轴套零件的数控加工 毕业论文.doc

南南京京化化工工职职业业技技术术学学院院 毕毕业业论论文文 题目 轴套零件的数控加工 姓 名 所在系部 专业班级 指导教师 2013 年 04 月 毕业论文任务书毕业论文任务书 论文题目：轴套零件的数控加工 指导教师：职称：讲师类别：毕业设计 1、论文的主要任务 （1）前期拟定题目，收集资料； （2）中期完成初稿，对零件加工； （3）后期修改，完善论文。 2、论文的主要内容 （1）封面； （2）中文摘要、关键词； （3）目录； （4）正文； （5）参考文献； （6）结束语 （7）致谢。 3、论文的基本要求 （1）严格按照毕业论文格式来写； （2）观点明确、材料真实、语言通顺； （3）不得抄袭 4、主要参考文献 【1】 吴晓燕主编 数控车床加工工艺与编程 南京：南京化工职业技术学院出版。 2011 【2】 谢暴主编，李艳敏副编 机械制图 重庆：西南师范大学出版社出版。2007 【3】 赵宏立主编 机械加工工艺与装备 北京：人民邮电出版社出版发行。2010 【4】 马华琦主编 公差配合与测量简明教程 青岛：中国海洋大学出版。2011 【5】 仲崇生主编，潘传九副编。 机械设计基础 上海：上海科学科技出版社。 2011 【6】 李雪梅主编， 姜新桥，张斌副编 数控机床 电子工业出版社出版 【7】 薛彦成主编 数控原理与编程 机械工业出版社出版 【8】 徐嘉元，曾家驹主编 机械制造工艺学 （含机床夹具设计）机械工出版社出 版 【9】 周桂英，张秀云主编 机械制图 天津大学出版社出版 【10】 程光远主编 autocad 电子工业出版社出版 5、毕业论文时间安排 2012 年 9 月拟定题目； 2012 年 10 月收集资料； 2012 年 11 月-2013 年 2 月初稿； 2013 年 3 月-4 月最后修改； 2013 年 4 月答辩。 备注 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。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(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法， 才能加工出合格的产品。在 1 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的 内容包括在数控装备的各个方面，为追求加工效率和加工质量方面的智能化，为提高 驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制，电动机参数的自适应运算，自动识 别负载自动选定模型等；为简化编程，简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程， 智能化的人机界面；还有智能诊断，智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断和维 修。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：数控机床能方便地与 cad、cam、capp 及 mts 等联结，向信息集成方向发展。其重点是以提高系统的可 靠性，实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。 从点、线向面的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技 术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流 趋势，是先进制造领域的基础技术。 关键词 刀具；削用量；分析；加工方案 进给路线；加工程序；零件自检；加工注意 事 i 目 录 第 1 章 绪论 .1 1.1 机床发展的过程 .1 1.2 数控机床的基本组成及工作原 .2 1.3 数控机床的适用范围 .2 1.4 数控机床的优点 .3 1.5 数控机床的选择 .3 第 2 章 加工零件工艺分析 .4 2.1 零件图 .4 2.2 实体建模图 .5 2.3 结构工艺分析 .7 2.4 确定加工方法 .7 2.5 确定加工顺序 .7 第 3 章 工件的装夹和量具的选择 .9 3.1 定位基准的选择 .9 3.2 定位基准选择的原则 .9 3.3 确定零件的定位基准 .9 3.4 装夹方式的选择 .9 3.5 数控车床常用的装夹方式 .9 3.6 确定合理的装夹方式 10 3.7 量具的选择 10 第 4 章 刀具的选择与切削用量 11 4.1 选择数控刀具的原则 11 4.2 选择数控车削用刀具 11 4.3 设置刀点和换刀点 13 4.4 确定切削用量 13 第 5 章 典型轴类零件的加工 16 5.1 轴类零件加工工艺分析 16 5.1.1 技术要求 .16 5.1.2 毛坯选择 .16 5.1.3 定位基准选择 .16 5.1.4 轴类零件的预备加工 .16 5.1.5 热处理工序 .17 5.1.6 加工工序的划分一般可按下列方法进行 .17 5.1.7 加工顺序一般按下列原则进行 .17 5.1.8 走刀路线和对刀点选择.18 ii 5.2 典型轴类零件加工工艺 18 5.3 编程 23 5.4 加工成品实物图 25 结束语 .28 参考文献 .29 致谢 .30 0 第 1 章 绪论 1.1 机床发展的过程 机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。 普通机床经经历了近两百年的历史。随着电子技术、计算机技术及自动化，精密 机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床一一数控机床。 数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多 问题，找到了科学解决的途径。数控机床(numerical control machine tool)是一种 通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备， 经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中， 数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。 为了适应我国社会主义市场经济发展的形势，贯彻党中央提出的科教兴国，全面 提高劳动者素质的战略方针，为满足培养大量不同层次数控机床技能型人才的需要， 本中心培训课程主要面向职业技术教育，职业技能培训，其特色在于集理论与实践于 一体，将数控机床编程和操作有机相结合起来，由浅入深。 1947 年，美国的 parsons 公司为了提高生产飞机零件的靠模和机翼检查样板的精 度及效率，提出了用穿孔卡来控制机床的设想；后来与 mit(麻省理工学院)合作，与 1952 年研制出了世界上第一台实验性的三坐标数控立铣床，控制装置由真空管组成。 1954 年生产出了第一台工业用的数控机床，1955 年类似的产品投产了一百台。中国国 内机床发展速度很快，但也反映了以下一些问题： （1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销； （2）高技术水平、全功能产品主要靠进口； （3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口； （4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用； （5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平产品主要靠引进图纸、合资生产或 进口件组装。 当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。目 前中国是全世界机床拥有量最多的国家（近 300 万台） ，但我们的机床数控化率仅达到 19左右，这与西方工业国家一般能达到 20的差距太大。日本不到 80 万台的机床 却有近 10 倍于中国的制造能力。数控化率低，已有数控机床利用率、开动率低，这是 1 发展中国 21 世纪制造业必须首先解决的最主要问题。每年中国产全功能数控机床 30004000 台，日本 1 年产 5 万多台数控机床，每年我们花十几亿美元进口 70009000 台数控机床，即使这样中国制造业也很难把行业中数控化率大幅度提上去。 因此，国家计委、经贸委从“八五” 、 “九五”就提出数控化改造的方针，在“九五” 期间，协会也曾做过调研。当时提出数控化改造的设备可达 810 万台，需投入 80100 亿资金，但得到的经济效益将是投入的 510 倍以上。因此，这两年来承担数 控化改造的企业公司大量涌现，甚至还有美国公司加入。 “十五”刚刚开始，国防科工 委就明确提出了在军工企业中投入 68 亿元，用于对 1218 万台机床的数控化 改造。 1.2 数控机床的基本组成及工作原 数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现：1、根据被加工零件的图样 与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序；2、所编程序指令输入机床数控 装置；3、数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构 和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需的辅助动作，最后 加工出合格的零件。由下图 1.1 可知机床数控系统的基本工作流程。数控机床的工作 原理是，数控机床在加工时，是根据工件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机 床各部件的移动量、速度及动作先后顺序、主轴转速、主轴旋转方向及冷却等要求， 以规定的数控代码形式，编制成程序单，并输入到机床专用计算机中。然后，数控系 统根据输入的指令，进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床 各部分进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形状的工件。 图 1.1 机床数控系统的基本工作流程 1.3 数控机床的适用范围 （1）轮廓复杂，加工精度高的零件； 2 （2）用普通机床加工时，需要制作复杂工艺装备的零件； （3）用普通机床加工时，工艺路线过长、工装过多的零件； （4）多品种、小批量生产的零件（100 件以内） ； （5）新产品的试制零件； （6）价值昂贵，加工中不许报废的零件； （7）生产周期段的急需件； （8）集铣、钻、镗、扩、铰、攻螺纹等多种工序于一体的零件。 1.4 数控机床的优点 数控机床采用了计算机数控系统，因此也称为计算机数控机床或 cnc 机床。数控 机床作为一种新型的自动化机床、在具有高自动化程度的同时还就有广泛地通用性。 这是因为数控机床多具有以下一些共同的优点： （1）数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率。最佳切削参数和 最佳走刀路线的合理使用，能够大打地缩短加工时间，提高生产率。 （2）数控机床按照程序自动加工，不需要人工干预，而且还可以里利用软件进行 校正及补偿。因此，使用数控机床进行生产，可以保证零件的加工精度，稳定产品质 量。 （3）只要改变程序，就能改变数控机床刀具与工件之间的相对运动轨迹，就可以 加工不同的零件，使数控加工具备了广泛地适应性和较大的灵活性。从而能够完成很 多普通机床难完成或者不能加工的、具有复杂型面的零件的加工。 （4）许多数控机床能够实现生产加工过程中的自动换刀，使得零件一次性装夹之 后，数控机床就能完成零件的多个加工部位的加工，真正实现了一机多用，大节省了 设备和厂房面积。生产者可以精确计算生产成本，并对生产进度进行合理的安排，从 而在一事实上程度上可以加速资金的周转，切实提高经济效益。 （5）在一般情况下，数控机床在加工生产过程中不需要特别的专用夹具，普通的 通用的夹具就能满足数控加工要求。与普通机床相比，使用数控机床进行生产时，专 用夹具设计制造和存放的费用可以大大的减少。 （6）运用数控机床进行生产，能够大减轻工人的劳动强度。 1.5 数控机床的选择 从数控机床的适应范围、社会经济性和从这次加工零件的据分析零件可知，这些 零件是带螺纹、圆弧、凹槽、内螺纹的回转体零件为了保证零件的同轴度、垂直度等 3 加工精度要求这次加工零件用数控车床，型号为 sck6140. 第 2 章 加工零件工艺分析 2.1 零件图 图 2.1，图 2.2，图 2.3 是本次设计所加工的零件图纸。 图 2.1 零件一 图 2.2 零件二 4 图 2.3 零件三 2.2 实体建模图 下图是用 ug4.0 按照零件图（图 2.1，图 2.2，图 2.3）建模画出来的实物图（图 2.4，图 2.5，图 2.6， ）和装配后的效果图 2.7。 图 2.4 零件一建模图 5 图 2.5 零件二建模图 图 2.6 零件三建模图 图 2.7 装配后效果图 6 2.3 结构工艺分析 从图 2.1 结构上看，该轴类零件由外圆柱面、圆弧、外螺纹凹槽斜角等表面所组 成； 从图 2.2 结构上看，该轴类零件由外圆柱面、平面、圆弧、斜角、内圆柱面、倒 斜角等所组成； 从图 2.3 结构赏看，该套筒零件由外圆柱面、圆弧、凹槽、椭圆、倒角、内螺纹、 内圆锥面内圆柱面等所组成。 该装配零件较复杂，都适合车削加工。另外，该零件的尺寸标注完整，轮廓描述 清楚，且尺寸标注都有利于定位基准和编程原点的统一，符合数控加工尺寸标注的要 求。其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值要求。该零件材料为 45 钢，可 以用 55x60mm、50x62mm 和 62 x85 铸件毛坯，无热处理和硬度要求。 公差处理：尺寸公差按照图中所给公差要求设定。 2.4 确定加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工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要求等全面考虑。 图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而 取其基本尺寸。 通过以上述分析，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，故加工设备采用数控车床。 2.5 确定加工顺序 零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。 对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从 毛坯到最终成形的加工方案。正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。由于本次加 工的零件是旋转组合对配零件，则需分单个零件进行加工。我们先将这些零件分为零 件一图 2.1、零件二图 2.2、零件三图 2.3。 零件 1：毛坯先夹持左端，粗车右端 46mm、41mm 的外圆，切退刀槽， m36mm2mm 的螺纹。精车右端 46mm、41mm 的外圆，切退刀槽， m36mm2mm 的螺纹。调头装夹已加工 46mm 外圆，粗车 51mm、锥度为 20 度 的外圆，38mm、r3 的外圆。精车 51mm、锥度为 20 度的外圆，38mm、r3 的 7 外圆。 零件 2：毛坯先夹持右端，粗镗左端 46mm、c1、的内圆，41mmc1 的内圆， 精粗镗左端加工 46mm、c1、的内圆，41mm、c1 的内圆;粗车 60mm、锥度为 20 的外圆，精车 60mm、锥度为 20 的外圆；掉头夹左端 60 mm 外圆，粗镗右端 48mm 的内圆，精镗右端 48mm 的内圆；粗车 60mm、r 为 2 的外圆， 60mm、r 为 2 的外圆。 零件 3：毛坯先夹持右端，粗钻左端 25mm 的内圆，粗车 36 的内螺纹，精 镗左端 25mm 的内圆，精车 36 的内螺纹；粗车左端 60、48 的外圆，切退刀 槽，精车左端 60、48 的外圆；掉头夹 50 mm 外圆，粗车椭圆，60 mm、c2 的外圆，切退刀槽， ，精车车椭圆，60 mm、c2 的外圆。 8 第 3 章 工件的装夹和量具的选择 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。 3.2 定位基准选择的原则 （1）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。 （2）便于装夹的原则。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、能够加工尽可能多的表面。 （3）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。 3.3 确定零件的定位基准 以左右端大端面为定位基准。 3.4 装夹方式的选择 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。 3.5 数控车床常用的装夹方式 （1）在三爪自定心卡盘上装夹。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 9 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。 3.6 确定合理的装夹方式 据分析零件可知，这些零件是带螺纹、圆弧、凹槽、内螺纹的回转体零件。为了 保证零件的同轴度、垂直度等加工精度要求，采用三爪自动定位卡盘，如图 3.1 图 3.1 三爪卡盘 3.7 量具的选择 量具的选择应考虑与被测工件的外形，位置，被测尺寸的大小，尺寸公差相适应， 每份量具一把（或一套）其选择如下： 游标卡尺（0200mm） 具轮廓的基本尺寸。 外径千分尺（025mm，2550mm） 测量凸台的基本尺寸。 内径千分尺（025mm，2550mm） 测量孔的直径。 内径百分尺（025mm，2550mm） 测量各内孔尺寸。 圆弧样板（r10，r50，r5mm） 测量圆弧半径。 10 第 4 章 刀具的选择与切削用量 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。复 杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间 短，为了充分发挥其切削性能、提高生产效率、刀具寿命可选得低些一般取 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工刀具、刀 具寿命应选得高些、尤应保证刀具可靠性。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得低些当某工序单位时间内所分担到的全 厂开支 m 较大时，刀具寿命也应选得低些。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确定。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。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 车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如 90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 11 等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 二是圆弧形车刀，圆弧形车刀是以 一圆度或线轮廓度误差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，以免发生加工干涉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。 刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一，刀具选择合理与否不仅影响 机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。 （1）钻孔的刀具 钻孔的刀具较多，有普通麻花钻，可转位浅孔钻及扁钻。应根据工件材料，加工 尺寸及加工质量要求等合理选用。在数控车床上钻孔，大多采用麻花钻，麻花钻有高 速钢和硬质合金钢两种。这里选用，直径 5mm 的中心钻和 25mm 麻花钻。 （2）粗车外圆刀 45 硬质合金外圆车刀 （3）切刀 宽 3mm （4）镗刀 镗刀的种类很多。按切削刃数量可分为単刃镗刀和双刃镗刀。单刃镗刀刚性差， 切削时易引起振动，所以镗刀的主偏角选得较大，以减小径向力。粗镗钢件孔时 kr=6075，以提高刀具的耐用度。单刃镗刀结构简单，适应较广，粗精加工都适用。 故选用单刃镗刀，55 带 r0.2mm 圆弧刃的菱形刀片，粗精镗内孔表面。 （6）外螺纹车刀 60 硬质合金螺纹刀，刀尖圆弧 0.1mm 表 4.1 是这次加工工件所需要用的到刀具的具体参数. 表 4.1 刀具卡片 序 号 刀 具 号 刀具 名称 材 料 直径 （mm） 数 量 刀具半径 （mm） 1t1外圆车刀90 硬质合10.4 12 金 2t2切刀硬质合金31 3t3螺纹车刀60 硬质合 金 10.2 4t4镗刀55 硬质合 金 10.4 5t55mm 中心钻硬质合金10.2 6t6 25mm 锥柄麻 花钻 硬质合金 25mm1 4.3 设置刀点和换刀点 刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确 定刀具在工件坐标系下开始运动的位置。这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运 动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点 又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值 处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查。引起的加工误差小。对刀 点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上。为了提高零件的加工精度， 对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对 刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀 位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是 刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操 作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置 等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓 “换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时 不碰工件及其它部件为准。 4.4 确定切削用量 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序 中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方，需要选用 不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度、分发挥刀 具切削性能、证合理的刀具耐用度、充分发挥机床的性能、大限度提高生产率、低成 本。 13 （1）背吃刀量 背吃刀量的选择主要由于对表面质量的要求来决定。在工艺系统刚性及机床允许 的条件下，进可能选取较大的背吃刀量，由于该零件精度要求较高，则应适当留出精 车余量，常取 0.10.5mm。 背吃刀量的选取参数如下： 1.粗车外圆时取 1.2mm； 2.精车镗内外表面时取 0.5mm； 3.粗镗内孔取 1mm； 4.钻中心孔取 2.5mm； 5.钻孔时取 10mm； 6.粗精内外螺纹时取分别取 0.8mm 0.6mm 0.4mm 0.16mm。 （2）切削速度 切削速度根据零件上被加工部位的直径值，并按连接和刀具的材料及加工性质等 条件所允许的切削速度来确定。选取数值如下： 1.粗车镗内外表面时主轴转速 s=600r/min f=0.2mm/r； 2.钻中心孔时主轴转速 s=600r/min； 3.钻孔时的主轴转速 s=300r/min； 4.精车外圆时的主轴转速 s=1100r/min f=0.1mm/r； 5.精镗内孔时的主轴转速 s=800r/min f=0.1mm/r； 6.切槽时的主轴转速 s=500r/min f=1.5mm/r； 7.内外螺纹车削时的主轴转速 由公式：n=1200/p-k 得：n=1200/1.5- 80=720r/min。 考虑到机床刚性及其他原因取 n=500r/min，即 s=500r/min f=1.5 。 （3）进给速度 进给速度的原则是当工件的质量要求能得到保证时，可选择较高的进给速度，切 断加工深孔和精车时选择较低的进给速度，进给速度应与主轴转速及背吃刀量相适应， 根据以上主轴转速与背吃刀量相适应，根据以上主轴转速与背吃刀量的选择，可确定 进给速度。 进给速度 vf 是切削刃上选定点相对于工件的进给运动的瞬时速度，它与转速 n， 进给量 f 之间的关系为： 14 vf=f*n 由上式可得出： 1.粗车镗内外圆表面是的进给速度 vf=800r/min0.1mm/r=80mm/min； 2.精车外圆时的进给速度 vf=1000r/min0.05mm/r=50mm/min； 3.粗镗内孔时的进给速度 vf=400r/min0.2mm/r=80mm/min； 4.精镗内孔时的进给速度 vf=800r/min0.1mm/r=80mm/min； 5.粗车内外螺纹的进给速度 vf=500r/min1.5mm/r=750mm/min； 6.精车内外螺纹的进给速度 vf=600r/min1.5mm/r=950mm/min； 7 切槽的进给速度 vf=300r/min0.6mm/r=180mm/min。 该次加工过程切削用量选择如表 4.2 所示。 表 4.2 切削用量选择 主轴转速 s/(r/min) 进给量 f/(mm/r) 背吃刀量 （ap/mm） 粗车外圆8000.11.5 精车外圆10000.050.2 粗车螺纹6001.50.4 精车螺纹6001.50.1 粗镗内孔4000.21.0 精镗内孔8000.10.25 钻内孔手动手动手动 切槽3000.06 15 第 5 章 典型轴类零件的加工 5.1 轴类零件加工工艺分析 5.1.1 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合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，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；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。图为特殊 零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。 5.1.2 毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用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。如图典型轴类直径相差不大， 采用直径为 60mm，材料 45#钢，在锯床上按 150mm 长度下料。 5.1.3 定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度 是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心 孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和 端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。 当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作 定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重 16 复定位精度并不太高。 数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或 为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心 孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限 未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。 5.1.4 轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:毛坯出厂时或在运输、保 管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹 不可靠。因此在车削前需增加校直工序。 切断-用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进 行也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。 车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。 5.1.5 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力， 改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理， 以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终 热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以 提高其耐磨性。 5.1.6 加工工序的划分一般可按下列方法进行 （1）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的部位。再 用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时 间，减少不必要的定位误差。 （2）以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，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、先加工简单的几何形状、 再加工复杂的几何形状、先加工精度较低的部位、再加工精度要求较高的部位。 （3）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 17 视零件的结构与工艺性，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。 5.1.7 加工顺序一般按下列原则进行 （1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工 工序的也要综合考虑。 （2）先进行内形内腔加工序、后进行外形加工工序。 （3）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。 （4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。 在数控车床上粗车、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。 5.1.8 走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切 削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零 件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。 合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加 工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对 刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的 地方设立一个相。 5.2 典型轴类零件加工工艺 零件一，零件二，零件三的加工工艺卡片如表 5.1，表 5.2，表 5.3 所示。 表 5.1 零件一加工工艺卡片 序号工序 名称 工步内容工序 简图 机床 夹具 刀具量具 1车夹毛坯外圆一端 精车端面 外圆 35.9522.8 车外圆 4133.6 车外圆 4640.8 图 5.1数控车床 sck6140、 三爪自定 心卡盘 90 度外圆 数控车刀 0-125mm 游 标卡尺、 千分尺 18 倒 c2，c0.5 的角 2切 槽 切 32 槽图 5.2数控车床 sck6140、 三爪自定 心卡盘 3mm 切槽刀0-125mm 游 标卡尺 3车 螺 纹 车 m362-6g 螺纹图 5.3数控车床 sck6140、 三爪自定 心卡盘 外螺纹刀m36 螺纹通 止规 4调头加工，与件 2， 件 3（半成品）配合， 卡盘夹住件 3 未加工 一端。 车 38; r2; 5 等外 圆尺寸并保正公差精 度 车 51 斜面并连同 件 2 斜面。 图 5.4数控车床 sck6140、 三爪自定 心卡盘 90 度外圆 数控车刀 0-125mm 游 标卡尺、 千分尺 图 5.1 工序一简图 图 5.2 工序二简图 19 图 5.3 工序三简图 图 5.4 工序四简图 表 5.2 零件二加工工艺卡片 序号工序 名称 工步内容工序 简图 机床 夹具 刀具量具 1车夹毛坯外圆一端 精车端面 车外圆 60*25 保证 外圆尺寸精度 图 5.5数控车床 sck6140 、三爪自 定心卡盘 90 度外圆数控 车刀 0-125mm 游 标卡尺、 千分尺 2钻孔用 39 麻花钻孔图 5.6数控车床 sck6140 、三爪自 定心卡盘 39 麻花钻 3镗孔车 46，41，7.6 尺寸， 保证公差精度 车 c1，c0.5 图 5.7数控车床 sck6140 、三爪自 定心卡盘 内镗刀内径千分 尺，深度 千分尺 4车车 49.8，24，r2 等外 圆尺寸，保证公差精 度 图 5.8数控车床 sck6140 、三爪自 定心卡盘 90 度外圆数控 车刀 0-125mm 游 标卡尺、 千分尺 5镗孔车 48，25.2 尺寸， 保 证公差精度 图 5.9数控车床 sck6140 、三爪自 内镗刀内径千分 尺，深度 千分尺 20 定心卡盘 6车外 圆 与件 1，件 3（半成 品）配合，卡盘夹住 件 3 未加工一端。 车 38; r2; 5 等外 圆尺寸并保正公差精 度 车 51 斜面并连同 件 2 斜面。 图 5.10数控车床 sck6140 、三爪自 定心卡盘 90 度外圆数控 车刀 0-125mm 游 标卡尺、 千分尺 图 5.5 工序一简图 图 5.6 工序二简图 图 5.7 工序三简图 图 5.8 工序四简图 图 5.9 工序五简图 图 5.10 工序六简图 表 5.3 零件三加工加工工艺卡片 21 序号工序 名称 工步内容工序简图机床夹具刀具量具 1车夹毛坯外圆一端 精车端面 车外圆 48*24，60*29 保证外圆尺寸精度 图 5-11数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 90 度外圆数 控车刀0-125mm 游标卡尺、 千分尺 2钻孔用 25 麻花钻孔 25*30 图 5.12数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 25 麻花钻深度游标 卡尺 3镗孔车 46*20，保证公 差 车 46*20，保证公 差 精度 车 c2， 图 5.13数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 内镗刀内径千分 尺，深度 千分尺 4切槽车 3*2 内孔槽图 5.14数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 3mm 内切槽 刀 5车内 螺纹 车 m36*2-6g 内螺纹图 5.15数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 内螺纹刀m36 内螺 纹通止规 6车外 圆 掉头装夹 精加工端面 加工椭圆，尺寸 31，84，12，c2 ，r7 并保证公差精 图 5.16数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 30 度外圆数 控车刀 0-125mm 游标卡尺、 千分尺 22 度 7切槽切 3mm 槽，保证加工 精度 图 5.17数控车床 sck6140、三 爪自定心卡 盘 切槽刀 游标卡尺 图 5.11 工序一简图 图 5.12 工序二简图 图 5.13 工序三简图 图 5.14 工序四简图 图 5.15 工序五简图 图 5.16 工序六简图 23 图 5.17 工序七简图 5.3 编程 零件一，零件二，零件三（图 2.1，图 2.2，图 2.3）的加工程序如下表 5.4，表 5.5，表 5.6 所示。 表 5.4 零件一程序 o0001o0002o0003o0004（掉头加工）（掉头加工） g21g99g97g54; t0101; g00x100z100; m03s800; g00x54z3; g71u2r1; g71p1q2u1w0.5f0.2; n1g01x32; z0; x35.8z-2; z-18; x41; z-33.6; x46; z-40.8; n2x54; g70p1q2s1000f0.18; g0x100z200; m05; m30; t0202g99; g00x100z100; m03s500; g0x43z-18; g01x32f0.2; x43; g0x100z200; m05; m30; t0303; g0x100z100; m03s300; g0x38z3; g92x36z-16f2; x35.5; x35; x34.6; x34.2 x33.8; x33.6 x33.4; g0x100z200; m30; t0101g99 g0x100z100; m03s800; g0x54z3; g71u2r1; g71p1q2u1r0.5f0.2; n1g01x32; z0; g03x38z-3r3; g01z-5; x40.38; x51z-19.6; z-16; n2x54; g70p1q2s1000f0.18; g0x100z200; m30; 表 5.5 零件二程序 o0005（左端）（左端）o0006o0007（调头）（调头）o0008 24 t0101g99; g0x100z100; m03s800; g0x62z3; g71u2r1; g71p1q2u1w0,5f0.2 ; n1g01x51; z0; x60z-12.364; z-26; n2x62; g70p1q2s1000f0.18; g00x100z200; m30; t0404g99; g0x100z100; m03s1000; g0x28z3; g71u1.5r1; g71p1q2u- 0.8w0.3f0.18; n1g01x48; z0; x46z-1; z-8.2; x39; x41z-9.2; z-25; n2x28; g70p1q2s1200f0.15; g0z200; m30; t0101g99; g0x100z100; m03s800; g0x62z3; g71u2r1; g71p1q2u1w0,5f0.2 ; n1g01x49.8; z-22; g02x53.8z-24r2; g01x60; n2x62; g70p1q2s1000f0.18; g0x100z200; m30; t0404g99; g0x100z100; m03s1000; g0x28z3; g71u1.5r1; g71p1q2u- 0.8w0.3f0.18; n1g01x48; z-25.2; n2x28; g70p1q2s1200f0.15; g0z200; m30; 表 5.6 零件三程序 o0009（左端）（左端）o0010o0011o0012 t0101g99; g0x100z100; m03s800; g0x62z3; g71u2r1; g71p1q2u1w0.5f0.2; n1g01x48; z-24; x60; z-32; n2x62; g70p1q2s1000f0.18; g0x100z200; m30; t0404g99; g0x100z100; m03s1000; g0x24z3; g71u1.5r1; g71p1q2u-0.8w0.3f0.18; n1g01x38; z0; x34z-2; z-20; n2x24; g70p1q2s1200f0.15; g0z200; m30; t0202g99; g0x100z100; m03s500; g0x24z3; z-20; g01x38f0.15; x24; g0z200; m30; t0303g99; g0x100z100; m03s300; g0x33z3; g92x34z-17.5f2; x34.5; x35; x35.4; x35.7; x35.9; x36; x36; g0z200; m30; o0013（调头）（调头）o0014 t0101g99;t0202g99; 25 g0x100z100; m03s800; g0x62z3; g71u2r1; g71p1q2u1w0.5f0.2; n1x0; z0; #1=18; while#1ge0do1; #2=14.5*sqrt18*18-#1*#1/18; g01x2*#2z#1-18; #1=#1-0.08; end1; g01z-24; g02x43z-31r7; g01x56; x60z-33; z-55; n2x62; g70p1q2s1000f0.18; g0x100z200; m30; g0x100z100; m03s500; g0x62z-40; g01x50f0.18; x62; z-52.5; x50; x62; z-55; x50; x62; z-57; x50z-55; x62; z-47; x56; x62; z-50; x56; x62; z-48; x50z-49.5; x62; g0x100z200; m30; 5.4 加工成品实物图 工件加工完成后的产品实物图如图 5.21，图 5.22，图 5.23，图 5.24 所示。 图 5.21 零件一加工实物图 26 图 5.22 零件二加工实物图 图 5.23 零件三加工实物图 5.24 装配后实物图 27 结束语 本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操 作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会