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1、数控专业论文济南工程职业技术学院毕业论文论文题目：轴承套的数控车削加工姓 名 繁华落尽 学 号 专 业 数控技术 班 级 数控0801 指导老师 完成时间 2011年4月 摘? 要本课题主要介绍了轴承套零件的数控车削加工方法。通过对其进行数控加工工艺分析，即其零件图的工艺分析、定位基准及装夹方式的选择、加工顺序及进给路线的确定、加工刀具的选择和切削用量（背吃刀量、进给量和主轴转速）的确定；然后对其数控加工作了介绍，如编程原点的选择、程序的编制等，采用CKA6150数控车床，使用FANUC 0i-Mate-TC系统并编写了数控加工程序和进行数控加工。近年来，数控加工发展迅速，已成为提高产品质量和

2、劳动生产率必不可少的手段。它的发展和广泛使用，给机械制造业带来了深刻的变化，成为当今制造业的发展方向。通过轴承套的工艺分析及数控车削加工，发现与普通机床相比，其有显着的特点：(1)精度高，可实现优质稳定生产。 (2)效率高，大大减少了加工过程中的停车次数和停车时间。(3)高柔性，工艺适应性强，只要修改程序或作局部调整，便可实现工艺转换。 (4)自动化程度高，不需专用夹具及专用量具。这表明了运用数控车床加工轴承套零件，提高了产品质量，降低了生产成本，在很大程度上弥补了普通机床的不足之处。关键词：轴承套 工艺分析 数控车削摘? 要 II前 言 1第一章 绪 论 21.1数控加工概述 21.1.1数

3、控加工原理和特点 21.1.2数控加工工艺概念和工艺过程 21.1.3数控车削加工的主要对象及加工过程 3第二章 轴承套的加工工艺分析 52.1轴承套零件的工艺分析 52.2轴承套定位基准和装夹方式的选择 62.2.1定位基准的选择 62.2.2装夹方式的选择 72.2.3确定轴承套的定位基准和装夹方式 72.3轴承套加工顺序和进给路线的确定 72.3.1加工顺序安排的原则 72.3.2进给路线的确定 82.4轴承套加工刀具的选择 102.4.1数控车刀的类型及选用 102.4.2轴承套数控加工的刀具选择 102.5轴承套加工切削用量的选择 112.5.1切削用量的选用原则 112.5.2轴承

4、套加工的切削用量选择 12第三章 轴承套的数控编程与加工 133.1轴承套零件图的数学处理 133.1.1编程原点及换刀点的选择 133.1.2走刀轨迹点参数值的计算 133.2编制零件加工程序 143.2.1数控编程注意事项： 143.2.2编制加工程序 143.3轴承套的加工 193.3.1装刀具 193.3.2装工件 193.3.3对刀 193.4零件加工时的注意事项 203.4.1零件加工时的注意事项 20第四章 小 结 22参考文献 23后 记 24前 言随着科学技术的发展和数控加工技术的广泛应用，在机械制造业中，普通机床逐渐被高精度、高效率、高自动化的数控机床所代替。数控车床是按照

5、预定的程序自动加工，加工过程不需要人工干预，加工精度可以通过软件进行校正及补偿，因此可以提高零件的加工精度，稳定产品的质量。轴承套是轴承中的一个零件，其作用是方便装拆、轴向固定及轴向位置调整。轴承是机器中的重要支撑部件，许多机械，如金属切削机床、汽轮机、电动机、发电机、内燃机等，其主轴轴承对于机械的运动、功能、作功与效率具有直接的制约作用，直接决定着机器的质量和寿命。在轴承套的整个制造过程中，车削加工既要受到上工序毛坯制造质量的影响，又要影响到下面工序。毛坯制造的尺寸不准确、形状不规则、氧化变质层过深等，会造成材料利用率低、车削加工效率低、加工成本高，直接影响到车削加工质量。车削加工质量如果不

6、好，又会造成热处理变形、裂纹等，造成磨削加工困难，生产效率低，成本提高，加工质量不稳定，甚至造成废品。车削加工的目的就是为轴承套的打字、热处理、磨削加工打好其毛坯基础。总之，车削加工工序关系到材料利用率、生产效率、加工成本，直接影响到轴承成品质量和成本。因此，轴承套车削加工在轴承制造中有着不容忽视的地位和作用。第一章 绪 论1.1数控加工概述1.1.1数控加工原理和特点(1)数控加工原理当我们使用机床加工零件时，通常都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时，这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制

7、的。采用自动机床和仿形机床加工时，上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽能加工比较复杂的零件，且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。数控加工的原

8、理如图1-1所示。图1-1 数控加工原理框图(2)数控加工的特点总的来说，数控加工有如下特点： 自动化程度高，具有很高的生产效率。 对加工对象的适应性强。 加工精度高，质量稳定。 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。1.1.2数控加工工艺概念和工艺过程(1)数控加工工艺数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用的各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的总结。(2)数控加工工艺过程数控加工工艺过程是指利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其

9、成为成品和半成品的过程。数控加工工艺过程往往不是从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。(3)数控加工工艺与数控编程的关系数控加工工艺是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就没有真正可行的数控加工程序。而数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。 1.1.3数控车削加工的主要对象及加工过程(1)加工对象轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的回转体零件 因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能，故能车削由任意直线和平面曲线轮廓组成的形状复杂的回转体零件。 精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸、形状

10、、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。例如：尺寸精度高（达0.001 mm或更小）的零件，圆柱度要求高的圆柱体零件，素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥体零件等。 带特殊螺纹的回转体零件这些零件是指特大螺距（或导程）、变（增减）螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺纹面之间作平滑过渡的螺纹零件，以及高精度的模数螺纹零件（如圆柱、圆弧蜗杆）和端面（盘形）螺纹零件等。 数控车床车削螺纹时，主轴转向不必像普通车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直到完成，因此它车螺纹的效率很高。由于数控车床一般采用硬质合金成型刀片，可以使用较高的转速，因而车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度小

11、。 淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件，这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工有困难，因此，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。 (2)加工过程分析零件图纸要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或适宜在哪类数控机床上加工。有时还要确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。 确定工艺过程确定零件的加工方法(如采用的工夹具、装夹定位方法等)和加工路线(如对刀点、走刀路线)，并确定加工用量等工艺参数(如切削进给速度、主轴转速、切削宽度和深度等)。数值计算根据零

12、件图纸和确定的加工路线，算出数控机床所需输入数据，如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点，用直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点等的计算。编写零件程序单根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的程序段格式编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、工件安装和零点设定卡片等。程序输入即将编制好的程序输入到数控车床中。加工时的注意事项即按步骤操作车床，注意人身安全。第二章 轴承套的加工工艺分析如图2-1所示为轴承套零件，该零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削加工工艺分析（单件小批量生产）。图2-1 轴承套零件图

13、2.1轴承套零件的工艺分析该零件主要由内外圆柱面、内圆锥面、圆弧面及外螺纹等表面组成，零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。其中50、52外圆有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，并且对32孔的径向圆跳动公差为0.01mm；左端面则对32孔轴线的垂直度公差为0.01mm；78外圆有较高的表面粗糙度要求，外圆柱面表面粗糙度为Ra1.6m。零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，采用以下几点工艺措施：(1)对图样上带公差的尺寸，编程时全部取其平均值。(2)左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。 (3)外圆对内孔的径向圆跳动要求在0.01mm

14、内，掉头装夹时，除了要包一层铜皮外，夹紧时用力要适中，不可过大。如果不能保证，则采用软卡爪装夹。(4)内孔与左端面应在一次装夹中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度。(5)轴承套外圆为IT7级精度，采用粗车半精车精车可以满足要求。(6)内孔尺寸较小，镗1:20锥孔与镗32孔及15锥面时需掉头装夹。2.2轴承套定位基准和装夹方式的选择2.2.1定位基准的选择(1)精基准的选择原则 基准重合原则。为避免基准重合误差，方便编程，应选用设计基准作为定位基准，并使设计基准、定位基准、编程原点三者统一，这是最佳考虑的方案。因为当加工面的定位基准与设计基准不重合，且加工面与设计基准不在一次安装中同时加工出来

15、的情况下，会产生基准重合误差。 基准统一原则。在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准，这样既可保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差。自为基准原则。精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，因此选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。 便于装夹原则。所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活，能加工尽可能多的内容。 便于对刀原则。批量加工时，在工件坐标系已经确定的情况下，采用不同的定位基准为对刀基准建立工件坐标系，会使对刀的方便性不同，有时甚至无法对刀。这时就要分析此种定位方案是否能满足对刀操作的要求，否则原设工件坐标系须重

16、新设定。(2)粗基准的选择原则 非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。 加工余量最小原则。以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。 不重复使用原则。粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一般不应重复使用便于工件装夹原则。作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。2.2.2装夹方

17、式的选择(1)在三爪自定心卡盘上装夹 三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，因此适用于装夹外形规则的中、小型工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。 (2)在两顶尖之间顶两头装夹 (3)用卡盘和顶尖一夹一顶装夹 车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承或利用工件的台阶面限位，这样比较安全，能承受较大的轴向切削力，且安装刚性好，轴向定位准确，因此应用比较广泛。 2.2.3确定

18、轴承套的定位基准和装夹方式 (1)内孔加工定位基准：内孔加工时以外圆定位；装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。 (2)外轮廓加工定位基准：确定零件轴线为定位基准；装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。2.3轴承套加工顺序和进给路线的确定2.3.1加工顺序安排的原则(1)先粗后精 对于粗精加工在一道工序内进行的加工内容，应先对各表面进行全部粗加工，然后再进行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步顺序安排的原则要求：粗车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量切掉。若粗车后所

19、留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。为保证加工精度，精车一定要一刀切出。 (2)先近后远 先近后远即在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对车削而言，先近后远还可以保持工件的刚性，有利于切削加工。 (3)先内后外、内外交叉 先内后外、内外交叉的原则是指粗加工时先进行内腔、内形粗加工，后进行外形粗加工；精加工时先进行内腔、内形精加工，后进行外形精加工。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，需要采用灵活可变的方案。2.3.2进给路线的确定(1)最短的空行程路线 确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践

20、经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单的计算。灵活设置程序循环起点。在车削加工编程时许多情况下采用固定循环指令编程。 合理安排返回换刀点。在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，在不换刀的前提下，执行退刀动作时，应不用返回到换刀点。安排走刀路线时，应尽量缩短前一刀终点与后一刀起点间的距离，方可满足走刀路线最短的要求。(2)最短的切削进给路线 若能使切削进给路线最短，就可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。安排最短切削进给路线时，应同时兼顾工件的刚性、加工工艺性等要求，不能顾此失彼。 (3)零件轮廓精加工一次走刀完成 如果需要以一刀或多刀进行精加工，则其最后一刀要沿轮廓连续加工而成，尽量避免在连续

21、的轮廓中安排切入、切出、换刀或停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，使光滑连接的轮廓上产生刀痕等缺陷。 2.3.3确定轴承套的加工顺序及进给路线(1)加工顺序的确定加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定。在一次装夹中加工出较多的工件表面外。结合本零件结构特征，轴承套左、右端面分别为多个尺寸的设计基准，故可先加工一端内孔及外轮廓表面，然后掉头再加工另一端内孔及外轮廓表面。确定的加工顺序为：平端面钻中心孔钻32孔的底孔26粗镗32内孔、15锥面及C0.5倒角精镗32内孔、15锥面及C0.5倒角粗车50外圆、58台阶面、R5圆弧、C2倒角及78外圆面半精车50外圆、58台阶面、R

22、5圆弧、C2倒角及78外圆面精车50、78外圆面掉头装夹平端面保证总长尺寸粗镗1:20锥孔精镗1:20锥孔粗车螺纹大径、52外圆及C2倒角半精车螺纹大径、52外圆及C2倒角精车52外圆车螺纹退刀槽车M45外螺纹。(2)进给路线的确定进给路线的确定主要在于确定粗加工及空行程的进给路线。在保证加工质量的前提下，使加工具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行，还能减少一些不必要的刀具损耗及机床进给机构滑动部件的磨损。根据以上分析，在FANUC 0i-Mate-TC系统数控车床上加工零件时，该零件走刀路线很简单，都只要采用G71、G70粗车、精车循环指令加工内孔和外圆，可免去许多复杂的计算过

23、程，而且程序变得简化。经过分析后，该零件外轮廓表面的粗车走刀路线见表2-1和表2-2。表2-1 轴承套装夹及外轮廓加工走刀路线图零件图号ZCT01工件装夹及外轮廓加工走刀路线图工艺序号01零件名称轴承套装夹次数一次最后一刀路线：ABCDEA表2-2 轴承套装夹及外轮廓加工走刀路线图零件图号ZCT01工件装夹及外轮廓加工走刀路线图工艺序号02零件名称轴承套装夹次数一次最后一刀路线：ABCDEA2.4轴承套加工刀具的选择 2.4.1数控车刀的类型及选用数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。 当数控车床进行粗加工时，要求刀具强度高，耐用度好，以满足粗加工背吃刀量大、进给速度

24、高的要求。当数控车床进行精加工时，要选用精度高，锋利、耐用度高的刀具，以保证加工精度。为方便对刀和减少刀具安装时间，尽量使用机夹刀，刀具材料最好选用涂层硬质合金刀片。刀片的几何结构（如刀尖圆角、几何角度等）应根据加工零件的形状决定。特别要注意的是在加工球面时要选用副偏角大的刀具，以免刀具的后刀面与工件产生干涉。2.4.2轴承套数控加工的刀具选择选用45硬质合金端面车刀车端面，刀号T01；选用3.15中心钻钻3.15的中心孔，刀号T02；选用26锥柄麻花钻钻底孔，刀号T03；选用不通孔硬质合金镗刀粗精镗内孔，刀号T04；选用93硬质合金外圆粗车刀粗车外轮廓表面，刀号T05；选用93硬质合金外圆精

25、车刀精车外轮廓表面，刀号T06；选用5mm宽的硬质合金切槽刀车螺纹退刀槽，刀号T07；选用60外螺纹车刀车M45外螺纹，刀号T08。将所选刀具参数填入表2-3轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。表2-3 轴承套数控加工刀具卡片产品名称或代号SKC01零件名称轴承套零件图号ZCT01程序编号01、02序号刀具号刀具名称加工表面刀尖半径（mm）备注1T0145硬质合金端面车刀车端面2T023.15中心钻钻中心孔3T0326锥柄麻花钻钻底孔4T04不通孔硬质合金镗刀粗精镗内孔0.45T0593硬质合金外圆粗车刀粗车外轮廓表面1.26T0693硬质合金外圆精车刀精车外轮廓表面0.47T07

26、5mm宽的硬质合金切槽刀车螺纹退刀槽8T0860外螺纹车刀车M45外螺纹2.5轴承套加工切削用量的选择2.5.1切削用量的选用原则切削用量选择是否合理，对于能否充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。 切削用量的选择原则是：粗车时，首先考虑选择尽可能大的背吃刀量p，其次选择较大的进给量f，最后确定一个合适的切削速度Vc。增大背吃刀量p可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，选择切削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量

27、p和进给量f，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度Vc。 2.5.2轴承套加工的切削用量选择(1)背吃刀量的选择 粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。根据被加工表面质量要求、刀具材料、工件材料和机床性能，参考切削用量手册或有关资料选取：粗车外轮廓p=2mm，半精车外轮廓p=0.75mm，精车p=0.4mm；粗镗p=1mm，精镗p=0.3mm。(2)进给量的选择 粗加工时，根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量，参照切削用量手册或有关资料并结合机床使用说明书，选

28、取：粗车f=0.2mm/r，粗镗f=0.15mm/r；半精加工、精加工时，按照表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径和切削速度，选取：半精车f=0.15mm/r，精车f=0.1mm/r，精镗f=0.1mm/r。(3)主轴转速的选择 根据已确定的背吃刀量、进给量和工件、刀具材料耐用度，参考切削用量手册或有关资料，查表选取切削速度Vc，粗车Vc=120m/min，半精车Vc=130m/min，精车Vc=140m/min，粗镗Vc=60m/min，精镗Vc=70m/min，然后利用公式（25）计算出主轴转速。Vc =dn/1000 （25）式中：n为工件或刀具的转速(r/min) Vc为切削速度

29、(m/min)d为切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径(mm)结合实践经验，最终确定的主轴转速为：粗加工n=600 r/min，半精车n=800 r/min，精车n=1000 r/min，精镗n=700 r/min，车螺纹n=500r/min。第三章 轴承套的数控编程与加工3.1轴承套零件图的数学处理3.1.1编程原点及换刀点的选择从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。但实际上，原点选择的不恰当会使下一步的坐标计算变得很麻烦。所以，确定编程坐标系原点的原则有以下几点：(1)编程原点的选择要便于坐标计算。尽量选择能直观地确定零件基点坐标值的一些特殊点为坐标原点，可以简化计算的工作量，也

30、便于程序检查。(2)编程原点的选择要便于加工中的对刀。因为对刀的目的是要确定编程原点在工件毛坯上的位置，即找出该点在机床坐标系中的坐标值，使图样上的编程坐标系转化为加工中的工件坐标系。(3)编程原点要尽量选在设计基准上并以设计基准为定位基准。这样可避免基准不重合而产生的误差，以利于保证加工精度。(4)对称零件的编程原点应选在对称中心。具体应用哪条原则，要视具体情况，在保证质量的前提下，按按操作方便和效率高来选择。对于该零件，其左右端面为其设计基准，其编程原点便设在零件的左端面或右端面与主轴轴线的交点处。换刀点是指刀架转位换刀时的位置。换刀点应设在工件或夹具外部，以刀架转位时不碰到工件或其他部件为准，并留有一定的安全区。该零件的换刀点设在点（150，200）处。3.1.2走刀轨迹点参数值的计算根据加工零件图样，按照设定的编程坐标系、已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的数据。(1)对图样上带公差的尺寸，各尺寸应按公差取其中间值。如50取49.97，52取51.96，35取35.04(2)