数控技术毕业设计（论文）-X6132主轴加工.doc

目 录前 言（3）i第1章 数控技术及发展（4）1.1什么是数控技术.(4)1.2当代数控技术的发展特点.(4)第2 章毛坯的分析制造 (8) 2.1 轴类零件的毛坯和材料(8)2.1.1轴类零件的毛坯 (8)2.1.2轴类零件的材料(8)2.2 x6132毛坯的制造的方法(9)第3章 轴类零件的功用、结构特点及技术要求：(10)3.1轴类零件的功用(10)3.2轴类零件的技术要求(10) 3.3误差对加工精度的影响(11)3.3.4工艺系统热变形对加工精度的影响(11)3.3.5内应力对加工精度的影响(11)3.4保证加工精度的措施(12)第4章主轴加工工艺过程分析(13)4.1轴类零件的工艺特点及基本工艺过程(13)4.1.1工艺特点(13)4.1.2制订轴类工艺过程需要虑考以下问题(13)4.2线的拟订(15) 4.2.1加工方案的选择(15) 4.2.2加工顺序的安排(15).4.3 工步的划分 (18)4.4 x6132主轴加工工序的确定(18)第5章切削用量(21)5.1 x6132主轴切削用量的选择(21)5.2 x6132主轴切削基本时间的计算(23)第六章刀具的选择(24)第七章机床的选择(28)第八章切削液的选用(30)第九章夹具的选择(30)第十章主轴实体图(32)第十一章加工程序(33)参考文献(37)前 言 本毕业设计说明书做为一名数控技术与应用专业的毕业设计说明书，是根据大专三年在学校所学专业知识的归纳、总结、实践而写的。21世纪，机械制造业的竞争，其实质就是数控技术的竞争，也是数控人才的竞争。市场急需数控人才，为此各职业院校都家大了数控人才的培养力度，对数控专业教学的课程体系和教学方式也进行了有益的探索和实践。近年来，数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量的生产方式现在都向数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量最大。为了提高数控技术的本领，对所学的知识加以巩固，本论文突出了数控加工的特点，零件加工的工艺性的特点，培养我们全面的数控加工能力，能制定出合理的数控加工工艺规程，能够制定加工工艺，编制程序，进行数学处理，自己利用设备执行加工工艺的过程，加工出合格的零件。并掌握加工中夹具的合理选用，了解刀具的材料、特点、以及如何选用刀具等一系列问题。本次毕业设计难度适中、动手能力强，要求能够将理论和实践巧妙的结合在一起，才能够加工出合格的零件。这样有利于自己更进一步的深入了解零件的工过程，提高实践操作能力。由于本人水平有限、经验不足，设计中难免出现错和不妥之处，恳请老师和同学批评指正。第一章数控技术及发展1.1什么是数控技术数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。1.2当代数控技术的发展特点1广泛地应用微机资源近年来被称为个人计算机（pc）的微型计算机发展很快，大规模集成电路制造技术的高速发速，使得pc的硬件结构做得很小。主cpu的运行速度越来越高。ipc386的主频是33mhz，ipc486、586的主频可达50120mhz，新近intel奔腾处理器（pentium），主频已达450mhz。存储器容量也很大，体积很小，由于是大批量生产，使成本下降，可靠性提高。在软件方面，操作系统的发展，特别是windows的应用，使得pc的操作更为简便直观。cad/cam的软件大量地由小型机、工作站向pc移植，三维图显示及工艺数据库在pc上建立。再加上pc的开放性，吸引大量技术人员投入了软件的开发，使得pc的软件资源极为丰富。因此，更好地利用pc的软、硬件资源，就成为各国数控设备生产厂发展cnc系统十分重要的一种方法。19921993年，首先是在美国及欧洲的一些小型的数控设备厂推出，例如美国的anilan公司推出的1100、1200、1400系列，意大利fidia公司的10/20/30系列，都采用了pc作为基板来开发自己的数控系统。现在连日本fanuc、三菱公司，德国的siemens公司这些以生产专用cnc设备著称的公司，也都把采用pc资源，作为其发展的一个重要方向。他们都强调自己系统的“开放”。日本fanuc公司把采用pc的cnc系统称之为开放型cnc系统，有150、160、180及210等系列，并正发展一种将fanuc智能终端（一种与ibm pc兼容的平板式计算机）通过高速光缆与cnc装置连接的模式。我国中国珠峰数控公司“八五”攻关成果“中华型（cme988）”也采用pc作为主控板，使该系统能充分利用pc的资源，跟随pc的发展而升级。2小型化以满足机电一体化的要求随着微电子技术的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，体积越来越小。数控设备厂采用超大规模集成电路并采用表面安装工艺（smt），实现了三维立体装配，将整个cnc装置做得很小，以适应机械制造业机电一体化的要求。日本三菱电机株式会社，最近推出的普及型cnc meldas 50系列及实用型cnc meldas 520a系列，这两个系列都采用了32位risc微处理器，实现超小型化的cnc装置，较原来的m310及l3、l3a，体积大为减小（h168mmw76mmd135mm），安装面积减小了一半，功能还有所提高。采用了超薄型显示器（9.5in的el及10.4in的彩色lcd）。这个系统的微小线段加工能力提升至64m/min，最大快速进给速度为240m/min，其同步攻螺纹精度较m310提高了3倍，主轴定位时间缩短了30%。德国siemens公司最新推出的sinumerik 840d主控组件选用386dx或486dx，具有14个通道，可实现直线及圆弧插补、螺旋线插补、5轴螺旋线插补及样条插补、圆柱插补等，共可控制32个轴，并有多种校正及补偿功能，体积仅为50mm316mm207mm。3改善人机接口，方便用户使用为了使操作者能很容易地掌握数控机床的操作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采用对话方式，使用户使用方便，如西班牙fagor公司生产的fagor 8050系列，采用交互式编辑程序指导系统，简化程序的编辑，用简要的表格编辑程序，利用蓝图建立程序。其8050tc型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统（fagor800系列cnc系统），其操作面板使用了符号键，用户可以根据所需加工零件，选择加工程序，输入图形数据后，即可实现半自动或全自动加工。如果面板上的各种自动操作都没有被选上，则该cnc系统只显示坐标轴的位置值和主轴转速，操作者可以用摇柄或电子手轮对机床的各个轴进行手动操作，使用极为方便。4提高数控系统产品的成套性数控系统包括cnc装置、主轴及进给伺服驱动装置，以及主轴电动机、进给电动机和与其相关的检测反馈元件。一个数控系统性能的好坏是与上述各个环节的性能密切相关的。为了满足机床用户厂的需要，数控设备生产厂都非常重视数控产品的成套性，使系统的各个环节都能很好地匹配，使用户获得最好的使用效果。例如，日本fanuc公司开发了经济型的o-td、o-md cnc装置，与之相适应也开发了经济型的c系列的效流伺服电动机及控制系统。日本大隈（okuma）公司，是一个传统的机床厂，现在也开发、生产并销售数控系统，作为一个机床厂生产数控系统，所以更重视机电一体化及产品成套性。该公司生产数控系统在软件上更结合机械加工的工艺要求，硬件上还自行开发了绝对位置编码器、无刷伺服电动机、交流主轴电动机、光栅尺等元件，同时还提供机床控制面板及控制柜、自动编程装置，为用户提供交钥匙工程。5研究开发智能型数控系统所谓智能型的数控系统，早在80年代初期已经开始研究。当时fanuc公司推出的fs15系列，就称之为ai（人工智能）cnc系统，主要是在故障诊断方面采用了专家系统。系统利用所谓的推理软件，根据存储在系统中的知识库的经验，分析及查找故障原因。最近fanuc公司又在开展被称为面向21世纪的课题ims（intelligent manufacturing systems），将无缝地（seamless）把世界范围熟练工人的技术窍门（know how）组合进行生产系统中去。随着工业技术发展，要求制造过程更快、更容易，以适应生产需要，一种被称为智能闭环加工（intelligent closed-loop processes iclp）技术被采用。这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力。6根据市场需要，开发适销对路的数控产品高新技术是数控系统发展的一个方向，另一方面开发适销对路的数控产品也是适应市场发展的需要。我国是发展中国家，经济型数控系统在我国有着广阔的市场。因此，开发性能优良、价钱便宜的数控系统，满足我国市场需要是很有意义的。目前，我国的经济型数控机床每年需要量约为800010000台。虽然有几十个厂家在生产，价格也很便宜，但是多年来技术发展不快，性能及可靠性方面还存在一些问题，不能满足市场的需求。德国siemens公司在我国建立的合资企业西门子数控（南京）有限公司，在1997年推出了sinumerik 802s。这种系统除采用g代码编程外，还有图形循环支持功能，通过软件键来进行转换。采用15.24cm（6in）彩色液晶显示，并采用两台步进电动机作为驱动单元，驱动力矩为3.512n.m，价格在3万元左右。这是西门子公司为占领中国市场所做的努力。7开发新的数控产品随着机械加工技术的发展，对数控机床的性能要求越来越高，迫切地需要开发一些新的机电一体化数控产品来适应及满足这些要求。例如，铝合金材料的大量采用，要求进行高速切削，以实现高的精度及低的表面粗糙度的要求，数控车床及加工中心主轴转速要求提高到1000020000r/min，这对采用传统的机械传动是很难实现的。因此，将电动机的电枢直接与机床的主轴做成一体的“电动主轴”，就成为生产中急需的产品。目前，日本的fanuc公司、nsk公司，瑞士的ibag公司，意大利的ganfior公司都在开发生产这种新产品。同样，为了实现高速移动，要求开发“直线电动机”，用以直接带动工作台直线运动。日本fanuc公司生产的直线电动机，移动速度可以达到100m/min。日本的thk公司，德国的indramat公司、siemens公司都在开发及生产这类产品。综上所述，数控技术的发展是与现代计算机技术、电子技术发展同步的，同时也是根据生产发展的需要而发展的。现在数控技术已经成熟，发展将更深更广更快。未来的cnc系统将会使机械更好用，更便宜。第2 章毛坯的分析制造2.1轴类零件的毛坯和材料2.1.1轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。2.12轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552hrc。40cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢gcr15和弹簧钢65mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058hrc，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38crmoaia氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。2.2 x6132毛坯的制造的方法 毛坯的制造方法主要和使用要求和生产类型有关，毛坯的形式有棒料与锻件两种，在单件小批生产中，轴类零件的毛坯，一般使用热扎棒料适合于那些光滑轴和外远直径相差不大的阶梯轴，对于直径相差较大的轴为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则一般采用锻件，锻件还有一个好处，就是材料的金属纤维组织致密，在热锻过程中，按轴向排列，从而获得较高的抗弯和抗扭的强度。单件小皮生产的阶梯轴，一般采用自由锻，在中批量和大批量时，则采用摸锻。自由锻所采用的设备比较简单，而且毛坯精度较差，余量较大，有时达10cm以上，采用摸锻毛坯，不但毛坯的精度高，加工余量小生产效率也高，摸锻可以锻造复杂的零件，而且材料锻造后，纤维组织的分布更有利于零件的强度，但模锻需要昂贵的设备，又要制造专用锻摸，总之锻造的方法的确定取决于制造的设备条件，生产批量的大时，可采用摸锻法，要尽量使毛坯的形状尺寸与零件的要求相接近，而且生产批量不大时，一般以自由锻为主。 精密摸锻是设备上锻造出形状复杂精度较高，锻件的锻造工艺精密锻件尺寸精度可达到it12it15表面粗糙度可达到ra1.6-3.2um 精密摸锻工艺特点：1. 精密下料 精确计算原始坯料的尺寸，严格按坯料的质量下料，否则会增大堆件尺寸公差，降低精度。2. 采用少无氧化加热尽量减少坯料表面的氧化皮。3. 高精密摸具为达到精密尺寸精度和表面粗糙度必须采用精密锻，精密摸镗的精度比锻件精度高两级。4. 合理选择并控制工艺因素除净坯料表面的氧化皮，脱碳层及其他缺陷等，很好地冷却和润滑锻摸，以严格的控制摸具的温度等，由此知x6132主轴的应采用精密摸锻第三章 轴类零件的功用、技术要求：3.1轴类零件的功用轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。3.2轴类零件的技术要求轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： 1）尺寸精度 轴类零件的尺寸精度主要是直径和长度的精度。直径方向的尺寸，若有一定配合要求，比其长度方向的尺寸要求要严格的多。因此，对于直径的尺寸常常规定有严格的公差。主要轴颈的直径尺寸精度根据使用要求通常为it6it9，甚至为it5。至于长度方向的尺寸要求则不那么严格，通常只规定其基本尺寸。 2）几何形状精度 轴颈的几何形状精度是指圆度、圆柱度。这些误差将影响其与配合件的接触质量。一般轴颈的几何形状精度应限制在直径公差范围之内，对几何形状精度要求较高时，要在零件图上规定形状公差。 3）相互位置精度 保证配合轴颈（装配传动件的轴颈）对于支撑轴颈（装配轴承的轴颈）的同轴度，是轴类零件相互位置精度的普遍要求，其次对于定位端面与轴心线的垂直度也有一定的要求。这些要求都是根据轴的工作性能制定的，在零件图上注有位置公差。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm，高精度轴为0.001 - 0.005mm。4）表面粗糙度 随着机器运转速度的增快和精密等级的提高，要求轴类零件的表面粗糙度也越来越小。一般支承轴颈的表面粗糙度为ra0.0630.16m，配合轴颈的表面粗糙度为ra2.50.63m。在机械加工中，由于工艺系统各环节中存在有各种原始误差，才使得工件加工表面的尺寸、形状和相互位置关系发生变化，造成加工误差为了保证和提高零件的加工精度，必须采取措施消除或减少原始误差对加工精度的影响，将加工误差控制在允许的变动范围（公差）内。影响原始误差的的因素很多，一部分与工艺系统本身的初始状态有关，一部分与切削过程有关，还有一部分与工件加工后的情况有关。一般有如下几类：3.3误差对加工精度的影响3.3.1加工原理误差对加工精度的影响在生产实践中，由于采用理论上完全精确的成形运动，有时会使机床或刀具在结构上极为复杂，造成制造上的困难；或由于结构环节多，机床传动中的误差增加，反而得不到高的加工精度。所以在这种情况下常常采用近似的成形运动，以获得较高的加工精度。采用近似的成形运动还可以提高加工效率，使加工更为经济。3.3.2工艺系统几何误差及其对加工精度的影响工艺系统的几何误差主要是指机床、夹具、刀具本身在制造时所产生的误差、使用中的调整和磨损误差以及工件的定位误差等，这些原始误差将不同程度地反映到工件表面上，形成零件的加工误差。工艺系统的几何误差包括：机床的几何误差、调整的误差、刀具和夹具的制造误差以及工件的定位误差、工艺系统的磨损误差。机床的几何误差主要是主轴的回转误差，回转误差主要包括轴向窜动、径向圆跳动和角度摆动。所以为了提高精度就要选用回转精度高的机床或减小主轴回转误差。减小调整误差可根据批量大小不同时采用不同的调整方法。单件小批量生产中，通常利用机床上的刻度或利用量块进行调整。由于刀具的制造误差对加工精度没有直接的影响，所以刀具产生的误差可以提高刀具的定位精度来提高零件的加工精度。而夹具产生的误差一般是由定位元件、导向元件及夹具体等零件的制造和装配误差所导致，所以应选用精度较高的夹具。为减少工艺系统的磨损误差可以对机床的主要表面采用防护装置、采取有效的润滑措施、提高零件的耐磨性和选用新的耐磨刀具材料。3.3.3工艺系统受力变形对加工精度的影响切削力和切削作用点都对加工精度产生着影响，为了提高精度就要减少工艺系统的受力。减少工艺系统受力变形的主要工艺措施有：提高接触精度、提高工件刚度、提高机床部件刚度和合理装夹工件。3.3.4工艺系统热变形对加工精度的影响工艺系统的热变形主要指工件、刀具和机床的热变形。减少工件的热变形可以使粗精加工工序分开、合理选择切削用量和刀具切削参数，以及进行充分的冷却等。减少刀具的热变形可以在切削过程中采用间断切削。减少机床的 热变形可以减少发热和隔热、加强散热能力、控制温度变化、均衡温度场、采用补偿措施。3.3.5内应力对加工精度的影响内应力主要是由金属内部组织发生了不均匀的体积变化而产生的。起外界因素；来自热加工和冷加工。减少或消除内应力的措施有：合理设计零件的结构、采取时效处理和合理安排工艺过程。3.4 保证加工精度的措施：保证零件的加工精度的最终目的是保证产品的精度和质量。因此，从毛坯制造到产品装配过程中，都应注意保证加工精度的问题。 1、直接减小误差法这种方法是生产中应用较广的一种方法，它是在查明产生加工误差的原始误差之后，设法对其进行消除或减小。 2、误差补偿法误差补偿法是人为地造出一种新的误差，去抵消原来工艺系统中固有的原始误差。当原始误差是负值时人为的误差去正值，反而，取负值，尽量使两者大小相等方向相反。或者，利用一种原始误差去抵消另一种原始误差。也尽量使两者大小相等方向相反，从而达到减小加工误差，保证加工质量的目的。3、误差分组法在加工中，上道工序毛坯或工件误差的存在，会造成本工序的加工误差。这种上道工序加工完后工件所存在的加工误差，对本工序的影响主要有两种情况： （1）误差复映引起本工序加工误差扩大。 （2）定位误差引起本工序位置误差扩大。批量较大时，解决这类问题最好是采用分组调整均匀误差的办法。这种办法的实质就是把上道工序加工完后工件所存在的加工误差的大小分为n组，每组误差范围就缩小为原来的1/n。然后按各组误差的基本情况分别调整加工。4、误差转移法误差转移法的实质是转移工艺系统的几何误差、受力变形和热变形等，使其对加工精度不产生影响。第4章主轴加工工艺过程分析4.1轴类零件的工艺特点及基本工艺过程 4.1.1工艺特点 (1)车削和磨削是轴类零件的主要加工方法.车削和磨削可完成内外圆柱面螺纹圆锥面端面的加工,因此,一般精度的轴经过粗精车即可满足加工要求.对于精度要求较高或表面粗糙度值较小的回转表面,可以通过磨削来满足加工要求. (2)轴类零件一般都需要进行热处理调质和表面淬火.为提高轴类零件的综合机械性能,可以安排热处理调质;对于有相对运动的轴颈,需安排表面淬火处理,以提高其耐磨性.(3)加工轴类零件广泛使用卧式车床和通用夹具.轴类零件主要的加工表面是回转表面,因此,其加工设备主要是车床,所用夹具也主要是卡盘或顶尖.特别是以中心孔定位采用顶两端装夹,既符合基准重合的原则,又可以在粗精加工和磨削中做到基准统一,避免了基准不重合误差,有利于提高加工精度4.1.2制订轴类工艺过程需要虑考以下问题:（1）合理选择定位基准 轴类零件加工中多数工序用的定位基准是中心孔.因为外圆的设计基准是轴的中心线,这样既符合基准重合原则,又符合基准统一原则,能在一次安装中最大限度地加工多个外圆及端面,容易保证各轴颈间的同轴度以及它们与端面的垂直度。(2)合理安排热处理工序 在主轴加工的整个过程中，应合理地安排足够的热处理工序，以保证主轴的力学性能及加工精度要求，并改善切削加工性能。其中正火、调质属于预备热处理，键的淬火、回火属于最终热处理。它们的作用分别是：正火 主要是消除毛坯的锻造应力，调整硬度，改善切削加工性能。同时也均匀组织细化晶粒，为以后的热处理作组织准备。调质 调质安排在粗车以后，主要是使主轴具有高的综合力学性能。经调质（淬火+高温回火）后，其硬度应达到220250hbs。淬火 是为了获得所要求的表面硬度。淬火好的硬度应达到4550hrc。键可以采用高频淬火，以减少变形。（3）划分加工阶段 由于输出轴的加工精度要求高，在加工过程中要切除大量的余量，并且常常在加工阶段之间安排有热处理工序。加工过程中热处理、切削力、切削热、夹紧力等使工件产生较大的加工误差和应力。因此，必须将轴的加工过程按粗、精分开的原则划分阶段。在粗加工和半精加工中产生的变形和误差在下阶段中予以消除纠正。最好粗、精加工阶段之间要间隔一些时间，让上 道工序产生的内应力逐步消失。(4)合理安排工序顺序 加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,结合定位和夹紧的需要一起考虑,重点应保证工件的刚度不被破坏,尽量减少变形.在安排工序时，首先要与定位基准的选择相适应。也就是说，轴类零件各表面的加工顺序，在很大程度上与定位基准的转换有关。当粗、精基准选定后，加工顺序就大致确定了。因为各阶段加工开始时总是先加工基准面，后加工其它面。其次，安排加工顺序时，应粗、精加工分开进行，先粗后精，主要表面的精加工安排在最后。再次,先面后孔,先简单后复杂.最后,减少安装次数.以相同定位夹紧方式安装的工序,最好接连进行,以减少重复定位次数换刀和夹紧次数.热处理工序安排要适当。为改善金属组织和加工性能而安排的热处理，如退火、正火等，一般安排在机械加工之前；为提高零件的；力学性能而安排的热处理，如调质，一般安排在粗加工之后，精加工之前。为提高表面硬而安排的淬火应安排在粗磨之前，氮化安排在粗磨之后，精磨之前。淬硬表面上的孔、槽加工尽可能往后安排，一般应放在精车（或粗磨）之后，精磨加工之前进行。这样可以保证精车的连续切削，不产生震动和不易损坏刀具；在轴件刚性大时，先车小直径外圆表面并按顺序向大直径处加工，然后掉头车大端外圆，这样比较方便，生产效率较高；对于刚性查的轴类零件，则应先车大直径后车小直径，以避免轴件刚性过早地降低。轴类零件因结构形状技术要求材料种类生产类型及生产条件的不同,其加工工艺也有一定的差异,但其主要工序和 加工顺序却具有共性,工艺过程更是大同小异. 轴类零件中批生产的基本工艺过程如下:备料(棒料或锻件)热处理（正火）粗车(平端面齐全长钻中心孔粗车各部分) 调质精车画线(键槽空线)铣(钻)磨检验4.2线的拟订4.2.1加工方案的选择:各种零件的结构形状虽不相同,但它们都是有外圆内孔平面及成型表面等组合而成.不同的加工表面,所采用的加工方法往往不同,而同一种加工表面,可能会有许多种加工方法可供选择.在具体选择时,应根据工件的加工精度表面粗糙度材料和热处理要求,工件的结构形状和尺寸大小，生产纲领等条件,以及本车间设备情况技术水平,并结合各种加工方法的经济精度表面粗糙度等因素,综合考虑进行选择,应同时满足加工质量、生产率和经济性等方面的要求.为了能正确地选择加工方法和加工方案,应了解生产中各种加工方法和加工方案的特点及其经济加工精度和经济表面粗糙度.在选择加工方法和加工方案时,应综合考虑下列因素:1加工表面的技术要求2工件材料性质3工件的形状和尺寸4生产类型5具体生产条件6特殊要求.4.2.2 加工顺序的安排零件表面的加工方法和加工方案确定之后,就要安排加工顺序,即确定哪些表面先加工,哪些表面后加工,同时还要确定热处理检验等工序在工艺过程中的位置.零件加工顺序安排是否合适,对加工质量、生产效率和经济性都有较大影响.1加工阶段的划分当零件的加工质量要求比较高时,往往不可能在一道工序中完成全部加工工作,而必须分几个阶段来进行加工(1)加工阶段 整个工艺过程一般需划分如下几个阶段:.1)粗加工阶段 粗加工阶段的主要任务是切去大部分的余量，关键问题是提高生产率。2）半精加工阶段 半精加工阶段的主要任务是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度及表面粗糙度，留下合适的精加工余量）并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、洗键槽等）。3）精加工阶段 精加工阶段的主要任务是保证零件主要加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度要求。这也是关键的加工阶段。4）光整加工阶段 光整加工阶段对于零件尺寸精度和表面粗糙度要求很高(it5、it6级以上,ra0.20m)的表面,还要安排光整加工阶段.这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和减小表面粗糙度值,一般不用来纠正位置误差.位置精度有前面工序保证。(2)划分加工阶段的原因:1);利于保证质量 工件粗加工时切除金属较多,产生的切削力和切削热较大,同时也需要较大的夹紧力.在这些力和热的作用下,工件会发生较大的变形,并产生较大的内应力.如果不分阶段进行粗精加工,就无法避免上述原因引起的加工误差.加工过程分阶段后,粗加工造成的加工误差,通过半精加工和精加工即可得到纠正.并逐步提高零件的加工精度和减小表面粗糙度值.此外各加工阶段之间的时间间隔相当于自然时效,有利于使工件消除残余应力和充分变形,以便在后续加工阶段中得到修正.2)合理使用设备 加工过程分阶段后,粗加工可采用功率大、刚度好和精度较低的机床进行加工,精加工则可采用高精度机床以确保零件的精度要求,这样既充分发挥了设备的各自特点,也做到了设备的合理利用.3)便于安排热处理 粗加工阶段前后,一般要安排去应力等预先热处理工序,精加工前要安排淬火等最终热处理,其变形可以通过精加工予以消除.4)便于及时发现毛坯缺陷,以及避免损伤已加工表面,毛坯经粗加工后,缺陷已暴露,可以及时发现和处理.同时精加工工序安排在最后,可以避免已加工好的表面在搬运和夹紧中受损伤。零件加工阶段划分也不是绝对的,当加工质量要求不高工件刚度足够毛坯质量高和加工余量小,可以不划分加工阶段,直接进行半精加工和精加工.2、工序集中与工序分散工序的集中与工序的分散是拟订工艺路线时，确定工序数目或工序内容多少的两种不同原则，它与设备类型的选择有密切的关系。（1） 工序集中和工序分散的概念 工序集中就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。工序集中可采用技术上的措施集中，成为机械集中；也可采用人为的组织措施集中，称为组织集中。工序分散就是将工件的加工，分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很多，最少时每道工序仅有一个简单的工步。（2） 工序集中和分散的特点1） 工序集中的特点：a、 采用高效专用设备及工艺装备，生产效率高。b、 工件装夹次数减少，易于保证表面间位置精度，还能减少工序间运输量，缩短生产周期。c、 工序数目少，可减少机床数量、操作工人数和生产面积，还可以简化生产计划和生产组织工作。d、 因采用结构复杂的专用设备及工艺设备，故投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，转换新产品比较费事。2） 工序分散的特点a、 设备及工艺装备比较简单，调整和维修方便，工人容易掌握，生产准备工作量少，又易平衡工序时间，易适应产品更换。b、 可采用最合理的切削用量，减少机动时间。c、 设备数量多，操作工人多，占用生产面积大。（3） 工序集中与工序分散的选用 工序集中和工序分散各有利弊，应根据生产类型、现有生产条件、工件结构特点和技术要求等进行综合分析后选用。一般来说，大批量生产适合采用工序集中原则，可采用较复杂的机械集中；对于一些结构简单的产品，也可采用分散的原则。成批生产应尽量采用效率较高的机床使工序适当集中。单件小批量生产采用组织集中，以便简化生产组织工作。3、切削加工工序的安排原则：1）先基面后其它2）划分加工阶段3）先主后次4）先面后孔5）安排加工顺序时还要考虑车间设备布置情况。4.3 工步的划分划分工步主要从加工精度和效率两方面考虑.合理的工艺不仅要保证加工出符合图样要求的工件,同时应使机床的功能得到充分的发挥.因此在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量,对于工件的不同表面进行加工.对于较复杂的工序,为了便于分析和描述,常在工序内又细分为工步.下面介绍工步划分的原则:(1) 同一加工表面按粗加工半精加工精加工依次完成,还是全部加工表面都先粗加工后精加工分开进行,主要应根据零件的精度要求考虑.(2) 对于既要加工孔又要加工平面的零件,可以采用”先面后孔”的原则划分工步.(3) 按所用刀具划分工步.如某些机床工作台回转 时间比换刀时间短,可以采用刀具集中的方法划分工步,以减少换刀次数,缩短辅助时间,提高加工效率.(4) 在一次安装中,尽可能完成所有能加工的表面,有利于保证表面相互位置精度的要求.4.4 x6132主轴加工工序的确定(1)外圆表面粗加工-钻深孔-外圆表面精加工-铣端面并钻孔-堆孔粗加工-堆孔精加工 (2)外圆表面粗加工-钻深孔-钻孔粗加工-堆孔粗加工-堆孔精加工-外圆表面精加工 (3)外圆表面粗加工-钻深孔-钻孔粗加工-堆孔粗加工-外圆表面精加工-堆孔精加工第一方案:钻通孔-外圆表面粗加工和半精加工(以堆堵顶尖孔定位) -堆孔粗加工(以半精加工外圆定位,加工后配堆堵) -外圆表面精加工(以堆堵顶尖孔定位) -堆孔精加工(以精加工后的外圆定位)第二方案: 外圆表面粗加工(以顶尖孔定位)- 外圆表面半精加工(以顶尖孔定位) -钻通孔(以半精加工外圆定位,加工后配堆堵) -外圆表面精加工(以堆堵顶尖孔定位) -堆孔粗加工(以精加工外圆定位) -堆孔精加工(以精加工后的外圆定位)第三方案: 外圆表面粗加工(以顶尖孔定位) -外圆表面半精加工(以堆堵顶尖孔定位) -钻通孔(以半精加工外圆定位,加工后配堆堵) -堆孔粗加工(以精加工外圆定位) -堆孔精加工(以精加工后的外圆定位,加工后配堆堵) -外圆表面精加工(以堆堵顶尖孔定位)第四方案: 外圆表面粗加工(以顶尖孔定位) -外圆表面半精加工(以堆堵顶尖孔定位) -钻通孔(以半精加工外圆定位,加工后配堆堵) -堆孔粗加工(以半精加工外圆定位,加工后配堆堵) -外圆表面精加工(以堆堵顶尖孔定位) -堆孔精加工(以精加工后的外圆定位,加工后配堆堵)上述四种加工方案各有优缺,简要分析如下:方案一: 钻通孔放在外圆表面粗加工之前,则需要在钻通孔后增加配堆堵的工件,另外粗加工外圆表面时,加工余量大切削力,夹紧力也相应的较大,所以用堆堵,顶尖孔定位不如用定心轴的顶尖孔稳定可靠,故此方案对毛坯是实心轴的情况下是可行的.方案二:堆孔粗加工在外圆表面精加工之后,堆孔粗加工时,以精加工外圆表面定位,这会破坏外圆表面的精度,故此方案不行.方案三:堆孔精加工放在精加工外圆表面之前,堆孔精加工时,以半精加工外圆表面定位,这会影响堆孔加工精度,另外精加工外圆时以堆堵顶尖孔定位,有可能破坏堆孔精度,同时堆堵的加工误差还会使外圆表面和内堆面产生较大的同轴度误差, 故此方案不行.方案四:堆孔精加工放在精加工外圆表面之后,堆孔精加工时,以精加工外圆表面定位, 堆孔精加工工序的余量小磨削力不大故不会破坏外圆表面精度,此外以外圆表面定位,定位可靠稳定,相比之下此方案最佳.切削用量对机械加工的影响:1对加工质量的影响 (1)切削速度的影响.因为切削速度对切削温度的影响最大,所以切削速度主要是通过温度影响加工质量的.随着切削速度的增加,切削温度上升,工件的温升变化和刀具磨损加快,使误差加大.同时工件表面层的热应力金相组织也发生变化,使工件表面质量下降.(2)进给速度的影响.在中等以上进给速度时,降低进给速度可以降低表面粗糙度值;但当低速切削时,由于存在塑性变形故可使粗糙度值增大.粗加工时为提高生产效率,可以选取较高的进给速度;切断精加工或用高速钢刀具切削时,宜选取较低的进给速度,有时还可以选择极小的进给速度.空行程运动,特别远距离返回程序原点或机床参考点时可以设定尽量大的进给速度.(3)被吃刀量的影响.随着被吃刀量的增大,切削力成正比地增加,工艺系统发生变形振动等,使加工精度和表面粗糙度下降.2对刀具使用寿命的影响 切削速度进给量被吃刀量增加时,刀具磨损加剧,耐用度降低,其中影响最大的是切削速度,其次是进给量,影响最小的是被吃刀量,因此精密的刀具不宜采用告诉切削和大的进给速度.3对生产效率的影响 在一定切削条件下,合理选择切削用量是提高切削效率保证刀具耐用度和加工质量的主要手段.切削用量的选择原则:正确的选择切削用量,对保证产品质量,提高效率,降低加工成本具有重要的作用.切削用量的选择主要根据工件的材料加工精度和表面粗糙度的要求进行,同时还要兼顾刀具的耐用度工艺系统的刚度和机床功率等条件.其基本原则是:在工艺系统刚性允许时,应首先选择一个尽可能大的被吃刀量,以减少走刀次数,提高生产效率.当零件的精度要求较高时,则应考虑适当留出半精加工和精加工的切削余量,且精加工时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，选择切削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率.因此，精车时应选用较小的被吃刀量和进给速度，并选用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。其次选择一个较大的进给量.最后在主轴转速确定时,主要根据工件材料刀具材料机床功率和加工性质(粗车精车)等条件确定允许的切削速度.第五章切削的用量5.1 x6132主轴切削用量的选择（1） 本工序为粗车（车端面，外圆及堆孔）已知加工材料为45钢=670mpa锻件有外皮机床外fanuc型卧式车床，用三爪自定心卡盘。（2） 确定精车外圆128.57的切削用量所选的刀具为75度外圆车刀确定硬质合金可转位车刀椐车工计算手册，由于fanuc机床的中心高度为200mm故选择b*h=16mm*25mm，刀片的厚度为45mm选择车刀的几何形状为卷销槽带倒棱型前刀角前角为15度后角为6度主偏角为90度副偏角为10度刃切角为0度，刀尖圆弧半径为1mm（3） 确定切削的深度，由于单边余量为4mm可在精车余量为1mm-3mm故粗车余量为2mm-3.5mm（4） 确定进给量在粗车钢料，由表1.4知，刀杆的尺寸为16mm*25mm, f=0.4mm-0.5mm/r按fanuc机床的进给量（表4.2-9）选择f=0.45mm（5） 选择磨钝标准及耐用度根据表1.1后刀面的磨损量取1mm，可转位车刀的耐用度为30min（6） 确定切削速度可根据公式计算也可直接查出采用查表法确定根据表1.10当用75度外圆车刀的加工=600mpa-700 mpa钢料ap3mm,f48的最大极限尺寸为 d=(48+0)mm=48mm48的最小极限尺寸为d=(48-0.3)mm=47.7mm48的粗车背吃刀量ap=(52-49.5)/2mm=1.25mm48的精车背吃刀量ap=(49.5-48)/2mm=0.75mm250的最大极限尺寸为 d=(50+0.008)mm=50.008mm50的最小极限尺寸为d=(50-0.008)mm=49.992mm50的粗车背吃刀量ap=(55-51)/2mm=2mm50的精车背吃刀量ap=(51-50.4)/2mm=0. 3mm50的磨削量为ap=(50.4-50)/2mm=0.2mm365.5的最大极限尺寸为 d=(65.5+0.008)mm=65.508mm65.5的最小极限尺寸为d=(65.5-0.005)mm=65.495mm65.5的粗车背吃刀量ap=(71.1-68.1)/2mm=1.75mm65.5的精车背吃刀量ap=(68.1-65.9)/2mm=0.55mm65.5的磨削量为ap=(65.9-65.5)/2mm=0.2mm480的最大极限尺寸为 d=(80+0.)mm=80mm80的最小极限尺寸为d=(80-0.02)mm=79.98mm80的粗车背吃刀量ap=(85-81)/2mm=2mm80的精车背吃刀量ap=(81-80)/2mm=0.5mm590的最大极限尺寸为 d=(90+0.019)mm=90.019mm90的最小极限尺寸为d=(90-0.003)mm=90.003mm90的粗车背吃刀量ap=(93.4-91)/2mm=1.2mm90的精车背吃刀量ap=(91-90.4)/2mm=0.3mm90的磨削量为ap=(90.4-90)/2mm=0.2mm6128.57的最大极限尺寸为 d=(128.57+0)mm=128.57mm128.57的最小极限尺寸为d=(128.57-0.018)mm=128.552mm128.57的粗车背吃刀量ap=(133.57-129.37)/2mm=2.3mm128.57的精车背吃刀量ap=(129.37-128.57)/2mm=0.4mm5.2 x6132主轴基本时间的计算（1） 基本时间按其性质分为机动时间，手动时间和机手动时间三种，一般多计算机动时间，机动时间在切削时决定于所选用的切削速度vc进给量f和背吃刀量ap并决定于加工余量（或毛坯的余量）和车刀工作行程的长度，机动时间可按下式计算tm=lm