淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文(數(shù)控技術(shù))

1、淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 0 頁 共 33 頁裝訂線0 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 1 頁 共 33 頁裝訂線1 題目 目目 錄錄摘要2第一章 數(shù)控加工與數(shù)控機(jī)床簡述.31.1數(shù)控加工概述.31.2 數(shù)控機(jī)床的特點.41.3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢.5第二章 數(shù)控機(jī)床加工分析.72.1 表面粗糙度分析.72.2 工藝系統(tǒng)集合誤差分析.7第三章 軸類零件的數(shù)控加工準(zhǔn)備.93.1 零件圖樣分析.93.2 加工方案的確定.93.3編制數(shù)控加工程序.19第四章 仿真操作加工.234.1 上海宇龍仿真軟件介紹.234.2 仿真操作加工.23總 結(jié).

2、31致 謝.32參 考 文 獻(xiàn).33淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 2 頁 共 33 頁裝訂線2摘摘 要要：隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在企業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。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。本設(shè)計通過對螺紋連接軸工藝特點、數(shù)控加工工藝的分析，給出了對于螺紋連接軸數(shù)控加工工藝分析的方法，設(shè)計合理的加工工藝過程，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點。設(shè)計說明書以螺紋連接軸零件為例，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編寫加工

3、零件的程序。按照說明書要求將加工出零件，并對零件自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，說明在加工過程中應(yīng)注意的事項。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：關(guān)鍵詞：工藝分析 參數(shù)選擇 數(shù)控編程 數(shù)控加工 精度分析 螺紋連接軸淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 3 頁 共 33 頁裝訂線3第一章第一章 數(shù)控加工與數(shù)控機(jī)床簡述數(shù)控加工與數(shù)控機(jī)床簡述數(shù)字控制（Numerical Control）簡稱數(shù)控(NC)，是近代發(fā)展起來的一種自動控制技術(shù),是用數(shù)字化信息實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備控制的一種方法,在數(shù)控加工方面得到了廣泛的發(fā)展。1.11.1數(shù)控數(shù)控加工概述加工概述 數(shù)控加工是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求

4、,編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置或控制計算機(jī)中,以控制工件和工具的相對運動,使之加工出合格零件的方法。1.1.11.1.1 數(shù)控加工的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控加工的產(chǎn)生與發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)是 20 世紀(jì) 40 年代后期為適應(yīng)加工復(fù)雜外形零件而發(fā)展起來的一種自動化加工技術(shù)。1948 年，美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求較高，一般加工設(shè)備難以適用，于是提出計算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。1949 年，該公司在美國麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機(jī)床研究，并于1952 年試制成功第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床TK6350 臥式數(shù)控銑鏜床，如

5、圖 1-1 所示。揭開了數(shù)控加工技術(shù)的序幕。當(dāng)時的數(shù)控系統(tǒng)采用電子管、繼電器和模擬電路組成，體積龐大，價格昂貴，一般稱之為第一代數(shù)控系統(tǒng)。1959 年制成了晶體管和印刷電路的第二代數(shù)控系統(tǒng) ，體積縮小，成本有所下降。1965 年出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控系統(tǒng)，不僅體積小、功率消耗少，且可靠性提高，價格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。20 世紀(jì) 60 年代末，先后出現(xiàn)了由一臺計算機(jī)直接控制多臺機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)（簡稱 DNC,又稱群控系統(tǒng)） ，及采用小型計算機(jī)控制的計算機(jī)數(shù)控（簡稱 CNC）系統(tǒng),使數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了以小型計算機(jī)化為特征的第四代。1974 年，以微處理器為基礎(chǔ)的 CNC

6、系統(tǒng)問世，標(biāo)志著數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)入了第五代。前三個階段的數(shù)控系統(tǒng)主要是由電路的硬件和連線組成，稱為硬件數(shù)控系統(tǒng)。它的特點是具有很多硬件電路和連接結(jié)點，電路復(fù)雜，可靠性不好。第四、五代的數(shù)控系統(tǒng)主要是由計算機(jī)硬件和軟件組成，稱計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。他最突出的特點是利用存儲在存儲器里的軟件控制系統(tǒng)工作，因此也稱軟件數(shù)控系統(tǒng)。努力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，并向更高層次的自動化、柔性化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化制造方向推進(jìn)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的方向。圖 1-1 世界上第一臺數(shù)控機(jī)床淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 4 頁 共 33 頁裝訂線41.1.21.1.2 數(shù)控加工的特點數(shù)控加工的特點與普通機(jī)床加工相比

7、，數(shù)控加工具有如下的特點：1.自動化程度高在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都可由機(jī)床自動完成。在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測、診斷、對刀、傳輸、調(diào)度、管理等也都可由機(jī)床自動完成，這樣大大減輕了操作者的勞動強(qiáng)度，改善了勞動條件。2.具有加工復(fù)雜形狀零件的能力復(fù)雜形狀零件在飛機(jī)、汽車、造船、模具、動力設(shè)備和國防工業(yè)等部門的產(chǎn)品制造中具有十分重要的地位，其加工質(zhì)量直接影響整機(jī)產(chǎn)品的性能。數(shù)控加工運動的任意可控性使其能完成普通加工方法難以完成或者無法進(jìn)行的復(fù)雜型面加工。3.生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短在數(shù)控機(jī)床上加工新的零件，大部分準(zhǔn)備工作是根據(jù)零件圖樣編制的數(shù)控程序，而不是去準(zhǔn)備靠模、專用

8、夾具等工藝裝備，而且編成工作可以離線進(jìn)行。這樣大大縮短了生產(chǎn)的準(zhǔn)備時間，因此應(yīng)用數(shù)控機(jī)床十分有利于產(chǎn)品的升級換代和新產(chǎn)品的開發(fā)。4.加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定數(shù)控機(jī)床是按預(yù)先編制好的加工程序進(jìn)行工作的，加工過程中無須人的參與或調(diào)整，因此不受操作工人的技術(shù)水平或情緒的影響，加工精度穩(wěn)定。另外，數(shù)控機(jī)床可以通過采用在線自動補(bǔ)償（實時補(bǔ)償）技術(shù)來消除或減少熱變形、力變形和刀具磨損的影響，使加工精度的一致性得到保證。這在傳統(tǒng)機(jī)床上則是無法做到的，因此采用數(shù)控加工技術(shù)可以提高零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量。5.生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床的加工效率一般比普通機(jī)床高 23 倍，尤其在加工復(fù)雜零件時，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍

9、。一方面是因為其自動化程度高，具有自動換刀和其他輔助操作自動化等功能，而且工序集中，在一次裝夾中能完成較多表面的加工，省去了劃線、多次裝夾、檢測等工序；另一方面是加工中可采用較大的切削用量，有效地減少了加工中的切削工時。數(shù)控機(jī)床在配有適當(dāng)?shù)牡稁臁⒐ぜ鲙?、上下料裝置和多種傳感器的條件下，不僅具有全自動的加工功能，而且具有對加工過程進(jìn)行自動監(jiān)控、監(jiān)測、報警及修正誤差等功能。因此數(shù)控機(jī)床可以實現(xiàn)白班有人看管和做好各種準(zhǔn)備工作后，二、三班則可以在無人看管的條件下進(jìn)行 24 小時乃至 72 小時的連續(xù)加工。這不僅改善了勞動條件，解決了晚上和節(jié)假日連續(xù)工作的問題，也大大提高了勞動生產(chǎn)率、設(shè)備利用率，縮

10、短了生產(chǎn)周期，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。6.易于建立計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)由于數(shù)控機(jī)床是使用數(shù)字信號，易于與計算機(jī)輔助設(shè)計和制造系統(tǒng)聯(lián)機(jī)，形成計算機(jī)輔助設(shè)計和制造與數(shù)控機(jī)床緊密結(jié)合的一體化系統(tǒng)。另外，數(shù)控機(jī)床通過因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在已可實現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷及維修，已初步具備遠(yuǎn)程控制和調(diào)度，進(jìn)行異地分散網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的可能，從而為今后進(jìn)一步實現(xiàn)制造過程網(wǎng)絡(luò)化、智能化提供了必備的基礎(chǔ)條件。當(dāng)然，數(shù)控機(jī)床在某些方面也有不足之處，這就是數(shù)控機(jī)床價格昂貴，加工成本高，技術(shù)復(fù)雜，對加工和編成要求較高，加工中難以調(diào)整，維修困難等。淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 5 頁 共 33 頁裝訂線51.1.31.1.

11、3 數(shù)控加工技術(shù)的主要應(yīng)用對象數(shù)控加工技術(shù)的主要應(yīng)用對象數(shù)控加工是一種可編程的柔性加工方法，但其設(shè)備費用相對較高，故目前數(shù)控加工主要應(yīng)用于加工零件形狀比較復(fù)雜、精度要求較高，以及產(chǎn)品更換頻繁、生產(chǎn)周期要求短的場合。具體地說，下面這些類型的零件最適宜于數(shù)控加工：1. 形狀復(fù)雜、加工精度要求高或用數(shù)字方法定義的復(fù)雜曲線、曲面輪廓。2. 公差帶小、互換性高、要求精度復(fù)制的零件。3. 用通用機(jī)床加工時，要求設(shè)計制造復(fù)雜的專用工裝或需很長調(diào)整時間的零件。4. 價值高的零件。5. 小批量生產(chǎn)的零件。6. 鉆、鏜、鉸、攻螺紋及銑削加工聯(lián)合進(jìn)行的零件。由于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，目前應(yīng)用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工的部分典型

12、行業(yè)及典型復(fù)雜零件如下：1. 電器、塑料制造業(yè)和汽車制造業(yè)等模具型面。2. 航空航天工業(yè)高壓泵體、導(dǎo)彈倉、噴氣葉片、框架、機(jī)翼、大梁等。3. 造船業(yè)螺旋槳。4. 動力工業(yè)葉片、葉輪、機(jī)座、殼體等。5. 機(jī)床工具業(yè)箱體、盤軸類零件，凸輪、非圓齒輪、復(fù)雜形狀刀具與工具。6. 兵器工業(yè)炮架件體、瞄準(zhǔn)陀螺儀殼體、恒速器殼件。1.21.2 數(shù)控機(jī)床的特點數(shù)控機(jī)床的特點 數(shù)控機(jī)床是采用數(shù)字技術(shù)對機(jī)床的加工過程進(jìn)行自動控制的一類機(jī)床，如圖 1-2所示。數(shù)控機(jī)床具有如下特點：1. 加工對象改型的適用性強(qiáng)利用數(shù)控機(jī)床加工改型零件，只需要重新編制程序就能實現(xiàn)對零件的加工。因此，數(shù)控機(jī)床可以快速地從加工一種零件轉(zhuǎn)變

13、為加工另外一種零件，這就為單件、小批量以及試制新產(chǎn)品提供了極大的便利。他不僅縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，而且節(jié)省了大量工圖 1-2 數(shù)控機(jī)床淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 6 頁 共 33 頁裝訂線6藝裝備費用。2. 加工精度高數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字形式給出指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般達(dá)到了 0.001mm，而進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。3. 生產(chǎn)效率高零件加工所需要的時間包括在線加工時間和輔助時間兩部分。數(shù)控機(jī)床能夠有效地減少這兩部分時間，因而加工生產(chǎn)率比一般機(jī)床高得多。4. 自動化程度高數(shù)控

14、機(jī)床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝卸工件、關(guān)鍵工序的中間測量以及觀察機(jī)床的運行之外，其他的機(jī)床動作都是自動連續(xù)完成。5. 良好的經(jīng)濟(jì)效益在單件、小批量生產(chǎn)情況下利用數(shù)控機(jī)床加工零件，可以節(jié)省工藝裝備費用、輔助生產(chǎn)工時、生產(chǎn)管理費用及降低廢品率等，因此能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。6. 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化利用數(shù)控機(jī)床加工零件，能夠準(zhǔn)確地計算零件的加工工時，并有效地簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。1.31.3 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平大大提高，大大促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床性能的提高。如圖 1-3所示為一高性能數(shù)控機(jī)床。當(dāng)前，世界數(shù)控技術(shù)

15、及其裝備發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面。1. 高速、高效率2. 高精度化3. 高可靠性化4. 模塊化、專業(yè)化與個性化5. 高柔性化6. 復(fù)合化7. 出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備圖 1-3 萬能加工中心淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 7 頁 共 33 頁裝訂線7第二章第二章 數(shù)控機(jī)床加工分析數(shù)控機(jī)床加工分析隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)器的使用要求越來越高,一些重要零件，如航空航天等精密零件需要達(dá)到很高的尺寸精度和較好的表面質(zhì)量，否則不僅達(dá)不到理想的功用，有時可能造成重大事故。因而表面質(zhì)量問題和誤差問題越來越受到各方面的重視。要想獲得較好的表面質(zhì)量和較高的加工精度，必須找出影響其的原因

16、。2.12.1 表面粗糙度分析表面粗糙度分析 隨著工業(yè)技術(shù)的飛速發(fā)展,機(jī)器的使用要求越來越高,一些重要零件在高壓力、高速、高溫等高要求條件下工作,表面層的任何缺陷,不僅直接影響零件的工作性能,而且還可能引起應(yīng)力集中、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象,將進(jìn)一步加速零件的失效,這一切都與加工表面質(zhì)量有很大關(guān)系。因而表面質(zhì)量問題越來越受到各方面的重視。影響表面粗糙度的因素的原因主要有以下幾個方面：1. 切削加工影響表面粗糙度的因素在加工表面留下了切削層殘留面積，其形狀是刀具幾何形狀的復(fù)映。減小進(jìn)給量vf、主偏角、副偏角以及增大刀尖圓弧半徑，均可減小殘留面積的高度。此外，適當(dāng)增大刀具的前角以減小切削時的塑性變形程度，合

17、理選擇潤滑液和提高刀具刃磨質(zhì)量以減小切削時的塑性變形和抑制刀瘤、鱗刺的生成，也是減小表面粗糙度值的有效措施。2. 工件材料的性質(zhì)加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性愈好，金屬的塑性變形愈大，加工表面就愈粗糙。加工脆性材料時，其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點，使表面粗糙。3. 切削用量以較高的切削速度切削塑性材料，減小進(jìn)給量可以提高表面光潔度。4. 磨削加工影響表面粗糙度的因素像切削加工時表面粗糙度的形成過程一樣，磨削加工表面粗糙度的形成也是由幾何因素和表面金屬的塑性變形來決定的。影響磨削表

18、面粗糙的主要因素有：(1)砂輪的粒度；(2)砂輪的硬度；(3)砂輪的修整；(4)磨削速度；(5)磨削徑向進(jìn)給量與光磨次數(shù)；(6)工件圓周進(jìn)給速度與軸向進(jìn)給量；(7)冷卻潤滑液。2.22.2 工藝系統(tǒng)集合誤差分析工藝系統(tǒng)集合誤差分析由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的機(jī)械加工工藝系統(tǒng)(簡稱工藝系統(tǒng))會有各種各樣的誤差產(chǎn)生，這些誤差在各種不同的具體工作條件下都會以各種不同的方式(或擴(kuò)大、或縮小)反映為工件的加工誤差。工藝系統(tǒng)的原始誤差主要有工藝系統(tǒng)的幾何誤差、定位誤差、工藝系統(tǒng)的受力變形引起的加工誤差、工藝系統(tǒng)的受熱變形引起的加工誤差、工件內(nèi)應(yīng)力重新分布引起的變形以及原理誤差、調(diào)整誤差、測量誤差等。淄博

19、職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 8 頁 共 33 頁裝訂線82.2.12.2.1 機(jī)床的幾何誤差機(jī)床的幾何誤差加工中刀具相對于工件的成形運動一般都是通過機(jī)床完成的，因此，工件的加工精度在很大程度上取決于機(jī)床的精度。機(jī)床制造誤差對工件加工精度影響較大的有：主軸回轉(zhuǎn)誤差、導(dǎo)軌誤差和傳動鏈誤差。機(jī)床的磨損將使機(jī)床工作精度下降。1. 主軸回轉(zhuǎn)誤差機(jī)床主軸是裝夾工件或刀具的基準(zhǔn)，并將運動和動力傳給工件或刀具，主軸回轉(zhuǎn)誤差將直接影響被加工工件的精度。主軸回轉(zhuǎn)誤差是指主軸各瞬間的實際回轉(zhuǎn)軸線相對其平均回轉(zhuǎn)軸線的變動量。它可分解為徑向圓跳動、軸向竄動和角度擺動三種基本形式。產(chǎn)生主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差的主要

20、原因有：主軸幾段軸頸的同軸度誤差、軸承本身的各種誤差、軸承之間的同軸度誤差、主軸繞度等。但它們對主軸徑向回轉(zhuǎn)精度的影響大小隨加工方式的不同而不同。產(chǎn)生軸向竄動的主要原因是主軸軸肩端面和軸承承載端面對主軸回轉(zhuǎn)軸線有垂直度誤差。不同的加工方法，主軸回轉(zhuǎn)誤差所引起的的加工誤差也不同。在車床上加工外圓和內(nèi)孔時，主軸徑向回轉(zhuǎn)誤差可以引起工件的圓度和圓柱度誤差，但對加工工件端面則無直接影響。主軸軸向回轉(zhuǎn)誤差對加工外圓和內(nèi)孔的影響不大，但對所加工端面的垂直度及平面度則有較大的影響。在車螺紋時，主軸向回轉(zhuǎn)誤差可使被加工螺紋的導(dǎo)程產(chǎn)生周期性誤差。適當(dāng)提高主軸及箱體的制造精度，選用高精度的軸承，提高主軸部件的裝配

21、精度，對高速主軸部件進(jìn)行平衡，對滾動軸承進(jìn)行預(yù)緊等，均可提高機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度。 2. 導(dǎo)軌誤差導(dǎo)軌是機(jī)床上確定各機(jī)床部件相對位置關(guān)系的基準(zhǔn)，也是機(jī)床運動的基準(zhǔn)。車床導(dǎo)軌的精度要求主要有以下三個方面：在水平面內(nèi)的直線度；在垂直面內(nèi)的直線度；前后導(dǎo)軌的平行度(扭曲)。 除了導(dǎo)軌本身的制造誤差外，導(dǎo)軌的不均勻磨損和安裝質(zhì)量，也使造成導(dǎo)軌誤差的重要因素。導(dǎo)軌磨損是機(jī)床精度下降的主要原因之一。3. 傳動鏈誤差傳動鏈誤差是指傳動鏈?zhǔn)寄﹥啥藗鲃釉g相對運動的誤差。一般用傳動鏈末端元件的轉(zhuǎn)角誤差來衡量。2.2.22.2.2 刀具的幾何誤差刀具的幾何誤差任何刀具在切削過程中，都不可避免地要產(chǎn)生磨損，并由此引

22、起工件尺寸和形狀地改變。正確地選用刀具材料和選用新型耐磨地刀具材料，合理地選用刀具幾何參數(shù)和切削用量，正確地刃磨刀具，正確地采用冷卻液等，均可有效地減少刀具地尺寸磨損。必要時還可采用補(bǔ)償裝置對刀具尺寸磨損進(jìn)行自動補(bǔ)償?？偠灾?，提高加工精度的途徑如下：減小原始誤差；轉(zhuǎn)移原始誤差 ；均分原始誤差 ；均化原始誤差 ；誤差補(bǔ)償。淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 9 頁 共 33 頁裝訂線9第三章第三章 螺紋連接軸零件的數(shù)控加工螺紋連接軸零件的數(shù)控加工準(zhǔn)備準(zhǔn)備螺紋連接軸是組成機(jī)械的重要零件，也是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。螺紋連接軸零件是旋轉(zhuǎn)體

23、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。本章以一典型螺紋連接軸零件為例，重點從工藝、切削參數(shù)選擇等方面分析螺紋連接軸零件的編程過程。3.13.1 零件圖樣分析零件圖樣分析 本章所研究零件圖如圖 3-1 所示：此零件為典型的螺紋連接軸零件，需要加工的內(nèi)容包括：端面、孔、內(nèi)外員表面、內(nèi)外退刀槽、內(nèi)外螺紋等。外表面粗糙度要求為 3.2m，孔的表面粗糙度為 6.3m 有尺寸公差要求，未注倒角為 C1。3.23.2 加工加工方案的確定方案的確定加工方案的確定主要包括：零件材料和毛坯的選擇、加工方法

24、的確定、機(jī)床的選擇、刀具的選擇、夾具的選擇、切削參數(shù)的選擇等。技術(shù)要求未注倒角 C1圖 3-1 螺紋連接軸件件圖淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 10 頁 共 33 頁裝訂線10正確的制定加工方案，不僅可以高效率的完成加工任務(wù)，合理的使用設(shè)備，而且還會減少不必要的浪費，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。3.2.13.2.1 材料和毛坯的選擇材料和毛坯的選擇材料和毛坯的選用要符合零件的力學(xué)性能要求，同時也要考慮經(jīng)濟(jì)合理性，在滿足使用性能要求下，盡可能的降低制造成本。1. 材料的選擇軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等） ，以獲得一定的強(qiáng)度

25、、韌性和耐磨性。軸類零件材料的選取，主要根據(jù)軸的強(qiáng)度、剛度、耐磨性以及制造工藝性而決定，力求經(jīng)濟(jì)合理。常用的軸類零件材料有 35、45、50 優(yōu)質(zhì)碳素鋼，以 45 鋼應(yīng)用最為廣泛，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá) 4552HRC。對于受載荷較小或不太重要的軸也可用 Q235、Q255 等普通碳素鋼。對于受力較大，軸向尺寸、重量受限制或者某些有特殊要求的可采用合金鋼，如 40Cr 合金鋼可用于中等精度，轉(zhuǎn)速較高的工作場合，該材料經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后具有較好的綜合力學(xué)性能；軸承鋼 GCr15 和彈簧鋼 65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面

26、高頻淬火后，表面硬度可達(dá) 5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度和工作條件較差的情況工作的軸；若是在高速、重載條件下工作的軸類零件，選用 20Cr、20CrMnTi、20Mn2B 等低碳鋼或 38CrMoA1A 滲碳鋼，這些鋼經(jīng)滲碳、淬火或滲氮處理后，不僅有很高的表面硬度，而且其心部強(qiáng)度也大大提高，因此具有良好的耐磨性、抗沖擊韌性和耐疲勞強(qiáng)度的性能。球墨鑄鐵、高強(qiáng)度鑄鐵由于鑄造性能好，且具有減振性能，常在制造外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸中采用。特別是我國研制的稀土鎂球墨鑄鐵，抗沖擊韌性好，同時還具有減摩、吸振，對應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點，已被應(yīng)用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床上的重

27、要軸類零件。圖 3-1 所示零件，為一聯(lián)接件，受中等載荷作用，精度要求中等，在滿足力學(xué)性能前提下，考慮經(jīng)濟(jì)效益可以選擇 45 鋼。2. 毛坯的選擇軸類零件的毛坯常見的有型材（圓棒料）和鍛件。大型的，外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸也可采用鑄件，如內(nèi)燃機(jī)中的曲軸，一般均采用鑄件毛坯。各種毛坯如圖 3-2 所示。型材毛坯分熱軋或冷拉棒料，均適合于光滑軸或直徑相差不大的階梯軸。鍛件毛坯經(jīng)加熱鍛打后，金屬內(nèi)部纖維組織沿表面分布，因而有較高的抗拉、抗彎及抗扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，一般用于重要的軸。這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小圖 3-2 軸類零件毛坯

28、樣品a 型材b 鍛件C 鑄件淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 11 頁 共 33 頁裝訂線11批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。圖 3-1 所示零件，力學(xué)性能要求不是很高，且各段階梯直徑相差不大，可以選擇棒料毛坯。零件最大尺寸為 3667，可選擇 4070 的毛坯。3.2.23.2.2 加工方法的選擇加工方法的選擇1. 外圓表面的加工方案軸類、套類和盤類零件是具有外圓表面的典型零件。外圓表面常用的機(jī)械加工方法有車削、磨削和各種光整加工方法。車削加工是外圓表面最經(jīng)濟(jì)有效的加工方法，但就其經(jīng)濟(jì)精度來說，一般適于作為外圓表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圓表面主要精加工方法

29、，特別適用于各種高硬度和淬火后的零件精加工；光整加工是精加工后進(jìn)行的超精密加工方法（如滾壓、拋光、研磨等），適用于某些精度和表面質(zhì)量要求很高的零件。由于各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率和生產(chǎn)成本各不相同，因此必須根據(jù)具體情況，選用合理的加工方法，從而加工出滿足零件圖紙上要求的合格零件。外圓表面各種加工方案和經(jīng)濟(jì)加工精度見表 3-1。表表 3-13-1 常用外圓表面的加工路線常用外圓表面的加工路線序號加工路線加工精度Ra 值/m適用范圍1粗車-半精車-精車IT7IT80.81.6適用于淬火鋼以外的各種金屬2粗車-半精車-粗磨-精磨IT6IT70.10.4用于淬火鋼和未淬火鋼

30、，但不宜加工有色金屬3粗車-半精車-精車-金剛石車IT5IT60.0250.4主要用于加工有色金屬加工4粗車-半精車-粗磨-精磨-精密加工（或光整加工）IT5 以上0.0080.025極高精度的外圓加工圖 3-1 所示零件，選用材料為 45 鋼，外圓表面粗糙度為 3.2m，表面加工可選擇如下加工方案：粗車半精車精車。2. 孔的加工方案根據(jù)孔的精度等級和表面粗糙度的不同，孔的加工方法可根據(jù)表 3-2 選擇。淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 12 頁 共 33 頁裝訂線12表表 3-23-2 常用的孔加工方案常用的孔加工方案圖 3-1 所示零件的孔徑為 20mm，表面粗糙度為 6.3m

31、，加工可選擇如下加工方案:鉆孔擴(kuò)孔。3.2.33.2.3 機(jī)床的選擇機(jī)床的選擇軸套類、盤類零件的加工選擇車床加工較為方便經(jīng)濟(jì)。對于數(shù)控車床和普通車床的選擇，可按照如下原則：1. 普通車削 適用于各種批量的軸類零件外圓加工，應(yīng)用十分廣泛。單件小批量常采用臥式車床完成車削加工；中批、大批生產(chǎn)則采用自動、半自動車床和專用車床完成車削加工。 如圖 3-3a 所示。2. 數(shù)控車削 適用于單件小批和中批生產(chǎn)。近年來應(yīng)用愈來愈普遍，其主要優(yōu)點為柔性好，更換加工零件時設(shè)備調(diào)整和準(zhǔn)備時間短；加工時輔助時間少，可通過優(yōu)化切削參數(shù)和適應(yīng)控制等提高效率；加工質(zhì)量好，專用工夾具少，相應(yīng)生產(chǎn)準(zhǔn)備成本低；機(jī)床操作技術(shù)要求低

32、，不受操作工人的技能、視覺、精神、體力等因素的影響。如圖加工方案經(jīng)濟(jì)精度等級表面粗糙度Ra(m)適用范圍鉆IT11IT1212.5鉆鉸IT91.63.2鉆鉸精鉸IT7IT80.81.6加工未淬火鋼及鑄鐵的實心毛坯，也可用于加工有色金屬，孔徑小于1520mm鉆擴(kuò)IT10IT116.312.5鉆擴(kuò)鉸IT8IT91.63.2鉆擴(kuò)粗鉸精鉸IT70.81.6鉆擴(kuò)機(jī)鉸手鉸IT6IT70.20.4同上，但是孔徑大于1520mm鉆擴(kuò)拉IT7IT90.11.6大批大量生產(chǎn)（精度由拉刀的精度而定）粗鏜(或擴(kuò)孔)IT11IT126.312.5粗鏜(粗?jǐn)U)半精鏜(精擴(kuò))IT8IT91.63.2粗鏜(擴(kuò))半精鏜(精擴(kuò))

33、精鏜(鉸)IT7IT80.81.6粗鏜(擴(kuò))半精鏜(精擴(kuò))精鏜(鉸)浮動鏜刀精鏜IT6IT70.20.4除淬火鋼外各種材料，毛坯有鑄出孔或鍛出孔粗鏜(擴(kuò))半精鏜磨孔IT7IT80.20.8粗鏜(擴(kuò))半精鏜粗磨精磨IT6T70.10.2主要用于淬火鋼，也可用于未淬火鋼，但不宜用于有色金屬淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 13 頁 共 33 頁裝訂線133-3b 所示。對于軸類零件，具有以下特征適宜選用數(shù)控車削：1)結(jié)構(gòu)或形狀復(fù)雜，普通加工操作難度大，工時長，加工效率低的零件。 2)加工精度一致性要求較高的零件3)切削條件多變的零件，如零件由于形狀特點需要切槽，車孔，車螺紋等，加工中要

34、多次改變切削用量。4)批量不大，但每批品種多變并有一定復(fù)雜程度的零件?？偵纤?，對于圖 3-1 所示零件的加工可以選用數(shù)控車床來完成?？蛇x較常用的FANUC OI 標(biāo)準(zhǔn)臥式數(shù)控車床。3.2.43.2.4 選擇刀具選擇刀具1. 車刀類型的選擇車刀按結(jié)構(gòu)分類，有整體式、焊接式、機(jī)夾式和可轉(zhuǎn)位式四種形式，如圖 3-4 所示。表 1-23-3a 普通臥式車床3-3b 數(shù)控臥式車床a 焊接式刀頭c 機(jī)夾式刀頭式刀頭b 可轉(zhuǎn)位式刀頭圖 3-4 常用車刀形式淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 14 頁 共 33 頁裝訂線14它們的特點和用途見表 3-3。表表 3-33-3 車刀結(jié)構(gòu)類型、特點和用途

35、車刀結(jié)構(gòu)類型、特點和用途名稱特點適用場合整體式用整體高速鋼制造，刃口可磨得鋒利小型車床或車有色金屬焊接式焊接硬質(zhì)合金刀片，結(jié)構(gòu)緊湊，使用靈活各類車刀機(jī)夾式避免焊接產(chǎn)生裂紋、應(yīng)力等缺陷，刀桿利用率高，刀片可集中刃磨外圓、端面、鏜孔、切斷、螺紋車刀等可轉(zhuǎn)位式避免焊接刀缺點，刀片可快速轉(zhuǎn)位，斷屑穩(wěn)定可使用涂層刀片大中型車床、數(shù)控機(jī)床、自動線加工外圓、端面、鏜孔等對于圖 3-1 所示零件，使用數(shù)控車床加工，綜合考慮可選用可轉(zhuǎn)位式車刀。2. 車刀材料的選擇常用的車刀材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。它們的特點及應(yīng)用場合如下：1) 高速鋼（High Speed Steel，HSS）高速鋼是一種含鎢（W） 、鉬（MO

36、） 、鉻（Cr） 、釩（V）等合金元素較多的工具鋼，它具有較好的力學(xué)性能和良好的工藝性，可以承受較大的切削力和沖擊。高速鋼一般分為如下三種：a) 普通高速鋼 不適于高速和硬材料切削。b) 高性能高速鋼 添加 Co、Al 等合金元素，提高耐熱性、耐磨性，熱穩(wěn)定性高，可用于制造出口鉆頭、鉸刀、銑刀等。c) 粉末冶金高速鋼 用于加工超高強(qiáng)度鋼、不銹鋼、鈦合金等難加工材料；用于制造大型拉刀和齒輪刀具，特別是切削時受沖擊載荷的刀具效果更好。2) 硬質(zhì)合金（Cemented Carbide）硬質(zhì)合金是由硬度和熔點很高的碳化物和金屬相通過粉末冶金工藝制成的。切削效率是高速鋼刀具的 510 倍。硬質(zhì)合金按照化

37、學(xué)成分和使用性能分為四類：a) WC+Co 類（YG）：主要用于加工鑄鐵及有色金屬與非金屬材料及加工中有沖擊載荷的表面。Co 含量高，韌性好，適合粗加工；含 Co 量少用于精加工。b) TiC+WC+Co 類（YT）：主要用于加工以鋼為代表的塑性材料。含 TiC 量多，含 Co 量少，耐磨性好，適合精加工；含 TiC 量少，含 Co 量多，承受沖擊性能好，適合粗加工。淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 15 頁 共 33 頁裝訂線15c) 鎢鈦鉭（鈮）鈷類（YW）：添加 TaC 或 NbC，提高高溫硬度、強(qiáng)度、耐磨性。用于加工難切削材料和斷續(xù)切削。常用牌號：YW1、YW2。d) 碳化

38、鈦基類（YN）：TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨損和抗氧化能力強(qiáng)。用于合金鋼、工具鋼、淬火鋼的連續(xù)精加工。牌號：YN05、YN10。綜上所述，對于 45 鋼軸類零件的加工，硬度塑性適中，為避免粘刀和粗精加工刀具磨損嚴(yán)重而造成精度不夠等因素，可選擇 YT 類硬質(zhì)合金刀具。3. 車刀幾何角度的選擇車刀幾何角度的選擇主要包括前角、主偏角、刃傾角等的選擇。選擇合適的車刀角度，有利于更好的保證加工質(zhì)量。加工表面時為避免刀具干涉，可選擇主偏角 93的車刀。由于在粗加工階段刀具的工作環(huán)境比較惡劣，用于粗加工切削的刀具一般采用05前角，1015后角，采用負(fù)的刃傾角，以增大工作前角和楔角，提高刀刃

39、的鋒利性和刀尖的強(qiáng)度。同時，在主切削刃上開有 1mm 左右寬的負(fù)倒棱、R2mm 左右的刀尖圓角以提高刀刃的抗沖擊性能。精加工階段以保證產(chǎn)品精度為主要目標(biāo)。刀具的鋒利對切除微小的余量極為重要。這時選用的刀具角度一般為：前角 10，后角 15，刃傾角 10；當(dāng)用平刃刀片精光時，前角達(dá) 2530，后角 15，刃傾角 20，屬斜角切削。刀刃在刃磨后，應(yīng)該用金剛石砂條或細(xì)目油石條進(jìn)行研磨，去除微小毛刺及微裂，增強(qiáng)刀刃的鋒銳性和強(qiáng)度，并用刀尺進(jìn)行透光檢查，保證刀刃的平直度。當(dāng)然，這些角度還要根據(jù)實際加工情況進(jìn)行調(diào)整。對于退刀槽車刀和螺紋車刀要綜合選擇，避免發(fā)生干涉。刀具的具體選擇見表 3-6 工序卡片。3

40、.2.53.2.5選擇切削用量選擇切削用量削用量包括切削速度( 主軸轉(zhuǎn)速) 、背吃刀量、進(jìn)給量，通常稱為切削用量三要素。數(shù)控加工中選擇切削用量，就是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工時切削用量的選擇原則如下： 粗加工時，一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削用量的選擇原則首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。 半精加工和精加工時, 應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。 切削用量的選擇原則首先根據(jù)

41、粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進(jìn)給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合實踐經(jīng)驗而定。1. 確定背吃刀量 ap(mm)背吃刀量 ap 根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，ap 就等于加工余量, 這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。具體選擇如下： 粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第

42、 16 頁 共 33 頁裝訂線16除；若工藝系統(tǒng)剛性不足或余量過大不能一次切除，也應(yīng)按先多后少的不等余量法加工。第一刀的 ap 應(yīng)盡可能大些，使刀口在里層切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄鍛件。 當(dāng)沖擊載荷較大（如斷續(xù)表面）或工藝系統(tǒng)剛度較差（如細(xì)長軸、鏜刀桿、機(jī)床陳舊）時，可適當(dāng)降低 ap，使切削力減小。 精加工時，ap 應(yīng)根據(jù)粗加工留下的余量確定，一般可一次去除剩余余量。一般精加工時，取 ap=0.050.8mm；半精加工時，取 ap=1.03.0mm。對于圖 3-1 所示的零件的加工，工藝系統(tǒng)剛性適中，45 鋼材料硬度適中，粗加工背吃刀量選 1.5mm，精加工背吃刀量選 0.2mm。2.

43、 確定進(jìn)給速度 F(mm/min 或 mm/r)進(jìn)給量( 進(jìn)給速度)是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，根據(jù)零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，參考切削用量手冊選取。粗加工時, 由于對工件表面質(zhì)量沒有太高的要求, F 主要受刀桿、刀片、機(jī)床、工件等的強(qiáng)度和剛度所承受的切削力限制，一般根據(jù)剛度來選擇。工藝系統(tǒng)剛度好時，可用大些的 F；反之，適當(dāng)降低 F。粗車時，一般取 F=0.30.8/r。 精加工、半精加工時，F(xiàn) 應(yīng)根據(jù)工件的表面粗糙度 Ra 要求選擇。Ra 要求小的，取較小的 F，但又不能過小，因為 F 過小，切削厚度 hD 過薄，Ra 反而增大，且刀具磨損加劇。刀具的副偏角愈

44、大，刀尖圓弧半徑愈大，則 F 可選較大值。精車時常取F=0.10.3/r。一般在切斷、車削深孔或精車時，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度。當(dāng)?shù)毒呖招谐烫貏e是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定盡量高的進(jìn)給速度。切斷時 F=0.050.2/r。還應(yīng)注意零件加工中的某些特殊因素，比如在輪廓加工中，選擇進(jìn)給量時，應(yīng)考慮輪廓拐角處的超程問題。特別是在拐角較大、進(jìn)給速度較高時，應(yīng)在接近拐角處適當(dāng)降低進(jìn)給速度，在拐角后逐漸升速，以保證加工精度。具體的選擇可以查表 3-4 確定。表表 3-43-4 硬質(zhì)合金車刀及高速鋼車刀粗車外圓和端面時的進(jìn)給量參考值硬質(zhì)合金車刀及高速鋼車刀粗車外圓和端面時的進(jìn)給量參考值背吃刀量3（3，5（5，

45、8（8，1212工件材料車刀刀桿尺寸（BH）/(mmmm)工件直徑dw/mm進(jìn)給量 F（mm/r）16252040601004000.30.40.40.50.50.70.60.90.81.20.30.40.40.60.50.70.71.00.30.50.50.60.60.80.40.50.50.6碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼及耐熱鋼2030252520400.30.40.40.50.30.4淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 17 頁 共 33 頁裝訂50.70.81.01.21.40.50.70.70.91.01.20.30.50.50.60.60.80.40.

46、50.50.60.40.6162540601004000.40.50.50.80.81.21.01.40.50.80.71.01.01.20.40.60.50.70.81.00.50.70.60.8鑄鐵及銅合金2030252540601004000.40.50.50.90.91.31.21.80.50.80.81.21.21.60.40.70.71.01.01.30.50.80.91.10.70.9對于圖 3-1 所示零件，材料為 45 鋼，工件直徑為 40mm,粗加工時背吃刀量為1.5mm，選擇刀桿尺寸為 2525，則查表 3-4 得，進(jìn)給量為 0.40.5mm，取 F=0.3mm；根據(jù)經(jīng)驗

47、，精加工時進(jìn)給量一般選粗加工時的一半，即 0.2mm；車槽時進(jìn)給量取0.1m。3. 確定切削速度 Vc（m/min）根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度選擇切削速度?？捎媒?jīng)驗公式計算，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗在機(jī)床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取或者參考有關(guān)切削用量手冊選用。在選擇切削速度時，還應(yīng)考慮：應(yīng)盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域；斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度；在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動的臨界速度；加工大件、細(xì)長件和薄壁工件時, 應(yīng)選用較低的切削速度；加工帶外皮的工件時，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度；工藝系統(tǒng)剛性差的，應(yīng)減小切削速度。切削速度的具體選擇可根據(jù)表

48、3-5 確定。表表 3-53-5 硬質(zhì)合金車刀切削速度參考值硬質(zhì)合金車刀切削速度參考值ap/mm(0.3,2(2,6（6,10f（mm/r）(0.08,0.3(0.3,0.6（0.6,1）工件材料熱處理狀態(tài)Vc（m/min）低碳鋼、易切鋼熱軋1401801001207090熱軋130160901106080中碳鋼調(diào)質(zhì)10013070905070熱軋10013070905070合金結(jié)構(gòu)鋼調(diào)質(zhì)8011050704060淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 18 頁 共 33 頁裝訂線18HBS1909012060805070灰鑄鐵HBS=1902258011050704060鋁及鋁合金30

49、0600200400150200對于圖 3-1 所示零件，材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)處理，粗加工時背吃刀量為 1.5mm，進(jìn)給量為 0.3mm，切削速度可在 100130 m/min 之間選擇，選 100 m/min 。4. 主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)車削輪廓時，主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度 Vc 來選定。計算公式為: n=1000Vc/D （3-1）式中，D 為工件或刀具直徑（mm） 。 對于圖 3-1 所示零件，外圓加工時，Vc=100,D=40,由式 3-1 計算得，n=800r/min。精加工時可適當(dāng)提高轉(zhuǎn)速，取 1000r/min。內(nèi)孔的加工時，D=20，由式3-1 得，n=1200。在車削螺

50、紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運算速度等多種因素影響，故對于不同數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床推薦車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)為： n （1200/P）k （3-2）式中 P被加工螺紋螺距，mm； k保險系數(shù)，一般取為 80。對于圖 3-1 所示零件螺距 P=1.5，由式 3-2 得，內(nèi)外螺紋的主軸轉(zhuǎn)速n=300r/min。 3.2.63.2.6 確定工件原點確定工件原點對于軸類零件，使用三爪卡盤裝夾比較方便。為便于計算，工件原點可選在工件的右端面和軸線相交的地方。3.2.73.2.7 數(shù)學(xué)處理數(shù)學(xué)

51、處理對于圖 3-1 所示零件公差值的處理可以取中值。對于螺紋數(shù)值的處理，可以查表確定。具體數(shù)值見程序。3.2.83.2.8 數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡片圖 3-1 所示零件分兩次裝夾完成切削加工：先裝夾左端，車右端端面，鉆直徑 20的孔，車外圓，車內(nèi)孔，車內(nèi)槽，車內(nèi)螺紋；調(diào)頭裝夾，車左端面，保證總長，車外圓，車槽，車螺紋等。數(shù)控加工工序卡見表 3-6。表表 3-63-6 工序卡片工序卡片單位名稱淄博職業(yè)學(xué)院產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 19 頁 共 33 頁裝訂線19螺紋連接件45 鋼A4工序號程序編號夾具名稱夾具編號使用設(shè)備車間O001；

52、O002三爪卡盤FANUC OI 數(shù)控車床數(shù)控實訓(xùn)中心工步號工步內(nèi)容刀具號刀具名稱主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進(jìn)給量（mm/r）背吃刀量（mm）量具備注1車右端面T193外圓車刀8000.12鉆 20 孔20 的鉆頭400手動2粗車右輪廓至 40T18000.31.5游標(biāo)卡尺3精車右輪廓至 40T110000.10.2游標(biāo)卡尺4粗車內(nèi)孔T293內(nèi)圓車刀9000.31.5游標(biāo)卡尺5精車內(nèi)孔T293內(nèi)圓車刀12000.10.2游標(biāo)卡尺6車內(nèi)槽T3刀寬 3的切槽刀4000.13游標(biāo)卡尺7粗精車內(nèi)螺紋T4內(nèi)螺紋車刀3001.5通規(guī)止規(guī)8調(diào)頭車端面保證總長T18000.1游標(biāo)卡尺9粗車左剩余輪廓T18000.

53、31.5游標(biāo)卡尺10精車左剩余輪廓T10.10.2游標(biāo)卡尺11車退刀槽T5刀寬 3的切槽刀4000.13游標(biāo)卡尺12粗精車外螺紋T6外螺紋車刀3001.5通規(guī)止規(guī)3.33.3編制數(shù)控加工程序編制數(shù)控加工程序1. 右端內(nèi)容的加工程序如下：淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 20 頁 共 33 頁裝訂線20程序注釋O0001;程序名T0101;調(diào)用 1 號刀，建立工件坐標(biāo)系S800M03;主軸正轉(zhuǎn)G0X45.0Z0;定位G1X-1.0F0.1;車端面G0X45.0;Z3.0;G71U1.5R1.0;粗車外輪廓G71P10Q20U0.4W0.2F0.3;N10G0X25.99;G42G1Z

54、0F0.1;建立刀具半徑右補(bǔ)償X27.99Z-1.0;Z-26.985;G02X33.99Z-29.985R3.0;G03X35.99Z-30.985R1.0;G01Z-40.0;N20G40G0X45.0;取消刀補(bǔ)S1000M03;提高主軸轉(zhuǎn)速G70P10Q20;精車外輪廓G0X100.0Z100.0;退刀至安全位置T0202;換 2 號刀S900M03;主軸正轉(zhuǎn)G0X18.0Z3.0;定位G71U1.5R1.0;粗車內(nèi)孔G71P30Q40U-0.4W0.2F0.3;N30G0X24.0625;G41G1Z0F0.1;建立刀具半徑左補(bǔ)償X20.0625Z-2.0;Z-20.0;N40G40G

55、0X18.0;取消刀補(bǔ)S1200M03；G70P30Q40;精車內(nèi)孔淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 21 頁 共 33 頁裝訂線21G0X100.0Z100.0;退刀至安全位置T0303；換 3 號刀S400M03；主軸正轉(zhuǎn)G0X18.0；定位Z-19.0；G75R1.0；車內(nèi)螺紋退刀槽G75X24.0Z-20.0P3000Q2000F0.1；G0Z100.0；退刀至安全位置T0404;換 4 號刀S300M03;主軸正轉(zhuǎn)G0X18.0Z5.0;定位G76P010260Q80R-0.08;粗精車內(nèi)螺紋G76X22.021Z-16.0P974Q400F1.5;G0X100.0Z10

56、0.0;退刀至安全位置M05;主軸停M30;程序結(jié)束，返回起始位置2. 左端內(nèi)容的加工程序如下：程序注釋O0002;程序名T0105;調(diào)用 1 號刀，五號刀補(bǔ)S900M03;主軸正轉(zhuǎn)G0X45.0Z0;定位G1X-1.0F0.1;車端面保證總長G0X45.0;Z3.0;G71U1.5R1.0;粗車左端外輪廓G71P10Q20U0.4W0.2F0.3;N10G0X0;淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 22 頁 共 33 頁裝訂線22G42G1Z0F0.2;建立刀具半徑右補(bǔ)償G03X16.0Z-3.0R10.0;G1Z-8.0;X19.9865;X21.9865Z-9.0;Z-27.0

57、;X33.99;X35.99Z-28.0;N20G40G0X45.0;取消刀補(bǔ)S1200M03;提高主軸轉(zhuǎn)速G70P10Q20;精車左端外輪廓G0X100.0Z100.0;退刀至安全位置T0506;調(diào)用 5 號刀 6 號刀補(bǔ)S400M03;改變主軸轉(zhuǎn)速G0X40.0Z-25.0;定位G75R1.0;車外螺紋退刀槽G75X16.0Z-27.0P5000Q2000F0.1;G0X100.0Z100.0; 退刀至安全平面T0607;調(diào)用 6 號刀 7 號刀補(bǔ)S300M03;降低主軸轉(zhuǎn)速G0X28.0Z-3.0;定位G76P010260Q80R0.08;粗精車外螺紋G76X20.0385Z-24.0P

58、974Q400F1.5;G0X100.0Z100.0;退刀至安全位置M05;主軸停M30;程序結(jié)束淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計淄博職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 第 23 頁 共 33 頁裝訂線23第四章第四章 仿真操作加工仿真操作加工為了實際操作的安全性，避免材料的浪費，減少對機(jī)床不必要的損壞，以及為了學(xué)習(xí)的方便，可以對零件進(jìn)行仿真加工。上海宇龍仿真軟件是較常用的數(shù)控仿真軟件。4.14.1 上海宇龍仿真軟件介紹上海宇龍仿真軟件介紹宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一個應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)于書空加工操作技能培訓(xùn)和考核的仿真軟件。采用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理刀具材料和性能參數(shù)庫，提供車床、立式銑床、臥式加工中心和立式加工中心，以及機(jī)床廠家的多

59、種常用面板，具備對數(shù)控機(jī)床操作全過程和加工運行全環(huán)境仿真的功能。在操作過程中，具有完全自動、只能化的高精度功能和全面的碰撞檢測功能，還可以對數(shù)控程序進(jìn)行處理。為了便于教學(xué)和鑒定工作的進(jìn)行，本系統(tǒng)還具有考試、互動教學(xué)、自動評分和記錄回放功能。宇龍數(shù)控加工仿真軟件基本功能如下：1. 機(jī)床與控制系統(tǒng)數(shù)控加工仿真系統(tǒng)提供車床、立式銑床、臥式加工中心和立式加工中心，以及機(jī)床廠家的多種常用面板，控制系統(tǒng)有FANUC0，F(xiàn)ANUC0I，F(xiàn)ANUCpowermate0,FANUC0iMate,Siemens810D,siemens802D,siemens802S/c,PA8000,三菱、大森、華中數(shù)控，廣州數(shù)

60、控等。2. 豐富的刀具材料庫采用數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一管理刀具材料和性能參數(shù)庫，刀具庫含數(shù)百種不同材料和形狀的車刀、銑刀，支持用戶自定義刀具以及相關(guān)特征參數(shù)。3. 機(jī)床操作全過程仿真仿真機(jī)床操作的整個過程：毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準(zhǔn)對刀、安裝刀具、機(jī)床手動操作等仿真。4. 加工運行全環(huán)境仿真仿真數(shù)控程序的自動運行和 MDI 運行模式；三維工件的實時切削，刀具軌跡的三維顯示；提供刀具補(bǔ)償、坐標(biāo)系設(shè)置等系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定。4.24.2 仿真操作加工仿真操作加工仿真操作基本步驟和實際加工相似，包括機(jī)床通電、回零，裝夾，程序讀取等。4.2.14.2.1打開數(shù)控仿真加工軟件、選擇機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)打開數(shù)控仿真加工軟