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1、济源职业技术学院毕业设计济源职业技术学院毕 业 设 计题目 螺纹轴零件的数控加工 系别 机电系 专业 机电一体化技术 班级姓名学号指导教师日期26设计任务书设计题目：螺纹轴零件的数控加工设计要求： 严格按照数控加工编制工艺的流程； 确保表面的粗糙度，使表面光滑； 保证零件的力学性能不能发生变化； 熟练的掌握各个指令的用途。设计进度要求：第一周 进厂实习收集资料。第二周 确定毕业设计题目。第三周 选择加工工件的材料。第四周 分析加工零件的形状，明确加工步骤和加工要求。第五周 处理好数控机床上的部分加工指令。第六周 进行草稿的撰写。 第七周 整理论文。第八周 准备答辩。指导教师（签名）： 摘要我国
2、数控机床产量持续高速增长，数控机床在加工精度、自动化程度、生产效率、劳动强度等诸方面都有普通机床无法比拟的优势，数控机床可有效地零件的加工时间和辅助时间。使用数控机床加工零件时，操作者的主要任务是程序编制、程序输入、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测、零件的检验等，劳动强度降低，可预先精确估算出零件的加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更
3、多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。关键词： 数控编程，数控加工，对刀 目录摘要III1 工件参数设计选择及工艺11.1 应用场合及工艺11.2 加工零件图21.3夹具的类型21.4夹具的选择21.5零件的安装31.6车螺纹61.7进给速度的确定61.8切削要素的确定61.9对刀102 数控基本参数112.1常用指令112.2常用循环指令143 工件的加工工艺193.1 确定零件装夹方案193.2 确定加工顺序加工路线193.3 选择刀具193.4 选择切削用量193.5 加工坐标系193.6 直径编程方式203.7 进刀和退刀方式203.8 操作步骤确定
4、214 工件的编程224.1单步加工程序224.2循环加工程序235 数控加工的优点25致谢26参考文献271 工件参数设计选择及工艺1.1 应用场合及工艺工艺规程是操作工人在加工零件时的指导性文件。由于普通机床设备受控于操作工人，因此，在普通设备用的工艺规程实际上只是一个工艺过程卡，切削用量、走刀路线、工序及工步等由操作工人自行选定。数控机床加工的程序是数控机床的指令性文件。数控机床受控于程序指令，加工的全部过程都是按程序指令自动进行的。因此，数控加工程序与普通机床加工工艺之间有较大差别，涉及的内容也较广。数控加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床
5、的运动过程。因此，要求编程人员对数控设备的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规程以及工件的装夹方式都要非常的熟悉。工艺方案的好坏不仅影响数控机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。本螺纹轴应用与液压缸衔接处，在正常载荷作用下具有密封性能稳定，精度比较高，承载压力大，配合精度高等特点。多用与45号钢，中碳钢等材料。数控加工工艺的主要内容：（1）选择在数控机床上加工的零件，并确定加工的工序内容。（2）分析加工零件的形状，明确加工步骤和加工要求。（3）设定数控加工工序。（4）数控加工中运行轨迹上各节点的计算。（5）调整加工步骤。（6）合理分配数控加工中的容差。（7）处理好数控机床上的部分加
6、工指令。（8）零件图上的尺寸标注方法应适合数控加工编程的特点。（9）构成零件轮廓几何元素的条件要充分。（10）应采用统一的定位基准。1.2 加工零件图图1.1 螺纹轴图如1.1所示零件，材料为45#钢，有直径30的内孔棒料，批量生产，使分析其数控车削加工工艺过程1.3夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。1.4夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常
7、考虑以下几点：（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。（3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。1.5零件的安装数控机床上零件的安装方法(见表1.1)与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。车削用量的选择原则是：（1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背
8、吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f,最后确定一个合适的切削进度v 。增大背吃刀量ap 可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。（2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f ，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用模拟方法确定。同时，使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。（1） 进给量（f）进给量是指工件每转一周，车刀沿进
9、给方向移动的距离(mmr)，它与背吃刀量有着较密切的关系。粗车时一般取为0.30.8mmr，精车时常取0.10.3mmr，切断时宜取0.050.2mmr，具体选择时，可参考表4.1进行。（2）切削速度（Vc）切削速度又称为线速度，是指车刀切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。表1.1 数控车床常用的装夹方法序号装夹方法特点适用范围1三爪卡盘夹紧力较小，夹持工件时一般不需要找正，装夹速度较快适于装夹中小型圆柱形、正三边或正六边形工件2四爪卡盘夹紧力较大，装夹精度较高，不受卡爪磨损的影响，但夹持工件时需要找正适于装夹形状不规则或大型的工件3两顶尖及鸡心夹头用两端中心孔定位，容易保
10、证定位精度，但由于顶尖细小，装夹不够牢靠，不宜用大的切削用量进行加工适于装夹轴类零件4一夹一顶定位精度较高，装夹牢靠适于装夹轴类零件5中心架配合三爪卡盘或四爪卡盘来装夹工件，可以防止弯曲变形适于装夹细长的轴类零件6心轴与弹簧卡头以孔为定位基准，用心轴装夹来加工外表面，也可以外圆为定位基准，采用弹簧卡头装夹来加工内表面，工件的位置精度较高适于装夹内外表面的位置精度要求较高的套类零件如何确定加工时的切削速度，除了参考表1.2列出的数值外，主要根据实践经验进行确定。 表1.2 切削速度参考表零件材料热处理状态（）0.3226610f (r)0.080.30.30.60.61Vc(m/min)低碳易切
11、钢热轧1401801001207090中碳钢热轧调质13016010013090110709060805070合金结构钢热轧10013070905070工具钢退火9012060805070铝及铝合金3006002004001502001.6车螺纹车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐有不同的主轴转速选择范围。如大多数经济型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下： （公式1-1） 式中，P是工件螺纹的导程（mm）；K是保险系数，一般取为80。1.7进给速度的确定进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给
12、方向移动的距离(mmmin)。有些数控车床规定可以选用以进给量(mmr)表示的进给速度。进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。一般应根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取。需要说明的是切削用量手册给出的是每转进给量，因此要根据 （公式1-2）计算进给速度。表1-3、表1-4分别给出了硬质合金车刀出车外圆、端面的进给量和半精车、精车的进给量参考值，供参考选用。1.8切削要素的确定数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中，切削用量包主轴的转速、进给速度及背吃刀量等。对
13、于不同的加工方法，需要选用不同的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，最大限度提高劳动生产率，降低成本，来保证环境的干净。表1.4 按表面粗糙度选择进给量的参考值工件材料表面粗糙度Ra（um）切削速度范围Vc（m/min）刀尖圆弧半径r（mm）0.51.02.0进给量f(mmr)铸铁、青铜、铝合金5102.551.252.5不限0.250.400.150.250.100.150.400.500.250.400.150.200.500.600.400.600.200.35碳钢及合金钢51050500.300.500.400.550.450.600.550.650.550.700.650.702.5550500.180.250.250.300.250.300.300.350.300.400.300.501.252.5
