項(xiàng)目五軸類零件編程及仿真加工(一)

1、數(shù)控編程及仿真加工數(shù)控編程及仿真加工 了解軸類零件的主要技術(shù)指標(biāo)、典型工藝路線的安排；了解軸類零件的主要技術(shù)指標(biāo)、典型工藝路線的安排； 理解軸類零件加工中刀具及切削用量的選擇；理解軸類零件加工中刀具及切削用量的選擇； 能合理安排典型軸類零件的加工工藝路線，能正確選擇加工刀具能合理安排典型軸類零件的加工工藝路線，能正確選擇加工刀具及切削用量及切削用量 培養(yǎng)學(xué)生具有一定的自學(xué)能力培養(yǎng)學(xué)生具有一定的自學(xué)能力 培養(yǎng)學(xué)生勤于動(dòng)腦，勇于探索的良好習(xí)慣培養(yǎng)學(xué)生勤于動(dòng)腦，勇于探索的良好習(xí)慣 軸類零件是機(jī)器中的常見零件，也是重要零件，其主要功用是用于支承軸類零件是機(jī)器中的常見零件，也是重要零件，其主要功用是用于

2、支承傳動(dòng)零部件（如齒輪、帶輪等），并傳遞扭矩。軸的基本結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)體傳動(dòng)零部件（如齒輪、帶輪等），并傳遞扭矩。軸的基本結(jié)構(gòu)是由回轉(zhuǎn)體組成，其主要加工表面有內(nèi)、外圓柱面、圓錐面，螺紋，花鍵，橫向孔，組成，其主要加工表面有內(nèi)、外圓柱面、圓錐面，螺紋，花鍵，橫向孔，溝槽等。溝槽等。 1、尺寸精度及幾何形狀精度、尺寸精度及幾何形狀精度軸上支承軸頸和配合軸頸是軸的重要表面，其尺寸精度通常為軸上支承軸頸和配合軸頸是軸的重要表面，其尺寸精度通常為IT5IT9級(jí)，級(jí)，形狀精度（圓度、圓柱度）控制在直徑公差之內(nèi)，形狀精度要求較高時(shí)，應(yīng)在形狀精度（圓度、圓柱度）控制在直徑公差之內(nèi)，形狀精度要求較高時(shí)，應(yīng)在零件圖樣

3、上另行規(guī)定其允許的公差。零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差。 2、相互位置精度、相互位置精度軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）對(duì)于支承軸頸的同軸度軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）對(duì)于支承軸頸的同軸度是其相互位置精度的普遍要求。是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的軸，配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為普通精度的軸，配合軸頸對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為0.010.03mm，高精度軸為高精度軸為0.0010 . 005mm。此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面間的同。此外，相互位置精度還有內(nèi)外圓柱面間的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。

4、3、表面粗糙度、表面粗糙度 根據(jù)機(jī)器精密程度的高低，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的大小，軸類零件表面粗糙度要求根據(jù)機(jī)器精密程度的高低，運(yùn)轉(zhuǎn)速度的大小，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。支承軸頸的表面粗糙度也不相同。支承軸頸的表面粗糙度Ra值一般為值一般為0.160. 63m，配合軸頸，配合軸頸Ra值為值為0.632.5m。 三、典型軸類零件工藝路線三、典型軸類零件工藝路線 軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也是常見的特殊形表面軸類零件的主要加工表面是外圓表面，也是常見的特殊形表面,因因此針對(duì)精度等級(jí)和表面粗糙度，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法：此針對(duì)精度等級(jí)和表面粗糙度，按經(jīng)濟(jì)精度選擇加工方法： 對(duì)普通精度的軸類零件，其典

5、型的工藝路線如下：對(duì)普通精度的軸類零件，其典型的工藝路線如下： 毛坯及熱處理毛坯及熱處理預(yù)加工預(yù)加工車削外圓車削外圓銑鍵槽銑鍵槽熱處理熱處理磨削磨削終檢終檢例：如下圖所示的軸類零件，由外圓、軸肩、螺紋及螺紋退刀槽、砂輪例：如下圖所示的軸類零件，由外圓、軸肩、螺紋及螺紋退刀槽、砂輪越程槽等組成。中間直徑越程槽等組成。中間直徑38MM的外圓表面粗糙度的外圓表面粗糙度Ra值為值為0.4m。（材。（材料：料：45號(hào)鋼號(hào)鋼 調(diào)質(zhì)調(diào)質(zhì)200280HBS） 傳動(dòng)軸傳動(dòng)軸序序號(hào)號(hào)工序名稱工序名稱工作內(nèi)容工作內(nèi)容設(shè)備設(shè)備1 1備料備料下料：下料：4545鋼，鋼， X118X118鋸床鋸床2 2粗車右端粗車右端夾

6、持毛坯夾持毛坯 50X6050X60的外圓，粗車的外圓，粗車 3838、 4848的的外圓，直徑留余量外圓，直徑留余量2mm2mm，數(shù)控車床數(shù)控車床3 3調(diào)頭粗車左端調(diào)頭粗車左端夾持夾持40X3240X32的外圓，手動(dòng)車左端面，保證總長(zhǎng)的外圓，手動(dòng)車左端面，保證總長(zhǎng)114mm114mm，粗車，粗車3838的外圓及的外圓及M20X2M20X2的螺紋外圓，的螺紋外圓，直徑留余量直徑留余量2mm2mm。數(shù)控車床數(shù)控車床4 4熱處理熱處理調(diào)質(zhì)：調(diào)質(zhì)：200200250HBS250HBS5 5精車右端精車右端精車精車3838、4848的外圓至尺寸，倒角，切槽，保的外圓至尺寸，倒角，切槽，保證長(zhǎng)度證長(zhǎng)度3

7、232+ +0.10.1數(shù)控車床數(shù)控車床6 6精車左端精車左端精車精車 3838的外圓至尺寸及的外圓至尺寸及M20X2M20X2的螺紋加工前的螺紋加工前的外圓，倒角、切槽兩處的外圓，倒角、切槽兩處3X23X2、切螺紋、切螺紋M20X2M20X2數(shù)控車床數(shù)控車床7 7磨磨磨磨3838的外圓的外圓外圓磨床外圓磨床8 8檢驗(yàn)檢驗(yàn)傳動(dòng)軸的加工順序安排如下：傳動(dòng)軸的加工順序安排如下：刀具的選擇刀具的選擇:1、車刀的種類、車刀的種類 由于工件的材料、生產(chǎn)批量、加工精度以及機(jī)床類型、工藝方案的不由于工件的材料、生產(chǎn)批量、加工精度以及機(jī)床類型、工藝方案的不同，車刀的種類也異常繁多，根據(jù)與刀體的聯(lián)結(jié)固定方式的不

8、同，車刀主同，車刀的種類也異常繁多，根據(jù)與刀體的聯(lián)結(jié)固定方式的不同，車刀主要可分為焊接式車刀和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。要可分為焊接式車刀和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。（1）焊接式車刀）焊接式車刀 將硬質(zhì)合金刀片用燭接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。根據(jù)工將硬質(zhì)合金刀片用燭接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。根據(jù)工件加工表面以及用途的不同，焊接式車刀又分為切斷刀、外圓車刀、端面件加工表面以及用途的不同，焊接式車刀又分為切斷刀、外圓車刀、端面車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀以及成型車刀等。（如下圖所示）車刀、內(nèi)孔車刀、螺紋車刀以及成型車刀等。（如下圖所示） 常用焊接式車刀的種類常用焊接式車刀的種類（2）機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀）機(jī)夾

9、可轉(zhuǎn)位車刀 簡(jiǎn)稱機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。是將標(biāo)簡(jiǎn)稱機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀。是將標(biāo)準(zhǔn)的硬質(zhì)合金可換刀片通過(guò)機(jī)械夾準(zhǔn)的硬質(zhì)合金可換刀片通過(guò)機(jī)械夾固方式安裝在刀桿上的一種車刀固方式安裝在刀桿上的一種車刀.。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀由刀桿、刀片、刀機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車刀由刀桿、刀片、刀墊以及夾緊元件組成（如圖所示）。墊以及夾緊元件組成（如圖所示）。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個(gè)位置便可以繼續(xù)使用。將刀片轉(zhuǎn)一個(gè)位置便可以繼續(xù)使用。 機(jī)架可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)形式機(jī)架可轉(zhuǎn)位車刀結(jié)構(gòu)形式刀具選擇刀具選擇 選擇刀具時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：使用刀具標(biāo)準(zhǔn)化和通

10、用化，以減少刀具種選擇刀具時(shí)應(yīng)注意以下四點(diǎn)：使用刀具標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，以減少刀具種類，便于刀具管理；盡可能采用可轉(zhuǎn)位刀片；采用高效率切削的刀具；盡量使類，便于刀具管理；盡可能采用可轉(zhuǎn)位刀片；采用高效率切削的刀具；盡量使工件的形狀、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，以減少刀具的種類，實(shí)現(xiàn)不換刀或少換刀，縮短準(zhǔn)工件的形狀、尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，以減少刀具的種類，實(shí)現(xiàn)不換刀或少換刀，縮短準(zhǔn)備和調(diào)整時(shí)間。備和調(diào)整時(shí)間。 在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控車刀主要根據(jù)數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的刀具安在實(shí)際生產(chǎn)中，數(shù)控車刀主要根據(jù)數(shù)控車床回轉(zhuǎn)刀架的刀具安裝尺寸、工件材料、加工類型、加工要求及加工條件從刀具樣本中查表確定，裝尺寸、工件材料、加工類型、加工要求及加工

11、條件從刀具樣本中查表確定，其步驟大致如下：其步驟大致如下：1、確定工件材料和加工類型（外圓、孔或螺紋）、確定工件材料和加工類型（外圓、孔或螺紋）2、根據(jù)粗、精加工要求和加工條件確定刀片的牌號(hào)和幾何形狀、根據(jù)粗、精加工要求和加工條件確定刀片的牌號(hào)和幾何形狀3、根據(jù)刀架尺寸、刀片類型及尺寸選擇所需刀桿、根據(jù)刀架尺寸、刀片類型及尺寸選擇所需刀桿切削用量的選擇切削用量的選擇所謂切削用量是指背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度所謂切削用量是指背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度(進(jìn)給量進(jìn)給量)三者的總稱。三者的總稱。1、切削用量的選用原則、切削用量的選用原則 合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能，在保證加

12、工合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機(jī)床性能，在保證加工質(zhì)量的前擔(dān)下，獲得高生產(chǎn)率和低加工成本的切削用量。不同的加工性質(zhì)，對(duì)質(zhì)量的前擔(dān)下，獲得高生產(chǎn)率和低加工成本的切削用量。不同的加工性質(zhì)，對(duì)切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時(shí)，考慮的側(cè)重點(diǎn)也有所切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時(shí)，考慮的側(cè)重點(diǎn)也有所不同。不同。 粗加工時(shí)，選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量，其次根據(jù)機(jī)粗加工時(shí)，選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛度的限制條件，選取盡可能性大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具使用壽命床動(dòng)力和剛度的限制條件，選取盡可能性大的進(jìn)給量，最后根

13、據(jù)刀具使用壽命要求，確定合適的切削速度。要求，確定合適的切削速度。 精加工時(shí)，首先根據(jù)粗加工的余量確定背吃量；其次根據(jù)已加工表面的精加工時(shí)，首先根據(jù)粗加工的余量確定背吃量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取合適的進(jìn)給量；最后在保證刀具使用壽命的前提下，盡可粗糙度要求，選取合適的進(jìn)給量；最后在保證刀具使用壽命的前提下，盡可能選取較高的切削速度。能選取較高的切削速度。2、切削用量的選取方法、切削用量的選取方法1）背吃刀量的選擇）背吃刀量的選擇粗加時(shí)，除留下精加工余量時(shí)，一次走刀盡可能切除全部余量。在加工粗加時(shí)，除留下精加工余量時(shí)，一次走刀盡可能切除全部余量。在加工余量過(guò)大、工藝系統(tǒng)剛度較低、機(jī)床

14、功率不足、刀具強(qiáng)度不夠等情況下，可余量過(guò)大、工藝系統(tǒng)剛度較低、機(jī)床功率不足、刀具強(qiáng)度不夠等情況下，可分多次走刀。分多次走刀。 精加工的加工余量一般較少，可一次切除。精加工的加工余量一般較少，可一次切除。 在中等功率機(jī)床上，粗加工的背吃刀量可達(dá)在中等功率機(jī)床上，粗加工的背吃刀量可達(dá)810mm；半精加工的背；半精加工的背吃刀量取吃刀量取0.52mm；精加工的背吃量??；精加工的背吃量取0.10.5mm.2） 進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的確定進(jìn)給速度（進(jìn)給量）的確定 進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及

15、刀具、工件的材料性質(zhì)選取，最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛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(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。 粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床粗加工時(shí)，由于對(duì)工件的表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度、刀桿的強(qiáng)度和剛度、刀具材料、刀桿和工件尺寸以進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度、刀桿的強(qiáng)度和剛度、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(lái)選取進(jìn)給速度。及已選定的背吃刀量等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀具及

16、工件材料等因素來(lái)選取進(jìn)給速度。3）切削速度的確定）切削速度的確定 切削速度可根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具使用壽命進(jìn)行選切削速度可根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具使用壽命進(jìn)行選取。實(shí)際加工過(guò)程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和采用查表的方法來(lái)選取。取。實(shí)際加工過(guò)程中，也可根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和采用查表的方法來(lái)選取。 粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度。精加工粗加工或工件材料的加工性能較差時(shí)，宜選用較低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。或刀具材料、工件材料的切削性能較好時(shí)，宜選用較高的切削速度。切削速度確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑按公

17、式切削速度確定后，可根據(jù)刀具或工件直徑按公式n=1000Vc/(ND)來(lái)確定主來(lái)確定主軸轉(zhuǎn)速軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。切削用量推薦表切削用量推薦表 常用的零件裝夾方式常用的零件裝夾方式1、三爪自定心卡盤裝夾、三爪自定心卡盤裝夾 三爪自定心卡盤是最常用的通用車床夾具三爪自定心卡盤是最常用的通用車床夾具,其特點(diǎn)是對(duì)中性好，其特點(diǎn)是對(duì)中性好，適合裝夾較短的回轉(zhuǎn)體類工件適合裝夾較短的回轉(zhuǎn)體類工件.但由于夾緊力不大但由于夾緊力不大,一般只適宜于重一般只適宜于重量較輕的工件。量較輕的工件。四爪單動(dòng)卡盤的特點(diǎn)是四個(gè)方向夾四爪單動(dòng)卡盤的特點(diǎn)是四個(gè)方向夾持工件，因此它不僅適宜夾持外圓不規(guī)持工件，因此它不僅適宜夾持

18、外圓不規(guī)則的工件，同時(shí)也適宜夾持圓形和棒料則的工件，同時(shí)也適宜夾持圓形和棒料工件，所以外圓與端面的車削也多用它工件，所以外圓與端面的車削也多用它來(lái)進(jìn)行裝夾，但必須用劃線盤找正。來(lái)進(jìn)行裝夾，但必須用劃線盤找正。2、四爪單動(dòng)卡盤裝夾工件、四爪單動(dòng)卡盤裝夾工件對(duì)于質(zhì)量較大對(duì)于質(zhì)量較大/加工余量較大的軸類零件，一般采用工件前端用三爪加工余量較大的軸類零件，一般采用工件前端用三爪卡盤裝夾，工件后端用尾座頂尖頂緊的方法。這種方法較安全，能承受卡盤裝夾，工件后端用尾座頂尖頂緊的方法。這種方法較安全，能承受較大的軸向切削力，因此應(yīng)用很廣泛。較大的軸向切削力，因此應(yīng)用很廣泛。3、一夾一頂裝夾、一夾一頂裝夾對(duì)于工

19、件長(zhǎng)度尺寸較大或工序較多的軸類零件，為保證每一次裝對(duì)于工件長(zhǎng)度尺寸較大或工序較多的軸類零件，為保證每一次裝夾時(shí)的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾，兩頂尖裝夾定心準(zhǔn)確，安裝方便。夾時(shí)的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾，兩頂尖裝夾定心準(zhǔn)確，安裝方便。前后頂尖對(duì)工件只有定心和支承作用，必須通過(guò)雞心夾頭的撥桿帶動(dòng)前后頂尖對(duì)工件只有定心和支承作用，必須通過(guò)雞心夾頭的撥桿帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)。用兩頂尖裝夾工件，必須先在工件端面鉆出中心孔，夾緊工件旋轉(zhuǎn)。用兩頂尖裝夾工件，必須先在工件端面鉆出中心孔，夾緊力較小。適用于形位公差要求較高的工件，和大批量生產(chǎn)力較小。適用于形位公差要求較高的工件，和大批量生產(chǎn)。4、兩頂尖裝夾、兩頂尖裝夾

20、數(shù)控車床加工軸類零件外形輪廓常用的測(cè)量量具主要有游標(biāo)卡尺、千數(shù)控車床加工軸類零件外形輪廓常用的測(cè)量量具主要有游標(biāo)卡尺、千分尺、萬(wàn)能角度尺、分尺、萬(wàn)能角度尺、R規(guī)、百分表等。（如下圖所示）規(guī)、百分表等。（如下圖所示）常用的測(cè)量工具常用的測(cè)量工具 游標(biāo)卡尺在工廠中廣泛使用，它可以直接測(cè)量出工件的內(nèi)徑、外徑、游標(biāo)卡尺在工廠中廣泛使用，它可以直接測(cè)量出工件的內(nèi)徑、外徑、長(zhǎng)度、深度等。它是由主尺和附在主尺上能滑動(dòng)的游標(biāo)兩部分構(gòu)成。如果長(zhǎng)度、深度等。它是由主尺和附在主尺上能滑動(dòng)的游標(biāo)兩部分構(gòu)成。如果按游標(biāo)的刻度值來(lái)分，游標(biāo)卡尺又分按游標(biāo)的刻度值來(lái)分，游標(biāo)卡尺又分0.1、0.05、0.02mm三種。游標(biāo)卡尺三種。游標(biāo)卡尺在測(cè)量工件時(shí)，手感要求較高，測(cè)量工件時(shí)卡尺夾持工件的松緊程度對(duì)測(cè)在測(cè)量工件時(shí)，手感要求較高，測(cè)量工件時(shí)卡尺夾持工件的松緊程度對(duì)測(cè)量結(jié)果影響較大，因此，其實(shí)際測(cè)量精度不是很高。量結(jié)果影響