數(shù)控機床軸類零件加工工藝課程設(shè)計樣本

1、河南師范大學(xué)新聯(lián)學(xué)院課程設(shè)計 題 目： 典型軸類零件的編程與加工系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 年 級： 2010 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 時 間： 2012年12月30日 目 錄一： 前言2二： 零件的數(shù)控工藝分析32.1 零件圖的分析32.2 加工方案的制定32.3 裝夾方案的制定32.4 加工路線的制定42.5 刀具的選擇.52.6切削用量的選擇 .62.7 工序卡片和刀具卡片的制作.7三： 數(shù)控加工程序的編制83.1 工件坐標(biāo)系的設(shè)置83.2 對刀方法和設(shè)置83.3 數(shù)值計算93.4 編制程序10四： 試切削過程和結(jié)果134.1毛坯的準(zhǔn)備134.2 試切削過程144.

2、3 零件的尺寸檢測17五： 總結(jié)18參考文獻19一 前言隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，數(shù)控加工技術(shù)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(shù)的主題。高速、高精加工技術(shù)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。并在加工過程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的產(chǎn)品。數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它

3、的主要任務(wù)是計算加工走刀中的刀位點（cutterlocationpoint簡稱CL點）。刀位點一般取為刀具軸線與刀具表面的交點，多軸加工中還要給出刀軸矢量。軸，支承轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉(zhuǎn)運動的零件就裝在軸上。根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況，又可分為：轉(zhuǎn)軸，工作時既承受彎矩又承受扭矩，是機械中最常見的軸，如各種減速器中的軸等。心軸，用來支承轉(zhuǎn)動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動，如支承滑輪的軸等。傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，如起

4、重機移動機構(gòu)中的長光軸、汽車的驅(qū)動軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強度和剛度，轉(zhuǎn)速高時還取決于振動穩(wěn)定性。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計是確定軸的合理外形和全部結(jié)構(gòu)尺寸，為軸設(shè)計的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質(zhì)、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關(guān)。設(shè)計者可根據(jù)軸的具體要求進行設(shè)計，必要時可做幾個方案進行比較，以便選出最佳設(shè)計方案，以下是一般軸結(jié)構(gòu)設(shè)計原則： 1、節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數(shù)的截面形狀； 2、易于軸上零件精確

5、定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調(diào)整； 3、采用各種減少應(yīng)力集中和提高強度的結(jié)構(gòu)措施； 4、便于加工制造和保證精度。數(shù)控編程課程設(shè)計是我們數(shù)控技術(shù)專業(yè)在學(xué)習(xí)完本科大綱要求的“數(shù)控編程”“工藝設(shè)計”及數(shù)控仿真系統(tǒng)加工軟件后進行的一次綜合性課程設(shè)計。本課程設(shè)計的目的在于通過編程，并在數(shù)控加工仿真軟件中進行仿真，使我們熟悉數(shù)控車床和數(shù)控銑床編程流程。當(dāng)然，由于水平有限，在設(shè)計中難免有很多紕漏，懇請老師指正。 Xxx 2013年1月二 零件的數(shù)控工藝分析2.1 零件圖的分析：圖1零件圖該零件表面由圓柱、圓錐、凹圓弧以及圓球表面組成，如圖A。其中多個直徑尺寸精度有較嚴格的要求、表面粗糙度如圖所示。尺寸標(biāo)注完整，

6、輪廓描述清楚，零件材料為45#鋼，無熱處理和硬度要求，毛坯件選40mm的棒料，長度為108mm。2.2工藝方案：通過上述分析，采取以下幾點加工工藝方案：1）.通過圖樣上給定的幾個公差等級要求較高的尺寸34 23 38 因其要求精度較高，故編程時采取中間值，以保證工件的合格率；2）.在外輪廓上，有M30x2的螺紋，選刀時要選合適的刀尖圓弧半徑才能車出合格的螺紋；2.3.裝夾方案：確定坯件軸線和左端大端面（設(shè)計基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)，左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊： 圖 2 三爪卡盤1） 第一次裝夾時夾持工件外圓，留出足夠可加工毛坯的長度；2） 第二次裝夾時夾持34外圓，以38外圓左端面頂住卡盤端面做軸

7、向定位；2.4加工路線的制定：加工順序遵循先大后小、先粗后精、由右至左的原則進行，具體加工過程：1）：普車加工零件毛坯，保證軸向尺寸，預(yù)鉆中心孔，打20x30底孔；2）：車34、38外圓，鏜23內(nèi)孔；3）：車R8球面，圓錐面，R5凹圓弧，M30外圓，圓錐面；4）：車螺紋退刀槽；5）：車螺紋。GSK928TC具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)的功能，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自行確定其進給路線，因此該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進給路線，但精車的進給路線需要人為確定，對刀原點在工件右端面中心。2.5刀具的選擇：1）選用B形D 1.6 D1 5的中心鉆預(yù)鉆中心孔；2）選用20的麻花

8、鉆預(yù)鉆20x30底孔；3）粗車和精車外圓采用主偏角為93°，副偏角為45°左偏刀；4）車螺紋選用硬質(zhì)合金60°外螺紋車刀取刀尖角59°30 圖 3 螺紋刀刀尖圓弧半徑刀尖圓弧半徑（如圖 3 ）R =1/8H=1/8x3/2p=0.2165mm取刀尖圓弧半徑R=0.2mm2.6.切削用量的選擇：1背吃刀量：輪廓粗車循環(huán)時ap=2mm，輪廓精車循環(huán)時ap=0.2mm；螺紋粗車循環(huán)時依次ap=0. 8mm，ap=0.6 mm；p=0.4mm；螺紋精車循環(huán)時ap=0.2mm；2主軸轉(zhuǎn)速：公式A： Vc=dn/1000 Vc-切削速度，單位m/mim; -常數(shù)，d

9、-切削刃選定點處所對應(yīng)的工件或刀具的回轉(zhuǎn)直徑，單位mm；公式B：n1200/p-kP-工件螺紋的螺距或?qū)С蹋瑔挝籱m;k-保險系數(shù)，一般取為80. 公式C：Vf=nfVf-車削時的進給速度，單位mm/min；n-轉(zhuǎn)速單位r/min；f-進給量，單位mm/r。1）車直線和圓弧時的主軸轉(zhuǎn)速：查表取粗車的切削速度Vc=90m/min,精車時的切削速度Vc=120m/min，根據(jù)坯件直徑（精車時取平均直徑），利用公式A計算，并結(jié)合機床說明書選取：粗車時，主軸轉(zhuǎn)速n=500r/min；精車時，主軸轉(zhuǎn)速n=1200r/min。2） 車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)公式B計算，取主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min3）進給

10、速度：先選取進給量用公式C計算，粗車時選取進給量f=0.2mm/r，精車時選取f=0.1mm/r，計算得：粗車時的進給速度Vf=100 mm/r，精車時的進給速度Vf=50mm/r。車螺紋的進給量等于螺紋的導(dǎo)程，即 f=2mm/r, Vf=640 mm/r2.7工序卡片和刀具卡片的制作：數(shù)控加工工序卡零件圖號零件名稱文件編號第 頁NC 01軸工序號工序名稱材料45#加工車間設(shè)備型號主程序名子程序名加工原點工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速/(r/mm)進給速度/(mm/min)背吃刀量/mm夾具1粗車外圓T15001002三爪卡盤2精車外圓T11200500.2三爪卡盤3粗鏜內(nèi)孔T25001002三

11、爪卡盤4精鏜內(nèi)孔T21200500.2三爪卡盤5粗車外圓T15001002三爪卡盤6精車外圓T11200500.2三爪卡盤7切槽T112001002三爪卡盤8車螺紋T33206400.8三爪卡盤工藝員校對審定批準(zhǔn) 表1 零件的加工工序卡產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號 序號刀號 刀具名稱 規(guī)格 用途備注 1 T1 外圓車刀 主偏角 93°，副后角45° 外輪廓左偏刀 2T2 鏜刀刀頭最寬處小于10mm 鏜孔 3T3 螺紋刀 刀尖角59°30刀尖圓弧半徑R=0.2mm; 車螺紋4T5中心鉆B形 D 1.6 D1 5 預(yù)鉆中心孔5T6麻花鉆 20 預(yù)鉆底孔工藝員校對審定

12、批準(zhǔn) 表2 刀具選擇及參數(shù)三.數(shù)控加工程序的編制3.1 工件坐標(biāo)系的設(shè)置：程序原點是指程序中的坐標(biāo)原點，即在數(shù)控加工時，刀具相對于工件運動的起點。本次加工中共兩個程序，以右端球面的表面中心O點、左端面圓心S為基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點分別為O、S。3.2 對刀方法和設(shè)置：毛坯為40mm的棒料，欲加工最大直徑為38mm，總長為108mm的零件。編程時采用程序段設(shè)定工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系原點O設(shè)在以右端心S點。加工時采用的1號刀具為93°外圓尖刀（如圖3示），并作為基準(zhǔn)刀具；2號刀具為硬質(zhì)合金鏜刀。基準(zhǔn)刀具刀尖點的起始點為P。 圖4 刀具示意圖以上操作步驟完成了基準(zhǔn)刀具的對刀。此時，若執(zhí)行

13、程序段%001后，則CRT屏幕上的絕對坐標(biāo)值處顯示基準(zhǔn)刀具刀尖在工作坐標(biāo)系的位置。3.3 數(shù)值計算：分析圖A中數(shù)據(jù)，38、34圓柱面是基軸制，23內(nèi)孔是基孔制，因零件尺寸精度要求較高，故編程時尺寸取公差帶中間值：38外圓：38+（-0.039/2）=37.98;34外圓：34+（-0.025/2）=33. 88;23內(nèi)孔：23+0.033/2=23.0173.4 編制程序： %001T10 M03 S500 調(diào)用1#基準(zhǔn)刀 主軸啟動N01 G00 X41 Z1 N02 G71 X28 I2.5 K1 L7 F100 粗車端面N03 G01 Z0 F40 S1000 定義精加工輪廓N04 G01

14、 X28,5 Z0 N05 G03 X33 .88 Z-1.8 R3 S1000 F50 N06 G01 Z-35 N07 G01 X37.98 Z-37 N08 G01 Z-44N09 G01 X41 退刀N10 G00 X100 Z100T22 換2#刀，調(diào)2#刀補N11 G00 X22 Z2N12 G01 Z-20 S800 F100 粗鏜內(nèi)孔N13 G01 X20N14 G00 Z2N15 G00 X22.8N16 G01 Z-20N17 G01 X20N18 G00 Z2N19 G00 X29N20 G01 Z0N21 G01 X28.5N22 G02 X23.017 Z-.8 K3

15、 S1200 F50 倒圓角N24 G01 Z-20 F50 精加工內(nèi)孔N25 G01 X20N26 G00 Z2 退刀N27 G00 X100 Z100N28 M05 M30 主程序結(jié)束%002 調(diào)頭裝夾N01 T10 換1#刀N02 M03 S500N03 G00 X34 Z2N04 G01 Z-58 F100 粗車外圓N05 G01 X40 N06 G00 Z2N07 G00 X30N08 G01 Z-57.5N09 G01 X38 Z-65.5N10 G01 X40N11 G00 Z2N12 G00 X26N13 G01 Z-21N14 G01 X30N15 G00 Z2N16 G00

16、 X22N17 G01 Z-20N18 G00 X26.5N19 G00 Z2N20 G00 X18N21 G01 Z-10N22 G01 X22N23 G00 Z2N24 G00 X16N25 G01 Z-6.5N26 G01 X21 Z-20N27 G02 X30 Z-24.5 R5N28 G00 Z1N29 G00 X2N30 G03 X16 Z-6 R7N31 G00 Z2N32 G00 X1N33 G01 Z0N34 G01 X0 S1000 F40 精車外輪廓N35 G03 X15.814 Z-6.783 R8 精車頂圓N36 X20.116 Z-20.761 精車錐度N37 G0

17、2 X29.567 Z-25 R5 倒圓弧N38 G01 Z-58N39 G01 X30N40 G01 X37.998 Z-66 精車外輪廓N41 G01 Z-66.2N42 G00 X39N43 G00 Z-50N44 G00 X31N45 G01 X26.5 F80 粗車螺紋退刀槽N46 G01 Z-57.8N47 G01 X30N48 G00 Z-50N49 G01 X26 粗車螺紋退刀槽N50 G01 Z-58N51 G01X31 退刀N52 G00 X100 Z100T33 換3#刀，調(diào)3#刀補N53 G00 X32 Z-22 S300N54 G92 X28 Z-58 P2 螺紋循環(huán)

18、加工螺紋N55 G92 X27.6 Z-58 P2N56 G92 X27.416 Z-58 P2N57 G00 X100 Z100N58 M05 M30 主程序結(jié)束四.試切削過程和結(jié)果材料：pvc棒注意：試切削過程中必須嚴格按照數(shù)控機床安全操作規(guī)程操作。4.1毛坯的準(zhǔn)備： 圖 5 普車車端面打中心孔 圖 6 預(yù)鉆底孔 圖 7 測量保證軸向尺寸 圖 8 毛坯完成，再次檢測尺寸4.2試切削過程 圖 9 裝夾到數(shù)控機床 圖 10 利用塞尺Z向?qū)Φ?圖11千分尺測量外圓，X軸對刀 圖 12 輸入程序 圖 13 加工過程 圖 14 掉頭裝夾 圖 15 工件成型4.3零件的尺寸檢測 圖 16 工件尺寸的檢測 圖 17 機床清理及擦拭 五 總結(jié)：通過這次課程設(shè)計對數(shù)控車床系統(tǒng)進行程序指令編寫以及應(yīng)用，使自己進一步熟悉了工藝編制過程及數(shù)控基本編程指令基本意義。從以上編寫的程序，制定的工藝規(guī)程，我們可以了解到數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，熟悉了數(shù)控編程的步驟和方法，基本上掌握了數(shù)控車削零件加工編程以及工藝規(guī)程的制定，使自己加深了數(shù)控指令的應(yīng)用和重要性。而且通過本次課