1、1贵州师范大学课程设计报告实习课程名称 机 械 原 理 课 程 设 计 学 院 机 械 与 电 气 工 程 学 院 专 业 班 级 指 导 老 师 学 生 姓 号 学 生 姓 名 2国际象棋之“车”的数控加工【摘要】 数控机床作为自动化设备正被越来越普遍采用，而数控编程技术则是一门集综合性、实践性和灵活性与一体的专业课程。数控仿真软件的使用，使得我们在一些实际不能加工的东西，把它模拟出来，它还使我们在对一些零件的加工有问题时，先进行模拟试验，当模拟成功时，在实际生产中运用，这样就减少了对材料的浪费。我国制造业正面临着市场全球化、经济一体化的趋势，现今正处于竞争战略不断升级，相应的制造理念和制作
2、模式不断创新的时期。因此，在数控技术中很多都引入了计算机，而数控加工、CAD/CAM是支撑现代制造业的基础。CAD 简称计算机辅助设计，它帮助人们从繁琐的手工绘图中解脱出来，实现无纸、无笔、无尺、无图版设计，不仅对简单工件的绘图效率快。而且对复杂工件的准确率和效率也很高，并且还有利于图纸的系统化管理。 本设计内容主要是利用数控车床来加工零件外轮廓及打孔和铣孔，用数控铣床铣工件上部的四个槽，主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制定、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作、数控铣床的二次对刀。主要困难的是工艺路线的制定、切削用量的参数设定、对
3、刀的精度、二次装夹的误差、 。 运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床的一次实际操作的一次综合练习。【关键词】 数控车床 数控铣床 华中数控软件 加工工艺 国际象棋“车”一、数控机床加工分析 1.1 数控机床技工工艺分析 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面: (1）选择并确定零件的数控车削加工内容； (2）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；(3）工具、夹具的选择和调整设计；(4）工序、工步的设计；(5）数控车削加工程序的编写、校正与修改；(6）首件加工与现场问题的处理；(7）编制数控加工工艺技术文件。 总之，
4、数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。 1.2 数控车削加工工艺分析 工艺分析师数控加工的前提工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言机编程方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在整个机床上的装夹方式；各表面的公共顺序，刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。 （1）零件图分析 零件图分析是制定数控车削工艺的首
5、要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓主要要素分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。 1、尺寸标注方法3分析 零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。 2、轮廓几何要素分析 在手工编程时，要计算每个节点左边。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何要素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何要素的给定条件是否充分。 1.3 夹具和刀
6、具的选择 （1）工件的装夹与定位 数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分待加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面为定位基准；对于套类零件，则以内空为定位基准。数控车床夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具，还有多种通用性较好的专用夹具。实际操作时应合理选择。 （2）刀具选择 刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。刀具直径越大，能承受的切削用量就越大。所以在零件形状的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高成产率的有效措施 2、零件图纸分析2.1 零件的特征 （
7、1）零件的特征 该零件是一回转体零件（单位：mm） ，最大直径为 ，最大长度为 63，最小圆角半径38为 R1，孔径为 且无锥度。20(2)零件特点 从零件图中可以看出该零件轮廓由直线、圆弧共同构成一个复杂成型曲线回转轴。加工部分包括外圆弧面、倒圆角、钻孔、铣孔和铣一个十字型的槽等。 2.2 数值计算 数控加工是一种按照输入的数字程序信息进行自动加工，因而数值计算对于数控编程来说至关重要。在不影响加工精度情况下，通过数值计算，将图纸标注样式转换成利于数控编程相关样式。2.3 零件图分析零件图分析是制定加工该零件的加工工艺的第一要素，要确定材料，刀具，加工工艺路线等。按照指导老师给定的图纸如下：
8、4基于老师制定的铝型棒料的直径只有 ，所以通过分析以上图纸，需我们自行修改图30纸的大小。为了便于计算和加工，我们先将图纸的大小通过 AutoCAD 绘图软件按 0.75 的比列（即最大直径 38x0.75=28.5mm）然后再四舍五入将各值取整。如下图：三、工件的定位和装夹 3.1 加工精度要求 加工图纸如上图，零件加工部分主要包 R7 R3 R1 R6.25 R1 R7.7 的圆弧径为。零件的主体尺寸长度为 54.25mm，最大位置的直径为 28mm 53.2 定位基准的选择 定位基准选择原则： （1）基准重合原则 （2）基准统一原则 （3）便于装夹原则 （4）便于对刀原则 根据定位基准选
9、择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。分析零件图纸结合相关数控加工方面的知识，该零件可以通过一次装夹多次走刀能够达到加工要求。零件加工时，先以直径为 30mm 的外圆的轴线作为轴向定位基准，加工零件；然后一零件轴线作为轴向定位基准，以轴台的端面的中心作为该轴剩余工序的轴向定位基准，并且把编程原点选在设计基准上。如图： 3.3 装夹方式 (1)选择夹具 夹具的作用是保证工件在机床上的正确位置和牢固的安装，即定位和夹紧，从而使数控加工循序进行，保证工件的位置精度，同时也保证工件坐标系能够建立在正确的位置上。车削加工的零件是回转体，对于回转体零件，一般选用三爪自定心卡盘。本
10、零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。如图：3.4 工艺过程制定 由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式各有差异.考虑到加工原则的先进后远先粗后精制定加工循序如下：先粗车后精车。 为减少换刀、对刀次数以及减少辅助时间，选用的外圆车刀先用尖刀为外圆车刀进行零件的粗加工、精加工和倒圆角最后用切断刀在 Z=-47mm 处切断。四、车削工艺分析 4.1 选择夹具 对于回转体零件，一般选用三瓜子定心卡盘。本零件选用三爪自定心卡盘作为夹具。 4.2 工步设计 该零件从棒材开始加工，要进行粗加工、精加工和切断等工步： (1）粗车外圆(2) 精车外圆(3)倒圆角(4)切断 4.3
11、 刀具的选择 为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率、 、高精度、高重复定位精度、可靠度和耐用度。选择刀具通常要考虑：（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别（3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求。精车时要选用精度高耐用度高的刀具以保证加工精度的要求。 1） 粗车：尖刀的外圆车刀 T01012） 精车：尖刀的外圆车刀 T0101 3）切断：切断刀 T04044.4 加工零件的工艺卡片6机械加工工序卡
12、片学院 产品型号 产品名称机械与电气工程学院机械加工工序卡片国际象棋“车”工序号 工序名称 工序内容 设备 夹具 刀具 量具1 钻孔和铣孔 钻孔 和铣孔124HNC-CK6140 三爪卡盘 麻花钻12和 铣刀4游标卡尺2 粗车 粗加工零件外形 HNC-CK6140 三爪卡盘 尖刀车刀 游标卡尺3 精车 精加工外形 HNC-CK6140 三爪卡盘 尖刀车刀 游标卡尺4 切断 将加工好的零件切下 HNC-CK6140 三爪卡盘 切断刀车刀 游标卡尺5 铣槽 铣出零件十字型的四个槽加工中心 台虎钳 铣刀6游标卡尺编制 审核 批准 日期 2012 年 12 月 2 日五、切削用量的选择 切削用量包括主
13、轴转速（切削速度） 、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。 合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易 5.1 背吃刀量 根据数控车床设备、材料及只能用毛刷沾油来冷却的情况，确定：
14、 被吃刀量为 0.5 进给量选择 1 切削速度（主轴转速)的选择 S300 5.2 进给量的选择 查车工操作技能手册知：零件轮廓粗车循环时选 f=0.20.4mm/r，切断时选f=0.10.12mm/r 7机械设计工艺卡片 1机电学院 机械加工工艺卡片 1 工序名称零件的钻孔、粗、精、切断工序号 1零件名称 国际象棋“车”零件号产品名称代号数控技术设计同时加工工件数1夹具名称 三爪卡盘 设备牌号 硬度1A97 HBS70-90卧式车床 HNC-CK6140工步 工步内容 刀具 刀具号 背吃刀量mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min备注1 选用铝 30X60的毛坯2 钻孔铣孔 麻
15、花钻、铣刀1 0.5 300 手动3 粗车4 精车 尖刀 T01 1 0.5 300 150 自动换刀5 切断 切断刀 TO4 0.5 300 手动编制 审核 批准 日期 2013.12.2 共 2 页 第 1 页机械设计工艺卡片 2机电学院 机械加工工艺卡片 2 工序名称零件的钻孔、粗、精、切断工序号 1零件名称 国际象棋“车”零件号产品名称代号数控技术设计同时加工工件数1夹具名称 三爪卡盘 设备8牌号 硬度1A97 HBS70-90卧式车床HNC-CK6140工步 工步内容 刀具 刀具号 背吃刀量mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min备注1 铣十字型的 4 个槽铣6刀1 0
16、.5 500 手动编制 审核 批准 日期 2013.12.2 共 2 页 第 1 页六、数控车床的对刀 6.1 对刀点 在进行数控加工的编程，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参考点。对刀操作就是要测出程序起点处刀具位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。在对刀时，常用的仪器有：对刀测头.千分表或对刀瞄准仪等。对刀点可以设置在零件.夹具上或机床上（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上） 。 6.2 待加工毛坯的对刀 试切端面：将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装 Z轴向设定器。快移刀具接近到 Z 轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持 Z 轴向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上测出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离） 。 试切外圆：快速将刀具刀位点移动到毛坯端面角附近，然后用增量方式调节 X.Z 轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用 MDI 方式运行外圆车削。同时保持 X 轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径。7、 编程程序*自己写* *9*8、最后成品
