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1、异形轴数控加工刀具参数的选择,一、零件图分析及零件的装夹方式,1 .零件图分析 如下图1.1零件所示,为所加工的零件图, 图1.1 该零件包括复杂的外型面加工,并有切槽,螺纹加工和切断等典型工序,其中 M12X1为细牙普通螺纹(粗牙螺纹不注螺距),公称直径为12mm,螺距为,1mm。所以应根据要求选择刀具和切削用量。所以应根据要求选择刀具和 切削量。其主要工艺分析如下: (1)零件尺寸精度要求不高,对精加工之后即可使用。 (2)直径最大处为24mm,长度为50mm,根据机床的类型和毛坯尺寸的选用原则 ,初步确定毛坯尺寸为26x85mm。 (3)零件为小批量生产,热处理可直接对毛坯进行调质处理,
2、以后对其进行切 削加工。 (4)由于异形轴各台阶之间相差不大,因此毛坯的材料种类可选用热轧圆钢,材 料成分铝合金。 2.确定零件的装夹方式 切削加工时,工件必须在机床夹具中定位和夹紧,使它在整个切削过程中始 终保持正确的位置。本零件为一轴类零件,又是小批量生产,又因为自定心夹盘 的三个卡爪是同步运动的,能自动定心,工件装夹后一般不需要找正。且自定心 卡盘装夹采用卡盘安装的装夹方式。所以采用三爪自定心卡盘。,二、 数控车床的加工工艺分析,数控机床的加工工艺与普通机床的加工工艺有许多相同之处,但也存在许多 不同之处。数控机床是严格按照加工的程序进行加工的,所加工的工件通常要比 普通机床所加工的工件
3、工艺规程复杂。使用数控机床进行加工时,首要的问题是 选择合适的工件。在生产中,并非所有的工件都适合数控机床加工,只有那些小 批量,特别是重复轮番投产,表面复杂,加工中需要测量,需要精密钻镗夹具等 工艺装备的工件,才是数控加工最合适的加工对象。 根据实际应用需要时,数控车床加工工艺分析主要考虑以下内容: (1)分析零件图样,明确加工内容、精度及技术要求。 (2)制定工艺过程,确定加工方案。 (3)设计工序内容,如工序的划分、工件定位与加紧、刀具的选择及切削用量的确定等。 (4)图形的数学处理及加工路线的确定等,如基点、节点的计算,对刀点、换刀点的选择,加工路线的确定等。 (5)编制工艺文件,包括
4、工艺过程卡、工序卡、刀具卡及加工路线图等。,三、数控刀具参数的选择,刀具几何参数的选择是否合理,对刀具的使用寿命、加工质量、生产效 率和加工成本有重要影响。各参数之间存在着相互依赖、相互制约的作用,因此 应综合考虑各种参数以便进行合理的选择。根据以上对零件的工艺分析该零件的 加工需要一把端面刀、两把外圆车刀(一把粗车外圆、一把精车外圆)、一把螺 纹车刀、一把切断刀(用于切断和切槽)。 刀具切削部分的几何参数,对切削过程中的金属变形、切削力、切削温度、 工件的加工质量以及刀具的磨损都有显著的影响。选择合理的刀具几何参数,就 是要在保证工件加工质量和刀具经济耐用度的前提下,达到提高生产率、降低生
5、产成本的目的。影响刀具合理几何参数的主要原因是工件材料、刀具材料及类型、 工艺系统刚度以及机床功率等。,1.刀具材料的选择 金属切削过程中,刀具的切削部分直接完成切削工作。刀具材料性能 的优劣直接影响刀具的质量。切削加工生产率和刀具耐用度的高低、零件加工精 度和表面质量的优劣等,在很大程度上都取决于刀具材料的选择是否合理。刀具 在工作时要承受很大的压力,冲击和摩擦,一般材料在这样恶劣的条件下会迅速 破损。因此,作为刀具材料必须具备下列五个方面的要求:(1)高的硬度和耐 磨性;(2)有足够的强度和韧性;(3)耐热性;(4)导热性; (5)良好的 工艺性能;(6)经济性。 2 .刀具角度的选择 刀
6、具角度的选择包括:刀具前角的选择、后角的选择、主偏角的选择、副偏 角的选择、过渡刃的选择以及刃倾角的选择。切削用量包括背吃刀量、进给量以 及主轴转速。 背吃刀量是指主刀刃与工件切削表面接触长度,在主运动方向及进给运动方 向所组成的平面的法线方向上测量的值。背吃刀量应根据加工余量确定。粗加工 时,除留下精加工的余量外,应尽可能一次走刀切除全部粗加工的余量,这样不 仅能在保证一定刀具使用寿命的前提下使进给量、背吃刀量、切削速度的乘积最 大,而且可以减少走到次数。在加工余量过大或工艺系统刚度不足等情况下,应 将第一次走刀的被吃刀量取大些,而第二次走刀的切削深度小些,以使精加工工 序获得较小的表面粗糙
7、度及较高的加工精度。,(2)主轴的转速S(r/min)要根据切削速度r(m/min)来选择。 r=SD/1000 式中:D-工件刀具直径(mm);r-切削速度,由刀具耐用度决定。经计算可选 粗加工切削速度为600(m/min),精加工切削速度为1000(m/min)。 (3)进给速度f(mm/min)是数控机床切削用量中的重要参数,可根据工件的进给 量的主要是切削力,一般多根据经验或查手册选取。这时,主要考虑工艺系统刚 度、切削力大小和刀具的尺寸等,必要时需进行验算。在半精加工和精加工时, 应按粗糙度要求,根据工件材料、刀尖圆弧半径、刀具副偏角、切削速度等选择 进给量。 根据上面刀具的参数以及
8、所用刀具进行加工工序的划分,并选择切削用量, 以下是对加工工序划分后制成加工工序卡片,如表3.1。,表3.1 加工工序卡,四、CAXA数控车自动编程软件介绍,数控车加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床,机床的控制系统对输入 信息进行运算与控制,并不断地向直接指挥运动的机电功能转换部件,机床的伺 服系统发送脉冲信号,伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理,然后由传动机 构驱动机床,从而加工零件。所以,数控车加工的关键是加工数据和工艺参数的 获取,即数控编程。数控编程分为手工编程和自动编程,自动编程是根据工件图 形和加工工艺采用专用软件自动生成加工程序。CAXA数控车是国产自动编程软件 之一。 C
9、AXA数控车具有全中文Windows界面,形象化的图标菜单,全面的鼠标拖动 功能,灵活方便的立即菜单参数调整功能,智能化的动态导航捕捉功能和多方位 的信息提示等。CAXA数控车具有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口, 可以绘制任意复杂的二维图形,通过数据接口与其他系统交换数据。CAXA数控车 提供了功能强大、使用简洁的轨迹生成手段,可按加工要求生成各种复杂图形的,加工轨迹。通用的后置处理模块使CAXA数控车可以满足各种机床的代码格 式,对生成的代码进行校验及加工仿真。将CAXA数控车同其他的专业制造 软件结合起来,将会满足任何CADCAM的需求。 1.CAXA数控车界面 CAXA数控
10、车基本应用界面由标题栏、菜单栏、绘图区、工具条和状态栏组 成,各种应用功能均通过菜单和工具条驱动,工具条中的每一个图标都对应一个 菜单命令。单击图标或单击菜单-命令,会得到相同的结果。状态条指导用户进 行操作并提示当前状态和所处位置,绘图区显示各种绘图操作的结果。 2.CAXA数控车加工过程 必须配置好机床,这是正确输出代码的关键。 看懂图样,用曲线工具条中的各项功能表达工件。 根据工件形状,选择合适的加工方式,生成刀位轨迹。 生成G代码,通过数据接口传给机床。 2.CAXA数控车加工过程 (1)刀具库管理;(2)轮廓粗车;(3)轮廓精车;(4)切槽加工;(5)螺纹加,工 ;(6)钻中心孔;(
11、7)生成NC代码;(8)查看代码;(9)参数修改;(10) 轨迹仿真;(11)代码反读;(12)机床设置;(13)后置处理设置。,五、零件的模拟对比加工及加工程序的确定,以下将利用CAXA数控车2013版这一软件对前面一章所选的刀具参数进行模拟 对加工,从而确定出比较合理的刀具方案。 从所用刀具的不同,可分为以下几个加工部分:1.端面加工刀具参数的对比 加工;2.粗加工刀具参数的对比加工;3.精加工刀具参数的对比加工;4.切槽模 拟加工刀具参数的对比加工;5.螺纹模拟加工刀具参数的对比加工。现就端面加 工来说明 。 (1)轮廓建模。绘制端面加工部分的外轮廓和毛坯轮廓,根据轮廓的加工要求 ,设置
12、毛坯尺寸。毛坯尺寸左端外圆直径为26mm,端面预留1mm,设置后的左端毛 坯如图5.1所示。 图5.1,加工轮廓粗车的毛坯轮廓时,先做轮廓右端端面,预留1mm的毛坯, 然后再做零件轮廓外圆毛坯,应使被加工轮廓和毛坯轮廓的两端相连接, 两轮廓共同构成一个封闭的加工区域。在选择被加工轮廓或毛坯轮廓时,如果发 现拾取失败,则说明该轮廓单独封闭或自相交。 (2)端面加工中的两种方案对比加工的刀具参数,如图5.2和图5.3所示参数表。 图5.2,图5.3 (3)生成刀具加工轨迹,如图5.4和图5.5所示。利用系统提供的模拟仿真功能 进行刀具轨迹的模拟,验证刀具路径是否正确。下面是两个方案的加工轨迹图。,
13、图5.4 图5.5 (4)经过对比加工方案一的刀具参数比较合理,选择方案一的刀具参数生成加 工程序,加工程序见论文附录一。,六、结论,通过方案一和方案二的对比模拟加工,可以得出如下结论: (1)在端面加工过程中,为了保证切削刀具有足够的强度,应选择较大的前角 和较小的后角,同时强化切削刃。 (2)在粗加工过程中,为了保证切削刀具有足够的强度,并考虑机床功率的大 小和切削效率的高低,应选择较小的后角和较大的前角,并强化切削刃和刀尖。 (3)在精加工过程中,主要的是加工零件的精度,所以应选择大的后角以及小 的前角,并且刀尖半径要取的较小。 (4)在切槽加工和螺纹加工中,一定要选择较小的切削速度,并且切槽刀的钢 性要好,所以切槽刀的刀具长度要在充分考虑槽深的情况下合理选择,不应选的 过长。,七 、致 谢,本毕业设计是在指导老师的精心指导下完成的, 老师在工作繁忙的情况下, 减少个人休息,抽出大量的时间对我们进行指导,及时解决所遇到的问题。往事 历历在目,导师严谨的治学作风、精湛的学术造诣、敏锐活跃的思维方式、高瞻 远瞩的洞察能力、对先进思想和技术积极开放的学习精神、宽厚的长者风范、乐 观的生活态度和高尚的品格风范使我深受启迪。在论文完成之际,向我的指导老 师表示衷心的感谢和深深的敬意!同时也向在设计过程中予以支持的系领导、提 供咨询的老师、给予帮助的同学表示感谢!,谢谢观看!,