畢業(yè)設計球頭軸零件的加工工藝與編程范文

年4月19日畢業(yè)設計球頭軸零件的加工工藝與編程文檔僅供參考數控技術專業(yè)畢業(yè)設計說明書設計題目球頭軸零件的加工工藝與編程摘要世界制造業(yè)轉移，這中國正在逐步成為世界加工廠。美國，德國，韓國等國家已經進入工業(yè)化發(fā)展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵，機械，化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉移。中國當前經濟發(fā)展已經過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。未來將是中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數字化控制的機床進行作業(yè)了，數控機床能夠按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的“數控加工”。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術手段。本設計內容介紹了數控加工的特點，加工工藝分析以及數控編程的一般步驟。并經過一定的實例詳細的介紹了數控加工工藝的分析方法。關鍵詞：數控；加工；工藝；編程目錄1引言 11.1數控技術的發(fā)展 11.2數控車削加工工藝分析的主要內容 22球頭軸零件的加工工藝設計 32.1加工的內容及工藝分析 32.1.1球頭軸加工的內容 32.1.2球頭軸加工的工藝分析 42.2球頭軸零件工藝路線的擬定 42.2.1工藝路線的確定 42.2.2輔助工序的安排 52.3數控機床及其工藝設備的選擇 52.3.1數控機床的選擇 52.3.2檢測量具的選擇 52.4球頭軸零件切削用量參數的確定 62.4.1確定主軸轉速 62.4.2確定進給速度 62.4.3確定背吃刀量 62.5擬定數控加工工藝卡 72.6刀具的選擇 72.6.1刀具 72.6.2確定對刀點與換刀點 83球頭軸零件夾具的選用 103.1對球頭軸零件夾具的基本要求 103.2工件裝夾方法的選擇 104球頭軸零件數控加工的編程 114.1數控坐標系的確定 114.2走刀路線的確定 114.3程序編制 125結論 166參考文獻 171引言1.1數控技術的發(fā)展數控（英文名字：NumericalControl簡稱:NC）技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數控一般是采用通用或專用計算機實現(xiàn)數字程序控制，因此數控也稱為計算機數控(ComputerizedNumericalControl)，簡稱CNC，國外一般都稱為CNC，很少再用NC這個概念了。它所控制的一般是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數控的產生依賴于數據載體和二進制形式數據運算的出現(xiàn)。19，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世；19世紀末，以紙為數據載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被創(chuàng)造；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數據快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數字控制系統(tǒng)的基礎。數控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952年，第一臺數控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展?，F(xiàn)在，數控技術也叫計算機數控技術（CNC，ComputerizedNumericalControl），當前它是采用計算機實現(xiàn)數字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的運動軌跡和外設的操作時序邏輯控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可經過計算機軟件來完成，處理生成的微觀指令傳送給伺服驅動裝置驅動電機或液壓執(zhí)行元件帶動設備運行。數控加工技術是什么呢？簡單的說就是利用數字化控制系統(tǒng)在加工機床上完成整個零件的加工。而且和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數控加工技術具有什么樣的優(yōu)點。傳統(tǒng)的機械加工都是用手工操作普通機床作業(yè)的，加工時用手搖動機械刀具切削金屬，靠眼睛用卡尺等工具測量產品的精度的?，F(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數字化控制的機床進行作業(yè)了，數控機床能夠按照技術人員事先編好的程序自動對任何產品和零部件直接進行加工了。這就是我們說的“數控加工”。數控加工廣泛應用在所有機械加工的任何領域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術手段。1.2數控車削加工工藝分析的主要內容①選擇適合在數控機床上加工的零件，確定工序內容。②分析被加工零件圖樣，明確加工內容及技術要求，在此基礎上確定零件的加工方案，制定數控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排、與傳統(tǒng)加工工序的銜接等。③設計數控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的選擇、切削用量的確定等。④調整數控加工工序的程序。如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定、刀具的補償。⑤分配數控加工中的容差。⑥處理數控機床上部分工藝指令?？傊?，數控加工工藝內容較多，有些與普通機床加工相似。2球頭軸零件的加工工藝設計2.1球頭軸加工的內容及工藝分析球頭軸車削加工如圖2.1所示圖2.1球頭軸零件圖2.1.1球頭軸加工的內容數控車床與普通車床相比，具有加工精度高、加工零件的形狀復雜、加工范圍廣等特點?？墒菙悼剀嚧矁r格較高，加工技術較復雜。球頭軸零件可分為粗車、半精車和精車等階段。一般分為：①車削外圓。車削外圓是最常見、最基本的車削方法使用各種不同的車刀車削中小型零件外圓(包括車外回轉槽)的方法。其中，左偏刀主要用于需要從左向右進給，車削右邊有直角軸肩的外圓以及右偏刀無法車削的外圓。②車削內圓。車削內圓(孔)是指用車削方法擴大工件的孔或加工空心工件的內表面。這也是常見的車削加工方法之一。常見的車孔方法在車削盲孔和臺階孔時，車刀要先縱向進給，當車到孔的根部時再橫向進給，從外向中心進給車端面或臺階端面。③車削平面。車削平面主要指的是車端平面(包括臺階端面)，常見的方法是用左偏刀車削平面，可采用較大背吃刀量，切削順利，表面光潔，大、小平面均可車削使用90·左偏刀從外向中心進給車削平面，適用于加工尺寸較小的平面或一般的臺階端面用90·左偏刀從中心向外進給車削平面，適用于加工中心帶孔的端面或一般的臺階端面使用右偏刀車削平面，刀頭強度較高，適宜車削較大平面，特別是鑄鍛件的大平面。④車削錐面。錐面可分為內錐面和外錐面，能夠分別視為內圓、外圓的一種特殊形式。內外錐面具有配合緊密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持準確對中的特點，廣泛用于要求中準確和需要經常拆卸的配合件上。在普通車床上加工錐面的方法有小滑板轉位法、尾座偏移法、靠模法和寬刀法等，小滑板轉位法主要用于單件小批量生產，內外錐面的精度較低，長度較短(≤100mm)；尾座偏移法用于單件或成批生產軸類零件上較長的外錐面；靠模法用于成批和大量生產較長的內外錐面；寬刀法用于成批和大量生產較短(≤20mm)的內外錐面。⑤車削螺紋。在普通車床上一般使用成形車刀來加工螺紋，加工普通螺紋、方牙螺紋梯形螺紋和模數螺紋時使用的成形車刀。⑥車削臺階、槽。選擇數控加工內容時，可按下列順序考慮：①普通機床無法加工的內容應優(yōu)先選擇；②普通機床難加工，質量難保證的內容應重點選擇③普通機床加工效率低，手工操作勞動強度大的內容。雖然數控車床加工范圍廣泛，可是因受其自身特點的制約，某些零件仍不適合在數控車床上加工。2.1.2球頭軸加工的工藝分析①粗加工：主要是下料，下料的要求是棒料的直徑55㎜，長度是150㎜，而且要求下料長度的誤差不能超過正負1㎜并在棒料兩端鉆中心孔，中心孔：A4/8.5，而且，要求中心應均勻一致，為下一步工序做準備。②半精加工：半精車外圓，先粗車外圓然后，再半精車外圓，而其它的各尺寸以及跳動的要求都要符合圖紙的要求。③精加工：精車外圓，先半精車外圓,最后精車外圓，而其它的各尺寸以及跳動的要求都符合圖紙的要求。2.2球頭軸零件工藝路線的擬定2.2.1工藝路線的確定①加工方法的選擇②加工階段的劃分：a.有利于保證加工質量；b.有利于及早發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷；c.有利于設備的合理使用。③工序的劃分：a.按所用刀具劃分工序的原則；b.按粗、精加工分開，先粗后精的原則；④加工順序的安排，切削加工工序的安排:①基面先行原則；②先粗后精原則；③先主后次原則；⑤裝夾方案的確定（組合夾具的應用）⑥進給路線的確定；走刀路線是數控加工過程中刀具相對于被加工件的的運動軌跡和方向。走刀路線的確非常重要，因為它與零件的加工精度和表面質量密切相關。確定走刀路線的一般原則是：a、保證零件的加工精度和表面粗糙度；b、方便數值計算，減少編程工作量；c、縮短走刀路線，減少進退刀時間和其它輔助時間；d、盡量減少程序段數。另外，在選擇走刀路線時還要充分注意以下幾種情況：①避免引入反向間隙誤差。數控機床在反向運動時會出現(xiàn)反向間隙，如果在走刀路線中將反向間隙帶入，就會影響刀具的定位精度，增加工件的定位誤差。②為了消除由于系統(tǒng)剛度變化引起進退刀時的痕跡，可采用多次走刀的方法，減小最后精車時的余量，以減小切削力。2.2.2輔助工序的安排輔助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、檢驗等。檢驗工序是主要的輔助工序，是合格證產品質量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件全部加工完成之后都要進行檢驗工序。2.3數控機床及其工藝設備的選擇2.3.1數控機床的選擇根據零件產量、加工要求選擇生產設備（根據專業(yè)要求需要選擇數控車床）。我們選擇CJK0640數控車床。2.3.2檢測量具的選擇①游標卡尺②數顯測位尺③外徑千分尺④螺紋塞規(guī)2.4球頭軸零件切削用量參數的確定數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。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，最大限度提高生產率，降低成本。2.4.1確定主軸轉速主軸轉速應根據允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。其計算公式為：n=1000v/3.14×D式中：v-切削速度，單位為m/m動，由刀具的耐用度決定；n-主軸轉速，單位為r/min，D-工件直徑或刀具直徑，單位為mm。計算的主軸轉速n，最后要選取機床有的或較接近的轉速為：車外圓，粗車主軸轉速為1300r/min,精車主軸轉速為1600r/min。2.4.2確定進給速度進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。確定進給速度的原則：當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在200——800mm/min范圍內選?。卉囃鈭A，進給速度為400㎜/r，精車時，進給速度為200㎜/r。刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，能夠設定該機床數控系統(tǒng)設定的最高進給速度。2.4.3確定背吃刀量背吃刀量根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣能夠減少走刀次數，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.5mm，總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比喻法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。切削用量不但是在機床調整前必須確定的重要參數，而且其數值合理與否對加工質量、加工效率、生產成本等有著非常重要的影響。所謂“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和機床動力性能(功率、扭矩)，在保證質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。2.5擬定數控加工工藝卡數控加工工藝如表2.1所示：表2.1數控加工工藝卡片單位名稱×××零件名稱零件圖號球頭軸×××工序號程序編號使用設備車間001O0001CJK0640數控車床數控車間工步號工步內容（尺寸單位㎜）刀具號主軸轉速/r.min進給速度/㎜.min背吃刀量/㎜備注1平端面110002000.52打中心孔2200603圓球SR50，8311001504車φ52的斜度41000500.35車φ35，φ32的槽53001500.16車φ30的圓，M30×2-6g的螺紋64501002.6刀具的選擇2.6.1刀具刀具的選擇的原則：刀具的使用的壽命和裝夾是否很方便。在加工軸時一般都是批量生產的，那就要求加工的時候必須有效率，裝夾要很方便的，根據上面的分析，我采用機夾式刀片，機夾式刀片的材料是超硬質合金鋼。對于機夾可轉位刀具，由于換刀時間短,能夠充分發(fā)揮其切削性能，提高生產效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min.數控機床所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、硬質合金）并使用可轉位刀片。根據以上的分析，在加工軸所采用的刀具是機夾式，超硬質合金鋼的刀片,選擇數控車削刀具。數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床刀架上，因此已逐漸標準化和系統(tǒng)化。為了適應數控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可換等要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到整個數控刀具的30%-40%，金屬切除量占總數的80%-90%。而加工軸所用的刀片超硬質合金鋼,超硬質合金鋼是以碳化鎢(WC),碳化鈦(TiC)等,高熔點,高硬度的碳化物的粉末一起粘連的作用的金屬鈷粉末混合,加壓成型,再燒結而制成一種粉末冶金制品。硬質合金具有高硬度(69-81HRC),高熱硬性(可達900-1000度),高耐磨性和較高抗壓強度.用它制造刀具,起切削速度,耐磨性與壽命都比高速鋼高,超硬質合金鋼制的刀片,裝夾在刀體上使用.使用方便,大大的提高加工的效率。另外，對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進行嚴格的測量以獲得精確數據，并由操作者將這些數據輸入數據系統(tǒng)，經程序調用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。根據以上的分析,采用超硬質合金鋼制的刀片。根據加工要求,主要選用的刀具。刀具如下表：表2.2數控加工刀具卡產品名稱或代號9800N三用槍零件名稱球頭軸零件圖號×××序號刀具號刀具規(guī)格名稱數量加工表面?zhèn)渥?T01900硬質合金端面車刀（負偏刀）1車端面2T02Φ25㎜鉆頭1鉆φ25㎜的孔3T03900硬質合金正偏刀1車外圓4T04槽刀1開槽刀口寬3.2mm

5T05內孔刀1車內孔6T06螺紋刀1車螺紋2.6.2確定對刀點與換刀點對于數控機床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，它是經過對刀點來實現(xiàn)的。“對刀點”是指經過對刀確定刀具與工件相對位置的基準點。在程序編制時，不論實際上是刀具相對工件移動，還是工件相對刀具移動，都把工件看作靜止，而刀具在運動。對刀點往往也是零件的加工原點。選擇對刀點的原則是：①方便數學處理和簡化程序編制；②在機床上容易找正，便于確定零件的加工原點的位置；③加工過程中便于檢查；④引起的加工誤差小。對刀點能夠設在零件上、夾具上或機床上，但必須與零件的定位基準有已知的準確關系。當對刀精度要求較高時，對刀點應盡量選在零件的設計基準或工藝基準上。對于以孔定位的零件，能夠取孔的中心作為對刀點。對刀時應使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，是指確定刀具位置的基準點。3球頭軸零件夾具的選用3.1對球頭軸零件夾具的基本要求根據數控機床的加工特點，協(xié)調夾具坐標系、機床坐標系與工件坐標系的三者關系，另外還要考慮以下幾點：①小批量加工零件，盡量采用組合夾具，可調式夾具以及其它通用夾具。②成批生產考慮采用專用夾具，力求裝卸方便。③夾具的定位及夾緊機構元件不能影響刀具的走刀運動。④裝卸零件要方便可靠，成批生產可采用氣動夾具、液壓夾具和多工位夾具。3.2工件裝夾方法的選擇數控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準和夾緊方案，注意以下兩點：①力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，這樣有利于編程時數值計算的簡便性和精確性。②盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。綜合以上分析可選用：三爪自定心卡盤。4車削零件數控加工的編程4.1數控坐標系的確定建立坐標系是為了確定刀具或工件在機床中的位置，確定機床運動部件的位置及其運動范圍。統(tǒng)一規(guī)定數控機床坐標系各軸的名稱及其正負方向，能夠簡化程序編制，并使所編的程序具有互換性。數控機床上的坐標系是采用右手直角笛卡兒坐標系，工件原點位置是由操作者自己設定的，它在工件裝夾完畢后，經過分中與對刀確定。它反映的是工件與機床原點之間的距離位置關系。工件坐標系一旦固定，一般不再改變。坐標系設定如圖4.1所示：圖4.1坐標系設定圖4.2走刀路線的確定①車端面。②鉆孔。將棒料運進另一個車間，工序是給棒料進行鉆中心孔和車端面。這也是非常重要的一步工序。因為，鉆中心孔的好壞將會直接影響下一道工序的進行。要求也是很高的，重要的一步去毛刺，由于上一道工序是鋸料，在鋸掉的地方會有毛刺，在把毛刺去掉后，要對每一個棒了進行測量，以防止上一道工序出現(xiàn)的廢料。再進行認真的測量，將要加工的工件放在專門的鉆床上，對工件進行鉆孔，是兩頭同時進行，而且要求鉆孔在棒料的中心位置。中心孔：A4/8.8，而且，要求中心孔應均勻一致。在進行好鉆孔后，將料放到普通的車床進行車兩端面，對于車的要求是很高的，要求棒料的長度是150㎜，正負0.5㎜，要求每一個工件都要進行檢驗。②粗車外圓。③精車外圓。上一道工序，將工件運進到另一個車間，主要數控車床車間，這道工序是最重要的一步。是進行精車外圓，先精車外圓，然后，是進行精車外圓，在數控車床上進行加工。用到的工裝夾具是三爪液壓卡盤，還需要頂針，頂針的作用就是使加工的棒料，保持同軸度，使加工的零件的精度能夠達到更高，也使加工時更加的安全。所用到的測量工具是游標卡尺，外徑千分尺。同理，再加工時加工的要求和加工的要求是一樣的，而其它的各尺寸以及跳動的要求都要符合圖紙的要求。④割槽。端面進行定位割槽并去毛刺；還要求對每批次量生產槽的軸向位置需結合內外球籠裝配后之軸向竄動間隙以及總成壓縮總長來定。同上一樣，是在CNC車床上進行割槽，所用到的工裝夾具是三爪卡盤，頂針，用到的測量的檢具是游標卡尺。⑤車螺紋。4.3程序編制數控車床主要是加工回轉體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、螺紋、圓弧面、切槽等。我所做的工序是精車外圓，加工的程序如下：①加工路線的確定：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)指令對外輪廓進行粗加工、精加工，兩頭分別加工，先加工右端，再加工左端。②確定軸心線與球頭中心的交點為編程原點件的加工程序如下：主程序O0001;T0101;M03S800;G00X55.5Z2.0;G01Z0.0F200;X0.0;X55.50;Z-0.5;X55.50;G00X55.50Z30;T0202;G00X0.0Z2.0;G01Z0.0F200;Z-26.00;Z2.0;G00X55.50Z30.0;T0303;M03S1000;G00X55.50Z1.0;G73U1.0R0.1;G73P01Q02U0.5W0.25F300;N01G00X30.0Z0.5;G01Z0.0;G03X40.0Z-49.50R50;G02X32.0Z-57.0R8;G01X32.0Z-65.0F450;X34.0;G01X52.0Z-94.0F450;G01Z-113.0;N02G01X55.50;G70P01Q02;G00X55.50Z30;T0404;M03S500;G00X55.50Z-79.00;G01X50.0F280;U0.10;X49.00;U0.10;X48.00;U0.10;X47.00;U0.10;X46.00;U0.10;X45.00;U0.10;