A(TW)32518-2轴的数控加工论文.doc

目录摘 要2第1章 数控车床31.1 概述31.2 数控车床分类和结构特点31.3 广州数控车床GSK980TD41.4 广州数控车床GSK980TD的参数51.4.1机床操作仿真功能51.4.2界面和其它功能6第2章 A(TW)P32518-2轴的数控加工62.1轴类零件的功用、结构特点及技术要求62.2 A(TW)P32518-2轴的加工技术要求82.3 刃量具的选择8第3章 A(TW)32518-2轴的具体加工过程103.1轴的装夹103.2 校表103.3 对刀113.4 A(TW)32518-2轴的加工工艺123.5零件图133.6程序14第4章 零件的后处理与检验154.1后处理15结论：15致谢：16参考文献16 A(TW)32518-2轴的数控加工摘 要本次毕业设计主要是制造A(TW)32518-2轴，此轴材料为钢材，该轴的特点是：精度高，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。主要利用GSK980TD数控车床进行加工。本数控机床适用于各种钢材，铸铁和有色金属中小型零件的加工，机床功率大，刚性好。适用于强力或高速切削，车削各种工件的内外圆，端面以及公英制螺纹等。并可承担钻孔，镗孔等工艺。批量加工，效率高。机床整体造型美观，易操作，安全可靠。关键词：轴 数控 加工工艺第1章 数控车床1.1 概述数控车床在国内数量最多，应用最广，约占数控机床总数的25%左右。数控车床与普通车床相似，即由床身，主轴箱，刀架，进给系统，冷却系统喝润滑系统等部分组成。但数控车床的进给系统是直接利用伺服电动机通过滚珠丝杠驱动溜板和刀架实现进给运动，因此大大简化了进给系统结构。从生产批量上看，数控车床一般适用于多品种和中小批量的生产。但随着数控车床制造成本的降低，目前不论是国外国内，使用数控机床进行大批量生产也越来越普遍。1.2 数控车床分类和结构特点数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：1.加工精度高，具有稳定的加工质量； 2.可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 3.加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间4.机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）5.机床自动化程度高，可以减轻劳动强度6.对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 数控机床一般由下列几个部分组成： 1.主机：他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 2.数控装置：是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 3.驱动装置：他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 4.辅助装置：指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 5.编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 1.3 广州数控车床GSK980TD本数控机床适用于各种钢材，铸铁和有色金属中小型零件的加工，机床功率大，刚性好。适用于强力或高速切削，车削各种工件的内外圆，端面以及公英制螺纹等。并可承担钻孔，镗孔等工艺。批量加工，效率高。机床整体造型美观，易操作，安全可靠。加工特点：整体铸造床身，刚性好；床身须用树脂砂造型高强度铸件，经高频淬火及精密磨削处理，耐磨性和精度保持性好，承载能力强。主轴精度高：主轴采用三点支承，进口NSK轴承，回转精度高，刚性好。恒线切削；主轴采用二档无级调速，切削端面时实现恒线速切削。自动间歇润滑装置；各润滑点能够间歇充分润滑，避免了因人为造成的润滑不充分。从数控车床车螺纹的原理来分析，要做到进刀时不产生你说的那种圆圈是不太可能的，数控车床接到车螺纹的指令时：1.快速进刀至指定的X终点坐标2.等待主轴旋转与丝杆旋转到一定的时间窗口（这个过程与普通车床车螺纹时按下开合螺母后，拖板不一定会马上运动，必须等丝杆转到一定位置后，开合螺母才能按得下去，原理有相似之处）3.开始车削螺纹4.至Z坐标终点位置后立即退刀正是因为有2这个等待过程，那怕时间很短也会造成外圆上车了一圈，事实上每次进刀车削时等待的时间都不会一样。 尾部不会受到影响，但头部无论用何种螺纹切削指令都无济于事。图1.3 广州数控机床GSK980TD1.4 广州数控车床GSK980TD的参数1.4.1机床操作仿真功能 1.能够做三维仿真，等同于对真正的CNC机床的。 2.用户能够任意设置机床尺寸。 3.操作编程手册。4.提供像放大缩小等观察参数的设置功能。 5.切削中故障报警功能（碰撞、过载等）。 6.采用对话框来简化刀具和功能的设置。 7.切削路径和刀偏路径可以同时显示。1.4.2界面和其它功能图1.4.2界面和其它功能1.帮助功能对自学NC编程和机床操作提供了方便2.监控功能能够通过网络检查进行学习的学生状态3.DNC传输和切削功能4.屏幕打印功能5.可实时录像学生的操作第2章 A(TW)P32518-2轴的数控加工2.1轴类零件的功用、结构特点及技术要求 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。 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 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6IT9）。 (2)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。 (3)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.0010.005mm。(4)表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16m。 轴类零件的毛坯和材料 (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)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 A(TW)P32518-2轴的加工技术要求检验：验收材料报告，锻件尺寸检查车（粗加工）：按简图粗车各部，轴两端倒角至图，粗糙度全为1.6。焊接：拟定焊接工艺指导书施焊试件和制取试样检验试件和试样测定焊接接头是否具有所要求的使用性能提出焊接工艺评定报告对拟定的焊接工艺指导书进行评定。按图将零件焊接好注：1.内外圆同心度误差0.01mm。 检：超声波探伤。去毛刺。热C：淬火至图要求，要求：平面弯曲0.2mm喷：齿根喷丸强化。整体喷丸去除氧化皮车（精加工）：1.夹紧零件，校正节圆及端面跳动0.01mm，车端面均至图，另一端孔口勾一刀校表用，倒角。2.调面，校正内孔及孔口跳动0.015mm。车端面至尺寸，倒角。3.掉头，按图加工另一端，保证精度检：毛刺去除干净，零件表面的光滑度，各部去毛倒棱，保证齿顶齿侧修圆倒角至图。2.3 刃量具的选择在3A101599A03齿轮的加工过程中，由于齿轮材料是20CrNi2MoA，喷丸强化后部分较硬，所以通常使用硬质合金刀和陶瓷刀具。硬质合金是由高硬度，高熔点的金属碳化物（WC,TiC等）微粉和金属粘结剂（Co,Ni,Mo等）经高压成型，并在1500C左右的高温下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的硬度高达8994HRA，耐磨性很好，能切削淬火钢等硬度高的材料。所以，硬质合金刀具已经成为最主要的刀具材料之一。图21 硬质合金刀陶瓷刀具才材料是以人造的化合物为原料，在高压下成型和高温下烧结而成的，硬度为9195HRA，耐热性高达1200C，化学稳定性好，与金属的亲和能力小，与硬质合金相比，可提高切削速度35倍，主要用于对钢，铸铁，高硬度材料（如淬火钢）进行连续切削时的半精加工和精加工。图22 陶瓷刀片在3A101599A03齿轮的加工中，常用到诸多量具，如：游标卡尺图23 游标卡尺外径千分尺图24 外径千分尺内径百分表图25 内径百分表第3章 A(TW)32518-2轴的具体加工过程3.1轴的装夹零件装夹前必须先根据图纸尺寸放爪，即将三爪卡盘的卡爪放至略大于零件直径的位置。用卡盘扳手夹紧零件后，以防止类似于齿轮的盘类零件从卡盘上掉落，造成人身危险和设备的损坏。3.2 校表当齿轮装夹完毕后将机床置于空挡位，即开始校表，校表就是利用百分表校正零件的内孔，端面以及节圆的跳动，以便在加工中保证零件旋转的平稳和最终尺寸的精确度。校表分以下三个步骤：图3-1 百分表底座（1）校正内孔的跳动：将底座带有磁力的百分表底座吸于刀架前方，利用机床面板上Z轴移动按键移动刀架，使百分表表头顺利进入齿轮内孔，表头和内孔完全接触，为了校表方便快捷，表头不要按入工件太多，手动旋转卡盘，表盘内指针旋转最好不要超过一圈，否则校表难度将加大。四爪卡盘四个卡爪均匀分布，相隔90，校正内孔时，防止零件掉落，一般都是校正对点卡爪，手动旋转卡盘时，表盘内指针顺时针旋转的最大位置所对应的卡爪为压表点，即为最高点，表针逆时针旋转的最小点相对应的卡爪为松表点，即为最低点，“高点紧，低点松”这是校表的不变原则，即最高点要夹紧，最低点要微松卡爪，一般如果表针跳动在60mm时，高点紧30mm或低点松30mm，优先紧卡爪，再松对点卡爪，内孔校正在1020mm时即可，因为校正内孔是为校节圆打基础。校正后，将四个卡爪夹至微紧准备校正端面。（2）校正端面跳动：内孔校正完毕，将百分表从内孔中退出，调整表的位置，表头水平，与齿轮端面成垂直，慢移刀架，使表头轻压在靠近齿轮齿根处的端面，旋转卡盘时，指针旋转最好也不要超过一圈。此时同样是校正对点，采用高点紧低点松的原则，但是，校正端面用的 是敲，高点处，像里敲击高点的端面，低点将零件往外敲。对点跳动不超过5mm就行。（3）校正节圆：将百分表吸在刀架高处，表头朝下，移动刀架，表头移至齿轮齿面上即可，将节圆棒（一般使用直径符合的中心钻）放置在相邻两齿的间隙中，同样校正对点，将表压下，能与节圆棒接触并且指针跳动不超过一圈的位置。高点紧，低点松，两组对点跳动校至5mm之内即可。校表完成后，将四个卡爪充分夹紧。3.3 对刀数控加工前，对刀是必不可少的一道工序。首先，机床挂低档，卡盘旋转，利用数控面板快移按键，将刀具移至靠近零件处，再改用手轮方式，慢摇接触零件，对端面刀T2时，利用手轮将刀尖慢慢靠近齿轮齿根处的端面，当有轻微铁屑飞出时，说明刀尖已经与零件接触，此时，按下系统面板的刀具测量按键，设置当前刀尖位置为Z0点。加工中，为了节省时间增加效率 ，2号刀对完后直接进行劈端面。图3-2 Z0点的对刀面板由于T2，2号刀只需劈端面，所以不需要对X方向。镗内孔所使用的是T4,4号刀。同样利用手轮慢摇方式让刀具接近工件，当4号刀刀尖碰到接近内孔的端面时，设置此时刀尖位置为Z0点。手摇方式下使刀具沿Z向切入零件内孔，切深大约1cm即可，沿Z向退出，卡盘停转，利用游标卡尺度量切削的内孔直径值，输入面板中的测量刀具一栏，设置当前刀具的X位置。此时，加工中所用的两把刀具已经对好，如果是批量生产，后续零件装夹后，只需设置刀具总体偏移值，不需再重新对刀。3.4 A(TW)32518-2轴的加工工艺1.兰片直径96直径56（0-0.05）122.63直径43.5管，车一端面粗镗孔直径4012，倒角C0.5，测量尺寸，保证公差在20到30丝。3.大头直径46孔，在反撑大头的时候不可以过分用力，防止零件的尺寸备撑大，将事先准备好的工装把零件固定好，然后闷盖顶小头直径46（0.03）12孔，车台阶外圆至直径56（-0.04-0.07）端口倒角115导向，及直径60.3（0.2）一刀下保证直径60.3（0.2）长度为152.5，台阶根部直径60.3（0.2），外圆倒角1.545焊道，测量尺寸。4.软爪夹直径60.3（0.2）外圆，在修正软爪的时候转速不可以太高，一般在200到300左右，防止刀具受损，后定位，将零件固定好，然后打跳动，保证跳动在10丝以下，车端面保证直径60.3（0.2）长度为152，精镗孔直径47（0.0250）深12（0.10），倒各尖角C0.5。在精加工的过程中不可以使零件的直径超过公差范围，防止下一步的装配出现问题，保证直径96直径56（0-0.05）12法兰片能够正常的插入，测量尺寸。5.直径96直径56（0-0.05）12法兰片，按图纸焊接。6.机床主轴孔工装定位直径47（0.0250）孔及孔台阶内端面，修正软爪夹直径60.3（0.2）外圆，保证同心度0.05以下，按图纸车总长201、台阶长38、直径95、直径55（-0.150.3）、直径47（0.0250）深（0.10）到位，倒各尖角C0.57.铣扁保证图纸29.5尺寸8.按图纸钻各孔，倒各孔口角，功M6螺纹3.5零件图3.6程序 加工A面劈端面程序：O0001T0202M3 S500 M8G0 X70 Z5G1 Z0 F0.15X-1G0 X100 Z100M30车外圆程序及镗孔O0002T0202M3 S500G0 X70 Z5G1 X54 Z0 F0.15X55 Z-0.5Z-49X60.3G0 X100 Z100T0404M3 S600G0 X48 Z10G1 Z0 F0.15X47 Z-0.5Z-12X43.5G0 Z100X100M30加工B面O0003T0202M3 S500G0 X48 Z5