20100410220311 - 邱冯平 - 典型数控加工类零件的数控编程与仿真(3)

华东交通大学理工学院毕业设计

改善力学性能，又能节约材料，减少机械加工量。由于是加工仿真，零件采用长度100mm，直径Φ60mm 的棒料，能够更好的完成其过程。

图2-3 车削零件毛坯

2.3定位基准的选择

1.粗基准的选择。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考下列原则：

(1)对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表 面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。

(2)对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面 的加工余量。

2.精基准的选择。精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则：基准重合原则、基准统一原则、自为基准原则和互为基准原则。

2.4零件的装夹

在数控车床上工件定位装夹的基本原则与普通机床相同，工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的优势，应考虑以下因素： 1）尽可能采用通用夹具，必须时才设计专用夹具 2）结构设计要满足精度要求 3）易于定位和装夹

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邱冯平： 典型数控加工类零件的数控编程与仿真加工 4）易于切削的清理

5）抵抗切削里有足够的刚度

使用三爪卡盘夹持毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度。零件需要加工两端，因此必须分两次装夹.该工件右端外表面为螺纹,不适于作装夹表面。所以，第一次夹毛坯右端Φ60mm,加工左端，伸长定位75mm；第二次装夹毛坯左端Φ30mm外圆表面，加工右端。

2.5确定工艺顺序及进给路线

1）先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工

2）先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面，等主要表面的加工，后安排如键槽、孔、和螺纹等次要表面的加工。

3）先面后孔 先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。，这样可以使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度。

4）基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来 零件加工工艺路线如表2-1所示。

表2-1 加工工艺过程卡

10 20 30 40 50 60 70 80 90 下料 粗车 粗车 精车 钻孔 扩孔 车槽 粗车 精车 圆柱毛坯长100mm，直径Φ60mm 三爪卡盘夹住，车右端面，长度100mm变为97.5mm 粗车整个外圆Φ30mm、外圆锥面Φ50mm，留0.2mm余量 精车外圆Φ30 0 -0.02mmm、外圆锥面Φ50mm 钻Φ18mm 扩孔至Φ20+0.05 mm，保证深度30±0.05mm 0槽宽5mm,深3mm。调头装夹φ30mm处 车端面保证95±0.05mm，车整个外圆表面其中包括Φ50mm,外球面R25mm，外圆Φ24mm,留余量0.2mm 0 精车外圆表面至尺寸Φ24mm, Φ50 0 -0.02mm,R25-0.05mm 100 车槽 110 车螺纹 车退刀槽宽5mm,深2mm 车M24×2mm的螺纹 去毛刺，入库 120 钳工

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2.6确定切削刀具、切削用量、基本工时、工序卡

1.刀具的选择

刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。

在经济型数控机床的加工过程当中，因为刀具的刃磨、测量和改换多为手动进行，用去的辅助时间较长，因此，必须适当安排刀具的顺序。一般应遵循以下原则： 1）尽量减少刀具数量；

2）一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤； 3）粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具； 4）先铣后钻；

5）先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；

6）在可能的情况下，利用数控机床的自动换刀功能，增高生产效率。本零件的加工刀具：

(1) 用Φ18mm 的钻头（2）Φ20mm扩孔钻 (3) 粗车及平端面选用35°硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr′=35°。（4)为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm 。

2.切削用量的选择

粗车时，最初选择的背吃刀量ap 尽可能大；其次选取的进给量 f 尽可能较大；最后选择一个最合适的切削速度V 。增大背吃刀量ap 就减少了走刀次数；增大进给量 f 就利于断屑。根据上述原则正确选择粗车切削用量对于提高生产效率、减少刀具磨损和节约加工成本是有利的。

精车时，对加工精度和表面粗糙度都有较高要求，加工余量不多。因此确定精车切削用量时，应首先考虑如何保证加工质量，然后才能在此基础上尽量提高生产效率。于是精车时应采用小（但不太小）的背吃刀量ap 和小的进给量 f ，并选用切削性能上等的刀具材料和合理的几何参数，达到最大的地提高切削速度V。

1） 进给量f的确定

进给量f 的选取需要和背吃刀量、主轴转速两者相适应。在保证工件加工质量的前提 下，可以选择较高的进给速度（2000mm/min 以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般选取f =0.3～0.8mm/r，

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邱冯平： 典型数控加工类零件的数控编程与仿真加工 精车时通常取f =0.1～0.3mm/r,

切断时f =0.05～0.2mm/r。如表2-2所示：

表2-2 进给量

进给速度 外圆 内孔 槽

粗 0.3mm/r 0.3mm/r 0.05mm/r 精 0.1mm/r 0.2mm/r 2） 主轴转速n的确定

本例中零件的加工，考虑工件材料45 钢，刀具用硬质合金钢，粗加工选择转500r/min,精加工选择1000r/min 车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min 来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车500 r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用350 r/min 更稳妥。得出表2-3数据

表2-3 主轴转速

主轴转速 外圆 内孔 槽

粗 500r/min 600 r/min 350 r/min 精 1000 r/min 1000 r/min 3）切削速度V的确定

在确定工件直径d；主轴转速n；

后可代入公式V=(πd n)/100就可以得出实际切削速度； 进给速度怎按Vf=f ×n来计算； 4）背吃刀量ap的确定

在工艺系统刚度和机床功率容许的情况下，尽量选择较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，通常应考虑留出精车余量，所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，通常取0.1～0.5mm。如表2-4：

表2-4 背吃刀量 背吃刀量 外圆 内孔 螺纹 槽 粗 1.5-2mm 1-1.5mm 随进刀次数依次减少 根据刀宽，分两次进行 精 0.-0.5mm 0.1-0.5

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3.基本工时的计算

基本工时：Tm=(L+△)∕nf

其中： L为切削量 △为切入、切出量 n为主轴转速 f为进给量 车螺纹时：Tm=i(L+△)/nf

i粗车时为4，精车时为2 辅助工时：Tf=(0.15~0.2)Tm 总工时：T=Tm+Tf+T其他

4.由上述数据与公式可以的出以下数控加工工序卡表2-5

表2-5 车削加工工序卡

工步号 三爪卡盘夹住，粗车10 右端面，长度100mm变为97.5mm 粗车整个外圆Φ20 30mm、外圆锥面Φ50mm，留0.2mm余量 30 40 50 精车外圆Φ30-0.02mm、外圆锥面Φ50mm 钻Φ18mm 扩孔至Φ20+0.05 mm，保0证深度30±0.05mm 0 工步内容 主轴转速切削速度进给量背吃刀基本工时刀具编号 （r/min） （m/min） （mm/r） 量（mm） （min） 600 113.04 0.15 1 0.83 T0001 500 94.2 0.3 1 0.33 T0002 1000 600 1000 350 600 500 95.47 33.912 62.8 32.97 113.04 94.2 15

0.2 0.3 0.2 0.05 0.15 0.3 0.2 9 1 1 1 1 0.24 0.17 0.15 0.17 0.83 0.317 T0002 T0003 T0004 T0005 T0001 T0002 60 加工槽宽5mm，深3mm。 70 80 调头装夹Φ30mm处 粗车端面保证95±0.05mm， 90 粗车整个外圆表面其

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