数控加工球头偏心轴串套零件数控加工工艺设计精编.docx

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数控加工球头偏心轴串套零件数控加工工艺设计精编

（数控加工）球头偏心轴串套零件数控加工工艺设计

摘要

论文根据球头偏心轴串套零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，对该零件进行了数控加工工艺设计，在工艺设计中充分考虑了加工设备的选用，夹具的选择，加工顺序的安排、工步的划分，走刀路线和切削用量的确定等，且编制了工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片等，运用手动编制了该零件的数控加工程序，且运用FANUC0iMateTB数控系统车床完成根据球头偏心轴串套零件的加工。

关键词：

数控加工工艺分析工艺设计加工工序

摘要I

目录II

第壹章绪论1

1.1本课题研究的背景1

1.2本课研究的内容1

1.3本论文所做的工作1

第二章球头偏心轴串套零件数控加工工艺分析2

2.1球头偏心轴串套零件的零件图2

2.2球头偏心轴串套零件数控加工工艺分析和设计6

2.2.1球头偏心轴串套零件工艺性分析6

2.2.2球头偏心轴串套零件毛坯的确定6

2.2.3球头偏心轴串套零件加工方法的确定6

2.2.4球头偏心轴串套零件定位基准的确定6

2.2.5球头偏心轴串套零件工艺路线的制定7

2.2.6球头偏心轴串套零件的切削用量的确定7

2.2.7球头偏心轴串套零件的道具选择7

2.2.8球头偏心轴串套零件的夹具的选择和装夹方案的确定8

2.2.9球头偏心轴串套零件加工设备的选用8

第三章球头偏心轴串套零件加工工艺设计9

3.1球头偏心轴串套零件工艺和工步划分9

3.1.1球头偏心轴零件加工工序和工步划分9

3.2球头偏心轴串套的加工工艺卡13

3.3球头偏心轴串套零件加工程序编制19

3.3.1编程时注意的事项31

第四章总结和展望33

4.1本文总结33

4.2将来展望33

致谢35

参考文献36

第壹章绪论

1.1本课题研究的背景

随着计算机技术的飞速发展，数控机床在我国机械加工行业中得到越来越广泛的应用。

它不仅解决了普通机床难以解决的许多加工难题，而且提高了加工精度和生产效率，同时也对加工工艺和刀具设计提出了许多新的、更高的要求。

数控加工具有自动化程度高、加工零件精度高、质量稳定、加工效率高、柔性好等壹系列优点。

编写数控加工程序的过程就是将加工零件的工艺过程、工艺参数（进给速度、主轴转速和背吃刀量等）、位移数据（几何数据和几何尺寸等）及开关命令（换刀、切削液开/关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，且记录在信息载体上，再通过信息载体将数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。

数控程序编写的如何，直接影响零件加工质量

1.2本课研究的内容

球头偏心轴串套零件的加工工艺设计为本课题的研究内容，对此研究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的壹定精度、粗糙度等的零件。

1.3本论文所做的工作

本论文设计的零件为球头偏心轴串套，从其外形特征来见，它是壹个典型的轴类零件。

本文根据该零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，根据分析的结果，确定了该零件的加工方法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和切削用量等，且编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片，最后，采用手工编程编制了该零件的数控加工程序。

第二章球头偏心轴串套零件数控加工工艺分析

2.1球头偏心轴串套零件的零件图

1.球头偏心轴串套零件装配图技术要求:

圆锥配合接触面大于70﹪材料为45钢

1.球头偏心轴2.薄壁偏心套3.多阶套4.双锥螺套

图2.1-1球头偏心轴串套零件装配图

2.球头偏心轴串套各部零件图

图2.1-2球头偏心轴

技术要求:

锐边去毛刺

图2.1-3薄壁偏心套

技术要求:

锐边去毛刺。

图2.1-4多阶套

技术要求:

1.锐边去毛刺。

2.圆锥涂色检验，接触面积不低于70%。

图2.1-5双锥螺套

2.2球头偏心轴串套零件数控加工工艺分析和设计

2.2.1球头偏心轴串套零件工艺性分析

图2.1-1所示为球头偏心轴串套零件的装配图,该零件主要由球头偏心轴、薄壁偏心套、多阶套、双锥螺套组成。

其球头偏心轴的者中心且非在轴线中心，加工时需注意，可是它仍是属于轴类零件，主要有：

圆柱面、锥面、孔、槽、圆球面、螺纹等部分组成的。

轴肩壹般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各锥面的作用是使零件装配时配合面易于配合；螺纹用于安装锁紧螺母和调整螺母。

根据工作性能和条件，该图详细规定了轴上内、外圆表面的尺寸、位置精度和表面粗糙度值。

这些技术要求必须在加工中给予保证。

该球头偏心轴串套零件的关键工序是φ80mm外圆柱面、φ60mm和φ62mm等内圆柱面的加工，同时各个内孔深度尺寸也是加工过程中的重点。

2.2.2球头偏心轴串套零件毛坯的确定

根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯，图纸标定的材料为45钢，即所选材料为45钢。

且且根据零件尺寸和各外圆直径尺寸相差不大，故分别选择长度为142mm、45mm、70mm、65mm的φ100mm45钢棒料的作毛坯。

2.2.3球头偏心轴串套零件加工方法的确定

该轴大都是回转表面，主要采用车削成形。

外圆表面的加工方案可为：

粗车→精车。

内圆表面的加工方案可为：

钻孔→粗镗→精樘。

2.2.4球头偏心轴串套零件定位基准的确定

合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。

由于该偏心轴的几个主要配合表面及轴肩面对基准轴线有偏离1mm的距离，所以在选择基准的时候要向靠近自己的方向偏离1mm的距离。

但它又是空心轴，所以粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。

即可保证零件的技术要求。

中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。

然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹，车另壹端面、外圆及螺纹。

2.2.5球头偏心轴串套零件工艺路线的制定

综合上述分析，按照由右至左、由内到外、先粗后精的原则确定该偏心轴的工艺路线如下：

下料→车右端面→粗车外圆→精车外圆→切槽→切螺纹→钻孔→粗镗孔→精镗孔→卸下掉头装夹→车右端面→粗车外圆→精车外圆→切槽→切螺纹→检验。

2.2.6球头偏心轴串套零件的切削用量的确定

该零件材料切削性能较好，留余壹定的余量给于精加工

选择主轴转速和进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度和每齿进给量，然后按式Vc=πdn/1000,和Vf=nZfz计算主轴转速和进给速度，可是在实际生产中，经常使用经验值。

该零件车削用量的选择，主要参照《机械加工工艺手册》和《切削用量手册》选取。

具体选取数值参见零件数控加工工序卡片。

2.2.7球头偏心轴串套零件的道具选择

根据零件特征及加工要求选择道具

产品名称或代号

零件名称

序号

道具号

道具规格名称

数量

工艺内容

1

T1

93°外圆正偏车刀

1

轮廓粗精加工

2

T2

宽4mm的硬质合金焊接切槽刀

1

切槽

3

T3

30°的梯形螺纹刀

1

螺纹的加工

4

T4

镗孔刀

1

镗孔

5

T5

4mm宽的内割刀

1

割槽

6

T6

60度内螺纹刀

1

内螺纹的加工

7

T7

Φ20、Φ22和Φ25的麻花钻

3

钻孔

表2.1球头偏心轴串套零件刀具卡片

2.2.8球头偏心轴串套零件的夹具的选择和装夹方案的确定

考虑到该零件为典型的轴类零件,形状很规则，在外型上没有什么特殊要求，所以夹具选用三爪自定心卡盘即可。

2.2.9球头偏心轴串套零件加工设备的选用

根据被加工零件的外形、材料和加工精度等条件,选用大连机床厂生产的CK6140配备FANUC0iMateTB数控系统的机床。

第三章球头偏心轴串套零件加工工艺设计

3.1球头偏心轴串套零件工艺和工步划分

球头偏心轴套零件的加工工序可依据装夹次数划分，可划分俩道工序，即工序1为装夹零件左端加工零件右端内外型面和工序2掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面。

3.1.1球头偏心轴零件加工工序和工步划分

1.球头偏心轴图2.1-2的加工工序、工步划分

工序1：

下料,用切割机切Φ100的45#热轧圆钢，长度为142mm。

工序2：

装夹零件左端加工零件右端外型面

装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约90mm,找正后夹紧。

工步如下:

（1）用1号刀采用G71进行零件右端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为600r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G70进行零件右端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.0.05mm/r）

（3）用2号刀（宽4mm的硬质合金焊接切槽刀）切槽，主轴转速为400r/min,每转进给F=0.05mm/r，割完后暂停2秒。

（割槽时需开切削液）

（4）用3号刀30度的梯形螺纹刀，采用G92进行螺纹加工循环。

（主轴转速为400r/min，螺距为3）

工序3：

掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面

卸下工件，用铜皮包住已加工过的Φ60的外圆,棒料伸出卡盘外约77mm,找正后加紧。

工步如下:

（1）用1号刀车车圆球面和直径为40的圆柱面且控制总长在138mm内。

（主轴转速为500r/min,采用G73每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G73进行零件左端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（3）用1号刀采用G70进行零件左端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

2.薄壁偏心套图2.1-3的加工工序、工步划分

工序1：

下料,用切割机切Φ100的45#热轧圆钢，长度为45mm。

工序2：

装夹零件左端加工零件右端内外型面

装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约25mm,找正后夹紧。

工步如下：

（1）用1号刀采用G71进行零件右端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为600r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G70进行零件右端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.0.05mm/r）

（3）用Φ22麻花钻。

（钻孔时需开切削液）

（4）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G71进行零件右孔的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.1mm/r）

（5）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G70进行零件右孔的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

工序3：

掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面

卸下工件用铜皮包住已加工过的Φ62的外圆,帮料伸出卡盘外约15mm,找正后加紧。

工步如下：

（1）用1号刀车直径为62mm的圆柱面且控制总长在40mm内。

（主轴转速为500r/min,采用G73每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G73进行零件左端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（3）用1号刀采用G70进行零件左端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

（4）用Φ25麻花钻。

（钻孔时需开切削液）

（5）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G71进行零件右孔的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.1mm/r）

（6）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G70进行零件右孔的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

3.多阶套零件图2.1-4的加工工序、工步划分

工序1：

下料,用切割机切Φ100的45#热轧圆钢，长度为70mm。

工序2：

装夹零件左端加工零件右端内外型面

装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约45mm,找正后夹紧。

工步如下：

（1）用1号刀采用G71进行零件右端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G70进行零件右端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.0.05mm/r）

（3）用2号刀宽4mm的硬质合金焊接切槽刀，主轴转速为400r/min,每转进给F=0.05mm/r，割完后暂停2秒,保证槽宽为14mm。

（割槽时需开切削液）

（4）用Φ25麻花钻。

（钻孔时需开切削液）

（5）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G71进行零件右孔的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.1mm/r）

（6）采用G70进行零件右端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

（7）5号刀4mm宽的内割刀割槽。

主轴转速为400r/min,每转进给F=0.1mm/r）割完后暂停2秒,保证槽宽为5mm。

（割槽时需开切削液）

（8）6号刀60度内螺纹刀。

采用G92进行螺纹加工循环。

（主轴转速为400r/min，螺距为2）

工序3：

掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面

卸下工件用铜皮包住已加工过的Φ80的外圆,帮料伸出卡盘外约40mm,找正后加紧。

工步如下：

（1）用1号刀车直径为78mm的圆柱面且控制总长在64mm内。

（主轴转速为500r/min,采用G71每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G73进行零件左端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（3）用1号刀采用G70进行零件左端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

（4）用Φ25麻花钻钻通孔。

（钻孔时需开切削液）

（5）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G71进行零件左孔的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.1mm/r）

（6）采用G70进行零件左端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

4.其双锥螺套零件图2.1-5的加工工序、工步划分

工序1：

下料,用切割机切Φ100的45#热轧圆钢，长度为57mm。

工序2：

装夹零件左端加工零件右端内外型面

装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约20mm,找正后夹紧。

工步如下：

（1）用1号刀采用G71进行零件右端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G70进行零件右端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.0.05mm/r）

（3）用Φ20麻花钻钻通孔且且孔的直径要保证。

（钻孔时需开切削液）

（4）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G71进行零件右孔的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.1mm/r）

（5）采用G70进行零件右端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

工序3：

掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面

卸下工件用铜皮包住已加工过的Φ80的外圆,帮料伸出卡盘外约44mm,找正后加紧。

工步如下：

（1）用1号刀车直径为80mm的圆柱面且控制总长在57mm内。

（主轴转速为500r/min,采用G71每转进给F=0.2mm/r）

（2）用1号刀采用G71进行零件左端面的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.2mm/r）

（3）用1号刀采用G70进行零件左端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

（4）用Φ20麻花钻钻孔。

（钻孔时需开切削液）

（5）4号刀镗孔刀进行镗孔。

采用G71进行零件左孔的轮廓循环粗加工。

（主轴转速为500r/min,每转进给F=0.1mm/r）

（6）采用G70进行零件左端面的轮廓循环精加工。

（主轴转速为800r/min,每转进给F=0.05mm/r）

（7）采用60度的内螺纹刀加工螺纹。

（主轴转速为400r/min,螺距F=3）

（8）采用2号4mm的割刀割槽，保证槽宽，割槽时加冷却液，割完后暂停2秒。

（主轴转速为400r/min,每转进给F=0.05mm/r）

（9）采用3号刀30度的梯形螺纹刀加工外螺纹。

（主轴转速为400r/min,螺距为2）

3.2球头偏心轴串套的加工工艺卡

1.零球头偏心轴件加工工序卡片

零件图号

2.2-2

数控车床工艺卡片

机床型号

CK6140

零件名称

件壹

机床编号

01

道具表

量具表

工具表

T0

93°外圆正偏刀

1

游标卡尺（0-150mm）

1

对角度样板

T0

4mm宽槽刀

2

千分尺（0-25mm）

2

薄紫铜片

T0

30°的梯形螺纹刀

3

千分尺（25-50mm）

3

常用车床辅具

T0

4

4

序号

工艺内容

切削用量

备注

S（rpm

F（mm/r

ap（mm

1

夹毛坯外圆伸出长度约90mm

2

粗车零件右端面、台阶等留加工余量

600

0.2

1.5

量单边0.3mm

3

精加工零件右端外轮廓

800

0.05

0.5

4

换4mm宽的割刀割4*Φ20的槽

400

0.05

0.3

5

换外螺纹刀粗精车外螺纹

400

0.1

0.2

螺距为3

6

调头用薄紫铜片装夹右端且校正

7

车端面保证总长为138mm

500

0.1

8

粗加工左端外轮廓留余加工余量

500

0.2

1

量单边0.3mm

9

精加工左端外轮廓

800

0.05

0.5

10

表3.2-1零球头偏心轴件加工工序卡片

2．薄壁偏心套零件加工工序卡片

零件图号

2.2-3

数控车床工艺卡片

机床型号

CK6140

零件名称

件二

机床编号

01

道具表

量具表

工具表

T0

93°外圆正偏刀

1

游标卡尺（0-150mm）

1

对角度样板

T0

Φ25麻花钻

2

千分尺（0-25mm）

2

薄紫铜片

T0

3

千分尺（25-50mm）

3

常用车床辅具

T0

4

4

序号

工艺内容

切削用量

备注

S（rpm

F（mm/r

ap（mm

1

夹毛坯外圆伸出长度约25mm

2

车平零件右端面量

500

0.2

3

粗加工右端外轮廓留余余量

600

0．2

2

量单边0.3mm

4

精加工零件右端外轮廓

800

0.05

0.5

5

用Φ25麻花钻钻孔

400

钻通孔

6

粗镗右孔留余余量

500

0.1

1

量单边0.3mm

7

精镗右孔

800

0.05

0.5

8

调头用薄紫铜片装夹右端且校正

9

车端面保证总长为40mm

10

粗加工左端外轮廓留余余量

500

0.2

1

量单边0.3mm

11

精加工零件左端外轮廓

800

0.05

0.5

12

粗镗左孔留余余量

500

0．1

1

量单边0.3mm

13

精镗左孔

800

0.05

0.5

表3.2-2薄壁偏心套零件加工工序卡片

3．多阶套零件加工工序卡片

零件图号

2.2-4

数控车床工艺卡片

机床型号

CK6140

零件名称

件三

机床编号

01

道具表

量具表

工具表

T0

93°外圆正偏刀

1

游标卡尺（0-150mm）

1

对角度样板

T0

镗孔刀

2

千分尺（0-25mm）

2

薄紫铜片

T0

内割刀

3

千分尺（25-50mm）

3

常用车床辅具

T0

60°内螺纹刀

4

4

T0

Φ25麻花钻

序号

工艺内容

切削用量

备注

S（rpm

F（mm/r

ap（mm

1

夹毛坯外圆伸出长度约45mm

2

车平零件右端面量

500

0.2

3

粗加工右端外轮廓留余余量

600

0．2

2

量单边0.3mm

4

精加工零件右端外轮廓

800

0.05

0.5

5

用Φ25麻花钻钻孔

400

钻通孔

6

粗镗右孔留余余量

500

0.1

1

量单边0.3mm

7

精镗右孔

800

0.05

0.5

8

进行内孔割槽

400

0.1

1

槽宽为5mm

9

粗精加工内螺纹

400

0.1

0.2

螺距为2

10

调头用薄紫铜片装夹右端且校正

11

车端面保证总长为64mm

12

粗加工左端外轮廓留余余量

500

0.2

1

量单边0.3mm

13

精加工零件左端外轮廓

800

0.05

0.5

14

粗镗左孔留余余量

500

0．1

1

量单边0.3mm

15

精镗左孔

800

0.05

0.5

表3.2-3多阶套零件加工工序卡片

4．双锥螺套零件加工工序卡片

零件图号

2.2-5

数控车床工艺卡片

机床型号

CK6140

零件名称

件四

机床编号

01

道具表

量具表

工具表

T0

93°外圆正偏刀

1

游标卡尺（0-150mm）

1

对角度样板

T0

镗孔刀

2

千分尺（0-25mm）

2

薄紫铜片

T0

60°内螺纹刀

3

千分尺（25-50mm）

3

常用车床辅具

T0

Φ20麻花钻

4

4

T0

序号

工艺内容

切削用量

备注

S（rpm

F（mm/r

ap（mm

1

夹毛坯外圆伸出长度约22mm

2

车平零件右端面量

500

0.2

3

粗加工右端外轮廓留余余量

600

0．2

2

量单边0.3mm

4

精加工零件右端外轮廓

800

0.05

0.5

5

用Φ20麻花钻钻孔

400

钻通孔

6

粗镗右孔留余余量

500

0.1

1

量单边0.3mm

7

精镗右孔

800

0.05

0.5

8

粗精加工内螺纹

400

0.1

0.2

螺距为2

9

调头用薄紫铜片装夹右端且校正

10

车端面保证总长为57mm

11

粗加工左端外轮廓留余余量

500

0.2

1

量单边0.3