軸套類數(shù)控車削加工工藝及編程設計說明書畢業(yè)論文.doc

畢業(yè)設計說明書題 目 軸套零件的數(shù)控車削加工工藝及編程 專 業(yè) 班 級 學生姓名 指導教師 軸套零件的數(shù)控車削加工工藝及編程摘 要本文主要講述軸套零件的數(shù)控車削加工工藝及其數(shù)控編程，開篇首先介紹了數(shù)控車床在車削加工中的應用，緊接著對軸套零件圖進行分析，再確定其毛坯類型和尺寸、所選用的機床、選擇夾具、刀具、量具；在做好這些前期準備后，制定出零件合理的加工工藝路線，確定其切削參數(shù)；然后編制出零件的數(shù)控加工程序，并用仿真軟件對程序的正確性進行驗證，再對零件加工中可能出現(xiàn)廢品的原因進行分析；最后寫出本次畢業(yè)設計總結。關鍵詞：零件分析 毛坯 工藝路線 編程 仿真目 錄引 言51.零件的分析61.1零件的尺寸標注分析71.2零件的幾何要素分析71.3零件的技術要求分析72.毛坯及夾具的確定82.1毛坯的確定82.1.1常見的毛坯種類82.1.2毛坯選擇時應考慮的因素82.1.3毛坯的確定92.2夾具的選擇92.2.1數(shù)控車床工裝夾具的概念92.2.2零件基準與加工定位基準92.2.3常見的夾具102.2.4夾具的確定123.刀具的選擇123.1刀具材料的選擇123.2常用的車刀選用133.2.1外圓、端面車刀的選用133.2.2孔加工刀具的選用143.2.3切槽刀具的選用153.2.4螺紋加工刀具的選用153.3該零件加工所用的刀具154.工藝路線及其工藝卡片164.1工藝路線的確定164.1.1表面加工方法的選擇164.1.2加工順序的安排164.1.3工藝路線的確定174.2工藝卡片的制定185.數(shù)控編程205.1數(shù)控編程的定義及分類205.1.1數(shù)控編程的定義205.1.2數(shù)控編程的分類205.1.3編程方法的選擇205.2編程原點的確定205.3加工程序清單215.3.1工序的加工程序清單215.3.2工序的加工程序清單215.3.3工序的加工程序清單236.仿真加工257.可能出現(xiàn)廢品的原因分析267.1廢品的定義267.1.1表面粗糙度偏大277.1.2工件夾傷及夾緊變形277.1.3形位公差超差277.1.4尺寸精度超差277.2質量超差的解決方法27結束語28致 謝29參考文獻30引 言數(shù)控技術和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產業(yè)。 在我國，數(shù)控技術與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數(shù)控領域，以PC平臺為基礎的國產數(shù)控系統(tǒng)，已經走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術研究和產業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題，特別是在技術創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產廠家所面臨的重要任務。現(xiàn)今，數(shù)控機床的種類也是越來越多，有數(shù)控車床、銑床、磨床、刨床、插床、沖床、鉆床、鏜床等等，下面詳細介紹數(shù)控車床在機械加工中的應用。(1)數(shù)控車削加工零件的類型車床車削的主運動是工件裝卡在主軸上的旋轉運動，配合刀具在平面內的運動可加工出的工件是回轉體零件?；剞D體零件分為軸套類、輪盤類和其他類幾種。軸套類和輪盤類零件的區(qū)分在于長徑比，一般將長徑比大于1的零件視為軸套類零件，長徑比小于1的零件視為輪盤類零件。軸套類零件：軸套類零件的長度大于直徑，軸套類零件的加工表面大多是內外圓周面。圓周面輪廓可以是與z軸平行的直線，切削形成臺階軸，軸上可有螺紋和退刀槽等；也可以是斜線，切削形成錐面或錐螺紋；還可以是圓弧或曲線(用參數(shù)方程編程)，切削形成曲面。輪盤類零件：輪盤類零件的直徑大于長度，輪盤類零件的加工表面多是端面，端面的輪廓也可以是直線、斜線、圓弧、曲線或端面螺紋、錐面螺紋等。其他類零件：數(shù)控車床與普通車床一樣裝上特殊卡盤就可以加工偏心軸或在箱體、板材上加工孔或圓柱。(2)數(shù)控車床加工的主要對象數(shù)控車削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。由于數(shù)控車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補，還有部分車床數(shù)控裝置具有某些非圓曲線插樸功能以及在加工過程中能自動變速等特點，因此其工藝范圍較普通車床寬得多。針對數(shù)控車床的特點，下列幾種零件最適合數(shù)控車削加工。精度要求高的回轉體零件：由于數(shù)控車床剛性好，制造和對刀精度高，蹦及能方便和精確地進行人工補償和自動補償。所以能加工尺寸精度要求較高的零件，在有些場合可以車代磨。此外，數(shù)控車削的刀具運動是通過高精度捕補運算和伺服驅動來實現(xiàn)的，再加上機床的剛陛好和制造精度高，所以它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度等形狀精度要求高的零件。對于圓弧以及其他曲線輪廓加工出的形狀與圖紙上所要求的幾何形狀的接近程度比用仿形車床要高得多。對于精度要求高的零件用普通車床車削時，因機床制造精度低，工件裝夾次數(shù)多，而達不到要求，只能在車削后用磨削或其他方法彌補。若采用液壓半自動車床和液壓仿形車床加丁，需多次裝夾，會造成較大的壁厚差，達不到圖紙要求。若采用數(shù)控車床加工一次裝夾即可完成滾道和內孔的車削，壁厚差大為減小，而且加工質量穩(wěn)串。表面粗糙度要求高的回轉體零件：在材質、精車余量和刀具已選定的情況下，表面粗糙度取奐于進給量和切削速度。數(shù)控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。在普通車床上車削錐面和端面時由于轉速恒定不變，致使車削后的表面粗糙度不一致。使用數(shù)控車床的恒線速切削功能，就可選用晟佳線速度來切削錐面和端面，使車削后的表面粗糙度值既小又一致。數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度值要求大的部位選用大的進給量，要求小的部位選用小的進給量。輪廓形狀特別復雜或難于控制尺寸的回轉體零件：由于數(shù)控車床具有直線和圓弧插補功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲面插補功能，所以可以車削由任意直線和平面曲線組成的形狀復雜的回轉體零件。難于控制尺寸的零件如具有封閉內腔的成型面，“口小肚大”，在普通車床上是無法加工的，而在數(shù)控車床上很容易加工出來。帶特殊螺紋的回轉體零件：普通車床所能車削的螺紋相當有限，它只能車等導程的直錐面公英制螺紋，而且一臺車床只能限定加工若干種導程的螺紋。數(shù)控車床不但能車削任何等導程的直錐面螺紋和端面螺紋，而且能車增導程、減導程及要求等導程與變導程之間平滑過渡的螺紋，還可以車高精度的模數(shù)螺旋零件(如圓柱、圊弧蝸桿)和端面(盤形)螺旋零件等。數(shù)控車床還可以配備精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質臺金成型刀具以及可以使用較高的轉速，所以車削出來的螺紋精度高，表面粗糙度小。程序編制、機床的加工教率和零件的加工精度都有重要影響。因此，應遵循一般的工藝原則并結合數(shù)控車床的特點，認真而詳細地制訂好零件的數(shù)控車削加工工藝。其主要內容有分析零件圖紙、確定工件在車床上的裝夾方式、各表面的加工順序和刀具的進給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。1.零件的分析如圖1.1所示為軸套零件三維模型圖，圖1.2所示為軸套二維零件圖（圖中有不清晰之處請參加CAD圖），試制定出該零件的加工工藝方案，編制其數(shù)控加工程序，并對程序進行仿真加工。圖1.2 零件三維圖圖1.1 零件二維圖1.1零件的尺寸標注分析零件圖上的尺寸是制造、檢驗零件的重要依據(jù)，生產中要求零件圖中的尺寸不允許有任何差錯。在零件圖上標注尺寸，除要求正確、完整和清晰外，還應考慮合理性，既要滿足設計要求，又要便于加工、測量。關于尺寸標注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公稱尺寸、基本尺寸、參考尺寸、重復尺寸等等。該零件圖說標注的尺寸均完整，符合國家要求，位置準確，表達清楚。1.2零件的幾何要素分析從圖1.1分析得知，該零件的結構主要由圓柱面、圓弧面、圓錐面、螺紋頭、螺紋孔、槽等特征組成，這些特征在普通車床上難以完成，需要在數(shù)控車上加工。1.3零件的技術要求分析該零件的尺寸精度要求有：尺寸52的尺寸精度等級為IT7級、尺寸35的尺寸精度等級為IT7級、尺寸36的尺寸精度等級為IT10級、尺寸20的尺寸精度等級為IT7級、尺寸S50的尺寸精度等級為IT8-9級、尺寸3-4的尺寸精度等級為IT9級、尺寸3-3的尺寸精度等級為IT9級，其余未注尺寸精度公差按IT12進行控制。各軸段的位置精度有：145的精度為IT10級、73的精度等級為IT9-10級、30的精度等級為IT8-9級、26的精度等級為IT9-10級、20的精度等級為IT9-10級、19的精度等級為IT9-10級。表面粗糙度要求有：35外圓、S50圓弧面、20與45圓錐面、20內孔的表面粗糙度為Ra1.6um，其余未注表面粗糙度為Ra3.2um。綜上所述，該零件的加工精度較高，應設計比較合理的加工方案，選擇合適的刀具，合適的切削參數(shù)等等。2.毛坯及夾具的確定2.1毛坯的確定2.1.1常見的毛坯種類(1) 鑄件鑄件適用于形狀較復雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。 (2) 鍛件鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。(3) 型材型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。(4) 焊接件焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件。(5) 冷沖壓件冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機械、儀表、輕工電子產品方面應用廣泛。2.1.2毛坯選擇時應考慮的因素(1) 零件的材料及機械性能要求 零件材料的工藝特性和力學性能大致決定了毛坯的種類。 (2) 零件的結構形狀與外形尺寸(3) 生產綱領的大小(4) 現(xiàn)有生產條件(5) 充分利用新工藝、新材料為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產率，應充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機械中的應用。2.1.3毛坯的確定綜合考慮，根據(jù)以上因素及零件的技術要求，確定該零件的毛坯為棒料，其尺寸為55155mm，材料為45鋼。2.2夾具的選擇2.2.1數(shù)控車床工裝夾具的概念（1）數(shù)控車床夾具的定義和分類在數(shù)控車床上用于裝夾工件的裝置稱為車床夾具。車床夾具可分為通用夾具和專用夾具兩大類。通用夾具是指能夠裝夾兩種或兩種以上工件的夾具，例如車床上的三爪卡盤、四爪卡盤、彈簧卡套和通用心軸等；專用夾具是專門為加工某一特定工件的某一工序而設計的夾具。（2）夾具作用在數(shù)控車削加工過程中，夾具是用來裝夾被加工工件的，因此必須保證被加工工件的定位精度，并盡可能做到裝卸方便、快捷。選擇夾具時應優(yōu)先考慮通用夾具。使用通用夾具無法裝夾、或者不能保證被加工工件與加工工序的定位精度時，才采用專用夾具。專用夾具的定位精度較高，成本也較高。專用夾具的作用為：1）保證產品質量2）提高加工效率3）解決車床加工中的特殊裝夾問題4）擴大機床的使用范圍使用專用夾具可以完成非軸套、非輪盤類零件的孔、軸、槽和螺紋等的加工，可擴大機床的使用范圍。2.2.2零件基準與加工定位基準（1）基準1）設計基準設計基準是設計工件時采用的基準。例如軸套類和輪盤類零件的中心線。軸套類和輪盤類零件都是屬于回轉體類，通常將徑向設計基準設置在回轉體軸線上，將軸向設計基準設置在工件的某一端面或幾何中心處。2）加工定位基準加工定位基準即在加工中工件裝夾定位時的基準。數(shù)控車床加工軸套類及輪類零件的加工定位基準只能是被加工件的外圓表面、內圓表面或零件端面中心孔。3）測量基準被加工工件各項精度測量和檢測時的基準。機械加工工件的精度要求包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。尺寸誤差可使長度測量量具檢測；形狀誤差和位置誤差要借助測量夾具和量具來完成。在數(shù)控車削加工中盡量使得工件的定位基準與設計基準重合。盡量使工件的加工基準和工件的定位基準與工件的設計基準重合，是保證工件加工精度的重要前提條件。（2）數(shù)控車床定位基準的選擇定位基準的選擇包括定位方式的選擇和被加工件定位面的選擇。在數(shù)控車削加工中，較短軸類零件的定位方式通常采用一端外圓固定，即用三爪卡盤、四爪卡盤或彈簧套固定工件的外圓表面，此定位方式對工件的懸伸長度有一定限制，工件懸伸過長會在切削過程中產生變形，工件懸伸過長還會增大加工誤差甚至掉活。對于切削長度較長的軸類零件可以采用一夾一頂，或采用兩頂尖定位。在裝夾方式允許的條件下，零件的軸向定位面盡量選擇幾何精度較高的表面。2.2.3常見的夾具（1）圓周定位夾具在數(shù)控車削加工中，粗加工、半精加工的精度要求不高時，可利用工件或毛坯的外圓表面定位。1）三爪卡盤三爪卡盤是最常用的車床也是數(shù)控車床的通用卡具。三爪卡盤最大的優(yōu)點是可以自動定心。它的夾持范圍大，但定心精度不高，不適合于零件同軸度要求高時的二次裝夾。三爪卡盤常見的有機械式和液壓式兩種。液壓卡盤裝夾迅速、方便，但夾持范圍小，尺寸變化大時需重新調整卡爪位置。數(shù)控車床經常采用液壓卡盤，液壓卡盤特別適用于批量加工。2）軟爪由于三爪卡盤定心精度不高，當加工同軸度要求較高的工件、或者進行工件的二次裝夾時，常使用軟爪。通常三爪卡盤的卡爪要進行熱過處理，硬度較高，很難用常用刀具切削。軟爪是改變上述不足而設計制造的一種具有切削性能的夾爪。加工軟爪時要注意以下幾方面的問題：.軟爪要在與使用時相同的夾緊狀態(tài)下進行車削，以免在加工過程中松動和由于反向間隙而引起定心誤差。車削軟爪內定位表而時，要在軟爪尾部夾一適當?shù)膱A盤，以消除卡盤端面螺紋的間隙。.當被加工件以外圓定位時，軟爪夾持直徑應比工件外圓直徑略小。其目的是增加軟爪與工件的接觸面積。軟爪內徑大于工件外徑時，會造成軟爪與工件形成三點接觸,此種情況下夾緊牢固度較差，所以應盡量避免。當軟爪內徑過小時，會形成軟爪與工件的六點接觸，不僅會在被加工表面留下壓痕，而且軟爪接觸面也會變形。這在實際使用中都應該盡量避免。軟爪有機械式和液壓式兩種。軟爪常用于加工同軸度要求較高的工件的二次裝夾。3）卡盤加頂尖在車削質量較大的工件時，一般工件的一端用卡盤夾持，另一端用后頂尖支撐。為了防止工件由于切削力的作用而產生的軸向位移，必須在卡盤內裝一限位支撐，或者利用工件的臺階面進行限位。此種裝夾方法比較安全可靠，能夠承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位準確，所以在數(shù)控車削加工中應用較多。4）芯軸和彈簧芯軸當工件用已加工過的孔作為定位基準時，可采用芯軸裝夾。這種裝夾方法可以保證工件內外表面的同軸度，適用于批量生產。芯軸的種類很多。常見的芯軸有圓柱芯軸、小錐度芯軸，這類芯軸的定心精度不高。彈簧芯軸（又稱漲心芯軸），既能定心，又能夾緊，是一種定心夾緊裝置。5）彈簧夾套彈簧夾套定心精度高，裝夾工件快捷方便，常用于精加工的外圓表面定位。它特別適用于尺寸精度較高、表面質量較好的冷拔圓棒料的夾持。它夾持工件的內孔是規(guī)定的標準系列，并非任意直徑的工件都可以進行夾持。6）四爪卡盤加工精度要求不高、偏心距較小、零件長度較短的工件時，可以采用四爪卡盤進行裝夾，如圖3-12所示。四爪卡盤的四個卡爪是各自獨立移動的，通過調整工件夾持部位在車床主軸上的位置，使工件加工表面的回轉中心與車床主軸的回轉中心重合。但是，四爪卡盤的找正煩瑣費時，一般用于單件小批生產。四爪卡盤的卡爪有正爪和反爪兩種形式。（2）中心孔定位夾具1）兩頂尖撥盤兩頂尖定位的優(yōu)點是定心正確可靠，安裝方便。主要用于精度要求較高的零件加工。頂尖作用是進行工件的定心，并承受工件的重量和切削力。頂尖分前頂尖和后頂尖。兩頂尖裝夾工件時的安裝為：先使用對分夾頭或雞心夾頭夾緊工件一端的圓周，再將撥桿旋入三爪卡盤，并使撥桿伸向對分夾頭或雞心夾頭的端面。車床主軸轉動時，帶動三爪卡盤轉動，隨之帶動撥桿同時轉動，由撥桿撥動對分夾頭或雞心夾頭，撥動工件隨三爪卡盤的轉動而轉動。兩頂尖只對工件有定心和支撐作用，必須通過對分夾頭或雞心夾頭的撥桿帶動工件旋轉。使用兩頂尖裝夾工件時的注意事項：.前后頂尖的連線應該與車床主軸中心線同軸，否則會產生不應有的錐度誤差。.尾座套筒在不與車刀干涉的前提下，應盡量伸出短些，以增加剛性和減小振動。.中心孔的形狀應正確，表面粗糙度應較好。.兩頂尖中心孔的配合應該松緊適當。2）撥動頂尖車削加工中常用的撥動頂尖有內、外撥動頂尖和端面撥動頂尖兩種。.內、外撥動頂尖這種頂尖的錐面帶齒，能嵌入工件，撥動件旋轉。.端面撥動頂尖這種頂尖種用端面撥爪帶動工件旋轉，適合裝夾工件的直徑在50mm150mm之間。（3）其他車削工裝夾具數(shù)控車削加工中有時會遇到一些形狀復雜和不規(guī)則的零件，不能用三爪或四爪卡盤裝夾，需要借助其他工裝夾具，如花盤、角鐵等夾具。1）花盤被加工零件回轉表面的軸線與基準面相垂直，且表面外形復雜的零件可以裝夾在花盤上加工。2）角鐵被加工零件回轉表面的軸線與基準面相平行、且表面外形復雜的零件可以裝夾在角鐵上加工。2.2.4夾具的確定（1）定位基準的選擇粗基準的選擇：選擇零件的毛坯外圓為粗基準。精基準的選擇：以兩端面中心孔為精基準。（2）裝夾方式的選擇通過對該零件的分析，確定該零件的裝夾在粗車以及車左頭時可直接用三爪卡盤裝夾；車右端及中間部位時，由于工件伸出卡盤外的長度較長，故需要選用卡盤加頂尖的方式裝夾。3.刀具的選擇數(shù)控車床一般采用機夾可轉位刀具，所用的刀具，要求有可靠的斷屑性能，足夠的耐用，刀片轉位后有精確的重復定位精度，刀片要有足夠的夾緊可靠性，此外，由于數(shù)控車床功率比較大，剛性強，要求刀具壽命較長，質量相對穩(wěn)定，因此，對刀片材料的要求高，以保證刀具壽命，一般情況下大多使用涂層刀片。3.1刀具材料的選擇刀片材料要根據(jù)零件材料及熱處理后的材料性能合理選用。對與一般低碳鋼，低碳低合金鋼的加工刀片材料可以選擇普通硬質合金或超微粒子硬質合金材料，在國際標準中（ISO），硬質合金通常分為三大類，即K、P、M分別相當與我國國標中的YG、YT YW類。通常情況下又分別在K、P、M三種代號后附加上01、05、20、40、50等數(shù)字進行更進一步細分。一般來講數(shù)字越小者硬度更高，但 韌性降低，數(shù)字越大韌性高但硬度降低。一般情況下K類主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料；P類主要用于加工普通鋼；M類主要用于加工難加工鋼，鑄鐵及有色金屬。超微粒子硬質合金適合加工不銹鋼、高錳高及耐熱鋼，選用時可結合具體加工工藝參數(shù)合理選擇。在數(shù)控車削中，為提高刀具壽命，實際應用中大多使用涂層刀具材料。涂層刀具是在韌性較好的工具表面涂上一層耐磨損，耐溶著、耐反應的物質，使刀具在切削中同時具有硬而不易破損的性能。涂層的方法分為兩大類，一為物質涂層PVD，另為化學涂層CVD，一般來說，物理涂層是在550以下將金屬和氣體離子化后噴涂在工具表面；而化學涂層則是將各種化合物通過化學反應來沉積在工具上形成表面皮膜，一般普遍采用中溫涂層，溫度控制在800左右。用于涂層常見的材料有Tic、TiN、TiCN、AI2O3等陶瓷材料，涂層厚度為5?15um。由于這些陶瓷材料都具有耐磨損（硬度高），耐化學反應等性能。所以涂層刀具是數(shù)控機床最為廣泛使用的刀具類型，從非金屬、鋁合金、到鑄鐵鋼以及高強度鋼、高硬度鋼和耐熱合金、鈦合金等難加工材料的切削中均可使用，比普通較硬質合金的性能要好，性能價格比較高，是數(shù)控機床用刀具材料的首選。對于普通鋼材，優(yōu)先選擇涂層刀片，高速連續(xù)切削選用涂層厚度為515um多為CVD法制造刀片。沖擊較強的斷續(xù)切削時，要求涂膜的附著強度以及涂層對工具的韌性不會產生太大的影響，所以選擇涂層厚度為2?3um左右采用PVD涂層的刀片。對于普通灰鑄鐵加工來講，線速度小于300m/min以下宜采用涂層硬質合金，線速度300?500m/min以內可采用陶瓷刀具。3.2常用的車刀選用3.2.1外圓、端面車刀的選用加工外圓及臺階是刀片的形狀有刀尖角為80菱形刀片，55菱形刀片，圓形刀片，方形刀片，等邊三角形刀片和35菱形刀片，其標準后角通常有0、7、11、25、30等幾種規(guī)格。主偏角主要有45、50、60、75、85、90、93、95等形式。一般情況下加工臺階軸類零件宜采用裝有80菱形刀片的95車刀，這種車刀的特點是前角和副偏角較大，摩擦小，消振散熱性好，不易拉毛零件表面，加工外圓或端面都很好用。粗加工外圓或端面則可采用裝80菱形刀片的車刀，這時不用80刀尖而是用100刀尖的菱形刀片，這樣不但進一步提高刀尖的強度，而且還提高了刀片的利用率有效提高粗加工時的加工效率。重切削時應考慮選擇圓形刀片，以滿足切削要求，提高加工效率。斷屑槽形式選用應結合粗、精加工，切削用量，切削連續(xù)性等方面合性選用。標準刀桿截面通常為矩形、正方形和圓性三種，從成本和使用方便性上考慮，應優(yōu)先采用正方形截面刀桿，刀桿的標準長度32?500mm，一般情況下，為提高切削過程的刀具剛度，在能夠滿足加工需要，又不會與零件其他部位產生干涉的情況下，刀桿長度不宜過長。刀桿結構還要根據(jù)零件加工時的走刀方向，選擇左手刀或右手刀。選擇刀片角度和刀桿結構和連接形式時，要充分考慮零件的結構特點，以避免零件加工時刀具與零件其他部位產生干涉。刀片主要裝夾形式同前所述，采用正方形刀片的刀具具有結構簡單，制造工藝好等優(yōu)點。80-84角菱形刀片，刀尖和刀邊抗破損的能力最強。3.2.2孔加工刀具的選用加工內孔時，最常采用裝有80菱形刀片的95車刀或采用裝有60三角形刀片的91車刀。若加工內孔徑比外空徑大的臺階孔時宜采用裝有55菱形刀片的110車刀，這樣在加工大內徑臺階孔時，可避免與零件直徑小的內孔發(fā)生干涉（圖3.1）。為了防止切削拉毛零件加工表面，刀片斷屑槽的選擇一定要合理，要求選用槽性較窄有多級斷屑槽或點式斷屑槽等斷屑性能好的刀片。選擇刀片角度和刀桿結構和連接形式時，要充分考慮零件內孔的結構特點，避免零件加工時刀具與零件發(fā)生干涉。一般情況下，只要不影響排屑，應盡量選擇剛性較好的車刀，由于圓形刀桿比方形刀桿截面積大些，刀具剛性好，并且刀尖還能與刀桿軸線在同一平面內，所以應優(yōu)先選擇圓形刀桿加工內孔。對于一些精度要求高，變形要求小的零件加工，應考慮選用帶冷卻孔的刀桿，以降低加工過程中的切削熱，減少零件變形。圖切槽刀具的選用標準切槽刀一般分為雙刃單面結構、按工藝方法不同主要分為徑向、軸向、切斷三種類型。通常情況下，切槽刀大多為成形刀，刀頭形狀根據(jù)零件上槽的形狀可分為直切槽刀和圓弧切槽刀也可根據(jù)零件需要定做特殊槽型和復合刀具。在使用切槽刀車削內槽時，為使排屑方便，防止切屑拉毛零件，應充分考慮斷屑槽的形狀。切槽刀的刀桿結構形式較多，刀片夾緊形式主要有兩種，即自夾式夾緊和螺釘上壓式壓緊結構。采用螺釘上壓式方式用與大直徑零件的切斷。刀片深槽，采用螺釘上壓式用于小直徑零件的切斷。刀片主要形式有單頭刀片和雙頭可轉位刀片，刀桿形式要避免與零件發(fā)生干涉，降低振動的前提下，要滿足加工質量，確保剛性，降低車削振動、經濟實惠。的原則合理選用。3.2.4螺紋加工刀具的選用車螺紋刀片按切削形式可以分為切頂槽型螺紋刀片和非切頂槽螺紋刀片；按螺紋標準分為米制和英制兩種形式，按加工特點可分為內、外螺紋刀片、按螺紋線方向分為正、反螺紋。刀片結構主要分為兩刃單面和三刃單面兩種形式。通常情況下應盡量選用可重磨底面帶有120V形定位面的切頂型升刃單面式刀片，為減少切削刀和振動力，刀片應選擇正面前角結構，刀片的其他角度要結合上述不同情況區(qū)別選用。螺紋刀桿分方形和圓形截面兩種類型，前者價格較低，后者剛性和加工精度較好，刀片與刀桿連接時需要增加力墊，刀桿按照螺紋旋線方向為標準型反向型，一定要根據(jù)零件螺紋旋線方向合理選用。除以上刀具外，在一些特殊的形狀車削時，還引用到成型車刀。3.3該零件加工所用的刀具根據(jù)其結構特性以及刀具的類型，確定該零件所需的刀具如表3-1所示。表3-1 數(shù)控車削加工刀具卡待加工表面刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料端面端面車刀95車刀硬質合金粗車外圓外圓車刀90硬質合金精車外圓外圓車刀84硬質合金車圓弧面外圓車刀75硬質合金切外槽外槽刀刀寬2.5mm硬質合金鉆底孔麻花鉆18mm高速鋼車內孔車鏜刀60硬質合金切內槽內槽刀刀寬4mm硬質合金車內螺紋內螺紋車刀60硬質合金4.工藝路線及其工藝卡片4.1工藝路線的確定4.1.1表面加工方法的選擇選擇表面加工方法時，一般先根據(jù)表面的加工精度和表面粗糙度要求，選定最終加工方法，然后再確定精加工前的準備工序的加工方法，即確定加工方案。由于獲得同一精度和同一粗糙度的方案有好幾種，選擇時還要考慮生產率和經濟性，考慮零件的結構形狀、尺寸大小、材料和熱處理要求及工廠的生產條件等。該零件的表面加工方法如下：（1）外圓的加工方法 粗車精車。（2）內孔輪廓的加工方法 鉆粗鏜精鏜。（3）槽的加工方法 粗切精切。4.1.2加工順序的安排數(shù)控車削加工順序應按照一下原則進行。（1）基面先行原則 用作基準的表面應優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。故第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基準加工其他表面。加工順序安排遵循的原則是上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。（2）先粗后精 切削加工時，應先安排粗加工工序，在較短的時間內，將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應由最后一刀連續(xù)加工而成。為充分釋放粗切加工時殘存在工件內的應力，在粗、精加工工序之間可適當安排一些精度要求不高部位的加工。如切槽、倒角、鉆孔等（3）先近后遠 盡可能采用最少的裝夾次數(shù)和最少的刀具數(shù)量，以減少重新定位或換刀所引起的誤差。一次裝夾的加工順序安排是先近后遠，特別是在粗加工時，通常安排離起刀點近的部位先加工，離起刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。（4）先內后外，內外交叉 對既有內表面(內腔)，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應先進行內、外表面的粗加工，后進行內、外表面的精加工。切不可將零件上一部分表面(外表面或內表面)加工完畢后，再加工其它表面(內表面或外表面)。4.1.3工藝路線的確定根據(jù)其表面加工方法及加工順序的原則，確定該零件的工藝路線如下：工序：粗車端面、外圓、打中心孔。 工步1 夾毛坯外圓粗車一頭端面及外圓，打中心孔。 工步2 夾上步粗車后的外圓，粗車另一頭端面及外圓，打中心孔。工序：卡盤加頂尖裝夾，車左端大外圓、中間圓弧段。 工步1 粗車外圓。 工步2 精車外圓。 工步3 切槽。 工步4 粗車中間圓弧段。 工步5 精車中間圓弧段。工序：夾左端外圓，頂右端中心孔，車左端錐面、螺紋頭、中間錐面及其槽。 工步1 粗車右端外圓、錐面、螺紋大徑、中間錐面。 工步2 精車右端外圓、錐面、螺紋大徑、中間錐面。 工步3 切中間錐面上3-3槽、切螺紋退刀槽。 工步4 車外螺紋。工序：夾右端52外圓，將右端向外伸出25mm，車右端35外圓、鉆、鏜內孔、車內螺紋。 工步1 粗車外圓。 工步2 鉆底孔。 工步3 粗鏜內孔。 工步4 精鏜內孔。 工步5 切內螺紋退刀槽。 工步6 車內螺紋。 工步7 精車外圓。4.2工藝卡片的制定數(shù)控加工工藝文件一般包括機械加工工藝過程卡片和數(shù)控加工工序卡片，它們指引者加工操作人員進行加工，是機械加工工藝規(guī)程設計中必不可少的部分，其填寫過程包括以下幾個方面。（1）工藝文件的校核；（2）工藝文件的會簽；（3）工藝文件的批準；（4）工藝文件的更改。該零件的工藝卡片如下列表所示。表4-1 機械加工工藝過程卡機械加工工藝過程卡零件名稱軸套材料45鋼毛坯尺寸55150mm序號工序名稱工序內容車間設備工裝下料裁剪毛坯普車粗車端面、外圓、打中心孔。金工CA6140普車三爪自定心卡盤數(shù)車車左端大外圓、中間圓弧段。金工GS980TD三爪卡盤、尾座頂尖數(shù)車車左端錐面、螺紋頭、中間錐面及其槽。金工GS980TD三爪卡盤、尾座頂尖數(shù)車車右端35外圓、鉆、鏜內孔、車內螺紋。金工GS980TD軟爪終檢檢驗各尺寸是否合格檢驗室表4-2 工序的數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡零件名稱夾具名稱使用設備工序號程序編號O0001軸套三爪定心卡盤廣州數(shù)控車床工步號工序內容刀具號刀具名稱背吃刀量mm主軸轉速r/mm進給速度mm/r備注1粗車外圓T0190外圓車刀1500120自動2精車外圓T0284外圓車刀0.280080自動3切槽T035mm外槽刀35030自動4粗車中間圓弧段T0475外圓車刀500100自動5精車中間圓弧段T0475外圓車刀0.280080自動6檢驗表4-3 工序的數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡零件名稱夾具名稱使用設備工序號程序編號O0002軸套三爪定心卡盤廣州數(shù)控車床工步號工序內容刀具號刀具名稱背吃刀量mm主軸轉速r/mm進給速度mm/r備注1粗車右端外圓、錐面、螺紋大徑、中間錐面T0190外圓車刀1500120自動2精車右端外圓、錐面、螺紋大徑、中間錐面T0284外圓車刀0.280080自動3切中間錐面上3-3槽、切螺紋退刀槽T032.5mm槽刀40030自動4車M27螺紋T0460螺紋車刀4002自動5檢驗表4-4 工序的數(shù)控加工工序卡數(shù)控加工工序卡零件名稱夾具名稱使用設備工序號程序編號O0003軸套三爪定心卡盤廣州數(shù)控車床工步號工序內容刀具號刀具名稱背吃刀量mm主軸轉速r/mm進給速度mm/r備注1粗車外圓T0190外圓車刀1500120自動2手動鉆底孔18麻花鉆300手動3粗鏜內孔T0260鏜刀0.8400100自動4精鏜內孔T0260鏜刀0.175070自動5切內螺紋退刀槽T034mm內槽刀30050自動6車內螺紋T0460內螺紋車刀4002自動7精車外圓T0584外圓車刀80080自動5.數(shù)控編程5.1數(shù)控編程的定義及分類5.1.1數(shù)控編程的定義編程是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。5.1.2數(shù)控編程的分類數(shù)控編程又可分為手工編程和自動編程兩類。手工編程時，整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。自動編程是用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作有計算機來實現(xiàn)。5.1.3編程方法的選擇該零件的刀具軌跡路徑主要由直線、圓弧組成，坐標點尺寸計算方便，故采用手工編程的方式編制其加工程序。5.2編程原點的確定該零件為規(guī)則的回轉型零件，其坐標原點可設在軸的兩端面中心上，這樣方便編程坐標的計算。其坐標原點如圖5.1所示。圖5.1 坐標原點5.3加工程序清單5.3.1工序的加工程序清單程序解釋說明O0001程序號T0101（90外圓車刀）換1號刀M03 S500主軸正轉，轉速500M08切削液開G00 X55 Z2快速運動至切削起點G90 X53 Z-112 F120粗車外圓至53mm X52.2 Z-112粗車外圓至52.2mmG00 X100 Z100快速運動至換刀位置T0202（84外圓車刀）換2號刀M03 S800主軸正轉，轉速800G00 X51.99 Z2快速運動至切削起點G01 Z-112 F80精車外圓至51.99mmX53 退刀G00 X100 Z100快速運動至換刀位置T0303（5mm槽刀）換3號槽刀M03 S350主軸正轉，轉速350G00 X54 Z-72快速運動至切削位置G01 X34.7 F30切槽G00 X100徑向退刀Z100軸向退刀T0404（70外圓車刀）換4號刀M03 S500主軸正轉，轉速500G00 X54 Z-71快速運動至循環(huán)起點G73 U8.5 W0.5 R7建立G73外圓車削循環(huán)G73 P100 Q200 U0.2 W0.2 F100設定起終程序段、精加工余量N100 G01 X34.7 F120徑向進刀 Z-72軸向進刀 G03 X44.592 Z-101.31 R25車圓弧R25 G02 X52 Z-111 R7車圓弧R7N200 G01 X53退刀M03 S750主軸正轉，轉速750G70 P100 Q200精車圓弧面G00 X100 Z100快速運動至換刀位置M05主軸停止M09切削液關M30程序結束5.3.2工序的加工程序清單程序解釋說明O0002程序號T0101（90外圓車刀）換1號刀M03 S500主軸正轉，轉速500M08切削液開G00 X54 Z2快速運動至循環(huán)起點G71 U2 R2 建立G71車削循環(huán)G71 P100 Q200 U0.2 W0.2 F120設定起終程序段，精車余量N100 G00 X22.4徑向進刀 G01 Z0 F100靠近工件 X26.4 Z-2 F80倒角 Z-19車螺紋大徑 X33.4平端面 X40 W-8車錐面 X51.99平端面N200 W-7車外圓G00 Z-75快速運動至下一切削點G71 U2 R2建立G71車削循環(huán)G71 P300 Q400 U0.2 W0.2 F120設定起終程序段，精車余量N300 G00 X42.5快速進刀 G01 Z-78 F100切削進刀 X51.99 Z-105車錐面N400 Z-106退刀G00 X100徑向退刀Z100軸向退刀T0202（84外圓車刀）換2號刀M03 S800主軸正轉，轉速800G00 X54 Z2快速運動至循環(huán)起點G70 P100 Q200精車N100至N200之間的程序段G00 X51.99 Z-75快速運動至下一個循環(huán)起點G70 P300 Q400精車N300至N400之間的程序段G00 X100 Z100快速運動至換刀位置T0303（2.5mm槽刀）換3號刀M03 S400主軸正轉，轉速400G00 X54 Z-99快速運動至第一個切槽點G01 X36 F30切第一個槽第一刀X54 F100退刀W0.49運動至第二刀起刀點X36 F30切第一個槽第二刀X54 F100退刀G00 X52 Z-92快速運動至第二個切槽點G01 X36 F30切第二個槽第一刀X52 F100退刀W0.49運動至第二刀起刀點X36 F30切第二個槽第二刀X52 F100退刀G00 X50 Z-85快速運動至第三個切槽點G01 X36 F30切第三個槽第一刀X50 F100退刀W0.49運動至第二刀起刀點X36 F30切第三個槽第二刀X54 F100退刀G00 Z-19快速運動至螺紋退刀槽切削起點G01 X23 F30切第一刀X50 F100退刀Z-17.5運動至第二刀起點X23 F30切第二刀X50 F100退刀G00 X100 Z100快速運動至換刀點T0404（60螺紋車刀）換4號刀M03 S400主軸正轉，轉速400G00 X29 Z2快速運動至循環(huán)起點G76 P010060 Q100 R100建立G76螺紋車削循環(huán)G76 X24.4 Z-17 P1200 Q500 F2設定參數(shù)G00 X100 Z100快速運動至換刀點M05主軸停止M09切削液關M30程序結束5.3.3工序的加工程序清單程序解釋說明O0003程序號T0101（90外圓車刀）換1號刀M03 S500主軸正轉，轉速500M08切削液開G00 X54 Z2快速運動至循環(huán)起點G71 U1 R1建立G71車削循環(huán)G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120設定起終程序段，精加工余量N100 G00 X0快速進刀 G01 Z0 F80靠近工件 X33平端面 X35 Z-1倒角 Z-15車外圓 G02 X45 Z-20 R5倒圓角 G01 X47.99平端面 X51.99 W-2倒角N200 X54退刀G00 X100 Z100快速運動至換刀點M00程序暫停，用尾座鉆頭鉆孔T0202（60鏜刀）換2號刀M03 S400主軸正轉，轉速400M08切削液開G00 X19.8 Z2快速運動切削起點G01 Z-30.5 F100粗鏜內孔G00 X16退刀Z2退刀X20.01進刀至精鏜位置M03 S750主軸正轉，轉速750G01 Z-30.5 F50精鏜內孔G00 X16退刀Z2X21.4快速進刀至螺紋小徑位置G01 Z-20 F100鏜螺紋孔底徑G00 X16退刀Z100X100快速運動至換刀位置T0303（4mm內槽刀）換3號刀M03 S300主軸正轉，轉速300G00 X0Z-20快速運動至下刀點G01 X24 F30切內槽X0退刀G00 Z100X100快速運動至換刀點T0404（60內螺紋車刀）換4號刀M03 S400主軸正轉，轉速400G00 X19 Z2快速運動至循環(huán)起點G76 P010060 Q100 R100建立G76螺紋車削循環(huán)G76 X23.4 Z-18 P1200 Q500 F2設定參數(shù)G00 X100 Z100快速運動至換刀位置T0505（84外圓車刀）換5號刀M03 S800主軸正轉，轉速800G00 X54 Z2快速運動至循環(huán)起點G70 P100 Q200精車外輪廓G00 X100 Z100快速運動至換刀位置M05主軸停止M09切削液關M30程序結束6.仿真加工仿真加工的目的是為了校驗所編制的程序是否有誤。下面運用斯沃數(shù)控仿真軟件V6.20版對程序進行仿真加工。其操作界面（FANUC OiT）如圖6.1所示。圖6.1 FANUC OiT操作面板首先新建一個文本文檔，將上一章中的程序清單復制并粘貼至文本文檔內，然后保存成擴展名為.CNC（或NC）文件。然后打開仿真軟件，對機床進行回零，然后按下編輯按鈕，再單擊程序，在操作面板中輸入O7788，按下“插入