轴类零件的数控加工工艺的编制及加工毕业设计正文Word格式.docx
《轴类零件的数控加工工艺的编制及加工毕业设计正文Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴类零件的数控加工工艺的编制及加工毕业设计正文Word格式.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
（10）对公差配合的考核，这里包括尺寸公差，形状公差以及尺寸的分析；
（11）考核操作人员用试切法对复杂高精度零件的加工技能
（12）熟练操作机床；
（13）安全文明生产及质量管理；
（14）能利用检测装备直接或间接地检测出工件的尺寸和精度。
2.工艺分析
零件图的分析
图零件图
2.1.1零件的形状分析
由上图所示，该零件为轴类零件加工。
零件表面由圆柱、圆弧、槽、螺纹等组成，内部由内螺纹、槽等组成。
零件圆柱两端面直径,圆弧直径尺寸精度要求较高，表面粗糙度要求为，故编程时有公差的采用中间尺寸，合理选用切削用量。
2.1.2零件尺寸及其公差分析
由上述零件图对零件形状的基本尺寸及公差进行分析：
（1）M30×
的螺纹，螺距为,外径为φ30mm,保证公差IT6级车螺纹时应合理的选择螺纹刀和切削用量及加工时每次车削的用量。
（2）在车削内外槽时，应合理的选择车削的用量和每次车削的槽宽，使螺纹在满足精度的要求下能顺利退刀。
（3）加工外圆表面，φ400外圆车刀要保证其外表面粗糙度在。
2.1.3形位公差粗糙度进行分析
1、零件的同轴度
零件图上有同轴度公差要求，即它限制了被测要素轴线对基准要素线的同轴位置误差，表面粗糙度要求为，合理选择刀具及车削余量以及主轴的转速，加工时要求加工到两端φ60。
2、零件的工艺分析
根据分析我们已经得出此零件为配合零件，该零件主要加工面以及技术要求如下：
的螺纹，最大外径30mm，螺距为，加工时应先加工出30mm，外圆轮廓最后用螺纹刀车螺纹应注意根据《数控加工与编程》查表2-3确定螺距、螺纹刀，加工完成。
（2）在加工右端面时应车出一小段外圆柱面，然后车出圆弧与圆弧相接的球型面为保证公差选择低速加工小进刀量。
（3）车与球相接的圆柱台注意速度的选择以保证表面和圆弧表面的精度。
（4）钻φ20×
40的孔，先用中心钻钻2mm的孔定位，再用动粗加工孔后用镗刀精加工。
毛坯的选择
毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，材料消耗就越少，机械加工的劳动量就越少，因此提高机械加工效率，做到“优质、高效、低成本”。
2.2.1材料的选择
根据零件的功能、工作条件、材料、结构特点选择45号钢。
因为碳素结构钢在工程中应用最多，用于各种机器零件及各种工程结构。
同时轴类零件必须具有足够强度、硬度、耐磨性，故在下料以后采用正火处理提高强度、硬度，消除应力，提高切削性能。
2.2.2毛坯尺寸的确定
毛坯选用φ65x185的45号钢
工件的装夹方式
在数控机床上加工零件，工序集中，往往在一次装卡中就可以完成多个工序，因此，对零件的定位、夹紧要注意以下几个方面：
1、应尽量采用组合夹具和标准化万能夹具。
当工件批量较大精度要求较高时，可以设计专用夹具，但结构尽可能简单。
2、零件定位、夹紧部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测量。
尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。
3、夹紧的应力求通过靠近主要支承点所组成的三角形内。
应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方。
尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。
4、零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一批零件加工的一致性，一般同一批零件采用统一定位基准，统一装卡方式。
经上述分析，故本课选用先用三爪卡盘夹持棒料左端，加工螺纹；
再用三爪卡盘夹持右端完成左端的孔和槽的加工。
为便于装夹，在棒料左右两端各光一刀并车两端面。
基准的确定
工艺分析的内容主要包括：
基准选择、找正定位，加工顺序和切削参数的选择对机械加工质量的影响很大，选择毛坯等较为规范。
加工部位对外形的尺寸和形位公差要求不是很高，较为简单。
要保证同轴度、与中心的对称度就涉及到粗精加工基准的选择、加工顺序的全理安排，要保证表面粗糙度，切削用量就非常重要。
粗基准是指在机械加工的第一道工序中，随后的工序中用加工过的表面作定位基准的称为精基准。
粗基准只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准。
它的选择原则主要如下：
2.4.1保证相互位置要求的原则
选取与加工表面相互位置精度要求较高的不加工表面作为粗基准。
这样可使加工表面与为加要表面有正确的相对位置。
保证加工表面余量合理的分配原则：
（1）以余量最小的表面作为粗基准，以保证各表面都有足够的余量。
（2）选择零件上重要表面作粗基准
（3）选择零件上那些平整的、足够大的表面作为粗基准，以使零件表面上总的金属切削量减少。
（4）便于工作装夹的原则，选择毛坯上平整光滑的表面作为粗基准，以使定位准备，夹紧可靠。
（5）粗基准一般不得重复使用原则，因为粗基准未加工，表面较为粗糙，在第二次安装时，其在机床上的实际位置与第一次安装时可能不一样。
2.4.2精基准的选择
选择原则如下：
（1）基准重合原则，直接选取用设计基准为定位基准，称为基准重合原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的定位误差，尺寸精度和位置精度能可靠地得到保证。
（2）基准统一原则，同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则。
这样可以保证各加工表机间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，并且简化了夹具的设计和制造工作降低了成本，缩短了生产周期。
（3）自为基准，精加工或光整加工工艺要求余量小而均匀，用加工表面本身作精基准，这称自为基准原则，该加工表面与其它表面之间相互位置精度则由先行工艺保证。
（4）互为基准原则，为使各加工表面有较高的位置精度，或为使加工表面具有均匀的加工余量，有时可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，这称为互为基准原则。
（5）便于装夹原则，所选精基准应能保证工件定位准确、稳定、装夹方便可靠，夹具结构简单适用。
定位基准应有足够大的接触面及分布面积，才能承受较大的切削力，使定位稳定可靠。
为保证同轴度，此题采用互为基准反复加工的方式，以达到零件加工的精度要求和技术要求。
加工顺序
按照先粗后精，由近到远。
在第一次装夹下，由右向左进行粗车、半精车，留毫米的精车余量再进行精车。
在第二次装夹下，按照先粗后精，由右向左进行粗车、半精车、留毫米的精车余量再进行精车，最后车出螺纹。
选择走刀路线
1、走刀路线是数控加工过程中刀具相对于工件的运动轨迹和加工工序路线的确定是非常重要的，因为这个与零件的精度和表面质量密切相关。
确定走刀路线的一般原则是：
（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度；
（2）方便数值计算，减少编程工作量；
（3）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其它辅助时间；
（4）尽量减少程序段数，减少占用存储空间；
2、在选择走刀路线时，应充分注意下述情况：
（1）孔加工时，由于孔的位置精度要求较高，因此安排镗孔路线问题就是得比较重要，安排不当就有可能反把坐标轴的反向间隙带入，直接影响孔的位置和精度。
（2）车轮廓面时，在上加工时，通常加工余量大，必须合理安排粗加工路线，以提高加工效率。
比较好的方法是用粗车尽快去除材料，再精车。
（3）车螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）方向位移一个螺距即可，不应受到限制。
实际操作中，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度（mm/min）则必定大大超过正常值；
或
由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；
车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器（编码器）。
当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳定时）而导致工件螺纹产生乱扣。
3、该零件生产类型为单件小批生产，因此其走刀路线可以不考虑最短进给路线或最短空行程路线，车削外轮廓，走刀路线可以根据尺寸标注的要求分别从左右端面沿零件轮廓面进行.具体路线如下：
（1）先加工左端面长140mm的外轮廓表面。
车零件表面长为40mm、φ40的圆柱面，再向前车长为20mm、φ60的圆柱，后车R45的圆弧过渡面，再车φ60的圆柱面。
保证总长度为140mm及各部位尺寸精度和表面粗糙度。
（2）加工右端面长40mm，先车φ30的圆柱长34mm，再先后加工R4、R6的圆弧长度分别为、，接着倒角、加工φ60的圆柱长23mm，以免两次加工留下痕迹。
（3）加工φ26宽为6mm的槽
（4）车长度为28mm、M30×
的螺纹。
（5）先用中心钻钻2mm的深度以定位，再钻长为40mm、φ20的孔，最后用镗刀进行精车以及加工内槽φ28宽为4mm，内螺纹M24×
。
选定数控加工设备
1、根据零件图分析和加工工艺方案的确定选择华中世纪星C2—6132型号的数控车床。
它和普通车床相比数控机床主轴传动系统具有下列特点：
（1）转速高、功率大，它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。
（2）变速范围宽数控机床得主传动系统有较宽的调速范围，以保证加工时能选取合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。
（3）主轴变速迅速可靠，数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。
（4）主轴转速有较高的回转精度和良好的动态响应能力，应减少传动链，提高主轴部件刚度和抗振性，热稳定性，变速时自动加减速的时间短，调速运转平稳，应能对主轴负载进行检测控制，有过载报警功能。
2、数控机床的进给传动特点：
（1）摩擦阻力小
（2）传动精度和刚度高
（3）运动部件惯量小
3、数控系统的主要技术参数：
（1）可控轴数
（2）最高转速，变速范围
（3）定位精度和重复定位精度
对刀点与换刀点的确定
对刀点是数控加工中刀具相对于工件运动的起点。
由于加工也是开始执行，所以对刀点也可以抵消作为加工起点，选择对刀点的原则：
（1）方便数学处理和简化程序编制；
（2）在机床上容易找正；
（3）加工过程中便于检查；
（4）引起的加工误差小。
对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系位置。
对刀点可以设在零件上夹具上或机床上，但必须与程序原点有确定的坐标联系。
当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。
对于以孔定位的零件，可以取孔的中心位置的基准点。
换刀点是指刀架转位换刀时的位置。
该点可以是某一固定点，也可以是任意的一点。
换刀点的位置应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准。
其设定值可用实际测量方法或计算确定。
因为本课题有两次装夹，故有两次对刀过程，第一次装夹时换刀四次，由钻头→外圆刀→镗刀→切槽刀→螺纹刀，第二次装夹时换刀三次，由外圆刀→切槽刀→螺纹刀。
加工刀具的选择
数控机床所选用的刀具与普通机床所用的刀具相比，在刀具的类型材料刀刃结构与参数及切削方式等方面并无多大区别。
但为了适应数控加工中的高速切削要求，对刀具的刚性和耐用度要求较普通加工严格。
参照被加工工件的材料为45钢，表面质量要求较高，选用硬质合金刀具。
1、粗精车外圆时选用30°
硬质合金外圆车刀。
副偏角不能太小以免与工件发生干涉。
2、切断、切槽时选用硬质合金刀宽为4mm的切断刀。
3、钻孔选用φ18的钻头。
4、打中心孔时选用φ2的钻头
5、镗孔时选用镗刀。
6、车削螺纹时选用60°
的硬质合金螺纹刀。
具体刀具见表：
表刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
轴承
序号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
外圆刀
车端面
手动
2
外螺纹刀
车M30×
螺纹
自动
3
外切槽刀
车宽4mm的槽
4
钻头
钻φ18孔
5
镗刀
镗内孔各表面
6
内切槽刀
切内部宽4mm的槽
7
内螺纹刀
车内M24×
切削用量的确定
2.10.1背吃刀量
参照下表，粗车时取背吃刀量αp=1mm；
半精车时取αp=1mm；
精车时取αp=0.2mm
表切削参数
工件材料
加工方式
吃刀量（mm）
切削速度（mm/min）
进给量（mm/r）
刀具材料
碳素钢
粗加工
5~7
60~80
~
YT类
2~3
80~120
精加工
120~150
车螺纹
70~100
切槽（宽度<
5mm）
70~110
2.10.2切削用量的计算及选择
1、切削用量的选择原则：
粗加工时，一般以提高生产率为主，首先选择较大的背吃刀量和进给量，然后确定适当的切削速度；
半精加工和精加工时，以保证加工质量为主，采用较小的背吃刀量和进给量，在考虑刀具磨损的条件下，尽可能采用大的切削速度。
2、因选取YT类硬质合金车刀的硬度为125HBS～175HBS，查阅《数控加工技师手册》车削用量表
（1）粗车外圆时，选取VC=150mm/min,aP=2mm,F=0.3mm.
加工时选取加工毛坯直径为:
D=Φ65mm,
因：
VC=лdn/1000F=f×
n
故主轴转速：
n=（1000×
150）/（×
65）=734r/min
进给速度：
F=f×
n=×
800=240mm/min
考虑到刀具强度、机床刚度等实际情况，选择n=800r/minf=300mm/minaP=2mm；
（2）精车外圆时，选取VC=110m/min,aP=0.1mm,F=0.15mm.
加工时选取加工直径为:
D=Φ40mm,
110）/（×
40）=875r/min
进给速度：
875=131mm/min
根据实际情况，选择n=1200r/minf=120mm/minaP=；
（3）车槽时，选取VC=50m/minF=0.05mm.加工直径为:
D=Φ26mm
故主轴转速：
50）/（×
26）=min
进给速度：
=min
根据实际情况，选择n=600r/minf=30mm/min;
（4）车螺纹时，选取VC=40m/minF为导程加工直径为:
D=Φ30mm
40）/（×
30）=425r/min
根据实际情况，选择n=500r/min
（5）内镗刀加工时，选取VC=70m/minF=0.15mm.加工直径为:
D=Φ28
故主轴转速：
70）/（×
28）=r/min
=mm/min
根据实际情况，选择n=800r/minf=120mm/min；
3.图中尺寸的计算
坐标尺寸的计算
图零件图
图中除A、B、C点外，其它尺寸均可算出其坐标尺寸，而A、B、C点无法直接算出，可使用CAD或Pre/E画出零件图，然后捕捉这四点坐标，坐标为A（，-34）、B（41，）、C（52，-40）。
螺纹尺寸的计算
查常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量表得螺距为的螺纹加工,背吃刀量分别为、、、
4.零件加工程序
表工序卡片
工厂
零件图号
轴承
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
三爪卡盘和自制心轴
华中数控C2—6132
工步号
工步内容
刀具号
刀具名称
刀具规格
切削三要素
备注
主轴转速
背吃刀量
进给
速度
r/min
mm
mm/min
夹紧车两端面并光外圆
T01
外圆车刀
1mm
车削外轮廓
800
1200
粗车2mm
精车
300
120
钻φ20孔
φ20
100
镗内孔
T02
600
粗车1mm
精车
160
车削内孔槽
T03
4mm的刀宽
500
15
车削内螺纹
T04
αp=
1.5mm/r
图程序图
装夹毛坯一端约40mm，用外圆车刀手动平端面1mm，然后在右端面钻中心孔，分别选用外圆车刀，在工件右端面对刀。
%0001
T0101
M03S800
G00X65Z3
G71U1R1P1Q2E0.3F300
N1G42G00X38S1200
G01Z0F120
X40Z-2
Z-34
GO2X56W-6R6
G01X60W-2
W-18
G02X60W-60R45
N2G01W-20
G40G00X100
Z100
M05
M30
；
主轴以800r/min正转
刀具快速移动到X65Z3处
车外圆复合循环
建立右刀补
加工Φ45的凹槽面
取消刀补
用Φ20的麻花钻钻深度40mm的孔
%0002
T0202
M03S600
G00X18Z3
0.01F
N3G41G00X24S800
G01Z0F100
X20Z-2
N4Z-40
G40G00X18
G00Z100
X100
T0303
M03S500
G41G01X28F15
G04P2
G40G00X18
Z100
X18
T0404
G00X18Z3
-35.67F
-35.67F-35.67F-35.67F
换用镗刀
快速移动刀具
车内圆复合循环
建立左刀补
退刀
内切槽
车内螺纹
表工序卡片
车削外径槽
车削外螺纹
αp=0.16mm
用铜皮包住Φ60mm的圆柱面处，用外圆车刀手动平端面1mm。
%0003
T0101
G00X65Z3
0.1F
N5G42G00X26S1200
G01Z0F120
X30Z-2
G02X52Z-40R6
G01X56
X60W-2
N6G40W-22
G00X100
S500
G42G00X65Z-32
G01X26F15
G00X65
W-2
G40G00X100
T0404
G42G00X33Z3
-30F
G00X100
Z100
M05
程序名
选择外圆车刀
主轴
升级会员 