數(shù)控車床加工軸類零件的工藝分析畢業(yè)論文.doc

畢業(yè)設(shè)計 數(shù)控車床加工軸類零件的工藝分析 題 目_摘 要 軸類零件的加工一般都是使用車床進(jìn)行車削加工。加工精度要求較高時，多使用數(shù)控車床來完成。由于零件上既有切槽尺寸精度又有圓弧數(shù)值精度,在普通車床上是難以保證其技術(shù)要求。所以要想保證技術(shù)要求,只有在數(shù)控車床上加工才能保證其加工的尺寸精度和表面質(zhì)量。零件上精度比較高的表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。文中對軸類零件的加工工藝進(jìn)行分析，并在此基礎(chǔ)上對數(shù)控車床加工工藝進(jìn)行了分析。 關(guān)鍵詞：車削加工，加工路線，刀具目 錄1 緒論.11.1 課題的來源及主要研究內(nèi)容.11.2 論文主要完成的工作.12 零件加工.12.1 零件分析.22.2 工件裝夾.22.3 刀具選用以及切削用量的確定.3 2.4 加工方案和加工工序的確定.4 2.4.1加工方案的確定.4 2.4.2加工工序的確定.42.5 加工路線分析.53 程序的編制及模擬運(yùn)行.6 3.1 程序的編制.6 3.2 模擬運(yùn)行.8 3.3 零件加工及檢測 .8結(jié)論.8致謝.9主要參考文獻(xiàn).10附錄.111 緒論 軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。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。軸類零件的加工一般都是使用車床進(jìn)行車削加工。加工精度要求較高時，多使用數(shù)控車床來完成。 數(shù)字控制機(jī)床(Numerical Control Machine Tools)簡稱數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。1.1 課題的來源及主要研究內(nèi)容 本課題來源于本人對所學(xué)數(shù)控知識和對它的了解。介于自己對軸類零件 的興趣愛好開始研究該課題。1.2 論文主要完成的工作 一.了解數(shù)控技術(shù)及其在軸類零件加工中的應(yīng)用。 二.通過本次畢業(yè)設(shè)計使自己對數(shù)控車床有更充分、細(xì)致的理解，進(jìn)一步掌握、學(xué)習(xí)軸類零件的加工方法、加工方案。2 零件加工 零件材料處理為：45鋼，調(diào)制處理HRC2636，圖1 零件圖21技術(shù)要求：1. 以小批量生產(chǎn)條件編程。2. 不準(zhǔn)用砂布及銼刀等修飾表面。3. 未注倒角0.545。4. 未注公差尺寸按 GB1804-M。 （說明：零件圖中英文字母可根據(jù)實際情況定數(shù)據(jù)，為方便設(shè)計。A取19mm. B取29 mm. C取17mm. D取21mm. E取23mm. ）2.1 零件分析2.1.1 圖 1 中的零件主要是由圓柱面、圓錐面、圓弧面、槽和螺紋組成，該零件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，具有一定的加工難度。該零件的直徑尺寸加工精度要求較高，280.02mm,mm,軸線長度的精度如50.04mm，27.50.04mm，粗糙度3.2，球面Smm?？煽刂魄蛎嫘螤罹?0的錐度等要求。在加工時為了保證其尺寸精度應(yīng)取其中間值分別取值為28，23.005mm長度5mm，27.5mm，球S29.015mm即可。注：上述坐標(biāo)值是以半徑值給出的。形式如（X，Z）2.1.2 在輪廓曲線上，有四處圓弧依次相連，既過象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線。為了保證其輪廓曲線的準(zhǔn)確性，通過計算到端部R5mm的圓弧與直線的切點坐標(biāo)為（2.922，0），與R17mm的圓弧切點坐標(biāo)為（7.791，-6.136），R17與S29mm的切點坐標(biāo)為（11.210，-20.791），S29mm與R5mm的切點為（12.271，-37.739），R5mm與23mm的切點坐標(biāo)為（11.5，-40.406）。注：上述坐標(biāo)值是以半徑值給出的。形式如（X，Z） 2.2 工件裝夾為便于裝夾，保證工件的定位準(zhǔn)確、穩(wěn)定，夾緊方面可靠，支撐面積較大，零件的左端是螺紋，中段最大的直徑的圓柱28mm。右端是依次相連的圓弧，顯然右端都是圓弧相連不可能裝夾，所以應(yīng)留在最后加工，應(yīng)先裝夾毛坯加工出左端螺紋及圓柱28mm。調(diào)頭裝夾28mm的圓柱加工右端圓弧，毛坯選30120mm。在進(jìn)行工件裝夾時采用三爪自定心卡盤裝夾、調(diào)頭加工來實現(xiàn)工件的夾緊。圖2 加工螺紋的裝夾圖 圖3 加工圓弧的裝夾圖2.3 刀具選用以及切削用量的確定根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征和加工表面特征進(jìn)行加工刀具的選用。選用 93菱形外圓車刀對端面、倒角、錐臺面、圓弧、球的進(jìn)行加工及工件的粗車加工和精車加工。采用切槽刀（寬度為 4mm）進(jìn)行工件的切槽。采用60外螺紋車刀車螺紋。粗車零件的外輪廓時，背吃刀量ap=2mm，主軸轉(zhuǎn)速為 n=800r/min，進(jìn)給速度F=150mm/min；精車零件外輪廓時，背吃刀量ap=0.2mm，主軸轉(zhuǎn)速為 n=1500r/min，進(jìn)給速度為 F=50mm/min；切槽主軸轉(zhuǎn)速為 300 r/min，進(jìn)給速度為F=30mm/min；螺紋粗車時選ap=0.4mm，主軸轉(zhuǎn)速為n=300r/min，進(jìn)給速度為F=100mm/min；螺紋精車時選ap=0.1mm，主軸轉(zhuǎn)速為 300 r/min，進(jìn)給速度為F=50mm/min。2.4 加工方案和加工工序的確定 2.4.1 加工方案的確定由于零件上既有切槽尺寸精度又有圓弧數(shù)值精度,在普通車床上是難以保證其技術(shù)要求。所以要想保證技術(shù)要求,只有在數(shù)控車床上加工才能保證其加工的尺寸精度和表面質(zhì)量。選擇數(shù)控機(jī)床HNC-CK6140加工實物圖見附錄一。零件上精度比較高的表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。該零件有兩種加工方案：直接用三抓卡盤裝夾、調(diào)頭加工。用三抓卡盤裝夾夾緊和自由端活動頂尖，經(jīng)試驗論證第二種方案裝夾困難，對刀、退刀及換刀相當(dāng)困難，所以在這里選擇第一種方案加工，能夠保證其技術(shù)要求。2.4.2 加工工序的確定工序劃分有三種方法：按零件的裝夾定位方式劃分工序；按粗、精加工劃分工序；按所用的刀具劃分工序。由于零件需要調(diào)頭加工，所以按零件的裝夾定位方式劃分工序比較符合該零件的加工工序，且能保證兩次裝夾的位置精度，每一次裝夾為一道工序。該零件只需調(diào)頭前、后加工兩道工序即可完成所有的加工表面，且能保證各尺寸精度及表面粗糙度。因為每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易劃分工歩；這里選用加工不同的表面來劃分工序就比較容易：車削螺紋端的工歩為:93外圓車刀平端面右端面外圓車刀車削1.545的倒角，2125mm端面28mm圓柱28mm30的錐臺面2310mm切槽刀切槽51.5mm外螺紋車刀車削MD1.5mm。 車削圓弧端的工歩為：93外圓車刀平端面右端面外圓車刀圓弧R5mm圓弧R17mm球29mm圓弧R5mm235mm切槽刀切槽51.5mm2.5 加工路線分析在數(shù)控加工中，刀具對好刀位點相對于工件運(yùn)動軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點：（1） 加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； （2）使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量；（3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時間。（4）確定加路線時，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具體綜合上面進(jìn)給線的特點再根據(jù)具體零件具體分析，確定該零件的進(jìn)給路線有兩步。如下圖所示：第一步: 車削帶有的螺紋的一端，從右到左先粗車外形21mmm、28mm、23mm到槽50.04mm的左端面處后，精車外形路線同粗車一樣，再換刀切削51.5mm的槽，最后再換刀切削螺紋。如圖螺紋加工路線。第二步: 車削帶有圓弧的一端，從右到左先粗車外形R5mm、R17mm、29mm到23mm后2mm后精車外形路線同粗車一樣。最后切削50.04mm的槽。如圖螺紋加工路線。3 程序的編制及模擬運(yùn)行3.1 程序的編制 注；程序編制中有關(guān)數(shù)值單位一律采用毫米(mm)制。程序段號程序內(nèi)容程序注釋001%0001；程序起始行N01T0101；右端面外圓車刀N02M03S800；主軸正轉(zhuǎn)N03G00X35Z3；循環(huán)起點N04M08；開切削液N05G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150；粗車輪廓N06G00X18Z3S1000；快速定位N07G01Z0F50；精車起點N08X21Z-1.5；精車倒角N09Z-25；精車21的外圓N10X28；精車28的端面N11Z-38.169；28的外圓表N12X23.05Z-47.5；30的錐面N13G01W-10；E的外圓面N14G00X100；退刀快速定位N15Z100；退刀快速定位N16T0202；換切槽刀N17G00X32Z-25；快速定位N18G01X18F10；切槽至18N20G04P3；暫停修光N21G00X25；快速定位N22W1.5；快速定位N23G01X21；倒角起點N24X18W-1.5；倒角1.5N25G04P3；暫停修光N26G00X100；退刀快速定位N27Z100；退刀快速定位N28T0303；換外螺紋車刀N29G00X30Z3S300；車螺紋循環(huán)起點N30G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5；車螺紋N31G00X100Z100；退刀快速定位N32M09；關(guān)切削液N33M05；主軸停轉(zhuǎn)N34M30；程序結(jié)束并返回002%0001N01T0101；右端面外圓車刀N02M03S800；主軸正轉(zhuǎn)N03G00X30Z3；循環(huán)起點N04M08；開切削液N05G71UI1R2P06Q12E0.2F200；粗車輪廓N06G00X5.844Z3S1000；快速定位N07G01Z0F80；精車起點N08G03X15.582Z-6.136R5；精車R5的圓弧N09G02X22.420Z-20791R17；精車R17的圓弧N10G03X24.542Z-37.739R14.508；精車29的圓弧N11G02X23.05Z-40.406R5；精車R5的圓弧N12G01Z-44；E的外圓面N13G000X100；退刀快速定N14Z100；退刀快速定位N15T0202；換切槽刀N16G00X35Z-46.5；快速定位N17G01X19F10；切槽至19N18G04P3；暫停修光N19G00X35；退刀N20Z-47.5；快速定位N21G01X19；切槽至19N22G04P3；暫停修光N23G00X100；退刀N24Z100；退刀N25M09；關(guān)切削液N26M05；主軸停轉(zhuǎn)N27M30；程序結(jié)束并返回3.2 模擬運(yùn)行數(shù)控加工程序編制好后將其輸入數(shù)控車床，然后對刀，在將機(jī)床鎖住進(jìn)行程序校驗，仔細(xì)觀察其模擬加工路線是否有干涉、過切、出錯等現(xiàn)象，若有應(yīng)及時對程序錯誤處進(jìn)行修改，修改后保存，再次調(diào)出修改后的程序進(jìn)行校驗，直到程序萬無一失，沒有任何錯誤的情況下方可進(jìn)行自動加工。（注：這個環(huán)節(jié)是必不可少的，否則會發(fā)生打刀等損壞機(jī)床其它部件的情況，直接影響機(jī)床的加工精度及壽命，更嚴(yán)重的是存在人身安全隱患。）3.3 零件加工及檢測裝夾好毛坯，調(diào)出編制好的程序，直接進(jìn)行自動加工直至程序結(jié)束。將加工好的零件卸下，用游標(biāo)卡尺、千分尺對零件的尺寸精度及粗糙度進(jìn)行檢測?？词欠襁_(dá)到零件的技術(shù)要求即可。 結(jié)論通過這次對零件圖的完整工藝分析和編程設(shè)計，我擺脫了以前單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，讓我把所學(xué)與實際緊密的相結(jié)合起來，鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際工程問題的能力，同時也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的各方面能力都得到了鍛煉和提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。致謝在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師崔焰老師傾