工藝技術_數(shù)控技術應用論文

南昌航空大學南昌航空大學 畢業(yè)設計畢業(yè)設計( (論文論文) ) 專業(yè)名稱專業(yè)名稱數(shù)控技術應用數(shù)控技術應用 班班級級0808 級數(shù)控本科班級數(shù)控本科班 學生姓名學生姓名辜世奇辜世奇 指導教師指導教師周周賢賢 系系 主主 任任龔令根龔令根 日日期期20112011年年1010月月1 1日日 至至20122012年年4 4月月1616日日 二二 一 二 年 四 月 十 六 日一 二 年 四 月 十 六 日 南昌航空大學南昌航空大學 南昌航空大學畢業(yè)論文（設計）南昌航空大學畢業(yè)論文（設計） 誠誠 信信 聲聲 明明 本人在此鄭重聲明：本人所呈交的大專畢業(yè)論文(設計)，是在指 導老師的指導下， 獨立進行畢業(yè)論文 （設計） 研究工作所取得的成果， 成果各個環(huán)節(jié)均不存在知識產(chǎn)權爭議，畢業(yè)論文（設計）不含任何其 他個人或集體已經(jīng)發(fā)表過的作品成果， 由此而引發(fā)的法律后果完全由 本人承擔。 畢業(yè)論文（設計）作者簽名：辜世奇 2012 年 4 月 16日 畢業(yè)設計（論文）任務書畢業(yè)設計（論文）任務書 專業(yè)名稱專業(yè)名稱數(shù)控技術應用數(shù)控技術應用 班班級級0808 級數(shù)控本科班級數(shù)控本科班 學生姓名學生姓名辜世奇辜世奇 指導教師指導教師周賢周賢 系系 主主 任任龔令根龔令根 I、畢業(yè)設計(論文)題目：典型軸類零件的加工 II、畢業(yè)設計（論文）摘要（300字以內） 本文主要介紹的是在機床、汽車、拖拉機等制造工業(yè)中，軸類零件是另一類 用量很大，且占有相當重要地位的結構件。 軸類零件的主要作用是支承傳動 零件并傳遞動和動力，它們在工作時受多種應力的作用，因此從選材角度看 ，材料應有較高的綜合機械性能.局部承受摩擦的部位如車床主軸的花鍵、曲 軸軸頸等處，要求有一定的硬度，以提高其抗磨損能力。要求以綜合機械性能 為主的一類結構零件的選材， 還需根據(jù)其應力狀態(tài)和負荷種類考慮材料的淬透 性和抗疲勞性能。實踐證明，受交變應力的軸類零件、連桿螺栓等結構件，其 損環(huán)形式不少是由于疲勞裂紋引起的。 通過磨具主軸加工工藝的分析、 闡述了 在學校機械加工實習課中如何對典型軸類零件進行工藝分析， 從而提高工件質 量、勞動生產(chǎn)率。 、 主要參考資料： 1龐浩. 金屬工藝學. 浙江: 浙江大學出版社，2009.9 2艾興.肖詩綱主編.切削用量手冊. 北京：機械工業(yè)出版社,2010.4 3夏鳳芳. 數(shù)控機床加工工藝. 江西：高等教育出版社，2008.7 4成大先. 機械設計基礎. 北京：機械工業(yè)出版社,2005.6 5余英良. 數(shù)控加工編程與操作.江西: 高等教育出版社，2010.8 6杜庚星，主編， 車工技能訓練M中國勞動社會保障出版社，2005 7姚云英. 公差配合與測量技術. 北京: 機械工業(yè)出版社 2010.6 南昌航空大學南昌航空大學 畢業(yè)設計（論文）畢業(yè)設計（論文） 開開 題題 報報 告告 題目：典型軸類零件的加工 系 （部） ：機械工程系 專業(yè)名稱：數(shù)控技術應用 班級：08 級數(shù)控本科班 學生姓名：辜世奇 學號：01082829 指導教師：周賢 日期：2012 年 4 月 16 日 南昌航空大學南昌航空大學 自學考試畢業(yè)設計(論文) 題題目：目：典型軸類零件的加工 系系( (部部) )：機械工程系 專業(yè)名稱：專業(yè)名稱：數(shù)控技術及應用 姓姓名：名：辜世奇 準考證號：準考證號：057009400069 班級名稱：班級名稱：08 數(shù)控自考本科班 提交時間：提交時間：年月日 摘要 本文主要介紹的是在機床、汽車、拖拉機等制造工業(yè)中，軸類零件是另一類 用量很大，且占有相當重要地位的結構件。 軸類零件的主要作用是支承傳動零 件并傳遞動和動力，它們在工作時受多種應力的作用，因此從選材角度看，材料 應有較高的綜合機械性能.局部承受摩擦的部位如車床主軸的花鍵、曲軸軸頸等 處，要求有一定的硬度，以提高其抗磨損能力。要求以綜合機械性能為主的一類 結構零件的選材， 還需根據(jù)其應力狀態(tài)和負荷種類考慮材料的淬透性和抗疲勞性 能。實踐證明，受交變應力的軸類零件、連桿螺栓等結構件，其損環(huán)形式不少是 由于疲勞裂紋引起的。通過磨具主軸加工工藝的分析、闡述了在學校機械加工實 習課中如何對典型軸類零件進行工藝分析，從而提高工件質量、勞動生產(chǎn)率。 關鍵詞：零件圖的工藝分析；典型軸類零件；零件加工 Abstract This paper mainly introduces the is in machine tools, automobile, tractor and other manufacturing industries, shaft parts is another great amount, and occupies an important position in the structure. Shaft parts of the main role is to support the transmission parts and to transfer movement and power, they work by a variety of stresses, so from the perspective of material selection, should have higher comprehensive mechanical performance. Partial under friction parts such as the spindle of a lathe,spline crankshaft etc., requires a certain degree of hardness, in order to improve the wear resistance of. Requirements to the comprehensive mechanical properties of a class consisting mainly of structural components of the material selection, also need to according to the state of stress and load types considering material hardenability and anti fatigue performance. Practice has proved, under alternating stress of shaft parts, the connecting rod bolt and other pieces of the structure, the damage form many is due to fatigue crack causes. Through the grinding spindle machining process analysis, elaborated in the school of mechanical processing practice lesson in how to typical shaft parts process analysis, so as to improve the quality of the workpiece, labor productivity。 Keywords : Parts of the process analysisTypical shaft partsParts processing 目錄 緒論1 一、軸類零件的功用、結構特點 1 1.1 軸類零件的毛坯和材料1 二、軸類零件一般加工要求及方法 2 2.1 軸類零件加工工藝規(guī)程注意點2 2.2 軸類零件加工的技術要求2 2.3 軸類零件的熱處理3 2.4 典型軸類零件加工工藝改進的方法3 三、軸類零件加工的工藝分析 4 3.1 軸類零件加工的工藝路線分析 4 3.2 軸類零件實例加工的工藝分析5 3.3 數(shù)控加工程序的編制14 結束語21 致謝22 參考文獻23 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 1 緒論 主要研究軸類零件加工過程，加工工藝注意點及改進的方法，通過總結非標件的加工 以及典型半成品軸類零件的加工實例來加以說明?，F(xiàn)在許多制造最終成品的工廠為了提高 機器的某些性能或者降低成本，需要找機械加工廠定做的，常常會因為設備、技術或者工 藝規(guī)程制定的不是很好，加工出來的部件無法滿足使用要求，所以需要一次次的總結，改 進加工工藝，從而完善產(chǎn)品。經(jīng)過總結了生產(chǎn)上出現(xiàn)的問題，寫下了這篇論文。軸類零件 是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿 等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、 曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。 一、軸類零件的功用、結構特點 軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、 凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、 光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。它主要用來支承傳動零部件，傳遞 扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、 圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據(jù)結構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、 階梯軸、空心軸和曲軸等。 軸的長徑比小于 5 的稱為短軸，大于 20 的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。 1.1 軸類零件的毛坯和材料 1.1.1 軸類零件的毛坯 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結構復雜的軸采用鑄件。毛坯經(jīng)過加熱鍛造 后，可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由 鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 1.1.2 軸類零件的材料 軸類零件材料 常用 45 鋼， 精度較高的軸可選用 40Cr、 軸承鋼 GCr15、 彈簧鋼 65Mn， 也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用 20Mn2B、20Cr 等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼。 45 鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調質（或正火）后，可得到較好的切削 性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達 4552HRC。 40Cr 等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調質和淬火后， 具有較好的綜合機械性能。 軸承鋼 GCr15 和彈簧鋼 65Mn， 經(jīng)調質和表面高頻淬火后， 表面硬度可達 5058HRC， 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 2 并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用 38CrMoAIA 氮化鋼。這 種鋼經(jīng)調質和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐 沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處 理變形很小，硬度更高的特性。 二、軸類零件一般加工要求及方法 2.1 軸類零件加工工藝規(guī)程注意點 在學校機械加工實習課中，軸類零件的加工是學生練習車削技能的最基本也最重要的 項目，但學生最后完工工件的質量總是很不理想，經(jīng)過分析主要是學生對軸類零件的工藝 分析工藝規(guī)程制訂不夠合理。 軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關系到工件質量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。一零件 可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機械加工工藝規(guī)程中，須注意 以下幾點。 1.零件圖工藝分析中，需理解零件結構特點、精度、材質、熱處理等技術要求，且要 研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗收標準。 2.滲碳件加工工藝路線一般為：下料鍛造正火粗加工半精加工滲碳去碳 加工（對不需提高硬度部分）淬火車螺紋、鉆孔或銑槽粗磨低溫時效半精磨 低溫時效精磨。 3.粗基準選擇：有非加工表面，應選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的 鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表 面為粗基準，同時，粗基準不可重復使用。 4.精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準。 符合基準統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基 準重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準。 工藝規(guī)程制訂得是否合理，直接影響工件的質量、勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。一個零件 可以用幾種不同的加工方法制造，但在一定的條件下，只有某一種方法是較合理的。因此， 在制訂工藝規(guī)程時，必須從實際出發(fā)，根據(jù)設備條件、生產(chǎn)類型等具體情況，盡量采用先 進加工方法，制訂出合理的工藝規(guī)程。 2.2 軸類零件加工的技術要求 1 尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即 支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為 IT5IT7；另一類為 與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為 IT6IT9。 2 幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤 差一般應限制在尺寸公差范圍內，對于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 3 3 相互位置精度包括內、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸 心線的垂直度、端面間的平行度等。 4 表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確 定。 2.3 軸類零件的熱處理 1 鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應 力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 2 調質一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。 3 表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。 4 精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。 2.4 典型軸類零件加工工藝改進的方法 對于 7 級精度、表面粗糙度 Ra0.80.4m 的一般傳動軸，其工藝路線是：正火車端 面鉆中心孔粗車各表面精車各表面銑花鍵、鍵槽熱處理修研中心孔粗磨外圓 精磨外圓檢驗。 由于細長軸剛性很差，在加工中極易變形，對加工精度和加工質量影響很大。為此， 生產(chǎn)中常采用下列措施予以解決。 2.4.1 改進工件的裝夾方法 粗加工時，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡頂法，尾座頂尖采用 彈性頂尖，可以使工件在軸向自由伸長。但是，由于頂尖彈性的限制，軸向伸長量也受到 限制，因而頂緊力不是很大。在高速、大用量切削時，有使工件脫離頂尖的危險。采用卡 拉法可避免這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。 精車時，采用雙頂尖法（此時尾座應采用彈性頂尖）有利于提高精度，其關鍵是提高 中心孔精度。 2.4.2 采用跟刀架 跟刀架是車削細長軸極其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工時徑向切削分力的影 響，從而減少切削振動和工件變形，但必須注意仔細調整，使跟刀架的中心與機床頂尖中 心保持一致。 2.4.3 采用反向進給 車削細長軸時，常使車刀向尾座方向作進給運動（此時應安裝卡拉工具） ，這樣刀具 施加于工件上的進給力方向朝向尾座，因而有使工件產(chǎn)生軸向伸長的趨勢，而卡拉工具大 大減少了由于工件伸長造成的彎曲變形。 2.4.4 采用車削細長軸的車刀 車削細長軸的車刀一般前角和主偏角較大， 以使切削輕快， 減小徑向振動和彎曲變形。 粗加工用車刀在前刀面上開有斷屑槽，使斷屑容易。精車用刀常有一定的負刃傾角，使切 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 4 屑流向待加工面。 三、軸類零件加工的工藝分析 3.1 軸類零件加工的工藝路線 (1)基本加工路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 粗車半精車精車 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。 粗車半精車粗磨精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù) 工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車半精車精車金剛石車 對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比 較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 粗車半精粗磨精磨光整加工 對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路 線。 (2)典型加工工藝路線 軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也還有常見的特特形表面，因此針對各種精度 等級和表面粗糙度要求，按經(jīng)濟精度選擇加工方法。 對普通精度的軸類零件加工，其典型的工藝路線如下： 毛坯及其熱處理預加工車削外圓銑鍵槽（花鍵槽、溝槽）熱處理磨削 終檢。 (3)軸類零件的預加工 軸類零件的預加工是指加工的準備工序，即車削外圓之前的工藝。 校直 毛坯在制造、運輸和保管過程中，常會發(fā)生彎曲變形，為保證加工余量的均勻 及裝夾可靠，一般冷態(tài)下在各種壓力機或校值機上進行校值， (4) 軸類零件加工的定位基準和裝夾 以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度， 端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，這些表面的設計基準一般都是軸 的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準， 也是其它加工工序的定位基準和檢驗基準， 又符合基準統(tǒng)一原則。 當采用兩中心孔定位時， 還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。 以外圓和中心孔作為定位基準（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但 剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時，為了提高 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 5 零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工。這種定位方法能承受 較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。 以兩外圓表面作為定位基準 在加工空心軸的內孔時， （例如：機床上莫氏錐度的內 孔加工） ，不能采用中心孔作為定位基準，可用軸的兩外圓表面作為定位基準。當工件是 機床主軸時，常以兩支撐軸頸（裝配基準）為定位基準，可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸 度要求，消除基準不重合而引起的誤差。 以帶有中心孔的錐堵作為定位基準 在加工空心軸的外圓表面時，往往還采用代中 心孔的錐堵或錐套心軸作為定位基準，見圖 3.1 所示。 錐堵或錐套心軸應具有較高的精度，錐堵和錐套心軸上的中心孔即是其本身制造的定 位基準，又是空心軸外圓精加工的基準。因此必須保證錐堵或錐套心軸上錐面與中心孔有 較高的同軸度。在裝夾中應盡量減少錐堵的安裝次數(shù)，減少重復安裝誤差。實際生產(chǎn)中， 錐堵安裝后，中途加工一般不得拆下和更換，直至加工完畢。 圖 3.1 錐堵和錐套心軸 a)錐堵 b）錐套心軸 3.2 軸類零件實例加工的工藝分析 a.a.零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性分析 如圖所示：3.2 圖 3.2 由圖我們可知，本零件上由圓柱面、內孔、內圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 6 組成。零件車削加工成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質 量要求都很高該零件重要的徑向加工部位有mm圓柱段（表面粗糙度R=1.6m） 、 圓柱段（表面粗糙度R=1.6m） 、R6mm圓弧與R20mm圓弧相切過渡區(qū)、 的內孔（表面粗糙度R=1.6m） 、長徑比為1：2的內錐（小端直徑為 、M20x2-6g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為R=3.2m） 。零件符合數(shù)控 加工尺寸標注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為45鋼，毛胚為50mm*130mm b.b.零件技術要求分析零件技術要求分析 小批量生產(chǎn)條件編程，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，未注 公差尺寸按 GB1804-M，熱處理，調質處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按 Ra6.3， 毛胚尺寸50mmx130mm。 加工難點及處理方案： 分析圖紙可知，此零件對平面度的要求高，左端更有內輪廓加工，為提高零件質量， 采用以下加工方案： a.對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。 b.在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行 機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。 c.零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保 證其數(shù)值。 d.本設計圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工加工方 案，并且在精加工的時候將進給量調小些，主軸轉速提高。 e.螺紋加工時，為保證其精度，在精車時選擇改程序的方法，將螺紋的大徑值減小 0.18-0.2mm，加工螺紋時利用螺紋千分尺或螺紋環(huán)規(guī)保證精度要求。 選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度 c.c.零件毛坯、材料的分析零件毛坯、材料的分析 .材料的分析 該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大。工件材料的可切削性能。強度、硬度、 塑性、提供冷切削加工、機械性能都跟工件的材料有關。所以選擇45鋼為該軸類零件的材 料。45鋼的化學成分中含C0.42%0.50%，Si0.17%0.37%，Mn0.500.80%，P 0.035%， S0.035%，Cr0.25%，N0.25%,Cu0.25%.45鋼在進行冷加工時硬度要求，熱軋鋼， 壓痕直徑不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火鋼壓痕直徑不小于4.4，布氏硬度不小 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 7 于187HB，45鋼的機械性能：s335Mpa，b600Mpa，40，Ak47J。45鋼相對 切削性硬質合金刀具1.0，高速鋼刀具1.0，45鋼經(jīng)濟合理對加工刀具的要求也合理，45鋼 用途廣泛，主要是用來制造汽輪機、壓縮機，泵的運動零件制造齒輪、軸活塞銷等零件。 根據(jù)以上數(shù)據(jù)適合該軸的加工。 .毛坯的分析 軸類零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。 鍛件：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用 自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質零件不宜用自由鍛。 鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。 鋼質零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質棒料和鑄鋼件。根據(jù)該軸零件的結構形狀 和外輪廓尺寸，所以采用鍛件。 本零件的毛坯宜采用鍛件，由棒料鋸割，模鍛毛坯至40X425mm,使鋼材經(jīng)過鍛壓，獲得 均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗 d.d.零件設備的選擇零件設備的選擇 數(shù)控車床能對軸類或盤類等回轉體零件自動地完成內外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等 工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟 型數(shù)控車床，一般采用步進電動機形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床機構簡單，價格相對較 低，這類車床設置三爪自定心卡盤、普通尾座或數(shù)控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件。 根據(jù)主軸的配置的要求選擇臥式數(shù)控車床。數(shù)控車床具有加工精度高，能做直線和圓弧插 補，數(shù)控車床剛性良好，制造和對刀精度高，能方便和精確地進行人工補償和自動補償， 能夠加工尺寸精度要求較高的零件。能加工輪廓形狀特別復雜的表面和尺寸難于控制的回 轉體，而且能比較方便的車削錐面和內外圓柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產(chǎn)效率。 所以對加工時非常有利的。 e.e.確定工件的定位與夾具方案確定工件的定位與夾具方案 確定裝夾方案 在數(shù)控車床上工件定位安裝的基本原則與普通機床相同。工件的裝夾方法影響工件的 加工精度和效率，為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的工作特點，在裝夾工件時，應考慮以下幾種因 素： a.盡可能采用通用夾具，必須時才設計制造專用夾具； b.結構設計要滿足精度要求； c.易于定位和裝夾； d.易于切削的清理； e.抵抗切削力由足夠的剛度； 使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓，確定零件伸出合適的長度（應將機床的限 位距離考慮進去） 。零件需要加工兩端，因此需要考慮兩次裝夾的位置，考慮到左端的 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 8 38mmx35mm的臺階可以用來裝夾，因此先加工左端，然后調頭夾住38mmx35mm的臺階加工 右端。 2.定位基準 工件的定位與基準應與設計基準保持一致，應防止過定位，對與箱體工件最好選擇“一面 兩銷”作為定位基準，定位基準在數(shù)控機床上要仔細找正。 由于這個工件是個實心軸，末端要鏜一個 30 的錐孔，因軸的長度不是很長，所以采用 工件的右端面和 48 的外圓作定位基準，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中 心為工件坐標的原點，對刀點在（100.100）處。 由于此零件全部表面都需加工，應選用外圓及一端面為粗基準，然后通過“互為基準 的原則”進行加工。遵循“基準重合”的原則。加工左端時選擇在毛坯外圓柱段的右端外 圓表面，加工右端時選擇在38mm外圓柱段的表面，以體現(xiàn)定位基準是軸的中心線。 f.f.確定走刀順序和路線確定走刀順序和路線 先粗后精先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。 先主后次先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、 緊 固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表 面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進行。 先面后孔對于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端 面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減 小刀具的磨損，同時也給孔加工帶來方便。 基面先行用作精基準的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進行定 位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如， 軸類零件頂尖孔的加工 綜上所訴此零件的的加工順序如下： 工序車左端面，將毛坯車為 127mm 的棒料 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 9 工序左端面打中心孔 選用5mm的中心鉆（手動鉆孔） 工序左端鉆孔（鉆20mm深-32mm的孔）手動鉆孔 加工孔20mm，刀具選用硬質合金鉆頭，直徑為20mm，使用切削液位乳化液。 機械 加工工藝手冊 1)確定進給量f，由于孔徑較大，故采用數(shù)控車床CK6132A, 查得f=0.260.40mm/r， 選擇f=0.35mm/r。 2）鉆頭磨鈍標準及刀具壽命，根據(jù)表查得鉆頭的磨鈍標準為0.81.2mm，壽命為 T=75min。 3）鉆孔速度v，=14，zv=0.25，xv=0，yu=0.4，m=0.125 鉆孔速度的修正系數(shù)，=0.88=0.75 Z535型鉆床取n=195r/min，實際切削速為v=16r/min。 (1)鉆頭走刀路線如下圖： 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 10 工序粗、精車左端內孔至要求尺寸 工序粗、精車零件左端面各部、倒角 工序調頭車右端面將零件車至要求尺寸進給路線 工序調頭粗、精車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 11 g.g.刀具與切削用量的選擇刀具與切削用量的選擇 1.刀具的選擇 數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數(shù)控機 床的加工效率，而且直接影響加工質量。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行 的。應根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關因素正 確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在 滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行， 占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：盡量 減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；粗精加工的刀 具應分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆 ；先進行曲面精加工，后進 行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高 生產(chǎn)效率等。 綜上所述綜上所述：本零件的加工，(1) 選用5mm 中心鉆鉆削中心孔。用20mm 的鉆頭加 工左端的孔，(2) 粗車及平端面選用 35硬質合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干 涉，副偏角不宜太小，選 Kr=35。 為減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)，精車和車螺紋選用硬質合金 60外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑 應小于輪廓最小圓角半徑，取 re=0.150.2mm 。 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 12 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設計中的重要內容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機床 的加工效率、而且還影響加工質量。選擇刀具通?？紤]機床的加工能力、工序內容、工件 材料等。 與傳統(tǒng)的車削方法相比，數(shù)控車削對刀具的要求較高。不僅要求精度高、鋼度好、耐 用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數(shù)控加工刀 具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 2.切削用量的選擇 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。 切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的 切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削 性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 1） 、主軸轉速的確定 主軸轉速應根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據(jù)本例中零件的加 工要求，考慮工件材料為 45 鋼，刀具材料為硬質合金鋼，粗加工選擇轉速 500r/min,精加 工選擇 1000r/min 車削外圓，考慮細牙螺紋切削力不大，采用 400r/min 來車螺紋，而內 孔由于剛性較差，采用粗車 600 r/min，比較容易達到加工要求，切槽的切削刀較大，采 用 350 r/min 更穩(wěn)妥。 2） 、進給速度（進給量）F(mm/r，mm/min)的選擇 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)， 主要根據(jù)零件的加工進度和表面粗糙度 要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。 一般粗車選用較高的進給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度 為原則，粗加工時，由于對工件的表面質量沒有太高的要求，這時主要根據(jù)機床進給機構 的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以及已選定的背吃刀量等 因素來選取進給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來選取進 給速度。 進給速度Vf可以按公式Vf =fn計算， 式中f表示每轉進給量， 粗車時一般取0.3 0.8mm/r；精車時常取0.10.3mm/r；切斷時常取0.050.2mm/r。 應選擇較低的進給速度，得出下表 粗精 外圓0.2min/r0.1min/r 內孔0.2min/r0.1min/r 槽0.05 min/r 3） 、背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背 吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了 保證加工表面質量，可留少量精加工余量。本例中，背吃刀量的選擇大致為 粗精 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 13 外圓1.5-2(mm)0.2-0.5(mm) 內孔1-1.5(mm)0.1-0.5(mm) 螺紋隨進刀次數(shù)依次減少 槽根據(jù)刀寬，分兩次進行 總之，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能、相關的手冊并結合實際經(jīng)驗用類比方法 確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。 切削用量對于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理的選擇切削用量，對零 件的表面質量、精度、加工效率影響很大。 切削用量的選擇方法：粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。 精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，應著重考慮如何保 證加工精度，且在此基礎上如何提高加工效率。因此，要求精車時應選用較?。ǖ荒芴??。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切 削速度。 h.h.數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡片 數(shù)控加工工序卡片 材料45鋼零件圖號夾具名稱三爪自定心卡盤 工步號工步內容G功能T刀具 主軸轉速S/ （r/min） 進給量f/ （mm/r） 背吃刀量 ap/mm 備注 1中心鉆12003 2鉆孔50030 3粗車零件左端內輪廓G71T01016000.21 4精車零件左端內輪廓G70T010110000.10.5 5粗車零件左端外輪廓G71T02025000.22 6精車零件左端外輪廓G70T020210000.10.5 7粗車零件右端外輪廓G73T02025000.22 8精車零件右端外輪廓G70T020210000.10.5 9切4mm2mm退刀槽G01T03033500.052 10車削M20mm2mm外螺紋G92T0404400 11車削端面G01T05056000.15 12檢測、校核 i.i.數(shù)控加工刀具卡片數(shù)控加工刀具卡片 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 14 數(shù)控加工刀具卡片 序號刀具號刀具名稱及規(guī)格刀尖半徑R刀尖位置T數(shù)量加工表面?zhèn)渥?1中心鉆1左端面手動 220mm鉆頭1鉆孔手動 3T0101鏜孔刀0.1mm3mm1鏜孔 4T020235右偏外圓車刀0.2mm2mm1粗精車外輪廓 5T0303切槽車刀B=4mm1切槽左刀尖 6T040460外螺紋車刀0.2mm01三角形螺紋 7T050545端面車刀1端面 j.j.保證加工精度的方法保證加工精度的方法 為了保證和提高加工精度，必須根據(jù)生產(chǎn)加工誤差的主要原因，采取相應的誤差預防 或誤差補償?shù)扔行У墓に囃緩酱胧﹣碇苯涌刂圃颊`差或控制原始誤差對零件加工精度 的影響。 (1)刀具半徑的選定 1.刀具的半徑 R 比工件轉角處半徑大時不能加工。 2.刀具較小時不能用較大的切削量加工（刀具剛性差） 。 (2)采用合適的切削液 1.切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對提高 刀具耐用度和加工表面質量、加工精度起重要的作用。 2.非水溶性切削液：切削油、固體潤滑劑，非溶性切削液主要起潤滑作用。 3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷卻作用和清洗作用。 故本設計加工時采用水溶液進行冷卻。 3.3 數(shù)控加工程序的編制 a. 確定編程坐標系及編程原點 數(shù)控機床采用右手笛卡兒直角坐標系，其基本坐標軸為X、T、Z直角坐標系，相對于 每個坐標軸的旋轉運動坐標為A、B、C。 編程原點也稱工件原點，一般用G92或G54-G59（對于數(shù)控鏜銑床）和G50（對于數(shù)控 車床）設置。 根據(jù)以上可以知道，編程坐標系及編程原點的選擇要滿足以下幾個方面的要求： 1.所選的編程原點及坐標系要使程序編制簡單。 2.編程原點應選在容易找正，并在加工過程中便于檢查的位置。 3.引起的加工誤差小。 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 15 4.一般回轉體零件的編程零點選在其加工面的回轉軸線與端面交點處。 b. 數(shù)值的計算 R6mm、R20mm兩圓弧切點坐標計算： 作輔助線如下圖所示，兩三角形為相似三角形，運用相似三角形對應邊成比例求未知 邊。 將=26mm、=6.923mm代入=-在開方，得出=25.601mm。 因相似三角形對應邊成比例，故=，將=6mm、=26mm、=25.601mm 代入，得兩段圓弧且點的坐標為（X29.44,Z-25.6） 。 圓錐大端直徑計算： 由公式C=D-d L 得12=D-2510，即內圓錐的大端直徑為D=30mm。 螺紋尺寸計算： 螺紋大徑：d=D19.85mm； 螺紋小徑：d1=D1=d-1.0825p=（20-1.0825*2）mm=17.835mm； 螺紋中徑：d2=D2=d-0.6495p=（20-0.6495*2）mm=18.701mm。 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 16 c.c.加工程序 左端 O0903程序名 T0505換五號端面車刀 M03S600主軸正轉，主軸轉速600mm/r G00X100Z100快速定位至換刀點 X52Z3快速移動至循環(huán)點 Z-1 G01X0F50車1mm的端面 Z3 X52F100 Z-2 X0F50 Z2 Z52F100 Z-3 X0F50 Z3 G00X100Z100退回換刀點 M05主軸停止 T0101換一號刀 M03S600主軸正轉、轉速600r/min G00X100Z100換刀點 G00X28Z2快速移至循環(huán)起點 G71U1R0.5F100定義G71粗車內徑循環(huán)，每刀切深為1mm，退刀量1mm G71P10Q20U-0.5W0F0.2粗車路線N10至N20 ，X軸留精車余量0.5mm,Z軸精車余量為0，粗車進給為 N10G00X32車削加工輪廓起始行，到倒角延長線 G01Z0 X30Z-1車削C1倒角 X25Z-11車削25mm內錐 X23車削23mm的內圓柱 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 17 Z-26 X20 N20Z21 G00X100Z100快速返回換刀點 T0101精車 M03S800主軸正轉，精車轉速為1000r/min G00X20Z2快速定位至安全起點 G70P10Q20F0.1精車全部加工面 G00X100Z100退刀至換刀點 M05主軸停止 M00程序暫停 T0202換2號刀 M03S500主軸正轉，主軸轉速500r/min G00X51Z2快速移至循環(huán)起點 G71U1R1每刀切深為1mm，退刀量1mm G71P10Q20U0.5W0F0.2粗車路線N10至N20 ，X軸留精車余量0.5mm,Z軸精車余量為0，粗車進給為 0.2mm/r N10G00X36運行X軸至倒角起點處 G01Z0 X38Z-1倒角1x45 Z-35車38mm的外圓柱面 X48車48mm的外圓柱面 Z-46 N20X50 G00X100Z100快速退回換刀點 M05主軸停止 M00程序暫停 M03S1000精車主軸正轉，主軸轉速1000r/min G00X51Z2快速移至循環(huán)起點 G70P30Q40F0.1精車全部加工面 江西冶金職業(yè)技術學院 08 級自考畢業(yè)設計(論文) 18 G00X100Z100快速退回換刀點 M05主軸停止 M30程序結束，并返回程序開頭 右端 O9032程序名 T0505換五號端面車刀 M03S600主軸正轉，主軸轉速600mm/r G00X100Z100快速定位至換