内螺纹轴的数控加工工艺的设计及程序设计(共20页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上南京信息职业技术学院毕业设计论文 作 者: 学 号: 21053P34系 部: 机电学院 专 业: 数控技术 题 目:内螺纹轴的数控加工工艺设计及程序设计 指导教师: 评阅教师: 完成时间: 2013年 05月22日毕业设计(论文)中文摘要内螺纹轴的数控加工工艺的设计摘要: 由于螺纹结构的特殊性和工艺的复杂性, 螺纹加工存在着精度低、效率低等问题。针对这些问题, 指出在螺纹加工中, 通过选择合适的编程指令、正确的加工刀具、合理的工件装夹方式及使用准确的切削参数, 可实现螺纹数控车削加工的精确控制, 高精、高效、稳定可靠地加工出合格的螺纹产品。传统的螺纹加工方法不能满足
2、高效率、高质量的生产要求。通过合理规划生产中一个实例的加工工艺, 在对某螺纹轴零件进行加工工艺分析的基础上,编写了数控加工程序,检验数控编程及各种工艺的正确性,为该类零件的数控加工提供了很有意义的参考。并在加工中心上加工出该产品且满足了产品的技术要求。由于一次装夹成形, 工作效率大大提高。关键词:数控车床 数控车削 螺纹加工 零件图的工艺分析毕业设计(论文)外文摘要Title :Design of NC machining internal thread axis.Abstract: Because of particularity and complexity of process thre
3、ad structure, thread processing has low accuracy, low efficiency. Aiming at these problems, points out that in the thread processing, by selecting the appropriate programming instruction, correct processing tool, workpiece clamping and reasonable use of accurate cutting parameters, can accurately co
4、ntrol thread in CNC lathe processing, high precision, high efficiency, stable and reliable manufacture thread products qualified. Dont screw the traditional processing methods to meet the production requirements of high efficiency, high quality. Through the process of an instance of rational plannin
5、g of production, based on process analysis of a threaded shaft, compiled NC program, to verify the correctness of NC programming and process, to provide a meaningful reference for NC machining of the parts. And in the machining center processing of the products and meet the technical requirements of
6、 products. Because a clamping molding, greatly improved work efficiency.Keywords: CNC lathe CNC turning thread machining Analysis of the process of parts drawing 专心-专注-专业目 录1 引 言 随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈,机械产品的更新速度越来 越快,数控加工技术作为先进生产力的代表,在机械及相关行业领域发挥着重要 的作用,机械制造的竞争,其实质是数控技术的竞争。同时数控加工技术对国计民生的 一些重要行业(IT、汽车、
7、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。 本文以与切削用量的选择,工件的定位装夹,加工顺序和典型轴类零件为例,结合数控加工的特点, 分别进行工艺方案分析, 机床的选择,刀具加工路线的确定, 数控程序的编制, 最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过 程中,要通过分析,确定最佳的工艺方案,使得零件的加工成本最低,合理的选 用定位夹紧方式,使得零件加工方便、定位精准、刚性好,合理选用刀具和切削 参数,使得零件的加工在保证零件精度的情况下,加工效率最高、刀
8、具消耗最低。 最终形成的工艺文件要完整,并能指导实际生产。2 零件图的分析及加工设备选择 2.1 零件图本文加工的内螺纹轴如下图1所示图1 内螺纹轴图2.2 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、内孔、内螺纹等表面组成。尺寸标注完整,选用毛坯为45#钢,50mm103mm,无热处理和硬度要求,粗糙度为1.6。本零件的加工难点在于内螺纹、R8.5和R60两个圆弧连接以及和圆柱的连接的加工,还有标有上下公差的直线段和圆柱。只要在编程时算其相连接点的坐标(48,13.36)、(39.43,35.63)、(48,-48)。车内螺纹时分5次进给,对应的背吃刀量(直径值)依次为:0.9mm,0.6
9、mm,0.6mm,0.4mm,0.1mm。在加工有上下公差的尺寸时,为了保证其精度一般在程序编写时取中间值。计算公式:中间值=基本尺寸+(上偏差+下偏差)/2。2.3选择机床 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,考虑该零件为大批量加工,故加工设备采用CNC6140D数控车床。该车床可以实现轴类、盘类的内外表面,锥面、圆弧、螺纹、镗 孔、铰孔加工,也可以实现非圆曲线加工。 FANUC 公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能,适用于各种机床和生 产机械的特点,其技术参数如下表1。表1 CNC6140D的技术参数车 床 型 号 CNC6140D-2主要规格 床身
10、最大工件回转直径 400 mm最大工件长度 750 mm加工范围加工最大直径在床身上400 mm加工最大直径在拖板上200mm加工最大长度750 mm棒料直径45 mm中心高202 mm中心距 750 mm主 轴主轴通孔直径46 mm主轴内孔锥度MT6主轴转速范围353000 r/min(无级)定位精度X轴0.02mmZ轴0.02mm重复定位精度X轴0.01mmZ轴0.01mm刀 架刀架纵向最大行程750 mm刀架横向最大行程220 mm纵向最大进给速度6000 mm/min横向最大进给速度3000 mm/min刀架位数4位刀杆截面尺寸2525 mm2主轴中心线至刀具支承面距离约25 mm尾
11、座顶尖套内孔锥度MT4顶尖套最大移动量130 mm横向最大移动量10 mm电 机强过载型主轴变频电机功率3.75.5kW电机转速1000 r/min(基频33.3HZ)6000 r/min(基频200HZ)纵向(Z向)伺服电机功率1.5 kW横向(X向)伺服电机功率1.2 kW冷却泵型号AYB20 0.115 kW转速3000 r/min刀架型号LD4BC6132 多楔带12-PL2020外形尺寸长宽高 1940 mm1220 mm1550 mm净 重 1500 kg3 工件的定位和装夹3.1 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。定位基准选择的
12、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。3.1.1定位基准选择的原则1) 粗基准的选择原则相互位置要求原则相互位置要求原则重要表面原则不重复使用原则便于工件装夹原则2) 精基准的选择原则基准重合原则 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。基准统一原则 就是选用的基准必须与设计基准、工艺基准、加工基准是同一基准。便于装夹原则 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
13、多的表面。便于对刀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。3.1.2确定该内螺纹轴的定位基准根据定位基准选择原则,避免不重合误差,便于编程,以工序的设计基准作为定位基准。本零件加工时,先以50 mm外圆的轴线作为轴向定位基准,加工零件右端面轮廓;然后以零件轴线作为轴向定位基准,加工左端面轮廓。3.2数控车床常用的装夹方式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,而且对生产率,加工成本及操作安全都有直接影响。3.2.1装夹方式的选择原则1) 在三爪自定心卡盘上装
14、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。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。3) 用卡盘和顶尖装夹。 当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住,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。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。3.2.
15、2确定该内螺纹轴的装夹方式左端装夹方法:先夹持毛坯左端,伸长量为70mm,加工右端48mm的外圆、R60mm和R8.5mm的外圆弧、M24X2mm的内螺纹,加工总长为66mm。装夹方式如图2所示。 图2左端装夹方式右端装夹方式:调头装夹已加工48mm外圆,并用顶尖顶紧左端,左端加工32mm、38mm、48mm的外圆。装夹方式如图3所示。 图3 右端装夹方式4 加工刀具的选择及切削用量的确定 4.1 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时最
16、少的目标确定,后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要冈牲好、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断和排性能坛同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。4.2 选择数控车削用刀具数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差
17、很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,应此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径,以免发生加工干浅该半径不宜选择太小,否则不但制造困难,还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。4.3 选择刀具根据被加工零件的特征确定其加工刀具,如下表2所示 表2 数控加工刀具卡片 产品名称或 代号零件名称内螺纹轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T0116高速钢麻花钻1钻16孔2T02硬质
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