数控轴类零件加工工艺设计1.docx
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数控轴类零件加工工艺设计1
数控轴类零件加工工艺设计
摘要
在各类数控切削机床中，数控车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。
按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。
数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。
车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。
车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。
车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。
车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。
为了使数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。
编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。
但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。
关键词工艺装夹刀具进给路线
前言
这次毕业设计，我的设计题目是：
数控轴类零件加工工艺设计。
本次毕业设计是为了让我们更清楚的理解怎样确定零件的加工方案，为我们即将走上工作岗位的毕业生打下基础，最终，使我们能够利用数控机床加工出符合图纸要求的零件。
数控技术的广泛应用给传统制造业生产方式，产品结构带来了深刻的变化。
同时也给传统的机械，机电专业的人才带来了新的机遇和挑战。
随着我国综合国力的快速发展和加入了世贸组织，我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。
数控技术是制造业实现自动化，集成化的基础。
是提高产品质量，提高劳动生产率不可或缺的物资手段。
这次毕业设计使我们毕业生更深入的了解了数控车床加工技术，为我们将来走上工作岗位打下了坚实的基础。
第一章零件分析
1.1毛坯的选择
正确的选择毛坯有着重大的技术经济意义。
毛坯种类的选择不仅影响着毛坯的制造工艺、设备及制造费用，而且对零件机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额也有很大的影响。
在进行毛坯选择时，我们应考虑下列因素：
（1）零件材料的工艺性及零件对材料组织和性能的要求。
（2）零件的结构形状与外形尺寸。
（3）生产纲领的大小。
（4）现有生产条件。
轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件。
如图典型轴类工件，采用直径为30mm,材料45#钢，在锯床上按70mm长度下料。
2.2机床的选择
根据零件尺寸的大小，精度要求等选择的是OOO。
此外选择数控机床时，还应考虑以下几个方面的问题：
（1）数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。
技校的工件应选择小规格的机床加工，反之，大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。
（2）机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重要性等因素的影响。
（3）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。
（4）装夹是否方便及夹具是否简单也是需要考虑的因素。
（5）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最适合的切削用量相适应。
如粗加工时取出的毛坯余量大，切削的余量大，就要求机床有较大功率和较好的刚度。
另外，选择机床除首先要保证加工零件的技术要求外，还应考虑是否有利于提高生产效率，降低生产成本等。
第二章零件加工工艺的分析
2.1零件图
技术要求
1.去除毛刺，尖角倒钝
2.未注倒角均为45
3.无热处理和硬度要求
（图形用老师讲的方法用家里的电脑不能显示）
2.2零件图分析
该零件表面由圆柱、圆锥、槽、螺纹等表面组成。
2.3确定加工方案
一个零件的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步完成的。
加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循一下原则：
（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。
（2）先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓。
（3）尽量减少重复定位与换刀次数。
（4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。
加工工件先夹持工件右端，加工左端。
再夹持工件左端，加工右端。
加工工件时应注意以下几点：
1.加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。
2.设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。
3.简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。
4.根据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。
2.4确定加工路线的原则
轴类零件加工工艺规程注意点：
轴类零件中工艺规程的制定，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。
一个零件可以有几种不同的加工方法，但只有一种较合理。
在制定机械加工工艺规程中，需注意以下几点：
（1）粗基准选择：
有非加工表面时，应选非加工表面作为粗基准。
对所有表面都需加工的铸件轴，应根据加工余量最小表面找正。
无非加工表面时，应选牢固可靠表面为粗基准。
同时，粗基准不可重复使用。
（2）精基准选择：
要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。
要符合基准统一原则。
尽可能在多数工序中用同一个定位基准并使定位基准与测量基准重合。
选择精度高、安装稳定可靠的表面作为精基准。
表面粗糙度：
轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
该典型轴类零件的直径为24mm的外圆，外圆和圆锥表面粗糙度均为1.6，其他位置粗糙度为3.2。
在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法。
在粗加工零件表面轮廓时，必须保证0.5mm的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制。
有效的减小误差，才能确定该零件在加工精度方面的各种要求。
2.6轴类零件加工的工艺路线
外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。
（1）粗车—半精车—精车
对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。
（2）粗车—半精车—粗磨—精磨
对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小及零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。
（3）粗车—半精车—精车—金刚石车
对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度。
因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。
（3）粗车—半精车—粗磨—精磨—光整加工
对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车—精车”的车削方法，及分别对本零件的两个端面，外圆，外援锥度，螺纹，切槽这四个步骤进行粗加工和精加工。
2.7数控车床家具的选择、工件装夹方法的确定
1.夹具的选择
数控加工时夹具主要有两大要求：
一是夹具应具有足够的精度和刚度：
二是夹具应具有可靠的定位基准。
选择夹具时，通常考虑一下几点：
（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其他适用夹具，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，并力求结构简单。
（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。
2.夹具的类型
数控车床上的夹具主要有两类：
一类用于盘类活短轴类零件，工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，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。
3.零件的安装
数控车床上零件的安装方法与普通车床一样，要合理选择定位基准和加紧方案，主要注意以下两点：
（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，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，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。
2.8选择数控车削用刀具
数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀。
成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。
数控车削加工中，常见的成形车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。
在数控加工中，应尽量少用活不用成型车刀。
尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90度内外圆车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
圆弧形车刀是以一圆度活线轮廓度误差很小的圆弧切削刃为特征的车刀。
该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖。
因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。
圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹凸）的成形面。
2.9确定切削用量
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并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，需要选择不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率，降低成本。
3.典型轴类零件加工工艺
（1）确定加工顺序及进给路线
加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。
为了工件的精度准确和装夹方便，先夹紧工件右端，加工左端。
然后开始粗加工外轮廓，（留0.5mm余量精车），然后再精加工外轮廓。
最后切槽。
工件掉头，工件右端加工：
粗加工外轮廓、精加工外轮廓，尽量减少重复定位与换刀次数。
切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。
（3）选择刀具
1.车端面：
选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。
2.粗、精车外圆：
（因为程序选用G71循环，所以粗精车选用同一把车刀）硬质合金90度方形车刀。
Kr=90度，Kr’=60度，E=30度。
3.车槽：
选用硬质合金车槽刀
4.车螺纹：
选用60度硬质合金外螺纹车刀。
（4）选择切削用量
表4-1切削用量选择
主轴转速s/（r/min）
进给量f/（mm/r）
背吃刀量ap/mm
粗车外圆
800
0.1
1.5
精车外圆
800
0.05
0.2
粗车螺纹
400
1.5
0.4
精车螺纹
400
1.5
0.1
切槽
500
0.04
数控加工刀具卡片
表4-2刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
典型轴
零件图号
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
硬质合金端面45度车刀
1
粗、精车端面
2
T02
硬质合金90度方形车刀
1
粗、精车外轮廓
左偏刀
3
T03
硬质合金车槽刀
1
切槽
刀宽5mm
4
T04
60度硬质合金外螺纹车刀
1
粗、精车螺纹
用以上数据编制工艺卡如下：
表4-3数控加工工艺卡
单位名称
产品名称活代号
零件名称
零件图号
典型轴
工序号
工序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
01111
三爪自定心卡盘
Cjk6032
数控车间
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mm
备注
1
车端面
T01
45度刀
500
0.1
手动
2
粗车外轮廓
T02
90度方形刀
800
0.10
1.5
自动
3
精车外圆轮廓
T03
90度方形刀
800
0.05
0.2
自动
4
切槽
T04
切槽刀
500
0.04
自动
第三章零件加工程序的编写
零件加工程序：
O0001:
N006G00X26
N001T0202N007Z100
N002M03S800N008T0300
N003G98G00X26N009M05
N004Z2N010M30
N005G71U2R1O0003
N006G71P1Q2U0.5W0.01F100N001T0202
N007N1G01X24N002M03S800
N008Z-22N003G98G00X24
N009N2G00X100N004Z2
N010Z100N005G71U2R1
N011T0200N006G71P1Q2U0.5W0.01F100
N012M05N007N1G01X8
N013M30N008Z0
O0002N009X12Z-2
N001T0303N010Z-2O
N002M03S500N011X12
N003G98G00X26N012X16Z-22
N004Z-15N013Z-30
N005G01X20F50N014X24Z-48
N015N2G00X100O0005
N016Z100N001T0404
N017T0200N002M03S400
N018M05N003G98G00X14
N019M30N004Z2
O0004N005G76P010160Q50R0.1
N001T0303N006G76X10.05Z-17P975Q200F1.5
N002M03S500N007G00X100
N003G98G00X14N008Z100
N004Z-20N009T0400
N005G01X8F50N010M05
N006G00X14N011M30
N007Z-18
N008G01X8Z-20
N009G00X14
N010Z100
N011T0300
N012M05
N013M30
第四章程序调试
设计完成后，我们还要注意检验程序不合理的地方，以对其修改。
根据机床型号和系统型号，把程序输入机床，完成后，用手动把刀具从工件移开，并锁定机床，进行程序校验。
然后通过观察机床是否报警来判断程序是够有语法等错误，并进一步检查刀的轨迹是否正确。
结束语
当我们设计毕业论文时，我们就在这个过程中不断的总结和巩固我们的数控车床加工知识，它使我明白了我们无论做什么事都要认认真真，有条有理，敢于创新，只有这样，我们才有可能把事情做得更好。
我相信，通过这次实践，使我对数控车加工有了更加全面、深入的了解，为我将来的工作岗位打下了基础。
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