階梯軸的加工工藝與編程[1]

1、臺州科技職業(yè)學院畢業(yè)設計（論文）臺州科技職業(yè)學院畢業(yè)設計(論文)成果材料（2009屆） 題 目 階梯軸的加工工藝與編程 專業(yè)班級 10數(shù)控技術大專班 學生姓名 胡海燕 指導教師 馮國發(fā) 2009 年 5 月 20 日目 錄文本成果摘要1關鍵詞11 引言 12 數(shù)控車床22.1 數(shù)控車床的組成22.2 數(shù)控車床的特點23 數(shù)控的加工工藝33.1 工序的劃分43.2 順序的安排43.3 切削條件的三要素44 實例54.1 零件圖工藝分析64.2 刀具選擇64.3 確定切削用量74.4 加工程序與路徑85 總結8參考文獻9階梯軸的加工工藝與編程盧勇堅摘要：本文以加工典型軸類零件為例，說明數(shù)控車床的加

2、工與編程。機床是人類進行生產(chǎn)勞動的重要工具，也是社會生產(chǎn)力發(fā)展水平的重要標志。經(jīng)過半個世紀的發(fā)展，數(shù)控機床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標志之一，在我國制造業(yè)中，數(shù)控機床的應用也越來越廣泛，是一個企業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。本文闡述了數(shù)控車床的組成及其特點，以及數(shù)控的加工工藝。另外，本文通過加工一軸類零件，闡述了零件加工過程，包括零件圖的工藝分析、刀具的選擇、切削用量的確定以及加工程序的編制等。關鍵詞：數(shù)控車床；加工；編程Abstract: Based on the processing of typical axial parts for CNC lathe, the processing and progr

3、amming. The machine is the important human production tools, but also the important social productivity development level. After half a century, the development of modern manufacturing CNC machine has been one of the important symbols in Chinese manufacturing, CNC, more and more widely, is a compreh

4、ensive enterprise strength. This paper expounds the structure and characteristics of CNC lathe, CNC machining technics and. In addition, through an axial parts processing, expounds the machining process, including the process analysis, tool selection, and the processing of cutting parameter programm

5、ing, etc.Key words: CNC lathe, Processing, Programming,1 引言數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。從20世紀中葉數(shù)控技術出現(xiàn)以來，數(shù)控機床給機械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動強度、改善勞動條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高。數(shù)控機床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結構較復雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零

6、件、價格昂貴不允許報廢的關鍵零件、要求精密復制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求100%檢驗的零件。數(shù)控機床的特點及其應用范圍使其成為國民經(jīng)濟和國防建設發(fā)展的重要裝備。2 數(shù)控車床2.1 數(shù)控車床的組成主機：他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。數(shù)控裝置：是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。驅動裝置：他是數(shù)控機床執(zhí)行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他

7、在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅動。當幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。輔助裝置：指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。2.2 與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結構特點2.2.1、由于數(shù)控車床刀架的兩個方向分別由兩臺伺服電動機驅動，所以它的傳動鏈短，不必使用掛輪、光桿等傳動部件，用伺服電動機直接與絲桿連接帶動刀架運動。伺服電動機絲杠間也可以用同步

8、皮帶副或齒輪副連接。2.2.2、數(shù)控車床是直接采用直流或交流主軸，按控制指令做無級變速，主軸之間不必用多級齒輪副來進行變速、為擴大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級齒輪副，一實現(xiàn)分段無級調速，即使這樣床頭箱內的結構已比傳統(tǒng)車床簡單得多。數(shù)控車床得另一個結構特點是剛度大，這是為了與數(shù)控系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便高精度的加工。2.2.3、數(shù)控車床的第三個結構特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床得關鍵機械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝得滾動軸承是專用軸承，它得壓力角比較常用的向心推力球輛承要大得多。這種專用軸承配對安裝，是選配的，最好是出廠時就是成對的。2.2.4、數(shù)控車床還具有

9、加工冷卻充分、防護比較嚴密等特點，自動運裝時一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。2.2.5、數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。2.2.6、數(shù)控車床加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質量，可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間； 機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的35倍）； 機床自動化程度高，可以減輕勞動強度； 對操作人員要求高，對維修人員的技術要求更高。3 數(shù)控的加工工藝 數(shù)控加工工藝路線設計與通用機床加工工藝路線設計的主要區(qū)別,在于它往往不是指從毛坯到成品的整個工藝過程，而僅是幾道數(shù)控加工工序工藝過程的具體

10、描述。因此在工藝路線設計中一定要注意到，由于數(shù)控加工工序一般都穿插于零件加工的整個工藝過程中，因而要與普通加工工藝銜接好。數(shù)控加工工藝路線設計中應注意以下幾個問題：3.1 工序的劃分根據(jù)數(shù)控加工的特點，數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進行：3.1.1、以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內容較少的工件，加工完后就能達到待檢狀態(tài)。 3.1.2、以同一把刀具加工的內容劃分工序。有些工件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內存容量），機床連續(xù)工作時間的限制（如一道工序在一個工作班內不能結束）等。此外，程序太長會增加

11、出錯與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內容不能太多。3.1.3、以加工部位劃分工序。對于加工內容很多的工件，可按其結構特點將加工部位分成幾個部分，如內腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。3.1.4、以粗、精加工劃分工序。對于經(jīng)加工后易發(fā)生變形的工件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形需要進行校形，故一般來說，凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。3.2 順序的安排順序的安排應根據(jù)零件的結構和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應按以下原則進行：3.2.1、上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也應綜合考慮。3.2.2、先進行內

12、腔加工，后進行外形加工。3.2.3、以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。3.3 切削條件的三要素切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產(chǎn)生機械的、化學的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。進給條件與刀具后面磨損關系在極小的范圍內產(chǎn)生。但進給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會影響刀具的壽命。在三坐標的測量中工件的擺放很關鍵，雖然工件的擺放對于最后的結論影

13、響微戶其微，但是卻關系到在測量中程序的如何編制，以及在最后編制完后對要測測量數(shù)據(jù)的評值方式也不一樣。在本例中工件的擺放是按圖紙的主視圖方向來擺放的。對于數(shù)控加工來說要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進給量、切深等選擇使用的切削速度。如下表：被切削材料名稱輕切削一般切削重切削切深0.5到1.0mm進給量0.05到0.3mm/rev切深1到4mm進給量0.2到0.5mm/rev切深5到15mm進給量0.4到0.8mm/rev優(yōu)質碳素結構鋼10# 100-250150-25080-22045# 60-23070-22080-180合金鋼100-220100-23070-22070-220

14、80-22080-200最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達到壽命才是理想的條件。在實際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質量、切削噪聲、加工熱量有關。在確定加工條件時，需要根據(jù)實際情況進行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的個、刀具。4 實例如下圖為典型軸類零件，該零件材料為LY12，毛坯尺寸為106×130，無熱處理和硬度要求。4.1 零件圖工藝分析4.1.2、該零件表面由圓柱、圓錐等表面組成。零件材料為LY12，毛坯尺寸為為106×130，無熱處理和硬度要求。4.1.2、選擇設

15、備、根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用NF520數(shù)控車床。4.1.3、確定零件的定位基準和裝夾方式：定位基準、確定坯料軸線和左端面為定位基準；裝夾方法、采用三爪自定心卡盤自定心夾緊。4.1.4、加工順序及進給路線：加工順序按先車端面，然后遵循由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則。即先從右到左粗車各面（留0.5精車余量），然后從右到左精車各面，最后切槽、車削螺紋、切斷。4.2 刀具的選擇刀具材料為W18Cr4V。將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中（見表1）。表1  數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號×××零件名稱典型軸零件圖號××

16、×序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?T01右手外圓偏刀1粗車外輪廓表面20×202T02右手外圓偏刀1精車外輪廓表面20×203T03600外螺紋車刀1精車輪廓及螺紋20×204T04切槽刀1切4 mm槽、切斷B=4 20×20編制×××審核×××批準×××共  頁第  頁4.3 確定切削用量根據(jù)被加工表面質量要求、刀具材料和工件材料，參考切削用量手冊或有關資料選取切削速度與每轉進給量，然后利用公式v c=dn/1000和vf =

17、 nf，計算主軸轉速與進給速度（計算過程略），最后根據(jù)實踐經(jīng)驗進行修正，計算結果填入表2工序卡中。表2  軸的數(shù)控加工工藝卡片單位名稱×××產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號×××軸2×××工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001×××三爪卡盤CK6140數(shù)控車床數(shù)控中心工步號工步內容（尺寸單位 ）刀具號刀具規(guī)格/ 主軸轉速/r.min 進給速度/.min背吃刀量/ 備注1從右至左粗車各面T0120×208001002 2從右至左精車各面T0220&

18、#215;201500800.5 3切槽T0420×2040030  4車M18×1.5螺紋T0320×203001.5 / r4.4 加工程序與路徑 對圖中的零件可采用液壓卡盤裝夾一端來進行車削加工，編程原點設置在右端面，采用兩次車削，精車余量單邊為0.2mm，其數(shù)控程序編寫如下：00005N0G50X110.0Z20.0； /*設置工件原點在右端面（相當于G92）N2G30U0W0； /*直接回第二參考點N4G50S1200T0101M08； /*限制最高主軸轉速為1500rmin，調01號刀具N6G96S200M03； /*設定恒切削速度為200mm/minN8G00X63.4Z3.0； /*快速走到外圓粗車始點(63.4，3.0)N10G01X75.4Z-2.86F0.3； /以進給率0.3mm/r粗車倒角N12Z-34.8； /*粗車第一段外圓面N14X77.0； /*粗車R4mm處臺階端面N16G03X85.4Z-39.0R4.2； /*粗車R4n加圓角N18z-54.8； /*粗車第二段外圓面N19X92.28； /*粗車C5處臺階端面N20X102.2Z-59.72； /*粗車C5倒角N