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1、烟台工程职业技术学院 数控技术系 系 数控技术 专业 08 级毕业设计（论文）题 目: 典型零件的数控加工工艺及编程 姓名 学号 指导教师（签名） 二一年九月十三日烟台工程职业技术学院毕业设计（论文)诚 信 承 诺 书本人慎重承诺：我所撰写的设计（论文）典型零件的数控加工工艺及编程是在老师的指导下自主完成，没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人愿意为由此引起的后果承担相应责任。毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生(签名) 2010年9月13日目录前言3一、轴类零件分析4（一）轴类零件的结构与功用4（二）轴类零件的材料与毛坯5（三）轴类零件的失效形式及性能要求5二、零件加
2、工设备的选用5（一）机床的选用5（二）夹具的选用5（三）刀具的选用6（四）量具的选用8三、零件加工工艺分析8（一）定位基准8（二）加工顺序安排8四、工艺计算9（一）切削用量9（二）切削参数的选择10五、工件车削加工工序过程 11六、检测14七、车削加工工艺卡片 15八、程序设计17九、结束语18十、致谢19参考文献20典型零件的数控加工工艺和编程XXX摘 要 本课题主要研究使用数控机床对轴类的加工，通过加工过程来进行工艺的分析以及程序的编制。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。数控加工的工序内容比普通机床加工的工序复杂，促使对加工程序的正确性和
3、合理性要求极高，需要工艺人员通过对零件的加工的分析，从而准确的选择零件的加工工艺，保证加工的准确性，精确性，以节约加工原料，提高生产效率。关键词 数控技术，加工工艺，轴类零件前言随着我国重工业的复苏和加工制造业的进步和发展，需要数控加工技术的不断革新,以适应现代社会发展的需要。数控机床作为现代加工中的重要设备已在各行各业中得到广泛使用 ,并且也越来越多的引起人们的重视。在数控机床上加工零件,首先遇到的问题就是零件的工艺处理。数控机床的加工工艺与普通机床的加工工艺有许多相同之处,也有许多不同,在数控机床上加工的零件通常要比普通机床上所加工的零件工艺规程要复杂得多。在数控机床加工前,要将机床的运动
4、过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线都编入程序。制定出细致优化的加工工艺,是数控加工工艺编制人员数控加工操作人员常需分析的问题，必须在编程之前确定的正确加工方案，进行工艺设计，选择好加工的车床、夹具、刀具、量具等加工工具，再考虑编程。一 、 轴类零件分析典型零件如下图所示，材料为45号钢，采用1：1比例。需要加工外圆柱面、圆锥、退刀槽、外螺纹等。加工零件图(一)轴类零件的结构与作用轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，有外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键
5、、键槽、横向孔、沟槽等。根据结构形状和功用，轴类有多种形式，如光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接，它在机器中用来支承齿轮、带轮等传动件，以传递转矩或运动。（二）轴类零件的材料与毛坯 1轴类零件的材料轴类零件材料的选取，主要根据轴的的强度、刚度、耐磨性以及制造工艺性而定，力求经济合理。常用的轴类零件材料有35、45、50优质碳素钢，以45钢应用最为广泛。2轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。大型的、外形结构复杂的轴也可采用铸件。内燃机中的曲轴一般均采用铸件毛坯。型材毛坯分热轧或冷拉棒料
6、，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。毛坯种类的选择决定零件的实际作用。毛坯的制造方法主要有以下几种：1 型材，2 锻造，3 铸造，4 焊接，5 其他毛坯。本例零件属于小型一般轴类零件，并且各外圆直径尺寸相差不大，由以上论述可知，选择F55mm的45#热轧圆钢做毛坯可满足其使用要求。（三）轴类零件失效形式及性能要求1失效形式长期交变载荷作用易导致疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）；承受大载荷或冲击载荷会引起过量变形、断裂；长期承受较大的摩擦，轴颈及花键表面易出现过量磨损。2性能要求良好
7、的综合力学性能，以防过载断裂、冲击断裂；高疲劳强度，降低应力集中敏感性，以防疲劳断裂；足够的刚度，以防工作过程中，轴发生过量弹性变形而降低加工精度；表面要有高硬度、高耐磨性，以防磨损失效；特殊性能要求，如高温中工作的轴，抗蠕变性能要好；在腐蚀性介质中工作中的轴，要求耐腐蚀性好等。二、零件加工设备的选用（一）机床的选用选用FANUC公司的FANUC Oi 系列的平床身前置刀架标准数控车床加工该轴类零件。其具体规格参数如下：X轴行程300mm，Z轴行程955mm，卡盘直径为F200mm，最大回转直径为400mm。（二）夹具的选用1装夹和夹具机械加工时，必须使工件在机床或夹具上相对刀具及其切削成形运
8、动占有某一正确位置的过程，称为定位，为了在加工中使工件能承受切削力并保持定位位置不变，还需不它压紧或夹牢，称为夹紧。从定位到夹紧的过程称为装夹，装夹的工具为夹具。2选择夹具：工件常见的装夹方法有:卡盘装夹、花盘装夹、顶尖装夹和心轴装夹。此工件为典型的零件，并且尺寸不大，选择卡盘装夹能满足其工艺要求，故选用三爪卡盘作为装夹工具。3工件的找正 此工件的找正：在车掉毛坯的硬皮后，夹紧已加工表面，车削端面厚皮。当工件的回转中心与机床主轴回转中心线同轴时，满足了工件的定位要求，即是工件的找正。工件的回转轴线为外圆、内孔的设计基准。（三）刀具的选用1刀具的材料由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率、切削性
9、能、工件的加工精度、已加工表面质量、刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分。常用刀具的材料有：碳素工具钢、合金工具钢、高速工具钢、硬质合金、陶瓷材料、人造金刚石和立方氮化硼。刀具的刀杆材料可以采用45钢或40Cr钢等结构钢材制造，调制后硬度为3040HRC；刀具的切削部分不仅要承担切削过程中的高温高压及冲击载荷，而且还要受到切屑及工件的强烈摩擦，刀具切削部分的材料应具有高强度，足够的强度和韧性，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。其中高速钢及硬质合金是目前使用最广的两类切削用材料：高速钢广泛应用于各种刀具，特别是切削刃形状较为复
10、杂的刀具；目前车刀大都采用硬质合金，其他如钻头、铣刀、丝锥、齿轮刀具等也可以采用镶片或整体结构形式使用。 图1 数控机夹刀具2刀具的选择此工件加工的内容有外圆柱面、圆锥面、退刀槽和螺纹等，因此需要外圆车刀、车槽刀和螺纹刀。将所选的刀具参数填入数控加工卡片中，以便于编程和管理操作。数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖圆弧半径备注1T01硬质合金93外圆粗车刀1粗车外圆0.8mm右偏刀2T02硬质合金93外圆精车刀1精车外圆0.2mm右偏刀3T03硬质合金切槽刀1车刀宽为6mm的退刀槽0.2mm刀宽为4mm4T04硬质合金螺纹刀1车螺距为2mm
11、的螺纹0.2mm刀尖角为603刀具的安装要求（1）粗车外圆、精车孔时，刀尖一般应比工件轴线稍高。（2）车端面、成形面时，刀具的刀尖一般应与工件的轴线等高。（3）精车细长轴、粗车内孔、切断空心工件时，刀尖应比工件的轴线稍低。4对刀数控加工中的对刀本质是建立工件坐标系，确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。使刀具运动的轨迹有一个参考依据。刀位点是代表刀具执行程序的选定点。对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。对刀方法为试切对刀。首先，机床回参考点，建立机床坐标系。其次，试切测量，采用点动或是MDI方
12、式操纵机床，将工件右端面试切一刀，保持刀具的纵向位置不变，沿横向退刀，此时将工件右端面的回转中心定为工件的工件原点，在CRT面板上输入相应刀具号的刀补：Z轴刀补为0。再将工件外圆表面试切一刀，沿纵向退刀，保持刀具在横向位置不变，然后测量工件试切后的直径，在CRT面板上输入相应刀号的刀补：X轴刀补为你所测量的直径值。此时建立的工件坐标系是以工件的右端面的回转中心为工件原点，此时CRT面板上显示的刀具位置是在工件坐标系中的位置。（四）量具的选用作为单件中小批量生产的数控机床，一般采用的常用量具有游标卡尺、百分尺、千分尺、深度尺等等。此工件的加工我选用游标卡尺和外径千分尺。三、零件加工工艺分析（一）
13、定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。基准有粗、精基准之分。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作定位基准，这种基准称为粗基准；精基准就是在后续的加工中用已加工过的表面作定位基准。粗基准的选择选择原则有：第一，选择不需加工的表面做粗基准；第二，选择需要加工余量均匀的重要表面作为粗基准；第三，选择加工余量最小的表面作为粗基准；第四，应选择较平整、光洁，面积足够大，定位稳定、加紧方便的表面作粗基准。需要注意的是，由于粗基准精度低，粗糙度值大，形状不平整，一般只能使用一次。精基准的选择原则有：基准重合原则、基准统一原则、自为基准、互为基准等原则。在实际生产中要根据具体情况来选择有利的精基准。（二）加工顺序安排1加工阶段
