數(shù)控論文學(xué)習(xí)課件

摘要車削細(xì)長軸時，由于長徑比大，在切削力作用下會產(chǎn)生彎曲變形與振動，故細(xì)長軸的車削加工目前仍是一個工藝難題。當(dāng)前該問題的解決主要靠操作者的經(jīng)驗，因此對工人的技術(shù)水平要求很高，且效率很低。在科技高速發(fā)展的今天，對零件加工精度的要求越來越高，設(shè)計和制造的高效與自動化是今后發(fā)展的必然趨勢，傳統(tǒng)的加工方法很難滿足加工精度和生產(chǎn)效率的要求，數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用,對零件進(jìn)行編程加工之前,工藝分析具有非常重要的作用。本文通過對典型的軸類零件數(shù)控加工工藝的分析,給出了對于一般零件數(shù)控加工工藝分析的方法,對于提高制造質(zhì)量、實際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞:軸類零件數(shù)控加工工藝設(shè)計。第一頁，共二十九頁。1緒論1．1課題的發(fā)展背景及意義零件加工工藝畢業(yè)設(shè)計是對所學(xué)專業(yè)知識的一次鞏固，是在進(jìn)行社會實踐之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。本設(shè)計要求“以質(zhì)量求發(fā)展，以效益求生存”，在保證零件加工質(zhì)量的前提下，提高了生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，是國內(nèi)外現(xiàn)代機械加工工藝的主要發(fā)展方面方向之一。通過對減速器傳動軸圖的分析及結(jié)構(gòu)圖形式的了解，從而對軸進(jìn)行工藝分析、工藝說明及加工過程的技術(shù)要求和精度分析。隨著制造水平的提高,數(shù)控機床在現(xiàn)代制造業(yè)中起著越來越重要的作用,為保證零件加工量,除了數(shù)控機床自身的精度外,還與數(shù)控加工中的工藝措施密切相關(guān)。在編制數(shù)控工藝規(guī)程時,和編制傳統(tǒng)工藝規(guī)程一樣,要考慮到機械的用途和性能,零件材料,生產(chǎn)條件和批量大小等。同時,第二頁，共二十九頁。要根據(jù)自身的特點和要求,在編制中作一些調(diào)整,從而有效的保證產(chǎn)品質(zhì)量,充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)勢,提高生產(chǎn)效率。機械制造廠生產(chǎn)的各種機械產(chǎn)品，可以是一臺機器，可以是機器中的某個部件，或是某個零件。機械產(chǎn)品的生產(chǎn)過程是將原材料轉(zhuǎn)變成為成品的全過程。工藝過程是在生產(chǎn)過程中，直接改變生產(chǎn)對象的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)等，使其成為成品或半成品的全過程。長度與直徑比值大于20的軸通常稱為細(xì)長軸，它在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用，有些場合起著非常關(guān)鍵的作用。如機床的絲杠、光杠、發(fā)動機的凸輪軸、拉床用拉刀、衛(wèi)星展開天線的螺桿等都是典型的細(xì)長軸類零件。另外，在紡織、印染、造紙等機械中也有大量的用無縫鋼管制造的細(xì)長導(dǎo)輥。車床車螺紋時，進(jìn)給運動靠絲杠傳遞，車其它表面則靠光杠傳遞，因此車削后工件的精度與絲杠或光杠有直接的關(guān)系。凸輪軸是發(fā)動機的第二大運動件，剛性差，第三頁，共二十九頁。但驅(qū)動著整個配氣系統(tǒng)及其它附件，對發(fā)動機的性能影響很大。在一定的生產(chǎn)條件下，確保加工質(zhì)量和最少的生產(chǎn)成本是制定工藝規(guī)程的基本原則。機械加工工藝規(guī)程首先應(yīng)能夠保證加工后工件達(dá)到圖樣上規(guī)定的技術(shù)要求；其次，該工藝規(guī)程應(yīng)該是在現(xiàn)場生產(chǎn)條件下、在規(guī)定的生產(chǎn)批量下最經(jīng)濟的，應(yīng)能取得最好的經(jīng)濟效益；同時，要求是工人具有良好而安全的勞動條件。制定零件機械加工工藝規(guī)程的工作大致可分為下述四個階段進(jìn)行：（1）準(zhǔn)備性工作階段在擬定零件機械加工工藝路線之前，需要做必要的準(zhǔn)備性工作，包括計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型；對零件進(jìn)行工藝分析；確定毛坯種類。（2）工藝路線擬定階段這是制定工藝規(guī)程的核心，其主要內(nèi)容是：選擇定位基準(zhǔn)；選擇零件表面加工方法；劃分加工階段；安排加工順序和工序整和等。

第四頁，共二十九頁。（3）工序設(shè)計階段在擬定了的工藝路線后，該階段用于確定工藝路線中每一道工序的工序內(nèi)容，包括確定加工余量、工序尺寸及其公差；選擇機床和工藝裝備；確定切削用量、計算工時定額等。（4）填寫工藝零件機械加工工藝規(guī)程經(jīng)上述步驟確定后，應(yīng)將有關(guān)內(nèi)容填如各種不同的卡片，以便貫徹執(zhí)行。這些卡片總稱為工藝文件。填寫工藝文件是編制零件工藝規(guī)程的最后一項工作。工藝分析是數(shù)控加工編程的前期工藝準(zhǔn)備工作,無論是手工編程還是自動編程,在編程之前均需對所加工的零件進(jìn)行工藝分析。如果工藝分析考慮不周,往往會造成工藝設(shè)計不合理,從而引起編程工作反復(fù),工作量成倍增加,有時還會發(fā)生推倒重來的現(xiàn)象,造成一些不必要的損失,嚴(yán)重者甚至還會造成數(shù)控加工差錯。因此,全面合理的工藝分析是進(jìn)行數(shù)控編程的重要依據(jù)和保證。第五頁，共二十九頁。2傳動軸加工工藝分析第六頁，共二十九頁。2.1軸的使用性能和設(shè)計要求該傳動軸是數(shù)控車機床減速器的關(guān)鍵部件之一。在機床工作時，傳動軸組件把回轉(zhuǎn)運動和轉(zhuǎn)矩通過齒輪傳遞給主軸實現(xiàn)變速，其主要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩的作用，而且傳動軸組件的回轉(zhuǎn)精度，對機床的加工精度和工件的質(zhì)量以及生產(chǎn)率都有很重要的影響。根據(jù)該軸的使用性能，傳動軸設(shè)計時應(yīng)有足夠的強度、剛度，且結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，組件裝配時應(yīng)有良好的裝配工藝性。軸的尺寸精度、位置精度、和形狀精度應(yīng)滿足軸的回轉(zhuǎn)精度要求。除此之外，有相對運動的表面應(yīng)具有良好的耐磨性，軸材料及結(jié)構(gòu)應(yīng)有良好的加工工藝性等。2.2毛坯的確定軸在工作過程中經(jīng)常承受變化的不穩(wěn)定沖擊性載荷，且軸的階梯直徑相差很大。所以選用鍛件，以使金第七頁，共二十九頁。屬纖維盡量不被切斷以保證工作可以正常可靠的進(jìn)行。由與其年產(chǎn)量達(dá)5000件，是大規(guī)模生產(chǎn)水平，且零件尺寸不大。故可以模鍛成型。這對提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量也是有利的。故選用圓鋼坯料，材料為40Cr。2.3傳動軸的技術(shù)要求分析對被加工零件的精度要求進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能對加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量進(jìn)行正確合理的選擇。然而在車削加工中，由于細(xì)長軸的長徑比大，在切削力作用下極易產(chǎn)生彎曲變形與振動，故細(xì)長軸的車削加工是個工藝難題。困難在于:(1)易產(chǎn)生彎曲與振動。因為細(xì)長軸的長徑比大，徑向剛度低，不僅因自重會下垂，更重要的是加工中受切削力和離心力的共同作用，極易產(chǎn)生彎曲和振動。第八頁，共二十九頁。(2)熱變形大。由于軸向尺寸大且散熱性差，在切削熱的作用下會產(chǎn)生軸向伸長，尾座如不采用彈性頂尖，極易彎曲。(3)刀具磨損大。由于細(xì)長軸軸向尺寸大，進(jìn)給量較小，走刀所用時間很長，刀具磨損大，工件容易產(chǎn)生錐度。(4)對操作者的技能要求高。在細(xì)長軸整個車削過程中，對機床的調(diào)整、輔具的應(yīng)用、刀具與切削用量等都提出了嚴(yán)格的要求。如某一環(huán)節(jié)處理不當(dāng)，都可能影響加工精度。鑒于此，車削后的細(xì)長軸常產(chǎn)生如圖1一1所示的竹節(jié)形及腰鼓形等幾形誤差。當(dāng)前上述問題的解決主要靠操作者的經(jīng)驗。因此，車削細(xì)長軸不僅對工人的技術(shù)水平要求很高，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生廢品，生產(chǎn)效率低。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，特別是航天航空工業(yè)的發(fā)展對零件加工精度的要求越來越高，傳統(tǒng)的加工方法很難第九頁，共二十九頁。滿足加工精度和生產(chǎn)效率的要求，因此尋找解決細(xì)長軸車削加工難題的突破口就顯得尤為重要。在加工細(xì)長軸時可采用反向走刀車削法消除加工時出現(xiàn)的竹節(jié)形和腰鼓形1）細(xì)長軸左端纏有一圈鋼絲，利用三爪自定心卡盤夾緊，減小接觸面積，使工件在卡盤內(nèi)能自由地調(diào)節(jié)其位置，避免夾緊時形成彎曲力矩，在切削過程中發(fā)生的變形也不會因卡盤夾死而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力

2）．尾座頂尖改成彈性頂尖，當(dāng)工件因切削熱發(fā)生線膨脹伸長時，頂尖能自動后退，可避免熱膨脹引起的彎曲變形。第十頁，共二十九頁。3）．采用三個支承塊跟刀架，以提高工件剛性和軸線的穩(wěn)定性，避免“竹節(jié)”形。

4）．改變走刀方向，使床鞍由主軸箱向尾座移動，使工件受拉，不易產(chǎn)生彈性彎曲變2.4工藝分析及主要表面加工方法該傳動軸需要加工的部分主要為回轉(zhuǎn)面。另外，軸兩端為螺紋加工部分。軸的各個軸肩相鄰處需要加工退槽或者是砂輪越程槽。軸肩兩端要進(jìn)行倒角加工。在軸徑為第十一頁，共二十九頁。Φ40±0.005mm，Φ50±0.005mm和右端螺紋部分要加工鍵槽。表面除了軸徑為Φ64和Φ54的兩部分表面的精度要求較小外，其他表面的粗糙度要求都為0.8。為此可以以Φ64為分界分別對兩邊軸表面進(jìn)行加工從圖樣上可知：Φ40±0.005外圓相對A-B的圓跳動為0.02Φ45±0.005相對于A-B的圓跳動為0.02Φ54端面相對于A-B的圓跳動為0.02Φ64外圓相對A-B的圓跳動為0.02Φ50±0.008外圓相對A-B的圓跳動為0.02Φ40±0.005外圓內(nèi)花鍵槽關(guān)于A-B對稱度為0.03。Φ50±0.008花鍵槽關(guān)于A-B的對稱度為0.03。第十二頁，共二十九頁。主要表面M、N、P和Q的尺寸精度要求很高，表面粗糙度值很?。≧a0.8um），所以車削后，還需要進(jìn)行磨削。這些表面的加工順序為：粗車調(diào)質(zhì)半精車磨削。2.5選擇定位基準(zhǔn)粗基準(zhǔn)的選擇：對于一般軸類零件而言，一般以外圓做為粗基準(zhǔn)。對于本零件來說，根據(jù)粗準(zhǔn)的選擇原則，零件上有較多的加工面時，為使各加工表面都得到足夠的加工余量，應(yīng)該選擇毛坯上加工余量最少的表面做為粗基準(zhǔn)。對于本傳動軸來說，軸徑為Φ64mm慢慢的外圓表面精度較小，故其加工余量也會小，從而可做為粗基準(zhǔn)分別加工其兩邊的表面。而當(dāng)加工傳動軸的兩端面時，為保證兩端面的相互位置精度時，采用互為基準(zhǔn)原則進(jìn)行切削加工。第十三頁，共二十九頁。精基準(zhǔn)的選擇：由精基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，對加工軸類零件時，采用兩個頂尖孔做為統(tǒng)一精基準(zhǔn)來加工軸上所有的外圓表面及端面。這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。其次，還可以減少夾具的種類，降低夾具的設(shè)計和制造費用。由于該軸的幾個主要配合表面和臺階面，對基準(zhǔn)軸線A——B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，所以應(yīng)在粗車之前加工B型中心孔作經(jīng)向定位基準(zhǔn)。在傳動軸的車削加工中，零件外圓與中心孔都在起定位作用，但由于毛坯不均勻，必然與中心孔存在一個大的同軸度誤差，且卡盤爪為剛性連接，必然造成中心孔不能起到定位作用。為解決這個問題，可采用如圖6所示的帶中心頂針液壓浮動卡盤。此類卡盤主要用于加工軸類零件，以軸心線為基準(zhǔn)，三爪具有浮動補償功能。故能保證中心孔定位。第十四頁，共二十九頁。2.6擬定工藝路線擬定工藝路線時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工和熱處理。對軸上的各階梯外圓表面，應(yīng)先加工大直徑的外圓，后加工小直徑外圓，以避免加工初始就降低工件鋼度。要求不高的外圓表面（如Φ52mm）。應(yīng)在半精車時加工。軸上的螺紋一般有較高的精度，如安排在局部淬火之前進(jìn)行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會影響螺紋的精度。因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后進(jìn)行。軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應(yīng)在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前，再劃線、銑削。軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削加工，產(chǎn)量大時常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑，而內(nèi)徑銑出后不必進(jìn)行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時，也要對側(cè)面進(jìn)行磨削加工。以內(nèi)徑定心的花鍵，第十五頁，共二十九頁。其內(nèi)徑和鍵側(cè)均需進(jìn)行磨削加工。否則在精車外圓時產(chǎn)生斷續(xù)切削，影響車削精度也易損壞刀具。在磨削前，一般還應(yīng)研修一次中心孔，以提高定位精度。3刀具及夾具的選擇

3.1確定工件的裝夾 1）、粗加工右端時，以工件外圓表面為裝夾基準(zhǔn)，用三爪自定心卡盤夾緊。2）、粗車左端時，由于工件軸徑比很大，而且未經(jīng)過調(diào)質(zhì)的毛坯鋼性差，重量大，加工時容易使工件變形影響加工精度，所以應(yīng)采用一夾一頂裝夾并且以工件的臺階作限位。一夾一頂裝夾的工件的安裝鋼性好，軸向定位正確，且比較安全，能承受較大的軸向切削力。3）、半精車、精車時，由于工件較長、需要多次裝第十六頁，共二十九頁。夾加工、工序較多而且車削后還有銑削和磨削。故采用兩頂尖間裝夾，前頂尖夾在卡盤上，后頂尖插入尾座套筒，兩頂尖都是死頂尖，因為死頂尖鋼性大，定心精度高，但工件中心孔易磨損。3.2刀具的選擇和切削用量的確定與普通機床相比,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。根據(jù)加工要求和各工步加工表面形狀選擇刀具和切削用量。所選刀具除成形車刀外，都是機夾式可轉(zhuǎn)位車刀。各工步所用刀片、成形車刀及切削用量具體選擇如下：1）、粗車外表面。刀片：800菱形車刀片，主偏角930，刃長9.00mm，型號CCMT09T308。切削用量：車削端面時的主軸轉(zhuǎn)速n=800r/min,其余部位n=600r/min,端部倒角進(jìn)給量f=0.15mm/r,其余部位f=0.2～0.3mm/r，背吃刀量5mm。第十七頁，共二十九頁。2）、半精車表面。刀片：800菱形且?guī)0.4mm圓弧刃刀片，主偏角930，刃長9.00mm，型號CCMT09T304。切削用量：主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min,進(jìn)給量f=0.2mm/r。3）、車槽。刀片：方塊切槽刀片且?guī)0.2mm圓弧，槽寬度3.00mm。切削用量：n=1000r/min，進(jìn)給量f=0.15mm/r。4）、精車表面。刀片：550菱形且?guī)0.2mm圓弧刃刀片，主偏角930，刃長7.00mm，

型號CCMT070204。切削用量：主軸轉(zhuǎn)速n=1200r/mm,進(jìn)給量f=0.1mm/r。5）、車螺紋。刀片：600外圓螺紋車刀，刀尖角取為59030/，刀尖圓弧半徑R=0.2mm。切削用量：主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min,切削速度Vc=1200r/min。6）、銑鍵槽。平銑刀直徑6mm,刃長15mm總長50mm，型號DZ2000-6。切削用量：主軸轉(zhuǎn)速n=700r/mm,銑削速度Vc=120m/min。7）、鉆中心孔。鉆頭直徑Φ4mm,總長75mm，刃長第十八頁，共二十九頁。5mm，型號中心鉆-Φ4。切削用量：主軸轉(zhuǎn)n=950r/mm。3.3、對刀1）、確定對刀點確定對刀點距離車床主軸線30mm，距離毛坯右端面5mm；其對刀點在正X和正Z方向并處于消除機械間隙狀態(tài)。2）確定換刀點為使其各車刀在換刀過程中不致碰撞到尾座上的頂尖，故確定換刀點距離車床主軸軸線800mm即在正X方向距離對刀點50mm，距離坯件右端50mm。

第十九頁，共二十九頁。4機床的選擇及參數(shù)4．1數(shù)控機床型號選擇及主要參數(shù)為了使數(shù)控機床在企業(yè)的生產(chǎn)中充分發(fā)揮作用，要選用適合企業(yè)生產(chǎn)實際的數(shù)控設(shè)備。該零件的數(shù)控加工選用CK6140經(jīng)濟型數(shù)控機床，其主要特點如下：1）、軌超音頻淬火，精密磨削2）、床鞍導(dǎo)軌貼塑，運行平穩(wěn)，無爬行3）、進(jìn)給滾珠絲桿無間隙傳動，無鍵連接4）、全封閉防護，調(diào)整維修方便5）、國際、國內(nèi)品牌數(shù)控系統(tǒng)主要參數(shù)：床身上最大回轉(zhuǎn)直徑：φ360mm第二十頁，共二十九頁?；迳献畲蠡剞D(zhuǎn)直徑：φ210棒料通過直徑：φ48mm頂尖距（最大工件加工長度）：750mm車螺紋范圍：公制0.25-100mm英制100-4TPI主軸轉(zhuǎn)速范圍自動二檔變頻調(diào)速：960／1440rpm全無級變頻調(diào)：200-3000rpm主軸通孔直徑：φ60mm主軸孔錐度：40度拉管通孔直徑：φ52mm卡盤尺寸：250或200mm主軸電機功率：5.5kw夾緊裝置

第二十一頁，共二十九頁。標(biāo)配：手動三爪卡盤；選配：氣動卡盤，液壓卡盤，液壓夾頭X.Z軸X軸最大行程：200mmZ軸最大行：700mmX軸快速移動速度（伺服）：6m／minZ軸快速移動速度（伺服）：8m／minX軸電機功率（伺服）：1kw

Z軸電機功率（伺服）：1kwX軸電機轉(zhuǎn)矩（伺服）：4N/mZ軸電機轉(zhuǎn)矩（伺服）：4N/mX軸最小設(shè)定單元：0.001mmZ軸最小設(shè)定單元：0.001mm主軸驅(qū)動電機：5.5kw第二十二頁，共二十九頁。刀架刀架類型：標(biāo)準(zhǔn)排刀架或立式四工位電動刀架；選配臥式六工位電動刀架刀位數(shù)量：4／6個車刀尺寸：20×20mm液壓系統(tǒng)（選配）公稱壓力：7Mpa容量：70L液壓油泵電機功率：1.5kw尾座套筒直徑：60mm套筒行程：100mm套筒內(nèi)孔錐度：MT4＃其他自動潤滑油泵功率：100w第二十三頁，共二十九頁。冷卻水泵電機功率：90w外形尺寸（長×寬×高）：2000（L）×1200（W）×1820（H）凈重：2000kg數(shù)控系統(tǒng)：FANUC0特點：1）、采用高速的微處理器芯片2）、采用高可靠性的硬件設(shè)計及全自動化生產(chǎn)制造3）、豐富的系統(tǒng)控制功能4）、高速高精度的控制5）、全數(shù)字伺服控制結(jié)構(gòu)6）、全數(shù)字的主軸控制第二十四頁，共二十九頁。5填寫數(shù)控加工工藝文件

按加工順序?qū)⒏鞴げ絻?nèi)容、所用刀具及切削用量等填入數(shù)控加工工藝過程卡、工序卡和刀具卡中。第二十五頁，共二十九頁。結(jié)論工藝分析是數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備工作,且直接影響到編程質(zhì)量的優(yōu)劣。編程人員必須首先對零件進(jìn)行充分、全面的工藝分析,然后制定出合理的,包括工序劃分與加工路線確定,裝夾方式與切削刀具選擇等內(nèi)容的工藝設(shè)計方案,只有在此基礎(chǔ)上才能編制數(shù)控機床作為一種高效率的設(shè)備,欲充分發(fā)揮其高性能、高精度和高自動化的特點,除了必須掌握機床的性能、特點及操作方法外,還應(yīng)在編程前進(jìn)行詳細(xì)的工藝分析和確定合理的加工工藝,以得到最優(yōu)的加工方案。該傳動軸的設(shè)計要求高,加工難度大,是最難加工的零件之一,在加工過程中,通過充分利用現(xiàn)有機床設(shè)備,合理選用加工方法,恰當(dāng)?shù)匕才殴に嚶肪€,并采取行之有效的措施,保證了產(chǎn)品質(zhì)量,可取得明的經(jīng)濟效益.