轴类零件车削工艺分析及加工编程毕业论文.docx

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1、 毕业论文发证学校： 题目名称：轴类零件车削工艺分析及加工编程系 别： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 交稿日期： 2017年 3月10日 轴类零件车削工艺分析及加工编程摘 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题。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，对一些工艺问题（

2、如对刀点、加工路线等）也需要一些处理。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词 工艺分析，加工方案，进给量，程序1 零件加工工艺分析1.1零件图分析图1轴轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。轴类零件的技术要求主要是支承轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差的等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求是限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度

3、和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图1为零件图，该零件径向和轴向公差和表面粗糙度要求较高，表面由圆柱、逆圆弧、槽、螺纹、内孔、内槽、内螺纹等表面组成，尺寸标注完整，选用毛坯外形尺寸为65mm125mm国圆钢，该零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。1.2 确定加工顺序加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，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等要求全面考虑。图上几个精度较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时有取平均值，而取其基本尺寸。1.2.1加工工序划分一般可按

4、下类方法进行： 刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他们可以完成的其他部位。这样可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。 以加工部位分序法 对于加工类容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单几何形状，在加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度较高的部位。 以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要

5、视零件的结构和工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。1.2.2在加工时，加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是零件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：上道工序的加工不能影响下道工序的定位于加紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。 先进行内形、内腔加工工序，后进行外形加工工序。 以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工

6、件刚性破坏小的工序。在数控床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。1.2.3该典型轴加工顺序为预备加工-车端面-钻孔-镗孔-切内螺纹退刀槽-车内螺纹-粗车左端面轮廓-精车左端面轮廓-调头-车端面-粗车轮廓-精车轮廓-退刀槽-粗车螺纹-精车螺纹。具体加工顺序为：毛坯先夹持右端车右端轮廓95mm处，先用中心钻打中心孔，再用8的钻头钻25mm的孔，再用20的钻头扩孔，再用镗刀镗21.5mm的螺纹底孔，再用内槽刀镗28的槽，再用内螺纹刀车M241.5的螺纹。然后再车40mm、R6的圆弧、60mm和R45的圆弧。调头加工

7、32mm、R4、R6的圆弧、60mm的外轮廓，在切退刀槽，最后车M320.75的螺纹。1.3 定位基准的选择和装夹方式1.3.1 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的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。1.3.2 定位基准选择的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，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。便于装夹的原则 所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开

8、性好，能够加工尽可能多的表面。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。1.3.3 确定合理的装夹方式装夹方法：先用三爪自定心卡盘夹住右端，加工左端达到工件精度要求；然后工件调头，用三爪自定心卡盘夹住工件右端，在加工到工件精度要求1.4 选择刀具1.4.1选择数控刀具的原则选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加

9、工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选的低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，同时还要求安装和调整方便，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、超细粒质硬质合金），并使用可转位刀片。1.4.2选择数控车削用刀具数控车削刀常用

10、的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。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状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成，如90度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。1.4.3选择刀具如下： 车端面：选用硬质合金45度车刀

11、，粗、精车一把刀完成。 粗、精车外圆：（因为程序选用G71循环，所以粗、精选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度，Kr=60度；E=30度，（因为有圆弧轮廓）以防于零件轮廓发生干涉，如果有必要就用图形来检验。 钻孔：选用16的硬质合金钻头。 镗孔：选用90度硬质合金镗刀。 内槽刀：硬质合金内槽刀。 内螺纹刀：选用60度硬质合金镗刀。 槽刀：选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽4mm）。 螺纹刀：选用60度硬质合金外螺纹车刀。2确定切削用量及制定工艺卡片2.1切削用量的选择指的是对切削速度，进给量，切削深度三要素进行选择，对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原

12、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和降低成本。根据该零件的加工顺序及加工表面技术要求，选择切削用量如下：表1切削用量选择 切削用量工序主轴转速S/(r/min)进 给 量F/(mm/r)吃 刀 量F/(mm/r)背 吃 刀 量ap/mm粗车外圆80010011.5精车外圆9001000.050.2钻孔3501000.10粗镗孔80010011.5精镗孔9001000.050.2内退刀槽350250.040粗车内螺纹1000.750.10.4精车内螺纹1500.750.050.1外退刀槽350250.040粗车

13、外螺纹1000.750.10.4精车外螺纹1500.750.050.12.2根据以上选择的切削用量及刀具，制定工艺卡片如下下表表2 数控加工工艺卡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001O0529三爪自定心卡盘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/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀450800手动2粗车外轮廓T0290度车刀8001000.2自动3精车外轮廓T0290度车刀900800.1自动4钻孔尾座18钻头300200手动5粗镗孔T03镗刀8001000.2自动6精镗孔T03镗刀900800.1自

14、动7切槽T04切槽刀200250自动3编制加工程序根据零件图及确定的加工路线和切削用量，计算出数控机床所需的输入数据。数据计算主要包括计算工件轮廓的基点和节点坐标，设置好起刀点（数控加工过程中刀具相对于工件的起初位置）和换刀点（数控加工中换刀的位置），再根据加工路线，计算出刀具运动轨迹坐标值和已确定的切削用量以及辅助动作，依据数控装置规定使用的指令代码及程序段格式，逐段编写零件加工程序单。以下就是该零件的部分加工程序及主要程序的解析。O0528 文件名%0528 程序名G94 绝对坐标编程G00 X100 Z100 运动到安全点T0101 调用一号刀M03S800 主轴以800r/min正转G

15、00 X60 Z5 到循环加工起点G71 U0.5 R0.5 P70 Q160 X0.5 Z0.1 F100 粗加工循环G00 X100 X退到100Z100 Z退到100M05 主轴停转M00 程序暂停M03S900 精加工主轴转速N70 G01 X0 F80 精加工循环Z0 到工件圆心位置X32 C2 倒角Z-20 加工32X34G03 X42 Z-22 R4 加工R4的圆弧G02 X52 Z-28 R6 加工R6的圆弧G01 X60 C2 倒角N160 Z-36 加工60G00 X100 Z100 T0202 调用二号刀M03S350 主轴以350r/min正转G00 X35 运动到切槽

16、点X方向Z-16 运动到切槽点Z方向G01 X26 F25 切槽G04 X2 在槽底暂停两秒G01 X35 退刀G00 X100 Z100T0303 调用三号刀M03S100 主轴以100r/min正转 G00 X32Z1.5 起刀点G82 X31.80 Z-18 F0.75 加工螺纹G82 X31.65 Z-18 F0.75 加工螺纹 G82 X31.50 Z-18 F0.75 加工螺纹 G82 X31.35 Z-18 F0.75 加工螺纹 G82 X31.25 Z-18 F0.75 加工螺纹G82 X31.25 Z-18 F0.75 加工螺纹G00 X100 退刀 X100Z100 Z退到

17、100M05 主轴停转M30 程序结束4总结 在数控车削加工中经常遇到的轴类零件，本设计论文中采用含螺纹零件进行编程设计，在螺纹车削编程中要注意，数控车床主轴上必须安装有脉冲编码器测定主轴实际转速，从而实现主轴转一转刀具进给一个螺纹导程的同步运动，从螺纹粗车刀精车，主轴的转速必须保持不变，给特殊轴零件结构，有螺纹、倒角、圆弧、孔、槽等。数控加工的基本编程方法时用点定位指令编写接近或离开工件等空行程轨迹，要用插补指令编写工件轮廓的切削进给轨迹。几个星期以来，从开始刀毕业设计完成，每一步对我们来说都是新的尝试和挑战，在做这次毕业设计过程中使我学到很多，我感到无论做什么事情都要用心去做，才会使自己更快的成长。我相信，通过这次的实践，我对数控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。参考文献：1 邵泽强.数控原理与数控系统M.北京理工大学出版，2009.82 杜家熙.数控加工工艺M.机械工业出版社，2009.63 周文玉.数控加工编程及操作教程M.中国轻工业出版社,2008.64 顾京.数控机床加工程序编制M.机械工业出版社，2006.7