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机械加工的论文
西安产业大学
继承教诲学院结业设计（论文）
课题CA6140车床主轴数控加工工艺及编程
所属讲授单元数控系
专业数控技能
年级08级
学号025
姓名
指导西席
2011年2月10日
绪论
结业设计是大学中的一项重要内容，是完成讲授筹划到达讲授目标，是培养我创新能力的重要环节；也是自己知识和能力深化和升华的重要历程。
本结业设计应到达以下讲授目的：
1、进一步加深我对机器制造工艺学理论知识的理解；
2、培养我的综合应用机器制造工艺学和其他多门课程的理论知识解决实际问题的能力；培养学生的实践和实际动手能力、提高我的全面素质。
3、通过查阅相关手册，掌握获取工程数据的要领，提高我收集信息、对信息进行代价判断、信息整理、信息加工的能力；
4、培养我制订机器加工工艺规程的原则、步调和要领；
5、培养我掌握机床夹具设计的根本原理、要领和步调，进一步提高我的工程设计能力；
6、培养我的编写技能文件的能力。
7、为即将走上事情岗亭的我打下一个良好的底子
摘要
1、主轴零件的结构特点
1）主轴零件是CA6140车床中的要害零件之一，主要用以通报旋转运动和扭矩，支撑传动零件并蒙受载荷。
2）主轴零件是回转体零件，既是门路轴又是空心轴，
3）主轴长径比小于12，所以为刚性轴
4）主轴零件的主要加工外貌是内、外旋转外貌，次要外貌有键槽、花键、螺纹和横向孔等。
2、主轴结构的设计要求
1）公道的结构设计。
2）足够的刚度。
3）具有一定的尺寸、形状、位置精度和外貌质量。
4）具有足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性。
5）足够的抗疲劳强度。
1、零件的结构特点及设计要求
2、CA6140车床主轴技能要求及服从
3、零件毛坯的选择及热处置惩罚
4、基准的选择
5、工序加工中的主要问题
6、加工阶段的分别
7、加工工序的摆设和工序简直定
8、工序具体内容简直定
9、指定工序数控加工编程
10、零件的查验
11、参考文献
12、致谢
1、零件的结构特点及设计要求
1、主轴零件的结构特点
1）主轴零件是CA6140车床中的要害零件之一，主要用以通报旋转运动和扭矩，支撑传动零件并蒙受载荷。
2）主轴零件是回转体零件，既是门路轴又是空心轴，
3）主轴长径比小于12，所以为刚性轴
4）主轴零件的主要加工外貌是内、外旋转外貌，次要外貌有键槽、花键、螺纹和横向孔等。
5）机器加工工艺主要是车削、磨削，其次是铣削和钻削。
2、主轴结构的设计要求
1）公道的结构设计。
2）足够的刚度。
3）具有一定的尺寸、形状、位置精度和外貌质量。
4）具有足够的耐磨性、抗振性及尺寸稳定性。
5）足够的抗疲劳强度。
2、CA6140车床主轴技能要求及服从
附件1为CA6140车床主轴零件图。
由零件图可知，该主轴呈门路状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部门的作用及技能要求：
1、支承轴颈主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的打仗率≥70%；外貌粗糙度Ra为；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
2、端部锥孔主轴端部内锥孔（莫氏6号）对支承轴颈A、B的跳动在轴端面处公差为，离轴端面300mm处公差为0.01mm；锥面打仗率≥70%；外貌粗糙度Ra为；硬度要求HRC45～50。
该锥孔是用来安装顶尖或东西锥柄的，其轴心线必须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴，不然会使工件（或东西）产生同轴度误差。
3、端部短锥和端面头部短锥C和端面D对主轴二个支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为；外貌粗糙度Ra为。
它是安装卡盘的定位面。
为包管卡盘的放心精度，该圆锥面必须与支承轴颈同轴，而端面必须与主轴的回转中心垂直。
4、空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈对支承轴颈A、B的径向圆跳动公差为0.015mm。
由于该轴颈是与齿轮孔相配合的外貌，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，不然引起主轴传动啮合不良，当主轴转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。
5、螺纹主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一，所以应控制螺纹的加工精度。
当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时，会使被压紧的转动轴承内环的轴心线产生倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。
3、零件毛坯的选择及热处置惩罚
1、毛坯的形式
毛坯的制造要领凭据使用要求和生产类型而定。
毛坯形式有棒料和磨模锻两种。
前者适于单件小批生产，尤其适用于平滑轴和外圆直径相差不大的门路轴，对付直径较大的门路轴则往往接纳锻件。
锻件还可得到较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。
单件小批生产一般接纳自由锻，批量生产则接纳模锻件，大批量生产时若接纳带有贯串孔的无缝钢管毛坯，能大大节省质料和机器加工量。
综上所述，我选择模锻毛坯。
2、毛坯的尺寸确定
毛坯尺寸简直定查表得 粗加工余量7mm,半精加工余量,精加工余量.
3、主轴的质料的选择
主轴零件应凭据差别的事情情况，选择差别的质料和热处置惩罚范例。
一般主轴零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部门外貌淬火等热处置惩罚，得到所要求的强度、韧性和硬度。
转速较高的主轴零件，一般选用40Cr，经过调质和外貌淬火处置惩罚，使其具有较高的综协力学性能。
45钢是普通机床主轴的常用质料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差。
综上所述，主轴零件质料我选择40Cr。
4、热处置惩罚工艺的制定和摆设
选择符合的质料并在整个加工历程中摆设足够和公道的热处置惩罚工序，对付包管主轴的力学性能、精度要求和改进其切削加工性能非常重要。
车床主轴的热处置惩罚主要包罗：
1）毛坯热处置惩罚
车床主轴的毛坯热处置惩罚一般接纳正火，其目的是消除铸造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工。
2）预备热处置惩罚
在粗加工之后半精加工之前，摆设调质处置惩罚，目的是得到均匀细密的回火索氏体组织，提高其综协力学性能，同时，细密的索氏体金相组织有利于零件精加工后得到光洁的外貌。
3）最终热处置惩罚
主轴的某些重要外貌（如Φ90g5轴颈、锥孔及外锥等）需经高频淬火。
最终热处置惩罚一般摆设在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。
4、基准的选择
1、粗基准的选择
为取得两中心孔作为精加工的定位基准，所以机器加工的第一道工序是铣两端面中心孔。
为此可选择前、后支撑轴颈（或其近处的外圆外貌）作为粗基准。
这样，当反过来再用中心孔定位，加工支撑轴颈时，可以得到均匀的加工余量，有利于包管这两个高精度轴颈的加工精度。
2、精基准的选择
为了制止基准重合误差，考虑工艺基准与设计基准和各工序基准的统一，以及尽可能在一次装夹中加工较多的事情外貌，所以在主轴精加工的全部工序中（二端锥孔面自己加工时除外）均接纳二中心孔位定位基准。
主轴中心通孔钻出以后，远中心孔消失，需要接纳锥堵，借以重新创建定位精度（二端中心孔）。
中心孔在使用历程中的磨损会影响定位精度，故必须经常注意掩护并实时保修。
特别是在要害的精加工工序之前，为了包管和提高定位精度，均需要重新修整中心孔。
使用锥堵时应注意：
当锥堵装入中心孔以后，在使用历程中，不能随意拆卸和调换，都市引起基准的位置变更，从而造成误差。
3、基准的转换
由于主轴的主要轴颈和大端锥孔的位置精度要求很高，所以在加工历程中药接纳交换基准的原则，在基准相互转换的历程中，精度逐步得到提高。
1）、以轴颈位粗基准加工中心孔；
2）、以中心孔为基准，粗车支承轴颈等外圆各部；
3）、以支承轴颈为基准，加工大端锥孔；
4）、以中心孔（锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；
5）、以支撑轴颈位基准，粗磨大端锥孔；
6）、以中心孔为（重配锥堵）为基准，加工支承轴颈等外圆各部；
7）、以打断支撑轴颈和φ75h6外圆外貌为基准，粗磨打断锥孔。
主轴外圆外貌的加工，应该以顶尖孔作为统一的定位基准。
但在主轴的加工历程中，岁着通孔的加工，作为定位基面的中心孔消失，工艺上常接纳带有中心孔的锥堵到主轴的两端孔中，如图5-4所示，让锥堵的顶尖其附加定位基准的作用。
5、工序加工中的主要问题
1、锥堵和锥套心轴的使用
对付空心的轴类零件，当通孔加工后，原来的定位基准——顶尖孔已被破坏，今后必须重新创建定位基准。
对付通孔直径较小的轴，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60度锥面，取代中心孔。
而当通孔直径较大时，则不宜用倒角锥面取代，一般都接纳锥堵或锥堵心轴的顶尖孔做为定位基准。
2、使用锥堵或锥堵心轴时应注意以下问题。
1）一般不宜中途调换或拆装，以免增加安装误差。
2）锥堵心轴要求两个锥面应同轴，不然拧紧螺母后会使工件变形。
先图所示的锥堵心轴结构比力公道，其左端锥堵与拉杆心轴为一体，其锥面与顶尖孔的同轴度较好，而右端有球面垫圈，拧紧螺母时，能包管左端锥堵与孔配合良好，使锥堵的锥面和工件的锥孔以及拉杆心轴上的顶尖孔有较好的同轴度。
工序双托图
主轴各外圆外貌的精加工和光整加工
3、～0.2µm。
对付一般精度的车床主轴，磨削是最后的加工工序。
而对付精密的主轴还需要进行光整加工。
4、光整加工用于精密主轴的尺寸公差品级IT5以上或外貌粗糙度低于Rɑ0.1µm的加工外貌，其特点是：
1）加工余量都很小，一般不凌驾。
2）接纳很小的切削用量和单元切削压力，变形小，可得到很细的外貌粗糙度。
3）对上道工序的外貌粗糙度要求高。
一般都要求低于Rɑ0.2µm，外貌不得有较深的加工陈迹。
4）除镜面磨削外，其他光整加工要领都是“浮动的”，即依靠被加工外貌自己自定中心。
因此只有镜面磨削可部门地纠正工件的形状和位置误差，而研磨只可部门地纠正形状误差。
其它光整加工要领只能用于低落外貌粗糙度。
由于镜面磨削的生产效率高。
且适应性广，目前已遍及应用在机床主轴的光整加工中。
6、加工阶段的分别
主轴加工历程中的加工工序和热处置惩罚工序均会差别水平的产生加工误差和应力，因此要分别加工阶段。
主轴加工根本上分别为以下三个阶段。
1、粗加工阶段
1）毛坯处置惩罚:
备料,铸造,热处置惩罚（正火）
2）粗加工:
工序4～6。
锯除多余部门，铣端面、钻中心孔和荒车外圆等
目的:
切除大部门余量,靠近最终尺寸,只留少量余量,实时发明缺陷。
2、半精加工阶段
1）半精加工前热处置惩罚:
工序7。
2）半精加工:
工序8～13。
车工艺锥面（定位锥孔）半精车外圆端面和钻深孔等
3）精加工:
精磨外圆和内外锥面以包管主轴最主要外貌的精度。
详细历程见工序卡
7、加工工序的摆设和工序简直定
1、加工顺序方案确定
具有空心和内锥特点的轴类零件，在考虑支承颈，一般轴颈和内锥等主要外貌的加工顺序时，可有以下几种方案。
1）、外外貌粗加工→钻深孔→外外貌精加工→锥孔粗加工→锥孔精加工
2）、外外貌粗加工→钻深孔→锥孔粗加工→锥孔精加工→外外貌精加工
3）、外外貌粗加工→钻深孔→锥孔次加工→外外貌精加工→锥孔精加工
针对CA6140车床主轴的加工顺序来说，可做如下阐发比力：
第一方案：
在锥孔粗加工时，由于要用已精加工过的外圆外貌作基准面，会破坏外圆外貌的精度和粗糙度，所以此方案不宜接纳。
第二方案：
在精加工外圆外貌时，还要再插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。
另外，在加工锥孔时不可制止的会有加工误差（锥堵自己误差等就会造成外圆外貌和内锥孔的差别轴，故此方案也不宜接纳）
工序简直定要按加工顺序进行，应当掌握两个原则：
1）工序中的定位基准面要摆设在该工序之前加工。
2）对个外貌的加工要粗、精离开，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精度和粗糙度。
主要外貌的精加工应摆设在最后。
为了改进金属组织和加工性能而摆设的热处置惩罚工序，如退火、正火等，一般应摆设在机器加工之前。
为了提高零件的机器性能和消除内应力而摆设的热处置惩罚工序，如调质、时效处置惩罚等，一般应摆设在粗加工之后，精加工之前。
3、工艺路线
该主轴零件结构较为庞大，其中涉及到外圆、端面、孔、锥孔、花键、键槽等加工，考虑加工的方便与精确度等因素，制定出表1所示加工要领和加工工艺历程卡片：
表1
序号
工序名称
工序内容
定位基准
设备
1
备料
2
铸造
模锻
立式精锻机
3
热处置惩罚
正火
4
锯头
5
铣端面钻中心孔
毛坯外圆
中心孔机床
6
粗车外圆
顶尖孔
多刀半自动车床
7
热处置惩罚
调质
8
车大端各部
车大端外圆、短锥、端面及台阶
顶尖孔
卧式车床
9
车小端各部
仿形车小端各部外圆
顶尖孔
仿形车床
10
钻深孔
钻48mm通孔
两端支承轴颈
深孔钻床
11
车小端锥孔
车小端锥孔（配1∶20锥堵，涂色法查抄打仗率≥50%）
两端支承轴颈
卧式车床
12
车大端锥孔
车大端锥孔（配莫氏6号锥堵，涂色法查抄打仗率≥30%）、外短锥及端面
两端支承轴颈
卧式车床
13
钻孔
钻大头端面各孔
大端内锥孔
摇臂钻床
14
热处置惩罚
局部高频淬火（90g5、短锥及莫氏6号锥孔）
高频淬火设备
15
精车外圆
精车各外圆并切槽、倒角
锥堵顶尖孔
数控车床
16
粗磨外圆
粗磨75h5、90g5、105h5外圆
锥堵顶尖孔
组合外圆磨床
17
粗磨大端锥孔
粗磨大端内锥孔（重配莫氏6号锥堵，涂色法查抄打仗率≥40%）
前支承轴颈及75h5外圆
内圆磨床
18
铣花键
铣89f6花键
锥堵顶尖孔
花键铣床
19
铣键槽
铣12f9键槽
80h5及M115mm外圆
立式铣床
20
车螺纹
车三处螺纹（与螺母配车）
锥堵顶尖孔
卧式车床
21
精磨外圆
精磨各外圆及E、F两端面
锥堵顶尖孔
外圆磨床
22
粗磨外锥面
粗磨两处1∶12外锥面
锥堵顶尖孔
专用组合磨床
23
精磨外锥面
精磨两处两处1∶12外锥面、D端面及短锥面
锥堵顶尖孔
专用组合磨床
24
精磨大端锥孔
精磨大端莫氏6号内锥孔（卸堵，涂色法查抄打仗率≥70%）
前支承轴颈及75h5外圆
专用主轴锥孔磨床
25
钳工
端面孔去锐边倒角，去毛刺
26
查验
按图样要求全部查验
前支承轴颈及75h5外圆
专用检具
主要工序历程见附件2
8、工序具体内容简直定1、确定工序尺寸
由于主轴零件中多次加工的外貌，如各内、外圆柱面、端面等使用的工序基准、定位基准、丈量基准与设计基准重合，因此各工序尺寸只与加工余量有关，即各外貌工序尺寸只须在设计尺寸底子上累计加上加工余量即可。
具体尺寸拜见表2所示：
表2
加工外貌
工序余量/mm
工序尺寸及公差/mm
外貌粗糙度
粗加工
半精加工
精加工
粗加工
半精加工
精加工
粗加工
半精加工
精加工
φ195
-
3
-
φ198
φ195
-
6.3
-
-
φ
-
15．5
φ124
φ
φ
-
φ100h7
-
-
-
φ100h6
φ100h7
-
-
φ90g5
-
-
-
φ90g5
-
-
-
φ80h5
-
φ
φ80h5
-
-
φ76h6
φ76
φ
φ75
-
2、加工设备与工艺装备的选择
1）机床选择
从整个主轴零件的加工工艺历程阐发可知其加工内容主要是粗车、半精车、精车、粗磨、半精磨及精磨等，各工序加工内容不多，零件外廓尺寸不是太大，因此多数情况下可以选用CA6140卧式车床
2）夹具选择
由于笨零件为长轴类零件，加工工序内容又主要是车、铣、钻、磨，因此夹具主要接纳三爪自放心卡盘。
3）刀具选择
由于主轴质料我选用40cr，所以在CA6140卧式车床上加工时，选用硬质合金刀。
9、指定工序数控加工编程
本工序见下图
加工工序卡
产物名称或代号
零件名称
零件图号
单元名称
CA6140车床
主轴
15
工序号
步伐编号
夹具名称
使用设备
车间
15
Z0001
液压自动卡盘
CSK6163
数控车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格mm
主轴转速r/min
进给速度mm/min
背吃刀量mm
备注
1
外轮廓
T01
25*25
1000
2
切各槽
T02
4
300
槽深为1
体例
审核
年月日
共页
第页
T1为外圆车刀T2切槽刀（刀具左点为对刀点，刀宽4）
加工原点P
G71（外圆粗车循环）W（被吃刀量）R（退刀量）
G71P（精加工开始步伐段的段号）Q（粗加工结束步伐段的段号）
U（X轴向精加工余量）W（Z轴向精加工余量）
F（f）
G70（精加工循环）
步伐如下：
Z0001
N1000G90G92M03S1000T01F
N1001G00X72Z0
N1002G01X0
N1003G
N1004G
N1005G91G
N1006G01X2
N1007G01Z44
N1008G
N1009G01Z30
N1010G
N1011G01X1.075Z24
N1012G01Z151
N1013G01X1.5Z4
N1014G01Z110
N1015G
N1016G01Z108
N1017G
N1018Z114
N1019X5
N1020Z112
N1021X2.5Z46
N1022X5
N1023Z79
N1024G01X40
N1025G90G00X200Z200
N1026T02S300F
N1027G00X72Z-35
N1028G01X69
N1029G01X76
N1030G00Z-79
N1031G01X73
N1032G01X77
N1033G00Z-109
N1034G01X74
N1035G01X77
N1036G00X82
N1037G00Z-295
N1038G01X79
N1039G01X82
N1040G00Z-388
N1041G01X79
N1042G01X82
N1043G00X92
N1044G00Z-502
N1045G01X88
N1046G01X92
N1047G00Z-616.
N1048G01X89
N1049G01X102
N1050G00Z-728
N1051G01X99
N1052G01X107
N1053G00Z-774
N1054G01X104
N1055G01X117
N1056G00Z-816
N1057G01X114
N1058G01X114.5Z-816.5
N1059G01Z-812
N1060G01X114
N1061G01X117
N1062G01Z-810
N1063G01X114
N1064G
N1065G00X200Z200
N1067M05
N1068M02
10、零件的查验
主轴零件在加工历程中和加工完以后都要按工艺规程的技能要求进行查验。
查验的项目包罗外貌粗糙度、硬度、尺寸精度、外貌形状精度和相互位置精度。
1、外貌粗糙度和硬度的查验
硬度是在热处置惩罚之后用硬度计抽检。
外貌粗糙度一般用样块比力法查验，对付精密零件可接纳干预干与显微镜进行丈量。
2、精度查验
精度查验应按一定顺序进行，先查验形状精度，然后查验尺寸精度，最后查验位置精度。
这样可以判明和排除差别性质误差之间对丈量精度的滋扰。
1）形状精度查验
车床主轴的形状误差主要是指圆度误差和圆柱度误差。
圆度误差为轴的同一截面内最大直径与最小直径之差。
一般用千分尺凭据丈量直径的要领即可检测。
精度高的轴需用比力仪查验。
圆柱度误差是指同一轴向剖面内最大直径与最小直径之差，同样可用千分尺检测。
弯曲度可以用千分表查验，把工件放在平板上，工件转动一周，千分表读数的最大变更量就是弯曲误差值。
2）尺寸精确查验
在单件小批生产中，轴的直径一般用外径千分尺查验。
精度较高（公差值小于）时，可用杠杆卡规丈量。
台肩长度可用游标卡尺、深度游标卡尺和深度千分尺查验。
大批大量生产中，为了提高生产效率常接纳极限卡规检测轴的直径。
长度不大而精度又高的工件，也可用比力仪查验。
3）位置精度查验
为提高查验精度和缩短查验时间，位置精度查验多接纳专用检具，如图所示。
查验时，将主轴的两支承轴颈放在同一平板上的两个V型架上，并在轴的一端用挡铁、钢球和工艺锥堵挡住，限制主轴沿轴向稳动。
两个V型架中有一个的高度时可调的。
丈量时先用千分表调解轴的中心线，使它与丈量平面平行。
平板的倾斜角一般是15°，使工件轴端靠自重压向钢球。
12、致谢
本次的结业设计，使我对这两年总体知识进行了一次总的温习，同时也对自身在专业领域的不敷有了一个总体认识，以方便日后的更勤学习，不停完善和充实自己，通过老师的解说，也明白了许多书本上没有的实际事情经验为以后的事情打下一个坚固的底子。
通过两个多月的忙碌，这次结业设计已经根本完成，本次的设计得以完成，在这里首先要谢谢我的指导老师端木老师和毕老师，，在设计历程中，遇到了种种困难，有了老师的指导，使得这些困难才气迎刃而解。
除了佩服两位老师的专业水平外，他们的作风，精神更让我敬佩、
两年的大学生活即将结束，也许我再也不会再有时机进入校园深入的学习，我将不会有时机再担当文化的熏陶，我将不会再有时机聆听列位尊敬师长的教导，在将要离开的时候，我十分谢谢南京广电学校给我提供了一个培养我各方面能力舞台。
在这两年里使我得到了更大的生长，也越发清楚地认识了自己，明白了自己未来的人生目标。
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