數(shù)控加工工藝畢業(yè)設計論文

1、日照職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）數(shù)控加工工藝 姓 名 : 付衛(wèi)超 院 部 ： 機電工程學院 專 業(yè) ： 數(shù)控設備應用與維護 指導教師 ： 張華忠 班 級 ： 11級數(shù)控設備應用與維護二班 2014年05月摘 要隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，數(shù)控加工技術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，因為效率和質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大提高效率，提高產(chǎn)品的質量和檔次，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，確定切屑用量，對一些

2、工藝問題（如對刀點、加工路線等）也需要做一些處理，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。本文根據(jù)數(shù)控機床的特點。針對具體的零件，進行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切屑用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數(shù)控加工程序編制。通過整個工藝的過程的制定，充分體現(xiàn)了數(shù)控設備在保證加工精度、加工效率、簡化工序等方面的優(yōu)勢。關鍵詞 工藝分析 加工方案 進給路線 控制尺寸目 錄第1章 前言-第2頁第2章 工藝方案的分析-第3頁 2.1 零件圖-第3頁 2.2 零件圖分析-第3頁 2.3 零件技術要求分析-第3頁 2.4 確定加工方法-第3頁 2.5 確定加工方案-第4頁第3章 工件的

3、裝夾-第5頁 3.1 定位基準的選擇-第5頁 3.2 定位基準選擇的原則-第5頁 3.3 確定零件的定位基準-第5頁 3.4 裝夾方式的選擇-第5頁 3.5 數(shù)控車床常用的裝夾方式-第5頁 3.6 確定合理裝夾方式-第5頁第4章 刀具及切削用量-第6頁 4.1 選擇數(shù)控刀具的原則-第6頁 4.2 選擇數(shù)控車削刀具-第6頁 4.3 設置刀點和換刀點-第6頁 4.4 確定切削用量-第7頁第5章 軸類零件的加工-第8頁 5.1 軸類零件加工工藝分析-第8頁 5.2 軸類零件加工工藝-第11頁 5.3 加工坐標系設置-第13頁 5.4 保證加工精度方法-第14頁參考文獻 -第15頁第1章 前 言 數(shù)控

4、加工是機械制造中的先進的加工技術，也是一種高效率、高精度與高柔性特點的自動加工方法，數(shù)控加工技術可有效解決復雜、精密、小批多變零件的加工問題，充分適應了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，制造自動化是先進制造技術的重要組成部分，其核心技術是數(shù)控技術，數(shù)控技術是綜合計算機、自動技術、自動檢測及精密機械等高新技術的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)及所帶來的巨大利益，已經(jīng)引起了世界各國技術與工業(yè)界的普遍重視，目前，國內數(shù)控機床使用越來越普及，如何提高數(shù)控加工技術水平已成為當務之急，隨著數(shù)控加工的日益普及，越來越多的數(shù)控機床用戶感到，數(shù)控加工工藝掌握的水平是制約的手工編程與cad/cam集成化自動編程質量的關鍵因素。第2章 工藝方案分析

5、2.1 零件圖2.2 零件圖分析 該零件表面有圓柱、順圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。尺寸完整，選用毛坯為45#鋼，37mm120mm,無熱處理和硬度要求。2.3 零件技術要求分析 中批量生產(chǎn)條件編程，不準用砂布及銼刀等修飾表面，這是對平面高精度的要求，未注公差尺寸按 gb1804-m，調質處理hrc 2636，未注粗糙度部分光潔度按ra6.3,毛坯尺寸37mm120mm。2.4 確定加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和行為公差要求等全面考慮。 圖上幾個精度要求

6、較高的尺寸，因其公差值較小，所以編程時沒有取平均值，而取其基本尺寸。 通過上圖數(shù)據(jù)分析，考慮加工效率和加工的經(jīng)濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為中批量加工，故加工設備采用數(shù)控車床。 根據(jù)加工零件的外形和材料以及環(huán)境條件，故選用ca6140數(shù)控機床。2.5 確定加工方案 零件上比較精密的表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據(jù)質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確的確定從毛坯到最終成形的加工方案。毛坯先夾持右端，車至左端輪廓50mm處，左端加工16mm、倒角c1.5mm、螺紋m24mm2mm、32mm。調頭加工裝夾已加工32mm外圓，右端加工r

7、9mm、15mm、倒角c2mm、r7mm、錐度為10度的外圓、切退刀槽、螺紋m24mm2mm。該軸的加工順序為：預備加工-車端面-粗車左端輪廓-精車左端輪廓-粗精車螺紋-工件調頭-車端面-粗車右邊輪廓-精車右邊輪廓-切退刀槽-粗精螺紋。 第3章 工件的裝夾3.1 定位基準的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。3.2 定位基準選擇的原則 1）基準重合原則。 為了避免基準不重合誤差，方便編程，應

8、選用工序基準作為定位基準，盡量使工序基準、定位基準、編程原點三者統(tǒng)一。 2）便于裝夾原則。 所選擇的定位基準應能保證定位的準確、可靠，定位夾緊機構簡單、易操作、敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。 3）便于對刀的原則。 批量加工時在工件坐標系已經(jīng)確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。3.3 確定零件的定位基準以左右端大端面為定位基準。3.4 裝夾方式的選擇 為了工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質量，而且對生產(chǎn)率、加工成本及操作安都有直接影響。3.5 數(shù)控車床常用的裝夾方式 1) 在三爪自定心

9、卡盤上裝夾。 三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便，省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。 對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 3）用卡盤和頂尖裝夾。 當車削質量較大的工件時，要一段用卡盤夾住，另一段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準，應用較廣泛。 4）用心軸裝夾。 當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好軸向定位準確。

10、3.6 確定合理的裝夾方式 裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯右端，加工左端達到工件精度要求，再工件調頭加工，用三爪自定心卡盤卡住毛坯左端32，加工左端達到精度要求。第4章 刀具及切削用量4.1 選擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則根據(jù)優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點，根據(jù)刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)

11、揮其切削性能，提高生產(chǎn)率，刀具壽命可選的低些，一般取1530min。對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選的高些，應保證刀具可靠性。車間內某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低些，當某些工序單位時間內所分擔到的全廠開支較大時，刀具壽命應選的低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，同時要求安裝調整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀

12、具常采用適用高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒度硬質合金）并使用可轉位刀片。4.2數(shù)控車削用的工具 數(shù)控車床車刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀等三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數(shù)控車削加工中，常見的成形車刀有小小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線型切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖是由直線型的主副切削刃組成。尖形車刀幾何參數(shù)的選擇方法與普通車削時基本相同，但應結合數(shù)控加工的特點（如加工路線、加工干涉等）進行全面的考慮。并應兼顧刀尖本身的強度。 圓弧形車刀;圓弧形車刀是以一圓度

13、或輪廓誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖。因此,刀位點不在圓弧上,而在該圓的圓心上圓弧形車刀可以用于車削內外表面,特別適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面.選擇車刀圓弧半徑時應考慮兩點，車刀切削刃的圓弧半徑小于或等于零件凹型輪廓上的最小曲率半徑，以免發(fā)生加工干涉。該半徑不宜選 擇太小，否則不但造 成困難，還會因為刀尖太弱或刀體散熱能力差而導致車刀損壞。4.3設置刀點和換刀點刀具究競從什么位置開始移動到指定的位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，心須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置 ，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起點或起刀點，

14、此起始點一般通過對刀來確定，所以，該 點又稱為起刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置，對刀點設置原則是：便于數(shù)值處理的簡化和簡化程序編制，易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可以設置在零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應設置在零件的設計基準或工藝機床上，實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放在對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”重合。所謂刀位點是指刀具的定位基準點，車刀的刀位點是刀尖或刀尖的圓弧中心。平底立銑刀是是刀具軸線與刀具底面的交點。球頭銑刀是球的中心。鉆頭是鉆尖。用于手動對刀操作，對刀精度較低。且效率低。有些工廠采用光

15、學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等。以減少對刀時間。提高對刀精度。加工過程中需要換刀時應規(guī)定換刀點。所謂換刀點是指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件以及其他部件為準。4.4 確定切削用量數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。第5章 典型軸類零件的加工5.1軸類零件加工工藝分析 （1）技術要求

16、軸類零件的技術要求主要是支承軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差等級通常it7it8.幾何形狀精度主要圓度和圓柱度。一般要求限制在直徑公差范圍之內。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一，圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面精度要求較高。 （2）毛坯選擇 軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸采用熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動機曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵件比較多，如圖典型軸類直徑相差不大，采用直徑為37mm，材料45#鋼，在鋸床上按120mm下料 （3）定位基準選擇: 軸類零件外圓表面、內孔、螺紋等表面的同軸度，

17、以及端面對軸中心線，用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓表面和端面，因此，常用中心孔作為軸加工的定位基準。當不能采用中心孔時或粗加工時為了提高工作裝夾剛性，可以采用軸的外圓表面作為定位基準，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準，能承受較大的切削力，但重復定位精度并不太高。 數(shù)控車削時，為了能用同一程序重復加工和工件調頭加工軸向尺寸的準確性。或為了端面余量均勻，工件軸向需要定為。采用中心孔定位時，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時，則應采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限末支撐，以工件端面或臺階面作為軸向定位基準。 （4）軸類零件的預備

18、加工。車削之前常需要根據(jù)情況的具體安排預備加工，內容通常有：直毛坯出廠時或在運輸和保管過程中，或熱處理時常會發(fā)生彎曲變形。過量彎曲變形會造成加工余量不足及裝夾不可靠。因此，在車削前需要增加校直工序。切斷用棒料刀切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床等上面進行，也可以再普通車床上切斷或在沖床上用沖模沖切。車端面和鉆中心孔-對數(shù)控車削而言，通常將他們作為預備加工工序安排。 （5）熱處理工序： 鑄、鍛件毛坯在粗車前應根據(jù)材質和技術要求安排正火淬火和退火處理，以消除應力，改善組織和切削性能，性能要求較高的毛坯在粗加工后，精加工前應安排跳質處理， 以提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨要求不高

19、的零件，調質也常作為最終的熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學熱處理，以提高其耐磨性。 (6) 加工工序的劃分一般可按下列方法進行 1) 刀具集中分序法。 就是按照所用的刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部分。再用第二把刀、第三把完成它們可以完成的所有部位。這樣，可以減少換到次數(shù)，壓縮空行程的時間，減少不必要的定位誤差。 2) 以加工部位分序法。 對于加工內容很多的零件，可按其結構特點將加工部分分成幾個部分，如內形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面。后加工孔，先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何形狀，先加工精度要求比較低的部位，后加工精

20、度要求比較高的部位。 3) 以粗、精加工分序法。 對易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結構和工藝性。機床的功能，零件的數(shù)控加工內容有多少，安裝的次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據(jù)實際情況來定，但一定要合理。 （7）工時安排。 加工順序的安排應根據(jù)零件的結構和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮。重點是工件的剛性不被破壞。順序一般按照下列原則進行； 1) 上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊。中間穿插有通用機床加工工序的也要

21、綜合考慮。 2) 先進行內形內腔加工工序，后進行外形加工的工序。 3) 以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。 4） 在同一安裝中進行多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。在數(shù)控車床上粗車、半精車分別用同一加工程序控制 （8）走刀路線和對刀點選擇。 走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動到切削起始點、刀具切入、切出并返回切削起始點或對刀點等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是其零件輪廓進行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程路線。合理確定對刀點，對刀點可以設立在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準位或已精加工

22、部位，有時在第一道工序后對刀點被加工損壞，會導致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序對刀時注意要在與定位基準有相對固定尺寸關系的地方設立一個相對對刀位置，這樣可以根據(jù)它們之間的相對位置關系找回原對刀點。這個相對對刀位置通常設在機床工作臺或夾具上。通過對走刀路線以及數(shù)控加工工藝的分析，現(xiàn)確定工件左邊加工部分走刀路線，如下圖所示圖5.11 工件加工路線工件左邊加工部分走刀路線，如下圖所示 圖5.125.2 軸類零件加工工藝 （1）確定加工順序及進給路線 加工順序按粗到精、由近到遠的原則確定。工件左端加工：即先從左到右進行外輪廓粗車（0.5mm余量精車），然后從左到右進行外輪廓精車，最

23、后加工螺紋。工件調頭，工件右端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓、切退刀槽、最后精加工螺紋。（2）選擇刀具 1）車端面。 選用硬質合金45端度車刀，粗、精車用一把刀完成。 2）粗、精車外圓。 （因為程序選用g71循環(huán)，所以粗、精車選用同一把刀）硬質合金90度車刀，kr=90度，kr=60度；e=30度，（因為有圓弧輪廓）以防與工件輪廓發(fā)生干涉，如果有必要就用圖形來檢驗。 3）車槽。 選用硬質合金車槽刀（刀長12mm,刀寬3mm）。 4）車螺紋。 選用60度硬質合金外螺紋車刀。 （3） 選擇切削用量及計算 切削速度、進給量和切削深度三者稱為切削用量。它們是影響工件加工質量和生產(chǎn)效率的重要因素。車削

24、時，工件加工表面最大直徑的線速度稱為切削速度，以v（m/min）表示，其計算公式 v=pdn/1000（m/min） 式中： d工件待加工表面的直徑（mm） n車床主軸每分鐘的轉速（r/min） 根據(jù)零件的結構特點，外輪廓采用90度硬質合金外圓車刀，輪廓粗加工留0.5mm的精車余量，一般粗加工時選主軸轉速為s=800r/mim，精加工選擇主軸轉速為s=1000r/min。綜合如表5.21.表5.21切削用量選擇主軸轉速s（r/min）進給量f（mm/r）背吃刀量ap/mm粗車外圓輪廓800 0.12.5精車外圓輪廓1000 0.050.5粗、紋 300 1.50.4切槽 500 1.50.1數(shù)控加工刀具卡片如下表5.22 表5.22 刀具卡片產(chǎn)品零件或代號零件名稱軸圖號序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面?zhèn)渥?t01硬質合金端面45度車刀1粗、精車端面2t02硬質合金90度外圓車刀1粗、精外輪廓面3t03硬質合金車槽刀1切槽4460度合金外螺紋車刀1粗、精車螺