数控轴类零件加工工艺

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1、摘要数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机械类专业学生必不可少的。中国数控技术和产业经过 40 多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己

2、独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。 为改变这种现状，我们必须深刻

3、理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在 21 世纪走在世界的前列。本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并通过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法和加工程序编制。【关键词关键词】 “数控技术数

4、控技术” “加工工艺加工工艺” “编程编程”第一章第一章 数控技术的介绍1.1 数控技术的基本概念数控技术的基本概念数控技术是用数字或数字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一门技术，简称数控（Numerical Control 即 NC）。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果，通过程序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制，位移和相对坐标

5、的自动控制，速度、转速及各种辅助功能的自动控制。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908 年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19 世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938 年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952 年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 1.21.2 数控技术的发展趋势数控技术的发展趋势数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及到计算机辅助设计和制造技术，计算机模拟及仿真加工技

6、术，机床仿真及后置处理，机械加工工艺，装夹定位技术与夹具设计与制造技术，金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益，对国家整个制造业的技术进步，提高制造业的市场竞争力有着重要的意义。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。数控机床是 50 年代发展起来的新型自动化机床，较好解决了形状复杂、精密、小批量零件的加工问题，具有适应性强、加工精度和

7、生产效率高的优点。由于数控机床综合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等诸方面的先进技术，使得数控机床的发展日新月异，数控机床的功能越来越强大。数控机床的发展趋势体现在数控功能、数控伺服系统、编程方法、数控机床的检测和监控功能、自动调整和控制技术等方面的发展。第二章 零件图的加工分析2.12.1、零件图的分析、零件图的分析?2.22.2 轴类零件一般加工要求及方法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。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工

8、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。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。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。工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。轴类零件加工的技术要求轴类零件加

9、工的技术要求:尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，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

10、26mm。相互位置精度包括内、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

11、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。2.3 确定加工方法确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的价格精度和表面粗糙度的要求，由于获 得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多因而在实际选择时，要结合零件 的形状，尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。 图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值， 而取其基本尺寸。 通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车 削，采用数控车床。 根据加工零件的外形和材料等条件，选用（FANUC）数控车床。2.4 工顺序的确定工顺序的确定制定零件加工顺序一般遵循下列

12、原则。机械加工顺序应遵循先基准后其它的原 则，用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精细，装甲误差就 越小。 先面后孔的原则：当零件上有较大的平面可以用来作为定位基准时，先加工平面， 在以平面定位加工其它表面，这样比较好装夹。 先主后次的原则：位置精度要求较高的基准面和工件面应先加工，便于及早发 现毛坯缺陷，对整个精加工而言，次要表面加工一般安排在主要表面最终精加工之 前。先粗后精的原则；对精度要求较高的零件，加工应划分粗加工阶段和精加工阶 段。第三章 设备的选择 3.1 选择机床根据分析此图形属于中等复杂图形，虽然有三维形状需要加工但利用手工编制的宏程序，同样能达到加工目的，所

13、以本次加工的所有程序全部采用手工编制。由于加工时需要多种刀具进行加工，下图为本次加工时所使用的机床操作面板：第四章 定位基准的选择制定机械加工规程时定位基准选择的是否合理，将直接影响零件加工表面尺寸精度。同时对加工顺序的安排也有重要的影响。定位基准选择不同，工艺规程也将随之而异。基准根据功用不同分为设计基准和工艺基准两大类。所谓设计基准是指设计图样上采用的基准，而工艺基准则是在机械加工过程中用来确定加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。工艺基准按不同的用途分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。在此对以上几种基准分别做解释： 工序基准：在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、

14、位置的基准。 定位基准：在加工过程中用来定位的基准。定位基准是工件再定位时所依据的基准，首先以毛坯的一个平面为粗基准，铣削出来一个夹持面，在以此夹持面为精基准来加工零件，零件加工完毕，在以加工后的上平面为精基准来铣下底面。 测量基准：测量时采用的基准。 装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置时所采用的基4.1 粗基准的选择 在选择粗基准时主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面的相对位置精度要求；二是合理分配各加工表面的加工余量。具体原则如下：1）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为保证不加工表面和加工表面的位置精度，应选择不加工表面为粗基准。2）对于具有较多加工表面的工件

15、选择粗基准时，应考虑合理分配各表面的加工余量（保证各表面都有足够的余量和选择重要表面作为粗基准） 。3）粗基准应避免重复使用。4）选择粗基准的平面应平整，没有冒口或飞边等缺陷，以便定位稳定，粗基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便夹具结构简单。4.2 精基准的选择选择精基准的原则如下：基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则；精基准的选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。4.3 装甲方式的选择装甲方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生

16、产率，加工成本及操作安全都有直接影响。第五章 编写工艺卡片5.15.1 数控加工工艺内容的选择数控加工工艺内容的选择在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容；（2）通用机床难加工，质量也难保证的内容应作为重点选择的内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。工艺规程的主要内容工艺规程的主要内容1)产品特征，质量标准。2)原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。3)生产工艺流程。4)主要工艺技术条件、半成品质量标准。5)生产工艺主要工作要点。6)主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。7)工艺技术指标的检查项目及次数。8)专用器材特征及质量标准。5.25.2 工艺过程工艺过程在生产过程中，那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。它包括毛坯制造、