1、 異形軸數(shù)控加工刀具參數(shù)的選擇 一、零件圖分析及零件的裝夾方式1 .零件圖分析 如下圖1.1零件所示，為所加工的零件圖， 圖1.1該零件包括復(fù)雜的外型面加工，并有切槽，螺紋加工和切斷等典型工序,其中 M12X1為細(xì)牙普通螺紋(粗牙螺紋不注螺距)，公稱直徑為12mm，螺距為1mm。所以應(yīng)根據(jù)要求選擇刀具和切削用量。所以應(yīng)根據(jù)要求選擇刀具和切削量。其主要工藝分析如下：（1）零件尺寸精度要求不高，對(duì)精加工之后即可使用。（2）直徑最大處為24mm，長(zhǎng)度為50mm，根據(jù)機(jī)床的類(lèi)型和毛坯尺寸的選用原則，初步確定毛坯尺寸為26x85mm。（3）零件為小批量生產(chǎn)，熱處理可直接對(duì)毛坯進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，以后對(duì)其進(jìn)行切

2、削加工。（4）由于異形軸各臺(tái)階之間相差不大，因此毛坯的材料種類(lèi)可選用熱軋圓鋼,材料成分鋁合金。2.確定零件的裝夾方式 切削加工時(shí)，工件必須在機(jī)床夾具中定位和夾緊，使它在整個(gè)切削過(guò)程中始終保持正確的位置。本零件為一軸類(lèi)零件，又是小批量生產(chǎn)，又因?yàn)樽远ㄐ膴A盤(pán)的三個(gè)卡爪是同步運(yùn)動(dòng)的，能自動(dòng)定心，工件裝夾后一般不需要找正。且自定心卡盤(pán)裝夾采用卡盤(pán)安裝的裝夾方式。所以采用三爪自定心卡盤(pán)。二、 數(shù)控車(chē)床的加工工藝分析 數(shù)控機(jī)床的加工工藝與普通機(jī)床的加工工藝有許多相同之處，但也存在許多不同之處。數(shù)控機(jī)床是嚴(yán)格按照加工的程序進(jìn)行加工的，所加工的工件通常要比普通機(jī)床所加工的工件工藝規(guī)程復(fù)雜。使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工

3、時(shí)，首要的問(wèn)題是選擇合適的工件。在生產(chǎn)中，并非所有的工件都適合數(shù)控機(jī)床加工，只有那些小批量，特別是重復(fù)輪番投產(chǎn)，表面復(fù)雜，加工中需要測(cè)量，需要精密鉆鏜夾具等工藝裝備的工件，才是數(shù)控加工最合適的加工對(duì)象。 根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要時(shí)，數(shù)控車(chē)床加工工藝分析主要考慮以下內(nèi)容：（1）分析零件圖樣，明確加工內(nèi)容、精度及技術(shù)要求。（2）制定工藝過(guò)程，確定加工方案。（3）設(shè)計(jì)工序內(nèi)容，如工序的劃分、工件定位與加緊、刀具的選擇及切削用量的確定等。（4）圖形的數(shù)學(xué)處理及加工路線的確定等，如基點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇，加工路線的確定等。（5）編制工藝文件，包括工藝過(guò)程卡、工序卡、刀具卡及加工路線圖等。三、數(shù)控

4、刀具參數(shù)的選擇 刀具幾何參數(shù)的選擇是否合理，對(duì)刀具的使用壽命、加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本有重要影響。各參數(shù)之間存在著相互依賴、相互制約的作用，因此應(yīng)綜合考慮各種參數(shù)以便進(jìn)行合理的選擇。根據(jù)以上對(duì)零件的工藝分析該零件的加工需要一把端面刀、兩把外圓車(chē)刀（一把粗車(chē)外圓、一把精車(chē)外圓）、一把螺紋車(chē)刀、一把切斷刀（用于切斷和切槽）。刀具切削部分的幾何參數(shù)，對(duì)切削過(guò)程中的金屬變形、切削力、切削溫度、工件的加工質(zhì)量以及刀具的磨損都有顯著的影響。選擇合理的刀具幾何參數(shù)，就是要在保證工件加工質(zhì)量和刀具經(jīng)濟(jì)耐用度的前提下，達(dá)到提高生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本的目的。影響刀具合理幾何參數(shù)的主要原因是工件材料、刀具材料及類(lèi)

5、型、工藝系統(tǒng)剛度以及機(jī)床功率等。1.刀具材料的選擇 金屬切削過(guò)程中，刀具的切削部分直接完成切削工作。刀具材料性能的優(yōu)劣直接影響刀具的質(zhì)量。切削加工生產(chǎn)率和刀具耐用度的高低、零件加工精度和表面質(zhì)量的優(yōu)劣等，在很大程度上都取決于刀具材料的選擇是否合理。刀具在工作時(shí)要承受很大的壓力，沖擊和摩擦，一般材料在這樣惡劣的條件下會(huì)迅速破損。因此，作為刀具材料必須具備下列五個(gè)方面的要求：（1）高的硬度和耐磨性；（2）有足夠的強(qiáng)度和韌性；（3）耐熱性；（4）導(dǎo)熱性； （5）良好的工藝性能；（6）經(jīng)濟(jì)性。2 .刀具角度的選擇 刀具角度的選擇包括：刀具前角的選擇、后角的選擇、主偏角的選擇、副偏角的選擇、過(guò)渡刃的選擇

6、以及刃傾角的選擇。切削用量包括背吃刀量、進(jìn)給量以及主軸轉(zhuǎn)速。 背吃刀量是指主刀刃與工件切削表面接觸長(zhǎng)度，在主運(yùn)動(dòng)方向及進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向所組成的平面的法線方向上測(cè)量的值。背吃刀量應(yīng)根據(jù)加工余量確定。粗加工時(shí)，除留下精加工的余量外，應(yīng)盡可能一次走刀切除全部粗加工的余量，這樣不僅能在保證一定刀具使用壽命的前提下使進(jìn)給量、背吃刀量、切削速度的乘積最大，而且可以減少走到次數(shù)。在加工余量過(guò)大或工藝系統(tǒng)剛度不足等情況下，應(yīng)將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，以使精加工工序獲得較小的表面粗糙度及較高的加工精度。（2）主軸的轉(zhuǎn)速S(r/min)要根據(jù)切削速度r(m/min)來(lái)選擇。 r=SD/

7、1000式中：D-工件刀具直徑（mm）；r-切削速度，由刀具耐用度決定。經(jīng)計(jì)算可選粗加工切削速度為600（m/min）,精加工切削速度為1000（m/min）。（3）進(jìn)給速度f(wàn)(mm/min)是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，可根據(jù)工件的進(jìn)給量的主要是切削力，一般多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或查手冊(cè)選取。這時(shí)，主要考慮工藝系統(tǒng)剛度、切削力大小和刀具的尺寸等，必要時(shí)需進(jìn)行驗(yàn)算。在半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)按粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、刀具副偏角、切削速度等選擇進(jìn)給量。 根據(jù)上面刀具的參數(shù)以及所用刀具進(jìn)行加工工序的劃分，并選擇切削用量，以下是對(duì)加工工序劃分后制成加工工序卡片，如表3.1。 表3.1 加工工序卡

8、四、CAXA數(shù)控車(chē)自動(dòng)編程軟件介紹 數(shù)控車(chē)加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到機(jī)床，機(jī)床的控制系統(tǒng)對(duì)輸入信息進(jìn)行運(yùn)算與控制，并不斷地向直接指揮運(yùn)動(dòng)的機(jī)電功能轉(zhuǎn)換部件，機(jī)床的伺服系統(tǒng)發(fā)送脈沖信號(hào)，伺服機(jī)構(gòu)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床，從而加工零件。所以，數(shù)控車(chē)加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控編程分為手工編程和自動(dòng)編程，自動(dòng)編程是根據(jù)工件圖形和加工工藝采用專用軟件自動(dòng)生成加工程序。CAXA數(shù)控車(chē)是國(guó)產(chǎn)自動(dòng)編程軟件之一。 CAXA數(shù)控車(chē)具有全中文Windows界面，形象化的圖標(biāo)菜單，全面的鼠標(biāo)拖動(dòng)功能，靈活方便的立即菜單參數(shù)調(diào)整功能，智能化的動(dòng)態(tài)導(dǎo)航捕捉功

9、能和多方位的信息提示等。CAXA數(shù)控車(chē)具有CAD軟件的強(qiáng)大繪圖功能和完善的外部數(shù)據(jù)接口，可以繪制任意復(fù)雜的二維圖形，通過(guò)數(shù)據(jù)接口與其他系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。CAXA數(shù)控車(chē)提供了功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)潔的軌跡生成手段，可按加工要求生成各種復(fù)雜圖形的加工軌跡。通用的后置處理模塊使CAXA數(shù)控車(chē)可以滿足各種機(jī)床的代碼格 式，對(duì)生成的代碼進(jìn)行校驗(yàn)及加工仿真。將CAXA數(shù)控車(chē)同其他的專業(yè)制造軟件結(jié)合起來(lái)，將會(huì)滿足任何CADCAM的需求。1.CAXA數(shù)控車(chē)界面 CAXA數(shù)控車(chē)基本應(yīng)用界面由標(biāo)題欄、菜單欄、繪圖區(qū)、工具條和狀態(tài)欄組成，各種應(yīng)用功能均通過(guò)菜單和工具條驅(qū)動(dòng)，工具條中的每一個(gè)圖標(biāo)都對(duì)應(yīng)一個(gè)菜單命令。單擊圖標(biāo)或單

10、擊菜單-命令，會(huì)得到相同的結(jié)果。狀態(tài)條指導(dǎo)用戶進(jìn)行操作并提示當(dāng)前狀態(tài)和所處位置，繪圖區(qū)顯示各種繪圖操作的結(jié)果。2.CAXA數(shù)控車(chē)加工過(guò)程 必須配置好機(jī)床，這是正確輸出代碼的關(guān)鍵。 看懂圖樣，用曲線工具條中的各項(xiàng)功能表達(dá)工件。 根據(jù)工件形狀，選擇合適的加工方式，生成刀位軌跡。 生成G代碼，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳給機(jī)床。2.CAXA數(shù)控車(chē)加工過(guò)程（1）刀具庫(kù)管理；（2）輪廓粗車(chē)；（3)輪廓精車(chē)；（4)切槽加工；（5)螺紋加工 ；（6)鉆中心孔；（7）生成NC代碼；（8）查看代碼；（9）參數(shù)修改；（10）軌跡仿真；（11）代碼反讀；（12）機(jī)床設(shè)置；（13）后置處理設(shè)置。五、零件的模擬對(duì)比加工及加工程序的確

11、定 以下將利用CAXA數(shù)控車(chē)2013版這一軟件對(duì)前面一章所選的刀具參數(shù)進(jìn)行模擬對(duì)加工，從而確定出比較合理的刀具方案。 從所用刀具的不同，可分為以下幾個(gè)加工部分：1.端面加工刀具參數(shù)的對(duì)比加工；2.粗加工刀具參數(shù)的對(duì)比加工；3.精加工刀具參數(shù)的對(duì)比加工；4.切槽模擬加工刀具參數(shù)的對(duì)比加工；5.螺紋模擬加工刀具參數(shù)的對(duì)比加工。現(xiàn)就端面加工來(lái)說(shuō)明 。（1）輪廓建模。繪制端面加工部分的外輪廓和毛坯輪廓，根據(jù)輪廓的加工要求，設(shè)置毛坯尺寸。毛坯尺寸左端外圓直徑為26mm,端面預(yù)留1mm,設(shè)置后的左端毛坯如圖5.1所示。 圖5.1 加工輪廓粗車(chē)的毛坯輪廓時(shí)，先做輪廓右端端面，預(yù)留1mm的毛坯，然后再做零件輪

12、廓外圓毛坯，應(yīng)使被加工輪廓和毛坯輪廓的兩端相連接， 兩輪廓共同構(gòu)成一個(gè)封閉的加工區(qū)域。在選擇被加工輪廓或毛坯輪廓時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)拾取失敗，則說(shuō)明該輪廓單獨(dú)封閉或自相交。（2）端面加工中的兩種方案對(duì)比加工的刀具參數(shù)，如圖5.2和圖5.3所示參數(shù)表。 圖5.2 圖5.3（3）生成刀具加工軌跡，如圖5.4和圖5.5所示。利用系統(tǒng)提供的模擬仿真功能進(jìn)行刀具軌跡的模擬，驗(yàn)證刀具路徑是否正確。下面是兩個(gè)方案的加工軌跡圖。 圖5.4 圖5.5 （4）經(jīng)過(guò)對(duì)比加工方案一的刀具參數(shù)比較合理，選擇方案一的刀具參數(shù)生成加工程序，加工程序見(jiàn)論文附錄一。 六、結(jié)論 通過(guò)方案一和方案二的對(duì)比模擬加工，可以得出如下結(jié)論：（1）在端面加工過(guò)程中，為了保證切削刀具有足夠的強(qiáng)度，應(yīng)選擇較大的前角和較小的后角，同時(shí)強(qiáng)化切削刃。（2）在粗加工過(guò)程中，為了保證切削刀具有足夠的強(qiáng)度，并考慮機(jī)床功率的大小和切削效率的高低，應(yīng)選擇較小的后角和較大的前角，并強(qiáng)化切削刃和刀尖。（3）在精加工過(guò)程中，主要的是加工零件的精度，所以應(yīng)選擇大的后角以及小的前角，并且刀尖半徑要取的較小。（4）在切槽加工和螺紋加工中，一定要選擇較小的切削速度，并且切槽刀的鋼性要好，所以切槽刀的刀具長(zhǎng)度要在充分考慮槽深的情況下合理選擇，不應(yīng)選的過(guò)長(zhǎng)。七 、致 謝 本畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下完成的, 老師在