階梯軸的數(shù)控車削加工工藝設(shè)計(jì)劉瑾

1、 淺談階梯軸的加工工藝摘要：本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容是設(shè)計(jì)階梯軸的數(shù)控車削加工工藝并編寫該軸的數(shù)控加工程序，軸類零件是常見的典型零件之一，它在機(jī)械制造及生產(chǎn)領(lǐng)域有十分重要的作用，因其特有的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。該軸加工過(guò)程中，要根據(jù)數(shù)控車削工藝特點(diǎn)，對(duì)該軸設(shè)計(jì)合理的加工工藝，對(duì)軸類零件工藝規(guī)程的制定，對(duì)提高軸類零件的綜合性能有至關(guān)重要的作用。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，與普通機(jī)床有所不同，不僅要考慮夾具、刀具、切削用量等常規(guī)工藝的選擇，在制定過(guò)程中不僅要考慮該軸的技術(shù)要求，對(duì)表面、鍵槽等的粗糙度和位置度要求，更要考慮對(duì)刀點(diǎn)、程序點(diǎn)等設(shè)置，在保證質(zhì)量的前提下，盡可能的提高機(jī)床的加工效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等，最后

2、編制出合理的該軸的數(shù)控加工程序。 關(guān)鍵詞：加工工藝、數(shù)控編程、階梯軸引言：在數(shù)控車床的生產(chǎn)實(shí)習(xí)過(guò)程中加工階梯軸是基本的實(shí)習(xí)課題之一，階梯軸在數(shù)控車床上的加工時(shí)會(huì)常出現(xiàn)扎刀現(xiàn)象、精度偏差大、階梯軸工件廣泛的被用在各種機(jī)床上，很多操作者都是因?yàn)闊o(wú)法快速的去除粗偏差大、加丁余量和將精加工余量留得過(guò)多或過(guò)少，導(dǎo)致加工速度太慢或?qū)⒐ぜ?bào)廢。了解數(shù)控車削加工可以更好的利用車削加工提高安全性和經(jīng)濟(jì)效益，充分熟悉車削加工工藝特點(diǎn)，可以對(duì)零件做出正確的加工工藝路線，從而生產(chǎn)出合格的零件，提高工件加工質(zhì)量。在數(shù)控機(jī)床上加工零件，與普通機(jī)床有所不同，不僅要考慮夾具、刀具、切削用量等常規(guī)工藝的選擇，在制定過(guò)程中不僅要

3、考慮該軸的技術(shù)要求，對(duì)表面、鍵槽等的粗糙度和位置度要求，更要考慮對(duì)刀點(diǎn)、程序點(diǎn)等設(shè)置，在保證質(zhì)量的前提下，盡可能的提高機(jī)床的加工效率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度等。 一、 零件的工藝分析1.2零件加工工藝分析 (1) 結(jié)構(gòu)工藝性分析 1) 零件結(jié)構(gòu)工藝性 零件結(jié)構(gòu)工藝性是指在滿足使用要求的前提下,零件加工的可行性和經(jīng)濟(jì)性,換言之,就是使設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)要便于加工成型而且成本低,效率高. 2) 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析的內(nèi)容 審查與分析零件圖紙中的尺寸標(biāo)注方法是否符合數(shù)控加工的特點(diǎn) 審查與分析零件圖紙中構(gòu)成輪廓的幾何元素的條件是否充分,正確. 審查與分析在數(shù)控車床上進(jìn)行加工時(shí)零件結(jié)構(gòu)的合理性. (2) 零件精度與技術(shù)

4、要求分析 零件精度與技術(shù)要求分析的主要內(nèi)容包括: 1) 分析零件精度與各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全,合理.對(duì)采用數(shù)控車削加工的表面,其精度要求應(yīng)該盡量一致,以便最后能夠一次走刀連續(xù)加工. 2) 分析工序中的數(shù)控加工精度能否達(dá)到圖紙要求.注意給后續(xù)工序留有足夠的加工余量. 3) 找出零件圖紙中有較高位置精度的表面,決定這些表面能否在一次安裝下完成. 4) 對(duì)零件表面粗糙度要求較高的表面或?qū)ΨQ表面,確定使用恒線速功能進(jìn)行切削加工. 1.3確定材料和毛坯合理選用材料和規(guī)定熱處理的技術(shù)要求，對(duì)提高軸類零件的強(qiáng)度和使用壽命有重要意義，同時(shí)，對(duì)軸的加工過(guò)程有極大的影響。該材料為45鋼。圖 11.4確定零件的定位基

5、準(zhǔn)和裝夾方式：（1）定位基準(zhǔn)：確定坯件軸線和右端面的交點(diǎn)為定位基準(zhǔn)。（2）裝夾方式：左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動(dòng)頂尖支頂?shù)难b夾方式。 15 軸類零件的技術(shù)要求根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以下方面： 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT 5IT7；另一類為與各類傳動(dòng)件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為IT6IT9。 幾何形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng)限制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)于精密軸，需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀

6、精度。 相互位置精度 包括內(nèi)、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動(dòng)、重要端面對(duì)軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟(jì)性來(lái)確定。支承軸頸常為0.21.6m，傳動(dòng)件配合軸頸為0.43.2m。 其他 熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求二、制定加工方案1、粗車外形，留1.0mm（直徑量）的精車余量。2、精車。3、車螺紋。三、確定加工路線3.1 按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則，確定加工路線。（1）用G71粗加工出零件外輪廓，具體加工路線為先倒角（145）切削24切削28切削40切削45。（2）用G70精車輪廓（重復(fù)粗車路線）。（

7、3）最后切削螺紋。 32切削用量的選擇數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主軸轉(zhuǎn)速S（或切削速度）及進(jìn)給速度F（或進(jìn)給量f）。 對(duì)于不同的加工方法需選用不同的切削用量。1）切削深度確定切削深度又稱背吃刀量，背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)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，數(shù)控車床一般取0.1-0.5mm。2）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)零件的加工進(jìn)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(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能

8、限制。一般粗車選用較高的進(jìn)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(jìn)給速度，得出下表粗精外圓150mm/min120mm/min槽60mm/min3）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(lái)選擇。根據(jù)本例中零件的加工要求，刀具材料為工具鋼，粗加工選擇轉(zhuǎn)速500r/min,精加工選擇800r/min車削外圓，考慮細(xì)牙螺紋切削力不大，采用400r/min來(lái)車螺紋，切槽的切削刀較大，采用200 r/min更穩(wěn)妥。3.3選擇刀具刀具卡零件名稱傳動(dòng)軸零件圖號(hào)A-1數(shù)控系統(tǒng)FANUC序號(hào)刀具號(hào)刀具名稱及規(guī)格刀具材料刀尖半徑刀位點(diǎn)加工表面1T01

9、外圓粗車右偏刀，主偏角90副偏角35YT200.2刀尖點(diǎn)粗車外形2T01外圓粗車右偏刀，主偏角90副偏角35YT200.2精車外形輪廓3T022mm切斷刀YT200.2左刀尖車斷4T0360外螺紋車刀W18Cr4V粗、精車外螺紋 “對(duì)刀點(diǎn)就是在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí),刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，是用于確定工件坐標(biāo)系，系中位置的基準(zhǔn)點(diǎn)。12換刀點(diǎn)是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時(shí)的位置.對(duì)軸進(jìn)行分析，確定以工件右斷面與軸心線的交點(diǎn)0為工件原點(diǎn)，建立XOZ坐標(biāo)系?？刹捎檬謩?dòng)試切對(duì)刀方法，把點(diǎn)0作為對(duì)刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)設(shè)置在工件坐標(biāo)系X100Z150處。3.3加工工藝卡零件名稱軸類圖零件圖號(hào)3-1數(shù)控系統(tǒng)FANUC毛坯種類

10、圓 鋼材料牌號(hào)45鋼毛坯尺寸50mm200mm序號(hào)工種工步工 序 內(nèi) 容G功能T功能轉(zhuǎn)速 (r/min)進(jìn)給速度(mm/min)1下料50mm200mm2車三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓1車端面見平G01T01018000.153粗車46mm，長(zhǎng)32mmG71T01018000.154粗車41mm，長(zhǎng)68mm5粗車M24mm，長(zhǎng)28mm6車另一端面，保證總長(zhǎng)120 mmG01T01018000.157檢驗(yàn)1 精車45mm，長(zhǎng)30mmG71T01018000.12 精車40mm，長(zhǎng)65mm3 精車M24mm，長(zhǎng)25mm4精車4mm2.5mm槽，G01T04048000.055車螺紋G92T020

11、2 40026車24mm2mm 長(zhǎng)21mmG91T04043000.057倒外角1.5mm45,1處8檢驗(yàn)四、程序粗車O0001；M03 S800；T0101:；G00 X50 Z5;G71 U1R0.5;G71 P70Q170U0.5F0.02;G00 X21;G01 Z0; X24Z-15; Z-25;X28;X40W-20;W-15;G02 X40W-20R30;G01 Z-90; X45; W-30;G00 X100Z150;M00;精車M03S1200;G00 X50Z5;X24Z1;G70 P70Q170F0.1;G00 X100; Z150; ；切槽M03S500T0202;G00 X25Z5; Z-25;G01 X20F0.05;G00 X100; Z150;M00;凹弧M03S800;T0303;G00 X50Z5;G00 Z-60;G01 X40;G02 X40W-20R60F0.2;G00 X45; Z-60;G01 X40;G02 X40W-20R50;G00 X45; Z-60;G01 X40;G02 X40W-20R40;G00 X45; Z-60;G01 X40;G02 X40W-20