《1项目一销轴的数控加工》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1项目一销轴的数控加工（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第1页 共1页项目一 销轴的数控加工【知识目标】1掌握数控加工工艺设计的方法2掌握外圆车刀、端面车刀、切槽/切断刀的选用3掌握车圆柱面、阶台、锥面的走刀路线设计4了解切削用量的选择5了解数控车床坐标系及编程坐标系6了解数控车床编程的特点7掌握数控车编程指令（FST指令、G94、G95、G96、G97、G40、G41、G42、G00、G01、G80、G81指令）8掌握简单轴类零件的数控加工程序9.掌握宇航数控车仿真软件的操作【能力目标】通过销轴的数控加工工艺设计、编程与加工的学习，具备编制外圆柱、锥面、台阶数控加工程序的能力，具备
2、华中数控车床操作的能力。一、项目导入如图1-1所示的销轴零件，给定的毛坯35100mm的棒料,材料为铝，要求分析零件的加工工艺、填写工艺文件、编写零件的加工程序，并进行仿真加工，在数控车床上加工出合格的零件。数控车削适合于加工精度和表面粗糙度要求较高、轮廓形状复杂或难于控制尺寸、 带特殊螺纹的回转体零件。本项目是一个典型的轴类零件，由于数控车床加工是受零件加工程序的控制，因此在数控车床或车削加工中心上加工零件时，首先要根据零件图制定合理的工艺方案， 然后才能进行编程、实际加工及零件测量检验。图1-1 销轴零件图二、相关知识 （一）数控车削加工工艺分析 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数
3、控车床主要用于加工轴类、 套类等回转体零件。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。工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的影响。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地制定好零件的数控加工工艺。 1.数控车削的主要加工对象 （1）要求高的回转体零件 精度要求高的零件 由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。 表面粗糙度好的回转体 因
4、为数控车床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能，因此数控车床能加工出表面粗糙度小的零件。 （2）超精密、超低表面粗糙度的零件 磁盘、录象机磁头、激光打印机的多面反射体、复印机的回转鼓、照相机等光学设备的 透镜及其模具，以及隐形眼镜等要求超高的轮廓精度和超低的表面粗糙度， 它们适合于在高精度、高功能的数控车床上加工。超精加工的轮廓精度可达 0.1m，表面的粗糙度可达0.02m，超精加工所用数控系统的最小设定单位应达到0.01m。 （3）表面形状复杂的回转体零件 由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，部分车床数控装置还有某些非圆曲线插补功能， 所以可以车削由任意直线和平面曲线组成的形状复
5、杂的回转体零件和难以控制尺寸的零件。 （4）带横向加工的回转体零件 带有键槽或径向孔，或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，如带法兰的轴套、带有键槽或方头的轴类零件等，这类零件宜选车削加工中心加工。 （5）带一些特殊类型螺纹的零件 传统车床只能车等节距的直、锥面公、英制螺纹，数控车床不但能车任何等节距的直、锥和端面螺纹，而且能车增节距、减节距，以及要求等节距、变节距之间平滑过渡的螺纹和变径螺纹。但是有一些加工内容不宜采用数控加工：需要较长时间占用车床调整的加工内容；不能在一次安装中完成加工的新型零件或者部位。此外，还要考虑现场生产条件、生产周期等情况。2.零件图工艺分析 数控车削加工工
6、艺性分析，就是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）构成零件轮廓的几何条件应充分、完整 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。因此在分析零件图时应注意： 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； 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； 零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难； 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。 （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
7、尺寸精度的工艺方法。一般来说，粗车的尺寸公差等级为IT12IT11，半精车为IT10IT9，精车为IT8IT7（外圆精度可达IT6）。（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。 （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。例如，对表面粗造度要求较高的表面，应选择刚性好的机床并确定用恒线速度切削。一般地，粗车的表面粗糙度Ra为25m12.5m ，半精车R
8、a为6.3m3.2m，精车Ra为1.6m0.8m（精车有色金属Ra可达0.8m0.4m）。（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。3数控车削加工工艺过程的拟定 （1）划分工序的方法在数控机床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工，以提高生产效率。工序划分方法如下。按所用刀具划分。为了减少换刀次数和空行程时间，可以将同一把刀具加工完零件上所有该刀具应加工的表面后，再换第二把刀具。这种方法适用于零件的待加工表面较多，机床连续工作时间过长，加工程序的编制和检查难度较大等情况。按安装次数划分
9、。以一次装夹完成的加工内容作为一道工序。这种方法适合于加工内容不多的工件，加工完成后就能达到待检状态。有同轴度要求的内外圆柱面或外圆和端面之间有垂直度要求的，尽可能在一次装夹中完成。按粗、精加工划分。根据零件的加工精度、刚度、变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。这种划分方法适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开的零件，如毛坯为铸件、焊接件或锻件类零件，粗加工后，应搁置一段时间使内应力部分释放或进行去应力退火后进行半精加工和精加工。如果工件刚性较好，或加工精度不高，可在一次装夹中完成粗加工、半精加工工序。按加工部位划分。以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工
10、序，对于加工表面多而复杂的零件，可按其结构特点（如内形、外形、曲面、平面等）划分成多道工序。（2）确定零件装夹方法 数控车床上零件安装方法与普通车床一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工表面都加工出来。零件定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。 4夹具选择 数控车床多采用三爪自定心卡盘、尾座顶尖和液压高速动力卡盘等。用于轴类零件的夹具 用于轴类工件的夹具有自动夹紧拨动卡盘、拨齿顶尖、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。数控车床加工轴类零件时，坯件装夹在主轴顶尖和尾座顶尖之间，由主轴上的拨盘或拨齿顶尖带动旋转。这类
11、夹具在粗车时可以传递足够大的转距，以适应于主轴的高速旋转车削。 用于盘类零件的夹具用于盘类零件的夹具主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。这类夹具适用于无尾座的卡盘式数控车床上。5加工顺序的确定 零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序，合理安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序，并解决好工序间的衔接问题，可以提高零件的加工质量、生产效率，降低加工成本。在数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，安排零件车削加工顺序一般遵循下列原则： （1)先粗后精 为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时
12、尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时， 其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿， 以免因切削力突然变化而造成弹性变形， 致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等。 （2) 先近后远加工，减少空行程时间 这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般
13、情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。 （3）先内后外对既有内表面(内型、内腔),又有外表面的零件,安排加工顺序时,应先粗加工内、外表面, 然后精加工内、外表面。加工内、外表面时,通常先加工内型和内腔,然后加工外表面。原因是控制内表面的尺寸和形状较困难,刀具刚性相应较差,加上散热条件差，刀尖的耐用度易受切削热的影响而降低,以及在加工中清除切屑较困难等。（4）基面先行 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确，装夹误差就越小。例
14、如轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案，如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。(5）保证工件加工刚度原则在一道工序中需要进行多工序加工时，应先安排加工对零件刚性破坏较大的工步，以保证零件刚度要求，因此应先加工与装夹部位较远和后续加工中受力较小的部位，零件中刚性较差且在后续加工中受力较大部分在后面工步加工。(6)同一把车刀尽量连续加工原则在加工中尽量使用一把车刀把零件的所有加工部位连续加工出来，以减少换刀次数，缩短刀具移动距离，特别在精加工时，同一表面一定要连续切削加工。
15、6数控车削加工路线的确定 加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。 （1）加工路线与加工余量的关系 在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。 对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线 图1-2所示为车削大余量的两种加工进给路线，其中图（a）所示的由“小”到“大”的切削方法，在同样的背吃刀量的条件下，所剩余量过大；而按图（b）所示由“大”到“小”的切削方法，则可保证每次的车削所留余量基本相等，因此，该方法切削大余量较为合理。 图1-2 大余量毛坯的切削进给路线分层切削时刀具的终止位置 当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。循环切除余量数控车削中应根据毛坯类型和工件形状确定切除余量的方法，以达到减少走刀次数，提高加工效率的目的。a轴类零件。轴套类零件安排走刀的原则是轴向走刀、径向进刀，这样可以减少走
