数控工艺优化方案设计

确定定位基准和装夹方式 (1)定位基准 X方向：坯件回转轴线
Z方向：坯件端面 设计基准和定位基准与工艺基准三者重合；在相应加工之前基准端面要先加工。
（2）装夹方式 三爪自定心卡盘，手工夹紧夹持端。对坯料多余部分插入主轴内部，加工时依次完成 轴的加工。在数控机床上分别加工各成型面，最后用切割刀切除。
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5.6.1数控加工刀具卡
参考资料
杨建明、邹军：数控加工工艺与编程[M]北京：北京理工大学出版社 2006.8 何冰、漆军 ：数控加工工艺 机械工业出版社2011.06 韩鸿鸾：数控加工工艺学课教学参考书 中国劳动社会保障出版社2012.2 何云 等著：数控机床加工工艺与操作技术 华东理工大学出版社2012.3 熊显文：数控加工工艺与编程 化学工业出版社 2010.9 何云：数控机床加工工艺与操作技术 华东理工大学出版社 2012.3 卢万强、饶小创：数控加工工艺与编程 北京理工大学出版社 2011.6 常旭睿：数控铣削加工工艺及应用 国防工业出版社 2010.8
加工方案的优化
1)加工内容：此零件加工包括车端面、外圆、倒角、倒圆角、螺纹、球 面、切槽等。
2)工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐 标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）。
3)装夹外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面， 以后不再加工。
4)调头装夹外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加 工端面上）
此外，还应善于分析，充分利用所掌握的各 项知识，理论联系实际，在实践中不断总结，以 提高自己的工艺分析、处理水平。
加工工艺
优化方案
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零件介绍
该零件表面由圆柱面、球面、键槽及外螺纹等表面组成，其中有圆跳动、同 轴度、垂直度及较高的表面粗糙度要求。尺寸标注完整，轮廓描述清晰完整。 零件材料选45号钢，切削性能较好，加工后有热处理及硬度要求（见附图-复杂 零件图）。 成型表面组成：由圆柱面、球面、键槽以及外螺纹面组成。各表面精度要求较 高以及表面粗糙度要求。 轴段右侧有两段顺逆圆弧，应选用机械间隙补偿的数控机床去完成。 加工工件时选用数控机床加工，而不选用普通机床加工的原因： (1)数控车床的优点： 1)提高加工精度，结构上引入滚珠丝杠、采用软件精度补偿技术、加工全程由 程序控制加工，减小人为因素对加工精度的影响，尤其提高了同批零件加工的 一致性，使产品质量稳定。 2)提高生产效率，一般约提高效率3～5倍，使用数控加工中心则可提高生产率5 ～10倍，节约时间与资金。 3)可加工形状复杂的零件。 4)减轻了劳动强度，改善了劳动条件。 5)有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。 (2)数控车床的缺点：
因此工艺方案作为机械加工过程的指导性技术文件来 说起着至关重要的作用。
（一）：基本理论 在数控车床编程中，数控工艺问题贯穿于数
控编程的始终。在数控编程前，必须先对零件进 行数控加工工艺分析，并要结合具体数控系统指 令，对数控工艺进行处理和应用。
数控编程中的工艺处理与应用有很大的灵活 性，在保证数控加工的质量、效率、低耗等基本 要求下，遵守数控车床编程中工艺处理的基本原 则，优化编程数控加工程序，正确处理好数控编 程中工艺及其优化问题。
5)公差处理：尺寸公差取中值。
Baidu Nhomakorabea艺加工顺序及路线的优化
在确定工艺加工路线时，还要考虑零件的加工余量和机床、刀具的刚度，需 要确定是一次走刀，还是多次走刀来完成切削加工。 （一）加工顺序的优化 ①先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加 工。 ②先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键 槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小 ，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后 ，精加工之前进行。 ③先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔 的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平 面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。对于此零件， 则加工平面。 ④基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进 行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工 其它表面。
1)由于费用高昂，加工大批量零件不利； 2)操作人员要求素质高，工资成本高； 3)系统复杂，修理复杂，维护费用高，需要好的工作环境。
加工顺序的优化
1)先粗后精：按照粗车半精车精车的顺序进行，逐步提高加工精度。在切削 加工中,先安排粗加工工序,将毛坯的加工余量在较短时间内去掉,提高生产效 率。同时应尽量满足精加工的余量均匀性要求,接着安排换刀后的半精加工, 以满足要求。最后精车加工应一次走刀连续完成,加工的进退刀路线要认真考 虑,以尽量减少刀具在轮廓处切入、切出或停顿(切削力突然变化造成弹性变 形)而留下的刀痕。对于易发生变形的零件,由于粗加工后可能发生变形需对 其进行校正,在进行粗、精加工时,一般要将工序分开设计。 2)先近后远：数控车床加工中,一般先安排离刀具起点近的部分先加工,离刀具起 点远的后加工。可缩短刀具移动距离,减少空走刀次数,提高效率,有利于工件 刚性的保证,切削条件的改善。离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位 后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。此外，先近后远车削还 有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。 3)先内后外：为了改善加工条件,一般先进行内型腔加工工序,后进行外形加工工 序。 4)内外交叉：对既有内表面又有外表面需加工的零件，应先进行内外表面的粗加 工，后进行内外表面的精加工。 5)基面先行：精基准的表面应先加工出来，定位基准的表面越精确，装夹误差越 小。 6)程序段最少：在保证加工效率的前提下,程序的简洁可减少编程工作量,降低编 程出错率,便于程序的检查和修改。
图5-2 零件装夹 综上所述，首先在普床上平端面、加工外圆去除表面的余量达到要求，然后把工件放 到数控车床上确定左段用三爪自定心卡盘夹持，加工球面、圆弧、倒角、退刀槽及螺 纹，最后用切割刀切断即可完成。
刀具选择
刀具材料为硬质合金，经几何分析sina=OC/OK=6.5/7.5=0.866得到a=60度， Kr大于30为安全。 (1)粗车时循环车削轮廓——取一般硬质合金90度右偏刀，从右向左车外廓 ，副偏角为55度，取nk较大的刀以防止干涉，取刀杆直径D=20mmX20mm。 (2)精车轮廓——用硬质合金90度右偏刀，刀尖尖角为55度，刀杆D=20mmX20mm， 为保证刀尖圆角半径r小于结构上最小圆弧半径，取r=0.15～0.2mm。 (3)切槽刀：切削刀宽为5mm，刀柄D=20mmX20mm。 (4)螺纹刀：使用60度外螺纹硬质合金右刀，刀柄20mmX20mm。 (5)切割刀：切削刃宽为4mm，刀柄D=25mmX25mm。 (6)将以上所选定的刀具参数填入如下数控加工刀具卡。
切削用量选择
(1)背吃刀量 外廓：粗车背吃刀量3.0mm
精车余量背吃刀量0.5mm 螺纹：粗车背吃刀量0.4mm，循环依次减少
精车余量背吃刀量0.1mm (2)主轴转速 该零件的加工面由圆柱面、球面、槽及外螺纹等表面组成。 根据零件的加工要求，工件材料为45号钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工 选择转速500r/min,精加工选择800r/min车削外圆，加工螺纹切削力不大， 采用400r/min来车螺纹，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用 350 r/min更主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择 比较稳妥。
数控工艺优化方案设计
主讲人：陈承行
指导老师：唐利平、周瑜飞
2014.12.6
本设计选题根据？
在机械加工过程中,要提高加工零件的合格率,就要提高 上艺规划方案的可靠性,即在工艺规划设计中选用加工工 序可靠度高的数控机床。
然而数控机床加工工序的可靠度越高,就意味着由该机 床所完成的零件的加工工序的费用也越多,在实际加工工 艺规划设计中,如何根据被加工零件的精度要求,选用不同 精度等级的数控机床,使工艺方案的可靠度最大,工艺方案 的零件加工费用也最低,两者同时达到最优值是数控加工 中应重点考虑的问题。
（二）加工路线的优化 ①粗车外表面 先平端面，然后遵循由粗到精，从右到左（由近到远）的加工原则；加工时从右
到左粗车各面，粗车时留精加工余量0.5mm。加工时用复合固定循环中的轴向 粗车循环指令（G73）自动完成加工，以减少计算时间，方面编程。 ②精车外表面 编程时用G70指令对应G71指令进行精车，一刀完成。 ③槽加工 ④螺纹加工 由于螺纹系易损面，应后加工。编程时可用G92螺纹循环指令完成加工。 ⑤最后用切断刀切断。