圆弧轴的简单加工毕业论文.docxVIP

圆弧轴的简单加工姓名（西南科技大学网络学院机电一体化技术专业 机电一体化技术14级X班）【摘要】：随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用，对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。本设计通过对典型的数控车床轴类零件工艺特点、数控加工工艺的分析，给出了对于一般零件数控加工工艺分析的方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。设计说明书以典型的数控车床轴类零件为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。按照说明书要求将加工出零件，并对零件自检数据进行分析，说明在加工过程中应注意的事项。对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。【关键词】：轴类零件；数控加工；工艺设计；工艺分析；刀具；切削用量窗体底端窗体顶端Simple Processing Of The Arc Axis.（Yang Hua）(窗体顶端( Southwest University of Science and Technology Institute of Electrical,SWUST )Grade: 2014Class: autumn class【Abstract】：With the continuous development of science and technology, numerical control technology in the enterprise to play an increasingly important role. CNC machining and manufacturing technology is gradually being widely used to process the parts before processing, process analysis has a very important role. The design of the typical CNC lathe shaft parts processing characteristics, numerical control processing technology analysis, given the general part of the CNC machining process analysis methods, design reasonable processing technology, give full play to the NC machining of high quality, high efficiency, low Cost characteristics. Design specification Take typical CNC lathe shaft parts as an example, according to the material, contour shape and machining precision of the workpiece to be machined, Etc., the preparation of the processing of parts of the program. According to the requirements of the manual will be processed parts, and parts self-test data analysis, indicating that the process should pay attention to matters. It is of great significance to improve manufacturing quality and actual production.【Abstract】：窗体顶端窗体底端【Keywords】: Shaft parts; CNC machining; process design; process analysis; cutting tools;窗体底端目 录一、零件的工艺分析5 （一）零件图5 （二）零件图的分析5 （三）确定加工方案5二、工件的装夹6（一）定位基准的选择7（二）定位基准选择的原则7 （三）确定零件的定位基准7 （四）装夹方式的选择7 （五）确定合理的装夹方式7 （六）数控车床常用的装夹方式83、 切削用量及刀具的选择8 （一）确定切削用量8 （二）设置刀点和换刀点 12 （三）刀具的选择12 四、加工工序的编排12 （一）工步与工序的划分 13 （二）加工路线和加工顺序的确定 14 （三）加工程序 左端钻孔程序 16 （四）模拟运行 17 （五）零件加工17 （六）精度自检 17 五.总结 18参考文献 .12致谢 14序 言随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥越来越重要的作用。数控加工制造技术正逐步得到广泛的应用，对零件径向编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。数控加工编程的主要内容有：分析零件图、确定工艺过程及工艺路线、计算刀具轨迹的坐标值、编写加工程序、程序输入数控系统、程序校验及首件试切等。我们在数控机床上加工零件时，首先应根据零件图样进行工艺分析、处理，编制数控加工工艺，然后再能编制加工路线、加工余量及刀具的尺寸和型号等。此论文一共分为五章，分别讲述了零件的工艺分析、工件的装夹、加工工序的编排、切削用量及刀具的选择、加工工序的编排。根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案确定零件的加工顺序，各工序所用刀具、夹具和切削用量等，编写加工零件的程序。对于自己来说，这次毕业设计不仅使自己对以往的知识的再次回顾，而且把所学内容整体的系统的结合，理论与实践结合起来，培养巩固和综合运用所学的基本理论和专业知识的能力。提高进行调查研究、整理资料、分析论证和论文写作的能力。从中得到不少收益。一、零件的工艺分析1、零件图图1-1零件工艺图纸2、零件图的分析（1）零件长度为138mm，从右到左依次为：长20mm、公称直径为30mm、有2mm的450倒角双头螺纹；长5mm、公称直径26mm的退刀槽；长10mm的53度锥面；长10mm直径为36的圆柱面；依次相连半径为15mm的逆弧面、半径为25mm的顺弧面、直径为50mm的球面和半径为15mm的顺弧面；长5mm、公称直径为34mm的槽；长15mm的300锥面；长10mm、公称直径为56mm的圆柱面。该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S?50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状误差的作用。视图正确，表达直观、清楚，绘制负荷国家标准，尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。（2）分析零件图可知：?26-?36锥面、?30圆柱端面和? 26圆柱端面表面粗糙度Ra为3.2um，其余表面粗糙度Ra为6.3um。（3）零毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切削性能、热处理性能等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。毛坯下料为?60mmx145mm。3、确定加工方案进过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，确定如下加工方法：（1）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。（2）在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应该进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。（3）为便于装夹，胚件需在左端，右端面也应先粗车出并钻好中心孔。采用一夹一顶的方式，毛坯选?60mm棒料。（4）用手动中心钻钻孔，再用?18的麻花钻，再用镗刀粗精加工。（5）外圆表面：粗车-精车。（6）外螺纹：在精车的外圆表面分数次进给加工。二、工件的装夹1、定位基准的选择在制定零件加工的工艺过程时，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，提高加工率。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、编程原点三者合一。（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确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。3、确定零件的定位基准以左右大端面为定位基准。4、装夹方式的选择为了工件不至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。合理地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。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、小工件。(2)在两顶尖之间装夹。对于出尺寸较大或价格工序较多的轴类零件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。(3)用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要用一般卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，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，安装刚度性好，轴向定位基准。6、确定合理的装夹方式装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端，再加工左端达到工件精度要求。图2-1钻内孔装夹图图2-2车削装夹示意图三、切削用量及刀具的选择1、确定切削用量数控编程时，必须确定每道工序的切削用量，并以指令；主轴转速应根据允许的切削速度和工件直径来选择；b：车螺纹时主轴的转速；在车螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P大小；K：保险系数，一般取为80.；主轴转速n最后根据上述计算值、机床说明书而定，选；（2）进给速度的确定；进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据；a.当工件的质量要求能得到保证时，为提数控编程时，必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中，切削用量包括主轴转速、进给速度计背吃刀量等。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具寿命，充分发挥机床性能，最大限度的提高生产率，降低成本。 (1)主轴转速的确定 a.车外圆时主轴转速（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求，；（2）应尽量缩短加工路线，既可以减少程序段，又可；此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机；按照上述原则，确定如下加工路线：；加工顺序按由粗到精、由近到远的原则确定；CK6140数控卧式车床具有粗车循环和车螺纹循环；图4-1对刀示意图；加工工艺路线；（1）工序-:加工工艺：；a.工件伸出三爪自定心卡盘主轴转速应根据允许的切削速度和工件直径来选择。其计算公式为n=1000v/d 其中 v：切削速度（m/min），由刀具寿命决定； n：主轴转速（r/min）； d：工件直径或刀具直径；b：车螺纹时主轴的转速在车螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时主轴转速n(r/min)为：n=(1200/P)-K 式中P：被加工螺纹螺距，mm；K：保险系数，一般取为80.主轴转速n最后根据上述计算值、机床说明书而定，选取机床有的或较接近计算值的转速。（2）进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据螺距的价格精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则是：a.当工件的质量要求能得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。b.在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低得进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。c.当刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可设定该机床数控系统设定的最高进给速度。（3）背吃刀量的确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可以留少许加工余量，一般为0.20.5mm。切削用量的选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具的切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。车削用量的具体选择如下：粗车时，首先选择一个尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。精车时，加工精度合格表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小的背吃刀量和进给量。如何确定加工时的切削速度，除了可参考数控加工技术表2-1列出的数值外，主要根据实践经验进行确定。根据数控车削用量推荐表，选择合适的切削用量。 a.用端面车刀手动车端面时，主轴转速为500r/min； b.打中心孔时主轴转速选取400r/min；c.粗、精车外轮廓时，切削用量的选择与车左端时相同：粗车时，主轴转速为600r/min，进给速度为150r/min，背吃刀量为2mm；精车时主轴转速为1200r/min，进给速度为100mm/min，背吃刀量为0.2mm。 d.钻孔时主轴转速选取400r/min。e.粗镗时，选取V c=800m/min，f=0.2，a p=1mm，加工时直径为22mm。则：主轴转速：n=1000Vc/d=(1000x800)/(3.14x22)r/min=1158r/min 进给速度：F=f x n=（0.2x11158）mm/min=231mm/min。考虑刀具强度，机床刚度等实际情况，选择n=600r/min，F=150mm/min， a p=1mm，f.精镗孔时，选用V c=120mm/min，f=0.1mm/r，a p=0.2mm,精加工时取直径27mm。则：主轴转速：n=1000Vc/d=(1000x120)/(3.14x27)r/min=1415r/min进给速度：F=f x n=（0.1x1415）mm/min=141mm/min。考虑到刀具强度，机床刚度等实际情况，选择n=1000r/min，F=80mm/min， a p=0.2mm，n=400r/min。表2.1数控车削用量推荐表此外，在安排粗、精车切削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量选择。 2、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换刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编程时，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火机床上，威力提高零件的加工精度，对刀点英尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床上时，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”“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。球头刀时球头的球心，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，英规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点英设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其他部件为准。3、刀具的选择数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀刃具有及切削用量。数控刀具有以下特点：刚性好、精度高、抗振及热变形下；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠的断削或卷削，以利于切削的排除；系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。数控车床兼作粗精车削，粗车时吃刀深、进给快，要求车刀有足够的强度，能一次进给车去较多的余量；精车时要达到图样要求的尺寸精度和较小的表面粗糙度，车去的余量较少，要求车刀锋利，切削刃平直光洁，必要时还可磨出修光刃。为减少换刀时间、方便对刀、提高生产效率，便于实现机械加工的标准化，在数控车削加工时，应尽量采用机夹和机夹片刀，机夹片刀常采用可转位车刀。片刀材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和震动，故加工次零件选择硬质合金刀片。根据零件的外形结构，加工需要如下刀具：（1）粗车及端面选用930迎合质合金外圆正偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr=350 （2）5mm切槽刀。（3）600硬质合金三角形外螺纹刀。 （4）选用?5mm中心钻钻削中心孔。 （5）?18mm麻花钻。 （6）650内镗孔。四、加工工序的编排1、工步与工序的划分在数控机床上加工零件，工件可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。常用工序划分原则有：（1）保证精度原则。数控加工要求工序应尽可能集中，通常需、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表妹粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工，通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表妹加工完毕后，再加工零件的其他表面。对轴类或盘类零件，将待加工面先粗加工，留少量余量再精加工，以保证表面质量要求。对轴上有孔、螺纹加工的工件，应先加工面而后加工孔、螺纹。（2）提高生产效率的原则。在数控加工中，为减少换刀次数，节省时间，应在需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其他部位。同时应减少空行程，当用一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。按照上述互粉原则，综合本零件的工艺性，装夹一次为一个工序，换一次刀位一个工步。故加工次零件划分两个工序，加工左端为第一道工序，有5个工步；调头后加工为第二道工序，有8个工步。2、加工路线和加工顺序的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束，加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定原则主要有以下几点：（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求，且效率高。（2）应尽量缩短加工路线，既可以减少程序段，又可以减少刀具空行程移动时间。 （3）应使数值计算简单，以减少编程工作量。此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀，还是多次走刀完成加工。按照上述原则，确定如下加工路线：加工顺序按由粗到精、由近到远的原则确定。即先从右到左进行粗车，然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。CK6140数控卧式车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令。机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给。加工工艺路线（1）工序-:加工工艺：a.工件伸出三爪自定心卡盘外145mm，找正后夹紧。 b.手动车工件右端面。 c.打中心孔。d.用活顶尖顶住中心孔，完成一夹一顶装夹方式。 e.用?18mm的麻花钻，再用内镗刀粗精加工。（2）工序二:加工工艺：a.调头装夹，用930外圆刀车粗车?56x142，外径留0.5mm精车余量。 b.粗车?30x45外圆。 c.粗车?36X25外圆。d.用切槽刀车26X5对刀槽，再用切槽刀倒左、右两端C2角。 e.用900外圆刀车右端圆锥。f.用硬质合金尖刀循环车削右端圆弧轮廓。 g.用硬质合金尖刀精刀精车工件所有轮廓。 h.用螺纹车刀车M30X2双头螺纹。 4.3加工工序的编排经过零件的工艺分析，确定加工零件时采用调头加工，编程时尺寸公差取中间值。编程所用尺寸说明：（1）求右端?25与?50处切点A的坐标。 Tan a=EF/OF=10/30 a=53.130所以 AC=X1=OA sin a=sin53.130=15 A坐标（X40，Z-69）（2）求左端B的坐标。 Tan a=GH/OH=32/24 A=5.130所以BD=X2=OB sin a=25sin53.130=15 B坐标（X40，Z-99）（1）求M30X2普通螺纹的直径 D=d-2x0.649P=30-2x0.65x2=27.404mm（2）确定进刀量分布：1mm、0.5mm、0.3mm、0.06mm。 3、加工程序 左端钻孔程序 O0001; T0606; G99; G50 S2000; M03 S600; G01 X18 .0Z3.0; G71 U0.5 R0.3;G71 P10 Q20 U-0.5 W0.2 F0.2; N10 G00 X24.0; G01 Z0.0 F0.1; X20.0 Z-2.0; Z-20.0; X18.0; N20 Z3.0;G00 X100.0Z100.0; M05; M00; T0606; M03 S1200; G00 X18.0 Z3.0; G70 P10 Q20;G00 G42 X100.0 Z100.0; M05;M02; O0002; T0101; G99; G50 S2000; M03 S600; G00 X60.0 Z3.0; G73 U19.0 R19.0;G73 P10 Q20 U0.5 W0.02 F0.2; N10 G00 X26.0; G01 Z0.0 X0.0; X29.8 Z-2.0; Z-25.0; X36.0 W-20.0;G02 X40.0 Z-69.0 R25.0; G03 X40.0 Z-99.0 R55.0; G02 X34.0 Z-108.0 R15.0; G01 W-5.0; X56.0 W-15.0; Z-138.0; N20 X65.0;G00 X100.0 Z100.0; M05; M00; T0101; M03 S1200; G00 X60.0 Z3.0; G70 P10 Q20;G00 G42 X100.0 Z100.0;M02;；T0202;；G99;；M03S400;；G00X40.0Z3.0;；Z-25.0;；G01X26.0F0.05;；G04X5.0;；G01X36.0W-10.0;；W10;；X26.0;；X29.0W2.0;；X40.0;；G00X100.0Z100.0;；M05;；M02;；T0303;；M03S450;；G00X35.0Z3.0;；G92X34、模拟运行数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。5、零件加工装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。6、精度自检将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进