數(shù)控設計加工論文復雜數(shù)控加工零件加工工藝程序設計(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 切削參數(shù)庫設置使用系統(tǒng)庫可以得到機床、刀具及其材料、零件材料、切削工藝方法、主軸轉(zhuǎn)速及進給速度的數(shù)據(jù)，定義標準化刀具庫、加工工藝參數(shù)樣板庫，使粗加工、半精加工、精加工等操作常用參數(shù)標準化，以減少使用培訓時間并優(yōu)化加工工藝，提供儲存刀具及切削參數(shù)和標準刀具指令數(shù)據(jù)庫。用戶通過修改庫中的數(shù)據(jù)，使其滿足本企業(yè)的需要。 CAM 二次開發(fā)功能接口使用系統(tǒng)提供了二次開發(fā)接口，用戶可以 C 語言，利用 VisualC++為集成開發(fā)環(huán)境，開發(fā)專業(yè)的數(shù)控編程功能程序，以進一步提高編程的效率和簡化操作。其提供的 C 語言頭函數(shù)位于 UG OPEN 目錄下，包括、 等頭文件。下面位幾個重要頭文件的主要內(nèi)容。 1) 　　 主要定義系統(tǒng)加工的一些信息，如枚舉、結(jié)構(gòu)體和系統(tǒng)起動入口設置，對用戶應用程序完成初始化設置加載應用程序，訪問系統(tǒng)機床、刀具、加工對象等數(shù)據(jù)庫的方法函數(shù)。 (2) 　　 定義系統(tǒng)編程加工涉及的平面數(shù)據(jù)信息，如定義、編輯、訪問平面的原點和法線，設置和訪問平面的狀態(tài)信息等內(nèi)容的屬性方法等。 (3) 　　 用于定義設置、獲取邊界信息。 (4) 　　 包含用于定義設置和獲取 NC 加工的幾何對象的屬性和方法。 UnigrahpicsNX/CAM 數(shù)控編程流程Unigraphics NX/CAM 用于產(chǎn)品零件的數(shù)控加工，其流程一般如下。 首先是調(diào)用產(chǎn)品零件加載毛坯，調(diào)用系統(tǒng)的模板或用戶自定義的模板；然后分別創(chuàng)建加工的程式，定義工序加工的對象，設計刀具，定義加工的方式并生成該相應的加工程式；用戶依據(jù)加工程式的內(nèi)容，如加工對象的具體內(nèi)容、刀具的導動方式、切削步距、主軸轉(zhuǎn)速、進給量、切削角度、進退刀點、干涉面及安全平面等詳細內(nèi)容來確立刀具軌跡的生成方式；仿真加工后對刀具軌跡進行相應的編輯修改、拷貝等；待所有的刀具軌跡設計合格后，進行后處理生成相應數(shù)控系統(tǒng)的加工代碼進行 DNC 傳輸與數(shù)控加工。Unigraphics NX/CAM 系統(tǒng)提供了多種加工對象的定義方式，刀具軸的導動方式和刀具軌跡的多樣化設計。第二章 零件圖紙的工藝分析在數(shù)控銑削加工中，對零件圖進行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案分析。 零件圖分析 讀圖和審圖如零件圖圖 2及圖 22 三維造型圖所示零件： 圖 21 零件圖 圖 22 三維造型圖（1）該零件毛坯尺寸為 160x120x30，且不需要加工。（2）在零件上有多個加工特征，包括兩個通孔、鍵槽、型腔、四個螺紋孔、曲面凸臺，尺寸標注完整。（3）該零件表面粗糙度內(nèi)輪廓及通孔 和其余 ，參數(shù)合理便于加工。（4）零件材料為 45 鋼，切削加工性能較好，無熱處理和硬度要求。該復雜零件技術(shù)要求有：177。；177。；。加工要素有平面、曲線、腔槽、孔類和孔螺紋加工。主要加工項目有上下平面、主視圖中對稱腔槽60176。槽寬 、?mm、螺孔4M孔 φ 、孔φ10H177。、? ?位置尺寸136177。、圓弧倒角R圓弧曲面R2以及內(nèi)輪廓的尺寸。 零件結(jié)構(gòu)的工藝性零件的工藝性是指所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。它包括零件各個制造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理和切削加工工藝性能等。好的工藝性會使零件加工容易，節(jié)省工時，降低消耗；差的工藝性使零件加工困難，多耗工時，增大消耗。該復雜件的加工各工藝性能良好，耗工不大。該零件結(jié)構(gòu)復雜，但就加工來說，還是易于加工的。在加工時要特別注意圓弧曲面的加工，4M10 螺紋孔的加工以及內(nèi)輪廓和島嶼的加工。 毛坯、余量分析 毛坯的種類常用毛坯的種類有鑄件、鍛件壓制件、沖壓件、焊接件、型材和板材等。 （1）鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。薄壁零件不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進的鑄造方法。（2）鍛件：適用于零件強度較高、形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選用模鍛；形狀復雜的零件不宜用自由鍛。（3）型材：熱軋型材的尺寸較大，精度低，多用作一般零件的毛坯。冷軋型材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中、小零件，適用于自動機床加工。（4）焊接件：對于大件來說，焊接件簡單、方便，特別是單件、小批量的生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期。但焊接后變形大，需經(jīng)時效處理。（5）冷壓件：適用于形狀復雜的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量加工。該零力選用 45 鋼，45 鋼屬于中碳鋼，這類鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學性能，即既具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中應用最廣泛的一類。該零件結(jié)構(gòu)復雜，但就加工來說，還是易于加工的。 加工余量加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅增加機械加工勞動量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加成本。但若加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。因此，必須合理地確定加工余量。其確定的方法有：經(jīng)驗估算法、查表修正法、分析計算法。首先根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗來確定加工余量。為避免產(chǎn)生廢品，所確定的加工余量一般偏大。要準確余量則需要根據(jù)有關手冊，查得加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實際情況進行適當修正。該零件的加工余量如下：粗加工上下平面余量 ，半精加工內(nèi)輪廓單邊留 余量，半精加工外輪廓單邊留 余量。第三章 加工準備及工藝路線的確定在對零件進行加工前要對零件進行許多分析，如裝夾方式、基準選擇、確定坐標零點、刀具選擇及機床選擇等。 機床及工藝裝備的選擇對于某個零件而言，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成，而往往只是其中的一部分適合于數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在選擇時，應考慮各方面因素，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。選擇時應考慮以下因素： （1）通用機床無法加工的內(nèi)容。 （2）通用機床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應作為重點選擇的內(nèi)容。 （3）通用機床效率低、工人勞動強度大的內(nèi)容。從精度和效率兩方面對數(shù)復雜零件的加工藝進行分析，加工精度必須達到圖紙的要求，同時又能充分合理地發(fā)揮機床的功能，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)以上條件可選擇兩軸半以上的數(shù)控銑床。本零件選用大連機床廠 XD40A 型數(shù)控銑床，采用 FANUC0iMB 系統(tǒng)。該銑床的功能參數(shù)如表 31 下。表 31 XD40A 型數(shù)控銑床基本參數(shù)機床重 4400Kg最大載重 500kg800mm 長工作臺400mm 寬X600mmY420mm坐標范圍Z520mm軸承錐孔 (7:24)最大鉆孔直徑 φ22最大鏜孔直徑 φ100主軸最高轉(zhuǎn)速 8000r\min主軸功率 X、Y、Z 向切削進給速度 010000 mm\minX24 m\minY24 m\min快速進給速度Z20 m\min工作電源 380V 夾具的選擇機床夾具的種類很多，按使用的機床類型分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具等。而按專門化程度劃分來說，該零件使用的是立式數(shù)控銑床。零件又屬于平面類零件，應使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng)標準化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。所以這里我們使用的是精密平口鉗。 刀具選擇刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量，以及其他相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工時的剛性。選擇合適的刀具和參數(shù)，對于金屬切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料選用硬質(zhì)合金，鉆頭和鉸刀選用高速鋼。且切削速度比高速鋼高4~10 倍，但其沖擊韌性與抗拉強度遠比高速鋼差。而銑刀種類繁多，在使用時要根據(jù)加工部位、表面粗糙度、精度等來選用，根據(jù)圖形的精度和加工部位來看，所選刀具卡見表 31。標準可轉(zhuǎn)位面銑刀的直徑為 16630 mm。粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減小切削扭距。精銑時，銑刀直徑要選大些，盡量包容工件整個加工寬度，以提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡。由于數(shù)控機床要求銑刀能快速自動裝卸，而立銑刀刀柄部結(jié)構(gòu)有很大不同。一般由專業(yè)廠家按照一定的規(guī)范制造成統(tǒng)一形式、尺寸的刀柄。直徑大于Φ 40~160mm 立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。立銑刀的有關尺寸參數(shù)，推薦用下述經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。? ①刀具半徑 R 應小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑， R 一般取 R=(~)R。 ②零件的加工高度 H≤(1/4~1/6) R，以保證刀具有足夠的剛度。 ③對于深槽，選取 l=H+(5~10)mm(l 為刀具切削部分長度)。④加工肋時，刀具直徑為 D=(5~10)b(b 為肋的厚度)。選擇的刀具如下：φ80 盤銑刀，用于外輪廓粗、精加工。φ10 立銑刀，用于外輪廓粗精加工。φ16 立銑刀，用于內(nèi)輪廓粗精加工。A2 中心鉆，用于 φ32mm、φ10H4M10 的中心孔。Φ20 鉆頭，用于預鉆 φ32mm 孔。Φ32 精鏜刀，精鏜 φ32mm 通孔至尺寸要求。 鉆頭，用于 4M10 鉆孔。 鉆頭，用于 φ10H7 鉆孔。φ10H7 鉸刀，用于鉸 φ10H7 孔。R5 球頭刀，用于圓弧面加工。M10 絲錐，用于螺紋加工。表 31 復雜零件加工刀具清單序號 名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注1 面銑刀 150mm（ R 型面銑刀）?12 立銑刀 10mm 23 球頭銑刀 R5mm 14 立銑刀 16mm?25 中心鉆 A2 16 鉆頭 20mm 17 鉆頭 、?18 鉆頭 19 鏜刀 32mm 110 鉸刀 10H7mm?111 絲錐 M10 的絲錐 1 基準的選擇（1）基準重合原則以設計基準為定位基準，避免基準不重合誤差，調(diào)整法加工零件時，如果基準不重合將出現(xiàn)基準不重合誤差。所謂調(diào)整法，是在預先調(diào)整好刀具與機床的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對位置的加工方法。與之相對應的是試切法加工，即試切一測量一調(diào)整一再試切，循環(huán)反復直到零件達到尺寸要求為止。試切法適用于單件小批生產(chǎn)下的逐個零件加工。 （2）基準統(tǒng)一原則選用統(tǒng)一的定位基準來加工工件上的各個加工表面。以避免基準的轉(zhuǎn)換帶來的誤差，利于保證各表面的位置精度,簡化工藝規(guī)程,夾具設計和制造縮短生產(chǎn)準備周期。典型的基準統(tǒng)一原則是軸類零件、盤類零件和箱體類零件。軸的精基準為軸兩端的中心孔，齒輪是典型的盤類零件，常以中心孔及—個端面為精加工基準，而箱體類常以一個平面及平面上的兩個定位用工藝孔為精基準。（3）自為基準原則當某些精加工表面要求加工余量小而均勻時，可選擇該加工表面本身作為定位基準，以搞高加工面本身的精度和表面質(zhì)量。（4）互為基準原則能夠提高重要表面間的相互位置精度，或使加工余量小而均勻。（5）裝夾方便原則所選定位基準應能使工件定位穩(wěn)定，夾緊可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。以上每項原則只能說明一個方面的問題，理想的情況是使基準既“重合”又“統(tǒng)一”，同時又能使定位穩(wěn)定、可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。但實際運用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面進行綜合分析，抓住主要矛盾，進行合理選擇。還應該指出，工件上的定位精基準，一般應是工件上具有較高精度要求的重要工作表面，但有時為了使基準統(tǒng)一或定位可靠，操作方便，人為地制造一種基準面，這些表面在零件的工件中并不起作用，僅僅在加工中起定位作用，如頂尖孔、工藝搭子等。這類基準稱為輔助基準。該零件設計基準在毛坯料右下角。根據(jù)上述原則，將工件坐標系的原點設定在毛坯上表面，島嶼對角線焦點位置。為使數(shù)控編程方便，將圖紙轉(zhuǎn)化為坐標。 切削用量及切削液的選擇 在一定切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的主要手段。數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度 Vc、進給速度 、背吃刀量 和側(cè)吃fvpa刀量 。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度，先選取背吃刀量或側(cè)吃刀ca量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。 吃刀量如圖 31 所示，背吃刀量 為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為pamm，端銑時 為切削層深度，圓周銑削時 為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量pap為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 mm，端銑時 為被加工表面寬c ca度，圓周銑削時 為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要c由加工余量和對表面質(zhì)量要求決定。（1）工件表面粗糙度要求為 ～，分粗銑和半精銑兩步銑削加工，粗銑后留半精銑余量 ～ 。 圖 31 銑刀銑削用量（2）工件表面粗糙度要求為 ～，可分粗銑、半精銑、精銑三步銑削加工。半精銑時端銑背吃刀量或圓周銑削側(cè)吃刀量取 ～2mm，精銑時圓周銑側(cè)吃刀量取 ～，端銑背吃刀量取 ～1mm。該工件的表面粗糙度為 ，孔及型腔粗糙度為 ，其余為 。應采用半精銑、精銑， 半精銑吃刀量 2mm，精銑吃刀量 1mm。 進給速度進給速度指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位為mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) Z 及每齒進給量 (單位為 mm/z)有關。zf進給