数控车床加工轴的毕业设计(综合版)

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1、轴类零件的加工工艺及编程目 录第 1 章 概述11.1 轴类零件的加工工艺 1 1.2 数控车床概述 21.3 镗孔工艺 31.4 螺纹加工工艺 31.5 分析加工对象 4第 2 章 典型轴类零件的加工工艺 52.1 数控加工工艺内容的选择62.2 工艺过程 72.3 加工工序的划分72.4 编制工艺过程卡 82.5 编制加工工序卡 9第 3 章 加工路线图 153.1 刀具加工进给路线的确定 163.2 绘制刀具加工路线图 16第 4 章 数控刀具表/数控编程基础174.1 本零件加工所用刀具 174.2 编程基础 18毕业总结 19致谢 20参考文献 21附录一22附录二24第 1 章 概

2、述1.1 轴类零件的加工工艺 1.1.1 轴类零件的功用、结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用 于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形 式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮 轴、偏心轴、各种丝杠等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和 承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴 的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形 状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴 介于两者之间。 本论文所加工的零件典型轴类

3、零件则属于阶梯轴。1.1.2 轴类零件一般加工要求及方法轴类零件加工工艺规程注意点 轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率 和经济效益。 在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。（1）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准, 且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时， 粗基准不可重复使用。（2）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装 配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同 一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安 装稳定可靠表面为精基准。 轴类零件加工的技术要求 尺寸精度轴类零件的主要表

4、面常为两类，一类是与轴承的内圈配 合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度 要求较高，通常为 IT5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即 配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6IT9。 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆 度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需 在零件图上另行规定其几何形状精度。该典型轴类零件长度为 145mm，螺纹大径为 30mm、长度为 25mm，外圆锥面的锥度为 20o、 长度为 29mm，圆弧总长为 57mm、半径分别有 24mm/9mm/8mm，所 镗的孔直径为 28mm、长度为 26mm。 相互位置

5、精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳 动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。该典型轴类零 件外圆相互位置精度为 0.020.04 之间，圆的径向跳动为 0.02，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的表面与外表面也应保 持平行。 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可 能性和经济性来确定。该典型轴类零件的直径为 52mm 的外圆、外圆 锥度及孔的内表面的粗糙度均为 1.6，其它位置的粗糙度为 3.2。 在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工 零件表面轮廓时，必须保证 0.5mm 的精加工余量，必要时需使用刀偏 表，对刀具进给时

6、进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零 件在加工精度方面的各种要求。 1.1.3 轴类零件加工的工艺路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 粗车半精车精车金刚石车 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车精车”的车削 方式，即分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、 圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工。1.2 数控车床概述1.2.1 数控车床特点数控车床与其他类型的车床相比有下列特点： （1）通用性强，生产率高，加工精度高且稳定，操作者劳动

7、强度 低。 （2）适合于复杂零件的加工。（3）换批调整方便，适合于多种中小批柔性自动化生产。（4）便于实现信息流自动化，在数控车床基础上，可实现 CIMS（计算机集成制造系统） 。1.2.2 工作内容根据零件图要求，工作人员进行数控编程，输入到数控车床数控 系统；将零件原料按规定要求放置在预定位置上；等数控车床自动生 产出产品后，使用测量检测仪器，对有精度误差的产品进行误差补偿； 日常的车床维护和保养及常用故障排除。1.2.3 本零件的加工所用机床型号、特点及数控系CNC6140D：该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆 弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。 本零件将采用发

8、那科系统进行加工： 主要特点 FANUC 公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点。1.3 镗孔工艺：根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。 在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再 倒角。为了不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。 在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：其中任 何两把刀都不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长 度增加了两倍，造成镗杆刚性不足；同时单件加工工时也增加了一倍， 保证不了生产节拍。 安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该 方案虽可解决问题，但工件加工成本太高。 对于本零件中的

9、孔，将采用镗刀对其进行加工，并安排粗、精 镗来分担余量的切除，镗孔后再倒角。1.4 螺纹加工工艺1.4.1 普通螺纹的尺寸分析数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸，普通螺纹加工所需 的尺寸计算分析主要包括以下两个方面： （1）螺纹加工前工件直径 考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径 D/d0.1P，即 螺纹大径减 0.1 螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小 0.1 到 0.5。 （2）螺纹加工进刀量 螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。 螺纹小径为：大径倍牙高；牙高=0.54P（P 为螺距） 螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料 进行选择。

10、1.4.2 普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中，螺纹切削一般有三种加工方法：G32 直进 式切削方法、G76 斜进式切削方法和 G82 直进式切削方法。 （1）G32 直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大， 而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大 的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产 生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加 工。 （2）G76 斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损 伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度 较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削

11、深度为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。 （3）G82 直进式切削方法，螺纹切削循环同 G32 螺纹切削一样， 在进给保持状态下，该循环在完成全部动作之后再停止动作。本零件中螺纹的切削加工就采用 G82 直螺纹切削循环加工的方法， 并且使用粗车与精车结合切削方式（精加工余量为 0.5mm） ，须先倒角 后车螺纹。1.5 分析加工对象（零件图样）在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。 对于数控车削加工应考虑以下几方面：1.5.1 构成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时， 要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零

12、件图时应注 意： （1） 零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到 零件轮廓的构成； （2） 零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无 法下手； （3） 零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。（4） 零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以 同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。1.5.2 尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到， 并确定控制尺寸精度的工艺方法。1.5.3 形状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。 加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据 数控车床的特殊

13、需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形 状和位置精度。1.5.4 表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择 数控车床、刀具及确定切削用量的依据。1.5.5 材料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。第 2 章 典型轴类零件的加工工艺2.1 典型轴类零件的分析?2.1.1 技术要求：该典型轴类零件长度为 145mm，螺纹大径为30mm、长度为 25mm，外圆锥面的锥度为 20o、长度为 29mm，圆弧 总长为 57mm、半径分别有 24mm/9mm/8mm，所镗的孔直径为 28mm、长度为 26mm。外圆

14、相互位置精度为 0.020.04 之间，圆的径 向跳动为 0.02，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的 表面与外表面也应保持平行。直径为 52mm 的外圆、外圆锥度及孔的 内表面的粗糙度均为 1.6，其它位置的粗糙度为 3.2。 在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零 件表面轮廓时，必须保证 0.5mm 的精加工余量，必要时需使用刀偏表， 对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在 加工精度方面的各种要求2.1.2 加工精度分析（1）尽可能将工件原点选择在工艺定位基础上，这样有利于加工 精度的提高。 （2）尽量将工件原点选择在零件的尺寸基准上，这样便于坐标值 的计算，减少误差率，尽量选择在精度较高的工件表面上，以提高被 加工零件的加工精度。 （3）选用精度等级高的滚珠丝杆，以减小丝杆导程误差对机床加 工精度的影响。 （4）进给机构的机械传动机构成由减速齿轮、连轴节、滚珠丝杆 副及支承轴组成，在这些环节当中存在间隙，影响到工作台进给精度， 特别是在运动换向时，这些间隙对机床加工精度影响更大，而减小各 环节间的间隙，可以减小机床加工精度的影响。2.1.3 数控加工工艺内