毕业设计（论文）-轴类零件加工及工艺分析.doc

青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）I摘摘要要论文首先介绍了数控机床的趋势：工序集中、高速化、高效、高精度、多功能等。从数控加工工艺基础讲起，由浅入深的分析了数控加工工艺的特点及技术要求。对典型箱体类零件的数控加工工艺分析及举例分析。数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生和发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的总结。数控加工工艺是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。本文主要论述了典型带有螺纹、槽、内孔类零件的加工工艺以及刀具的选择和程序的编制，此类零件的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而且加工起来比较复杂，需要进行多种工序，对于这种零件要充分考虑到螺纹的加工精度，内孔的加工精度，由于内孔加工起来不便于观察所以加工起来有一定的难度。对于即将毕业的学生来说，本次设计的最大成果就是：综合运用机械设计、机械制图、机械制造基础、金属材料与热处理、公差与技术测量、理论力学、材料力学、机械原理、计算机应用基础以及工艺、夹具等基础理论、工程技术和生产实践知识。掌握机械设计的一般程序、方法、设计规律、技术措施，并与生产实习相结合，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，具备了机械传动装置、简单机械的设计和制造的能力。【关关键键词词】：数控加工工艺过程加工工序刀具工艺青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）IIAbstractThethesisfirstintroducestheCNCtrend:theprocessfocusedhighspeedhighefficiencyhighaccuracymultiplefunctions.FromtheNCmachiningprocessbasedtalkfromtheshallowertothedeeperanalysisoftheNCprocessingtechnologycharacteristicsandtechnicalrequirements.ThetypicalcasepartsCNCmachiningprocessanalysisandexampleanalysis.CNCmachiningtechnologyistheuseofCNCmachiningpartsbyusingvarioussandtechnicalmeansofthesumappliedtotheCNCmachiningprocess.NCmachiningprocessisaccompaniedbytheemergenceanddevelopmentofCNCmachinetoolandperfectedgraduallyakindofapplicationtechnologyitisthelargeCNCmachiningpracticesummary.NCmachiningprocessCNCprogrammingisthepremiseandthebasisnotpracticalscientificandreasonablemachiningprocesstherecanbenorealpracticalnumericalcontrolprocessingprogram.NCprogrammingistheulationoftheNCmachiningprocesscontentprogram.Thispapermainlydiscussesthetypicalthreadedholeslotpartsoftheprocessingtechnologyandtoolselectionandprogrammingthiskindofpartssizeprecisionaccuracyandprecisionoftheshapeofrequirementsareveryhighandtheprocessingismorecomplexneedforavarietyofprocessesforsuchpartsshallgivefullconsiderationtothethreadprocessingprecisioninnerholemachiningaccuracybecausetheinnerholemachiningisnoteasytoobservesoprocessingriseshavecertaindifficulty.Forgraduatestudentsthisdesignbiggestachievementis:usingmechanicaldesignmechanicaldrawingmachinemanufacturingfoundationmetalmaterialandheattreatmenttoleranceandtechnologymeasurementtheoreticalmechanicsmechanicsofmaterialsmechanicalprinciplecomputerapplicationfoundationaswellascraftjigsuchasbasictheoryprojecttechnologyandproductionpracticeknowledge.Masterthemechanicaldesignofthegeneralproceduredesignprinciplestechnicalmeasuresandunifieswiththeproductionpracticeraisestheanalysisandsolutionofgeneralengineeringactualproblemabilityhashadthemechanicaldrivesimplemachinerydesignandmanufactureability.青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）IIIKeywords：CNCmachiningProcessprocessProcessingprocedureCuttingtooltechnology青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-4-前前言言本次毕业设计是为了让我们更清楚地理解怎样确定零件的加工方案，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础，最后，让我们在数控车床上加工出该零件达到图纸要求。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。本次设计侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。数控技术是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控机床。数控系统包括：数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。由于设计的需要，我仔细研究了零件图，但在设计过程中，因自己经验不足，遇到了很多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干，而不能代表能不能干好。通过毕业设计，我真正认识到理论和实践相结合的重要性，并培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力，使我建立了正确的设计思想，掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。还有，它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，更培养了我勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-5-目目录录摘摘要要.IIABSTRACTABSTRACT.IIII前前言言.44目目录录.5511概述概述.771.1数控加工技术的发展和趋势.71.2数控加工的定义.81.3数控加工工艺的定义.91.4数控加工工艺的特点.91.5数控车床的基本组成.101.6轴类零件的毛坯和材料.1122数控加工工艺基础数控加工工艺基础.13132.1数控加工工艺分析.132.2零件图的分析审查.182.3零件机械加工工艺规程的制定.1933典型零件的加工工艺典型零件的加工工艺.24243.1零件的基本介绍.243.2此设计零件的分析.243.3加工顺序及进给路线遵循原则.2544刀具的选择刀具的选择.27274.1选择和安装刀具注意事项.274.2填写刀具工艺卡片.2855切削三要素的了解及确定切削三要素的了解及确定.28285.1切削速度.295.2进给量.295.3背吃刀量.2966数控加工工序卡片的制定数控加工工序卡片的制定.30306.1填写数控加工工序卡片.31青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-6-77编制程序编制程序.33337.1左端外圆.347.2左端孔.347.3右端外圆.357.4右端槽.367.5右端螺纹.367.6右端孔.37总总结结.4343致致谢谢.4444参考文献参考文献.4545青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-7-11概述概述1.1数控加工技术的发展和趋势数控加工技术的发展和趋势1.1.1数控机床的发展数控机床的发展美国麻省理工学院于1952年成功地研制出世界上第一台的数控铣床。我国数控机床的研究始于1958年，由清华大学研制出了最早的样机。1966年我国诞生了第一台用直线-圆弧插补的晶体管控制系统。1970年初研制成功集成电路控制系统。1980年以来，通过研究和引进技术，我国数控机床发展很快，现已掌握了56轴联动、螺距误差补偿、图形显示和高精度司法系统等多项关键技术。目前已有几十个单位在从事不同层次的数控机床的生产和开发，形成了具有小批量生产能力的生产基地。数控机床的品种已超过500种，其中金属切削机床品种的数控化率达20%以上。1.1.2数控机床的趋势数控机床的趋势数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度、高可靠性以及方便使用。1工序集中加工中心使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散、工件多次装夹引起的定位误差，提高了加工精度，减少了工序间的辅助时间，同时也减少了机床的台数和占地面积，有效提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。2高速化由于数控装置及伺候系统功能的改进，其主轴转速和进给速度大大提高，减少了切削时间。加工中心的主轴转速现已达到800012000rmin，最高的可达100000rmin以上，磨床的砂轮线速度提高到100200ms。正在开发的采用64位CPU的新型数控系统，可实现快速进给、高速加工、多轴控制功能，指控轴数最多可达到24个，同时联动轴数可达36轴，进给速度为2024mmin，最快可达60mmin。3高效数控机床的自动换刀和自动交换工作台时间大大缩短，现在数控车床刀架的转位时间可达0.40.6s，加工中心自动交换刀具时间可达3s，最快能达到1s青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-8-以内，交换工作台时间也可达到610s，个别可达到2.5s，提高了机床的加工效益。4高精度化用户对产品精度要求的日益提高，促使数控机床的精度不断提高。工件的加工精度主要取决于：机床精度、编程精度、插补精度和伺服精度。目前，数控机床配置了新型、高速、多功能的数控系统，其分辨率可达到0.1，有的可达到0.01um，实现了高精度加工。伺服系统采用前馈控制技术高分辨率的位置检测元件、计算机数控的补偿功能等，保证了数控机床的高加工精度。5多功能化CNC装置功能的不断扩大，促进了数控机床的高度自动化及多功能化。数控机床的数控系统大多采用CRT显示，可实现二维图形的轨迹显示，有的还可以实现三维彩色动态图形显示，有的系统具有自适应控制系统，能在在加工条件下改变机床的切削用量，以适应任一瞬间实际发生的加工情况，实现无人化管理。6结构新型化一种完全不同于原来数控机床结构的新兴数控机床，近几年被开发成功，这种被称为“6条腿的加工中心”或虚轴机床的数控机床，没有任何导轨和滑台，采用能够伸缩的“6条腿”支撑并联，并与安装主轴头的上平台和安装工件的下平台相连。它可以实现多坐标联动加工，其控制系统结构复杂，加工精度、加工效率较普通加工中心提高210倍。7编程技术自动化随着数控加工技术的迅速发展，设备类型的增多，零件品种的增加以及形状的日益复杂，迫切需求速度快、精度高的编程，以便于直观检查。为弥补手工编程和NC语言编程的不足，近几年开发出多种自动编程系统，如图形交互化编程系统、数字化自动编程系统、语言数控编程系统等，其中图形交互式编程系统的应用越来越广泛。“图形交互自动编程”是一种计算机辅助编程技术，以计算机辅助设计（CAD）软件为基础。其特点是速度快、精度高、直观性好、使用简便，已成为国内外先进的CADCAM软件所采用的编程方法。目前常用的图形交互式自动编程软件有GU、ProE、MasterCAM等。1.2数控加工的定义数控加工的定义随着社会生产和科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，人们对机械产品的质量和生产效率也提出了越来越高的要求。尤其是航空航天、军事、青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-9-造船等领域所需要的零件，精度要求越来越高，形状也越来越复杂，这些零件用普通机床是难以加工的。数控机床是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是数控技术与机床所结合的产物。数控加工则是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制出以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格的零件的方法。在数控加工过程中，如果数控机床是硬件的话，数控工艺和数控程序就相对于软件，两者缺一不可。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善的一种应用技术。实现数控加工，编程是关键。编程前必须要做好准备工作，编程后还要进行不要的善后处理工作。严格来说，数控编程也是属于数控加工工艺的范畴。1.3数控加工工艺的定义数控加工工艺的定义数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生和发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的总结。数控加工工艺是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。1.4数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点1数控加工的工艺内容十分明确而且具体，进行数控加工时，数控机床接受数控系统的指令，完成各种运动，实现加工要求。因此，在编制加工程序之前，需要对影响加工过程的各种工艺因素，如切削用量、进给路线、刀具的几何形状，甚至工步的划分与安排等一一作出定量描述，对每一个问题都要给出确切的答案和选择，而不能像用通用机床加工那样，在大多数情况下，许多具体的工艺问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的。也就是说，本来由操作工人在加工中灵活掌握并可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时就转变为编程人员必须事先具体设计和明确安排的内容。2数控加工的工艺要求相当准确而且严密。数控加工不能像通用机床加工青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-10-那样，可以对加工过程中初相的问题由操作者根据自己的靖安自由地进行调整。比如加工内螺纹，在普通机床上操作时可以随时根据孔中是否挤满了切屑而决定是否需要退一下刀或先清理一下切屑；而数控机床并不知道孔中是否挤满了切屑以及何时需要退一次刀以待清除切屑后再进行加工。因此，在数控机床的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节，做到万无一失。在实际工作中，一个字符、一个小数点或一个逗号的差错都有可能酿成重大机床事故和质量事故。因为数控机床比同类普通机床价格高很多，其加工的也往往是一些形状比较复杂、价值也较高的工作，所以万一损坏机床或工件报废都会造成较大损失。根据大量加工实力分析，数控工艺考虑不周和计算与编程时粗心大意是造成数控加工失误的主要原因。因此，要求编程人员除必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验外，还必须具有耐心和严谨的工作作风。3数控加工的工序相对集中。一般来说，在普通机床上是根据机床的种类进行单工序加工，而在数控机床上往往是在工件的一次装夹中完成钻、扩、铰、铣、镗、攻螺纹等多工序的加工。这种“多序合一”的现象也属于“工序集中”的范畴，极端情况下，在一台加工中心上可以完成工件的全部加工内容。1.5数控车床的基本组成数控车床的基本组成数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。平行双主轴数控车床数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。(1)经济型数控车床：采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型数控车床。成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。(2)普通数控车床：根据车削加工要求在结构上进行专门设计，配备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。车削中心青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-11-(3)车削加工中心：在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。2.液压卡盘和液压尾架液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。数控轴承车床对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。通用刀架3.数控车床的刀架数控车床可以配备两种刀架：(1)专用刀架由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。(2)通用刀架根据一定的通用标准(如VDI，德国工程师协会)而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。4.铣削动力头数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如：利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。5.数控车床的刀具在数控车床或车削加工中心上车削零件时，应根据车床的刀架结构和可以安装刀具的数量，合理、科学地安排刀具在刀架上的位置，并注意避免刀具在静止和工作时，刀具与机床、刀具与工件以及刀具相互之间的干涉现象。1.6轴类零件的毛坯和材料轴类零件的毛坯和材料1.6.1轴类零件的毛坯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青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-12-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。1.6.2轴类零件的材料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。青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-13-22数控加工工艺基础数控加工工艺基础2.1数控加工工艺分析数控加工工艺分析2.1.1加工工艺处理流程加工工艺处理流程1确定工件的加工部位和具体内容确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。本工序要加工的部位和具体内容。为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛坯图及本工序加工图。2确定工件的装夹方式与设计夹具根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速(极限转速可达40006000rmin)、高夹紧力(最大推拉力为20008000N)、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。3确定加工方案确定加工方案的原则加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-14-及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。先粗后精为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图3-4中的虚线内所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。先近后远这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。先内后外对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。走刀路线最短确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并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、切出等非切削空行程。在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-15-部件的磨损等。优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。加工路线与加工余量的关系在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路分层切削时刀具的终止位置车螺纹时的主轴转速数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响：螺纹加工程序段中指令的螺距(导程)值，相当于以进给量(mmr)表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度(mmmin)则必定大大超过正常值；刀具在其位移的始终，都将受到伺服驱动系统升降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器(编码器)。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲(即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号)将可能因“过冲”(特别是当编码器的质量不稳定时)而导致工件螺纹产生乱扣。因此，车螺纹时，主轴转速的确定应遵循以下几个原则：在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；当螺纹加工程序段中的导入长度d1和切出长度d2(如图所示)考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速；通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定，其计算式多为：青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-16-n螺n允L(rmin)式中：n允编码器允许的最高工作转速(rmin)；L工件螺纹的螺距(或导程，mm)。4确定切削用量与进给量在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时，一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。切削速度快慢直接影响切削效率。若切削速度过小，则切削时间会加长，刀具无法发挥其功能；若切削速度太快，虽然可以缩短切削时间，但是刀具容易产生高热，影响刀具的寿命。决定切削速度的因素很多，概括起来有：刀具材料。刀具材料不同，允许的最高切削速度也不同。高速钢刀具耐高温切削速度不到50mmin，碳化物刀具耐高温切削速度可达100mmin以上，陶瓷刀具的耐高温切削速度可高达1000mmin。工件材料。工件材料硬度高低会影响刀具切削速度，同一刀具加工硬材料时切削速度应降低，而加工较软材料时，切削速度可以提高。刀具寿命。刀具使用时间(寿命)要求长，则应采用较低的切削速度。反之，可采用较高的切削速度。切削深度与进刀量。切削深度与进刀量大，切削抗力也大，切削热会增加，故切削速度应降低。刀具的形状。刀具的形状、角度的大小、刃口的锋利程度都会影响切削速度的选取。冷却液使用。机床刚性好、精度高可提高切削速度；反之，则需降低切削速度。上述影响切削速度的诸因素中，刀具材质的影响最为主要。切削深度主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，切削深度应尽可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。这样可以减少走刀次数。青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-17-主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。可以用计算法或查表法来选取。进给量f(mmr)或进给速度F(mmmin)要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。2.1.2生产过程和工艺过程生产过程和工艺过程1生产过程机械产品制造时，由原材料到该机械产品出厂的全部劳动过程称为机械产品的生产过程。其过程包拈以下部分：（1）准备工作。如产品的开发设计和工艺设计，专用装备的设计与制造。（2)原材料及半成品的运输和保管。（3)毛坏的制造过程。如铸造、锻造和冲压等。（4)零件的各种加丁过程。如机械加工、焊接、热处理和表面处理等。（5)部件和产品的装配过程。包括组装和部装等。（6)产品的检验、调试、油漆和包装等。需指出的是：上述的“原材料”和“产品”的概念是相对的。一个工厂的“产品”可能是另一个工厂的“原材料”，因为在现代制造业中，专业化生产的程度越来越高，如汽车上的轮胎、仪表、电器元什、标准件及其他许多零件都是由其他专业厂生产的。2工艺过程在机械产品的生产过程中，与原材料变为成品直接有关的过程称为工艺过程，如毛坯的制造、机械加工、热处理和装配等。而在工艺过程中，用机械加工的方法直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使之成为合格零件的那部分工艺过程称为机械加工工艺过程。2.1.3机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程的组成机械加工工艺过程一般由一个或若干个工序组成。而工序又可分为安装、工位、工步和进给，它们按一定顺序排列，逐步改变毛坯的形状、尺寸和材料的性能，使之成为合格的零件。1工序工序是指一个(或一组)工人，在一个工作地点(如一台设备)对一个(或同时对几个)工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本单元，划分工序的主要依据是零件加工过程中工作地点(设备)是否变动，以及该工序的工艺过程是否连续。青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-18-2安装机械加工中，使工件在机床或夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。工件经一次装夹后所完成的那一部分工序称为安装。3工位为了减少工件的安装次数，在大批量生产时，常采用各种回转工作台、回转夹具或移位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同位置进行加工。工件在一次安装下相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工艺过程称为工位。图21所示为一种用回转工作台在次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和铰孔4个工位加工的实例。4工步工步是指加工表面、加工工具和切削用量中切削速度和进给量不变的情况下所完成的那部分工序内容。一道丁序可以包括几个工步，也可以只包括一个工步。构成工步的任一因素改变后，一般即为另一工步。但对于那些在一次安装中连续进行的若干相同工步，可看成一个下步。有时为了提高生产率，用几把不同的刀具同时加上几个不同表面，此类工步称为复合工步如图22所示。在工艺文件上，复合工步应视为一个工步。5进给在一个工步内，若被加工表面要切除的金属层很厚，需要分几次切削，则每进行一次切削就是一次进给。2.2零件图的分析审查零件图的分析审查在制订零件的机械加工工艺规程之前，对零件进行工艺性分析，以及对产品零件图提出修改意见，是制订工艺规程的一项重要工作。首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清楚各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。1检查零件图的完整性和正确性在了解零件形状和结构之后，应检查零件视图是否正确、足够，表达是否直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。2零件的技术要求分析青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-19-零件的技术要求包括下列几个方面：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求；热处理要求；其它要求(如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等)。要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。特别要分析主要表面的技术要求，因为主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。3零件的材料分析即分析所提供的毛坯材质本身的机械性能和热处理状态，毛坯的铸造品质和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夹砂、疏松等。判断其加工的难易程度，为选择刀具材料和切削用量提供依据。所选的零件材料应经济合理，切削性能好，满足使用性能的要求。4合理的标注尺寸（1）零件图上的重要尺寸应直接标注，而且在加工时应尽量使工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。（2）零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准标注尺寸。（3）零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。（4）零件上非配合的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。（5）零件上各非加工表面的位置尺寸应直接标注，而非加工面与加工面之间只能有一个联系尺寸。2.3零件机械加工工艺规程的制定零件机械加工工艺规程的制定零件机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和方法等的工艺文件。它是在具体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程，用图表（或文字）的形式制成文本，用来指导生产、管理生产的文件。2.3.1机械加工工艺规程的内容及作用机械加工工艺规程的内容及作用工艺规程的内容，一般有零件的加工工艺路线、各工序基本加工内容、切削用量、工时定额及采用的机床和工艺装备（刀具、夹具、量具、模具）等。工艺规程的主要作用如下：青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-20-1工艺规程是指导生产的主要技术文件。合理的工艺规程是建立在正确的工艺原理和实践基础上的，是科学技术和实践经验的结晶。因此，它是获得合格产品的技术保证，一切生产和管理人员必须严格遵守。2工艺规程是生产组织管理工作、计划工作的依据。原材料的准备、毛坯的制造、设备和工具的购置、专用工艺装备的设计制造、劳动力的组织、生产进度计划的安排等工作都是依据工艺规程来进行的。3工艺规程是新建或扩建工厂或车间的基本资料。在新建扩建或改造工厂或车间时，需依据产品的生产类型及工艺规程来确定机床和设备的数量及种类，工人工种、数量及技术等级，车间面积及机床的布置等。2.3.2制定工艺规程的原则、原始资料制定工艺规程的原则、原始资料1制定工艺规程的原则制定工艺规程的原则是：在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的费用，可靠加工出符合设计图纸要求的零件。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能保证技术上先进、经济上合理、并且有良好的劳动条件。2制定工艺规程的原始资料(1）产品零件图样及装配图样。零件图样标明了零件的尺寸和形位精度以及其他技术要求，产品的装配图有助于了解零件在产品中的位置、作用，所以，它们是制定工艺规程的基础。（2）产品的生产纲领。（3）产品验收的质量标准。（4）本厂现有生产条件，如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造生产能力等。(5)国内、外同类产品的生产工艺资料。2.3.3制定工艺规程的步骤制定工艺规程的步骤1零件图样分析零件图样分析的目的在于：（1）分析零件的技术要求，主要了解各加工表面的精度要求、热处理要求，找出主要表面并分析它与次要表面的位置关系，明确加工的难点及保证零件加工质量的关键，以便在加工时重点加以关注。青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）-21-（2）审查零件的结构工艺性是否合理，分析零件材料的选取是否合理。2毛坯选择毛坯的选择主要依据以下几方面的因素：（1）零件的材料及机械性能零件的材料一旦确定，毛坯的种类就大致确定了。例如材料为铸铁，就应选铸造毛坯；钢质材料的零件，一般可用型材；当零件的机械性能要求较高时要用锻造；有色金属常用型材或铸造毛坯。（2）零件的结构形状及尺寸例如，直径相差不大的阶梯轴零件可选用棒料作毛坯，直径相差较大时，为节省材料，减少机械加工量，可采用锻造毛坯；尺寸较大的零件可采用自由锻，形状复杂的钢质零件则不宜用自由锻。对于箱体、支架等零件一般采用铸造毛坯，大型设备的支架可采用焊接结构。（3）生产类型大量生产时，应采用精度高、生产率高的毛坯制造方法，如机器造型、熔模铸造、冷轧、冷拔、冲压加工等。单件小批生产则采用木模手工造型、焊接、自由锻等。（4）毛坯车间现有生产条件及技术水平以及通过外协获得各种毛坯的可能性。3拟订工艺路线（1）定位基准的选择正确选择定位基准，特别是主要的精基准，对保证零件加工精度、合理安排加工顺序起决定性的作用。所以，在拟定工艺路线时首先应考虑选择合适的定位基准。基准的选择方法见第一章。（2）零件表面加工工艺方案的选择由于表面的要求（尺寸、形状、表面质量、机械性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多种加工方法完成。某种表面采用各种加工方法所组成的加工顺序称为表面加工工艺方案。（3）加工阶段的划分对于那些加工质量要求高或比较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：1）粗加工阶段主要任务是切除毛坯的大部分余量，并制出精基准。该阶段的关键问题是如何提高生产率。2）半精加工阶段任务是减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做好准备