冶金技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-軸套類零件的加工工藝及設(shè)計(jì)

1、目 錄1 引 言12 數(shù)控機(jī)床的概述22.1 數(shù)控及自動(dòng)編程的發(fā)展簡介22.1.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程：22.1.2 自動(dòng)編程軟件的發(fā)展、聯(lián)系及優(yōu)越性22.2 數(shù)控機(jī)床的基本組成及工作原理32.2.1 數(shù)控機(jī)床的基本組成32.2.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理32.3 數(shù)控機(jī)床的分類32.3.1 按控制刀具與工件相對運(yùn)動(dòng)軌跡分類32.3.2 按加工方式分類32.3.3 按控制坐標(biāo)軸數(shù)分類42.3.4 按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類42.4 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍42.5 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)4第三章 軸類零件的加工工藝5第四章 軸類零件實(shí)例加工（一）64.1 實(shí)體零件的生成64.2 加工工藝分析74.2.1 分析零件

2、圖紙和工藝分析74.2.2 確定裝夾方案94.2.3 確定加工路線及進(jìn)給路線94.2.4 刀具的選擇104.3 選擇切削用量124.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定124.3.2 進(jìn)給速度的確定124.3.3 背吃刀量確定124.4 編程134.4.1編程技巧134.4.2編程特點(diǎn)154.4.3編程方法154.4.4編程步驟164.4.5實(shí)例分析165 典型實(shí)例分析（二）176 設(shè)計(jì)總結(jié)21附錄a 加工程序 23參考文獻(xiàn)30致 謝311 引 言科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一。他不僅能夠提高品質(zhì)

3、質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動(dòng)條件，但是采用這種自動(dòng)和高效率的設(shè)備需要很大的初期投資，以及較長的生產(chǎn)周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件下，才會(huì)有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著消費(fèi)向個(gè)性化發(fā)展，單件小批量多品種產(chǎn)品占到70%-80%，這類產(chǎn)品的零件一般采用通用機(jī)床來加工。而通用機(jī)床的自動(dòng)化程度不高，基本上由人工操作，難于進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和保證質(zhì)量。特別是由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿行機(jī)床或者借助畫線和樣板用手工操作的方法來完成，其加工精度和生產(chǎn)率受到極大影響。為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度要求高的零件的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的，能夠適應(yīng)產(chǎn)品

4、頻繁變化的“柔性”自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床才得已產(chǎn)生和發(fā)展。數(shù)控技術(shù)是數(shù)字控制（numerical control）技術(shù)的簡稱。它采用數(shù)字化信號(hào)對被控制設(shè)備進(jìn)行控制，使其產(chǎn)生各種規(guī)定的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。利用數(shù)控技術(shù)可以把生產(chǎn)過程用某中語言編寫的程序來描述，將程序以數(shù)字形式送入計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ玫臄?shù)字計(jì)算裝置進(jìn)行處理輸出，并控制生產(chǎn)過程中相應(yīng)的執(zhí)行程序，從而使生產(chǎn)過程能在無人干預(yù)的情況下自動(dòng)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化。采用數(shù)控技術(shù)的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)（numerical control system）。根據(jù)被控對象的不同，存在多種數(shù)控系統(tǒng)，其中產(chǎn)生最早應(yīng)用最廣泛的是機(jī)械加工行業(yè)中的各種機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。所謂機(jī)床數(shù)

5、控系統(tǒng)就是以加工機(jī)床為控制對象的數(shù)字控制系統(tǒng)。安裝有數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控機(jī)床。它是數(shù)控系統(tǒng)與機(jī)床本體的結(jié)合體。數(shù)控車床是數(shù)控系統(tǒng)與車床本體的結(jié)合體；數(shù)控銑床是數(shù)控系統(tǒng)與銑床本體的結(jié)合體。除此之外還有數(shù)控線切割機(jī)床和數(shù)控加工中心等。數(shù)控機(jī)床是具有高附加值的技術(shù)密集型產(chǎn)品，是集機(jī)械、計(jì)算機(jī)、微電子、現(xiàn)代控制及精密測量等多種現(xiàn)代技術(shù)為一體的高度機(jī)電一體化設(shè)備。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生使傳統(tǒng)的機(jī)械加工發(fā)生了巨大的變化，這不僅表現(xiàn)在復(fù)雜工件的制造成為可能，更表現(xiàn)在采用了數(shù)控技術(shù)后使生產(chǎn)加工過程真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。- 5 - 2 數(shù)控機(jī)床的概述2.1 數(shù)控及自動(dòng)編程的發(fā)展簡介2.1.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程 由于計(jì)算

6、機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1952年美國泊森斯公司（parsons）和麻省理工學(xué)院（m.i.t.）合作，研制成功了世界上第一臺(tái)以數(shù)字計(jì)算機(jī)原理為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（numerical control簡稱nc）三坐標(biāo)銑床，開創(chuàng)了機(jī)械加工自動(dòng)化的新紀(jì)元。1955年數(shù)字控制（簡稱數(shù)控）機(jī)床進(jìn)入使用化階段，在發(fā)展曲面的加工中發(fā)揮了重要的作用。我國從1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，60年代中期進(jìn)入實(shí)用階段。目前我國已有許多機(jī)床廠能夠生產(chǎn)不同類型的數(shù)控機(jī)床。我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的研究、生產(chǎn)和推廣也取得了較大的發(fā)展，有力的推動(dòng)了各行業(yè)的技術(shù)改造，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。未來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面即數(shù)

7、控技術(shù)水平方面、數(shù)控系統(tǒng)方面及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方面。2.1.2 自動(dòng)編程軟件的發(fā)展、聯(lián)系及優(yōu)越性 cad/cam技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域中的重要組成部分。經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展，至今已形成了比較完整的科學(xué)技術(shù)體系，并在高新技術(shù)領(lǐng)域占有很重要的位置。隨著cad技術(shù)的發(fā)展，cad/cam一體化成為可能。從20世紀(jì)90年代起，cad/cam技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成，資源共享和產(chǎn)品生產(chǎn)與組織管理的高度自動(dòng)化，提高產(chǎn)品的競爭cad/cam系統(tǒng)之間和各個(gè)子系統(tǒng)之間要進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換。從狹義上講，nc編程就是cam的同意詞。利用nc加工技術(shù)，可以快速應(yīng)對市場的變化，提高產(chǎn)品的競爭力。同傳統(tǒng)機(jī)械

8、加工相比，nc加工具有如下優(yōu)勢：1 縮短了產(chǎn)品加工是的輔助時(shí)間，提高了加工效率。利用數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控加工中心進(jìn)行nc加工，基本上一次裝夾，減少了夾具設(shè)計(jì)與制造以及工件定位與裝夾時(shí)間。2 加工精度高、安全可靠。利用數(shù)控機(jī)床和nc加工技術(shù)，可以在制造前進(jìn)行加工路徑的模擬和仿真，減少加工過程中的誤差，并能進(jìn)行干涉檢查。能夠及早發(fā)現(xiàn)加工過程中的問題并加以修正。3 可以加工復(fù)雜的零件。一般機(jī)床不能加工的零件，都可以在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工并且加工精度高，可重復(fù)性好。隨著cad/cam一體化技術(shù)的發(fā)展，很多著名的軟件都具有很強(qiáng)的nc功能。在中國使用較為廣泛的集成軟件有pro/engineer、ugil、m

9、aster cam和catia等。pro/engineer是cad/cam/capp/pom于一體的，能夠完成制造業(yè)所需的各個(gè)方面功能設(shè)計(jì)的軟件包，pro/engineer集成了零件設(shè)計(jì)產(chǎn)品裝配及nc加工，具有銑削、車削、點(diǎn)火花線切割等加工編程能力。2.2 數(shù)控機(jī)床的基本組成及工作原理2.2.1 數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床加工零件的工作過程分以下幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：1、根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序；2、所編程序指令輸入機(jī)床數(shù)控裝置；3、數(shù)控裝置將程序（代碼）進(jìn)行譯碼、運(yùn)算之后，向機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出信號(hào)，以驅(qū)動(dòng)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)部件，并控制所需的輔

10、助動(dòng)作，最后加工出合格的零件。由此可知，數(shù)控機(jī)床的基本組成包括加工程序、輸入輸出裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)、電器邏輯裝置以及機(jī)床本體。由下圖2.2.1可知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程。 加工程序計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置(cnc）主軸電機(jī)機(jī)床本體進(jìn)給電機(jī)位置檢測速度控制單元主軸控制單元可編程控制器(plc)圖2.2.1：機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程2.2.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理由上圖可知，數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)，是根據(jù)工件圖樣要求及加工工藝過程，將所用刀具及機(jī)床各部件的移動(dòng)量、速度及動(dòng)作先后順序、主軸轉(zhuǎn)速、主軸旋轉(zhuǎn)方向及冷卻等要求，以規(guī)定的數(shù)控代碼形式，編制成程序單，并輸入到機(jī)床專用計(jì)算機(jī)

11、中。然后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令，進(jìn)行編譯、運(yùn)算和邏輯處理后，輸出各種信號(hào)和指令，控制機(jī)床各部分進(jìn)行規(guī)定的位移和有順序的動(dòng)作，加工出各種不同形狀的工件。 2.3 數(shù)控機(jī)床的分類2.3.1 按控制刀具與工件相對運(yùn)動(dòng)軌跡分類點(diǎn)位控制（point to point control ） 或位置控制（positioning）數(shù)控機(jī)床 輪廓控制contouring control數(shù)控機(jī)床 2.3.2 按加工方式分類1.金屬切削類：如數(shù)控車、鉆、鏜、銑、磨、加工中心等。2.金屬成型類：如數(shù)控折彎機(jī)、彎管機(jī)、四轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。3 特殊加工類： 如數(shù)控線切割、電火花、激光切割機(jī)等。4 其他類：如數(shù)控火焰切割機(jī)、三

12、坐標(biāo)測量機(jī)等。2.3.3 按控制坐標(biāo)軸數(shù)分類1 兩坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：兩軸聯(lián)動(dòng)，用于加工 各種曲線輪廓的回轉(zhuǎn)體，如數(shù)控車床。2 三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：三軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工曲面零件，如數(shù)控銑床、數(shù)控磨床。3 多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床：四軸或五軸聯(lián)動(dòng)，多用于加工形狀復(fù)雜的零件。 2.3.4 按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制方式分類1 開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 2 閉環(huán)控制（closed loop control）數(shù)控機(jī)床 3 半閉環(huán)控制（semi-closed loop control）數(shù)控機(jī)床 2.4 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍1 輪廓形狀復(fù)雜，加工精度高的零件； 2 用普通機(jī)床加工時(shí)，需要制作復(fù)雜工藝裝備的零件；3 用普通機(jī)床加工時(shí)，工藝路線過長

13、、工裝過多的零件；4 多品種、小批量生產(chǎn)的零件（100件以內(nèi)）；5 新產(chǎn)品的試制零件；6 價(jià)值昂貴，加工中不許報(bào)廢的零件；7 生產(chǎn)周期段的急需件；8 集銑、鉆、鏜、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等多種工序于一體的零件。2.5 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)1 適應(yīng)性強(qiáng)，適應(yīng)加工單件或中小批量復(fù)雜工件；2 加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；3 自動(dòng)化程度高，勞動(dòng)強(qiáng)度低，改善勞動(dòng)條件；4 生產(chǎn)效率高；5 良好的經(jīng)濟(jì)效益；6 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。為了達(dá)到機(jī)床的有效利用，獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益，一般軸套類零件的加工使用數(shù)控車床。在下面的章節(jié)里，我將圍繞兩種典型的數(shù)控車床來闡述軸套類零件的加工工藝。3 軸類零件的加工工藝軸類零件是機(jī)器中經(jīng)常遇

14、到的典型零件之一。它主要用來支承傳動(dòng)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。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細(xì)長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準(zhǔn)，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，主要要求如下：1 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。軸類零件中支承軸頸的精度要求最高，為it5it7；配合軸頸的尺寸精度要求可以低一些，為it6it9。2

15、形狀精度高。3 位置精度高，其一般軸的徑向跳動(dòng)為0.010.03，高精度的軸為0.0010.005。4 表面粗糙度比一般的零件高，支承軸頸和重要表面的表面粗糙度ra常為0.10.8um，配合軸頸和次要表面的表面粗糙度ra為0.83.2um。軸類零件一般常用的材料有45鋼、40cr合金鋼、軸承鋼gcr15和彈簧鋼65mn，還有20crmoti、20mn2b、20cr等。軸類零件最常用的毛坯是棒料和鍛件，只有一些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸，在質(zhì)量允許時(shí)才采用鑄件。由于毛坯經(jīng)過鍛造后，能使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，可獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度。所以除了光軸、直徑相差不大的階梯軸可使用熱軋料棒料或冷

16、拉棒料外，一般比較重要的軸大都采用鍛件。另外軸類零件的毛坯還需要經(jīng)過熱處理。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則：1 節(jié)約材料，減輕重量盡量采用等強(qiáng)度的外形尺寸，或大的截面系數(shù)的截面形狀。2 易于軸上零件的精確定位，穩(wěn)固裝配拆卸和調(diào)整。3 采用各種減少應(yīng)力應(yīng)用和提高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)措施。4 便于加工制造和保證精度。軸類零件中工藝規(guī)程的制訂，直接關(guān)系到工件質(zhì)量、勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種較合理，在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程中，須注意以下幾點(diǎn)：1 零件圖工藝分析中，需理解零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、精度、材質(zhì)、熱處理等技術(shù)要求，且要研究產(chǎn)品裝配圖，部件裝配圖及驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。2 滲碳件加工工藝路線一般為：下料

17、鍛造正火粗加工半精加工滲碳去碳加工淬火車螺紋、鉆孔或銑槽粗磨低溫時(shí)效半精磨低溫時(shí)效精磨。3 粗基準(zhǔn)選擇：有非加工表面，應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。對所有表面都需加工的鑄件軸，根據(jù)加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)，同時(shí)，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。4 精基準(zhǔn)選擇：要符合基準(zhǔn)重合原則，盡可能選設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個(gè)定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)重合。選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。4 軸類零件實(shí)例加工（一）圖2-2江西冶金技師學(xué)院2010畢業(yè)設(shè)計(jì) 4.2 加工工藝分析 如圖4.2.1-14.2.1

18、分析零件圖紙和工藝分析該軸類零件由圓柱、圓錐、圓弧、螺紋和槽等表面組成。零件材料為45號(hào)鋼，無熱處理要求，該零件進(jìn)行精加工，圖4.2.1-1中70不加工。通過上述分析，可以采用下面的工藝措施： 選用具有直線、圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控車床加工，機(jī)床名稱：cjk6032a數(shù)控機(jī)床,1 零件螺紋外徑、圓錐、側(cè)角、外圓和臺(tái)階可一次加工，圓弧已大于90°，加工是要注意保證加工不干涉。2 為便于裝夾，坯件左端預(yù)車出加持部分，右端也應(yīng)先車出并鉆好中心孔，毛坯用料為直徑70mm棒料。3 該零件在加工中只需要一次裝夾加工，從圖紙上進(jìn)行尺寸標(biāo)注分析：工件坐標(biāo)系的工件原點(diǎn)應(yīng)選擇定在零件裝夾后的右端面圓心處o（0

19、，0）點(diǎn)，如圖4.2.1-1所示。4.2.2 確定裝夾方案由于夾具確定了零件在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，因而根據(jù)要求夾具能保證零件在機(jī)床的正確坐標(biāo)方向，同時(shí)協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。因此數(shù)控機(jī)床的夾具應(yīng)定位可靠、穩(wěn)定，一般采用三爪自定心卡盤、四爪單動(dòng)卡盤或彈簧夾頭。分析本工件為外輪廓加工，外表面可以依次加工，無內(nèi)孔，可采用一次裝夾完成粗、精加工。為了保證在加工螺紋時(shí)確保工件不來回晃動(dòng),減少誤差,一般以軸線和左端面為定位基準(zhǔn),左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊,右端采用活動(dòng)頂尖支撐裝夾方案。4.2.3 確定加工路線及進(jìn)給路線加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，在一次裝夾中盡可能加

20、工出較多的工件表面。因此在本設(shè)計(jì)中加工路線是按先粗車（給精車留余量1mm），然后再精車，按先主后次的加工原則盡量使“刀具集中”，即用一把刀加工完相應(yīng)的部位，在換另一把刀加工其他部位。以減少空行程和換刀時(shí)間，因此：1 車外圓：自右向左加工，起加工路線為：先倒角切削螺紋的實(shí)際外圓28側(cè)角切削錐度部分撤消圓弧部分車削66。2 切槽：考慮到槽不太寬，可采用一把刀一刀完成，選擇刀具寬度與槽寬相等，分多刀步進(jìn)切削。步進(jìn)深度為1mm。3 車螺紋：分析螺紋深度不深，采用兩刀完成螺紋加工。4 切斷：零件加工結(jié)束后，選擇切斷刀將工件從棒料上分離出來完成一個(gè)零件的加工。加工路線如下圖4.2.3所示（數(shù)控自動(dòng)加工工序

21、卡）：軟件職業(yè)技術(shù)學(xué)院數(shù)控自動(dòng)加工工序卡型別車削零件圖號(hào)零件名稱軸類零件31設(shè)備名稱車床設(shè)備型號(hào)cjk6032a程序號(hào)%0001基本材料45鋼硬度hrc26-28工序名稱區(qū)域車削工序號(hào)nc01工步號(hào)工步內(nèi)容夾刀具量具編號(hào)名稱編號(hào)名稱1粗車外圓01外圓車刀01游標(biāo)卡尺2 精車槽02切槽刀02千分尺3精車螺紋03螺紋刀01游標(biāo)卡尺4精車外圓03螺紋刀02千分尺4.2.4 刀具的選擇與普通機(jī)床相比，數(shù)控加工時(shí)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(shí)要求安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機(jī)床的高效率。因此，刀具的選擇是數(shù)控車削加工工藝中的重要內(nèi)容之一,它不

22、僅影響機(jī)床加工效率而且直接影響零件的加工質(zhì)量。在編程時(shí)選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、被加工零件材料等因素。數(shù)控加工刀具材料要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料，一般原則是盡可能選擇硬質(zhì)合金精密加工時(shí)還可選擇性能更好、更耐磨的陶瓷立方氮化硼和金剛石刀具并優(yōu)選刀具參數(shù)。一般來說需將所選定的刀具參數(shù)填入表軸承套數(shù)控加工刀具卡片中，以便于編程和操作管理。常見的軸套類數(shù)控加工刀具如下。  軸承套數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號(hào)數(shù)控車工藝分析實(shí)例零件名稱軸承套零件圖號(hào)lathe-01序號(hào)刀具號(hào)刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀尖半徑mm備注1t0145°硬質(zhì)合金端面車刀1 車端面2t02

23、中心鉆1 鉆中心孔  3t03割槽刀1 割槽  4t04鏜刀1 鏜內(nèi)孔各表面5t0590°外圓車刀1 車外圓表面6t06大鉆頭1 鉆底孔  7t0760°外螺紋車刀1 車m45螺紋  編制張忠祥審核批準(zhǔn)年 月 日共1頁第1頁根據(jù)加工要求，選用三把刀具，號(hào)刀車外圓，號(hào)刀切槽，號(hào)刀車螺紋及進(jìn)行精加工。刀具應(yīng)正確的選擇換刀點(diǎn)，以便在換刀過程中，刀具與工作機(jī)床和夾具不會(huì)碰撞。此設(shè)計(jì)中，換刀點(diǎn)為p（100，100）見圖4.2.1-1。（1）粗車外

24、輪廓選擇硬質(zhì)合金90度外圓刀，其副偏角應(yīng)取大一些為防止干涉，現(xiàn)取副偏角為35度；（2）切槽選擇硬質(zhì)合金切槽刀，刀尖寬度為5mm；（3）精車倒角、外圓、圓錐、圓弧。車m281.5螺紋，應(yīng)選用硬質(zhì)合金60°外螺紋刀，取刀尖半徑為0.150.2mm。刀具選擇完畢、工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點(diǎn)來確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開始運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)一般通過對刀來確定，所以，該點(diǎn)又稱為對刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對刀點(diǎn)的位置。對刀點(diǎn)設(shè)置原則是：（1）便于數(shù)值處理和簡化程序編制；（2）易于找正并在加工過程中便于查找；（3）引起的加

25、工誤差小。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上。4.3 選擇切削用量數(shù)控編程時(shí)，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(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)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)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。  4.3.1 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）直徑來選擇。 根據(jù)本次加工的實(shí)際情況選擇主軸轉(zhuǎn)速為：車直線、圓弧和切槽時(shí)其粗車主軸轉(zhuǎn)速為400r/mi

26、n，精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速900r/min，車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min。4.3.2 進(jìn)給速度的確定進(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0.15min/r0.08min/r內(nèi)孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r在本例中選擇進(jìn)給速度為：粗車時(shí)，選取進(jìn)給量為0.14mm/r，精車時(shí)，選取進(jìn)給量為0.08mm/r，車螺紋時(shí)，進(jìn)

27、給量等于螺紋導(dǎo)程，選為1.5mm/r。4.3.3 背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，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，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的選擇大致為如下表4.3.3：如表4.3.3： 粗精外圓1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)內(nèi)孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺紋隨進(jìn)刀次數(shù)依次減少槽根據(jù)刀寬，分兩次進(jìn)行注意： 背吃刀量的選擇因粗、精加工而有所不同。粗加工時(shí)，在工藝系統(tǒng)剛性和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能取

28、較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)；精加工時(shí)，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l0.4 mm較為合適。故在本例中粗加工時(shí)：切削深度為4mm，精車時(shí)切削深度為0.4mm。4.4 編程數(shù)控機(jī)床是一種技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的機(jī)電一體化加工設(shè)備，是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物。隨著數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與普及，現(xiàn)代化企業(yè)對于懂得數(shù)控加工技術(shù)、能進(jìn)行數(shù)控加工編程的技術(shù)人才的需求量必將不斷增加。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。4.4.1 編程技巧數(shù)控車床與普通車床相比，一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是：對零件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，更換零件只需改變相應(yīng)的程序，對刀具進(jìn)行簡單的調(diào)整即可做

29、出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機(jī)。但是，要充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用，不僅要有良好的硬件，（如：優(yōu)質(zhì)的刀具、機(jī)床的精度等），更重要的是軟件：編程，即根據(jù)不同的零件的特點(diǎn)，編制合理、高效的加工程序。數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。 1 靈活設(shè)置參考點(diǎn) 一般來說，數(shù)控車床共有二根軸，即主軸z和刀具軸x。棒料中心為坐標(biāo)系原點(diǎn)，各刀接近棒料時(shí)，坐標(biāo)值減小，稱之為進(jìn)刀；反之，坐標(biāo)值增大，稱為退刀。當(dāng)退到刀具開始時(shí)位置時(shí)，

30、刀具停止，此位置稱為參考點(diǎn)。參考點(diǎn)是編程中一個(gè)非常重要的概念，每執(zhí)行完一次自動(dòng)循環(huán)，刀具都必須返回到這個(gè)位置，準(zhǔn)備下一次循環(huán)。因此，在執(zhí)行程序前，必須調(diào)整刀具及主軸的實(shí)際位置與坐標(biāo)數(shù)值保持一致。然而，參考點(diǎn)的實(shí)際位置并不是固定不變的，編程人員可以根據(jù)零件的直徑、所用的刀具的種類、數(shù)量調(diào)整參考點(diǎn)的位置，縮短刀具的空行程。從而提高效率。2 化零為整法     在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為23，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質(zhì)量。如果按照常規(guī)方法編程，在每一次循環(huán)中只加工一個(gè)零件，由于

31、軸向尺寸較短，造成機(jī)床主軸滑塊在床身導(dǎo)軌局部頻繁往復(fù)，彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)動(dòng)作頻繁。長時(shí)間工作之后，便會(huì)造成機(jī)床導(dǎo)軌局部過度磨損，影響機(jī)床的加工精度，嚴(yán)重的甚至?xí)斐蓹C(jī)床報(bào)廢。而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的頻繁動(dòng)作，則會(huì)導(dǎo)致控制電器的損壞。要解決以上問題，必須加大主軸送進(jìn)長度和彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作間隔，同時(shí)不能降低生產(chǎn)率。由此設(shè)想是否可以在一次加工循環(huán)中加工數(shù)個(gè)零件，則主軸送進(jìn)長度為單件零件長度的數(shù)倍 ，甚至可達(dá)主軸最大運(yùn)行距離，而彈簧夾頭夾緊機(jī)構(gòu)的動(dòng)作時(shí)間間隔相應(yīng)延長為原來的數(shù)倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時(shí)間分?jǐn)傇跀?shù)個(gè)零件上，每個(gè)零件的輔助時(shí)間大為縮短，從而提高了生產(chǎn)效率。為了實(shí)現(xiàn)這一設(shè)

32、想，我聯(lián)想到電腦程序設(shè)計(jì)中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個(gè)子程序中，而將有關(guān)機(jī)床控制的命令字段及切斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個(gè)零件時(shí)，由主程序通過調(diào)用子程序命令調(diào)用一次子程序，加工完成后，跳轉(zhuǎn)回主程序。需要加工幾個(gè)零件便調(diào)用幾次子程序，十分有利于增減每次循環(huán)加工零件的數(shù)目。通過這種方式編制的加工程序也比較簡潔明了，便于修改、維護(hù)。值得注意的是，由于子程序的各項(xiàng)參數(shù)在每次調(diào)用中都保持不變，而主軸的坐標(biāo)時(shí)刻在變化，為與主程序相適應(yīng)，在子程序中必須采用相對編程語句。 3 減少刀具空行程  在數(shù)控車床中，刀具的運(yùn)動(dòng)是依靠步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)的，

33、盡管在程序命令中有快速點(diǎn)定位命令g00，但與普通車床的進(jìn)給方式相比，依然顯得效率不高。因此，要想提高機(jī)床效率，必須提高刀具的運(yùn)行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完畢后退回參考點(diǎn)所運(yùn)行的距離。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運(yùn)行效率。（對于點(diǎn)位控制的數(shù)控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對工件的運(yùn)動(dòng)路線是無關(guān)緊要的。）在機(jī)床調(diào)整方面，要將刀具的初始位置安排在盡可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時(shí)彼此盡可能分散，在很接近棒料時(shí)彼此就不會(huì)發(fā)生干涉；另一方面，由于刀具實(shí)際的初始位置已經(jīng)與原來發(fā)生了變化，必須在程序中對

34、刀具的參考點(diǎn)位置進(jìn)行修改，使之與實(shí)際情況相符，與此同時(shí)再配合快速點(diǎn)定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內(nèi)從而提高機(jī)床加工效率。4 優(yōu)化參數(shù)，平衡刀具負(fù)荷，減少刀具磨損 由于零件結(jié)構(gòu)的千變?nèi)f化，有可能導(dǎo)致刀具切削負(fù)荷的不平衡。而由于自身幾何形狀的差異導(dǎo)致不同刀具在剛度、強(qiáng)度方面存在較大差異，例如：正外圓刀與切斷刀之間，正外圓刀與反外圓刀之間。如果在編程時(shí)不考慮這些差異。用強(qiáng)度、剛度弱的刀具承受較大的切削載荷，就會(huì)導(dǎo)致刀具的非正常磨損甚至損壞，而零件的加工質(zhì)量達(dá)不到要求。因此編程時(shí)必須分析零件結(jié)構(gòu)，用強(qiáng)度、剛度較高的刀具承受較大的切削載荷，用強(qiáng)度、剛度小的刀具承受較小的切削載荷，

35、使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大體相近的壽命，減少磨刀及更換刀具的次數(shù)。 4.4.2 編程特點(diǎn)1)在一個(gè)程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值編程或二者混合編程。2)由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時(shí)，都是以直徑值表示。所以直徑方向用絕對值編程時(shí)，x以直徑值表示，用增量值編程時(shí)，以徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示，并附上方向符號(hào)(正向可以省略)。3)為提高工件的徑向尺寸精度，x向的脈沖當(dāng)量取z向的一半。  4)由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡化編程，數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。 5)編程時(shí)，常認(rèn)為

36、車刀刀尖是一個(gè)點(diǎn)，而實(shí)際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個(gè)半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，當(dāng)編制圓頭刀程序時(shí)，需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能(g41、g42)這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。對不具備刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能的數(shù)控車床，編程時(shí)，需先計(jì)算補(bǔ)償量。4.4.3 編程方法數(shù)控編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程是指從零件圖樣分析工藝處理、數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要有人工完成的編程過程。它適用于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件的加工，以及計(jì)算較簡單，程序段不多，編程易于實(shí)現(xiàn)的場合等。但對于幾何形

37、狀復(fù)雜的零件，以及幾何元素不復(fù)雜但需編制程序量很大的零件，由于編程時(shí)計(jì)算數(shù)值的工作相當(dāng)繁瑣，工作量大，容易出錯(cuò)，程序校驗(yàn)也較困難，用手工編程難以完成，因此要采用自動(dòng)編程。所謂自動(dòng)編程即程序編制工作的大部分或全部有計(jì)算機(jī)完成，可以有效解決復(fù)雜零件的加工問題，也是數(shù)控編程未來的發(fā)展趨勢。4.4.4 編程步驟拿到一張零件圖紙后，首先應(yīng)對零件圖紙分析，確定加工工藝過程，也即確定零件的加工方法，加工路線及工藝參數(shù)。其次應(yīng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。絕大部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)都帶有刀補(bǔ)功能，只需計(jì)算輪廓相鄰幾何元素的交點(diǎn)（或切點(diǎn)）的坐標(biāo)值，得出各幾何元素的起點(diǎn)終點(diǎn)和圓弧的圓心坐標(biāo)值即可。最后，根據(jù)計(jì)算出的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值和已確

38、定的加工參數(shù)及輔助動(dòng)作，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定使用的坐標(biāo)指令代碼和程序段格式，逐段編寫零件加工程序單，并輸入cnc裝置的存儲(chǔ)器中。4.4.5 實(shí)例分析數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧 面、 切槽等。由于該零件的加工路線、切削用量 、刀具選擇在上文已分析完畢，在此不在做重復(fù)分析。 走刀路線圖：編寫程序單，確定o為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)（見圖 4.2.1-1 ）并將a點(diǎn)作為換刀點(diǎn)，即程序的起點(diǎn)。該零件加工程序見附錄a：加工程序5 典型實(shí)例分析（二）    數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切

39、槽等。例如，要加工形狀如圖所示的零件，采用手工編程方法比較合適。由于不同的數(shù)控系統(tǒng)其編程指令代碼有所不同，因此應(yīng)根據(jù)設(shè)備類型進(jìn)行編程。以西門子802s數(shù)控系統(tǒng)為例，應(yīng)進(jìn)行如下操作。圖1 零件圖    (1)確定加工路線    按先主后次，先精后粗的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令對外輪廓進(jìn)行粗加工，再精加工，然后車退刀槽，最后加工螺紋。    (2)裝夾方法和對刀點(diǎn)的選擇    采用三爪自定心卡盤自定心夾緊，對刀點(diǎn)選在工件的右端面與回轉(zhuǎn)軸線的交點(diǎn)。  

40、;  (3)選擇刀具    根據(jù)加工要求，選用四把刀，1號(hào)為粗加工外圓車刀，2號(hào)為精加工外圓車刀，3號(hào)為切槽刀，4號(hào)為車螺紋刀。采用試切法對刀，對刀的同時(shí)把端面加工出來。    (4)確定切削用量車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為500r/min，進(jìn)給速度為0.3mm/r，精車主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，進(jìn)給速度為0.08mm/r，切槽和車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為300r/min，進(jìn)給速度為0.1mm/r。    (5)程序編制    確定軸心線與球頭中心的交點(diǎn)為編程原點(diǎn)，零件的加工

41、程序如下：主程序156 設(shè)計(jì)總結(jié)要實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)雖然只對兩例數(shù)控車床加工零件的進(jìn)行了編程分析，但它具有一定的代表性。由于數(shù)控車床可以加工普通車床無法加工的復(fù)雜曲面，加工精度高，質(zhì)量容易保證，發(fā)展前景十分廣闊，因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要。同時(shí)，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中得到日益廣泛的應(yīng)用，是因?yàn)槠渚哂性S多如下優(yōu)越的特點(diǎn)。1生產(chǎn)柔性大。在數(shù)控機(jī)床上加工不同零件時(shí)，只需要改變加工程序而不需要特別制造或更換刀具和夾具。2加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性好。數(shù)控機(jī)床采用了精密機(jī)械組件、靈敏的測量系統(tǒng)、精確的位置控制器和告警度的加工處理技術(shù)，所以具有很高的控制精度和加工精度。其自動(dòng)加工

42、方法除了操作者的人為誤差，提高了同一批零件加工尺寸的一致性，使加工質(zhì)量穩(wěn)定、產(chǎn)品合格率高。3生產(chǎn)效率高。具有較大的切削用量、自動(dòng)更換刀具實(shí)現(xiàn)了多工序集中加工，快速移動(dòng)和停止采用了加速、減速控制措施，大大節(jié)省工時(shí)；一般不用專用夾具，節(jié)省夾具設(shè)計(jì)、制造和更換的時(shí)間。4 較高的可靠性、較好的宜人性。在數(shù)控系統(tǒng)中集成了對部件的監(jiān)控和診斷功能。5良好的經(jīng)濟(jì)效率。采用數(shù)控機(jī)床可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低材料及其他資源損耗使生產(chǎn)成本降低，可以縮短新產(chǎn)品開發(fā)的生產(chǎn)周期，降低其他生產(chǎn)設(shè)備投資的費(fèi)用，所以總體成本下降。可獲得很好的經(jīng)濟(jì)效益。6減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件。其是按預(yù)先編好的程序自動(dòng)完成加工的，操作者只操作鍵

43、盤，裝卸零件和監(jiān)視加工過程，不需進(jìn)行繁重的、重復(fù)性的手工操作。7有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信息與標(biāo)準(zhǔn)代碼處理、傳遞信息。特別是在數(shù)控機(jī)床上使用計(jì)算機(jī)控制，為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造及管理一體化奠定了基礎(chǔ)。制造業(yè)為人類創(chuàng)造著輝煌的物質(zhì)文明，我國人民在各個(gè)歷史年代在機(jī)械方面都有過自己的貢獻(xiàn)，因此制造業(yè)是一個(gè)國家的立國之本。而制造業(yè)已不再僅僅是以前的力學(xué)、切削理論為主要基礎(chǔ)的一門學(xué)科而是涉及了機(jī)械科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)的一門綜合科學(xué)。數(shù)控機(jī)床又代表了當(dāng)今制造也的發(fā)展方向。因此，掌握好這門學(xué)科必須通過理論學(xué)習(xí)、自我設(shè)計(jì)及工廠實(shí)踐來更好的體會(huì)加深理解。通過此次設(shè)計(jì)，我初步具有了分析和設(shè)計(jì)零件輪廓的能力，為以后解決生產(chǎn)實(shí)際問題和技術(shù)改造工作建立基礎(chǔ)，并了解了，現(xiàn)代制造技術(shù)與現(xiàn)代生產(chǎn)管理的結(jié)合，是制造技術(shù)發(fā)展的前沿與趨勢。但同時(shí)通過對比也發(fā)現(xiàn)了自己的缺陷，深刻的認(rèn)識(shí)到知識(shí)和實(shí)踐結(jié)合的重要性。特別是在專業(yè)知識(shí)方面學(xué)習(xí)不夠牢固，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)少，在技