冶金技術(shù)畢業(yè)設(shè)計論文-軸套類零件的加工工藝及設(shè)計

1、目 錄1 引 言12 數(shù)控機床的概述22.1 數(shù)控及自動編程的發(fā)展簡介22.1.1 數(shù)控機床的發(fā)展過程：22.1.2 自動編程軟件的發(fā)展、聯(lián)系及優(yōu)越性22.2 數(shù)控機床的基本組成及工作原理32.2.1 數(shù)控機床的基本組成32.2.2 數(shù)控機床的工作原理32.3 數(shù)控機床的分類32.3.1 按控制刀具與工件相對運動軌跡分類32.3.2 按加工方式分類32.3.3 按控制坐標軸數(shù)分類42.3.4 按驅(qū)動系統(tǒng)的控制方式分類42.4 數(shù)控機床的應(yīng)用范圍42.5 數(shù)控機床的特點4第三章 軸類零件的加工工藝5第四章 軸類零件實例加工（一）64.1 實體零件的生成64.2 加工工藝分析74.2.1 分析零件

2、圖紙和工藝分析74.2.2 確定裝夾方案94.2.3 確定加工路線及進給路線94.2.4 刀具的選擇104.3 選擇切削用量124.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定124.3.2 進給速度的確定124.3.3 背吃刀量確定124.4 編程134.4.1編程技巧134.4.2編程特點154.4.3編程方法154.4.4編程步驟164.4.5實例分析165 典型實例分析（二）176 設(shè)計總結(jié)21附錄a 加工程序 23參考文獻30致 謝311 引 言科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求。機械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一。他不僅能夠提高品質(zhì)

3、質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件，但是采用這種自動和高效率的設(shè)備需要很大的初期投資，以及較長的生產(chǎn)周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件下，才會有顯著的經(jīng)濟效益。隨著消費向個性化發(fā)展，單件小批量多品種產(chǎn)品占到70%-80%，這類產(chǎn)品的零件一般采用通用機床來加工。而通用機床的自動化程度不高，基本上由人工操作，難于進一步提高生產(chǎn)率和保證質(zhì)量。特別是由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿行機床或者借助畫線和樣板用手工操作的方法來完成，其加工精度和生產(chǎn)率受到極大影響。為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度要求高的零件的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的，能夠適應(yīng)產(chǎn)品

4、頻繁變化的“柔性”自動化機床。數(shù)控機床才得已產(chǎn)生和發(fā)展。數(shù)控技術(shù)是數(shù)字控制（numerical control）技術(shù)的簡稱。它采用數(shù)字化信號對被控制設(shè)備進行控制，使其產(chǎn)生各種規(guī)定的運動和動作。利用數(shù)控技術(shù)可以把生產(chǎn)過程用某中語言編寫的程序來描述，將程序以數(shù)字形式送入計算機或?qū)Ｓ玫臄?shù)字計算裝置進行處理輸出，并控制生產(chǎn)過程中相應(yīng)的執(zhí)行程序，從而使生產(chǎn)過程能在無人干預(yù)的情況下自動進行，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)（numerical control system）。根據(jù)被控對象的不同，存在多種數(shù)控系統(tǒng)，其中產(chǎn)生最早應(yīng)用最廣泛的是機械加工行業(yè)中的各種機床數(shù)控系統(tǒng)。所謂機床數(shù)

5、控系統(tǒng)就是以加工機床為控制對象的數(shù)字控制系統(tǒng)。安裝有數(shù)控系統(tǒng)的機床稱為數(shù)控機床。它是數(shù)控系統(tǒng)與機床本體的結(jié)合體。數(shù)控車床是數(shù)控系統(tǒng)與車床本體的結(jié)合體；數(shù)控銑床是數(shù)控系統(tǒng)與銑床本體的結(jié)合體。除此之外還有數(shù)控線切割機床和數(shù)控加工中心等。數(shù)控機床是具有高附加值的技術(shù)密集型產(chǎn)品，是集機械、計算機、微電子、現(xiàn)代控制及精密測量等多種現(xiàn)代技術(shù)為一體的高度機電一體化設(shè)備。數(shù)控機床的產(chǎn)生使傳統(tǒng)的機械加工發(fā)生了巨大的變化，這不僅表現(xiàn)在復(fù)雜工件的制造成為可能，更表現(xiàn)在采用了數(shù)控技術(shù)后使生產(chǎn)加工過程真正實現(xiàn)了自動化。- 5 - 2 數(shù)控機床的概述2.1 數(shù)控及自動編程的發(fā)展簡介2.1.1 數(shù)控機床的發(fā)展過程 由于計算

6、機科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1952年美國泊森斯公司（parsons）和麻省理工學(xué)院（m.i.t.）合作，研制成功了世界上第一臺以數(shù)字計算機原理為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（numerical control簡稱nc）三坐標銑床，開創(chuàng)了機械加工自動化的新紀元。1955年數(shù)字控制（簡稱數(shù)控）機床進入使用化階段，在發(fā)展曲面的加工中發(fā)揮了重要的作用。我國從1958年開始研制數(shù)控機床，60年代中期進入實用階段。目前我國已有許多機床廠能夠生產(chǎn)不同類型的數(shù)控機床。我國經(jīng)濟型數(shù)控機床的研究、生產(chǎn)和推廣也取得了較大的發(fā)展，有力的推動了各行業(yè)的技術(shù)改造，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。未來數(shù)控機床的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下三個方面即數(shù)

7、控技術(shù)水平方面、數(shù)控系統(tǒng)方面及驅(qū)動系統(tǒng)方面。2.1.2 自動編程軟件的發(fā)展、聯(lián)系及優(yōu)越性 cad/cam技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域中的重要組成部分。經(jīng)歷半個多世紀的發(fā)展，至今已形成了比較完整的科學(xué)技術(shù)體系，并在高新技術(shù)領(lǐng)域占有很重要的位置。隨著cad技術(shù)的發(fā)展，cad/cam一體化成為可能。從20世紀90年代起，cad/cam技術(shù)向標準化、智能化的方向發(fā)展。為了實現(xiàn)系統(tǒng)集成，資源共享和產(chǎn)品生產(chǎn)與組織管理的高度自動化，提高產(chǎn)品的競爭cad/cam系統(tǒng)之間和各個子系統(tǒng)之間要進行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換。從狹義上講，nc編程就是cam的同意詞。利用nc加工技術(shù)，可以快速應(yīng)對市場的變化，提高產(chǎn)品的競爭力。同傳統(tǒng)機械

8、加工相比，nc加工具有如下優(yōu)勢：1 縮短了產(chǎn)品加工是的輔助時間，提高了加工效率。利用數(shù)控機床，特別是數(shù)控加工中心進行nc加工，基本上一次裝夾，減少了夾具設(shè)計與制造以及工件定位與裝夾時間。2 加工精度高、安全可靠。利用數(shù)控機床和nc加工技術(shù)，可以在制造前進行加工路徑的模擬和仿真，減少加工過程中的誤差，并能進行干涉檢查。能夠及早發(fā)現(xiàn)加工過程中的問題并加以修正。3 可以加工復(fù)雜的零件。一般機床不能加工的零件，都可以在數(shù)控機床上進行加工并且加工精度高，可重復(fù)性好。隨著cad/cam一體化技術(shù)的發(fā)展，很多著名的軟件都具有很強的nc功能。在中國使用較為廣泛的集成軟件有pro/engineer、ugil、m

9、aster cam和catia等。pro/engineer是cad/cam/capp/pom于一體的，能夠完成制造業(yè)所需的各個方面功能設(shè)計的軟件包，pro/engineer集成了零件設(shè)計產(chǎn)品裝配及nc加工，具有銑削、車削、點火花線切割等加工編程能力。2.2 數(shù)控機床的基本組成及工作原理2.2.1 數(shù)控機床的基本組成數(shù)控機床加工零件的工作過程分以下幾個步驟實現(xiàn)：1、根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序；2、所編程序指令輸入機床數(shù)控裝置；3、數(shù)控裝置將程序（代碼）進行譯碼、運算之后，向機床各個坐標的伺服機構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出信號，以驅(qū)動機床的各運動部件，并控制所需的輔

10、助動作，最后加工出合格的零件。由此可知，數(shù)控機床的基本組成包括加工程序、輸入輸出裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)、電器邏輯裝置以及機床本體。由下圖2.2.1可知機床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程。 加工程序計算機數(shù)字控制裝置(cnc）主軸電機機床本體進給電機位置檢測速度控制單元主軸控制單元可編程控制器(plc)圖2.2.1：機床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程2.2.2 數(shù)控機床的工作原理由上圖可知，數(shù)控機床在加工時，是根據(jù)工件圖樣要求及加工工藝過程，將所用刀具及機床各部件的移動量、速度及動作先后順序、主軸轉(zhuǎn)速、主軸旋轉(zhuǎn)方向及冷卻等要求，以規(guī)定的數(shù)控代碼形式，編制成程序單，并輸入到機床專用計算機

11、中。然后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令，進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床各部分進行規(guī)定的位移和有順序的動作，加工出各種不同形狀的工件。 2.3 數(shù)控機床的分類2.3.1 按控制刀具與工件相對運動軌跡分類點位控制（point to point control ） 或位置控制（positioning）數(shù)控機床 輪廓控制contouring control數(shù)控機床 2.3.2 按加工方式分類1.金屬切削類：如數(shù)控車、鉆、鏜、銑、磨、加工中心等。2.金屬成型類：如數(shù)控折彎機、彎管機、四轉(zhuǎn)頭壓力機等。3 特殊加工類： 如數(shù)控線切割、電火花、激光切割機等。4 其他類：如數(shù)控火焰切割機、三

12、坐標測量機等。2.3.3 按控制坐標軸數(shù)分類1 兩坐標數(shù)控機床：兩軸聯(lián)動，用于加工 各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體，如數(shù)控車床。2 三坐標數(shù)控機床：三軸聯(lián)動，多用于加工曲面零件，如數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。3 多坐標數(shù)控機床：四軸或五軸聯(lián)動，多用于加工形狀復(fù)雜的零件。 2.3.4 按驅(qū)動系統(tǒng)的控制方式分類1 開環(huán)控制數(shù)控機床 2 閉環(huán)控制（closed loop control）數(shù)控機床 3 半閉環(huán)控制（semi-closed loop control）數(shù)控機床 2.4 數(shù)控機床的應(yīng)用范圍1 輪廓形狀復(fù)雜，加工精度高的零件； 2 用普通機床加工時，需要制作復(fù)雜工藝裝備的零件；3 用普通機床加工時，工藝路線過長

13、、工裝過多的零件；4 多品種、小批量生產(chǎn)的零件（100件以內(nèi)）；5 新產(chǎn)品的試制零件；6 價值昂貴，加工中不許報廢的零件；7 生產(chǎn)周期段的急需件；8 集銑、鉆、鏜、擴、鉸、攻螺紋等多種工序于一體的零件。2.5 數(shù)控機床的特點1 適應(yīng)性強，適應(yīng)加工單件或中小批量復(fù)雜工件；2 加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；3 自動化程度高，勞動強度低，改善勞動條件；4 生產(chǎn)效率高；5 良好的經(jīng)濟效益；6 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。為了達到機床的有效利用，獲得較好的經(jīng)濟效益，一般軸套類零件的加工使用數(shù)控車床。在下面的章節(jié)里，我將圍繞兩種典型的數(shù)控車床來闡述軸套類零件的加工工藝。3 軸類零件的加工工藝軸類零件是機器中經(jīng)常遇

14、到的典型零件之一。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(zhuǎn)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(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)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。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，主要要求如下：1 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。軸類零件中支承軸頸的精度要求最高，為it5it7；配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為it6it9。2

15、形狀精度高。3 位置精度高，其一般軸的徑向跳動為0.010.03，高精度的軸為0.0010.005。4 表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度ra常為0.10.8um，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度ra為0.83.2um。軸類零件一般常用的材料有45鋼、40cr合金鋼、軸承鋼gcr15和彈簧鋼65mn，還有20crmoti、20mn2b、20cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，在質(zhì)量允許時才采用鑄件。由于毛坯經(jīng)過鍛造后，能使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。所以除了光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋料棒料或冷

16、拉棒料外，一般比較重要的軸大都采用鍛件。另外軸類零件的毛坯還需要經(jīng)過熱處理。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則：1 節(jié)約材料，減輕重量盡量采用等強度的外形尺寸，或大的截面系數(shù)的截面形狀。2 易于軸上零件的精確定位，穩(wěn)固裝配拆卸和調(diào)整。3 采用各種減少應(yīng)力應(yīng)用和提高強度的結(jié)構(gòu)措施。4 便于加工制造和保證精度。軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)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(jié)構(gòu)特點、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)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

17、鍛造正火粗加工半精加工滲碳去碳加工淬火車螺紋、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(yīng)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(fù)使用。4 精基準選擇：要符合基準重合原則，盡可能選設(shè)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。4 軸類零件實例加工（一）圖2-2江西冶金技師學(xué)院2010畢業(yè)設(shè)計 4.2 加工工藝分析 如圖4.2.1-14.2.1

18、分析零件圖紙和工藝分析該軸類零件由圓柱、圓錐、圓弧、螺紋和槽等表面組成。零件材料為45號鋼，無熱處理要求，該零件進行精加工，圖4.2.1-1中70不加工。通過上述分析，可以采用下面的工藝措施： 選用具有直線、圓弧插補功能的數(shù)控車床加工，機床名稱：cjk6032a數(shù)控機床,1 零件螺紋外徑、圓錐、側(cè)角、外圓和臺階可一次加工，圓弧已大于90°，加工是要注意保證加工不干涉。2 為便于裝夾，坯件左端預(yù)車出加持部分，右端也應(yīng)先車出并鉆好中心孔，毛坯用料為直徑70mm棒料。3 該零件在加工中只需要一次裝夾加工，從圖紙上進行尺寸標注分析：工件坐標系的工件原點應(yīng)選擇定在零件裝夾后的右端面圓心處o（0

19、，0）點，如圖4.2.1-1所示。4.2.2 確定裝夾方案由于夾具確定了零件在數(shù)控機床坐標系中的位置，因而根據(jù)要求夾具能保證零件在機床的正確坐標方向，同時協(xié)調(diào)零件與機床坐標系的尺寸。因此數(shù)控機床的夾具應(yīng)定位可靠、穩(wěn)定，一般采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭。分析本工件為外輪廓加工，外表面可以依次加工，無內(nèi)孔，可采用一次裝夾完成粗、精加工。為了保證在加工螺紋時確保工件不來回晃動,減少誤差,一般以軸線和左端面為定位基準,左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊,右端采用活動頂尖支撐裝夾方案。4.2.3 確定加工路線及進給路線加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠的原則確定，在一次裝夾中盡可能加

20、工出較多的工件表面。因此在本設(shè)計中加工路線是按先粗車（給精車留余量1mm），然后再精車，按先主后次的加工原則盡量使“刀具集中”，即用一把刀加工完相應(yīng)的部位，在換另一把刀加工其他部位。以減少空行程和換刀時間，因此：1 車外圓：自右向左加工，起加工路線為：先倒角切削螺紋的實際外圓28側(cè)角切削錐度部分撤消圓弧部分車削66。2 切槽：考慮到槽不太寬，可采用一把刀一刀完成，選擇刀具寬度與槽寬相等，分多刀步進切削。步進深度為1mm。3 車螺紋：分析螺紋深度不深，采用兩刀完成螺紋加工。4 切斷：零件加工結(jié)束后，選擇切斷刀將工件從棒料上分離出來完成一個零件的加工。加工路線如下圖4.2.3所示（數(shù)控自動加工工序

21、卡）：軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控自動加工工序卡型別車削零件圖號零件名稱軸類零件31設(shè)備名稱車床設(shè)備型號cjk6032a程序號%0001基本材料45鋼硬度hrc26-28工序名稱區(qū)域車削工序號nc01工步號工步內(nèi)容夾刀具量具編號名稱編號名稱1粗車外圓01外圓車刀01游標卡尺2 精車槽02切槽刀02千分尺3精車螺紋03螺紋刀01游標卡尺4精車外圓03螺紋刀02千分尺4.2.4 刀具的選擇與普通機床相比，數(shù)控加工時對刀具提出了更高的要求，不僅要求剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能好，同時要求安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機床的高效率。因此，刀具的選擇是數(shù)控車削加工工藝中的重要內(nèi)容之一,它不

22、僅影響機床加工效率而且直接影響零件的加工質(zhì)量。在編程時選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、被加工零件材料等因素。數(shù)控加工刀具材料要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料，一般原則是盡可能選擇硬質(zhì)合金精密加工時還可選擇性能更好、更耐磨的陶瓷立方氮化硼和金剛石刀具并優(yōu)選刀具參數(shù)。一般來說需將所選定的刀具參數(shù)填入表軸承套數(shù)控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。常見的軸套類數(shù)控加工刀具如下。  軸承套數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號數(shù)控車工藝分析實例零件名稱軸承套零件圖號lathe-01序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀尖半徑mm備注1t0145°硬質(zhì)合金端面車刀1 車端面2t02

23、中心鉆1 鉆中心孔  3t03割槽刀1 割槽  4t04鏜刀1 鏜內(nèi)孔各表面5t0590°外圓車刀1 車外圓表面6t06大鉆頭1 鉆底孔  7t0760°外螺紋車刀1 車m45螺紋  編制張忠祥審核批準年 月 日共1頁第1頁根據(jù)加工要求，選用三把刀具，號刀車外圓，號刀切槽，號刀車螺紋及進行精加工。刀具應(yīng)正確的選擇換刀點，以便在換刀過程中，刀具與工作機床和夾具不會碰撞。此設(shè)計中，換刀點為p（100，100）見圖4.2.1-1。（1）粗車外

24、輪廓選擇硬質(zhì)合金90度外圓刀，其副偏角應(yīng)取大一些為防止干涉，現(xiàn)取副偏角為35度；（2）切槽選擇硬質(zhì)合金切槽刀，刀尖寬度為5mm；（3）精車倒角、外圓、圓錐、圓弧。車m281.5螺紋，應(yīng)選用硬質(zhì)合金60°外螺紋刀，取刀尖半徑為0.150.2mm。刀具選擇完畢、工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點來確定工件坐標系。如果要運行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標系開始運動的起點。程序起始點或起刀點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱為對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設(shè)置原則是：（1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制；（2）易于找正并在加工過程中便于查找；（3）引起的加

25、工誤差小。對刀點可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機床上。4.3 選擇切削用量數(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)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。  4.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。 根據(jù)本次加工的實際情況選擇主軸轉(zhuǎn)速為：車直線、圓弧和切槽時其粗車主軸轉(zhuǎn)速為400r/mi

26、n，精車時，主軸轉(zhuǎn)速900r/min，車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min。4.3.2 進給速度的確定進給速度是數(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(zhì)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，應(yīng)選擇較低的進給速度，得出下表 粗精外圓0.15min/r0.08min/r內(nèi)孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r在本例中選擇進給速度為：粗車時，選取進給量為0.14mm/r，精車時，選取進給量為0.08mm/r，車螺紋時，進

27、給量等于螺紋導(dǎo)程，選為1.5mm/r。4.3.3 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(yīng)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(zhì)量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的選擇大致為如下表4.3.3：如表4.3.3： 粗精外圓1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)內(nèi)孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺紋隨進刀次數(shù)依次減少槽根據(jù)刀寬，分兩次進行注意： 背吃刀量的選擇因粗、精加工而有所不同。粗加工時，在工藝系統(tǒng)剛性和機床功率允許的情況下，盡可能取

28、較大的背吃刀量，以減少進給次數(shù)；精加工時，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l0.4 mm較為合適。故在本例中粗加工時：切削深度為4mm，精車時切削深度為0.4mm。4.4 編程數(shù)控機床是一種技術(shù)密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。4.4.1 編程技巧數(shù)控車床與普通車床相比，一個顯著的優(yōu)點是：對零件變化的適應(yīng)性強，更換零件只需改變相應(yīng)的程序，對刀具進行簡單的調(diào)整即可做

29、出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控機床的作用，不僅要有良好的硬件，（如：優(yōu)質(zhì)的刀具、機床的精度等），更重要的是軟件：編程，即根據(jù)不同的零件的特點，編制合理、高效的加工程序。數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。 1 靈活設(shè)置參考點 一般來說，數(shù)控車床共有二根軸，即主軸z和刀具軸x。棒料中心為坐標系原點，各刀接近棒料時，坐標值減小，稱之為進刀；反之，坐標值增大，稱為退刀。當(dāng)退到刀具開始時位置時，

30、刀具停止，此位置稱為參考點。參考點是編程中一個非常重要的概念，每執(zhí)行完一次自動循環(huán)，刀具都必須返回到這個位置，準備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調(diào)整刀具及主軸的實際位置與坐標數(shù)值保持一致。然而，參考點的實際位置并不是固定不變的，編程人員可以根據(jù)零件的直徑、所用的刀具的種類、數(shù)量調(diào)整參考點的位置，縮短刀具的空行程。從而提高效率。2 化零為整法     在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為23，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質(zhì)量。如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個零件，由于

31、軸向尺寸較短，造成機床主軸滑塊在床身導(dǎo)軌局部頻繁往復(fù)，彈簧夾頭夾緊機構(gòu)動作頻繁。長時間工作之后，便會造成機床導(dǎo)軌局部過度磨損，影響機床的加工精度，嚴重的甚至?xí)斐蓹C床報廢。而彈簧夾頭夾緊機構(gòu)的頻繁動作，則會導(dǎo)致控制電器的損壞。要解決以上問題，必須加大主軸送進長度和彈簧夾頭夾緊機構(gòu)的動作間隔，同時不能降低生產(chǎn)率。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個零件，則主軸送進長度為單件零件長度的數(shù)倍 ，甚至可達主軸最大運行距離，而彈簧夾頭夾緊機構(gòu)的動作時間間隔相應(yīng)延長為原來的數(shù)倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時間分攤在數(shù)個零件上，每個零件的輔助時間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。為了實現(xiàn)這一設(shè)

32、想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個子程序中，而將有關(guān)機床控制的命令字段及切斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個零件時，由主程序通過調(diào)用子程序命令調(diào)用一次子程序，加工完成后，跳轉(zhuǎn)回主程序。需要加工幾個零件便調(diào)用幾次子程序，十分有利于增減每次循環(huán)加工零件的數(shù)目。通過這種方式編制的加工程序也比較簡潔明了，便于修改、維護。值得注意的是，由于子程序的各項參數(shù)在每次調(diào)用中都保持不變，而主軸的坐標時刻在變化，為與主程序相適應(yīng)，在子程序中必須采用相對編程語句。 3 減少刀具空行程  在數(shù)控車床中，刀具的運動是依靠步進電動機來帶動的，

33、盡管在程序命令中有快速點定位命令g00，但與普通車床的進給方式相比，依然顯得效率不高。因此，要想提高機床效率，必須提高刀具的運行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完畢后退回參考點所運行的距離。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運行效率。（對于點位控制的數(shù)控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對工件的運動路線是無關(guān)緊要的。）在機床調(diào)整方面，要將刀具的初始位置安排在盡可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時彼此盡可能分散，在很接近棒料時彼此就不會發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對

34、刀具的參考點位置進行修改，使之與實際情況相符，與此同時再配合快速點定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內(nèi)從而提高機床加工效率。4 優(yōu)化參數(shù)，平衡刀具負荷，減少刀具磨損 由于零件結(jié)構(gòu)的千變?nèi)f化，有可能導(dǎo)致刀具切削負荷的不平衡。而由于自身幾何形狀的差異導(dǎo)致不同刀具在剛度、強度方面存在較大差異，例如：正外圓刀與切斷刀之間，正外圓刀與反外圓刀之間。如果在編程時不考慮這些差異。用強度、剛度弱的刀具承受較大的切削載荷，就會導(dǎo)致刀具的非正常磨損甚至損壞，而零件的加工質(zhì)量達不到要求。因此編程時必須分析零件結(jié)構(gòu)，用強度、剛度較高的刀具承受較大的切削載荷，用強度、剛度小的刀具承受較小的切削載荷，

35、使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大體相近的壽命，減少磨刀及更換刀具的次數(shù)。 4.4.2 編程特點1)在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或二者混合編程。2)由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時，都是以直徑值表示。所以直徑方向用絕對值編程時，x以直徑值表示，用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號(正向可以省略)。3)為提高工件的徑向尺寸精度，x向的脈沖當(dāng)量取z向的一半。  4)由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進行多次重復(fù)循環(huán)切削。 5)編程時，常認為

36、車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，當(dāng)編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進行補償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補償功能(g41、g42)這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。對不具備刀具半徑自動補償功能的數(shù)控車床，編程時，需先計算補償量。4.4.3 編程方法數(shù)控編程方法有手工編程和自動編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計算較簡單，程序段不多，編程易于實現(xiàn)的場合等。但對于幾何形

37、狀復(fù)雜的零件，以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時計算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯，程序校驗也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動編程。所謂自動編程即程序編制工作的大部分或全部有計算機完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢。4.4.4 編程步驟拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法，加工路線及工藝參數(shù)。其次應(yīng)進行數(shù)值計算。絕大部分數(shù)控系統(tǒng)都帶有刀補功能，只需計算輪廓相鄰幾何元素的交點（或切點）的坐標值，得出各幾何元素的起點終點和圓弧的圓心坐標值即可。最后，根據(jù)計算出的刀具運動軌跡坐標值和已確

38、定的加工參數(shù)及輔助動作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入cnc裝置的存儲器中。4.4.5 實例分析數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧 面、 切槽等。由于該零件的加工路線、切削用量 、刀具選擇在上文已分析完畢，在此不在做重復(fù)分析。 走刀路線圖：編寫程序單，確定o為工件坐標系的原點（見圖 4.2.1-1 ）并將a點作為換刀點，即程序的起點。該零件加工程序見附錄a：加工程序5 典型實例分析（二）    數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切

39、槽等。例如，要加工形狀如圖所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型進行編程。以西門子802s數(shù)控系統(tǒng)為例，應(yīng)進行如下操作。圖1 零件圖    (1)確定加工路線    按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對外輪廓進行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。    (2)裝夾方法和對刀點的選擇    采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點。  

40、;  (3)選擇刀具    根據(jù)加工要求，選用四把刀，1號為粗加工外圓車刀，2號為精加工外圓車刀，3號為切槽刀，4號為車螺紋刀。采用試切法對刀，對刀的同時把端面加工出來。    (4)確定切削用量車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進給速度為0.3mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，進給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，進給速度為0.1mm/r。    (5)程序編制    確定軸心線與球頭中心的交點為編程原點，零件的加工

41、程序如下：主程序156 設(shè)計總結(jié)要實現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。本設(shè)計雖然只對兩例數(shù)控車床加工零件的進行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復(fù)雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。同時，數(shù)控機床在機械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用，是因為其具有許多如下優(yōu)越的特點。1生產(chǎn)柔性大。在數(shù)控機床上加工不同零件時，只需要改變加工程序而不需要特別制造或更換刀具和夾具。2加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。數(shù)控機床采用了精密機械組件、靈敏的測量系統(tǒng)、精確的位置控制器和告警度的加工處理技術(shù)，所以具有很高的控制精度和加工精度。其自動加工

42、方法除了操作者的人為誤差，提高了同一批零件加工尺寸的一致性，使加工質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品合格率高。3生產(chǎn)效率高。具有較大的切削用量、自動更換刀具實現(xiàn)了多工序集中加工，快速移動和停止采用了加速、減速控制措施，大大節(jié)省工時；一般不用專用夾具，節(jié)省夾具設(shè)計、制造和更換的時間。4 較高的可靠性、較好的宜人性。在數(shù)控系統(tǒng)中集成了對部件的監(jiān)控和診斷功能。5良好的經(jīng)濟效率。采用數(shù)控機床可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低材料及其他資源損耗使生產(chǎn)成本降低，可以縮短新產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)周期，降低其他生產(chǎn)設(shè)備投資的費用，所以總體成本下降。可獲得很好的經(jīng)濟效益。6減輕勞動強度，改善勞動條件。其是按預(yù)先編好的程序自動完成加工的，操作者只操作鍵

43、盤，裝卸零件和監(jiān)視加工過程，不需進行繁重的、重復(fù)性的手工操作。7有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標準代碼處理、傳遞信息。特別是在數(shù)控機床上使用計算機控制，為計算機輔助設(shè)計、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ)。制造業(yè)為人類創(chuàng)造著輝煌的物質(zhì)文明，我國人民在各個歷史年代在機械方面都有過自己的貢獻，因此制造業(yè)是一個國家的立國之本。而制造業(yè)已不再僅僅是以前的力學(xué)、切削理論為主要基礎(chǔ)的一門學(xué)科而是涉及了機械科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)的一門綜合科學(xué)。數(shù)控機床又代表了當(dāng)今制造也的發(fā)展方向。因此，掌握好這門學(xué)科必須通過理論學(xué)習(xí)、自我設(shè)計及工廠實踐來更好的體會加深理解。通過此次設(shè)計，我初步具有了分析和設(shè)計零件輪廓的能力，為以后解決生產(chǎn)實際問題和技術(shù)改造工作建立基礎(chǔ)，并了解了，現(xiàn)代制造技術(shù)與現(xiàn)代生產(chǎn)管理的結(jié)合，是制造技術(shù)發(fā)展的前沿與趨勢。但同時通過對比也發(fā)現(xiàn)了自己的缺陷，深刻的認識到知識和實踐結(jié)合的重要性。特別是在專業(yè)知識方面學(xué)習(xí)不夠牢固，實踐經(jīng)驗少，在技