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典型复合轴零件的数控加工工艺及编程设计【优秀】【数控编程类】【带UG三维】【1张CAD图纸全套】【SK036】

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典型复合轴零件的数控加工工艺及编程设计【优秀】【数控编程类】【带UG三维】【1张CAD图纸全套】【SK036】

【带任务书+开题报告】【23页@正文10300字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】.bat

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毕业论文(设计)开题报告

题目名称：轴类零件的数控加工工艺及编程

二、研究目的和意义

目的：本文研究的主要目的是通过对典型轴类零件的数控加工工艺分析，让我们了解数控技术在轴类零件中的应用。

意义：通过对本课题的编写，可以使我自己的数控专业知识更加的牢固，从中可以学到很多以前在课堂上所学不到的东西，能够真正的实现从理论到实践，使得自己的技术更上一层楼。

三、阅读的主要参考文献及资料名称

[1] 吴国华《金属切削机床》[第二版],北京:机械工业出版社,2001.2.?

[2] 余英良《数控加工编程及操作》北京:高等教育出版社，2005.1

[3] 陆剑中孙家宁《金属切削原理与刀具》北京:机械工业出版社,2001.4

[4] 倪森寿《机械制造工艺基础》北京:教育出版社，2005.3

[5] 刘守勇《机械制造工艺与机床夹具》北京: 机械工业出版社,2000.

四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向

五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路

主要研究的内容有：工艺分析、毛坯设计、工序的安排、数控编程、仿真等。

关键的问题就在于零件的加工，本文通过运用仿真软件对零件的程序进行验证，确定程序的无误，然后将程序输入机床进行实际加工，并通过刀补的修改，最终生产出合格的零件。

六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法

摘要1

关键词1

绪论2

第一章零件的分析4

1.1零件图的结构工艺性分析4

1.2零件的形状分析5

1.3零件的形位公差分析5

1.4零件的表面质量分析5

1.5零件的材料分析5

第二章毛坯的设计5

2.1毛坯的种类6

2.2毛坯的种类的选择6

2.3毛坯的形状与尺寸的选择6

第三章零件的工艺规程设计6

3.1机床的合理选择7

3.2 加工方法的选择8

3.3 加工顺序的安排8

3.4 工艺的制定8

3.4.1 确定加工方案8

3.4.2 切削用量的选择9

3.4.3 刀具的选择9

3.5 工艺卡片10

第四章数控编程与加工11

4.1数控编程的分类11

4.2零件加工程序清单12

4.3零件的仿真加工14

4.3.1导入零件程序15

4.3.2设置加工刀具16

4.3.3设置毛坯17

4.3.4对刀操作17

4.3.5仿真加工18

4.3.6刀补修改19

设计总结20

致谢21

参考文献22

轴类零件的数控加工工艺及编程

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。现根据其零件特性，对其加工过程作详细分析，具体过程将在正文中得以说明，确定了加工过程中所选刀具的种类、型号及其注意事项，并总结出该轴类零件的加工过程。

关键词：数控车床加工加工刀具加工工艺数控编程

绪论

数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以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。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

21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系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

(1)车削原理概述

1）车削加工原理

金属切削加工，从其本质上来说，就是使用各种类型的金属切削刀具，把各种金属原材料（称为工件毛坯）上多余的金属材料（称为加工余量）从工件毛坯上剥离，得到图纸所要求的零件。金属切削加工的工艺过程大致可以分为三类：

①?工件毛坯进行回转运动，切削刀具进行平动。主要为车削和镗削等。

②?切削刀具进行回转运动，工件毛坯进行平动。主要为铣削、磨削、钻削等。

③?切削刀具和工件毛坯做相对运动（平动或转动）。主要为拉削、刨削等。

2）车床的加工要素

在车床（这里指的是普通车床和一般的数控车床）上，可以进行工件的外表面、端面、内表面（内孔）以及内外螺纹的加工。对于高等级的数控车床（称为车削中心），除了上述各种加工以外，还可以进行铣削、钻削等加工。从以上介绍的对加工工艺过程的分析中，我们可以知道：在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。根据切削运动在切削加工中的作用不同分为主运动和进给运动。

主运动是指机床提供的主要运动。主运动使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具的前刀面接近工件并对加工余量进行剥离。在车床上，主运动是机床主轴的回转运动，即车削加工时工件的旋转运动。这一点，对于普通车床和数控车床都是一样的。

进给运动是指由机床所提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动。进给运动与主运动相配合，就可以形成完整的切削加工。在普通车床上，进给运动是机床刀架（溜板）的直线移动。它可以是纵向的移动（沿机床主轴方向），也可以是横向的移动（与机床主轴方向相垂直），但只能是一个方向的移动。比如车削外圆时，车刀沿平行于工件轴线（也就是主轴轴线的方向）做纵向运动；而车削端面时，车刀就要沿垂直与机床主轴的方向做横向移动。在数控车床上，虽然进给运动的形式可能有所不同，但基本原理是一致的。与普通车床不同的是：数控车床可以同时进行两个方向的进给，从而加工出各种具有复杂母线的回转体工件。

从以上的分析中，我们可以知道：在车削加工中，主运动要消耗比较大的能量，才能完成切削。与之相比，进给运动所要消耗的能量要小一些。在普通车床中，主运动和进给运动的动力都来源于同一台电机。通过一系列的机械传动，把能量分配给主运动和进给运动，进而实现车削加工。在数控车床中，主运动和进给运动是分别由不同的电机来驱动的，分别称为主轴电机和坐标轴伺服电机。它们由机床的控制系统进行控制，完成加工任务。

3）车削加工的主要内容

① 数控车削包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工；

② 数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件；

③ 车削中心上可以实现车削和铣削的复合加工；

④ 数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择，是学习的重点内容。

⑤ 在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程。

第一章零件的分析

零件的分析主要包括零件的结构、形状、性能、表面质量、材料等方面的分析。下面我们来根据图1-1进行该零件的分析。

参考文献

[1] 吴国华《金属切削机床》[第二版],北京:机械工业出版社,2001.2.?

[2] 余英良《数控加工编程及操作》北京:高等教育出版社，2005.1

[3] 陆剑中孙家宁《金属切削原理与刀具》北京:机械工业出版社,2001.4

[4] 倪森寿《机械制造工艺基础》北京:教育出版社，2005.3

[5] 刘守勇《机械制造工艺与机床夹具》北京: 机械工业出版社,2000.

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内容简介：: 毕业论文(设计)开题报告专业：班级：学号：姓名： .一、题目来源口科研课题口生产/社会实际口实验室建设口其它题目名称：轴类零件的数控加工工艺及编程二、研究目的和意义目的：本文研究的主要目的是通过对典型轴类零件的数控加工工艺分析，让我们了解数控技术在轴类零件中的应用。意义：通过对本课题的编写，可以使我自己的数控专业知识更加的牢固，从中可以学到很多以前在课堂上所学不到的东西，能够真正的实现从理论到实践，使得自己的技术更上一层楼。三、阅读的主要参考文献及资料名称1 吴国华金属切削机床第二版,北京:机械工业出版社,2001.2.2 余英良数控加工编程及操作北京:高等教育出版社，2005.13 陆剑中孙家宁金属切削原理与刀具北京:机械工业出版社,2001.44 倪森寿机械制造工艺基础北京:教育出版社，2005.35 刘守勇机械制造工艺与机床夹具北京: 机械工业出版社,2000.四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路主要研究的内容有：工艺分析、毛坯设计、工序的安排、数控编程、仿真等。关键的问题就在于零件的加工，本文通过运用仿真软件对零件的程序进行验证，确定程序的无误，然后将程序输入机床进行实际加工，并通过刀补的修改，最终生产出合格的零件。六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法七、工作的主要阶段、进度与时间安排(如是多人合作，则要列出各人的工作分工任务及主要负责人)八、指导教师审查意见指导教师(签字) 年月日九、答辩委员会意见答辩委员会主席(签字) 年月日十、教学院（系）审批意见毕业论文（设计）题目：轴类零件的数控加工工艺及编程学生姓名班级学号系别机电工程系专业机电设备维修与管理指导教师钟清职称讲师完成时间年月日河池职业学院毕业论文（设计）成绩评定表机电工程系系机电设备维修与管理专业（ 07 级机电班）学生姓名性别学号班级编号论文题目论文类型(见下面)答辩小组意见(A-生产实践；B-工程设计；C-实验研究；D-理论分析；E-文献综述；F-调查研究；G-理论应用；H-经典；I-其它) 答辩成绩：综合评定成绩（等级）答辩小组长签字：答辩小组成员签字：年月日院答辩委员会意见主任签字：学院（盖章）年月日注：答辩成绩占毕业论文（设计）总评成绩的40%。毕业论文（设计）答辩评审标准评审项目序号评审指标评价比例实际得分论文答辩1论文（设计）介绍的思路、论点、实验方法、分析归纳、结论、概念、语言表达及应用价值、思路清晰，有独特见解。20%2论文（设计）答辩时具备必要的报告影象等资料；在规定时间内作完报告；能准确回答与论文有关的问题，表达能力强。10%3答辩态度认真，仪表端庄，控制时间好，普通话较为标准，语言流畅。10%总分40注：各系可结合本专业特点和要求，制定相应的评审标准。河池职业学院论文（设计）指导教师成绩评定表机电工程系系机电设备维修与管理专业（ 07 级机电班）学生姓名性别学号班级编号论文题目论文类型工作期限年月日- 月日共周指导教师钟清（职称讲师）完成情况论文（设计）（千字）；图纸（张）；其他（含附件）：指导教师意见评定成绩：指导教师签字：年月日注：指导教师评阅成绩占毕业论文（设计）总评成绩40%毕业论文（设计）指导教师评审标准序号评审项目评审指标评价比例实际得分1工作量、工作态度工作量完成情况，论文（设计）难易程度，有体现本专业基本训练的内容；工作纪律、作风是否严谨；独立查阅文献、调研情况；开题报告完成情况；综合归纳、收集和正确利用各种信息的能力。10%2分析与解决问题的能力运用所学知识和技能及获取新知识去发现与解决实际问题的能力；对课题进行理论分析的能力，得出结论情况。10%3论文质量立论正确，论据充分，结论严谨合理；结构格式符合论文（设计）要求；文理、技术用语正确规范、简洁，格式符合写作规定；图表完成情况；理论联系实际，观点正确。15%4创新工作有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特见解及应用价值情况。5%总分40河池职业学院论文（设计）评阅成绩表机电工程系系机电设备维修与管理专业（ 07 级机电班）学生姓名性别学号班级编号课题题目课题类型评阅教师姓名职称评阅教师意见评阅成绩：评阅教师签字：年月日注：评阅成绩占毕业论文总评成绩20%毕业论文（设计）评阅教师评审标准评审项目序号评审指标评价比例实际得分论文内容1立题和观点新颖，目的明确，中心突出，选题有理论意义或生产实践意义。5%2所用数据、图表运用详实、简明、恰当5%论文写作论证逻辑、推理严密、正确、层次分明，条理清楚。5%论文观点客观、正确、与材料统一，文理、语法无错误，参考、排列国内外有关文献，文体、格式要求规范，中文摘要重点突出、简明扼要。5%总分20毕业论文(设计)开题报告专业：班级：学号：姓名： .一、题目来源口科研课题口生产/社会实际口实验室建设口其它题目名称：轴类零件的数控加工工艺及编程二、研究目的和意义目的：本文研究的主要目的是通过对典型轴类零件的数控加工工艺分析，让我们了解数控技术在轴类零件中的应用。意义：通过对本课题的编写，可以使我自己的数控专业知识更加的牢固，从中可以学到很多以前在课堂上所学不到的东西，能够真正的实现从理论到实践，使得自己的技术更上一层楼。三、阅读的主要参考文献及资料名称1 吴国华金属切削机床第二版,北京:机械工业出版社,2001.2.2 余英良数控加工编程及操作北京:高等教育出版社，2005.13 陆剑中孙家宁金属切削原理与刀具北京:机械工业出版社,2001.44 倪森寿机械制造工艺基础北京:教育出版社，2005.35 刘守勇机械制造工艺与机床夹具北京: 机械工业出版社,2000.四、国内外现状和发展趋势与研究的主攻方向五、主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路主要研究的内容有：工艺分析、毛坯设计、工序的安排、数控编程、仿真等。关键的问题就在于零件的加工，本文通过运用仿真软件对零件的程序进行验证，确定程序的无误，然后将程序输入机床进行实际加工，并通过刀补的修改，最终生产出合格的零件。六、完成毕业设计（论文）所必须具备的工作条件（如工具书、计算机辅助设计、某类市场调研、实验设备和实验环境条件等）及解决的办法七、工作的主要阶段、进度与时间安排(如是多人合作，则要列出各人的工作分工任务及主要负责人)八、指导教师审查意见指导教师(签字) 年月日九、答辩委员会意见答辩委员会主席(签字) 年月日十、教学院（系）审批意见教学院（系）主任(签字) 年月日毕业论文(设计) 任务书专业：班级：学号：姓名： .一、论文(设计)题目：二、论文(设计)内容与要求：1、毕业设计、论文内容及实现目标(现实作用意义)2、完成毕业设计需要的主要工作(应做的调查、准备工作、材料收集)3、毕业设计进度安排：毕业设计完成计划（表格形式）序号阶段完成内容及任务日期（年月日年月日）4、记录和总结整个设计过程，编写毕业设计（论文）说明书；5、参加论文答辩，答辩时要求回答正确、思路清晰、要点明确、语言流畅。三、毕业设计工作量及说明书要求：1、广泛查阅文献资料，完成教师指定资料的阅读，完成课题综述，明确课题目标与任务。2、主题明确，内容完整，能体现作者的设计意图和设计构思。3、设计构思和表现手法新颖；方法选择合理、可行，具备创新思想。文字图形编排处理合格。4、按规定格式整理、编写好说明书, 要求(论文不少于6000字，设计不少于40页)。指导教师：教研室主任：目录摘要1关键词1绪论2第一章零件的分析41.1零件图的结构工艺性分析41.2零件的形状分析51.3零件的形位公差分析51.4零件的表面质量分析51.5零件的材料分析5第二章毛坯的设计52.1毛坯的种类62.2毛坯的种类的选择62.3毛坯的形状与尺寸的选择6第三章零件的工艺规程设计63.1机床的合理选择73.2 加工方法的选择83.3 加工顺序的安排83.4 工艺的制定83.4.1 确定加工方案83.4.2 切削用量的选择93.4.3 刀具的选择93.5 工艺卡片10第四章数控编程与加工114.1数控编程的分类114.2零件加工程序清单124.3零件的仿真加工144.3.1导入零件程序154.3.2设置加工刀具164.3.3设置毛坯174.3.4对刀操作174.3.5仿真加工184.3.6刀补修改19设计总结20致谢21参考文献22第 22 页共 30 页轴类零件的数控加工工艺及编程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。现根据其零件特性，对其加工过程作详细分析，具体过程将在正文中得以说明，确定了加工过程中所选刀具的种类、型号及其注意事项，并总结出该轴类零件的加工过程。关键词：数控车床加工加工刀具加工工艺数控编程绪论数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以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。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。21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系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。(1)车削原理概述1）车削加工原理金属切削加工，从其本质上来说，就是使用各种类型的金属切削刀具，把各种金属原材料（称为工件毛坯）上多余的金属材料（称为加工余量）从工件毛坯上剥离，得到图纸所要求的零件。金属切削加工的工艺过程大致可以分为三类：工件毛坯进行回转运动，切削刀具进行平动。主要为车削和镗削等。切削刀具进行回转运动，工件毛坯进行平动。主要为铣削、磨削、钻削等。切削刀具和工件毛坯做相对运动（平动或转动）。主要为拉削、刨削等。2）车床的加工要素在车床（这里指的是普通车床和一般的数控车床）上，可以进行工件的外表面、端面、内表面（内孔）以及内外螺纹的加工。对于高等级的数控车床（称为车削中心），除了上述各种加工以外，还可以进行铣削、钻削等加工。从以上介绍的对加工工艺过程的分析中，我们可以知道：在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。根据切削运动在切削加工中的作用不同分为主运动和进给运动。主运动是指机床提供的主要运动。主运动使刀具和工件之间产生相对运动，从而使刀具的前刀面接近工件并对加工余量进行剥离。在车床上，主运动是机床主轴的回转运动，即车削加工时工件的旋转运动。这一点，对于普通车床和数控车床都是一样的。进给运动是指由机床所提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动。进给运动与主运动相配合，就可以形成完整的切削加工。在普通车床上，进给运动是机床刀架（溜板）的直线移动。它可以是纵向的移动（沿机床主轴方向），也可以是横向的移动（与机床主轴方向相垂直），但只能是一个方向的移动。比如车削外圆时，车刀沿平行于工件轴线（也就是主轴轴线的方向）做纵向运动；而车削端面时，车刀就要沿垂直与机床主轴的方向做横向移动。在数控车床上，虽然进给运动的形式可能有所不同，但基本原理是一致的。与普通车床不同的是：数控车床可以同时进行两个方向的进给，从而加工出各种具有复杂母线的回转体工件。从以上的分析中，我们可以知道：在车削加工中，主运动要消耗比较大的能量，才能完成切削。与之相比，进给运动所要消耗的能量要小一些。在普通车床中，主运动和进给运动的动力都来源于同一台电机。通过一系列的机械传动，把能量分配给主运动和进给运动，进而实现车削加工。在数控车床中，主运动和进给运动是分别由不同的电机来驱动的，分别称为主轴电机和坐标轴伺服电机。它们由机床的控制系统进行控制，完成加工任务。3）车削加工的主要内容数控车削包括端面、内外轮廓面、成形表面、螺纹、切断等工序的切削加工；数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件；车削中心上可以实现车削和铣削的复合加工；数控车削工艺灵活多变，其丰富的循环功能指令、各类刀具的选择，是学习的重点内容。在数控车床和车削中心上加工的零件，一般采用手工编程，对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程。第一章零件的分析零件的分析主要包括零件的结构、形状、性能、表面质量、材料等方面的分析。下面我们来根据图1-1进行该零件的分析。图1-1 零件图1.1零件图的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件，在能够满足使用性能要求的前提下制造的可行性和经济性。好的结构工艺性会使零件加工容易，节省成本，节省材料；而较差的结构工艺性会使加工困难，加大成本，浪费材料，甚至无法加工。通过对零件的结构特点、精度要求和复杂程度进行分析的过程，可以确定零件所需的加工方法和数控机床的类型和规格。轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴（包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等）四类。本题零件为阶梯轴，它适合于数控加工，结构简单，加工过程中不易变形。1.2零件的形状分析该零件为回转型零件，装夹方便，只要采用三爪自定心卡盘即可。1.3零件的形位公差分析1）形状公差：构成零件的几何特征的点，线，面要素之间的实际形状相对与理想形状的允许变动量。给出形状公差要求的要素称为被测要素。 2）位置公差：零件上的点，线，面要素的实际位置相对与理想位置的允许变动量。来确定被测要素位置的要素称为基准要素。该零件形状及位置公差等级要求不高，易加工。1.4零件的表面质量分析在机械学中，粗糙度指加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性。它是互换性研究的问题之一。表面粗糙度一般是由所采用的加工方法和其他因素所形成的，例如加工过程中刀具与零件表面间的摩擦、切屑分离时表面层金属的塑性变形以及工艺系统中的高频振动等。由于加工方法和工件材料的不同，被加工表面留下痕迹的深浅、疏密、形状和纹理都有差别。表面粗糙度与机械零件的配合性质、耐磨性、疲劳强度、接触刚度、振动和噪声等有密切关系，对机械产品的使用寿命和可靠性有重要影响。该零件表面主要由圆柱面、圆锥面、圆弧、槽构成，表面粗糙度要求一般，容易达到要求。1.5零件的材料分析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。第二章毛坯的设计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。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52HRC。 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。2.1毛坯的种类毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯。2.2毛坯的种类的选择该零件为轴类零件，采用型材类毛坯，材料选择45钢。2.3毛坯的形状与尺寸的选择选择圆柱型型材，根据零件图的尺寸，为了减少加工时间，尽可能在保证精度的情况下选择少的粗加工余量，本题可选择55180的圆柱型棒料。第三章零件的工艺规程设计对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。适于数控加工的内容在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。不适于数控加工的内容一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。3.1机床的合理选择数控机床通常最合适加工具有一下特点的零件1）多品种、小批量生产的零件新产品试制中的零件。2）轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零件。3）用普通机床加工时需用昂贵的工艺装备（工具、夹具和模具）的零件4）需要多次改型的零件。5）价格昂贵，加工中不允许报废的零件。6）需要最短时间周期的急需零件。本题中的零件加工精度要求在普通机床上无法完成，所以选择数控机床进行加工。3.2 加工方法的选择加工方法的选择原则是：同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。此外还应考虑生产效率及经济性的要求，以及现场生产设备等实际情况。本题的零件采用数控车床进行加工。3.3 加工顺序的安排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：（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应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）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；该零件只需要一次装夹即可加工完成，在程序编制的过程中按照先粗后精、从左至右的顺序进行。3.4 工艺的制定零件上精度要求较高的表面加工，通常是通过粗加工、半精加工、精加工逐步达到的。对于这些表面，要根据质量需求、机床情况和毛坯条件来确定最终加工方案。确定加工方案时，首先应该根据主要表面精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求说需要的加工方法，此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性，并充分发挥数控机床的功能，原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。3.4.1 确定加工方案此工件只需一次装夹即可完成加工，采用三爪自定心卡盘装夹即可。3.4.2 切削用量的选择切削用量是说明机床在进行切削加工时的状态参数。不同类型的机床对切削用量参数的表述也略有不同，但其基本的含义都是一致的。1）切削速度（Vc）切削刃上的切削点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度。切削速度的单位为米/分（m/min）。在各种金属切削机床中，大多数切削加工的主运动都是机床主轴的运动形成的，即都是回转运动。这样就需要在切削速度与机床主轴转速之间进行转换，两者的关系为：Vc = d/1000n式中： Vc 切削速度（m/min）d 工件直径（mm）n 主轴转速（rpm）2）进给量（f）对于不同种类的机床，进给量的单位是不同的。对于普通车床，进给量为工件（主轴）每转过一转，刀具沿进给方向与工件的相对移动量，单位为mm/r；对于数控车床，由于其控制原理与普通车床不同，进给量也可以定义为刀具在单位时间内沿着进给方向上相对于工件的位移量（mm/min）。其他类型的机床则根据其结构不同，进给量的单位分别为刀具或工件每转的位移量（mm/min，车床等大部分机床；或mm/r，使用多齿刀具的机床）或每行程的位移量（mm/一个行程，刨床等机床）。3）切深（ap）已加工表面和待加工表面之间的垂直距离。在切削加工中，切削速度（Vc）、进给量（f）和切深（ap）这三个参数是相互关联的。在粗加工中，为了提高效率，一般采用较大的切深（ap）。此时切削速度（Vc）和进给量（f）相对较小；而在半精加工和精加工阶段，一般采用较大的切削速度（Vc）、较小的进给量（f）和切深（ap），以获得较好的加工质量（包括表面粗糙度、尺寸精度和形状精度）。3.4.3 刀具的选择切削加工离不开刀具。刀具是整个机械加工工艺系统中的一个重要环节。在各种刀具中，车刀的结构相对比较简单，具有代表性，下面以车刀为例予以介绍。图1-4为普通外圆车刀的示意图。车刀由夹持部分和切削部分组成。夹持部分称为刀柄，用来把刀具装夹在车床的刀架上，一般采用普通钢材料锻造而得；切削部分俗称为刀头，在车刀上一般为单个刀片。刀片材料一般有高速钢（俗称白钢刀条）和硬质合金两种，用于剥离金属材料。根据刀具切削部分与夹持部分（即刀片与刀柄）连接方式的不同，车刀可以分为焊接刀具和机夹刀具两大类。车刀切削部分的主要构成为：（1）前刀面（A）切削加工而得的切屑经过的刀片表面（2）主后刀面（A）刀具片上与过渡表面相对的表面（3）副后刀面（A）刀具片上与已加工表面相对的表面（4）主切削刃（S）前刀面与主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的过渡表面，完成主要的金属切除。主切削刃是主要的加工刃。（5）副切削刃（S）前刀面与副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃，完成金属材料的剥离工作，形成工件已加工表面（6）刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处。根据刀具所使用的场合不同，刀尖有倒角刀尖和倒圆刀尖两种。从以上的分析中，我们可以了解到：车刀的各个组成部分之间都有着密切的联系。实际上，在十几至几十平方毫米的区域内，若干个部分形成了一些角度。这些角度对加工质量和刀具的使用寿命有极大的影响。对刀具进行角度的分析，是刀具设计者和使用者的重要工作内容。与刀具的组成一样，刀具材料也分为刀柄材料和刀片材料。刀柄一般采用45#钢锻造，经过铣削加工而得。随着数控机床的日益普及，对机床刀具的要求也越来越高，越来越广，对于刀具的刀柄的要求也日益提高。现在对车刀刀柄的公差要求也提高了很多。我们现在谈论的刀具材料主要是指刀具切削部分（即刀片）的材料。刀具切削性能的优劣，主要取决于刀片的材料，其次取决于刀具几何参数和刀具结构的设计，再次取决于刀具切削用量的选用和刀具的安装情况。刀片在切削加工时，要承受很大的切削力，还要承受切屑变形时产生的高温。要是刀具能在这样的条件下工作而不致很快地变钝或损坏，保持其切削能力，刀片必须具备各种特殊的性质。3.5 工艺卡片表3-1 该零件的加工工艺过程序号工序名称工序内容设备及工装1备料制作毛坯，选用55180棒料。2车装夹毛坯外圆，沿轮廓车削该零件。数控车床3车平端面。普车4钳去毛刺。表3-2 该零件的加工工序卡夹具名称使用设备三爪自定心卡盘数控车床工序号工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转数/(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀量/mm程序编号21装夹毛坯外圆，向外伸出142mm，粗车外圆轮廓，留精加工余量0.25mm。0160度外圆粗车刀5001001.5O00012精车外圆轮廓。0260度外圆精车刀800300.25O00013切槽037mm宽切断刀30030O00014切断043mm宽切断刀30030O0001表3-3 数控加工刀具卡片序号刀具名称刀具规格/mm数量加工表面1外圆粗车刀601粗车外圆2外圆精车刀601精车外圆3切槽刀7mm宽1切槽4切断刀3mm1切断编制审核共1页第1页第四章数控编程与加工4.1数控编程的分类数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。综合考虑该零件的外形，确定该零件的编程方法为：手工编程。4.2零件加工程序清单程序解释说明T0101M03 S500M08G00 X57 Z2G71 U2 R1 F100G71 P100 Q200 U0.5 W0.5N100 G00 X12 G01 X20 Z-2 F80 S800 Z-33 X30 W-10 G03 X42 W-5 R6N200 G01 Z-75G00 X100 Z100T0303M03 S300G00 X32 Z-33G01 X14 F45X32 F100G00 X57Z-75G01 X36 F45X57 F100W3 F200X36 F45X57 F150G00 X100 Z100T0101M03 S500G00 X44 Z-53.3G01 X42 F100X39 Z-65G00 X44Z-53.3G01 X42 F100X37 Z-65G00 X44Z-53.3G01 X42 F80X36 Z-65Z-75X57G00 Z-73G73 U2 W2 R5 G73 P300 Q400 U0.5 W0.5 F100N300 G00 X42 G01 W-8 F80 G02 X42 W-34 R30 G03 X52 W-5 R85N400 G01 Z-145G00 X100 Z100T0202M03 S800G00 X57 Z2G70 P100 Q200G00 X57 Z-73G70 P300 Q400G00 X100 Z100T0404M03 S300G00 X57 Z-142G01 X0 F45G00 X100Z100M05M09M30程序号换1号刀并调用1号刀补主轴正转，转速500，切削液开快速运动至循环起点建立外圆粗车循环设定加工起终程序段，精加工余量精加工程序第1段倒角车20外圆平30外圆右端面车30外圆车圆弧R6车42外圆退至换刀点换3号刀，切槽刀主轴正转，转速为300快速运动至切槽点切槽退刀快速退刀运动至第2个切槽点切槽退刀运动至第3个切槽点切槽退刀退至换刀点换1号刀，外圆粗车刀主轴转，转速为500快速运动至切削起点进刀车斜面第1刀径向退刀轴向退刀进刀车削斜面第2刀径向退刀轴向退刀进刀车斜面第3刀，精车车36外圆平46外圆右端面退刀建立封闭式外圆粗车循环给定起终程序段，给定精加工余量第一段，快速运动至B点车42外圆车圆弧R30车圆弧R85车52外圆退至换到点换2号刀，外圆精车刀主轴正转，转速为800快速遇运动至第一个循环起点精车P100-P200程序段快速运动至第二个循环起点精车P300-P400程序段退至换刀点换4号刀，切断刀主轴正转，转速为300快速运动至切断点切断径向退刀轴向退刀，退至换刀点主轴停止切削液关程序结束4.3零件的仿真加工图4-1 广数980TD仿真机床如图4-1所示，为广州数控GSK980TD仿真操作机床，下面运用该机床，对该零件进行仿真加工。4.3.1导入零件程序首先新建一个文本文档，将上一章中的程序清单复制并粘贴至文本文档内，然后保存成扩展名为.CNC（或NC）文件，如图4-2所示。然后打开仿真软件，对机床进行回零，然后按下编辑按钮（如图4-3），再单击程序，在操作面板中输入O7788，按下“插入”键，然后在菜单栏中单击“文件”下的“打开”，选择刚刚保存好的文件O0001确定后将看到面板上出现所编制的程序，如图4-4所示。图4-2 图4-3 编辑按钮图4-4 加工程序导入4.3.2设置加工刀具根据3.5中的刀具卡片中的刀具，在仿真机床中设置好卡片中的刀具，首先打开菜单栏中“机床操作”下的“刀具管理”，将看到如图4-4所示界面。图4-4 刀具库管理图然后设置好刀具的参数，并添加到刀盘。4.3.3设置毛坯单击菜单栏中“工件操作”下的“设置毛坯”，如图4-5所示，在界面中设置为棒料，工件长度为180，直径为55，材料选择40碳素结构钢。图4-5 设置毛坯界面4.3.4对刀操作设置好刀具和毛坯后，接下来的工作就是对刀了，对刀是在数控加工中必不可少的环节，它的准确性直接影响到零件的加工质量，下面来介绍下对刀操作。首先在刀具管理中，将1号刀（外圆粗车刀）转到加工位置（一般机床默认1号刀在加工位），然后单击菜单栏中“工件操作”下的“快速定位”，得到如图4-6所示对话框，在对话框中选择轴中心。图4-6 对刀操作图4-7 刀补界面将刀具移到轴中心后，然后在操作面板中单击“刀补”按钮，将出现如图4-7所示界面，选择MDI（录入）方式，根据现在位置（相对位置）下的坐标值，将其输入至1号刀补中，如：先按下U-260，再按“输入“键。这样第1把刀的刀补就设置好了。同理将另外3把刀分别进行设置，最终得到的刀补值如图4-8所示。图4-8 设置好后的刀补界面4.3.5仿真加工在设置好刀具补偿后，可以开始仿真加工了，首先关闭机床窗门，然后将功能键中的“循环启动”打开，再按下“循环启动”按钮，开始切削，最终得到的零件如图4-9所示。图4-9 仿真加工后的零件图经过仿真加工可以看出，该零件的程序准确无误，可以在机床上进行首件加工了，由于仿真的机床跟实际的存在一定的区别，因此在实际加工中，需要采用单段运行的方式进行。4.3.6刀补修改在完成首件加工时，应尽可能的把刀补在对刀后的基础上，在加大一些，这样可以更有效的保证首件零件加工尺寸不超差，可以进行第二次加工。首件加工完成后，切勿将零件从主轴上取下，应该直接在机床上进行测量，若有问题，可以及时修改，再次切削，避免二次装夹带来的误差。若在实际加工中，尺寸与图上尺寸不符合，可以进行刀补修改，在面板上按下“刀补”按钮，然后按“翻页”，将其翻至101 102 103 104这个界面。若加工的首件，尺寸偏小，可以将相应的刀具的刀补进行正值输入（小多少就输多少，根据经验可以稍微往上公差加点）；若加工的首件尺寸偏大，可以将相应的刀具的刀补进行负值输入。经过反复切削，直至零件加工合格后，方可进行批量生产。在生产过程中，要间断性的测量工件，因为刀具存在磨损。设计总结通过短短三个月论文的设计，对数控技能操作以及理论知识有了一定得了解，为之得到了很多以前在学校难以解决得答案。这段时间通过与同伴们仔细研究与探讨，了解到了数控专业在当今社会的发展以及所在地区的热点信息。通过论文让我对数控有了一定的了解以及需要掌握的基础知识。根据以上参考文献及书籍让我从中了解了一下基本知识,使我对机械方面的知识也产生了一定的兴趣。例如：1.在加工零件的工艺分析时应当选择数控加工零件及其加工的主要内容，应该对零件的数控加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析。主要内容包括产品得零件图样分析、结构工艺分析和零件安装方式的选择等内容。数控加工工艺性分析涉及的知识面很广。换句话来说他又是被“机械”这个大家话所涵盖。2.我们在加工零件时通常对表面加工比较精确，他时通过从粗加工到半精加工再到精加工这一过程中逐步形成的，对那些表面形成仅仅只是根据质量的要求选择相应的的加工过程和步骤，这样才能确认我们最终所加工出来的零件是否合样！3.在做零件加工时我们应当确认加工方案，根据主要的表面精度和粗糙度的要求确认零件的加工方法。4.我们在加工每道工序和步骤时都要通过数控机床得回转时间来确定零件的精确度。总而言之，本次论文探讨使我对数控有了深入的了解，以前，虽然自己使数控专业的学生，但实际了解数控方面得东西真的很少，那时似乎对数控也没有多大的兴趣，但通过出来实习进行实际操作以及和同事了解加上自己的摸索，使自己对数控产生了很大的兴趣，研究起来也感觉很有意义。通过本次论文写作，发现自己在数控方面也需要进一步的学习，加强自己得操作技能以及实践能力。同事了解社会行情，理会数控在地区城市的发展，使自己的脚步能够与数控同步学习。这些才使最根本。在本次论文中我吸取了部分专业性的理念-就是机械行业在当代社会称“胜利”的缘由。致谢本人在毕业课题的设计中，学习了不少的新知识，体会到了学习的重要性，同时，感谢学校规划与教育，给予我们良好的学习环境，并提供给我们对学业及个人生涯发展的多元信息，帮助我们成长。感谢二年来陪伴我们学习与生活的恩师蒋莉，感谢您们对我精心的教育，感谢您们没使我的学习变成劳作而成为一种快乐；谢您们让我明白自身的价值；感谢您们帮助我发现了自己的专长，而且让我把事情做得更好。感谢您们容忍我的任信与错误，不仅教会了我知识，更教会了我如何做事，如何做人。这二年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，是我为人处事的指南针。就要离开学校，走上工作的岗位了，这是我人生历程的又一个起点，在这里祝福大学里跟我风雨同舟的朋友们，一路走好，未来总会是绚烂缤纷。参考文献1 吴国华金属切削机床第二版,北京:机械工业出版社,2001.2.2 余英良数控加工编程及操作北京:高等教育出版社，2005.13 陆剑中孙家宁金属切削原理与刀具北京:机械工业出版社,2001.44 倪森寿机械制造工艺基础北京:教育出版社，2005.35 刘守勇机械制造工艺与机床夹具北京: 机械工业出版社,2000.浙江广厦建设职业技术学院毕业设计论文任务书课题名称数控车削加工工艺的编制系部信息与控制工程学院专业数控技术专业班级G07数控3班学号0219070331姓名许鑫积目录目录封面摘要绪论第一章零件的分析1 1零件图的结构工艺性分析1 2零件的形状分析1 3零件的形位公差分析1 4零件的表面质量分析1 5零件的材料分析第二章毛坯的设计2 1毛坯的制造形式2 1 1毛坯的种类2 1 2毛坯的种类的选择2 1 3毛坯的形状与尺寸的选择第三章零件工艺规程的设计3 1机床的合理选择3 2加工方法的选择 3 3加工顺序的安排3 4工艺的制定3 4 1确定加工方案3 4 2切削用量的选择3 4 3刀具的选择3 4 4加工工艺卡第四章数控编程4 1数控编程的分类4 1 1手工编程4 1 2自动编程4 1 3编程方法的确定4 2数控加工程序的内容4 2 1常用代码4 2 2零件的加工程序结束语致谢参考文献内容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现根据其零件特性对其加工过程作详细分析确定了加工过程中所选刀具的种类型号及其注意事项并总结出该轴类零件的加工过程关键词数控车床加工加工刀具加工工艺编程绪论数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平随着现代化科学技术的迅速发展制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志当今世界各国制造业广泛采用数控技术以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此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策总之大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径 21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系统中的各个方面为追求加工效率和加工质量方面的智能化如加工过程的自适应控制工艺参数自动生成为提高驱动性能及使用连接方便的智能化如前馈控制电机参数的自适应运算自动识别负载自动选定模型自整定等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等还有智能诊断智能监控方面的内容方便系统的诊断及维修等下一页车削原理概述1 车削加工原理金属切削加工从其本质上来说就是使用各种类型的金属切削刀具把各种金属原材料称为工件毛坯上多余的金属材料称为加工余量从工件毛坯上剥离得到图纸所要求的零件金属切削加工的工艺过程大致可以分为三类工件毛坯进行回转运动切削刀具进行平动主要为车削和镗削等切削刀具进行回转运动工件毛坯进行平动主要为铣削磨削钻削等切削刀具和工件毛坯做相对运动平动或转动主要为拉削刨削等 2 车床的加工要素在车床这里指的是普通车床和一般的数控车床上可以进行工件的外表面端面内表面内孔以及内外螺纹的加工对于高等级的数控车床称为车削中心除了上述各种加工以外还可以进行铣削钻削等加工从以上介绍的对加工工艺过程的分析中我们可以知道在切削过程中刀具和工件之间必须有相对运动这种相对运动就称为切削运动根据切削运动在切削加工中的作用不同分为主运动和进给运动 2 1主运动主运动是指机床提供的主要运动主运动使刀具和工件之间产生相对运动从而使刀具的前刀面接近工件并对加工余量进行剥离在车床上主运动是机床主轴的回转运动即车削加工时工件的旋转运动这一点对于普通车床和数控车床都是一样的下一页 2 2进给运动进给运动是指由机床所提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动进给运动与主运动相配合就可以形成完整的切削加工在普通车床上进给运动是机床刀架溜板的直线移动它可以是纵向的移动沿机床主轴方向也可以是横向的移动与机床主轴方向相垂直但只能是一个方向的移动比如车削外圆时车刀沿平行于工件轴线也就是主轴轴线的方向做纵向运动而车削端面时车刀就要沿垂直与机床主轴的方向做横向移动在数控车床上虽然进给运动的形式可能有所不同但基本原理是一致的与普通车床不同的是数控车床可以同时进行两个方向的进给从而加工出各种具有复杂母线的回转体工件从以上的分析中我们可以知道在车削加工中主运动要消耗比较大的能量才能完成切削与之相比进给运动所要消耗的能量要小一些在普通车床中主运动和进给运动的动力都来源于同一台电机通过一系列的机械传动把能量分配给主运动和进给运动进而实现车削加工在数控车床中主运动和进给运动是分别由不同的电机来驱动的分别称为主轴电机和坐标轴伺服电机它们由机床的控制系统进行控制完成加工任务下一页 3 车削加工的主要内容数控车削包括端面内外轮廓面成形表面螺纹切断等工序的切削加工数控车床主要用于加工轴类盘类等回转体零件车削中心上可以实现车削和铣削的复合加工数控车削工艺灵活多变其丰富的循环功能指令各类刀具的选择是学习的重点内容在数控车床和车削中心上加工的零件一般采用手工编程对具有复杂外轮廓的回转体零件可以采用自动编程目录第一章零件的分析零件的分析主要包括零件的结构形状性能表面质量材料等方面的分析下面我们来根据以下零件图进行改零件的分析材料45钢公差等级采用IT10 12 1 1零件图的结构工艺性分析轴类零件按其结构形状的特点可分为光轴阶梯轴空心轴和异形轴包括曲轴凸轮轴和偏心轴等四类本题零件为阶梯轴它适合于数控加工结构简单加工过程中不易变形 1 2零件的形状分析该零件为回转型零件装夹方便只要采用三爪自定心卡盘即可 1 3零件的形位公差分析该零件公差等级要求不高易加工 1 4零件的表面质量分析该零件表面主要由圆柱面圆锥面圆弧槽构成表面粗糙度要求一般容易达到要求 1 5零件的材料分析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45 52HRC 目录第二章第二章毛坯的设计一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二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45 52HRC 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50 58HRC 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 1毛坯的制造形式2 1 1毛坯的种类毛坯是用来加工各种工件的坯料毛坯的生产方法主要有铸造锻造焊接冲压件以及各种型材也可以用作毛坯 2 1 2毛坯的种类的选择该零件为轴类零件采用型材类毛坯材料选择45钢 2 1 3毛坯的形状与尺寸的选择选择圆柱型型材根据零件图的尺寸为了减少加工时间尽可能在保证精度的情况下选择少的粗加工余量本题可选择 55 180的圆柱型棒料目录第三章第三章零件工艺规程的设计对于一个零件来说并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析选择那些最适合最需要进行数控加工的内容和工序在考虑选择内容时应结合本企业设备的实际立足于解决难题攻克关键问题和提高生产效率充分发挥数控加工的优势适于数控加工的内容在选择时一般可按下列顺序考虑 1 通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容 2 通用机床难加工质量也难以保证的内容应作为重点选择内容 3 通用机床加工效率低工人手工操作劳动强度大的内容可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择不适于数控加工的内容一般来说上述这些加工内容采用数控加工后在产品质量生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高相比之下下列一些内容不宜选择采用数控加工 1 占机调整时间长如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准需用专用工装协调的内容 2 加工部位分散需要多次安装设置原点这时采用数控加工很麻烦效果不明显可安排通用机床补加工 3 按某些特定的制造依据如样板等加工的型面轮廓主要原因是获取数据困难易于与检验依据发生矛盾增加了程序编制的难度此外在选择和决定加工内容时也要考虑生产批量生产周期工序间周转情况等等总之要尽量做到合理达到多快好省的目的要防止把数控机床降格为通用机床使用 3 1机床的合理选择数控机床通常最合适加工具有一下特点的零件1 多品种小批量生产的零件新产品试制中的零件 2 轮廓形状复杂或对加工精度要求较高的零件 3 用普通机床加工时需用昂贵的工艺装备工具夹具和模具的零件4 需要多次改型的零件 5 价格昂贵加工中不允许报废的零件 6 需要最短时间周期的急需零件本题中的零件加工精度要求在普通机床上无法完成所以选择数控机床进行加工 3 2加工方法的选择加工方法的选择原则是同时保证加工精度和表面粗糙度的要求此外还应考虑生产效率及经济性的要求以及现场生产设备等实际情况本题的零件采用数控车床进行加工 3 3加工顺序的安排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 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应综合考虑 2 先进行内腔加工后进行外形加工 3 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该零件只需要一次装夹即可加工完成在程序编制的过程中按照先粗后精从左至右的顺序进行 3 4工艺的制定零件上精度要求较高的表面加工通常是通过粗加工半精加工精加工逐步达到的对于这些表面要根据质量需求机床情况和毛坯条件来确定最终加工方案确定加工方案时首先应该根据主要表面精度和表面粗糙度的要求初步确定为达到这些要求说需要的加工方法此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性并充分发挥数控机床的功能原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工 3 4 1确定加工方案此工件只需一次装夹即可完成加工采用三爪自定心卡盘装夹即可 3 4 2切削用量的选择切削用量是说明机床在进行切削加工时的状态参数不同类型的机床对切削用量参数的表述也略有不同但其基本的含义都是一致的 1 切削速度 Vc 切削刃上的切削点相对于工件主运动的瞬时速度称为切削速度切削速度的单位为米分 m min 在各种金属切削机床中大多数切削加工的主运动都是机床主轴的运动形成的即都是回转运动这样就需要在切削速度与机床主轴转速之间进行转换两者的关系为 Vc d 1000n式中 Vc切削速度 m min d工件直径 mm n主轴转速 rpm 2 进给量 f 对于不同种类的机床进给量的单位是不同的对于普通车床进给量为工件主轴每转过一转刀具沿进给方向与工件的相对移动量单位为mm r 对于数控车床由于其控制原理与普通车床不同进给量也可以定义为刀具在单位时间内沿着进给方向上相对于工件的位移量 mm min 其他类型的机床则根据其结构不同进给量的单位分别为刀具或工件每转的位移量 mm min 车床等大部分机床或mm r 使用多齿刀具的机床或每行程的位移量 mm 一个行程刨床等机床 3 切深 ap 已加工表面和待加工表面之间的垂直距离在切削加工中切削速度 Vc 进给量 f 和切深 ap 这三个参数是相互关联的在粗加工中为了提高效率一般采用较大的切深 ap 此时切削速度 Vc 和进给量 f 相对较小而在半精加工和精加工阶段一般采用较大的切削速度 Vc 较小的进给量 f 和切深 ap 以获得较好的加工质量包括表面粗糙度尺寸精度和形状精度 3 4 3刀具的选择切削加工离不开刀具刀具是整个机械加工工艺系统中的一个重要环节在各种刀具中车刀的结构相对比较简单具有代表性下面以车刀为例予以介绍图1 4为普通外圆车刀的示意图车刀由夹持部分和切削部分组成夹持部分称为刀柄用来把刀具装夹在车床的刀架上一般采用普通钢材料锻造而得切削部分俗称为刀头在车刀上一般为单个刀片刀片材料一般有高速钢俗称白钢刀条和硬质合金两种用于剥离金属材料根据刀具切削部分与夹持部分即刀片与刀柄连接方式的不同车刀可以分为焊接刀具和机夹刀具两大类车刀切削部分的主要构成为 1 前刀面 A 切削加工而得的切屑经过的刀片表面2 主后刀面 A 刀具片上与过渡表面相对的表面3 副后刀面 A 刀具片上与已加工表面相对的表面4 主切削刃 S 前刀面与主后刀面相交而得到的切削刃用于切出工件上的过渡表面完成主要的金属切除主切削刃是主要的加工刃5 副切削刃 S 前刀面与副后刀面相交而得到的切削刃它的主要作用是配合主切削刃完成金属材料的剥离工作形成工件已加工表面6 刀尖指主切削刃与副切削刃的连接处根据刀具所使用的场合不同刀尖有倒角刀尖和倒圆刀尖两种从以上的分析中我们可以了解到车刀的各个组成部分之间都有着密切的联系实际上在十几至几十平方毫米的区域内若干个部分形成了一些角度这些角度对加工质量和刀具的使用寿命有极大的影响对刀具进行角度的分析是刀具设计者和使用者的重要工作内容与刀具的组成一样刀具材料也分为刀柄材料和刀片材料刀柄一般采用45 钢锻造经过铣削加工而得随着数控机床的日益普及对机床刀具的要求也越来越高越来越广对于刀具的刀柄的要求也日益提高现在对车刀刀柄的公差要求也提高了很多我们现在谈论的刀具材料主要是指刀具切削部分即刀片的材料刀具切削性能的优劣主要取决于刀片的材料其次取决于刀具几何参数和刀具结构的设计再次取决于刀具切削用量的选用和刀具的安装情况刀片在切削加工时要承受很大的切削力还要承受切屑变形时产生的高温要是刀具能在这样的条件下工作而不致很快地变钝或损坏保持其切削能力刀片必须具备各种特殊的性质 3 4 4加工工艺卡表1该零件的加工工艺过程表2该零件的加工工序卡目录第四章第四章数控编程 4 1数控编程的分类数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种 4 1 1手工编程 1 手工编程的定义手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时普通车床都可以采用手工编程的方法对于几何形状不太复杂的零件所需要的加工程序不长计算也比较简单出错机会较少这时用手工编程既经济又及时因而手工编程被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中沈阳机床但对于一些复杂零件特别是具有非圆曲线的表面或者零件的几何元素并不复杂但程序量很大的零件如一个零件上有许多个孑L或平面轮廓由许多段圆弧组成或当铣削轮廓时数控系统不具备刀具半径自动补偿功能而只能以刀具中心的运动轨迹进行编程等特殊情况由于计算相当繁琐且程序量大手工编程就难以胜任即使能够编出程序来往往耗费很长时间而且容易出现错误据国外统计当采用手工编程时一个零件的编程时间与在机床上实际加工时间之比平均约为30 1 而数控机床不能开动的原因有20 30 是由于加工程序编制困难编程所用时间较长造成机床停机普通车床因此为了缩短生产周期提高数控机床的利用率有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题沈阳机床采用手工编制程序已不能满足要求而必须采用自动编制程序的方法 2 手工编程的意义手工编程的意义在于加工形状简单的零件如直线与直线或直线与圆弧组成的轮廓时快捷简便不需要具备特别的条件价格较高的硬件和软件等对机床操作或程序员不受特殊条件的制约还具有较大的灵活性和编程费用少等优点手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式即使在自动编程高速发展的将来手工编程的重要地位也不可取代仍是自动编程的基础在先进的自动编程方法中许多重要的经验都来源于手工编程并不断丰富和推动自动编程的发展 3 手工编程的不足手工编程既繁琐费时又复杂普通车床而且容易产生错误其原因是 1 零件图上给出的零件形状数据往往比较少而数控系统的插补功能要求输入的数据与零件形状给出的数据不一致时沈阳机床就需要进行复杂的数学计算而在计算过程中可能会产生人为的错误 2 加工复杂形面的零件轮廓时图样上给出的是零件轮廓的有关尺寸而机床实际控制的是刀具中心轨迹因此有时要计算出刀具中心运动轨迹的坐标值这种计算过程也较复杂对有刀具半径补偿功能的数控系统要用到一些刀具补偿的指令并要计算出一些数据这些指令的使用和计算过程也比较繁琐复杂容易产生错误 3 当零件形状以抽象数据表示时就失去了明确的几何形象普通车床在处理这些数据时容易出错无论是计算过程中的错误还是处理过程中的错误都不便于查找 4 手工编程时编程人员必须对所用机床和数控系统以及对编程中所用到的各种指令沈阳机床代码都非常熟悉这在编制单台数控机床的程序时矛盾还不突出可以说不大会出现代码弄错问题但在一个编程人员负责几台数控机床的程序编制工作时由于数控机床所用的指令代码程序段格式及其他一些编程规定不一样普通车床所以就给编程工作带来了易于混淆而

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