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镗杆【细长轴】的数控加工工艺及编程【优秀】【数控编程类】【带UG零件图】【2张CAD图纸全套】【SK011】

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关键词：: 镗杆细长数控加工工艺编程数控编程

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细长轴的数控加工工艺及编程

镗杆的数控加工工艺及编程【优秀】【数控编程类】【带UG零件图】【2张CAD图纸全套】【SK011】

【41页@正文10400字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】

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本设计中的零件（镗杆）属于车铣综合型零件，加工难度较大：在车削加工中，该零件属于细长轴，细长轴的加工难度比较大，其特点是刚性较差，轴容易产生弯曲和振动，因此常出现翘曲、锥度过大凸肚竹节、棱形、不圆等状态，最终造成工件不能达到精度和表面粗糙度的要求，本题针对其加工难点，制定出合理的加工方案；在铣削加工中，由于该轴上的孔与轴线存在角度，所以在装夹时存在一定的难度，本设计根据其现状设计出合理的夹具，保证加工的精度要求。

关键词：细长轴、工艺分析、夹具设计、程序编制

摘要2

目录3

前言4

1、零件图样的分析5

2、确定毛坯5

3、确定零件加工工艺方案5

4、加工顺序的安排6

5 机床的选择7

6、确定定位基准7

7、热处理工序安排8

8、确定装夹方案8

9、刀具的选择10

10、切削用量的选择13

11、车削中的注意事项15

12、总结16

致谢18

参考文献19

附录20

前言

在机械加工过程中，我们经常为镗床配置一定数量的镗刀杆，以适应加工不同孔径的需要，特别是一些以单件加工为主的修配性企业，刀杆的规格会更多，这样就给生产增加了成本，包括刀杆的制造和保存都增加了费用。为此专门设计了一种镗刀杆，经多年使用，效果很好，操作方便，深受操作工人的欢迎。镗刀杆由4部分组成，镗小孔时，松开带肩螺母，将连接板向下滑移适当位置，拧紧带肩螺母，实现镗小孔目的；反之，要镗大孔就将连接板向上滑移到适当位置即可。其结构特点如下：

1)刀杆操作方便，工艺性好，安全可靠，结构紧凑；

2)通用性好，可用于较大范围孔径的加工；

3)设计刀杆时，应注意考虑刚性，以避免产生振动现象，造成工件表面粗糙度值的增大。

参考文献

1．张耀宗．机械加工工艺设计实用手册．北京：航空工业出版社，1999

2．赵长明．机械加工工艺及装备．北京：机械工业出版社，1998

3．扬黎明．机床夹具设计手册．北京：国防工业出版社，1989

4．陶波．UG教程．常州：图书馆，2004

5.任殿阁，张佩勤主编《设计手册》．辽宁科学技术出版社．1991年9月

6.付铁主编《计算机辅助机械设计实训教程》．北京理工大学出版社．

7.方世杰主编《机械优化设计》．机械工业出版社．2003年3月

8.曹桄高学满主编《金属切削机床挂图》．上海交通大学出版社．1984年8月

9.吴宗泽罗圣国主编《机械设计课程设计手册》．高等教育出版社．1982年12月

10.华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学．《机床设计图册》．上海科学技术出版社．

11.机械设计手册编写组．《机械设计手册》．机械工业出版社．1986年12月

12.邱宣怀主编《机械设计》高等教育出版社．2004年5月

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内容简介：: 常州机电职业技术学院常州机电职业技术学院毕业设计（论文）说明书系部：专业：姓名：学号：题目：数控加工工艺及程序设计 (2102-031001DA-1镗杆) 起讫日期： 2009-05-01至2010-04-30 设计地点：常州机电职业技术学院指导者：评阅者： 2010年 4 月摘要本设计中的零件（镗杆）属于车铣综合型零件，加工难度较大：在车削加工中，该零件属于细长轴，细长轴的加工难度比较大，其特点是刚性较差，轴容易产生弯曲和振动，因此常出现翘曲、锥度过大凸肚竹节、棱形、不圆等状态，最终造成工件不能达到精度和表面粗糙度的要求，本题针对其加工难点，制定出合理的加工方案；在铣削加工中，由于该轴上的孔与轴线存在角度，所以在装夹时存在一定的难度，本设计根据其现状设计出合理的夹具，保证加工的精度要求。关键词：细长轴、工艺分析、夹具设计、程序编制目录摘要2目录3前言41、零件图样的分析52、确定毛坯53、确定零件加工工艺方案54、加工顺序的安排65 机床的选择76、确定定位基准77、热处理工序安排88、确定装夹方案89、刀具的选择1010、切削用量的选择1311、车削中的注意事项1512、总结16致谢18参考文献19附录20前言在机械加工过程中，我们经常为镗床配置一定数量的镗刀杆，以适应加工不同孔径的需要，特别是一些以单件加工为主的修配性企业，刀杆的规格会更多，这样就给生产增加了成本，包括刀杆的制造和保存都增加了费用。为此专门设计了一种镗刀杆，经多年使用，效果很好，操作方便，深受操作工人的欢迎。镗刀杆由4部分组成，镗小孔时，松开带肩螺母，将连接板向下滑移适当位置，拧紧带肩螺母，实现镗小孔目的；反之，要镗大孔就将连接板向上滑移到适当位置即可。其结构特点如下：1)刀杆操作方便，工艺性好，安全可靠，结构紧凑；2)通用性好，可用于较大范围孔径的加工；3)设计刀杆时，应注意考虑刚性，以避免产生振动现象，造成工件表面粗糙度值的增大。1、零件图样的分析图1-1 三维图从图1-1、描述中可以看出该轴属于阶梯轴类零件，它主要由圆柱面、圆锥面、圆弧、螺纹、孔组成，从加工精度来看，该零件的同轴度要求较高，在半精加工、精加工中在车削之前都应该对零件表面进行找正，保证其圆跳动在0.005mm内。此外，该零件从左至右的尺寸22、26、40、30都具有较高的尺寸精度要求及表面粗糙度要求。这些技术要求都必须在加工中得以保证，因此，该镗杆的关键工序就是这几个部分的加工。2、确定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。该零件外圆表面相差不大，选择42528mm的棒料，材料为20 Cr。3、确定零件加工工艺方案确定该零件的加工工艺路线：将42 20Cr棒料剪成528长粗车毛坯热处理S0.9 C59精车钻孔磨轴粗糙度为Ra0.8um的外圆检验主要表面加工方法：由于该镗杆的主要加工表面22、26、40、30的公差等级较高，表面粗糙度Ra值（Ra=0.8um）较小，故车削后还需要磨削。所以主要外圆表面加工方案可化为：粗车半精车精车磨削4、加工顺序的安排（1）车削中的顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：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应综合考虑；先进行内腔加工，后进行外形加工；以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（2）铣削中的加工顺序的选择直接影响到零件的加工的质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则结合图样分析，由于此次加工都是孔类的加工，所以按照一把刀一个工序进行安排。综上所述，根据该零件的结构工艺性以及技术要求，对该镗杆的加工顺序安排如下：1、装夹毛坯外圆，平端面，钻中心孔，并将外圆见光200mm。2、装夹上次车好见光的外圆，平另一端面，钻中心孔。3、改用双顶尖法，将毛坯外圆全部见光。4、装夹毛坯外圆，采用卡顶尖法，粗车右端外圆，留余量X向1.5mm、Z向1mm，从19.1外圆车至40外圆表面，40外圆只需车一半即可。5、装夹上道工序车好的外圆表面30+1.5mm（余量1.5），粗车左端外圆，留余量1.5mm，同样采用卡顶尖法。6、热处理S0.9-C59。7、采用双顶尖法，半精车右端外圆，留余量同4序一样，从19.1外圆车至40外圆表面，Ra=0.8um以上的均将其精加工。8、掉头装夹，采用双顶尖法，半精车左端外圆，留余量0.1mm，Ra=0.8um以上的均将其精加工。9、上卧式铣床，平放装夹，铣8沉孔、攻M6螺纹及9沉孔、攻M8螺纹及铣7.9 0/-0.22扁位。10、在卧式铣床上上采用分度盘转60度角，铣三处斜孔。11、上磨床，磨削粗糙度为Ra0.8um的外圆表面。5、机床的选择车削部分选择广州数控车床G-CNC100进行车削。床身上最大回转直径：250mm；最大加工直径：筒夹 60mm；最大加工长度：筒夹 220mm；最大行程： X 轴 250mm； Z 轴 230mm最大移动速度： X 轴 15m/min； Z 轴 15m/min.标准配置：铣削部分选择铣削米克朗卧式数控铣床进行铣削，该机床工作台尺寸为650 X 400，行程500 X 400 X 330定位精度和重复定位精度分别为0.010和0.002。6、确定定位基准合理的选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性作用，由于该镗杆的几个主要表面对基准轴线A-B都有着径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用20 Cr毛坯的外圆，中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆为基准，用三爪自定心卡盘装夹（由于该轴比较长，因此在上工步已车外圆处搭中心架），车另一端面，钻中心孔，如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。7、热处理工序安排轴类零件的一般热处理1锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。2调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。3表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。4精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。此轴的热处理要根据其材料和使用要求确定，该轴要求S0.9-C59热处理，并将其安排在粗车个外圆之后，半精车各外圆之前。8、确定装夹方案8.1 车削装夹方案8.1.1 装夹方法的选择该镗杆属于细长轴，细长轴的加工，在机床上有两种安装方式：（1）、双顶尖法优点是不会产生过定位状况，同时同轴度好，加工也方便，但如果顶尖顶的太紧，工件切削时受热伸长受阻，将引起弯曲变形。（2）、卡顶法采用卡顶法时，由于顶尖孔与卡盘基面之间往往不同轴，形成的过定位，造成工件的弯曲变形。粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。8.1.2 中心架的使用由于镗杆本身，特别是中间部位的刚度很低，在车削过程中，刀具相对工件的变形位移很大，从而使工件在加工后产生较大的腰鼓形误差。所以在实际加工时常采用中心架或跟刀架等附件来增加工件的刚性。用中心架装夹在轴的中间位置采用中心架支撑，这种方法使用与可分段车削或掉头车削。在按装中心架之前必须在毛坯中间车出一段安装中心架支承爪的沟槽。为了解决这个问题，可改用过渡套筒与中心架配合装夹工件（图6-1）。这时中心架的卡爪不直接接触工件，而与过渡套筒的外表面接触。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用螺钉夹住毛坯工件。图7-1 中心架与过渡套筒配合装夹工件8.2 铣削装夹方案（1）铣8沉孔、攻M6螺纹及9沉孔、攻M8螺纹及铣7.9 0/-0.22扁位时的装夹方法将工件的22（左）、24（左）、30（右）三个面用V型垫铁垫起，必须保证其轴中心与工作台平行，然后在22（左）、24（左）、30（右）处压紧。图示8-1：（2）铣三处斜孔使用分度盘，用V型垫铁固定在分度盘XY平面转60角，用V型压板将24（左）、30（右）处压紧。图示8-29、刀具的选择9.1车刀的刃磨（1）为了减少细长轴的弯曲，在实际切削中径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，因此在不影响刀具的情况下，应尽量增大车刀的主偏角，实践中选用80-93为好。（2）为了减少切削力和切削热，实践中选择较大的前角，一般为15-30。（3）在实际切削中为了使切削流向待加工面以防损坏已加工面，影响加工质量，一般取正的刃倾角3左右。（4）为了减少径向切削力，减少工件的振动，在切削中选择较小的切削圆弧半径R0.3mm，倒棱的宽度也应较小，f0.5S。（5）另外为使切屑能顺利弯曲折断，在车刀前面磨有R1.53的断屑槽同时切削刃表面粗糙度要求在Ra3.2um以下，使刀具经常保持锋利。9.1.1车刀的装卡为了有效的减小刀具的径向切削力，实践证明，精车安装车刀时可使刀尖略低于工件轴线0.20.5mm，这样可以有效的分解径向切削力，并可使车刀切入容易。9.1.3 车刀的合理选择车细长轴时，由于工件刚性差，刀具的几何形状对切削力、工件的变形和振动都有明显的影响，这是我们保证车削质量所要考虑的主要因素，为此，在选择刀具时应注意以下几点：（1）对刀具的基本需求：根据细长轴的刚性差、切削热膨胀伸长量大、易产生弯曲变形和振动等特点，车削加工时刀具应满足以下基本需求：粗车时的刀具：一是要求有较大的主偏角，取8093较好。二是要有较大的前角，取1530为好。三是要有良好的卷屑作用，减少热变形。精车时的刀具：除满足粗车刀的需求外，还要满足四点要求：一是要有合理的切削刃宽度，一般为进给两的1.3倍以上，降低表面粗糙度值；二是要有3左右的刃倾角，从而实现方向进给时向待加工表面一侧排出切屑；三是要有较小圆弧半径（小于0.3mm）的刀尖，倒棱角也要小，约为进给量的0.5倍，以便减小径向切削力。（2）刀具的几何形状：如图7-1所示，粗车刀片牌号为YT15，精车刀片牌号为W18Cr4V。图7-1 细长轴车刀的几何形状9.1.4加工本零件车刀的合理选择首先应考虑刀杆的强度和韧性，一般刀杆材料为45#钢，考虑刀具的耐用度和锋利性，刀头材料选择硬质合金类，如YT15(P10)、YT30（P01）、或YW（M）。本工件车刀型号MCKNR/L2020-K12粗车车刀片牌号为YT15，精车刀片牌号为W18Cr4V。9.2 铣削刀具的选择（1）中心钻，选用2mm中心钻，刀杆长度为35mm。（2）5mm麻花钻，钻M6螺纹底孔。（3）6mm麻花钻，钻6的孔。（4）6.7mm麻花钻，钻M8螺纹底孔。（5）8mm麻花钻，钻8的孔。（6）10mm麻花钻，钻10mm的孔。（7）8mm合金立铣刀，铣8沉孔、扩10沉孔9、扩12沉孔、扩16沉孔。（8）8.5mm麻花钻，钻M10螺纹底孔。（9）10.3mm麻花钻，钻M12螺纹底孔。（10）M6丝锥。（11）M101丝锥。（11）M121.25丝锥。了解刀具有关型号：JT：表示带有机械手夹持槽锥柄柄部。BT：表示MAS403（日本）标准型号ST：表示没有机械手夹持槽锥柄柄部。MT：表示有扁尾莫氏锥度KH：表示7：24锥柄接杆XM：装面铣刀用G：攻螺纹夹头10、切削用量的选择了解切削用量： d：刀具或工件的回转直径mm Vc=3.14*d*n/1000 (m/min) N：刀具或工件的转速r/min Vf=n*f*z (mm/min) F：刀具运动相对工件的位移量mm/r N：刀具或工件的转速r/min10.1 车削用量细长轴切削时切削用量的选择，首先要保证工件的加工质量和加工效率以及刀具的耐用度，其次要尽量使切削变形、切削力和切削温度减少，防止切削过程中产生的振动。车削细长轴常用的切削用量为：（1）粗车时：选用外圆粗车车刀，刀具型号MCKNR/L2020-K2刀尖角90牌号YT15查数控加工工艺P325本工件取Vc=120m/min.确定选取进给量f=0.4mm/r，n=1000Vc/d=100012040=955.5r/min；取960r/min，9500.4384mm/ min，取380mm/ min。（2）精车时：外圆精车车刀，刀具型号M-TJNR/L刀尖角90牌号W18Cr4V进给量f=0.05mm/r，Vc=150m/minn=1000Vc/d=100015040=1194.2r/min取1200r/min12000.0560mm/ min，取60mm/ min。10.2 铣削用量（查数控加工工艺P325表7-5表7-8）（1）5mm、6mm麻花钻，（查数控加工工艺P325表7-5）Vc：815m/min，取Vc=10m/min；f：0.080.15mm/r，确定f=0.1mm/r；n=1000Vc/d=1000106=530.8r/min；取n=540r/min，V f = n f =5400.1=54 mm/ min，取V f =55 mm/ min。（2）8mm、10mm麻花钻，Vc：820m/min，取Vc=20m/min；f：0.150.25mm/r，确定f=0.25mm/r；n=1000Vc/d=10002010=636.9/min；取n=650r/min，V f = n f =6500.25=162.5 mm/ min，取V f =160mm/ min（3）8mm合金立铣刀， Vc：90200m/min，取Vc=200m/min；f：0.10.25mm/r，确定=0.15mm/r；n=1000Vc/d=100020040=1592.4r/min；取1600r/min，16000.15240mm/ min，（4）M6、M8丝锥,查数控加工工艺（下同）表7-8 Vc：2.55m/min 取Vc=3m/min；确定f=0.15mm/rn=1000Vc/d=100036=159.2r/min取n=160r/min1600.1524mm/ min（5）M101丝锥，c：2.55m/min 取Vc=3m/min；确定f=0.15mm/rn=1000Vc/d=1000310=95.5r/min取n=96r/min960.1514.4mm/ min取14 mm/ min（6）M121.25丝锥， 2.55m/min 取Vc=3m/min；确定f=0.15mm/rn=1000Vc/d=1000312=79.6r/min取n=80r/min800.1512mm/ min11、车削中的注意事项车削细长轴除采取以上工艺措施外，还必须注意以下事项：（1）充分加注切削液。充分的切削液可以带走大量的切削热，减少工件的温升，从而减少了热变形。此外，使用切削液还可以跟刀架的支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件质量。（2）保持刀具锋利。保持刀具锋利可以减少切削变形，减少刀具与工件的摩擦，从而减少切削热的产生。（3）跟刀架支承爪的顶力要适当，顶力过大会使工件产生“竹节形”（4）跟刀架支撑爪与工件间隙要恰当、接触要均匀，否则，会使工件产生多棱面。（5）精车时应重修中心孔，顶尖顶紧力不能太大，顶尖与工件间要留有0.10.2mm的间隙，避免工件产生“麻花形”，影响工件质量。通过对镗杆课题的设计，使我对细长轴有了更深刻的了解。总结在机加生产中，工件长度与直径之比大于25的轴类称为细长轴。细长轴工件的长径比大，刚性差，在车削细长轴时常会出现以下问题：（1）工件受热会产生变形，甚至会使工件卡死在顶尖而无法加工。(2)工件受切削力的作用而产生弯曲，从而引起振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度。 (3)工件高速旋转时，由于离心力的作用下，加剧了工件的弯曲与振动，使切削速度降低。 (4)连续切削时间长，刀具磨损量大。这些问题致使细长轴工件形位精度和表面粗糙度达不到要求。因此车削细长轴的关键技术是解决刀具以及工件在加工中的弯曲、振动、变形问题。根据以上特性，在加工中应注意以下事项1)工件的弯曲变形：车削前、车削中遇到细长轴变形，必须进行校直，要求坯料各点弯曲度均小于 05mm，坯料全长弯曲度不得大于 15mm。 2)工件出现腰鼓形：为防止工件出现腰鼓形，车削中要随时调整跟刀架支承爪，使支承爪圆弧面的中心与车床主轴旋转中心重合，另外增大车刀主偏角，刀刃保持锋利，可减少车削中的径向分力。 3)工件出现竹节形、多棱形：车削中一旦出现这两种情况，要及时进行处理，其操作如下： (1)调整后顶尖支承的松紧程度，调整溜板箱的间隙使其达到最佳状态； (2)降低切削速度，减小切削深度，适当提高进给量； (3)使用充足的切削液，使用弹性回转顶尖，降低切削速度，减少工件因受热而产生的线膨胀，防止弯曲变形； (4)及时调整好跟刀架支承爪与工件外圆之间的间隙。致谢通过次此的分析，需要对刀具的切削参数进行计算等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。这次毕业设计，给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。比如，我们想加快编程程度，除了对各编程指令的熟练掌握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识，对于夹具的选择，切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时，我们只有练习各功能键的作用，在编程时才得心应手。因此，我总结出一个结论“理论是指导实践的基础，只有不断在实践中总结验，并对先前的理论进行消化和创新，自己的水平会很快的提高”本毕业的选题、设计内容、及设计的形成是在老师的悉心指导下完成的。在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血，因此，在论文完成之际，特向我尊敬的老师尤其刘锦武老师表示衷心的感谢。通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路，为今后的工作打下了基础，在以后的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情。参考文献1张耀宗机械加工工艺设计实用手册北京：航空工业出版社，19992赵长明机械加工工艺及装备北京：机械工业出版社，19983扬黎明机床夹具设计手册北京：国防工业出版社，19894陶波UG教程常州：图书馆，20045.任殿阁，张佩勤主编设计手册辽宁科学技术出版社1991年9月6.付铁主编计算机辅助机械设计实训教程北京理工大学出版社7.方世杰主编机械优化设计机械工业出版社2003年3月8.曹桄高学满主编金属切削机床挂图上海交通大学出版社1984年8月9.吴宗泽罗圣国主编机械设计课程设计手册高等教育出版社1982年12月10.华东纺织工学院哈尔滨工业大学天津大学机床设计图册上海科学技术出版社11.机械设计手册编写组机械设计手册机械工业出版社1986年12月12.邱宣怀主编机械设计高等教育出版社2004年5月第 44 页共 44 页附录附表1 机械加工工艺过程卡片常州机电职业技术学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时1制作毛坯将42 20Cr棒料剪成528长机加车间剪料机2车削粗车毛坯机加车间数控车3热处理热处理S0.9 C59热处理车间4车削精车机加车间数控车5铣削钻孔机加车间加工中心6磨削磨轴粗糙度为Ra0.8um的外圆机加车间数控磨床7检验按图样检验8清洗清洗9入库入库编制审核批准共 1 页第 1 页附表2 数控加工工序卡常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间广州数控车G-CNC100三爪自定心卡盘乳化液工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1粗车右端外圆，X留余量1.5mm，Z留余量1mmT0190外圆粗车刀千分尺、游标卡尺9601203800.42粗车左端外圆，X留余量1.5mm，Z留余量1mmT0190外圆粗车刀千分尺、游标卡尺9601203800.4 编制审核批准共 1 页第 1 页附表2.1 数控加工刀具进给路线图常州机电职业技术学院数控加工工序简图产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间1右端面广州数控车G-CNC10001三爪卡盘乳化液工厂2外圆见光200MM编制审核批准共 1 页第 1 页附表2.1.1 数控加工工刀具进给路线图常州机电职业技术学院数控加工工序简图产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间3左端面广州数控车G-CNC10001三爪卡盘乳化液工厂4外圆见光编制审核批准共 1 页第 1 页附表2.2 数控加工工序卡常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间广州数控车G-CNC100三爪自定心卡盘乳化液工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1半精车右端外圆T02外圆精车刀千分尺、游标卡尺1200150600.052半精车左端外圆T02外圆精车刀千分尺、游标卡尺1200150600.0534567891011120.2编制审核批准共 1 页第 1 页附表2.2.1 数控加工工序简图常州机电职业技术学院数控加工工序简图产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间4右端粗车广州数控车G-CNC1000101三爪卡盘乳化液工厂6右端半精车03编制审核批准共 1 页第 1 页01粗车右端程序程序说明O0001程序号T0101(外圆粗车刀)换1号刀M03 S450主轴正转，转速为450r/minM08切削液开G00 X42 Z2快速运动到循环起点G71 U1.5 R0.5建立G71外圆粗切循环G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120给精加工制定余量N100 G00 X0精车程序第一段 G01 Z0 F60 X20.6平端面 Z-19车外圆 X25.325 Z-98车锥面 X25.5平端面 W-4车外圆 X27.5平端面 X31.5 W-2倒角 W-71车外圆 X37.5平端面 X40 W-2倒角 W-38车外圆 G00 X42 退刀N200 Z2 M03 S800 G70 P100 Q200精车循环 G00 X100 Z100快速运动到机床换刀点 M30程序结束03半精车右端程序O0003程序号T0202(外圆精车刀)换2号刀M03 S1000主轴正转，转速为1000M08G00 X22 Z2快速运动到循环起点G73 U0.5 R0.2建立G73封闭粗车循环G73 P100 Q200 U0.1 W0.1 F40N100 G00 X0精车程序第一段 G01 Z0 F40 X19.2 Z-20 X23.825 Z-99 X24 W-5 X26.1 X30.1 W-2 W-72 X36.1 X40.1 W-2 W-68 G00 X42N200 Z2精车程序最后一段 M03 S1200 G70 P100 Q200精车 G00 X100 Z100T0303(螺纹车刀)换3号刀M03 S750G00 X32 Z-102G76 P0160 Q0.2 R0.1建立螺纹复合切削循环G76 X28.05 Z-124 P1500 Q0.5 F1.5G00 X100 Z100M30附表2.2.2 数控加工工序简图常州机电职业技术学院数控加工工序简图产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间5左端粗车广州数控车G-CNC1000201三爪卡盘乳化液工厂7左端半精车04编制审核批准共 1 页第 1 页02粗车左端程序程序说明O0002T0101(外圆粗车刀)加工完上到工序后更换刀片M03 S450主轴正转，转速为450M08切削液开G00 X42 Z2快速运动到循环起点G71 U1.5 R0.5建立G71粗车循环G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120N100 G00 X0精车第一段程序 G01 Z0 F60 X11.5 G03 X23.5 Z-6 R6 G01 Z-157 X23.5 X25.5 W-1 W-71 X25.5 X27.5 W-1 W-38 X40 W-7 W-30 G00 X42N200 Z2精车最后一段程序 M03 S800 G70 P100 Q200精车循环 G00 X100 Z100 M30程序结束04半精车左端程序程序说明O0004T0202(外圆精车刀)换上新刀片M03 S1000M08G00 X23 Z2G73 U0.5 R0.2建立G73循环G73 P100 Q200 U0.1 W0.1 F40N100 G00 X0精车第一段程序 G01 Z0 F40 X10.1 G03 X22.1 Z-6 R6 G01 Z-159 X24 W-1 W-72 X26.1 W-1 W-39 X40.1 W-7 X42 G00 Z2N200 X23精车最后一段程序 M03 S1200 G70 P100 Q200 M30附表2.3 数控加工工序卡常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间米克朗卧式铣床HEM 80004可调固定座乳化液工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/r）背吃刀量（mm）备注1钻中心孔T012中心钻12001502钻M6螺纹底孔T025麻花钻54010550.13钻M8螺纹底孔T036.7麻花钻650151600.254铣8沉孔T048立铣刀16002001500.155铣9沉孔T048立铣刀16002001500.156攻M6螺纹T05M6丝锥螺纹塞规1603240.157攻M8螺纹T06M8丝锥螺纹塞规1603240.15891011120.2编制审核批准共 1 页第 1 页附表2.3.1 数控加工刀具进给路线图常州机电职业技术学院数控加工工序简图产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间07钻孔米克朗卧式铣床HEM 8000503压板乳化液工厂编制审核批准共 1 页第 1 页该加工零点设在左端面，以下程序中的坐标均为CAD中查询得到：铣床程序1（03）程序说明O0005T01 M06（中心钻）换1号刀G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S1200建立工件坐标系G43 H1 Z20 M08建立刀具长度补偿G98 G81 Z-2 R2 F120建立G81钻孔循环X141.479 钻下一个孔X136.283 Y-5X116.283X250.6 Y0 Z2 R6X246.470 Y-7.189 Z1 R5X299.279 Y0 Z7 R11X319.345 X312.779 Y-11.258 Z6 R10X292.779 G00 Z150退刀T02 M06(5mm麻花钻)G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S1000G43 H2 Z50 M08X轴零点设在轴中心所在的平面G98 G83 Z0 R12 F100建立G83深孔啄钻循环X141.479钻下一个孔X136.283 Y-5X116.283 X250.620 Y0 R14X246.535 Y-7.186G00 Z150T03 M06 (6.7mm麻花钻)G00 G90 G54 X299.279 Y0 M03 S1000建立工件坐标系G43 H3 Z50 M08切削液开G98 G83 Z0 R21 F120X319.279 Y0X292.779 Y-11.258X312.779 Y-11.258G00 G80 Z150退刀，并取消循环T04 M06(8mm合金立铣刀)G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S1500G43 H4 Z50 M08G98 G81 Z9 R12 F100铣沉孔X141.479X136.421 Y-4.76X116.421X250.620 Y0X246.535 Y-7.189G00 Z150T05 M06(M6丝锥)G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S200建立工件坐标系G43 H5 Z50 M08G98 G84 Z9 R12 F200X141.479X136.421 Y-4.76X116.421X136.421 Y-4.76X116.421X250.620 Y0X246.535 Y-7.189G00 Z150T06 M06(M8丝锥)G00 G90 G54 X299.279 Y4 M03 S200G43 H6 Z50 M08建立刀具长度补偿G98 G84 Z3 R21 F250X319.279 X312.779 Y-11.258X292.779G00 Z150M30程序结束附表2.4 数控加工工序卡常州机电职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间专用夹具乳化液工步号工步内容刀具号刀具量具及检具主轴转速（r/min）切削速度（m/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备注1钻中心孔T012中心钻12001202钻6的孔T076麻花钻游标卡尺54010550.13钻8的孔T088麻花钻游标卡尺650151600.254钻10的孔T0910麻花钻650151600.255铣12沉孔T048立铣刀16002002400.156铣16沉孔T048立铣刀16002002400.157钻M10螺纹底孔T088.5麻花钻16002002400.158钻M12螺纹底孔T1010.3麻花钻16002002400.159攻M10螺纹T13M10丝锥螺纹塞规96314.0.1510攻M12螺纹T12M12丝锥螺纹塞规803120.151112编制审核批准共 1 页第 1 页附表2.4 .1 数控加工刀具进给路线图常州机电职业技术学院数控加工工序简图产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称镗杆零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间08钻孔米克朗卧式铣床HEM 8000604可调固定座乳化液工厂编制审核批准共 8 页第 8 页铣床程序2（04）程序说明O0006T01 M06(中心钻)钻中心孔G00 G90 G54 X0 Y0 M03 S1200G43 H101 Z20 M08G98 G81 Z-2 R2 F120G55 X0 Y0G55坐标系孔G56 X0 Y0 Z18 R20G57 X0 Y0 Z25 R27G58 X0 Y0T07 M06(6麻花钻)G00 G90 G54 X0 Y0 M03 S1000G43 H7 Z20 M08 建立刀具长度补偿G98 G83 Z-25 R2 F80钻6孔G55 X0 Y0 Z-23 R4G00 Z150T08 M06(8麻花钻)G00 G90 G56 X0 Y0 M03 S1000G43 H8 Z20 M08G98 G83 Z-28 R2 F80G00 Z150T09 M06 (10麻花钻)G00 G90 G57 X0 Y0 M03 S1000建立工件坐标系G43 H9 Z50 M08G98 G83 Z-42 R2 F80G58 X0 Y0 G00 Z150T10 M06(M10丝锥)攻丝G00 G90 G56 X0 Y0 M03 S200G43 H10 Z20 M08G98 G84 Z-11 R2 F200G00 Z150T11 M06(M12丝锥)攻丝G00 G90 G57 X0 Y0 M03 S200G43 H11 Z20 M08G98 G84 Z-16 R2 F250G58 X0 Y0 Z-15 R3G00 Z150M30程序结束附表3 数控加工刀具卡片常州机电职业技术学院数控加工刀具卡片产品型号零件图号2102031001D1A1产品名称零件名称镗杆材料牌号20Cr毛坯种类棒料毛坯外形尺寸42备注工序号工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间工步号刀具号刀具各称刀具型号刀片刀尖半径(mm)刀柄型号刀具补偿量(mm)备注型号牌号直径/mm刀长mm)1T01外圆粗车刀MCKNR/L2020-K2刀尖角为90YT15ST302T02外圆精车刀M-TJNR/L刀尖角为90W18Cr4VST303T03螺纹车刀4T04中心钻12805T05麻花钻2.55806T06麻花钻6.7807T07麻花钻6808T08麻花钻8.5809T09麻花钻108010T10麻花钻10.38011T11麻花钻8.58012T12立铣刀硬质合金88013丝锥M6、M8、M10、M12编制审核批准共 1 页第 1 页中北大学2010届毕业设计说明书毕业设计说明书镗杆的数控加工工艺及夹具设计学生姓名：三号楷体学号：三号楷体学院：三号楷体专业：三号楷体指导教师：只写名字，三号楷体年月镗杆的数控加工工艺及夹具设计摘要轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用。在汽车领域起着连接动力装置和运动装置的部位，在重型机械领域，起着传动动力，吊卸重物的重要组成部分等。阶梯轴作为轴类零件的一种，在整个轴类零件中也扮演着重要角色。本设计中的零件（镗杆）属于车铣综合型零件，加工难度较大：在车削加工中，该零件属于细长轴，细长轴的加工难度比较大，其特点是刚性较差，轴容易产生弯曲和振动，因此常出现翘曲、锥度过大凸肚竹节、棱形、不圆等状态，最终造成工件不能达到精度和表面粗糙度的要求，本题针对其加工难点，制定出合理的加工方案；在铣削加工中，由于该轴上的孔与轴线存在角度，所以在装夹时存在一定的难度，本设计根据其现状设计出合理的夹具，保证加工的精度要求。关键词：细长轴、工艺分析、夹具设计、程序编制第 36 页共 36 页SummaryShaft in the manufacturing industry plays an important role. Serve as a link in the automotive power unit and motor equipment parts, heavy machinery in the field of play drive power, unloading heavy lifting such an important part. Stepped shaft as a shaft in the shaft parts also play an important role.The design of the parts (Boring Bar) are integrated parts milling, processing more difficult: in the turning process, this part is long and thin shaft, slender shaft of the difficulty of processing relatively large, characterized by less rigid, shaft prone to bending and vibration, so often warp, taper is too large convex belly bamboo, prism, not circular and so the state, eventually leading to the workpiece can not achieve the required accuracy and surface roughness, the title for the processing difficulties, and work out a reasonable processing program; in the milling process, because the axis of the hole and the axis point of view there, so there is some difficulty clamping time, the design of rational design based on its status fixture to ensure the processing precision. Key words: slender shaft, process analysis, fixture design, programming 目录摘要2目录4前言41、零件图样的分析52、确定毛坯73、确定主要表面的加工方法74、确定定位基准75、热处理工序安排86、确定装夹方案86.1 车削装夹方案86.2 铣削装夹方案97.1 车刀的选择107.2 铣削刀具的选择118、切削用量的选择129、机床的选择1310、加工顺序的安排1311、数控加工程序1412、车削中的注意事项2213、铣床夹具设计22总结24致谢26参考文献27附录27前言数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他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，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势,是提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力,是使国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。在机械加工过程中，我们经常为镗床配置一定数量的镗刀杆，以适应加工不同孔径的需要，特别是一些以单件加工为主的修配性企业，刀杆的规格会更多，这样就给生产增加了成本，包括刀杆的制造和保存都增加了费用。为此专门设计了一种镗刀杆，经多年使用，效果很好，操作方便，深受操作工人的欢迎。镗刀杆由4部分组成，镗小孑L时，松开带肩螺母，将连接板向下滑移适当位置，拧紧带肩螺母，实现镗小孔目的；反之，要镗大孔就将连接板向上滑移到适当位置即可。其结构特点如下：1)刀杆操作方便，工艺性好，安全可靠，结构紧凑；2)通用性好，可用于较大范围孔径的加工；3)设计刀杆时，应注意考虑刚性，以避免产生振动现象，造成工件表面粗糙度值的增大。1、零件图样的分析由于该零件比较长，因此下图为分开后的图形，具体的图形请参考附件1：图1-1 左端部分图1-2 右端部分图1-3 剖视图从图1-1、图1-2、图1-3的描述中可以看出该轴属于阶梯轴类零件，它主要由圆柱面、圆锥面、圆弧、螺纹、孔组成，从加工精度来看，该零件的同轴度要求较高，在半精加工、精加工中在车削之前都应该对零件表面进行找正，保证其圆跳动在0.005mm内。此外，该零件从左至右的尺寸22、26、40、30都具有较高的尺寸精度要求及表面粗糙度要求。这些技术要求都必须在加工中得以保证，因此，该镗杆的关键工序就是这几个部分的加工。2、确定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。该零件外圆表面相差不大，选择42528mm的棒料，材料为20 Cr。3、确定主要表面的加工方法由于该镗杆的主要加工表面22、26、40、30的公差等级较高，表面粗糙度Ra值（Ra=0.8um）较小，故车削后还需要磨削。所以主要外圆表面加工方案可化为：粗车半精车磨削4、确定定位基准合理的选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性作用，由于该镗杆的几个主要表面对基准轴线A-B都有着径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用20 Cr毛坯的外圆，中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆为基准，用三爪自定心卡盘装夹（由于该轴比较长，因此在上工步已车外圆处搭中心架），车另一端面，钻中心孔，如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。5、热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定，该轴要求S0.9-C59热处理，并将其安排在粗车个外圆之后，半精车各外圆之前。6、确定装夹方案6.1 车削装夹方案6.1.1 装夹方法的选择该镗杆属于细长轴，细长轴的加工，在机床上有两种安装方式：（1）、双顶尖法这种安装方法不会产生过定位状况，同时同轴度好，加工也方便，但如果顶尖顶的太紧，工件切削时受热伸长受阻，将引起弯曲变形。（2）、卡顶法采用卡顶法时，由于顶尖孔与卡盘基面之间往往不同轴，形成的过定位，造成工件的弯曲变形。以上两种安装方式，如果在受同样的径向力的作用下，前一种产生的同轴度较好。故该镗杆的车削加工，在机床上的安装方式，应采用双顶尖法。6.1.2 中心架及跟刀架的使用由于镗杆本身，特别是中间部位的刚度很低，在车削过程中，刀具相对工件的变形位移很大，从而使工件在加工后产生较大的腰鼓形误差。所以在实际加工时常采用中心架或跟刀架等附件来增加工件的刚性。（1）用中心架装夹在轴的中间位置采用中心架支撑，这种方法使用与可分段车削或掉头车削。在按装中心架之前必须在毛坯中间车出一段安装中心架支承爪的沟槽。为了解决这个问题，可改用过渡套筒与中心架配合装夹工件（图6-1）。这时中心架的卡爪不直接接触工件，而与过渡套筒的外表面接触。过渡套筒的两端各装有四个螺钉，用螺钉夹住毛坯工件。图6-1 中心架与过渡套筒配合装夹工件（2）用跟刀架装夹车细长轴时，最好采用间隔90的三支承块跟刀架。它有平衡主切削力Fx、径向分力Fy和阻止工件自重下垂G的三向支承爪（图6-2），每个支承块材料用较好的耐磨HT200灰铸铁制造。支撑块与工件的接触面可镗削成弧面，加大与工件的面接触，提高刚性，每次进给完毕后，支承块的弧面需进行径向调整，并根据被加工表面进行修整。图6-2 三爪跟刀架安装跟刀架之前，要预先在工件端部车出长度为50-80mm的一段外圆，以便安装支承块，精车时跟刀架的支承块安装在刀架的前面，以粗车过的表面作为支撑面，可避免支承块在精车过的表面划出痕迹。综上所述，该镗杆在车削加工中应该选择跟刀架进行辅助加工。6.2 铣削装夹方案（1）铣8沉孔、攻M6螺纹及9沉孔、攻M8螺纹和铣及铣7.9 0/-0.22扁位时的装夹方法将工件的22（左）、24（左）、30（右）三个面用V型垫铁垫起，必须保证其轴中心与工作台平行，然后在22（左）、24（左）、30（右）处压紧。（2）铣三处斜孔设计一夹具，将V型垫铁的在平面内与夹具底面成60角，并用销钉通过两8沉孔定位，用V型压板将24（左）、30（右）处压紧。装夹示意图如图6-3所示：图6-3 装夹示意图7、刀具的选择7.1 车刀的选择首先应考虑刀杆的强度和韧性，一般刀杆材料为45#钢，考虑刀具的耐用度和锋利性，刀头材料选择硬质合金类，如YT15(P10)、YT30（P01）、或YW（M）。7.1.1 车刀的刃磨（1）为了减少细长轴的弯曲，在实际切削中径向切削力越小越好，而刀具的主偏角是影响径向切削力的主要因素，因此在不影响刀具的情况下，应尽量增大车刀的主偏角，实践中选用80-93为好。（2）为了减少切削力和切削热，实践中选择较大的前角，一般为15-30。（3）在实际切削中为了使切削流向待加工面以防损坏已加工面，影响加工质量，一般取正的刃倾角3左右。（4）为了减少径向切削力，减少工件的振动，在切削中选择较小的切削圆弧半径R0.3mm，倒棱的宽度也应较小，f0.5S。（5）另外为使切屑能顺利弯曲折断，在车刀前面磨有R1.53的断屑槽同时切削刃表面粗糙度要求在Ra3.2um以下，使刀具经常保持锋利。7.1.2 车刀的装卡为了有效的减小刀具的径向切削力，实践证明，精车安装车刀时可使刀尖略低于工件轴线0.20.5mm，这样可以有效的分解径向切削力，并可使车刀切入容易。7.1.3 车刀的合理选择车细长轴时，由于工件刚性差，刀具的几何形状对切削力、工件的变形和振动都有明显的影响，这是我们保证车削质量所要考虑的主要因素，为此，在选择刀具时应注意以下几点：（1）对刀具的基本需求：根据细长轴的刚性差、切削热膨胀伸长量大、易产生弯曲变形和振动等特点，车削加工时刀具应满足以下基本需求：粗车时的刀具：一是要求有较大的主偏角，取8093较好。二是要有较大的前角，取1530为好。三是要有良好的卷屑作用，减少热变形。精车时的刀具：除满足粗车刀的需求外，还要满足四点要求：一是要有合理的切削刃宽度，一般为进给两的1.3倍以上，降低表面粗糙度值；二是要有3左右的刃倾角，从而实现方向进给时向待加工表面一侧排出切屑；三是要有较小圆弧半径（小于0.3mm）的刀尖，倒棱角也要小，约为进给量的0.5倍，以便减小径向切削力。（2）刀具的几何形状：如图7-1所示，粗车刀片牌号为YT15，精车刀片牌号为W18Cr4V。图7-1 细长轴车刀的几何形状7.2 铣削刀具的选择（1）中心钻，选用2mm中心钻，刀杆长度为35mm。（2）5mm麻花钻，钻M6螺纹底孔。（3）6mm麻花钻，钻6的孔。（4）6.7mm麻花钻，钻M8螺纹底孔。（5）8mm麻花钻，钻8的孔。（6）10mm麻花钻，钻10mm的孔。（7）8mm合金立铣刀，铣8沉孔、扩10沉孔、扩M10螺纹底孔9、扩12沉孔、扩16沉孔。（8）M6丝锥。（9）M101丝锥。（10）M121.25丝锥。8、切削用量的选择8.1 车削用量细长轴切削时切削用量的选择，首先要保证工件的加工质量和加工效率以及刀具的耐用度，其次要尽量使切削变形、切削力和切削温度减少，防止切削过程中产生的振动。车削细长轴常用的切削用量为：（1）粗车时：主轴转速可取n=6001200r/mm，进给量f=0.4mm/r，吃刀深度t=1.52.5mm。（2）精车时：主轴转速可取n=6001200r/mm，进给量f=0.150.2mm/r，吃刀深度t=0.40.5mm。若细长轴类零件的表面粗糙度要求较高，可选用低速车削法，使用高速钢宽刃精车刀，车刀装入弹性刀杆中，主轴转速可取n=810r/mm，进给量f=812mm/r，吃刀深度t=0.020.05mm。8.2 铣削用量（1）中心钻，主轴转速为1200r/min，进给速度为150mm/min。（2）5mm、6mm麻花钻，主轴转速为1000r/min，进给速度为100mm/min，背吃刀量为2mm。（3）8mm、10mm麻花钻，主轴转速为800r/min，进给速度为120mm/min，背吃刀量为2mm。（4）8mm合金立铣刀，主轴转速为1500r/min，进给速度为120mm/min，背吃刀量为13mm。（5）M6丝锥，主轴转速为200r/min，进给速度为200mm/min。（6）M101丝锥，主轴转速为200 r/min，进给速度为200mm/min。（7）M121.25丝锥，主轴转速为200r/min，进给速度为250mm/min。9、机床的选择车削部分选择广州数控车进行车削。铣削部分选择铣削加工中心进行铣削，该机床工作台尺寸为650 X 400，行程500 X 400 X 330定位精度和重复定位精度分别为0.010和0.002，刀库容量为24把。10、加工顺序的安排（1）车削中的顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：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应综合考虑；先进行内腔加工，后进行外形加工；以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；（2）铣削中的加工顺序的选择直接影响到零件的加工的质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则结合图样分析，由于此次加工都是孔类的加工，所以按照一把刀一个工序进行安排。综上所述，根据该零件的结构工艺性以及技术要求，对该镗杆的加工顺序安排如下：1、装夹毛坯外圆，平端面，钻中心孔，并将外圆见光200mm。2、装夹上次车好见光的外圆，平另一端面，钻中心孔。3、改用双顶尖法，将毛坯外圆全部见光。4、装夹毛坯外圆，采用卡顶尖法，粗车右端外圆，留余量X向1.5mm、Z向1mm，从19.1外圆车至40外圆表面，40外圆只需车一半即可。5、装夹上道工序车好的外圆表面30+1.5mm（余量1.5），粗车右端外圆，留余量1.5mm，同样采用卡顶尖法。6、热处理S0.9-C59。7、采用双顶尖法，半精车右端外圆，留余量同4序一样，从19.1外圆车至40外圆表面，Ra=0.8um以上的均将其精加工。8、掉头装夹，采用双顶尖法，半精车左端外圆，留余量0.1mm，Ra=0.8um以上的均将其精加工。9、上立式加工中心，平放装夹，铣8沉孔、攻M6螺纹及9沉孔、攻M8螺纹和铣及铣7.9 0/-0.22扁位。10、在卧式加工中心上采用专用夹具装夹，铣三处斜孔。11、上磨床，磨削粗糙度为Ra0.8um的外圆表面。11、数控加工程序该零件的所有程序的系统均采用FANUC-Oi系统。（1）粗车右端程序程序说明O0001程序号T0101(外圆粗车刀)换1号刀M03 S450主轴正转，转速为450r/minM08切削液开G00 X42 Z2快速运动到循环起点G71 U1.5 R0.5建立G71外圆粗切循环G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120给精加工制定余量N100 G00 X0精车程序第一段 G01 Z0 F60 X20.6平端面 Z-19车外圆 X25.325 Z-98车锥面 X25.5平端面 W-4车外圆 X27.5平端面 X31.5 W-2倒角 W-71车外圆 X37.5平端面 X40 W-2倒角 W-38车外圆 G00 X42 退刀N200 Z2 M03 S800 G70 P100 Q200精车循环 G00 X100 Z100快速运动到机床换刀点 M30程序结束（2）粗车左端程序程序说明O0002T0101(外圆粗车刀)加工完上到工序后更换刀片M03 S450主轴正转，转速为450M08切削液开G00 X42 Z2快速运动到循环起点G71 U1.5 R0.5建立G71粗车循环G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120N100 G00 X0精车第一段程序 G01 Z0 F60 X11.5 G03 X23.5 Z-6 R6 G01 Z-157 X23.5 X25.5 W-1 W-71 X25.5 X27.5 W-1 W-38 X40 W-7 W-30 G00 X42N200 Z2精车最后一段程序 M03 S800 G70 P100 Q200精车循环 G00 X100 Z100 M30程序结束（3）半精车右端程序O0003程序号T0202(外圆精车刀)换2号刀M03 S1000主轴正转，转速为1000M08G00 X22 Z2快速运动到循环起点G73 U0.5 R0.2建立G73封闭粗车循环G73 P100 Q200 U0.1 W0.1 F40N100 G00 X0精车程序第一段 G01 Z0 F40 X19.2 Z-20 X23.825 Z-99 X24 W-5 X26.1 X30.1 W-2 W-72 X36.1 X40.1 W-2 W-68 G00 X42N200 Z2精车程序最后一段 M03 S1200 G70 P100 Q200精车 G00 X100 Z100T0303(螺纹车刀)换3号刀M03 S750G00 X32 Z-102G76 P0160 Q0.2 R0.1建立螺纹复合切削循环G76 X28.05 Z-124 P1500 Q0.5 F1.5G00 X100 Z100M30（4）半精车左端程序程序说明O0004T0202(外圆精车刀)换上新刀片M03 S1000M08G00 X23 Z2G73 U0.5 R0.2建立G73循环G73 P100 Q200 U0.1 W0.1 F40N100 G00 X0精车第一段程序 G01 Z0 F40 X10.1 G03 X22.1 Z-6 R6 G01 Z-159 X24 W-1 W-72 X26.1 W-1 W-39 X40.1 W-7 X42 G00 Z2N200 X23精车最后一段程序 M03 S1200 G70 P100 Q200 M30（5）铣床程序1该加工零点设在左端面，以下程序中的坐标均为CAD中查询得到：程序说明O0005T01 M06（中心钻）换1号刀G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S1200建立工件坐标系G43 H1 Z20 M08建立刀具长度补偿G98 G81 Z-2 R2 F120建立G81钻孔循环X141.479 钻下一个孔X136.283 Y-5X116.283X250.6 Y0 Z2 R6X246.470 Y-7.189 Z1 R5X299.279 Y0 Z7 R11X319.345 X312.779 Y-11.258 Z6 R10X292.779 G00 Z150抬刀T02 M06(5mm麻花钻)G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S1000G43 H2 Z50 M08Z轴零点设在轴中心所在的平面G98 G83 Z0 R12 F100建立G83深孔啄钻循环X141.479钻下一个孔X136.283 Y-5X116.283 X250.620 Y0 R14X246.535 Y-7.186G00 Z150T03 M06 (6.7mm麻花钻)G00 G90 G54 X299.279 Y0 M03 S1000建立工件坐标系G43 H3 Z50 M08切削液开G98 G83 Z0 R21 F120X319.279 Y0X292.779 Y-11.258X312.779 Y-11.258G00 G80 Z150抬刀，并取消循环T04 M06(8mm合金立铣刀)G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S1500G43 H4 Z50 M08G98 G81 Z9 R12 F100铣沉孔X141.479X136.421 Y-4.76X116.421X250.620 Y0X246.535 Y-7.189G00 Z150T05 M06(M6丝锥)G00 G90 G54 X121.479 Y4 M03 S200建立工件坐标系G43 H5 Z50 M08G98 G84 Z9 R12 F200X141.479X136.421 Y-4.76X116.421X136.421 Y-4.76X116.421X250.620 Y0X246.535 Y-7.189G00 Z150T06 M06(M8丝锥)G00 G90 G54 X299.279 Y4 M03 S200G43 H6 Z50 M08建立刀具长度补偿G98 G84 Z3 R21 F250X319.279 X312.779 Y-11.258X292.779G00 Z150M30程序结束（6）铣床程序2程序说明O0006T01 M06(中心钻)钻中心孔G00 G90 G54 X0 Y0 M03 S1200G43 H101 Z20 M08G98 G81 Z-2 R2 F120G55 X0 Y0G55坐标系孔G56 X0 Y0 Z18 R20G57 X0 Y0 Z25 R27G58 X0 Y0T07 M06(6麻花钻)G00 G90 G54 X0 Y0 M03 S1000G43 H7 Z20 M08 建立刀具长度补偿G98 G83 Z-25 R2 F80钻6孔G55 X0 Y0 Z-23 R4G00 Z150T08 M06(8麻花钻)G00 G90 G56 X0 Y0 M03 S1000G43 H8 Z20 M08G98 G83 Z-28 R2 F80G00 Z150T09 M06 (10麻花钻)G00 G90 G57 X0 Y0 M03 S1000建立工件坐标系G43 H9 Z50 M08G98 G83 Z-42 R2 F80G58 X0 Y0 G00 Z150T10 M06(M10丝锥)攻丝G00 G90 G56 X0 Y0 M03 S200G43 H10 Z20 M08G98 G84 Z-11 R2 F200G00 Z150T11 M06(M12丝锥)攻丝G00 G90 G57 X0 Y0 M03 S200G43 H11 Z20 M08G98 G84 Z-16 R2 F250G58 X0 Y0 Z-15 R3G00 Z150M30程序结束12、车削中的注意事项车削细长轴除采取以上工艺措施外，还必须注意以下事项：（1）充分加注切削液。充分的切削液可以带走大量的切削热，减少工件的温升，从而减少了热变形。此外，使用切削液还可以跟刀架的支承爪拉毛工件，提高刀具的使用寿命和工件质量。（2）保持刀具锋利。保持刀具锋利可以减少切削变形，减少刀具与工件的摩擦，从而减少切削热的产生。（3）跟刀架支承爪的顶力要适当，顶力过大会使工件产生“竹节形”（4）跟刀架支撑爪与工件间隙要恰当、接触要均匀，否则，会使工件产生多棱面。（5）精车时应重修中心孔，顶尖顶紧力不能太大，顶尖与工件间要留有0.10.2mm的间隙，避免工件产生“麻花形”，影响工件质量。13、铣床夹具设计（1）夹具体的设计图（2）螺杆（3）压板（4）定位销总结通过对镗杆课题的设计，使我对细长轴有了更深刻的了解。在机加生产中，工件长度与直径之比大于25的轴类称为细长轴。细长轴工件的长径比大，刚性差，在车削细长轴时常会出现以下问题：（1）工件受热会产生变形，甚至会使工件卡死在顶尖而无法加工。(2)工件受切削力的作用而产生弯曲，从而引起振动，影响工件的加工精度和表面粗糙度。 (3)工件高速旋转时，由于离心力的作用下，加剧了工件的弯曲与振动，使切削速度降低。 (4)连续切削时间长，刀具磨损量大。这些问题致使细长轴工件形位精度和表面粗糙度达不到要求。因此车削细长轴的关键技术是解决刀具以及工件在加工中的弯曲、振动、变形问题。根据以上特性，在加工中应注意以下事项1)工件的弯曲变形：车削前、车削中遇到细长轴变形，必须进行校直，要求坯料各点弯曲度均小于 05mm，坯料全长弯曲度不得大于 15mm。 2)工件出现腰鼓形：为防止工件出现腰鼓形，车削中要随时调整跟刀架支承爪，使支承爪圆弧面的中心与车床主轴旋转中心重合，另外增大车刀主偏角，刀刃保持锋利，可减少车削中的径向分力。 3)工件出现竹节形、多棱形：车削中一旦出现这两种情况，要及时进行处理，其操作如下： (1)调整后顶尖支承的松紧程度，调整溜板箱的间隙使其达到最佳状态； (2

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