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宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目：轉(zhuǎn)子零件的數(shù)控加工工藝及編程 系 部 機(jī) 電 技 術(shù) 系 專 業(yè) 名 稱 數(shù) 控 技 術(shù) 班 級 數(shù) 控 1043班 姓 名 ___ 學(xué) 號 ______ 指導(dǎo)教師姓名 _______________ ______________ 2006年 9 月 20 日 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題報告 姓名 黃小瓊 性別 女 學(xué)號 200410199 系部 機(jī)電技術(shù)系 專業(yè) 數(shù)控技術(shù) 與運(yùn)用 論文(設(shè)計(jì)) 題目 轉(zhuǎn)子零件的數(shù)控加工工藝及編程 課題來源 企業(yè) 課題類別 設(shè)計(jì)與加工 選做本課題的原因及條件分析： 原因：選擇該課題涉及到的知識面非常廣泛。不僅能復(fù)習(xí)和鞏固所學(xué)知識，而且還能 培養(yǎng)我們的專業(yè)技能，以及一些設(shè)計(jì)和應(yīng)用開發(fā)的能力。另一方面，該課題融匯了機(jī)械制 圖、機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計(jì)、公差與配合及數(shù)控加工、數(shù)控工藝分析、數(shù)控編程和加工過程 中的刀具、加工設(shè)備的選擇等等。 條件：根據(jù)圖書館的資料，學(xué)院現(xiàn)有數(shù)控加工室設(shè)備。 指導(dǎo)教師意見： 簽名： 年 月 日 系部畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）領(lǐng)導(dǎo)小組意見： （簽章） 年 月 日 宜賓職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書 系 部 機(jī) 電 技 術(shù) 系 專 業(yè) 名 稱 數(shù) 控 技 術(shù) 應(yīng) 用 班 級 姓 名 學(xué) 號 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 轉(zhuǎn)子零件的數(shù)控加工工藝及編程 指導(dǎo)教師姓名 教研室（系）主任簽字 2006年 9 月 20 日 內(nèi)容和要求： 一、提交成果形式 1、用標(biāo)準(zhǔn)圖紙 A4繪制的零件圖樣 1份； 2、按圖樣加工的零件實(shí)物 1件（材料鑄鋁） ； 3、畢業(yè)設(shè)計(jì) 1份（反映零件的加工工藝分析等內(nèi)容） 。 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 1、緒論：選題的依據(jù)、必要性； 2、典型零件的數(shù)控加工 （1）零件分析:零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)工藝性、精度要求等； （2）毛坯的選擇：選擇的原則、選擇確定的所加工零件的毛坯；應(yīng)進(jìn)行不 同選擇的對比分析； （3）加工定位基準(zhǔn)的選擇：選擇定位基準(zhǔn)的原則、確定所加工零件的定位 基準(zhǔn)、裝夾方案及其原因； （4）加工路線的確定：各表面加工方案、加工階段的劃分及其原因、加工 工序順序的安排及其原因；初步制定加工工藝路線卡；應(yīng)進(jìn)行不同方案的對比分 析； （5）切削用量的確定：主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、背吃刀量的確定（以公式為 依據(jù)） ，確定出各工序的尺寸； （6）選擇確定機(jī)床、刀具、量具及其它工藝裝備，并進(jìn)行相應(yīng)的分析說明； （7）制定出完整的數(shù)控加工工序卡、刀具卡； （8）結(jié)論：零件加工的精度情況等及其改進(jìn)措施； （9）參考文獻(xiàn)； （10）附錄 三、要求 1、產(chǎn)品加工中嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)程及學(xué)院的有關(guān)規(guī)章制度，產(chǎn)品符合要 求； 2、按時獨(dú)立完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)工作； 3、畢業(yè)設(shè)計(jì)做到：立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；分析處理科學(xué)； 文字通順，技術(shù)用語準(zhǔn)確，符號統(tǒng)一，編號齊全，書寫工整規(guī)范，圖表完備、整 潔、正確，字?jǐn)?shù)不少于 5000字。 指導(dǎo)教師簽字： 2006 年 月 日 摘要 本設(shè)計(jì)是轉(zhuǎn)子零件的設(shè)計(jì)與加工。它結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn) 要求進(jìn)行加工，有具體的零件分析和工藝路線，對零件的加工工藝、刀具的選 擇、機(jī)床的選擇等分析明確，有完整的加工方案、分析過程和程序說明，工藝 路線合理且滿足要求，最后制造出產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)；轉(zhuǎn)子；加工 目 錄 1 緒 論 ..........................................................................................................................1 2 分析零件 ........................................................................................................2 2.1 用 CAD 繪制工程圖 ......................................................................................2 2.2 用 CAM 生成實(shí)體圖 ......................................................................................3 2.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) .........................................................................................................3 2.4 零件結(jié)構(gòu)工藝性 .............................................................................................3 2.5 精度要求 .........................................................................................................4 3 毛坯的確定 ....................................................................................................4 3.1 選擇毛坯的原則 .............................................................................................4 3.2 毛坯余量 .........................................................................................................4 4 定位基準(zhǔn)和裝夾方案的選擇 ...........................................................................5 4.1 定位基準(zhǔn)的選擇原則 .....................................................................................5 4.2 選擇裝夾方案的原則 .....................................................................................6 4.3 確定定位基準(zhǔn)、裝夾方案 .............................................................................6 5 加工路線的確定 .............................................................................................7 5.1 進(jìn)給路線確定 .................................................................................................7 5.2 確定加工工序順序 .........................................................................................7 5.3 制定工藝方案 .................................................................................................7 6 選擇切削用量 .................................................................................................8 6.1 主軸轉(zhuǎn)速 .........................................................................................................8 6.2 進(jìn)給速度 .......................................................................................................10 6.3 背吃刀量 .......................................................................................................11 7 選擇機(jī)床 ......................................................................................................11 8 選擇刀具 ......................................................................................................12 8.1 刀具選取原則 ...............................................................................................12 8.2 確定刀具 .......................................................................................................13 9 冷卻液選擇 ..................................................................................................13 10 制定工藝卡 ................................................................................................13 10.1 工藝過程卡 .................................................................................................13 10.2 工序卡 .........................................................................................................15 10.3 刀具卡片 .....................................................................................................22 11 編寫程序 ....................................................................................................23 12 零件加工 ....................................................................................................28 12.1 回機(jī)床零點(diǎn) .................................................................................................28 12.2 建立工件坐標(biāo) .............................................................................................28 12.3 程序驗(yàn)檢 .....................................................................................................28 12.4 自動運(yùn)行 .....................................................................................................28 13 產(chǎn)品檢驗(yàn)與分析 .........................................................................................29 總 結(jié) ...............................................................................................................30 致 謝 ...............................................................................................................31 參考文獻(xiàn) ..........................................................................................................32 0 1 緒 論 社會上對掌握數(shù)控技術(shù)的人才需求量越來越大，特別是對掌握數(shù)控加工技 術(shù)的人才需求量最大。我們學(xué) 院 以 培 養(yǎng) 技 術(shù) 型 人 才 為 基 本 理 念 ， 符 合 了 當(dāng) 前 國 情 的 發(fā) 展 需 求 。 學(xué)院數(shù)控設(shè)備的更新也能夠滿足數(shù)控加工工藝對典型零件 進(jìn)行加工的要求。本設(shè)計(jì)說明書是結(jié)合以上情況而編寫的。 本設(shè)計(jì)說明書面向我們數(shù)控專業(yè)學(xué)生所需掌握的技能，突出了數(shù)控加工的 特點(diǎn)，零件加工的工藝性特點(diǎn)，培養(yǎng)我們?nèi)娴臄?shù)控加工能力，能制定出合理 的數(shù)控加工工藝規(guī)程，能夠制定加工工藝，編制程序，進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，自己利 用設(shè)備執(zhí)行加工工藝過程，加工出合格的零件，并掌握加工中夾具的合理選用， 了解刀具的材料、特點(diǎn)、以及如何選用刀具等一系列的問題。 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書，是根據(jù)大專三年在學(xué)校所學(xué)知識的歸納和總結(jié)，實(shí) 踐而寫的，其內(nèi)容簡單，通俗易懂，容易掌握，根據(jù)理論聯(lián)系到實(shí)際加工，對 實(shí)例進(jìn)行全面分析，具有示范性，有利于實(shí)踐操作，更利于培養(yǎng)我們的綜合能 力。 1 2 分析零件 2.1 用 CAD 繪制工程圖 由于加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點(diǎn)來編制，在圖形中幾何要素間的相互關(guān)系 應(yīng)明確，如圖 2-1： 轉(zhuǎn) 子 零 件 加 工 宜 賓 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院比 例 材 料 圖 號 共 張鑄 鋁1:審 核制 圖 黃 小 瓊 日 期 206.9學(xué) 號 4 A412 銳 邊 去 毛 刺1材 料 不 能 有 裂 紋 和 氣 孔技 術(shù) 要 求 ： 其 余 圖 2-1 轉(zhuǎn)子零件簡圖 2 2.2 用 CAM 生成實(shí)體圖 圖 2-2 轉(zhuǎn)子零件實(shí)體圖 2.3 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 結(jié)合零件圖（圖 1）可知，該零件主要是由外輪廓、凸臺、凹槽、島嶼、孔 組成。需要加工工件外輪廓、 80mm 凸臺、R15mm 花型凹槽、 30mm 島、?? 20mm 通孔和 4× 6mm 孔等工序才能完。? 2.4 零件結(jié)構(gòu)工藝性 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指根據(jù)加工特點(diǎn)，對零件得到設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的要求，也 就是說零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)會影響或決定工藝性的好壞。根據(jù)銑削加工的特點(diǎn)，從 以下幾方面來考慮結(jié)構(gòu)工藝特點(diǎn)。 （1）零件圖樣尺寸的正確標(biāo)注。由于加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)來編制的， 因此，各圖形幾何要素間的相互關(guān)系應(yīng)明確；無引起矛盾的多余尺寸或影響工 序安排的封閉尺寸等。 （2）保證獲得要求的加工精度 （3）盡量統(tǒng)一零件輪廓內(nèi)圓弧的有關(guān)尺寸 （4）保證基準(zhǔn)統(tǒng)一 分析零件的變形情況，零件在數(shù)控銑削加工時的變形，不僅影響加工質(zhì)量， 而且當(dāng)變形較大時，將使加工不能繼續(xù)進(jìn)行下去。這時就應(yīng)當(dāng)考慮采取一些必 3 要的工藝措施進(jìn)行預(yù)防。 2.5 精度要求 上圖 2-1 中要求最高尺寸公差為 0.027mm，表查 2-1 標(biāo)準(zhǔn)公差值，該零件 最高精度等級為 IT8 級。內(nèi)孔表面粗糙度為 Ra3.2 m，上表面粗糙度為 Ra6.3? m，其余表面粗糙度為 Ra 12.5 m。數(shù)控銑削加工經(jīng)粗、精加工可達(dá)到 IT7—?? IT9 級，表面粗糙度可達(dá)到要求，故比較容易加工。 表 2-1 標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值（摘自 GB/T 1800.3—1998） 公差等級 IT4 IT5 IT6 IT7 IT8 IT9 IT10 IT11 IT12 IT13 基本尺寸/ mm ?m mm 3?3 4 6 10 14 25 40 60 0.10 0.14 >3～6 4 5 8 12 18 30 48 75 0.12 0.18 >6～10 4 6 9 15 22 36 58 90 0.15 0.22 >10～18 5 8 11 18 27 43 70 110 0.18 0.27 3 毛坯的確定 3.1 選擇毛坯的原則 零件在進(jìn)行數(shù)控銑削加工時，外凸臺 80mm 加工余量較大，R15mm 花型? 凹槽及鉆孔加工余量較小，該零件為轉(zhuǎn)子零件，在工作過程中屬配合工作，要 承受較大的摩擦力，所選材料應(yīng)具有高耐磨性、高強(qiáng)度和抗高溫的能力。結(jié)合 自己的實(shí)際情況，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中選擇毛坯為鑄鋁。 3.2 毛坯余量 選擇鑄鋁件，考慮到用砂型鑄造后產(chǎn)生誤差、收縮量及金屬液體流動性差不 能充滿型腔等造成余量不均勻的問題，此外，還考慮毛坯在鑄造過程中的扭曲 變形造成有些地方的加工余量不充分，不穩(wěn)定。因此，毛坯選擇應(yīng)大一些。該 零件尺寸為 100mm 100mm 13.5mm，所以我選毛坯尺寸為? 115mm 115mm 20mm，在數(shù)控銑削加工中，能保證其具有充分穩(wěn)定的加工余 量。 4 圖 3-1 零件毛坯圖 4 定位基準(zhǔn)和裝夾方案的選擇 4.1 定位基準(zhǔn)的選擇原則 定位基準(zhǔn)是工件加工時所用的基準(zhǔn)。定位基準(zhǔn)有粗精基準(zhǔn)之分，在選擇粗 基準(zhǔn)時主要考慮兩個問題：一是保證加工面與不加工面的相對位置精度要求； 二是合理分配各加工表面的加工余量。具體原則如下： 選擇粗基準(zhǔn)的原則考慮如下： （1）對于同時具有加工表面和不加工表面的零件，為保證不加工表面加工 表面的位置精度，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。 （2）對于具有較多加工表面的工件選擇粗基準(zhǔn)時，應(yīng)考慮合理分配各表面 的加工余量（保證各表面都有足夠的余量和選擇重要表面作為粗基準(zhǔn)） 。 （3）粗基準(zhǔn)應(yīng)避免重復(fù)使用。 （4）選擇粗基準(zhǔn)的平面應(yīng)平整，沒有冒口或飛邊等缺陷，以便定位可靠粗 基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件加工精度出發(fā)，同時考慮裝夾方便夾具結(jié)構(gòu)簡單。 選擇精基準(zhǔn)的原則考慮如下： （1）基準(zhǔn)重合原則 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 5 （3）自為基準(zhǔn)原則 （4）互為基準(zhǔn)原則 （5）精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便。 4.2 選擇裝夾方案的原則 在確定加工方案時，要根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)來確定工件的裝 夾定位方式，并選擇合理的夾具，一般考慮以下幾點(diǎn)： （1）夾緊機(jī)構(gòu)和其它元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開，要求夾持工件 后夾具等一些組件不能與刀具運(yùn)動軌跡發(fā)生干涉。 （2）必須保證最小的夾緊變形，工件加工時切削力大，需要的夾緊力也大， 但不能把工件夾變形。因此，必須慎重考慮夾具的支撐點(diǎn)、定位點(diǎn)和夾緊點(diǎn)。 （3）夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，對形狀簡單的單件小批量生產(chǎn)的零件可以選用 通用夾具。 （4）夾具應(yīng)便于與機(jī)床工作臺及工件定位表面間的定位元件連接。 4.3 確定定位基準(zhǔn)、裝夾方案 進(jìn)綜合分析，選擇零件的幾何中心為定位基準(zhǔn)；由于該圖采用一次性裝夾 可以完成全部加工內(nèi)容，其外輪廓是平面，所以夾具上我采用虎鉗進(jìn)行裝夾。 附虎鉗夾具如圖 4-1： 圖 4-1 虎鉗夾具 6 5 加工路線的確定 5.1 進(jìn)給路線確定 （1）先粗后精 粗車在較短的時間內(nèi)將工件各表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高 金屬切除率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻 性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車。 （2）先近后遠(yuǎn) 在一般情況下，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少 空行程時間。 （3）內(nèi)外交叉 對既有內(nèi)表面(內(nèi)型、腔) ，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時， 應(yīng)先進(jìn)行外、內(nèi)表面粗加工，后進(jìn)行外、內(nèi)表面精加工。 （4）保證工件加工剛度原則 應(yīng)先安排對工件剛性破壞較小的工步，后安排對工件剛性破壞較大的工步， 以保證工件加工時的剛度要求。 （5）同一把刀能加工內(nèi)容連續(xù)加工原則 此原則的含義是用同一把刀把能加工的內(nèi)容連續(xù)加工出來，以減少換刀次 數(shù)，縮短刀具移動距離。 5.2 確定加工工序順序 （1）先加工定位面，即上道工序的加工能為后面的工序提供精基準(zhǔn)和合適 的夾緊表面。 （2）先加工平面后加工孔；先加工簡單的幾何形狀再加工復(fù)雜的幾何形狀。 （3）對精度要求高，粗精加工需分開進(jìn)行的，先粗加工后精加工。 5.3 制定工藝方案 根據(jù)零件加工精度，表面粗糙度、材料、結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，確定零件表面 的數(shù)控銑削加工方法及加工方案。 根據(jù)零件圖樣，制定以下工藝方案，選取最佳一種， （即加工工時最短又能 7 保證質(zhì)量）下面制定兩套工藝方案并進(jìn)行比較。 方案一： 銑 3mm 的夾持面——翻面夾持——粗銑上平面——精銑上平面——粗銑 80mm 凸臺 ——精銑 80mm 凸臺——粗銑 R15mm 花形凹槽——精銑 R15mm?? 花形凹槽——粗銑 30mm 島——精銑 30mm 島————鉆 20mm 孔——鉆?? 4 6mm 孔——銑夾持面? 方案二： 銑 3mm 的夾持面——翻面夾持——粗銑上平面——精銑上平面——粗銑 80mm 凸臺 ——粗銑 R15mm 花形凹槽——粗銑 30mm 島——精銑 80mm? ?? 凸臺——精銑 R15mm 花形凹槽——精銑 30mm 島——鉆 20mm 孔——鉆 4 6mm 孔——銑夾持面? 分析工藝方案，方案一粗精銑混合進(jìn)行，違背了先粗后精的原則，增加了 換刀次數(shù)多，加工工時也較長，嚴(yán)重影響加工效率；方案二它遵循了數(shù)控加工 中先粗后精的原則，基準(zhǔn)先行的原則，先面后孔的原則，先主后次的原則。同 時，遵循了以同一把刀具加工的工序連續(xù)加工原則，減少了加工過程中重復(fù)定 位次數(shù)、換刀次數(shù)，從而保證了零件的加工精度，提高了生產(chǎn)效率。 因此，在考慮生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求，采用第二種 方案進(jìn)行加工。 6 選擇切削用量 根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、刀具耐用度，先確定背吃刀量、 進(jìn)給量，最后選擇合適的切削速度。 6.1 主軸轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速 n（r/min）要根據(jù)允許的切削速度 （m/min）和工件的（或刀具）cv 直徑來確定，計(jì)算公式為： n= (6-1)dvc?10 8 式中：d—銑刀直徑，單位 mm —切削速度，單位 m/mincv 由于每把刀具的計(jì)算方式相同，現(xiàn)選取 20 的立銑刀為例說明其計(jì)算過程。? d=20mm 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低，主要取決于被加工零件的精度、材 料、刀具的材料和刀具的耐用度等因素。選取可參考表 6-1。 表 6-1 銑削時切削速度 切削速度 /(m/min)cv 工件材料 硬度/HBS 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 <225 18~42 66~150 225~325 12~36 54~120鋼 325~425 6~21 36~75 <190 21~36 66~150 190~260 9~18 45~90鑄鐵 160~320 4.5~10 21~30 鋁 70~120 100~200 200~400 黃銅 53~56 20~50 100~180 從理論上講， 的值越大越好，因?yàn)檫@不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避cv 免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實(shí)際上由于機(jī)床、刀 具等的限制，綜合考慮： 取粗銑時 =150m/min 精銑時 =200m/mincvcv 代入 6-1 式中： = =粗n2014.35?精n2014.3? =2388.5r/min =3184.7r/min 計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n 要根據(jù)機(jī)床有的或接近的轉(zhuǎn)速選取 取 =2389 r/min =3185 r/min粗n精n 9 同理計(jì)算 6 鍵槽銑刀：取 =1800r/min = 2000r/min?粗n精n 6.2 進(jìn)給速度 切削進(jìn)給速度 F 是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移， 單位 mm/min。它與銑刀的轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) z 及每次進(jìn)給量 （mm/z）的關(guān)Zf 系為 F= zn (6-2)Zf 每次進(jìn)給量 的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表Zf 面粗糙度值等因素。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高， 越小，反之則越大；工件Zf 表面粗糙度值越小， 就越?。挥策M(jìn)合金銑刀的每次進(jìn)給量高于同類高速鋼銑Zf 刀，可參考表 6-2 選取 表 6-2 銑刀每次進(jìn)給量 Zf 每齒進(jìn)給量 /（mm/z） 粗銑 精銑工件材料 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 0.10~0.15 0.10~0.25 鑄鐵 0.12~0.20 0.15~0.30 0.02~0.05 0.10~0.15 鋁 0.06~0.20 0.10~0.25 0.05~0.10 0.02~0.05 綜合選?。捍帚?=0.06 mm/zZf 精銑 =0.03mm/z 銑刀齒數(shù) z=3 上面計(jì)算出： =2389 r/min =3185 r/min粗n精n 將它們代入式子 6-2 計(jì)算。 粗銑時：F=0.06 ×3×2389 =430mm/min 精銑時：F=0.03 ×3×3185 =287mm/min 10 切削進(jìn)給速度也可由機(jī)床操作者根據(jù)被加工工件表面的具體情況進(jìn)行手動 調(diào)整，以獲得最佳切削狀態(tài)。 6.3 背吃刀量 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng) 盡可能使背吃刀量等于工作的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效 率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般留 0.1~0.3mm。 總之，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn) 用 類比方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)， 以形成最侍切削用量。 7 選擇機(jī)床 我院數(shù)控加工室現(xiàn)有 FANUC-0I 系統(tǒng)的銑削用機(jī)床有三臺，兩臺為數(shù)控銑 削加工中心 KVC650，一臺為立式數(shù)控銑床 XK5032A。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、形狀 以及精度等條件來選擇數(shù)控設(shè)備的型號，由于該零件是由直線、圓弧構(gòu)成，形 狀不是很復(fù)雜，但工序較多，雖然以上兩種設(shè)備均可進(jìn)行加工，但是 XK5032A 系統(tǒng)沒有自動換刀裝置，零件在加工過程中需要多次換刀，為了減少換刀次數(shù)， 提高零件的表面粗糙度和加工效率，所以選擇加工中心 KVC650 進(jìn)行零件加工。 KVC650 技術(shù)指標(biāo)如下表： 表 7-1 立式加工中心 KVC650 技術(shù)指標(biāo) 行程（X/Y/Z） 650×450×500mm 工作臺尺寸 1370×405mm 主軸轉(zhuǎn)速 60～6000r/min 刀柄規(guī)格 BT40 ATC 刀具數(shù) 10 把 最大刀具直徑 100mm 最大刀具長度 250mm 最大刀具重量 6Kg 11 控制系統(tǒng) FANUC 0i 定位精度 0.015mm 附數(shù)控銑削加工中心 KVC650 的外形圖 圖 7-1 KVC650 的外形圖 8 選擇刀具 8.1 刀具選取原則 在滿足各個部位加工要求的前提下，盡量減小刀具長度，以提高工藝系統(tǒng) 的剛性，制造工藝和編程時，一般不用準(zhǔn)確定刀具的長度，只需初步估算出刀 具長度范圍。根據(jù)公式選取： T1=A-B-N+L+Zo+Tt 公式中：T1——刀具長度 A——主軸端面至工作臺中心最大距離 B——主軸在 Z 向的最大行程 N——加工表面距離工作臺中心距離 12 L——工件達(dá)到加工深度尺寸 Zo——刀具切出工件長度（已加工表面 2~5mm，毛坯表面 5~8mm） Tt——鉆頭尖端錐度部分長度，一般 Tt=0.3d。 8.2 確定刀具 結(jié)合公式根據(jù)不同的加工內(nèi)容，則需要不同規(guī)格的刀具來進(jìn)行加工，該零 件材料為鑄鋁，毛坯為 115 mm×115 mm×20mm，而轉(zhuǎn)子零件實(shí)際尺寸為 100 mm×100 mm×13.5mm，余量較多?？紤]到加工效率、走刀痕跡、走刀的重疊 量等工藝，確定粗、精銑平面時使用 100 的面銑刀，外輪廓、凸臺粗加工采? 用直徑為 20 的立銑刀，花形凹槽粗精加工使用 6 的鍵槽銑刀，凸臺精加工? 采用 6 的立銑刀，4× 6㎜孔均采用直徑為 6 的鉆頭進(jìn)行加工。? 9 冷卻液選擇 在切削加工過程在，被切削層金屬的變形、切屑與刀具前刀面的摩擦和工 件與刀具后刀面的摩擦要產(chǎn)生大量的熱（切削熱） 。大量的切削熱被工件吸收 9%～30%、切屑吸收 50%～80% 、刀具吸收 4%～ 10%、其余周圍介質(zhì)傳出，而 在鉆削時切削熱有 52%傳入麻花鉆，使用切削液可以有效的降低溫度還可以防 止切削層金屬的變形，減少切削與刀具和工件的摩擦，從而，提高加工精度。 通過查詢資料，知道常用的冷卻液主要以下有三種 表 9-1 常用冷卻液 冷卻液名稱 主要成份 主要作用 水溶液 水、防銹添加劑 冷卻 乳化液 水、油、乳化劑 冷卻、潤滑、清洗 切削油 礦物油、動植物油、極壓添加 劑或油性 潤滑 根據(jù)零件材料和刀具材料，該零件材料為鑄鋁，所用刀具為高速鋼，所以 13 該加工采用乳化液作為冷卻液。 10 制定工藝卡 10.1 工藝過程卡 根據(jù)前述的工藝方案制定轉(zhuǎn)子零件加工的主要工藝過程，如表 11-1： 表 10-1 轉(zhuǎn)子零件的加工工藝過程卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子零件 零件材料 鋁件 車間 數(shù)控加工室 工 序 工序名稱 設(shè)備名稱 夾具 進(jìn)給量(mm/r) 主軸轉(zhuǎn) (r/min) 切削速度 (mm/min) 1 粗- 精銑上 平面 銑床 KVC650 虎鉗 0.8mm/r （精）0.6m/r 3000r/min（ 精） 2500r/min 800mm/min （精） 600 mm/min 2 粗- 精銑輪 廓 銑床 KVC650 虎鉗 0.4mm/r （精）0.2mm/r 2000r/min（ 精） 2500r/min 300mm/min （精） 200 mm/min 3 粗-精銑 80 凸臺? 銑床 KVC650 虎鉗 0.5mm/r （精）0.1mm/r 2000r/min（ 精） 2000r/min 300mm/min （精） 180 mm/min 4 粗-精銑 R15 凹槽 銑床 KVC650 虎鉗 0.3mm/r （精）0.1mm/r 1800r/min（ 精） 2000r/min 250mm/min （精） 200 mm/min 5 粗-精鉆 20 孔? 銑床 KVC650 虎鉗 0.3mm/r （精）0.1mm/r 800 r/min（精） 1000r/min 180mm/min （精） 150 mm/min 6 粗-精銑 30 島? 銑床 KVC650 虎鉗 0.3mm/r （精）0.1mm/r 1800r/min（ 精） 2000r/min 250mm/min （精） 200 mm/min 14 7 鉆 4 6 通?? 孔、沉孔 銑床 KVC650 虎鉗 0.3mm/r （精）0.1mm/r 1200 r/min 80 mm/min 編制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 1 頁 第 1 頁 10.2 工序卡 表 10-2 工序卡 1 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 KVC650 工序號 1 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 (mm) 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量 (mm/r) 15 1 粗銑上平面留 余量 0.3mm 游標(biāo)卡尺 T01 100?3000 800 0.8 2 精銑底平面 保證粗糙度 Ra3.2 游標(biāo)卡尺 T01 100 2500 600 0.6 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 1 頁 表 10-3 工序卡 2 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 KVC650 工序號 2 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 (mm) 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量 (mm/r) 16 1 粗銑輪廓留余 量 0.3mm 游標(biāo)卡尺 T02 20?2000 300 0.5 2 精銑外輪廓 游標(biāo)卡尺 T02 20 2500 200 0.2 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 2 頁 表 10-4 工序卡 3 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 KVC650 工序號 3 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 (mm) 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量 (mm/r) 17 1 粗銑 80 凸臺? 留余量 0.2mm 游標(biāo)卡尺 T02 20?2500 300 0.5 2 精銑 80 凸臺?游標(biāo)卡尺 T06 6 2000 180 0.1 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 3 頁 表 10-5 工序卡 4 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 KVC650 工序號 4 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 (mm) 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量 (mm/r) 18 1 粗銑 R15 凹槽 游標(biāo)卡尺 T03 6?1800 250 0.3 2 精銑 R15 凹槽 游標(biāo)卡尺 T03 6 2000 200 0.1 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 4 頁 表 10-6 工序卡 5 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 KVC650 工序號 5 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 19 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 /mm 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量 /mm 1 鉆 20 通孔留? 2mm 精銑余量 游標(biāo)卡尺 T04 16?1500 180 0.3 2 精銑 20 通孔 保證粗糙度 Ra3.2 游標(biāo)卡尺 T03 6 1800 150 0.1 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 5 頁 表 10-5 工序卡 6 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 KVC650 工序號 6 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 20 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 (mm) 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量 (mm/r) 1 粗銑 30 島嶼?游標(biāo)卡尺 T03 6?1800 250 0.3 2 精銑 30 島嶼 游標(biāo)卡尺 T03 6 2000 200 0.1 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 6 頁 表 10-7 工序卡 7 產(chǎn)品名稱或代號 零件圖號 工廠 數(shù)控銑削中心 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 轉(zhuǎn)子 工序簡圖 材料 鑄鋁 使用設(shè)備 加工中心 工序號 7 程序編號 夾具名稱 平口虎鉗 夾具編號 21 工 步 號 工步內(nèi)容 量具及檢 具 刀具號 刀具規(guī)格 /mm 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給速度(mm/min) 背吃刀量（mm） 1 鉆 4× 6 的沉? 孔 游標(biāo)卡尺 T05 6?1200 80 0.1 2 鉆 4× 6 的通 孔 游標(biāo)卡尺 T05 6 1200 80 0.1 編 制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 7 頁 第 7 頁 10.3 刀具卡片 表 10-8 數(shù)控加工刀具卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 程序編號 工序 刀具號 刀具名稱 刀柄型號 刀具直徑 /mm 備注 1 T01 面銑刀 BT40 D100 粗精銑上下表面 2 T02 立銑刀 BT40 D20 粗銑外輪廓 80 凸臺? 3 T03 鍵槽銑刀 BT40 D6 粗精銑凹槽島精銑 80 凸臺擴(kuò) 10 孔 4 T04 鉆頭 BT40 D16 鉆 20 孔? 5 T05 鉆頭 BT40 D6 鉆 4× 6 通孔 4× 6 沉孔 6 T06 立銑刀 BT40 D6 精銑 80 凸臺? 編制 黃小瓊 審核 肖善華 批準(zhǔn) 肖善華 共 1 頁 第 1 頁 22 附部分刀具圖片如圖： 鉆頭 立銑刀 球頭銑刀 圖 10-1 刀具圖 11 編寫程序 數(shù)控編程中有自動編程和手動編程兩種，結(jié)合零件圖主要由直線、圓弧組 成，數(shù)學(xué)計(jì)算比較簡單，所以選用手工編程進(jìn)行。分別編寫主要程序如下： 1）注：在銑好基面后，用 20mm 的立銑刀，粗加工圖形中 80mm 的凸?? 臺，附粗加工 80 凸臺刀具路線圖如下：? 23 圖 11-1 粗加工 80 凸臺? 主程序： O0011 G54 G69 G40 G98 G49 T0202 M03 S2500 G90 G00 X-50 Y-100 Z10 G01 Z0 F300 M98 P100022 (調(diào)用子程序 10 次,子程序順序號為 O0022) G90 G00 Z20 X0 Y0 M05 M30 子程序： O0022 G91 G01 Z-1 F300 24 G90 G41 G01 X-41 Y0 D01 F200 ( 加工 80 圓，留? G02 X-41 Y0 I 41 J0 單邊 1mm 精加工余量 ) G01 Y 80 G40 X-50 Y-100 M99 2）注：精加工 80mm 的凸臺, 采用 6mm 立銑刀加工。?? 主程序: O0033 G54 G98 G40 G49 G91 G69 T0606 M03 S2000 G00 X-40 Y-40 Z5 G01 Z0 F180 M98 P100044 (調(diào)用子程序 10 次,子程序順序號為 O0044) G00 Z20 X0 Y0 M05 M30 子程序: O0044 G91 G01 Z-1 F200 G90 G41 G01 X-40 Y0 D01 F150 G02 X-30.968 Y25.318 R40 G03 X-25.318 Y30.968 R4 G02 X25.318 R40 G03 X30.968 Y25.318 R4 G02 Y-25.318 R40 G03 X25.318 Y-30.968 R4 G02 X-25.318 R40 G03 X-30.968 Y-25.318 R4 25 G02 X-40 Y0 R40 G01 Y5 X-50 G40 G01 X-40 Y-40 M99 3）注:加工 20 通孔? (1) 用半徑為 8mm 的鉆頭在（X0 , Y0）處鉆至通孔。 (2) 用 6mm 的鍵槽銑刀擴(kuò)孔精加工，精加工余量 2 mm,采用程序如下： 主程序: O0055 G54 G98 G40 G49 G69 G90 T01 M03 S1800 G00 X0 Y0 Z5 G01 Z0 F150 M98 P140066 G00 Z30 M05 M30 子程序: O0066 G91 G01 Z-1 F150 G90 G01 X-7 Y0 F200 G03 X7 Y0 R10 F150 G01 X0 Y0 F100 M99 4）注：加工中間深 5 mm 的花型凹槽，采用 6 mm 的鍵槽銑刀。? 主程序： O0077 G54 G98 G69 G40 G49 26 T0303 M03 S2000 G00 X0 Y0 Z10 G01 Z0 F150 M98 P050088 G00 Z100 M05 M30 子程序： O0088 G91 G01 Z-1 F150 G90 G01 X10 Y0 G03 X10 Y0 I-10 J0 （第一次加工半徑為 10mm 的圓，吃刀量為 5mm。 ） G01 X15 （第二次加工吃刀量為 5mm， G03 X15 Y0 I-15 J0 加工半徑為 15mm 的圓） G01 Y-6.21 G41 G01 X21.213 Y0 D01 （建立刀偏，符合吃刀量 G03 X0 Y21.213 R16.25 在刀具半徑的 2/3 以內(nèi)。 ） G03 X-21.213 Y0 R16.25 G03 X0 Y-21.213 R16.25 G03 X21.213 Y0 R16.25 （第一次以半徑 16.25mm 加 G03 X0 Y21.213 R15 工一圈完后，又以半徑 15mm G03 X-21.213 Y0 R15 繼續(xù)加工，直到工件尺寸，沒有 G03 X0 Y-21.213 R15 留下加工余量?？梢詼p小半徑留 G03 X21.213 Y0 R15 出精加工余量。 ） G40 G01 X0 Y0 （取消刀偏） M99 5）注：加工 30 島嶼采用半徑為 6mm 的鍵槽銑刀。?? 主程序： O0099 27 G54 G98 G40 G49 G69 T0303 M03 S2000 G00 X17.5 Y0 Z5 G01 Z-5 M99 P100100 G00 Z50 X0 Y0 M05 M30 子程序 : O0100 G91 G01 Z-0.5 F120 (每次調(diào)用子程序 Z 軸下降 0.5mm) G90 G03 X17.5 Y0 I-17.5 J0 (加工半徑 30mm 的整圓)? G41 G01 X18.815 Y8.923 D01 （建立刀偏） G03 X16.971 Y16.971 R30 （運(yùn)動到指定的點(diǎn)） G03 X0 Y21.213 R17 （第一圈以半徑 17mm 加工， G03 X-21.213 Y0 R17 （吃刀量小于 2/3 的半徑） G03 X0 Y-21.213 R17 G03 X21.213 Y0 R17 G03 X0 Y21.213 R17 G03 X-21.213 Y0 R15.15 （第二圈以半徑 15.15mm 加工， G03 X0 Y-21.213 R15.15 吃刀量小于 2/3 的半徑） G03 X21.213 Y0 R15.15 G03 X0 Y21.213 R15.15 G03 X-21.213 Y0 R15 （第三圈以半徑 15mm 加工） G03 X0 Y-21.213 R15 G03 X21.213 Y0 R15 G03 X0 Y-21.213 R15 G91 G00 Z10 （退刀） 28 G90 G40 G00 X17.5 Y0 （取消刀偏，回到下刀位置） G91 G01 Z-10 M99 12 零件加工 12.1 回機(jī)床零點(diǎn) 開機(jī)首先檢驗(yàn)機(jī)床主軸是否能正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查各輔助功能是否正常，然 后將各坐標(biāo)軸回到機(jī)床零點(diǎn)。 12.2 建立工件坐標(biāo) 將夾具找正后，裝夾工件。所謂建立工件坐標(biāo)系就是使刀具在機(jī)床中具有 正確的位置關(guān)系。由于該工件毛坯充足，采用試切對刀，試切對刀又分相對和 絕對兩種，在此我采用相對對刀法，也就是用基準(zhǔn)刀建立坐標(biāo)系后,再把另外的 刀具與它建立長度方向的關(guān)系。 12.3 程序驗(yàn)檢 將程序輸入機(jī)床后進(jìn)行相應(yīng)的修改，再將機(jī)床處于單段運(yùn)行狀態(tài)，檢驗(yàn)刀 具在機(jī)床中運(yùn)行的位置是否正確，主要是 Z 軸，當(dāng)位置確定后釋放單段運(yùn)行狀 態(tài)。 12.4 自動運(yùn)行 自動運(yùn)行后，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，讓刀具擁有合適的切削參數(shù)，并且注意 冷卻液及其他輔助功能的正常運(yùn)行。 13 產(chǎn)品檢驗(yàn)與分析 檢驗(yàn)產(chǎn)品尺寸與位置精度。將產(chǎn)品的毛刺與飛邊去掉后，用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn) 產(chǎn)品是否合格。檢驗(yàn)結(jié)果如表 13-1： 29 表 13-1 零件尺寸 檢測名稱 理論尺寸 （mm） 實(shí)際尺寸(mm) 量具 合格/不合格 外輪廓 100×100×13.5 99.975×99.75×13.5 游標(biāo)卡尺 合格 80 凸臺?80 80 游標(biāo)卡尺 合格 R15 凹槽 15 15 游標(biāo)卡尺 合格 30 島嶼 30 30 游標(biāo)卡尺 合格 20 通孔?20 19.8 游標(biāo)卡尺 不合格 4× 6 通孔 6 6 游標(biāo)卡尺 合格 4× 6 沉孔 6 6 游標(biāo)卡尺 合格 通過表 13-1 可以知道，該零件的 80 凸臺、R15 凹槽、 30 島嶼、4× 6??? 通孔、4× 6 沉孔尺寸都在公差范圍內(nèi)，是合格的，但 20 通孔尺寸偏小。同? 時，零件的 20 內(nèi)孔粗糙度也沒有達(dá)到要求，主要原因是在加工中對刀還存在 誤差，虎鉗的校核上也存在一定誤差，有些地方切削力和切削速度選擇也不夠 合理，加工前的準(zhǔn)備工作做得不充分。 在整個加工過程遇到了一些問題如：機(jī)床問題、技術(shù)上的問題、材料上的 問題、刀具上的問題等都體現(xiàn)，在指導(dǎo)老師和同學(xué)的幫助下問題都被一一解決 了，但也不同程度的影響了零件的加工精度。 總 結(jié) 在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我的題目是轉(zhuǎn)子零件的數(shù)控加工及工藝分析，剛起步的 時候，我有些茫然，只能依靠自己掌握的少量知識進(jìn)行設(shè)計(jì)分析，缺陷、困難 30 很快暴露了出來，后來經(jīng)老師的指引，我系統(tǒng)的對已學(xué)專業(yè)知識進(jìn)行了鞏固， 并到圖書館、互聯(lián)網(wǎng)上去尋找相關(guān)資料，設(shè)計(jì)中克服了一個一個的困難，最終 迎來了曙光，使本