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應嚴格按照以上原則進行加工。 3.3 定位基準及裝夾方式的選擇 （1）定位基準的選擇 1）粗基準的選擇：粗車時以外圓和兩端面為粗基準，并加工出精基準 2）精基準的選擇：精加工時以粗加工時加工出的端面和外圓為基準。 （2）裝夾方式的選擇 該零件為回轉型零件，其裝夾方式可直接采用三爪卡盤進行裝夾，由于零件至少需要進行兩次裝夾方能完成，在第二次裝夾時為保證加工面不被夾傷，需要墊上銅皮或者采用軟爪進行裝夾。 根據(jù)本零件加工的技術要求和零件結構特點，選擇外圓柱面和后端面作為定位基準。本次為軸類零件 選用夾具為三爪卡盤（圖3-1），其基礎限制工件X、Y、Z、三個自由度。使用杠桿百分表（圖3-2）對工件進行校正，保證其同軸度。通過卡爪將零件夾緊，夾緊力在外圓柱面上。 圖3-1 三爪卡盤 圖3-2 杠桿百分表 3.4 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領（生產(chǎn)綱領的大小對生產(chǎn)組織和零件加工工藝過程起著重要的作用，它決定了各工序所需專業(yè)化和自動化的程度，決定了所應選用的工藝方法和工藝裝備。）已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性的機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 （1）方案一：采用普通機床加工 工序1：下料。 工序2：用1號刀粗車件1左端外形輪廓，留有精加工余量0.5mm 工序3：用1號刀精車件1右邊外輪廓到圖紙要求尺寸 工序4：調頭裝夾，平斷面，取總長60使伸出55mm加工右端 工序5：用1號刀粗車件1右邊外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工序6：用1號刀精車件1右邊外輪廓到圖紙要求尺寸 工序7：用2號刀切件1?22X3退刀槽 工序8：用3號刀切件1M24X2-6g外螺紋 工序9：去毛刺。 工序10：檢驗。 工序11：用4號刀粗鏜件2右端內孔，留有精加工余量0.5mm 工序12：用4號刀精鏜件2右邊內孔到圖紙要求尺寸 工序13：用6號刀切件2M24X2-6H內螺紋 工序14：去毛刺。 工序15：檢驗。 工序16：用4號刀粗鏜件3左端內孔，留有精加工余量0.5mm 工序17：用4號刀精鏜件3左端內孔到圖紙要求尺寸 工序18：去毛刺。 工序19：檢驗。 工序20：依次將件1、件2件3裝配在一起，打表保證同軸度 工序21：用1號刀粗車配合件外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工序22：用1號刀精車配合件外輪廓到圖紙要求尺寸 工序23：用2號刀切配合件外圓槽 工序24：去毛刺。 工序25：檢驗。 （2）方案二：采用數(shù)控機床加工 工序1：件1下料。 工步1：用1號刀粗車件1右邊外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車件1右邊外輪廓到圖紙要求尺寸 工步3：用2號刀切件1?22X3退刀槽 工步4：用3號刀切件1M24X2-6g外螺紋 工序2：調頭裝夾，平斷面，取總長60使伸出55mm加工右端 工步1：用1號刀粗車件1左端外形輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車件1左邊外輪廓到圖紙要求尺寸 工序3：去毛刺。 工序4：檢驗。 工序5：件2下料。 工步1：用1號刀粗車件2外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車件2外輪廓到圖紙要求尺寸 工步3：用4號刀粗鏜件2右端內孔，留有精加工余量0.5mm 工步4：用4號刀精鏜件2右邊內孔到圖紙要求尺寸 工步5：用6號刀切件2M24X2-6H內螺紋 工序6：去毛刺。 工序7：檢驗。 工序8：件3下料。 工步1：用1號刀粗車件3外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車件3外輪廓到圖紙要求尺寸 工步3：用4號刀粗鏜件3左端內孔，留有精加工余量0.5mm 工步4：用4號刀精鏜件3左端內孔到圖紙要求尺寸 工序9：去毛刺。 工序10：檢驗。 （3）方案三：采用數(shù)控機床加工 工序1：件1下料。 工步1：用1號刀粗車件1左端外形輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車件1左邊外輪廓到圖紙要求尺寸 工序2：調頭裝夾，平斷面，取總長60使伸出55mm加工右端 工步1：用1號刀粗車件1右邊外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車件1右邊外輪廓到圖紙要求尺寸 工步3：用2號刀切件1?22X3退刀槽 工步4：用3號刀切件1M24X2-6g外螺紋 工序3：去毛刺。 工序4：檢驗。 工序5：件2下料。 工步1：用4號刀粗鏜件2右端內孔，留有精加工余量0.5mm 工步2：用4號刀精鏜件2右邊內孔到圖紙要求尺寸 工步3：用6號刀切件2M24X2-6H內螺紋 工序6：去毛刺。 工序7：檢驗。 工序8：件3下料。 工步1：用4號刀粗鏜件3左端內孔，留有精加工余量0.5mm 工步2：用4號刀精鏜件3左端內孔到圖紙要求尺寸 工序9：去毛刺。 工序10：檢驗。 工序11：依次將件1、件2件3裝配在一起，打表保證同軸度 工步1：用1號刀粗車配合件外輪廓，留有精加工余量0.5mm 工步2：用1號刀精車配合件外輪廓到圖紙要求尺寸 工步3：用2號刀切配合件外圓槽 工序11：去毛刺。 工序12：檢驗。 （4）方案的分析及確定 從三個方案中分析得知，方案一采用的是普通機床進行加工，粗、精加工比較明細，但由于該零件存在圓弧、螺紋、錐度等特型加工面，如若采用普通機床加工將大大增加加工成本，不利于生成，同時也對操作人員的技術水平要求較高，故不建議采??；方案二和方案三均采用數(shù)控機床進行加工，均具有高效率、高精度，兩者的區(qū)別在于件2、件3的加工順序不同，方案二件2、件3中先加工外圓再加工內孔，這種方案在加工內孔時的裝夾不易裝夾，故不建議采取，而方案三正好彌補了這個缺陷。綜合考慮選取方案三進行加工。 3.5選擇加工設備機床 當工件表面的加工方法確定之后，機床的種類也就基本上確定了。但是，每一類機床都有不同的形式，其工藝范圍、技術規(guī)格、加工精度、生產(chǎn)率及自動化程度都各不相同。為了正確地為每一道工序選擇機床，除了充分了解機床的性能外，尚需考慮以下三點。 1）機床的類型應與工序劃分的原則相適應。數(shù)控機床或通用機床適用于工序集中的單件小批生產(chǎn)；對大批量生產(chǎn)，則應選擇高效自動化機床和多刀、多軸機床。若工序按分散原則劃分，則應選擇結構簡單的專用機床。 2）機床的主要規(guī)格尺寸應與工件的外形尺寸和加工表面的有關尺寸相適應，即小工件用小規(guī)格的機床加工，大工件用大規(guī)格的機床加工。 3）機床的精度應與工序要求的加工精度相適應。粗加工工序，應選用精度低的機床；精度要求高的精加工工序，應選用精度高的機床。機床精度不能過低，也不能過高，機床精度過低，不能保證加工精度；機床精度過高，會增加零件的制造成本。應根據(jù)零件的加工精度的要求合理選擇機床。 從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機床功能還必須適應被加工零件的形狀、尺寸精度和生產(chǎn)節(jié)拍等要求。隨著數(shù)控車床制造技術的不斷發(fā)展，形成了產(chǎn)品繁多，規(guī)格不一的局面，因而也出現(xiàn)了幾種不同的分類方法。 （1）按數(shù)控系統(tǒng)的功能分 1）經(jīng)濟型數(shù)控車床。經(jīng)濟型數(shù)控車床（如圖3-3所示）一般是在普通車床基上進行改進，采用步進電動機驅動的開環(huán)伺服系統(tǒng)，其控制部分采用單板機或單片機。此類車床結構簡單，價格低廉，但無刀尖圓弧半徑自動補償和恒線速度切削等功能。 2）全功能型數(shù)控車床。全功能型數(shù)控車床（如圖3-4所示）一般采用閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)，具有高強度、高精度和高效率的特點。 3）車削中心。車削中心是在全功能型數(shù)控車床的基礎上發(fā)展起來的一種復合加工機床，配備刀庫、自動換刀器，分度裝置、銑削動力頭和機械手等部件，能完成回轉類零件的車、銑、鉆、鉸、攻螺紋等多工序復合加工。 4）FMC車床。FMC車床實際上是一個由數(shù)控車床、機器人等構成的柔性加工單元。FMC車床能實現(xiàn)工件搬運、裝卸的自動化和加工調整準備的自動化，如下圖所示： 圖3-3經(jīng)濟型數(shù)控車床 圖3-4 全功能型數(shù)控車床 圖3-5 FMC車床 （2）按主軸配置形式分類 1）臥式數(shù)控車床。主軸軸線處于水平位置的數(shù)控車床。 2）立式數(shù)控車床。主軸軸線處于垂直位置的數(shù)控車床。 3）雙軸臥式數(shù)控車床或雙軸立式數(shù)控車床。具有兩根主軸的數(shù)控車床。 （3）按數(shù)控系統(tǒng)控制的軸數(shù)分類 1）兩軸控制的數(shù)控車床。機床上只有一個回轉刀架，可實現(xiàn)兩坐標軸控制。 2）四軸控制的數(shù)控車床。機床上有兩個獨立的回轉刀架，可實現(xiàn)四坐標軸控制。 依據(jù)上述各選擇原則，我們選用大連機床廠生產(chǎn)的CK6140型數(shù)控車床，系統(tǒng)為FANUCoi，配置前置式刀架。 表3.1 CK6140型數(shù)控車床參數(shù)表 主要參數(shù) Ck6140 中心高（mm） 205 最大回轉直徑（mm） 400 刀架最大回轉直徑 210 刀架最大回轉行程 280 轉速50HZ 25-1600轉/分 12級 刀桿截面尺寸(mm) 20x20 縱向進給量mm 0.04-2.16mm 頂尖套內孔錐度 Mt4 頂尖套最大移動量 130mm 橫向最大移動量mm ±10mm 電機kw 4.5 中心距mm 750 主機外形mm 2200x900x120 重量kg 1600 3.6選擇刀具與切削用量 3.6.1選擇切削刀具 該零件的數(shù)控加工中主要為車外圓、車錐面、切外槽、車外螺紋、內孔及內螺紋，具體的刀具選擇情況表3-.2所示。 表3-2 數(shù)控加工刀具卡片 設計課題 高級工 零件名稱 軸零件 零件圖號 1-1 序號 刀號 刀具名稱 刀尖半徑R 刀尖位置T 數(shù)量 加工表面 備注 1 中心鉆 1 端面 手動 2 ?20鉆頭 1 鉆孔 手動 3 T0101 93°外圓右偏車刀 0.4 3 1 粗、精車外輪廓 左刀尖 4 T0202 3mm切斷刀 B=3mm 0 1 切外槽 左刀尖 5 T0303 60°外螺紋刀 0.1 0 1 車削外螺紋 6 T0404 95°內孔鏜刀 0.1 2 1 鏜孔 7 T0606 60°內螺紋刀 0.1 0 1 車削內螺紋 左刀尖 3.6.2選擇切削用量 1、切削用量的選擇原則 粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。 從刀具的耐用度出發(fā)，切削用量的選擇順序是：先確定背吃刀量，其次確定進給量，最后確定切削速度。 2、背吃刀量的確定(ap) 背吃刀量由機床、工件和刀具的剛度來決定，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。 確定背吃刀量的原則： （1）在工件表面粗糙度值要求為Ra12.5μm～25μm時，如果數(shù)控加工的加工余量小于5mm~6mm，粗加工一次進給就可以達到要求。但在余量較大，工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分多次進給完成。 （2）在工件表面粗糙度值要求為Ra3.2μm～12.5μm時，可分粗加工和半精加工兩步進行。粗加工時的背吃刀量選取同前。粗加工后留0.5mm～1.0mm余量，在半精加工時切除。（3）在工件表面粗糙度值要求為Ra0.8μm～3.2μm時，可分粗加工、半精加工、精加工三步進行。半精加工時的背吃刀量取1.5mm～2mm。精加工時背吃刀量取0.3mm～0.5mm 2、主軸轉速的確定 主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。其計算公式為：n=1000v/πD v----切削速度，單位為m/min，由刀具的耐用度決定；n---主軸轉速，單位為r/min； D----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接近的轉速。 總之，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能、相關的手冊并結合實際經(jīng)驗用類比方法確定。同時，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。 切削用量的合理選擇直接影響到零件的表面質量以及加工效率，因此切削用量的選擇是數(shù)控加工工藝編制過程中不可缺少的一部分，根據(jù)經(jīng)驗及查表確定該零件在數(shù)控加工過程中的切削用量如表3-3所示。 表3-3 數(shù)控加工切削用量表 加工表面 主軸轉速（r/min） 背吃刀量（mm） 進給速度（mm/min） 粗車外圓 370 2 120 精車外圓 400 0.5 80 切外槽 450 —— 45 車外螺紋 300 程序自動計算 程序自動計算 3.7數(shù)控加工工藝卡片擬訂 將前面分析的各項內容綜合成數(shù)控加工工藝卡片，具體卡片請查看附件。 表3-4 工序卡 材料 45 零件圖號 1-1 系統(tǒng) 華中 工序號 01 程序名 O0001 ~O0009 機床設備 CKA6140 夾具名稱 三爪子定心卡盤 操作序號 工歩內容 G功能 T刀具 切削用量 主軸轉速S/(r/min) 進給速度F/（mm/r） 背吃刀量a/（mm） 1 平端面 G01 T0101 800 0.1 0.3 2 粗車件1左端外輪廓 G01、G02 T0101 650 0.2 2 3 精車件1左端外輪廓 G01、G02 T0101 600 0.1 0.5 4 粗車件1右端外輪廓 G01、G02 T0101 650 0.2 2 5 精車件1右端外輪廓 G01、G02 T0101 600 0.1 0.5 6 割件1右端退刀槽4X2 G01 T0202 450 0.1 2 7 車削件1M24X2-6g外螺紋 G32 T0303 400 2 0.1~0.5 表3-5 工序卡 材料 45 零件圖號 1-2 系統(tǒng) 華中 工序號 02 程序名 O0001 ~O0009 機床設備 CKA6140 夾具名稱 三爪子定心卡盤 操作序號 工歩內容 G功能 T刀具 切削用量 主軸轉速S/(r/min) 進給速度F/（mm/r） 背吃刀量a/（mm） 1 平端面 G01 T0101 800 0.1 0.3 2 粗鏜件1右端外輪廓 G01、G02 T0404 650 0.2 2 3 精鏜件1右端外輪廓 G01、G02 T0404 600 0.1 0.5 4 割件1右端外孔槽4X2 G01 T0202 450 0.1 2 5 車削件1M30X2-6g外螺紋 G32 T0303 400 2 0.1~0.5 表3-6 工序卡 材料 45 零件圖號 1-3 系統(tǒng) 華中 工序號 01 程序名 O0001 ~O0009 機床設備 CKA6140 夾具名稱 三爪子定心卡盤 操作序號 工歩內容 G功能 T刀具 切削用量 主軸轉速S/(r/min) 進給速度F/（mm/r） 背吃刀量a/（mm） 1 平端面 G01 T0101 800 0.1 0.3 2 粗鏜件1右端外輪廓 G01、G02 T0404 650 0.2 2 3 精鏜件1右端外輪廓 G01、G02 T0404 600 0.1 0.5 表3-7 工序卡 材料 45 零件圖號 1-4 系統(tǒng) 華中 工序號 04 程序名 O0001 ~O0009 機床設備 CKA6140 夾具名稱 三爪子定心卡盤 操作序號 工歩內容 G功能 T刀具 切削用量 主軸轉速S/(r/min) 進給速度F/（mm/r） 背吃刀量a/（mm） 1 裝配件1、件2、件3 2 粗車件2、件3右端外輪廓 G01、G02 T0101 650 0.2 2 3 精車件2、件3右端外輪廓 G01、G02 T0101 600 0.1 0.5 4 割件2、件3外孔槽10X4 G01 T0202 450 0.1 2 第四章? 配合件的程序編制及仿真 4.1 數(shù)控編程的定義及分類 4.1.1數(shù)控編程的定義 編程是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。 4.1.2 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程主要分為手工編程與自動編程。 （1）手工編程 整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。 （2）自動編程 用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作有計算機來實現(xiàn)。 4.1.3 編程方法的選擇 該零件無復雜曲面、曲線，其結構比較規(guī)則，主要由直線、圓弧、螺紋等組成，可直接采用手工編程的方法進行編制。 4.2 編程原點的確定 工件坐標原點（ Work-piece Coordinate Origin）工件坐標系原點。也稱工件原點或編程原點，其位置由編程者自行確定。工件原點的確定的原則是簡化編程計算，故應盡量將工件原點設在零件圖的尺寸基準或工藝基準處。 工件坐標原點和機床原點的區(qū)別： 機床原點為機床上的一個固定點，也稱機床零點或機床零位。是機床制造廠家設置在機床上的一個物理位置，其作用是使機床與系統(tǒng)同步，建立測量機床運動坐標的起始點。并用M表示。該點是確定機床參考點的基準。而工件坐標原點是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設置的坐標系，工件原點的位置是人為設定的，它是由編程人員在編制程序時根據(jù)工件的特點選定的，所以也稱編程原點。 該套零件屬于軸零件，因此可選擇軸的端面中心為編程原點如圖。 圖4-1 車右端時的坐標原點 圖4-2 車左端時的坐標原點 4.3 數(shù)控加工程序代碼的編寫 本次零件加工主要采用了CAXA軟件自動編程，具體程序件附錄。 4.4 程序的仿真加工 打開斯沃數(shù)控仿真軟件，選擇華中系統(tǒng)，進入后將看到如圖4.3所示操作界面，打開機床，進行急停解除、程序解鎖、機床回零等操作。 圖4-3 華中操作界面 4.4.1 程序的導入 首先將所編制的程序復制到記事本中，分別取名為O0001-O0009，然后在機床中新建程序O0001，點擊“文件”菜單下的“打開”，找到剛才所新建的記事本O0001.TXT，確定，即可完成程序的導入；同理新建O0002，將程序O0002也導入到機床中記錄。 4.4.2 設置工件 根據(jù)該零件的毛坯，在仿真機床中設置其毛坯。 4.4.3 設置刀具 根據(jù)表3-1刀具卡片中的刀具，在仿真機床中設置好卡片中的刀具，首先打開菜單欄中“機床操作”下的“刀具管理”，在里面加入所需要的刀具。 4.4.4 對刀和輸入刀補 設置好刀具和毛坯后，接下來的工作就是對刀了，對刀是在數(shù)控加工中必不可少的環(huán)節(jié)，它的準確性直接影響到零件的加工質量，下面來介紹下對刀操作。 首先在刀具管理中，將1號刀轉到加工位置（一般機床默認1號刀在加工位），然后單擊菜單欄中“工件操作”下的“快速定位”，得到如圖4-4所示對話框，選擇默認對刀點。 圖4-4 刀具定位 圖4-5 刀補設置界面 將刀具移到軸中心后，然后在操作面板中單擊“刀補”按鈕，將出現(xiàn)如圖4-5所示界面，選擇MDI（錄入）方式，根據(jù)現(xiàn)在位置（相對位置）下的坐標值，將其輸入至1號刀補中，如：先輸入“X45”，再按“測量”鍵；然后再輸入“Z0”，按下“測量”鍵，這樣第1把刀的刀補就設置好了。 同理將其他刀也進行相應的設置。 4.4.5 仿真加工 在設置好刀具補償后，可以開始仿真加工了，首先關閉機床窗門，然后將功能鍵中的“循環(huán)啟動”打開，再按下“循環(huán)啟動”按鈕，開始切削，最終得到的零件如圖4-6所示。 圖4-6 左端仿真圖 圖4-7 右端仿真圖 圖4-8 右端外槽仿真圖 圖4-9 右端外螺紋真圖 同理仿真出件2左端內孔的仿真圖如圖4-10所示。 圖4-10 件2左端內孔仿真圖 同理仿真出件3右端內孔的仿真圖如圖4-11所示。 圖4-11 件3右端內孔仿真圖 圖4-12 配合加工仿真圖 4.5注意事項 在完成首件加工時，應盡可能的把刀補在對刀后的基礎上，在加大一些，這樣可以更有效的保證首件零件加工尺寸不超差，可以進行第二次加工。 首件加工完成后，切勿將零件從主軸上取下，應該直接在機床上進行測量，若有問題，可以及時修改，再次切削，避免二次裝夾帶來的誤差。 若在實際加工中，尺寸與圖上尺寸不符合，可以進行刀補修改，在面板上按下“刀補”按鈕，在磨耗中輸入要修改的值。若加工的首件，尺寸偏小，可以將相應的刀具的刀補進行正值輸入（小多少就輸多少）；若加工的首件尺寸偏大，可以將相應的刀具的刀補進行負值輸入。經(jīng)過反復切削，直至零件加工合格后，方可進行批量生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，要間斷性的測量工件，因為刀具存在磨損。 第5章 ? 數(shù)控加工程序 O0001件1左端外圓 %123 G95 G00 G97 S650 T0101 M03 M08 G00 X47.644 Z1.476 G00 Z0.707 G00 X44.414 G00 X42.414 G00 X41.000 Z0.000 G99 G01 Z-25.000 F0.200 G01 X44.000 G01 Z-30.000 G01 Z-32.000 G01 X45.000 G00 X47.000 G00 Z0.707 G00 X38.414 G00 X37.000 Z0.000 G01 Z-25.000 F0.200 G01 X41.000 G00 X47.000 G00 Z0.707 G00 X34.414 G00 X33.000 Z0.000 G01 Z-25.000 F0.200 G01 X37.000 G00 X43.000 G00 Z0.707 G00 X30.414 G00 X29.000 Z0.000 G01 Z-0.500 F0.200 G01 X30.000 Z-1.000 G01 Z-25.000 G01 X33.000 G00 X39.000 G00 Z0.000 G00 X28.000 G01 X29.000 Z-0.500 F0.200 G00 X44.414 G00 X47.644 G00 Z1.476 M09 M30 O0002件1右端外圓 %123 G95 G00 G97 S650 T0101 M03 M08 G00 X50.401 Z1.722 G00 Z0.707 G00 X44.414 G00 X42.414 G00 X41.000 Z0.000 G99 G01 Z-49.000 F0.200 G01 X44.000 G01 X45.000 G00 X47.000 G00 Z0.707 G00 X38.414 G00 X37.000 Z0.000 G01 Z-49.000 F0.200 G01 X41.000 G00 X47.000 G00 Z0.707 G00 X34.414 G00 X33.000 Z0.000 G01 Z-34.000 F0.200 G01 X36.000 Z-49.000 G01 X37.000 G00 X43.000 G00 Z0.707 G00 X30.414 G00 X29.000 Z0.000 G01 Z-25.000 F0.200 G01 X31.200 G01 X33.000 Z-34.000 G00 X35.000 G00 Z0.707 G00 X26.414 G00 X25.000 Z0.000 G01 Z-15.000 F0.200 G01 X26.000 G01 Z-25.000 G01 X29.000 G00 X35.000 G00 Z0.000 G00 X22.000 G01 X24.000 Z-1.000 F0.200 G01 Z-15.000 G01 X25.000 G00 X44.414 G00 X50.401 G00 Z1.722 M09 M30 O0003右端外圓槽 %123 G95 G00 G97 S400 T0202 M03 M08 G00 X47.524 Z2.077 G00 Z-14.800 G00 X38.000 G00 X24.000 G99 G01 X20.000 F0.100 G01 Z-15.000 G01 X26.000 G00 X38.000 G00 X47.524 G00 Z2.077 M09 M30 O0004右端外螺紋 %123 G95 G00 G97 S450 T0303 M03 M08 G00 X32.330 Z1.162 G00 Z2.000 G00 X27.800 G00 X25.800 G00 X25.600 G99 G01 X23.800 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X25.600 G00 X25.800 G00 X27.800 G00 X27.400 Z2.000 G00 X25.400 G00 X25.200 G01 X23.400 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X25.200 G00 X25.400 G00 X27.400 G00 X27.000 Z2.000 G00 X25.000 G00 X24.800 G01 X23.000 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X24.800 G00 X25.000 G00 X27.000 G00 X26.600 Z2.000 G00 X24.600 G00 X24.400 G01 X22.600 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X24.400 G00 X24.600 G00 X26.600 G00 X26.200 Z2.000 G00 X24.200 G00 X24.000 G01 X22.200 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X24.000 G00 X24.200 G00 X26.200 G00 Z2.000 G00 X26.000 G00 X24.000 G00 X23.800 G01 X22.000 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X23.800 G00 X24.000 G00 X26.000 G00 X25.800 Z2.000 G00 X23.800 G00 X23.600 G01 X21.800 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X23.600 G00 X23.800 G00 X25.800 G00 X25.600 Z2.000 G00 X23.600 G00 X23.400 G01 X21.600 F0.100 G32 Z-13.000 F2.000 G01 X23.400 G00 X23.600 G00 X25.600 G00 X32.330 G00 Z1.162 M09 M30 O0005件2內孔 %123 G95 G00 G97 S700 T0404 M03 M08 G00 X19.534 Z1.748 G00 Z1.000 G00 X19.586 G00 X24.000 G00 Z0.000 G99 G01 X22.000 Z-1.000 F0.150 G01 Z-16.332 G00 X20.586 Z-15.625 G00 X19.586 G00 X19.534 G00 Z1.748 M09 M30 O0006件2內螺紋 %123 G95 G00 G97 S400 T0404 M03 M08 G00 X19.566 Z3.571 G00 Z2.000 G00 X19.600 G00 X20.600 G00 X20.800 G99 G01 X22.200 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X20.800 G00 X20.600 G00 X19.600 G00 X20.000 Z2.000 G00 X21.000 G00 X21.200 G01 X22.600 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X21.200 G00 X21.000 G00 X20.000 G00 X20.400 Z2.000 G00 X21.400 G00 X21.600 G01 X23.000 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X21.600 G00 X21.400 G00 X20.400 G00 X20.800 Z2.000 G00 X21.800 G00 X22.000 G01 X23.400 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X22.000 G00 X21.800 G00 X20.800 G00 Z2.000 G00 X21.000 G00 X22.000 G00 X22.200 G01 X23.600 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X22.200 G00 X22.000 G00 X21.000 G00 X21.200 Z2.000 G00 X22.200 G00 X22.400 G01 X23.800 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X22.400 G00 X22.200 G00 X21.200 G00 X21.400 Z2.000 G00 X22.400 G00 X22.600 G01 X24.000 F0.150 G32 Z-16.332 F2.000 G01 X22.600 G00 X22.400 G00 X21.400 G00 X19.566 G00 Z3.571 M09 M30 O0007件3內孔 %123 G95 G00 G97 S700 T0404 M03 M08 G00 X19.774 Z2.469 G00 Z0.707 G00 X20.586 G00 X22.586 G00 X24.000 Z-0.000 G99 G01 Z-34.000 F0.100 G01 X20.000 G00 X18.000 G00 Z0.707 G00 X26.586 G00 X28.000 Z-0.000 G01 Z-24.000 F0.100 G01 X26.000 G01 Z-34.000 G01 X24.000 G00 X18.000 G00 Z0.707 G00 X30.586 G00 X32.000 Z-0.000 G01 Z-20.000 F0.100 G01 X31.200 Z-24.000 G01 X28.000 G00 X22.000 G00 Z-0.000 G00 X36.000 G01 X32.000