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1、毕业设计（论文） 发证学校： 题目名称： 轴类零件的数控编程与加工 系 别： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 13 指导教师： 交稿时间： 年 3 月 21 日 轴类零件的数控编程与加工 摘 要 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术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，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺
2、问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理关键词 工艺，加工，进给量 程序1零件加工工艺分析 图1 典型轴 图2 典型轴配合件1.1 零件图分析（图1）零件常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。以下以图1零件为例，分析该零件的加工艺。该零件材料为45钢，表面由圆柱、顺圆弧、槽、螺纹等表面组成以及钻孔。其中加工的重点的是两零件的相配尺寸，特别是该零件和图2零件的螺纹配合为加工难点。选用毛坯外形尺寸为50mm100mm圆钢。1.2确定加工顺序加工顺序的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗
3、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 加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工：粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。 该零件的具体加工顺序为：预备加工车端面粗车左端轮廓精车左端轮廓切槽工件掉头车端面粗车右端轮廓精车右端轮廓切退刀槽粗车螺纹精车螺纹1.3定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选
4、择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率，一般定位基准的选择原则是：1.3.1基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。1.3.2便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。1.3.3便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。该零件的定位基准是各段圆柱的公共轴线。1.4装夹方法的选择 为了工件不
5、至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。工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响,合理的选择夹紧方式十分重要。 1.4.1数控机床常用的装夹方式1.4.1.1.在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。1.4.1.2在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。1.4.1.3用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时
6、要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。1.4.1.4用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。 1.5确定该零件的合理装夹方案这里的零件用三爪自定心卡盘装夹,装夹方法是：先用三爪自定心卡盘装夹毛坯右端，加工左端达到工件精度要求；然后工件调头用三爪自定心卡盘毛坯装夹33mm外圆，再加工右端达到工件精度要求。1.6选择刀具根据所加工的材料、加工表面的特点、尺寸精度、表面粗糙度、刀具的合理耐用度和机床的性能的不同，要选择不同类型和材质
7、的刀具，根据该零件加工特点，刀具选择如下：1.6.1车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。1.6.2精车外圆：（因为程序选用G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度车刀1.6.3车槽选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽4mm）1.6.4车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀1.6.5将刀具选择列表如下表1 刀具选择序号刀具号刀具规格名称加工表面1T01硬质合金90度车刀粗、精车外轮廓2T02硬质合金切槽刀 切槽3T03硬质合金60度外螺纹刀切螺纹4T01硬质合金内孔刀切内孔5T03硬质合金60度内螺纹刀切内螺纹6T01硬质合金45度端面刀切端面7尾座20mm麻花钻钻孔
8、2确定切削用量2.1数控编程时，要确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。根据所加工的尺寸精度、表面粗糙度要求不同，综合考虑刀具的耐用度和机床的性能不同，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。2.2根据该零件的加工顺序，一般在粗加工时，选用低的切削速度，大的进给量、切削深度，在精加工时，选用大的切削速度，小的进给量、切削深度，具体选切削用量如下下表所示（表2）表2 切削用量选择序号加工工艺主轴转速S/(r/m
9、in)进给量F（mm/r）背吃刀量（ap/mm）1粗车外圆5001001.52精车外圆700800.23切槽4002504切螺纹400200.055内孔4001000.26内螺纹4008007钻孔500250 3制定数控加工工艺卡片按前面确定的加工顺序、刀具切削用量的选择，制定数控加工工艺卡片如下表（表3）：表3 数控工艺卡片单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O111三爪自定心卡盘Cjk6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm备注1车端面T0445度刀500800手动2粗车外轮廓T0190度
10、车刀5001001.5自动3精车外轮廓T0190度车刀700800.2自动4钻孔尾座20钻头40020手动5粗镗孔T01镗刀4001000.2自动6精镗孔T01镗刀500800.1自动7切槽T02切槽刀40025自动8粗车螺纹T0360度螺纹刀100800.2自动9精车螺纹T0360度螺纹刀100800.1自动4手工编程4.1设置起刀点和对刀点在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理
11、和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。4.2手工编程4.2.1图1典型轴螺纹：O1111；M03S400 T0303 ; 使用三号螺纹刀G00 X27 Z-16； 起刀点G92 X24.2 Z-41.5 F1.5; 进行螺纹车削，螺距1.5X23.8;X23.5;X23.35;X23.35;G00 X10
12、0 Z150; 退刀点M30; 程序停止4.2.2图1典型轴内孔：M03 S500 T0303 内孔三号刀G00 X100 Z150 换刀点X18 Z2 对刀点G71 U1 R0.5 G71 P60 Q120 U-0.4 F0.2 粗车循环指令G00 X25 G01 Z0 X22 Z-10 Z-25 X20 W-3 X18 G00 Z150 X100 M05 主轴停止 M00 程序暂停M03 S500 T0303 精车G00 X18 Z2 G70 P60 Q120 F0.1 精车循环指令G00 Z150 X100 M30 4.2.3图2典型轴配合件椭圆部分：M03 S500 T0404 主轴正转转速500，刀号四号刀，刀补04
