数控加工工艺分析及其数控编程和仿真_课程设计

数控加工工艺分析及其数控编程和仿真_课程设计内容摘要：

铝、钛及其合金）；钢铁材料（碳钢、低合金钢、工具钢、不锈钢、耐热钢等）；复合材料；塑料类等。 （ 2） 被加工工件的材料性能状况。 包括硬度、韧性组织状态等。 （ 3） 被加工工件的几何形状、零件精度、和加工余量等因素。 （ 4） 切削工艺的类别。 分车、钻、铣、镗、粗加工、精加工、超精加工，内孔、外圆，切削流动状态，刀具变位时间间隔。 （ 5） 要求刀片（刀具）能承受的 切削用量（背吃刀量、进给量、 切削速度）。 （ 6） 被加工工件的生产批量，影响 到刀片（刀具）的经济寿命》 （ 7） 生产现场条件（操作间断时间、震动、电力波动或突然中断）。 选用数控铣刀时的注意事项 （ 1） 高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面。 因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，会加速刀具磨损。 （ 2） 在数控机床上铣削平面时，应该采用可转位式硬质合金 刀片铣刀。 一般采用两次进给，一次粗铣，一次精铣。 当连续切削时粗铣刀直径要小些，以减小切削转矩；精铣刀直径要大些最好能包容待加工表面的整个宽度。 加工余量大且加工表面又不均匀时，刀具要选择得小一些，否则在粗加工时，会因接刀刀痕过深而影响加 工质量。 （ 3） 加工余量较小 ， 并且 要求表面粗糙度较低时，应采用立方氮化硼（ CBN）. . 刀片面铣刀或陶瓷刀片面铣刀。 （ 4） 镶硬质合金立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。 （ 5） 加工精度要求较高的的凹槽时，采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具的半径补偿功能铣削槽的两边，直至达到精度要求为止。 （ 6） 镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削铣削毛坯表面和用于 孔的粗加工。 表 1— 3 总之选取刀具 主要取决于各工序的加工方法，工件材料，加工精度，所用机床性能，生产效率及经济性能等。 再生产中，应尽量采用标准刀具 对刀点与换刀点位置的确定 （ 1） 换刀点位置的确定。 换刀点是是指在编程加工中心，数控车床等多刀加工的各种数控机床所需加工程序是，指定用于换刀的位置点是相对于机床固定原点而设置的一个自动换刀或换工作台的位置。 换刀点得位置应保 证换刀时刀具与工件或机床不发生碰撞，同时要尽量减少换刀时的空行程距离。 （ 2） 对刀点用以确定工件坐标系相对于机床坐标之间的关系的点，是用来确定刀具与工件的相对关系的点 （ 3） 对刀点位置的确定：尽量与工件的设计基准或工艺基准相一致；尽量使加工程序中的引入（或返回）路线较短，并便于换刀 （ 4） 确定对刀点：对刀点距离车床主轴线 30mm，距离毛坯件右端面 5mm，对刀点在正 X，和正 Z 方向处于消除机械间隙状态。 序号 刀具号 刀具名称及规格 刀尖半径 R 加工表面 备注 1 T0101 硬质合金端面车刀 端面 手动 2 T0202 精车刀 3mm 钻中心孔 手动 3 T0303 钻头 钻 中心 孔 4 T0404 粗铣刀 铣 28mm179。 8mm的键槽 5 T0505 精铣刀 . . （ 5） 确定换刀点：对刀点距离车床主轴线 60mm即在正 X 方向，距离对刀点 30mm距离毛坯件右端面 5mm 即在 Z 方向与对刀 点一致，使车刀在 换刀过程中不碰撞到尾座上的顶尖。 带刀库的自动换刀装置换刀时，换刀点是某一固定点。 车削用量计算 背吃刀量 Ap 数控车床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度（用于恒线速度切削）、进给速度或进给量，粗车时背吃刀量 Ap 在保留半精车和精车加工余量的前提下，尽量将粗加工余量一次性切削完。 当加工余量过大时，应考虑工艺系统刚度和机床的有效功率，分两次切除。 半精加工时，如单边余量 h＞2mm，则应分两次切除；第一次背吃刀量 ap=﹙ 2／ 3－ 3／ 4﹚ h。 第二次背吃刀量ap=﹙ 1／ 3－ 1／ 4﹚ h。 如 h＜ 2mm，可一次切除。 精加工时，应一次切除全部余量。 进给量 f 进给速度 Vf 的选取应该与背吃刀量和主轴相适应。 在保证工件加工质量的前提下可以选择较高的进给速度（ 2020/min）。 确定进给速度的原则如下。 (1) 当工件的质量要求能够得到保证时，为了提高生产效率，可以选择较高的进给速度。 (2) 在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20~50mm/min 范围内选取。 (3) 当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度因选小些，一般在 20~50 /min 范围内选取。 (4) 刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。 铣刀切削用量的选择 铣削加工的切削用量包括主轴转速（切削速度）、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。 切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。 数控加工中 选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具寿命的前提下充分发挥机床性能和刀具的切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。 . . （ 1） 背吃刀量 Ap 为平行于铣刀轴线测量的切削尺寸，单位为 mm。 端铣时 Ap 为切削层深度；而圆周铣时， Ap 为 背加工表面宽度。 表 1— 4 硬质合金刀粗车外圆、端面的进给量参考值 工件材料 车刀刀杆尺寸（ B/mm 179。 H/mm） 工件直径Dw/mm 背吃刀量 ≦ 3 (3,5] 5,8] （ 8,12] ﹥ 12 碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢 16179。 25 20 40 60 100 400 ~ ~ ~ ~ ~ __ ~ ~ ~ ~ __ __ ~ ~ ~ __ __ __ ~ ~ __ __ __ __ __ 20179。 30 25179。 25 20 40 60 100 400 ~ ~ ~ ~ ~ __ ~ ~ ~ ~ __ __ ~ ~ ~ __ __ __ ~ ~ __ __ __ __ ~ 16179。 25 40 60 100 400 ~ ~ ~ ~ __ ~ ~ 1~.0~ __ ~ ~ ~ __ __ ~ ~ __ __ __ __ 铸铁铜合金 20179。 30 25179。 25 40 60 100 400 ~ ~ ~ ~ __ ~ ~ ~ __ ~ ~ ~ __ __ ~ ~ __ __ __ __ 所选棒料直径为 φ 100179。 130。 由上表得：粗车时进给量 f=～ ，按CA6140，车床说明书，其值取 f=。 车刀尺寸为 20179。 30. ②半精加工和精加工时，由于进给量对工件 的已加工表面粗糙度影响很大，. . 一般进给量取得都较小。 通常按照工件加工表面粗糙度值的要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度等条件来选择合理的进给量。 当切削速度提高，刀尖圆弧半径增大，或刀具磨有修光刃时，可以选择较大的进给量，以提高生产率。 表表 1— 5 按表面粗糙度选择的半精车、精车的进给量参考值 工件材料 表面粗糙度 Ra/um 切削速度范围Vc（ m178。 min1） 刀尖圆弧半径 Rε /mm 进给量 f/mm178。 r1 铸铁、青铜 铝合金 5~10 ~5 ~ 不限 ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ ～ 碳钢及合金钢 5~10 ＜ 50 ～ ～ ～ ＞ 50 ～ ～ ～ ~5 ＜ 50 ～ ～ ～ ＞ 50 ～ ～ ～ ~ ＜ 50 ～ ～ 50~100 ～ ～ ～ ＞ 100 ～ ～ ～ 半精加工时，查表 2 确定；精加工时，进给量 f 的大小主要受到表面粗糙度限制，然后对照机床说明书的进给量。 综合考虑，背吃刀量选 3mm，毛坯直径100mm。 计算切削用量 背吃刀量 Ap 和进给量 f 确定后，可按刀具的耐用度 T，用公式求出切 削速度 V或查表选定 V值 粗车切削计算 1） 粗车 φ95外圆 ﹙ 1﹚ . 背吃刀量查表 1：单边余量 5mm，背吃刀量 Ap=2mm。 ﹙ 2﹚ .进给量根据表 1，选用 f=﹙ 3﹚ .切削速度：根据 表 1— 3 得 Vc=. . ﹙ 4﹚ .确定主轴转速 : m i n/365100 rdwVcNs   ππ 按机床选取 n=400r/min。 所以实际切削速度为 m i n/1000 4001001000 mdnV  ππ 2） 粗车φ 90 外圆 ﹙ 1﹚ .背吃刀量：单边余量 3mm，背吃刀量 Ap=2mm。 ﹙ 2﹚ .进给量：根据表 1— 3 得 f=﹙ 3﹚ .切削速度：根据表 1— 3 得 Vc=﹙ 4﹚ .确定主轴转速 m i n/ rdwVcNs   ππ 按机床选取 n=400r/min。 所以实际切削速度为 m i n/ 400901000 mdnV  ππ 3） 粗车 φ80mm的外圆 ① 背吃刀量：单边余量 Z=5mm 可由《零件加工工艺与工装设计》 Ap1=190。 z= Ap2=188。 z= ② 进给量：根据表 1— 3 得，选用 f= ③ 切削速度：根据表 1— 3 得， Vc= ④ 确定主轴转 速： m i n/ rdwVcNs   ππ 按机床选取 n=250/min，所以实际切削速度为： m i n/ 400911000 mdnV  ππ 精车切削计算 ： 1）精车 φ95mm的外圆 ① 被吃刀量：单边余量 Z= 一次切除 ② 进给量 ：根据表 1— 4 得，选用 f=. . ③ 切削速度：根据表 1— 4 得， Vc= ④ 确定主轴转速： m i n/ rdwVcNs   ππ 按机床选取 n=500/min，所以实际切削速度为： m i n/1000 500911000 mdnV  ππ 2）精车 φ90mm的外圆 ① 被吃刀量：单边余量 Z=1mm 一次切除 ② 进给量：根据表 1— 4 得，选用 f= ③ 切削速度：根据表 1— 4 得， Vc= ④ 确定主轴转速： m i n/33691 rdwVcNs   ππ 按机床选取 n=450/min，所以实际切削速度为： m i n/ 450911000 mdnV  ππ 3）精车 φ80mm的外圆 ① 被吃刀量：单边余量 Z= 一次切除 ② 进给量：根据 表 1— 4 得，选用 f= ③ 切削速度：根据 表 1— 4 得， Vc= ④ 确定主轴转速： m i n/ rdwVcNs   ππ 按机床选取 n=560/min，所以实际切削速度为： m i n/ 560811000 mdnV  ππ 表 1—6 铣削用量 工件材料 高速铣刀 硬质合金铣刀 切削速 进给量 背吃刀量 切削速度 进给量 背吃刀量 . . 度/(m178。 min1) mm178。 /z1 粗铣 精铣 mm178。 min1 mm178。 z1 粗铣 精铣 低碳钢 中碳钢 高碳钢 灰铸铁 21~25 21~35 12~25 14~28 ~ ~ ~ ~ ＜ 5 ＜ 4 ＜ 3 5~7 ~1 150~190 120~150 60~90 72~100 ~ ~ ~ ~ ＜ 12 ＜ 7 ＜ 4 10~18 ~1 表 1— 7 常见通用机床的主轴转速和进给量 类别 型号 技术参数 主轴转速 /(r178。 min) 进给量 /（ mm178。 r） 车床 CA6140 正转 、 1 2 3 50、 6。