畢業(yè)論文實習報告 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及加工編程

1、實 習 報 告軸類零件數(shù)控車削工藝分析及加工編程 姓 名： 專 業(yè) 班 級 ： 實 習 單 位 ： 指 導 教 師 ： 完 成 日 期 ： 摘 要隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，數(shù)控加工技術對國計民生的一些重要行業(yè)（it、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為效率、質(zhì)量是先進制造技術的主題。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。而對于數(shù)控加工，無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題（如對刀點、加工路線等）也需要一些處理。并在加工過程掌

2、握控制精度的方法，才能加工出合格的產(chǎn)品。本文根據(jù)數(shù)控機床的特點，針對具體的零件，進行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，加工效率，簡化工序等方面的優(yōu)勢。關鍵詞 工藝分析 加工方案 進給路線 控制尺寸第一章 國內(nèi)外數(shù)控發(fā)展概況1.1國內(nèi)外數(shù)控發(fā)展概況 隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，數(shù)控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智

3、能化起著舉足輕重的作用。目前，數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡化基礎上，cad/cam與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。1.2數(shù)控技術發(fā)展趨勢1.2.1性能發(fā)展方向（1）高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。（2）柔性化包含兩方面：數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性

4、；群控系統(tǒng)的柔性。（3）工藝復合性和多軸化1.2.2功能發(fā)展方向（1）用戶界面圖形化（2）科學計算可視化（3）插補和補償方式多樣化（4）內(nèi)裝高性能plc（5）多媒體技術應用第二章 工藝方案分析2.1 零件圖2.2零件圖分析該零件表面由圓柱、逆圓弧、槽、螺紋、內(nèi)孔、內(nèi)槽、內(nèi)螺紋等表面組成，尺寸標注完整，選用毛坯為45#鋼，65mm125mm，無熱處理和硬度要求。2.3確定加工方法加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。圖上幾個精度較高的尺寸，因其公差值較小，

5、所以編程時有取平均值，而取其基本尺寸。通過以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大量加工，股加工設備采用數(shù)控車床。根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用cjk6032數(shù)控機床。2.4確定加工方案零件上比較精密表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。毛坯先夾持右端車右端輪廓95mm處，先用中心鉆打中心孔，再用8的鉆頭鉆25mm的孔，再用20的鉆頭擴孔，再用鏜刀鏜22.5mm的孔，再用內(nèi)槽刀鏜28的槽，再用內(nèi)螺紋刀車m241.5的螺紋。然后再車4

6、0mm、r6的圓弧、60mm和r45的圓弧。調(diào)頭加工32mm、r4、r6的圓弧、60mm的外輪廓，在切退刀槽，最后車m320.75的螺紋。該典型軸加工順序為：預備加工-車端面-鉆孔-鏜孔-切內(nèi)螺紋退刀槽-車內(nèi)螺紋-粗車左端面輪廓-精車左端面輪廓-調(diào)頭-車端面-粗車輪廓-精車輪廓-退刀槽-粗車螺紋-精車螺紋。第三章 工件的裝夾3.1定位基準的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位的基準有著十分中的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。3.2定位基準

7、選擇的原則 1）基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應選用工序基準作為定位基準，盡量使用工序基準，定位基準、編程原點三者統(tǒng)一。 2）便于裝夾的原則。所選的定位基準應能保證定位準確、可靠，定位夾緊簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。 3）便于對刀的原則。加工時在工件坐標系確定的情況下，保證對刀可能性和方便性。3.3裝夾方式的選擇 為了工件不至于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊壓牢。合理的選擇加緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。3.4數(shù)控車床常用裝夾方式 1）在三爪自定心卡盤上裝

8、夾。三爪自定心卡盤的三個爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 3）用卡盤和頂尖裝夾。當車削質(zhì)量較大的工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準，應用較廣泛。 4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準。3.5確定合理的裝夾方

9、式 裝夾方法：先用三爪自定心卡盤夾住右端，加工左端達到工件精度要求；再工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤夾住工件右端，在加工到工件精度要求。第四章 刀具及切削用量4.1選擇數(shù)控刀具的原則刀具壽命與切削用量有密切的關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據(jù)優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)道具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命

10、可選的低些，一般取15-30min對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選的高些，尤其保證刀具可靠性。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的道具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質(zhì)硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。4.2選擇數(shù)控車削用刀具數(shù)控車削刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀三類。成型車刀也稱

11、樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線型主副切削刃構成。尖形車刀幾何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應結合數(shù)控加工的特點（如加工路線、加工干涉等）進行全面考慮，并應兼顧刀尖本身的強度。4.3確定切削用量數(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(zhuǎn)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)

12、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，降低成本第五章 典型軸類零件加工5.1 軸類零件加工的工藝分析 （1）技術要求 軸類零件的技術要求主要是支承軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差的等級通常為it6-it8，幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求是限制在直徑公差范圍之內(nèi)。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。 （2） 毛坯選擇 軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動機曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵鑄件比較多。（3） 定位基準的

13、選擇 軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計的設計基準一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度的在一次裝夾中加工出多個外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準。當不能采用中心孔時或粗加工是為了工作裝夾剛性，可采用軸的外圓表面作定位基準，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準，能承受較大的切削力，但重復定位精度并不太高。（4） 軸類零件預備加工 車削之前常需要根據(jù)情況安排預備加工，內(nèi)容通常有：直毛坯出廠時或在運輸、保管過程中，或熱處理時常會發(fā)生彎曲變形。過量彎曲變形會造成加工余量不足或

14、裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工序。（5） 熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應根據(jù)材質(zhì)和技術要求正火或退火處理，以消除應力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應安排調(diào)質(zhì)處理，一提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調(diào)質(zhì)也常作為最終熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學熱處理，以提高耐磨性。（6） 加工工序劃分一般可按下類方法進行：刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。以加工部

15、位分序法 對于加工類容很多的零件，可按其結構特點將加工部分分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。（7）在加工時，加工順序的安排應根據(jù)零件的結構和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破壞。順序一般應按下列原則進行：上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。先進行內(nèi)形、內(nèi)腔加工工序

16、，后進行外形加工工序。以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。5.2 典型軸類零件加工工藝 （1）確定加工順序及進給路線加工順序按粗到精、由遠到近（由左到右）的原則確定。工件左端加工：即從左到右進行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車）,然后左到右進行外輪廓精車，然后鉆孔，鏜內(nèi)退刀槽，鏜內(nèi)螺紋。工件調(diào)頭，工件右端加工：粗車外輪廓，精車外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工，螺紋精加工。（2）選擇刀具車端面：選用硬質(zhì)合金45度車刀，粗、精車一把刀完成。粗、精車外圓：（因為程序選用g71循

17、環(huán)，所以粗、精選用同一把刀）硬質(zhì)合金90度放型車刀，kr=90度，kr=60度；e=30度，（因為有圓弧輪廓）以防于零件輪廓發(fā)生干涉，如果有必要就用圖形來檢驗。鉆孔：選用16的硬質(zhì)合金鉆頭。鏜孔：選用90度硬質(zhì)合金鏜刀。內(nèi)槽刀：硬質(zhì)合金內(nèi)槽刀。內(nèi)螺紋刀：選用60度硬質(zhì)合金鏜刀。槽刀：選用硬質(zhì)合金車槽刀（刀長12mm，刀寬4mm）。螺紋刀：選用60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀。（3）選擇切削用量表3-5切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速s/(r/min)進 給 量f/(mm/r)吃 刀 量f/(mm/r)背 吃 刀 量ap/mm粗車外圓80010011.5精車外圓9001000.050.2鉆孔3501000.10粗鏜

18、孔80010011.5精鏜孔9001000.050.2內(nèi)退刀槽350250.040粗車內(nèi)螺紋1000.750.10.4精車內(nèi)螺紋1500.750.050.1外退刀槽350250.040粗車外螺紋1000.750.10.4精車外螺紋1500.750.050.1數(shù)控刀具卡片 表3-1左端刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名 稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?t01硬質(zhì)合金端面45度車刀1粗、精車端面2t02硬質(zhì)合金90度放型車刀1粗、精車外輪廓左偏刀3t03硬質(zhì)合金鏜刀1粗、精鏜孔、內(nèi)螺紋4t04硬質(zhì)合金內(nèi)槽刀1切槽5尾座硬質(zhì)合金18鉆頭1鉆孔表3-2右端刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名

19、 稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?t01硬質(zhì)合金端面45度車刀1粗、精車端面2t02硬質(zhì)合金90度放型車刀1粗、精車外輪廓左偏刀3t03硬質(zhì)合金車槽刀1切槽4t0460度硬質(zhì)合金外螺紋車刀1粗、精車螺紋用以上數(shù)據(jù)編制工藝卡如下：表3-3 數(shù)控加工工藝卡單位名稱產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號典型軸工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001o0529三爪自定心卡盤cjk6032數(shù)控車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/r背吃刀量mm備注1車端面t0145度刀450800手動2粗車外輪廓t0290度車刀8001000.2自動3精車外輪廓t0290度車刀

20、900800.1自動4鉆孔尾座18鉆頭300200手動5粗鏜孔t03鏜刀8001000.2自動6精鏜孔t03鏜刀900800.1自動7切槽t04切槽刀200250自動工序號程序編號夾具名稱使用設備車間002o0528三爪自定心卡盤cjk6032數(shù)控車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/r背吃刀量mm備注1車端面t0145度刀450800手動2粗車外輪廓t0290度車刀8001000.2自動3精車外輪廓t0290度車刀900800.1自動4切槽t03切槽刀200250自動5粗車螺紋t0460度螺紋刀1000.750.2自動6精車螺紋t0460度螺紋刀1000.750.1

21、自動編制審核批準年 月 日共頁第頁5.3 手工編程工件左端加工o0529 文件名%0529 程序名g94 絕對坐標編程g00 x100 z100 運動到安全點 t0101 調(diào)用一號刀m03s800 主軸以800r/min正轉(zhuǎn)g00 x60 z5 到循環(huán)加工起點g71 u1 r0.5 p70 q160 x0.5 z0.1 f100 粗加工循環(huán)g00 x100 x退到100z100 z退到100m05 主軸停止m00 程序暫停 m03s900 精加工主軸轉(zhuǎn)速 n70 g01 x0 f80 精加工循環(huán)z0 到工件圓心位置x40 c2 倒角z-19 加工40g02 x52 z-25 r6 加工r6的圓

22、弧g01 x60 c2 倒角z-35 加工60n160 g02 x60 z-80 r45 加工r45的凹圓弧g00 x100 x退到100z100 z退到100t0202 調(diào)用二號刀m03s800 主軸以800r/min正轉(zhuǎn) g00 x15 到循環(huán)加工起點z2 到循環(huán)加工起點g71 u0.5 r0.2 p70 q160 x-0.5 z0 f100 粗加工循環(huán)g00 x15 到安全點退刀z100 z退到100m05 主軸停止m00 程序暫停m03s900 精加工主軸轉(zhuǎn)速n70g01 x22.5 z-2 鏜28的孔n160g01 z-23 鏜28的孔g01x16 到安全點退刀z100 z退到100

23、g00x100 x100m05 主軸停轉(zhuǎn)m30 程序結束工件右端加工o0528 文件名%0528 程序名g94 絕對坐標編程g00 x100 z100 運動到安全點t0101 調(diào)用一號刀m03s800 主軸以800r/min正轉(zhuǎn)g00 x60 z5 到循環(huán)加工起點g71 u0.5 r0.5 p70 q160 x0.5 z0.1 f100 粗加工循環(huán)g00 x100 x退到100z100 z退到100m05 主軸停轉(zhuǎn)m00 程序暫停m03s900 精加工主軸轉(zhuǎn)速n70 g01 x0 f80 精加工循環(huán)z0 到工件圓心位置x32 c2 倒角z-20 加工32x34g03 x42 z-22 r4 加工r4的圓弧g02 x52 z-28 r6 加