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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，以
2、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工艺
3、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，包括工艺过
4、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 产成本的
5、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 .刀具角度的选择刀具角度的选择
6、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度及较高的加工
7、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所用刀具进行加工工序
8、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。CAXA数控车具有全中文
9、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数控车基本应用界面由标题栏、
10、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；（7）生成NC代码；（8）查看代码
11、；（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 ，设置毛坯尺寸。毛坯尺寸左端外圆直径为2
12、6mm,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。,图5.4图5.5（4）经过对比加工方案
13、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！,
