轴类零件的数控加工工艺的编制doc 43页.docx
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轴类零件的数控加工工艺的编制doc43页
轴类零件的数控加工工艺的编制（doc43页）
毕业设计
轴类零件的数控加工
院系名称：
机电工程学院
专业：
机械制造与自动化
班级：
09机械1班
学号：
2009061387
学生姓名：
文金卓
指导教师：
魏成杰林立
日期：
2011.12.20
摘要：
数控技术是以数字编程实现控制机械或其他设备自动工作的技术，是未来机械制造行业发展的必然趋势。
本文主要讨论关于数控加工轴类零件结构工艺分析，加工工艺装备的选择，数控加工工艺编制，CAXA车数控自动编程，数控仿真软件VNUC的使用.
关键词：
数控车床,CAXA数控车,轴类零件,数控加工工艺,自动编程,数控加工仿真
Abstract:
Numericalcontroltechnologyisdigitalprogrammingtocontrolthemechanicalorotherautomaticequipment,thetechnical,machinerymanufacturingindustryisthefuturetrendofdevelopment.Thisarticlemainlydiscussaboutthencmachiningaxialpartsstructureprocessanalysisandprocessingtechnologyandequipmentchoice,CNCprocessingtechnologyofCAXAcarnumericalcontrolautomaticprogramming,ncsimulationsoftwareVNUCuse.
Keywords:
CNClathe,CNCCAXAcar,Laddershaftaxis,CNCprocessingTechnology,Automaticprogramming,NCmachiningsimulation
1.零件分析7
1.1零件的结构工艺性分析7
1.1.1零件的技术要求分析7
1.1.2零件的加工表面的分析7
1.1.3零件尺寸分析7
1.2零件的材料及毛坯的分析与选择8
2.零件工艺规程的选择8
2.1.定位基准的选择8
2.1.1粗基准的选择8
2.1.2精基准的选择8
2.1.3零件表面加工方法的选择9
2.2加工顺序的安排9
2.2.1加工阶段的划分9
2.2.2加工顺序的安排9
2.2.1工序基准的选择9
2.3机床及工艺装备的选择10
2.3.1机床的选择10
2.3.2工艺装备的选择10
3.加工工艺的编制11
3.1确定加工方案11
3.2切削用量的确定11
3.2.1背吃刀量的选择11
3.2.2切削速度的选择12
3.3.3主轴转速及进给量的确定12
3.3.4进给速度速度的选择12
3.3数控加工工艺卡13
4.CAXA数车自动编程14
4.1左端轮廓粗加工15
4.2左端轮廓精加工18
4.3右端轮廓粗加工20
4.4右端轮廓精加工23
4.5切槽加工25
4.6螺纹加工28
5.数控仿真30
5.1左端轮廓加工30
1.刀具参数设置及安装30
2.毛坯设置及安装32
3.加载程序进行加工35
5.2右端轮廓加工36
1．工件调头后装夹36
2．右端轮廓粗加工36
3．右端轮廓精加工37
5.3切槽加工38
1.切槽粗加工38
2.切槽精加工效果图39
5.4螺纹加工39
1.螺纹加工40
5.5整体加工效果图40
总结42
致谢43
参考文献44
前言
数控机床是用数字优化的代码将零件加工过程所需各种操作和步骤以及刀具与工件这间的相对位置，再记录在程序介质上，送入计算机或数控系统译码。
其数控程序能保证加工出符合零件图样要求的合格零件。
还应充分利用数控机床是用数字优化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以数控机床的各种功能使数控机床能安全、可靠、高效地工作。
一.数控加工的工作原理
数控加工是根据零件图样及工艺要求编制零件加工程序，再输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行处理与运算。
并不断地向直接指挥机床运动功能部件机床的伺服机构发送信号，伺服系统把来自说控装置的脉冲信号转换为机床移动部件运动。
然后由传动机构驱动数控机床，机床以按给定的程序对机械零件进行加工。
二.数控编程及其发展
1.数控加工的发展
数控机床和普通机床不同，数控机床其加工过程不需要人工操作，而是由给定的程序进行控制。
在数控机床加工零件时，首先要分析零件图样，确定工件在机床上的加工方式，加工顺序，加工路线及刀具，家具和切削用量的选择，然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴正反转，切削液的开与关。
变速换刀等）。
按运动顺序用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经调试后，记录在控制介质（或程序载体上），最后输入到数控装置中，从而控制数控机床完成工件的全部加工过程。
这种从零件图样到编织成控制介质的过程为数控加工程序编制。
三.数控加工的特点
1.自动化程度高
在数控机床加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都由机床自动完成。
在柔性制造系统上、下料、检测、诊断、对刀、传输、管理等也都由机床自动完成，这样减轻操作者的劳动强度，改善了劳动条件。
2.加工精度高、加工质量稳定
数控加工的尺寸精度通常在0.005mm---0.1mm之间，目前最高的尺寸精度可达+0.0015mm，不受零件形状复杂度的影响，加工消除了操作者的人为误差。
提高了同批零件尺寸的一致性。
3.加工对象的适用性强
当加工对象改变时，除了相应的更换刀具和解决工件的装夹方式，只要重新编程并输入该零件的加工程序，便可自动加工出新的零件，不必对任何复杂的调整。
4.生产效率高
一方面是自动化程序高，在一次装夹中能完成，较多表面的加工、省去了画线、多次装夹、检测等工序；另一方面是运动速度快、空间时间短、数控车床的主轴转速已经达到5000-7000r/min。
5.易于建立计算机通讯网络
由于数控机床是使用数字信息，易于与计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统联接。
形成与数控机床紧密结合的一体化系统。
当然，数控加工在某方面也有不足之处，就是数控机床价格昂贵、加工成本高、技术复杂、对工艺和编程要求较高、加工中难以调整、维修困难。
1.零件分析
1.1零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。
它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的工作措施加以保证。
1.1.1零件的技术要求分析
零件图纸上标注的技术要求：
1.圆锥与圆弧过度光滑。
2.未注尺寸公差按GB/T1804加工和检验。
3.未注倒角C0.5。
1.1.2零件的加工表面的分析
从零件图可以看出轴系零件的主要加工表面是：
1.M28×2-5g/6g的螺纹：
此螺纹是一个标准螺纹，虽然没有特殊要求，但它在配合时起传递扭矩的作用，故其配合精度要求高。
2圆柱面φ35×20和φ42×12：
表面粗糙度Ra1.6,加工精度要求较高。
3.零件的形状公差要求不是很高，加工时保证各段同轴度即可。
综合考虑，该零件加工较简单，难度不大。
1.1.3零件尺寸分析
由图可知，零件各圆柱直径的尺寸精度要求很高，所以选用数控机床加工以保证其公差要求。
1.2零件的材料及毛坯的分析与选择
零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要求，过早损伤和破坏产生不良影响或经济效益差等。
机械零件选材的一般原则是：
首先满足使用性能的要求，同时兼顾工艺性、经济性和环保性。
对于轴类零件的选材应具有以下几点要求：
1.优良的综合力学性能，即要求有高的强度和韧性，以防止由于过载和冲击而引起的变形和断裂。
2.高的疲劳极限，防止疲劳断裂。
3.良好的耐磨性。
经综合考虑，选用45号钢经过热处理即可保证使用性能。
常用的毛坯种类有：
铸件、锻件、型材、焊接件、冷压件等。
选择毛坯种类需考虑的因素有以下几点：
1.根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。
2.根据零件的功能选择毛坯。
3.根据生产类型选择毛坯。
4.根据具体生产条件选择毛坯。
本零件的大部分加工表面是回转体表面，根据本零件的生产纲领，经价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯为棒料。
因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本较低。
根据本零件的结构特征和尺寸要及考虑到数控机床的加工性能，所以毛坯一件圆棒料的尺寸为φ46mm×100mm。
2.零件工艺规程的选择
2.1.定位基准的选择
在制订零件的加工工艺规程时，正确地选择工件的基准有着很重要的意义。
基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。
基准有粗基准与精基准之分。
选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序就应从精基准到粗基准。
2.1.1粗基准的选择
1.为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基准。
2.合理分配各加工面的加工余量。
3.粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。
4.选作粗基准的表面应平整光洁，要避开锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，毛刺等缺陷，以保证定位准确、夹紧可靠。
2.1.2精基准的选择
1.基准重合原则:
就是尽可能选用设计基准作为定位基准，这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起定位误差。
2.基准统一原则:
位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能选用同一定位基准，这样有利于保证各加工表面的位置精度。
3.自为基准原则：
当某些表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身作为定位基准，用于提高加工面本身的精度。
4.互为基准原则：
为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀采取此原则。
5.保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。
由于本工件毛坯为棒料，所以采用φ46棒料的外圆柱面为粗基准，车削零件一的左端，掉头找正后再以精车后的圆柱面为精基准，粗车零件的右端轮廓，精车零件的右端轮廓，加工槽,切削螺纹，保证各个部位的尺寸精度及位置精度，完成零件加工。
2.1.3零件表面加工方法的选择
1.所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。
2.所选加工方法能够确保加工面的几何形状精度,表面相互位置精度的要求。
3.所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。
4.加工方法要与生产类型相适应。
5.所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。
通过以上原则，本零件各主要表面加工方法为：
1.各回转表面,槽,倒角：
车削加工。
2.M28X2-5g/6g的螺纹：
车削加工。
2.2加工顺序的安排
2.2.1加工阶段的划分
1.避免毛坯内应力重新分布而影响获得的加工精度。
2.避免粗加工时较大的夹紧力和切削力所引起的弹性变形和热变形对精加工的影响。
3.粗精加工阶段分开,可较及时地发现毛坯的缺陷,避免不必要的损失。
4.可以合理使用机床,使精密机床能较长期地保持其精度。
5.适应加工过程中安排热处理的需要。
2.2.2加工顺序的安排
1.下料
2.加工件左端轮廓
3.加工件右端轮廓
4.打毛刺
5.清洗
6.最终检验
2.2.1工序基准的选择
1.选设计基准作为工序基准时，对工序尺寸的检验就是对设计尺寸的检验，有利于减少检验工作量。
2.当本工序中位置精度是由夹具保证而不需进行试切调整的情况，应使工序基准与设计基准重合。
3.对一次安装下的加工出来的各个表面，各加工面之间的工序尺寸应选与设计尺寸一致。
本零件在加工时，其轴向尺寸是以零件的两端作为工序基准，径向尺寸是以零件的轴心线作为工序基准。
它的工序基准与设计基准重合，为加工和检测提供了方便。
2.3机床及工艺装备的选择
2.3.1机床的选择
1.机床的加工尺寸范围与零件外形尺寸相适应。
2.机床精度与工件精度相适应。
3.与现有加工条件相适应。
4.机床的生产率应与工件的生产类型相适应。
本零件尺寸小、重量轻、属中批生产，其毛坯是棒料，加工余量较大，回转表面有圆弧等复杂表面，各尺寸精度要求较高，普通车床难以达到加工要求，又因此次设计着重练习的是对数控机床的熟练程度，故精加工时选择数控机床,根据开封大学数控实训中心现有的数控机床，选择的机床型号是：
CKA6140数控车床。
2.3.2工艺装备的选择
1.夹具的选择：
本零件是小批量生产，技术要求不太高，故采用通用夹具即可完成，即本零件车削采用三爪卡自定心盘进行装夹。
2.刀具的选择
在选择刀具方面,通常优先用通用夹具,对于不同材料的零件,一般都有适合将其切削的刀具。
刀具的选择不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量，与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装方便，这就要采用新型优质材料制造数控教工刀具，并优选刀具参数。
在选用刀具时应考虑工序种类，生产率，经济性，工件材料，生产批量，加工精度及表面粗糙度与所用机床的性能选用了标准刀具。
刀具材料应当选择高硬度、高耐磨性、高耐热性的材料，并有足够的强度和韧性，较好的工艺。
根据以上所述和现场加工条件，减少磨削刃具时间，为了提高加工效率，本零件选用YT类可转位硬质合金刀具进行加工.
数控加工刀具卡片
产品名
称或代号
数控编程与
零件加工实训件
零件
名称
阶梯轴
零件图号
C-G01-06
序号
刀具号
刀具名称
数量
加工表面
刀尖半径R／mm
刀尖方位T
备注
1
T0101
900外圆车刀
1
车端面，粗、精车各
圆柱面和倒角
0.4
3
2
T0202
930外圆车刀
1
粗、精车R5、R7、R4
圆弧面
0.4
3
3
T0303
切断刀
1
加工外螺纹
退刀槽、切断
3
4
T0404
螺纹刀
1
加工外螺纹
编制
文金卓
审核
林立
批准
魏成杰
共1页
第1页
3.量具的选择
外径千分尺:
0.01mm/25-50mm
游标卡尺:
0.02mm/0-100mm
百分表及座：
0.01mm/0-5mm
3.加工工艺的编制
3.1确定加工方案
零件上比较精密表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确的确定毛坯到最终成形的加工方案。
该轴加工顺序为：
预备加工---车左端面---粗车左端轮廓---精车左端面轮廓---调头---车端面---粗车右端轮廓---精车右端轮廓---退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹。
3.2切削用量的确定
3.2.1背吃刀量
的选择
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可以留少许加工余量，一般为0.2～0.5mm。
切削用量的选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具的切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。
车削用量的具体选择如下：
粗车时，首先选择一个尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。
精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小的背吃刀量和进给量。
如何确定加工时的切削速度，除了可参考《数控加工技术》表2-1列出的数值外，主要根据实践经验进行确定。
数控车削用量推荐表
工件材料
工件材料
切削深度/mm
切削速度/（m.min-1）
进给量/（mm.r-1）
刀具材料
碳素钢 （δb >600Mpa）
粗加工
5～7
60～80
0.2～0.4
YT类
粗加工
2～3
80～120
0.2～0.4
精加工
0.2～0.3
120～150
0.1～0.2
钻中心孔
500～800
W18Cr4V
钻孔
～30
0.1～0.2
切断（宽度＜5mm）
70～110
0.1～0.2
YT类
铸铁
（200HBS以下）
粗加工
50～70
0.2～0.4
YG类
精加工
70～100
0.1～0.2
切断（宽度＜5mm）
50～70
0.1～0.2
此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低转速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。
经查表选取参数如下：
1.粗车端面时取
=1mm。
2.精车端面时取
=0.3mm。
3.粗车外圆时取
=3mm。
4.精车外圆时取
=0.3mm。
。
5.切槽粗加工时取
=0.5mm。
6.切槽精加工时取
=0.3mm。
7.粗精内外螺纹时取分别取0.5mm,0.4mm,0.3mm。
3.2.2切削速度的选择
切削速度根据零件上被加工部位的直径值，并按连接和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。
粗加工时，主要受刀具耐用度和机床功率的限制。
精加工时，切削速度提高时，切削变形减小，切削力也有所减小，也不易产生积屑瘤和毛刺。
查表并计算选取数值如下：
1.外圆轮廓粗车时vc=100m/min
2.外圆轮廓精车时vc=150m/min
3.切槽加工时vc=50m/min
4.车削外螺纹时vc=50m/min
3.3.3主轴转速及进给量的确定
进给量f的选择：
限制进给量，提高的因素主要是切削力，提高的主要因素是表面粗糙度。
查表及计算知：
主轴转速：
n=1000v/πd
其中v—切削速度（m/min），由刀具寿命决定；
n—主轴转速（r/min）；
d—工件直径或刀具直径（mm）。
1.外圆轮廓粗车时S=700r/min
2.外圆轮廓精车时S=1000r/min
3.切槽加工时S=600r/min
4.车削外螺纹时S=400r/min
3.3.4进给速度速度的选择
进给速度的原则是当工件的质量要求能得到保证时，可选择较高的进给速度，切断加工深孔和精车时选择较低的进给速度，进给速度应与主轴转速及背吃刀量相适应，根据以上主轴转速与背吃刀量相适应，根据以上主轴转速与背吃刀量的选择，可确定进给速度。
进给速度Vf是切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，它与转速n，进给量f之间的关系为：
Vf=f*n
由上式可得出：
1.粗车外圆轮廓时进给速度Vf=0.4mm/r
2.精车外圆轮廓时进给速度Vf=0.1mm/r
3.切槽进给速度Vf=f=0.05mm/r
4.粗精车外螺纹的进给速度Vf=螺距2
3.3数控加工工艺卡
单位名称
开封大学机电工程学院
产品名称或代号
零件名称
零件图号
数控实训
课内任务
轴
C-G01-06
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
数控系统
场地
10
O1233
三爪自定心卡盘
CKA6140
FANUC0iMate
数控实训中心机房、车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速n（r/min）
进给量f（mm/r）
背吃刀量
mm
备注
1
下棒料φ46mm×100mm，伸出65mm,粗、精车端面，对刀。
T01
25×25
700
0.4
1
手动
2
粗车左端倒角及外圆轮廓
T01
25×25
700
0.4
3
自动
3
精车左端倒角及外圆轮廓至图纸要求
T02
20×25
1000
0.1
0.3
自动
4
调头装夹，垫铜皮找正，粗精车端面保证总长度95+0.11mm，对刀。
T01
25×25
700
0.4
1
手动
5
粗车右端倒角及外圆轮廓
T01
25×25
700
0.4
3
自动
6
精车右端倒角及外圆轮廓
T02
20×25
1000
0.1
0.3
自动
7
车螺纹退刀槽至要求
T03
B=3
600
0.05
自动
8
车削外螺纹至要求
T04
20×20
400
螺距2
自动
9
检验
手动
编制
文金卓
审核
；林立
批准
魏成杰
共1页
第1页
4.CAXA数车自动编程
数控编程分为手工编程和自动编程，自动编程是根据工件图形和加工工艺采用专用自动编程软件生成加工程序。
CAXA数控车是国产自动编程软件之一。
CAXA数控车具有全中文windows界面，形象化的图标菜单，全面的鼠标拖动功能，灵活方便的立即菜单参数调整功能，智能化的动态导航捕捉功能，和多方位的信息提示等。
CAXA数控车具有CAD软件的强大绘图功能和完善的外部数据接口，可以绘制任意复杂的二维图形。
CAXA数控车提供强大的使用简单的轨迹生成手段，可以按加工要求生成各种复杂图形的加工轨迹。
CAXA数控车的主要加工功能有：
轮廓粗车：
该功能用于实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的粗车加工，用来快速清除毛坯的多余部分；
轮廓精车：
实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的精车加工；
切槽：
该功能用于在工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面切槽；
钻中心孔：
该功能用于在工件的旋转中心钻中心孔；
车螺纹：
该功能为非固定循环方式加工螺纹，可对螺纹加工中的各种工艺条件，加工方式进行灵活的控制；
螺纹固定循环：
该功能采用固定循环方式加工螺纹；
参数修改：
对生成的轨迹不满意时可以用参数修改功能对轨迹的各种参数进行修改，以生成新的加工轨迹；
刀具管理：
该功能定义、确定刀具的有关数据，以便于用户从刀具库中获取刀具信息和对刀具库进行维护；
轨迹仿真：
对已有的加工轨迹进行加工过程模拟，以检查加工轨迹的正确性。
CAXA数控车实现加工的过程：
1.必须配置好机床，这是正确输出代码的关键；
2.看懂图纸，用曲线表达工件；
3.根据工件形状，选择合适的加工方式，生成刀位轨迹；
4.生成G代码，传给机床。
编程前的机床类型与后置处理设置：
`
4.1左端轮廓粗加工
轮廓粗车功能：
实现对工件外轮廓表面、内轮廓表面和端面的粗车加工，快速清除毛坯的多余部分
操作要点：
要确定被加工轮廓和毛坯轮廓，被加工轮廓和毛坯轮廓两端点相连，两轮廓共同构成一个封闭的加工区域。
此区域的材料将被加工去除。
操作步骤：
1在“数控车”菜单的子菜单选取“轮廓粗车”，或在工具条中点击
图标；
2在参数表中首先确定被加工的是外轮廓，还是内轮廓或端面，接着按加工要求确定其它各加工参数；
3拾取被加工的轮廓和毛坯轮廓，拾取方法大多为“限制链拾取”，此外还有“链拾取”，“单个
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