异形轴数控加工刀具参数的选择,一、零件图分析及零件的装夹方式,1 .零件图分析 如下图1.1零件所示，为所加工的零件图， 图1.1 该零件包括复杂的外型面加工，并有切槽，螺纹加工和切断等典型工序,其中 M12X1为细牙普通螺纹(粗牙螺纹不注螺距)，公称直径为12mm，螺距为,1mm。所以应根据要求选择刀具和切削用量。所以应根据要求选择刀具和 切削量。其主要工艺分析如下： （1）零件尺寸精度要求不高，对精加工之后即可使用。 （2）直径最大处为24mm，长度为50mm，根据机床的类型和毛坯尺寸的选用原则 ，初步确定毛坯尺寸为26x85mm。 （3）零件为小批量生产，热处理可直接对毛坯进行调质处理，以后对其进行切 削加工。 （4）由于异形轴各台阶之间相差不大，因此毛坯的材料种类可选用热轧圆钢,材 料成分铝合金。 2.确定零件的装夹方式 切削加工时，工件必须在机床夹具中定位和夹紧，使它在整个切削过程中始 终保持正确的位置。本零件为一轴类零件，又是小批量生产，又因为自定心夹盘 的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，工件装夹后一般不需要找正。且自定心 卡盘装夹采用卡盘安装的装夹方式。所以采用三爪自定心卡盘。,二、 数控车床的加工工艺分析,数控机床的加工工艺与普通机床的加工工艺有许多相同之处，但也存在许多 不同之处。数控机床是严格按照加工的程序进行加工的，所加工的工件通常要比 普通机床所加工的工件工艺规程复杂。使用数控机床进行加工时，首要的问题是 选择合适的工件。在生产中，并非所有的工件都适合数控机床加工，只有那些小 批量，特别是重复轮番投产，表面复杂，加工中需要测量，需要精密钻镗夹具等 工艺装备的工件，才是数控加工最合适的加工对象。 根据实际应用需要时，数控车床加工工艺分析主要考虑以下内容： （1）分析零件图样，明确加工内容、精度及技术要求。 （2）制定工艺过程，确定加工方案。 （3）设计工序内容，如工序的划分、工件定位与加紧、刀具的选择及切削用量的确定等。 （4）图形的数学处理及加工路线的确定等，如基点、节点的计算，对刀点、换刀点的选择，加工路线的确定等。 （5）编制工艺文件，包括工艺过程卡、工序卡、刀具卡及加工路线图等。,三、数控刀具参数的选择,刀具几何参数的选择是否合理，对刀具的使用寿命、加工质量、生产效 率和加工成本有重要影响。各参数之间存在着相互依赖、相互制约的作用，因此 应综合考虑各种参数以便进行合理的选择。根据以上对零件的工艺分析该零件的 加工需要一把端面刀、两把外圆车刀（一把粗车外圆、一把精车外圆）、一把螺 纹车刀、一把切断刀（用于切断和切槽）。 刀具切削部分的几何参数，对切削过程中的金属变形、切削力、切削温度、 工件的加工质量以及刀具的磨损都有显著的影响。选择合理的刀具几何参数，就 是要在保证工件加工质量和刀具经济耐用度的前提下，达到提高生产率、降低生 产成本的目的。影响刀具合理几何参数的主要原因是工件材料、刀具材料及类型、 工艺系统刚度以及机床功率等。,1.刀具材料的选择 金属切削过程中，刀具的切削部分直接完成切削工作。刀具材料性能 的优劣直接影响刀具的质量。切削加工生产率和刀具耐用度的高低、零件加工精 度和表面质量的优劣等，在很大程度上都取决于刀具材料的选择是否合理。刀具 在工作时要承受很大的压力，冲击和摩擦，一般材料在这样恶劣的条件下会迅速 破损。因此，作为刀具材料必须具备下列五个方面的要求：（1）高的硬度和耐 磨性；（2）有足够的强度和韧性；（3）耐热性；（4）导热性； （5）良好的 工艺性能；（6）经济性。 2 .刀具角度的选择 刀具角度的选择包括：刀具前角的选择、后角的选择、主偏角的选择、副偏 角的选择、过渡刃的选择以及刃倾角的选择。切削用量包括背吃刀量、进给量以 及主轴转速。 背吃刀量是指主刀刃与工件切削表面接触长度，在主运动方向及进给运动方 向所组成的平面的法线方向上测量的值。背吃刀量应根据加工余量确定。粗加工 时，除留下精加工的余量外，应尽可能一次走刀切除全部粗加工的余量，这样不 仅能在保证一定刀具使用寿命的前提下使进给量、背吃刀量、切削速度的乘积最 大，而且可以减少走到次数。在加工余量过大或工艺系统刚度不足等情况下，应 将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 序获得较小的表面粗糙度及较高的加工精度。,（2）主轴的转速S(r/min)要根据切削速度r(m/min)来选择。 r=SD/1000 式中：D-工件刀具直径（mm）；r-切削速度，由刀具耐用度决定。经计算可选 粗加工切削速度为600（m/min）,精加工切削速度为1000（m/min）。 （3）进给速度f(mm/min)是数控机床切削用量中的重要参数，可根据工件的进给 量的主要是切削力，一般多根据经验或查手册选取。这时，主要考虑工艺系统刚 度、切削力大小和刀具的尺寸等，必要时需进行验算。在半精加工和精加工时， 应按粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、刀具副偏角、切削速度等选择 进给量。 根据上面刀具的参数以及所用刀具进行加工工序的划分，并选择切削用量， 以下是对加工工序划分后制成加工工序卡片，如表3.1。,表3.1 加工工序卡,四、CAXA数控车自动编程软件介绍,数控车加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入 信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥运动的机电功能转换部件，机床的伺 服系统发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机 构驱动机床，从而加工零件。所以，数控车加工的关键是加工数据和工艺参数的 获取，即数控编程。数控编程分为手工编程和自动编程，自动编程是根据工件图 形和加工工艺采用专用软件自动生成加工程序。CAXA数控车是国产自动编程软件 之一。 CAXA数控车具有全中文Windows界面，形象化的图标菜单，全面的鼠标拖动 功能，灵活方便的立即菜单参数调整功能，智能化的动态导航捕捉功能和多方位 的信息提示等。CAXA数控车具有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口， 可以绘制任意复杂的二维图形，通过数据接口与其他系统交换数据。CAXA数控车 提供了功能强大、使用简洁的轨迹生成手段，可按加工要求生成各种复杂图形的,加工轨迹。通用的后置处理模块使CAXA数控车可以满足各种机床的代码格 式，对生成的代码进行校验及加工仿真。将CAXA数控车同其他的专业制造 软件结合起来，将会满足任何CADCAM的需求。 1.CAXA数控车界面 CAXA数控车基本应用界面由标题栏、菜单栏、绘图区、工具条和状态栏组 成，各种应用功能均通过菜单和工具条驱动，工具条中的每一个图标都对应一个 菜单命令。单击图标或单击菜单-命令，会得到相同的结果。状态条指导用户进 行操作并提示当前状态和所处位置，绘图区显示各种绘图操作的结果。 2.CAXA数控车加工过程 必须配置好机床，这是正确输出代码的关键。 看懂图样，用曲线工具条中的各项功能表达工件。 根据工件形状，选择合适的加工方式，生成刀位轨迹。 生成G代码，通过数据接口传给机床。 2.CAXA数控车加工过程 （1）刀具库管理；（2）轮廓粗车；（3)轮廓精车；（4)切槽加工；（5)螺纹加,工 ；（6)钻中心孔；（7）生成NC代码；（8）查看代码；（9）参数修改；（10） 轨迹仿真；（11）代码反读；（12）机床设置；（13）后置处理设置。,五、零件的模拟对比加工及加工程序的确定,以下将利用CAXA数控车2013版这一软件对前面一章所选的刀具参数进行模拟 对加工，从而确定出比较合理的刀具方案。 从所用刀具的不同，可分为以下几个加工部分：1.端面加工刀具参数的对比 加工；2.粗加工刀具参数的对比加工；3.精加工刀具参数的对比加工；4.切槽模 拟加工刀具参数的对比加工；5.螺纹模拟加工刀具参数的对比加工。现就端面加 工来说明 。 （1）轮廓建模。绘制端面加工部分的外轮廓和毛坯轮廓，根据轮廓的加工要求 ，设置毛坯尺寸。毛坯尺寸左端外圆直径为26mm,端面预留1mm,设置后的左端毛 坯如图5.1所示。 图5.1,加工轮廓粗车的毛坯轮廓时，先做轮廓右端端面，预留1mm的毛坯， 然后再做零件轮廓外圆毛坯，应使被加工轮廓和毛坯轮廓的两端相连接， 两轮廓共同构成一个封闭的加工区域。在选择被加工轮廓或毛坯轮廓时，如果发 现拾取失败，则说明该轮廓单独封闭或自相交。 （2）端面加工中的两种方案对比加工的刀具参数，如图5.2和图5.3所示参数表。 图5.2,图5.3 （3）生成刀具加工轨迹，如图5.4和图5.5所示。利用系统提供的模拟仿真功能 进行刀具轨迹的模拟，验证刀具路径是否正确。下面是两个方案的加工轨迹图。,图5.4 图5.5 （4）经过对比加工方案一的刀具参数比较合理，选择方案一的刀具参数生成加 工程序，加工程序见论文附录一。,六、结论,通过方案一和方案二的对比模拟加工，可以得出如下结论： （1）在端面加工过程中，为了保证切削刀具有足够的强度，应选择较大的前角 和较小的后角，同时强化切削刃。 （2）在粗加工过程中，为了保证切削刀具有足够的强度，并考虑机床功率的大 小和切削效率的高低，应选择较小的后角和较大的前角，并强化切削刃和刀尖。 （3）在精加工过程中，主要的是加工零件的精度，所以应选择大的后角以及小 的前角，并且刀尖半径要取的较小。 （4）在切槽加工和螺纹加工中，一定要选择较小的切削速度，并且切槽刀的钢 性要好，所以切槽刀的刀具长度要在充分考虑槽深的情况下合理选择，不应选的 过长。,七 、致 谢,本毕业设计是在指导老师的精心指导下完成的, 老师在工作繁忙的情况下， 减少个人休息，抽出大量的时间对我们进行指导，及时解决所遇到的问题。往事 历历在目，导师严谨的治学作风、精湛的学术造诣、敏锐活跃的思维方式、高瞻 远瞩的洞察能力、对先进思想和技术积极开放的学习精神、宽厚的长者风范、乐 观的生活态度和高尚的品格风范使我深受启迪。在论文完成之际，向我的指导老 师表示衷心的感谢和深深的敬意！同时也向在设计过程中予以支持的系领导、提 供咨询的老师、给予帮助的同学表示感谢!,谢谢观看！,