数控车床加工轴类零件的工艺分析论文.docx

数控车床加工轴类零件的工艺分析论文.docx

《数控车床加工轴类零件的工艺分析论文.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控车床加工轴类零件的工艺分析论文.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数控车床加工轴类零件的工艺分析论文

北京工业大学继续教育学院专科

毕业设计

数控车床加工轴类零件的工艺分析

题目______________________________

机械制造与自动化

专业______________________________

班级______________________________

学号______________________________

姓名______________________________

2017年5月5日

北京工业大学继续教育学院

毕业设计（论文）任务书

题目数控车床加工轴类零件的工艺分析

专业机械制造与自动化学号姓名

主要内容:

1.结合相关专业，了解数控技术及其在轴类零件加工中的应用。

2.根据毕业设计题目查阅相关资料，学习相关的新知识。

3.根据毕业设计题目完成所承担的实际工作，结合工作实际撰写毕业设计论文。

基本要求:

1.1月—2月：

根据任务的要求进行相关知识的学习，查找资料并于2月20日前确定论文题目及提交开题报告。

2.2月--5月：

按照毕业论文要求及论文撰写规范完成论文的撰写。

3.论文引用量不得超过论文总量的20%。

主要参考资料:

[1]吴立军,周超明.数控加工技术基础[M].国防工业出版社，2015

[2]冼进.数控车床操作基础与应用实例[M].电子工业出版社，2012

[3]王风平.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2012

[4]邓文英，宋力宏.金属工艺学[M].高等教育出版社，2016

完成期限：

2017年5月10日

指导教师签名：

2017年2月20日

摘要

轴类零件的加工一般都是使用车床进行车削加工。

加工精度要求较高时，多使用数控车床来完成。

由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。

所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。

零件上精度比较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。

文中对轴类零件的加工工艺进行分析，并在此基础上对数控车床加工工艺进行了分析。

关键词：

车削加工，加工路线，刀具

目录

1绪论.............................................................1

1.1课题的来源及主要研究内容...................................1

1.2论文主要完成的工作.........................................1

2零件加工.........................................................1

2.1零件分析...................................................2

2.2工件装夹...................................................2

2.3刀具选用以及切削用量的确定.................................3

2.4加工方案和加工工序的确定...................................4

2.4.1加工方案的确定.........................................4

2.4.2加工工序的确定.........................................4

2.5加工路线分析...............................................5

3程序的编制及模拟运行.............................................6

3.1程序的编制.................................................6

3.2模拟运行...................................................8

3.3零件加工及检测............................................8

结论................................................................8

致谢................................................................9

主要参考文献.......................................................10

附录...............................................................11

1绪论

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

轴类零件的加工一般都是使用车床进行车削加工。

加工精度要求较高时，多使用数控车床来完成。

数字控制机床（NumericalControlMachineTools）简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。

它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。

经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

1.1课题的来源及主要研究内容

本课题来源于本人对所学数控知识和对它的了解。

介于自己对轴类零件的兴趣爱好开始研究该课题。

1.2论文主要完成的工作

一.了解数控技术及其在轴类零件加工中的应用。

二.通过本次毕业设计使自己对数控车床有更充分、细致的理解，进一步掌握、学习轴类零件的加工方法、加工方案。

2零件加工

零件材料处理为：

45钢，调制处理HRC26～36，

图1零件图

技术要求：

1.以小批量生产条件编程。

2.不准用砂布及锉刀等修饰表面。

3.未注倒角0.5×45°。

4.未注公差尺寸按GB1804-M。

（说明：

零件图中英文字母可根据实际情况定数据，为方便设计。

A取19mm.B取29

mm.C取17mm.D取21mm.E取23

mm.）

2.1零件分析

2.1.1图1中的零件主要是由圆柱面、圆锥面、圆弧面、槽和螺纹组成，该零件的结构较为复杂，具有一定的加工难度。

该零件的直径尺寸加工精度要求较高，Φ28±0.02mm,ф

mm,轴线长度的精度如5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面Sф

mm。

可控制球面形状精度30°的锥度等要求。

在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为Φ28，ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。

[注：

上述坐标值是以半径值给出的。

形式如（X，Z）]

2.1.2在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。

为了保证其轮廓曲线的准确性，通过计算到端部R5mm的圆弧与直线

的切点坐标为（2.922，0），与R17mm的圆弧切点坐标为（7.791，-6.136），R17与Sф29

mm的切点坐标为（11.210，-20.791），Sф29

mm与R5mm的切点为（12.271，-37.739），R5mm与ф23

mm的切点坐标为（11.5，-40.406）。

[注：

上述坐标值是以半径值给出的。

形式如（X，Z）

2.2工件装夹

为便于装夹，保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱ф28mm。

右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。

调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。

在进行工件装夹时采用三爪自定心卡盘装夹、调头加工来实现工件的夹紧。

图2加工螺纹的装夹图

图3加工圆弧的装夹图

2.3刀具选用以及切削用量的确定

根据零件的结构特征和加工表面特征进行加工刀具的选用。

选用93°菱形外圆车刀对端面、倒角、锥台面、圆弧、球的进行加工及工件的粗车加工和精车加工。

采用切槽刀（宽度为4mm）进行工件的切槽。

采用60°外螺纹车刀车螺纹。

粗车零件的外轮廓时，背吃刀量ap=2mm，主轴转速为n=800r/min，进给速度F=150mm/min；精车零件外轮廓时，背吃刀量ap=0.2mm，主轴转速为n=1500r/min，进给速度为F=50mm/min；切槽主轴转速为300r/min，进给速度为F=30mm/min；螺纹粗车时选ap=0.4mm，主轴转速为n=300r/min，进给速度为F=100mm/min；螺纹精车时选ap=0.1mm，主轴转速为300r/min，进给速度为F=50mm/min。

2.4加工方案和加工工序的确定

2.4.1加工方案的确定

由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。

所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。

选择数控机床HNC-CK6140加工实物图见附录一。

零件上精度比较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。

该零件有两种加工方案：

①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。

②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。

2.4.2加工工序的确定

工序划分有三种方法：

①按零件的装夹定位方式划分工序 ；②按粗、精加工划分工序 ；③按所用的刀具划分工序。

由于零件需要调头加工，所以按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。

该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：

①车削螺纹端的工歩为:

93°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，ф21×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→ф23

×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。

②车削圆弧端的工歩为：

93°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧R17mm─→球ф29

mm─→圆弧R5mm─→ф23

×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm

2.5加工路线分析

在数控加工中，刀具对好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。

编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；

（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；

（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。

（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，确定该零件的进给路线有两步。

如下图所示：

第一步:

车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф21mmm、ф28mm、ф23

mm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线同粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。

如图螺纹加工路线。

第二步:

车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、R17mm、ф29

mm到ф23

mm后2mm后精车外形路线同粗车一样。

最后切削5±0.04mm的槽。

如图螺纹加工路线。

3程序的编制及模拟运行

3.1程序的编制

注；程序编制中有关数值单位一律采用毫米（mm）制。

程序段号

程序内容

程序注释

001

%0001

；程序起始行

N01

T0101

；右端面外圆车刀

N02

M03S800

；主轴正转

N03

G00X35Z3

；循环起点

N04

M08

；开切削液

N05

G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150

；粗车轮廓

N06

G00X18Z3S1000

；快速定位

N07

G01Z0F50

；精车起点

N08

X21Z-1.5

；精车倒角

N09

Z-25

；精车ф21的外圆

N10

X28

；精车ф28的端面

N11

Z-38.169

；ф28的外圆表

N12

X23.05Z-47.5

；30°的锥面

N13

G01W-10

；фE的外圆面

N14

G00X100

；退刀快速定位

N15

Z100

；退刀快速定位

N16

T0202

；换切槽刀

N17

G00X32Z-25

；快速定位

N18

G01X18F10

；切槽至ф18

N20

G04P3

；暂停修光

N21

G00X25

；快速定位

N22

W1.5

；快速定位

N23

G01X21

；倒角起点

N24

X18W-1.5

；倒角1.5

N25

G04P3

；暂停修光

N26

G00X100

；退刀快速定位

N27

Z100

；退刀快速定位

N28

T0303

；换外螺纹车刀

N29

G00X30Z3S300

；车螺纹循环起点

N30

G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5

；车螺纹

N31

G00X100Z100

；退刀快速定位

N32

M09

；关切削液

N33

M05

；主轴停转

N34

M30

；程序结束并返回

002

%0001

N01

T0101

；右端面外圆车刀

N02

M03S800

；主轴正转

N03

G00X30Z3

；循环起点

N04

M08

；开切削液

N05

G71UI1R2P06Q12E0.2F200

；粗车轮廓

N06

G00X5.844Z3S1000

；快速定位

N07

G01Z0F80

；精车起点

N08

G03X15.582Z-6.136R5

；精车R5的圆弧

N09

G02X22.420Z-20791R17

；精车R17的圆弧

N10

G03X24.542Z-37.739R14.508

；精车ф29的圆弧

N11

G02X23.05Z-40.406R5

；精车R5的圆弧

N12

G01Z-44

；фE的外圆面

N13

G000X100

；退刀快速定

N14

Z100

；退刀快速定位

N15

T0202

；换切槽刀

N16

G00X35Z-46.5

；快速定位

N17

G01X19F10

；切槽至ф19

N18

G04P3

；暂停修光

N19

G00X35

；退刀

N20

Z-47.5

；快速定位

N21

G01X19

；切槽至ф19

N22

G04P3

；暂停修光

N23

G00X100

；退刀

N24

Z100

；退刀

N25

M09

；关切削液

N26

M05

；主轴停转

N27

M30

；程序结束并返回

3.2模拟运行

数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。

（注：

这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。

）

3.3零件加工及检测

装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。

将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。

看是否达到零件的技术要求即可。

结论

通过这次对零件图的完整工艺分析和编程设计，我摆脱了以前单纯的理论知识学习状态，让我把所学与实际紧密的相结合起来，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的各方面能力都得到了锻炼和提升。

这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。

致谢

在本论文的写作过程中，我的导师崔焰老师倾注了大量的心血，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她给了我耐心的指导和无私的帮助，在此我表示衷心感谢。

同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。

主要参考文献

[1]吴立军,周超明.数控加工技术基础[M].国防工业出版社，2015

[2]冼进.数控车床操作基础与应用实例[M].电子工业出版社，2012

[3]王风平.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2012

[4]邓文英，宋力宏.金属工艺学[M].高等教育出版社，2016

附 录

主要仪器设备：

1.数控车床：

2.游标卡尺：

3.千分尺：