数控加工管理数控论文精编.docx
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数控加工管理数控论文精编
（数控加工）数控论文
毕业论文（设计）
评定成绩：
题目数控零件加工
副标题轴套配合件的加工工艺分析
性质：
毕业论文毕业设计
学生姓名黄大伟
年级数控08-1
系别机电工程系
专业数控技术
指导教师王鸿波
黑龙江林业职业技术学院
毕业设计（论文）任务书
题目名称轴套配合件的加工工艺分析
学生姓名
黄大伟
所学专业
机电工程
班级
数控08-1
指导教师姓名
王鸿波
所学专业
数控技术
壹、设计（论文）主要内容
本设计以CAK6150数控车床为核心，采用数控编程加工轴套类零件及轴套类零件的工艺性分析。
主要内容是对工艺的分析以及刀具的选择。
如：
零件图的分析、毛坯的选择零件、自检数据进行分析等。
二、主要技术指标（或研究目标）
设计兼做实物实做类：
设计说明书：
字数在8000之上；
文献查阅：
6篇之上。
实物：
能综合反映其专业水平，具有壹定复杂程度的实物制品。
三、进度计划
1.2010年10月1日，开始选题
2.2010年10月4日，确认目的，开始准备材料
3.2011年3月12日，完成论文初稿。
4.2011年3月20日，上交论文定稿。
四、重要参考文献
[1]．袁锋．数控车床培训教程.［M］--北京：
机械工业出版社．2008．
[2]．陈洪涛.数控加工工艺和编程.［M］--北京：
高等教育出版社。
2003.9
[3]．王定勇.数控车削编程和加工.［M］--北京：
国防教育出版社。
2008.2
[4]．薛彦成.公差配合和技术测量.［M］--机械工业出版社。
2005.
[5]．罗学科.数控机床编程和操作实例.［M］--北京：
化学工业出版社。
2001
[6]．焦小明.机械加工技术.［M］—北京：
机械工业出版社。
2005.7
[7]．玄炳唐、宋业钧.数控设备选用指导手册.机械工业出版社.2002
教研室主任签字：
年月日
摘要5
前言6
1零件的加工工艺分析7
1.1零件图的工艺分析7
1.2分析零件图纸中的尺寸8
1.3零件的结构工艺性分析8
1.4零件毛坯的选择9
1.5零件的安装9
2数控加工工艺方案的制定10
2.1工序和工步的划分10
2.2加工机床的选择11
2.3刀具的选择11
2.4量具的选择13
2.5夹具的选择13
2.6冷却液的选择14
3切削用量的选择15
3.1切削用量的选择原则15
3.2背吃刀量的选择15
4.3刀具卡20
4.4编写程序数控加工程序20
致谢27
摘要：
此次设计是对典型轴套类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。
选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。
仍重点对轴套零件的加工艺进行了分析，最后对零件自检数据进行分析，和加工的结果分析。
关键字：
工艺分析，加工程序，切削用量，公差
前言
毕业设计是专业教学工作的重要组成部分和教学过程中的重要实际性环节。
毕业设计的目的是通过设计、培养我们综合运用所学的基础理论知识，专业理论知识和壹些相关软件的学习，去分析和解决本专业范围内的壹般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的工艺设计思维，学会查找工具书，掌握数控工艺设计的壹般程序，规范和方法。
本次设计选择的课题为轴套类零件的车削加工工艺设计设计及其数控加工程序编制。
这次毕业设计让我们对数控加工的各种基础知识有了进壹步的了解，同时也为我们以后的工作奠定了壹个良好的基础。
且锻炼了自己的动手能力，达到了学以致用的目的。
它是壹次专业技能的重要训练和知识水平的壹次全面体检，使学生毕业资格认定的重要依据，同时也为我们将来走向工作岗位奠定了必要的理论基础和实践经验。
1零件的加工工艺分析
1.1零件图的工艺分析
图1-1
图1-1
技术要求：
（1）不允许使用纱布和锉刀修饰表面
（2）未注明倒角1×45°
（3）涂色检查互配部分接触面积不得小于60%
图1-2
技术要求：
（1）不允许使用纱布和锉刀修饰表面
（2）未注明倒角1×45°
（3）涂色检查互配部分接触面积不得小于60%
轴套是各种机器中最常见的零件之壹。
数控车床加工的轴类零件壹般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成，材料为45#。
如图1-1、1-2所示的轴套配合件适合采用数控车床加工。
通常轴类零件上的圆柱面用于支撑传动零件（如带轮、齿轮等）和传递扭矩，圆锥面有传递扭矩、高精度定心和装卸方面等特点，端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置，螺纹常用于轴或轴上零件的锁紧，沟槽的作用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便，仍能够对轴上的传动零件进行轴向定位。
加工如图1-1、1-2所示轴套配合件为该零件未进行热处理前的零件工序图。
该零件属于轴套配合件。
其主要技术要求为：
不许用纱布锉刀修整表面。
左端Φ30的外圆对Φ20的槽的同轴度公差为0.01mm，轴套内径和外径的同轴度为0.05mm，Φ30的外径和Φ48外径的垂直度为0.02mm.
1.2分析零件图纸中的尺寸标注
对数控加工来说，最倾向和以同壹基准引注尺寸或直接给坐标尺寸，这就是坐标标注法。
这种标注法，即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，保证设计、定位、检测基准和编程原点设置的壹致性方面带来很大方便。
由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。
而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排和数控加工带来很多不便，事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性，因而改变局部的分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。
图1-1、1-2所示即为尺寸标注法,这是基本采用数控设备制造且充分考虑数控加工特点所采取的壹种设计原则。
1.3零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。
即所设计的零件结构应便于成形，且且成本低，效率高。
它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证
该零件的视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素之间的关系准确；尺寸标注完整、清晰。
1、尺寸精度
轴是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～IT9，精密轴颈可达IT5。
套的外径精度相对于内径精度来说邀相对高壹些。
该零件总长度为125mm，Φ20的槽上偏差为0，下偏差为0.08精度要求非常高。
Φ30外圆的上偏差为0,下偏差为-0.02。
最左端外圆直径为30。
上偏差为-0.07，下偏差为-0.02。
套的总长度为40mm。
套的小径为30，上偏差为0.09下偏差为0。
套和轴的配合处的公差为正负0.06。
2、表面粗糙度的要求
根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。
例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra1.6～6.3μm。
随着机器运转速度的增大和精密度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
该零件表面粗糙度除了配合处的公差为1.6μm，另外均为3.2μm。
3、位置精度的要求
位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。
根据使用要求，规定高精度为0.001～0.005mm，而壹般精度的轴为0.01～0.03mm。
如图1-1、1-2所示，Φ30mm的同轴度公差为0.05mm，Φ30mm的内径和套的断面的垂直度为0.02mm。
1.4零件毛坯的选择
毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切学性能、没有经过热处理、等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。
轴毛坯下料长为Φ50mm×128mm。
套毛坯下料长为Φ50mm×44mm。
合理的标注尺寸
零件图上的重要尺寸直接标注，在加工时使用工艺基准和设计基准重合，且符合尺寸链最短的原则。
1.5零件的安装
数控车床上零件的安装方法和普通车床壹样，要合理选择定位基准和夹紧方案，主要注意以下俩点：
（1）力求设计、工艺和偏程计算的基准统壹，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确性。
（2）尽量减少装夹次数，尽可能在壹次装夹后，加工出全部待加工面。
根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。
三爪自定心卡盘能够自定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。
图1-3
2数控加工工艺方案的制定
2.1工序和工步的划分
确定加工方案
经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，作出以下加工方案。
1.先加工轴，然后对套进行加工。
2.加工套的外圆，然后加工内孔。
3.先加工轴的右端，（如图2-1）
图2-1
4.然后加工轴的左端,其走刀路线（如图2-2）
图2-2
5.然后再加工轴套（如图2-3）
图2-3
2.2加工机床的选择
要保证加工零件的技术要求，能加工出合格的产品。
有利于提高生产率。
尽可能降低生产成本即生产费用。
根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、现有的生产条件要求。
选用CAK6150数控车床（如图2-4）。
图2-4
2.3刀具的选择
数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具及切削用量。
数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便,断屑及排屑性能好。
在全功能数控车床上,可预先安装8～12把刀具,当被加工工件改变后,壹般不需要更换刀具就能完成工件的全部车削加工.为了满足要求,刀具配备时应注意以下几个问题.
①在可能的范围内,使被加工工件的形状、尺寸标准化,从而刀具的种类,实现不换刀或少换刀,以缩短准备和调整时间.
②使刀具规格化和通用化,以减少刀具的种类,便于刀具管理.
③尽可能草用可转位刀片,磨损后只需更换刀片,增加了刀具的互换性.
④在设计或选择刀具时,应尽量采用高效率、断屑及排屑性能好的刀具.
车床主要用于回转表面的加工,如内/外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、内孔加工等的切削加工。
数控车削常用的车刀壹般分为三类,即尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀。
如下图（2-5）所示为常用车刀的种类、形状和用途.
图2-5
综上分析该零件主要以外圆加工为主。
选择硬质合金车刀，需要45°车刀、80°外圆刀、切断刀、螺纹刀、钻头、内孔车刀。
加工零件为配合件，需要加工内孔，利用如图（2-6）的钻头加工。
钻头直径Φ20。
图2-6
2.4量具的选择
外圆柱和长度用规格为0～150mm游标卡尺进行测量外圆面、端面的圆跳动用百分表测量，其中圆弧用R规测量。
如图（2-7）
游标卡尺：
测量范围：
0-150mm：
分度值：
0.02mm
图2-7
2.5夹具的选择
夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程，同时要保证被加工工件的定位精度，且使装卸尽可能方便、快捷。
数控加工时夹具主要有俩大要求：
壹是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：
（1）尽量选用可调整夹具，组合夹具及其它适用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
（2）在成批生产时，才考虑采用专用夹具，且力求结构简单。
（3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
（5）夹具是否使用方便、安全。
夹具的类型
数控车床上的夹具主要有俩类：
壹类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另壹类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。
综上所述，三爪卡盘具有自动定心的特点，加工该零件选用三爪卡盘加工。
2.6冷却液的选择
金属切削过程中，合理选择切削液，可改善工件和刀具之间的摩擦状况，降低切削力和切削温度，减小刀具磨损和工件的热变形，从而能够提高刀具的耐用度、加工效率和加工质量。
切削液的选择应考虑下列几点因素：
1.润滑具有良好润滑能力的切屑液可减少刀具和工件或切屑间的直接接触，减轻摩擦和粘结，因此，可减少刀具磨损，提高工件表面质量。
2.冷却具有良好冷却作用的切屑液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。
3.清洗具有良好清洗能力的切屑液能够冲走切削区域和机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。
4.防锈切削液中加入防锈剂，如亚硝酸钠、磷酸三钠和石油磺酸钡等，可在金属表面形成壹层保护膜，起防锈作用。
常用切削液的种类如表所示
常用冷却液
冷却液名称
主要成份
主要作用
水溶液
水，防锈剂
冷却
乳化液
水、乳化油、乳化剂
冷却、润滑、清洗
切削油
矿物油、动植物油、
复合油
润滑
在加工此轴类零件时根据该工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求及冷却液的作用和价格来考虑，加工时选择乳化液比较合理。
冷却液作用：
冷却、润滑、清洗而且仍有壹定的防锈作用。
3切削用量的选择
3.1切削用量的选择原则
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等，且以数控系统规定的格式输入到程序中。
切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。
合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。
这在实际中也很难把握，要有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。
在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。
切削用量的选择原则是：
粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。
值得注重的是，切削用量（主轴转速、切削深度及进给量）是壹个有机的整体，只有三者相互适应，达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。
确定切削用量时应根据加工性质、加工要求，工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的具体要求，通过查阅切削手册且结合经验加以确定，确定切削用量时除了遵循壹般的原则和方法外，仍应考虑以下因素的影响：
（1）刀具差异的影响——不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大，所以切削用量需根据实际用刀具和现场经验加以修正。
（2）机床特性的影响——切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制，必须在机床说明书规定的范围内选择。
避免因机床功率不够发生闷车现象，或刚性不足产生大的机床振动现象，影响零件的加工质量、精度和表面粗糙度。
（3）数控机床生产率的影响——数控机床的工时费用较高，相对而言，刀具的损耗成本所占的比重较低，应尽量采用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率。
3.2背吃刀量的选择
1）确定背吃刀量ap（mm）
背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度答应的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。
在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，壹般留少量的余量（0.2～0.5mm），在最后的精加工中沿轮廓走壹刀。
粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性答应的条件下，应以最少的次数完成粗加工。
留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。
综合考虑得到：
粗加工时选取2.0mm的背吃刀量。
精加工余量取0.1～0.2mm
3.3确定主轴转速
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。
外圆车削及其计算公式为：
n=1000v/πD
式中
v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；
n----主轴转速，单位为r/min；
D----工件直径或刀具直径，单位为mm。
而车螺纹时的主轴转速如下：
n＜-k
式中：
P—工件螺纹的螺距或导程（mm）；
k—保险系数，壹般取75-85之间的值。
计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
切削速度VC和刀具耐用度关系比较密切，随着VC的加大，刀具耐用度将急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。
主轴转速n确定后，必须按照数控机床控制系统所规定的格式写入数控程序中。
在实际操作中，操作者能够根据实际加工情况，通过适当调整数控机床控制面板上的主轴转速倍率开关，来控制主轴转速的大小，以确定最佳的主轴转速。
综上所述：
切削零件外圆时主轴转速粗加工转速为500mm/r，精加工转速为1200mm/r。
螺纹转速为700mm/r。
3.4进给量或进给速度的选择
进给速度F是切削时单位时间内零件和铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r或mm/min。
进给量或进给速度在数控机床上使用进给功能字F表示的，F是数控机床切削用量中的壹个重要参数，主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料来确定。
零件的加工精度要求越高，表面粗糙度要求越低时，选择的进给量数值就越小。
实际中，应综合考虑机床、刀具、夹具和被加工零件精度、材料的机械性能、曲率变化、结构刚性、工艺系统的刚性及断屑情况，选择合适的进给速度。
进给率数是壹个非凡的进给量表示方法，即进给率的时间倒数——FRN（FeedRateNumber的缩写），对于直线插补的进给率数为：
式中F——进给量（m/min）。
L——程序段的加工长度，是刀具沿工件所走的有效距离（mm）。
程序段中编入了进给率数FRN，实际上就规定了执行该程序段的时间T，它们之间的关系是：
程序编制时选定进给量F后，刀具中心的运动速度就壹定了。
在直线切削时，切削点（刀具和加工表面的切点）的运动速度就是程序编制时给定的进给量。
可是在做圆弧切削时，切削点实际进给量且不等于程序编制时选定的刀具中心的进给量。
在轮廓加工中选择进给量F时，应注重在轮廓拐角处的“超程”问题，非凡是在拐角较大而且进给量也较大时，应用在接近拐角处适当降低速度，而在拐角过后再逐渐提速的方法来保证加工精度。
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，且以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
为了获得最高的生产率和单位时间的最高切除率，在保证零件加工质量和刀具耐用度前提下，应合理地确定切削参数。
所以，此处我们应当根据经验和粗精加工而定,粗加工选取F2.0左右。
精加工时选取较少的加工余量F0.2—F0.3。
4数控加工工艺过程卡片
4.1确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
1）应能保证加工精度和表面粗糙要求；
2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。
3）选择切入切出方向，尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。
4）应尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以减少编程工作量。
加工路线如下：
1、平右端面；
2、用G71循环粗加工指令加工右轮廓到88；
3、用G70精加工指令进行精加工；
4、然后用G75指令切φ20的槽；
5、用G92指令加工M20的螺纹；
6、调头加工左端轴、且且保证长度；
7、用G71循环粗加工指令加工右轮廓到46；
8、用G70精加工指令进行精加工左端外轮廓；
9、用G75切槽；
10、取下轴、对套筒进行加工；
11、夹住毛坯右端，手动车削端面，程序加工外圆；
12、调头加工毛坯左端，且在保证长度的情况下车削端面；
13、手动钻φ24的内孔；
14、编程自动镗内孔到Z-42；
15、对工件进行测量，取下工件，收拾工具，进行总结；
4.2数控加工工艺过程卡片
数控加工工艺卡
姓名
黄大伟
产品名称
零件名称
零件图号
A4
轴套配合件的数控加工工艺分析
程序号
O0001
O0002
O0003
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
01
O0001O0002
O0003
三爪卡盘
卧式数控车床
工厂厂房
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
主轴转速
（r/min）
进给速度（mm/r）
背吃刀量
备注
1
车右端面
T01
90°
500
手动
2
粗车轴右端外轮廓
T01
90°
500
0.25
2.0
自动
3
精车轴右端外轮廓
T01
90°
1200
0.15
0.3
自动
4
切槽
T02
450
0.2
1.0
自动
5
车螺纹
T03
700
自动
6
调头保证长度
T01
90°
450
0.3
2.0
手动
7
粗车车左端轮廓
T01
90°
500
0.2
2.0
自动
8
精车左端轮廓
T01
90°
1200
0.2
2.0
自动
9
切槽
T02
450
1.0
自动
10
粗车套外圆
T01
90°
500
0.2
2.0
自动
11
精车套外圆
T01
90
1200
0.2
0.3
自动
12
钻孔
350
手动
13
车削内孔
T04
500
0.2
自动
编制
审核罗昊
批准
2010年12月6日
共1页
第1页
4.3刀具卡
数控加工刀具卡
产品名称
轴套配合件
零件名称
轴类零件
零件图号
A4
姓名
易雄伟
工部号
刀具号
刀具名称
规格
加工表面
刀具半径补偿量
备注
01
T01
90°度外圆刀
20×20
车外轮廓
0.2
自动
02
T02
4mm切槽刀
20×20
切4mm宽槽
0
自动
03
T03
60°螺纹车刀
20×20
车削螺纹
0
自动
04
T04
镗孔刀
20×20
内孔镗削
0
自动
05
T05
钻头
Ф20
钻孔
0
手动
06
T06
45端面车刀°
20×20
平端面
0
手动
编制
审核
批准
2010年12月6日
共1页
第1页
4.4编写程序数控加工程序
车削轴右端
O0001
N10M03S500T0101;
N15G00X52Z2;
N16M08;
N20G71U2.0R1.5;
N25G71P30Q70U0.3W0.1F0.25;循环粗车右端外圆
N30G00X14;
N35G01Z0F0.3;
N40X20Z-3;
N45Z-23.92;
N50X29.99;
N55Z-61;
N60G02X48Z-70R9;
N65G01X48Z-88;
N70G01X50;
N75G00X80;
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