毕业设计（论文）-数控车削加工工艺分析与编程设计

重庆理工 大学毕业论文 1 编号 毕业设计（论文） 题目 数控车削加工工艺分析与编程设计 二级学院 重庆汽车学院 专 业 汽车制造 班 级 2010 级 学生姓名 学号 指导教师 评阅教师 时 间 2011-4-26 重庆理工 大学毕业论文 2 目 录 摘 要 3 Abstract 3 1 引言 4 2 零件的加工工艺设 计 5 2 1 零件的结构工艺性分析 5 2.2 毛坯的确定 6 2.3主要加工表面方法的确定 6 2.4 定位基准和夹紧方案的确定 7 2.5 工艺路线的拟定 8 3 零件 的数控加工工序设计 9 3.1 加工余量的确定 9 3.2 不锈钢的切削特点 9 3.3 刀具材料的选择 10 3.4 刀具几何参数的确定 12 3.5 切削用量的选择 13 3.6 切削液的选 择 13 3.71Cr18Ni9Ti 不锈钢的常用加工工艺 14 3.8 加工刀具的确定 16 3.9 夹具的选择 17 3.10 加工设备的选用 17 3.11 工序与工步的划分 17 4 零件的数控加工 程序 20 5 结论 26 6 致谢 26 7 参考文献 27 重庆理工 大学毕业论文 3 摘 要 在 数控编程中，工艺分析和工艺设计是至关重要的，无论是手工编程还是自动编程，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走 刀路线等。在编程过程中，还要对一些工艺问题（如对刀点，换刀点，刀具补偿等）做相应处理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。 本设计的零件为 轴，从其外形特征来看，它是一个典型的轴类零件。本文根据该零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，确定了该零件的加工方法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和切削用量等，并编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片等，最后，采用手工编程编制了该零件的数 控加工程序。 【关键词】 ： 数控加工 工艺分析 工艺设计 Abstract In CNC programming, process analysis and process design is crucial, whether it is manual or automatic programming programming, both in the pre-processing parts of the processing technology of analysis, the development of processing programs, select the processing equipment, cutting tools , fixtures, cutting the amount determined to arrange the processing order, the development of walking routes, such as a knife. In the programming process, but also a number of technology issues (such as on a knife point, ATC, the cutter compensation, etc.) and do the deal. Therefore the programming process analysis and process design is a very important work. Parts of the design for the cup axis, it is the shock absorber device for a connector, the characteristics of its appearance, it is a typical shaft parts. In this paper, according to the parts of the drawings and technical requirements in detail the parts of the CNC machining process analysis, based on the results of the analysis to identify the parts of the processing methods, clamping means, positioning the base, the use of tools, processing the order of arrangement, step into and take the knife and cutting routes, and the preparation of the parts of the CNC card processing, CNC machining processes and tool card and other cards, finally, the use of the preparation of the manual programming of CNC parts processing 重庆理工 大学毕业论文 4 And the use of digital simulation software for process simulation. Keywords: NC machining process simulation analysis of process design 1 引言 数控加工就是采用数控程序控制机床进行零件加工的一种加工方法，相对于普通机床加工，数控加工具有加工效率高、劳动强度低、加工精度高、柔性好等一系列优点。数控机床加工中，数控程序（数控加工程序）是不可缺少的一部分，数控机床之所以能加工出各种形状、不同尺寸和精度的零件，就是因为编程人员为它编制了不同的加工程序。编写数控加工程序的过程就是将加工零件的工艺过程、工艺参数（进给速度、主轴转速和背吃刀量等）、位移数据及开关命令（换刀、切削液开 /关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工 程序单，并记录在信息载体上，再通过信息载体将数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程序的内容加工出合格的零件。数控程序编写的如何，直接影响零件加工质量。 数控编程分手工编程和自动编程。手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及加工程序的编制工作。当零件形状不十分复杂或加工程序不太长时，采用手工编程方便、经济。自动编程是利用计算机通过自动编程软件完成对刀具运动轨迹的计算、加工程序的生成及刀具加工轨迹的动态显示等。对于加工零件形状复杂，特别是涉及三维立体形状或刀具运动轨迹计算繁琐时，常采用自动编程。 在 数 控编程中，工艺分析和工艺设计是至观重要的，无论是手工编程还是自动编程，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。在编程过程中，还要对一些工艺问题（如对刀点，换刀点，刀具补偿等）做相应处理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。 本设计的零件为轴，从其外形特征来看，它是一个典型的轴类零件。本文根据该零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，确定了该零件的加工方法、装夹方式、定位基 准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和切削用量等，并编制了零件的数控加工工重庆理工 大学毕业论文 5 艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片等，最后，采用手工编程编制了该零件的数控加工程序。 2零件的加工工艺设计 图 2.1零件图 图 2.1 所示为轴零件的零件图，其材料为不锈钢，毛坯尺寸为 100mmX160mm（直径 *长），批量生产 2.1 零件的结构工艺性分析 图 2.1 所示零件，它属于阶梯轴类零件，由圆柱面、圆弧面、孔、 圆锥、 倒角等组成。 根据工作性能与条件，该图样 (图 2.1)规定了轴上内、外圆表面的尺寸、位置精度和表面粗糙 度值。这些技术要求必须在加工中给予保证。该杯轴的关键工序是 92mm 外圆柱面、 75.43mm 和 66.69mm 内圆柱面 的加工，同时内孔深度重庆理工 大学毕业论文 6 尺寸 92mm保证也是加工过程中的重点。该零件的整个加工过程包括 车端面、钻孔、镗孔、倒角、外圆、圆弧与直线过渡、切断。 2.2 毛坯的确定 在制定工艺规程时，正确地选择 毛坯 有着重大的技术意义。 毛坯 种类的选择，不仅影响着毛坯制造的工艺、而且对零件的机械加工工艺、设备和工具的消耗以及工时定额也都有很大的影响。因此，正 确选择毛坯，需要毛坯制造 及机械加工零 件 方面的工艺人员紧密配合， 以兼顾冷、热加工两方面的要求。 机械 加工中常见的毛坯 （ 1）铸件：形状复杂的毛坯，宜采用铸造方法制造。 （ 2）锻件：锻件有自由锻造锻件和模锻件两种 （ 3）型材：机械制造中的型材按截面形可分为圆钢、方钢、六角钢、 扁钢、角钢、槽钢和其他特殊截面形状的型材。 （ 4）组合毛坯：将铸件、锻件、型材或经局部机械加工的半成品组合在一起，也可作为机械加工的毛坯，组合的方法一般是焊接。 毛坯选择的的两种不同 一种是毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近，零件制造的大部分劳动量用于毛坯，机械加工多为精加工，劳动量和费用 都比较少；另一种是毛坯的形状及尺寸与零件相差较大，机械加工切除较多材料，其劳动量及费用也较大。 毛坯选择应考虑的因素 1 零件材料的工艺特性及零件材料组织和性能的要求 2 零件的结构形状与外形尺 3 生产纲领的大小 4 现有生产条件 该轴材料为不锈钢，因其属于中、小 轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择 100 的热轧不锈钢作毛坯。 2.3 主要加工表面方法的确定 该轴大都是回转表面，并且精度要求不高，主要采用车削成形。外圆表面的加工方案可为：粗车 半 精车 精车 内圆表面的加工方案可为：钻孔粗镗精樘 重庆理工 大学毕业论文 7 2.4 定位基准和夹紧方 案的确定 根据零件的结构形状和加工精度的要求，正确选择零件加工时的定位基准是制订加工工艺规程时应先考虑的主要问题之一 。 零件加工的第一道工序只能用毛坯的表面来定位，这种定位基准成为粗基准。在以后的工序中用已加工表面来定位，称精基准。 基准按功用不同分为设计基准和工艺基准 1. 设计基准 在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准。 2工艺基准 在加工和装配过程中使用的基准。按作用不同又分为： (1) 定位基准。在加工中使用工件在机床或夹具上占有正确的位置所采用的基准。 （ 2）测量基准。零件检验时，用以测 量已加工表面尺寸和位置所用的基准 （ 3）装配基准。在装配时用以确定零件或部件在机械产品中位置的基准 粗基准的选择原则 (1) 保你证加工表面与不加工表面之间的相互位置尺寸要求，应选用不加工作为粗基准。 （ 2）多加工表面或不加工表面与加工表面之间相互之间位置要求不严格的零件，粗基准的选择应能保证合理地分配各加工表面的余量。 如图 2.1 所示的轴零件图， 应采用热轧不锈钢的毛坯 100mm 的 外圆作为粗基准 （ 3）作为粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整，以便零件夹紧可靠。 （ 4）粗基准一般不能重复使用。 精基准 的选择原则 选择精基准时。主要考虑保证零件加工精度，同时考虑装夹准确、可靠和方便，而且夹具简单。在选择精基准时应遵循以下原则： （ 1） 基准重合原则 （ 2） 基准统一原则 （ 3） 便于装夹原则 在确定夹紧方案时应注意下列三点： 1尽可能作到设计、工艺与编程计算的基准统一； 2尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量可能做到在一次装夹后就能加重庆理工 大学毕业论文 8 工出全部待加工表面； 3避免采用占机人工调整装夹方案。 2.5 工艺路线的拟定 综合 数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道 数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其他加工工艺衔接好。数控加工工艺路线设计中应特别注意以下几个问题： 1 工序的划分 根据数控加工的特点，数控工序的划分一般可按下列方法进行： （ 1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。 （ 2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制，机床连 续工作时间的限制，各机床负荷率平衡等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难，因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。 （ 3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。 （ 4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗精加工的过程，都要将工序分开。 2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； 重庆理工 大学毕业论文 9 （ 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； （ 4）在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。 3数控加工工序与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工 序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如：要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样一来才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。 综合 上述分析， 按照由基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、就近不就远的原则确定该 轴的工艺路线如下： 下料车左端面钻孔粗镗孔精镗孔 不 掉头装夹车右端面粗车外圆精车外圆切断检验入库。 3 零件的数控加工 工序 设计 3.1 加工余量的确定 为了保证 加各加工方面都有足够的加工余量，应选择工件余量最小的面为粗基准，故选用 100mm 的外圆表面作为基准，分粗、半精、精加工得到，粗加工时为保证半精加工的精度及表面粗造度，留 0.5mm 的精加工余量。考虑到精加工，根据零件的材料和刀具的刚性留 0.3mm 的精加工余量，为保证零件的精度和粗糙 度，提高主轴转速 和切削速度 。 通常含铬量大于 12或含 Ni 量大于 8的合金钢。由于不锈钢中加入了较多的 Cr 和 Ni，改变了合金的物理和化学性质，大大增强了抗腐蚀能力，并在较高温度（ 450）下仍具有较高强度。 1Cr18Ni9Ti属于奥氏体不锈钢，该钢种具有优良的力学性能，在大气或腐蚀性介质中具有良好的耐腐蚀能力，并具有 较突出的 冷变形能力和无磁性等特性。一般来说，不锈钢被 认为是切削加工性能较差的金属材料， 1Cr18Ni9Ti 不锈钢尤为突出，与 45钢相比，其相对可切削性仅为 0.3-0.5，属典型的难加工材料。 3.2 不锈钢的切削特点 （ 1） 切削力大 重庆理工 大学毕业论文 10 奥氏体不锈钢表现尤为突出，这种材料虽然硬度不高（例如， 1Cr18Ni9Ti的 硬度 HB 187），但塑性很好（断后伸长率 =40，断面收缩率 =60），因此在切削过程中塑性变形大，使切削力增加 。在相同条件下， 1Cr18Ni9Ti 的单位切削力比 45 钢大 25以上。 （ 2） 加工硬化严重 在各种不锈钢中，以奥氏体不锈钢 和奥氏体 -铁素体不锈钢的 加工硬化现象最为严重。他们塑性很大，在塑性变形时金格会产生强烈扭曲，同时，奥氏体稳定性差，在切削力作用下， 部分奥氏体会变成马氏体，再加上化合物杂质在切削热的作用下易于分解，呈 弥散性分布，使切削加工时产生硬化层，也加剧了加工硬化现象。 （ 3） 刀具易产生粘附磨损 在 切削过程中，不锈钢在高温条件易与刀具材料产生亲和作用，使刀具和切削之间产生粘结和扩散，形成积屑瘤，从 而造成刀具的粘附磨损，降低刀具使用寿命。 （ 4） 切削区局部温度高 加工不锈钢材料所需切削力大，分离切削的功率也大，产生的切削热多，加上不锈钢的 导热性差（ 1Cr18Ni9Ti 不锈钢的 导热系数仅为 45 钢的 1 3），从而使切削区局部温度很高（大量切削热集中于切削区和刀 -屑界面上），在相同加工条件下， 1Cr18Ni9Ti 的切削温度比 45钢高出 200 -300左右。 合理选择切削加工工艺 由于 1Cr18Ni9Ti 不锈钢切削加工性差，因此必须合理选择切削加工工艺，以获得良好的加工效果。 3.3 刀具 材料 的选择 刀具 的选择是数控加工工序设计的主要内容之一，它不但影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控机床主轴转速比普通机床高 1-2 倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善，数控加工用的刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的改善。例如，目前涂层刀具，立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具与金刚石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。然而，从如何加工的角度看， 加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。 数控机床对所使用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数重庆理工 大学毕业论文 11 控机床真正发挥效率。在选择数控机床所用刀具时应注意以下几个方面： 1良好的切削性能。现代数控机床正向着高速、高刚性和大功率方向发展，因而所使用刀具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，这是由于在数控机床上为了保证加工质量，往往实行按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。 2较高的精度。随着数控机床、柔性制造系统的发展，要求刀具能 实现快速和自动换刀；又由于加工的零件日益复杂和精密，这就要求刀具必须具备较高的形 状精度。对数控机床上所用的整体式刀具也提出了较高的精度要求，有些立铣刀的径向尺寸精度高达 5 m以满足精密零件的加工需要。 3先进的刀具材料。刀具材料是影响刀具性能的重要环节。除了不断发展常用的高速钢和硬质合金钢材料外，涂层硬质合金刀具已在国外普遍使用。硬质合金刀片的涂层工艺是在韧性较大的硬质合金基体表面沉积一薄层（一般 5 7 m）高硬度的耐磨材料，把硬度和韧性高度地结合在一起，从而改善硬质合金刀片的切削性能。 合理选择刀具材 料 是保证高效切削加工不锈钢的 重要条件。根据不锈钢的切削特点，要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点。目前常用的刀具材料包括硬质合金和高速钢两大类。 （ 1） 硬质合金 和大多数难加工材料一样，加工 1Cr18Ni9Ti 不锈钢时切削力较大，切削与前刀面接触时间短，切削力集中在切削刃附近，容易产生崩刃现象，因此宜选用YG类硬质合金加工。 YG 类硬质合金韧性较好，有较高的耐磨性和红硬性，导热性也好，比较适合加工不锈钢材料。通常推荐使用 YG3X、 YG8、 YW1、 YW2A、 YW3等牌号。这些材料具有较高 的硬度（ 74-82HRC） 、耐磨性和耐热性（约 850-1000），以 及较高的强度、韧性和导热系数。若采用新牌号硬质合金（如 813、758、 712、 798、 YM051、 YM052 等）切削不锈钢，可获得更好的效果。例如， 813硬质合金刀具具有较高的硬度（ 91HRA） 和强度（ 1570MPa） ,又具有良好 的高温韧性、抗氧化性和抗粘结性，其组织致密，耐磨性好，用于车削 1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢效果极佳。 （ 2） 高速钢 当工件的形状、尺寸和结构不便使用硬质合金刀具加工 ，或硬质合金刀具易于损坏时，就需要选用高速钢 刀具。普通高速钢（ W18Cr4V） 刀具耐用度低，已重庆理工 大学毕业论文 12 不 符合加工要求。可以采用新型高速钢刀具，如含钴高速钢（如 W2Mo9CR4vCo8） 、含铝高速钢（如 W6Mo5Cr4V2Al） 、含 氮高速钢（ W12MO3Cr4V3N） 等刀具。 3.4 刀具几何参数的确定 合理选择刀具几何参数，对于提高刀具耐用度和工件加工质量非常重要。 （ 1） 前角 在保证刀具具有足够强度的前提下，应选用较大的前角，因为大前角不仅能够降低切削力和切削温度，而且可以减小硬化层深度。高速钢刀可选取 =10 -20，硬质合金刀可选取 =5 -10 （ 2） 后角 增大后角能减小后刀面与加工表面摩擦，但会降低切削刃的强度和散热能力。合理的后角取值取决于切削厚度，切削厚度较小时，宜选用较大的后角； 粗加工时，一般选用后角 =6-10；精加工时，一般选用后角 =10-20 ，还可以采用在切削刃上负倒棱等措施来强化切削刃，以提高刀具的耐磨能力。 （ 3） 主偏角 Kr 、副偏角 Kr 、和刀尖圆弧半径 rc 一般选取主偏角 Kr=45 -75，副偏角 Kr =8 -15。为了增大刀尖强度，一般应刃磨出刀尖圆弧半径，刀尖圆弧半径 rc=0.2-0.8mm. (4)刃倾角 刃倾角 主要影响刀尖强度和切屑流动方向。为了增大强度，刃倾角 应选负值。 （ 4） 刀具表面粗糙度 加工不锈钢时，切屑对刀具的粘附性强，容易产生积屑瘤，因此要求刀具的前、后刀面及刃口的表面粗糙度值较小（ Ra0.4 以下），以降低切削阻力，减小切削粘附，提高刀具耐用度。 3.5 切削用量的选择 合理选择切削用量，是改进切削效果的重要途径。切削用量对加工不锈钢时的加工硬化、切削力、切削热等有很大的影响，尤其对刀具的耐用度影响较大。根据切削原理，对切削温度和刀具耐用度影响最大的切削参数是切削速度 Vc,进给重庆理工 大学毕业论文 13 量 f 次之，背吃刀量 ap. (1) 切削 速度 Vc 为了保证合理的刀具耐用度，可适当降低切削速度。切削不锈钢时，切削速度通常可按切削普通碳钢的 40 -60来选取。 (2)背吃刀量 ap 粗加工时余量较大，应选用较大的背吃刀量，以减少走刀次数，同时可避免刀尖与工件毛坯表皮接触，以减轻刀具磨损。但背吃刀量也不宜过大，否则会引起振动。粗加工时，可选取 ap=2-5mm。精加工时，可选取较小的背吃刀量，同时还要避开 硬化层，一般可选取 ap=0.2-0.5mm. (3) 进给量 f 增大进给量会使切削残留高度和积屑瘤高度加大，通常选用 f=0.1-0.8mm。为了提 高加工表面质量，精加工时应采用较小的进给量，但不得小于 0.1mm，以免在加工硬化区进行切削。还应注意，进给量 f 与背吃刀量 ap 成反比。 3.6 切削液的选择 由于不锈钢的切削加工性较差，因此，与切削普通碳素钢相比，切削不锈钢时选用的切削液应具有更好的冷却性能、润滑性能和抗粘结性能（渗透性） 常用的切削液包括： （ 1）乳化液：具有良好的冷却性能，重要用于不锈钢的粗车、 磨削与钻孔，浓度较大的 乳化液或含硫、氯等极压剂的乳化液（如硫化乳化液）亦可用于铰孔。 （ 2）硫化油：具有一定的冷却性能和润滑性能，且来源丰富、成本 较低 。 （ 3）加入极压或油性添加剂的冷却液：具有良好的润滑性能，主要用于不锈钢的精加工。 （ 4）四氯化碳 +矿物油或其他油类：矿物油或其他油类添加四氯化碳 后，可大大提高其渗透性，特别适合 1Cr18Ni9Ti 等奥氏体不锈钢的精加工。 （ 5）液体二硫化钼：可作为不锈钢铰孔、攻螺纹等加工的 切削液。 重庆理工 大学毕业论文 14 需要特别强调，由于切削不锈钢时发热量大，因此应尽可能采用喷雾冷却、高压冷却等高效冷却方法。 3.71Cr18Ni9Ti 不锈钢的常用加工工艺 不锈钢的钻削加工 为了提高钻头的刚度和强度，保证排屑顺畅，防止已加工表面拉伤 及钻头折断，确保钻头的使用寿命，加工不锈钢的钻头应具有较大的倒锥度和螺旋角，并采取开分屑槽、磨低和磨短横刃（或磨成双重顶角 ） 等修磨措施。这样，因钻头外刃分屑槽深度较小，各段切削刃的排屑方向不同，可使切屑互相撕裂，形成螺旋状并自然折断，从而可取得良好的断屑、排屑效果。 此外，必须正确刃磨钻头几何形状，两切削刃应保持对称。如钻头后角过大，会产生“扎刀”现象，引起颤振，使钻出的孔呈多角形。为了减小钻孔轴向力，应对横刃进行修磨。加工时，钻头必须装正，保持钻头切屑刃锋利，用钝后应及时修磨。应合理选择钻头几何参数和钻削 用量。根据钻孔深度要求，应尽量缩短钻头长度、加大钻 芯厚度，以增大刀具刚性。用高速钢钻头钻孔时，切削速度不宜过高，以免 烧伤切屑刃。进给量不宜过大，以防钻头磨损加剧或使孔钻偏。在切入和切出时应适当调小进给量。冷却润滑应充分，切削液一般选用硫化油为宜，流量应不小于 5-8L/min,不可中途停止冷却。 1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢的常用钻削用量见下表 1 表 1.1Cr18Ni9Ti 奥氏体不锈钢的钻削用量 钻头直径 d(mm) 主轴转速 n(m/min) 进给量 f(mm/r) 5 700-1000 0.08-0.15 5-10 500-750 10-15 400-600 0.12-0.25 15-20 200-450 0.15-0.35 20-30 150-400 30-40 100-250 0.20-0.40 重庆理工 大学毕业论文 15 不锈钢的车（镗）削加工 车（镗）削不锈钢时，切削不易卷曲和折断，因此，刀具断屑槽参数的选择显得尤为重要。常用的断屑槽为全圆弧型，宜选用较大的前角：粗加工时选取 10-15；半精加工时选取 15 -20；精加工时选取 20 -30 。同时采用较小的负倒棱或过渡刃 。此外，进给量的选取不宜过 小：车（镗）削马氏体不锈钢或铁素体不锈钢时可选 0.07-0.18 mm/r。 图 1 为一种适合加工直径 50mm 以下 1Cr18Ni9Ti 等奥氏体不锈钢的切断刀，刀片材料选用 YW1、 YW2、 YG8N。该刀具的主要特点： 采用较大的前角，以减小切削变形和摩擦； 采用过渡刃，以增大刀尖强度； 最重要的一点是必须采用 0刃倾角（如有条件可在工具磨床上磨出），因为对不锈钢进行切断加工时，切削与槽壁摩擦严重，如切屑不能垂直卷出，就 会产生挤屑现象，严重时会发生打刀。切削刃磨出 0.2mm 左右的负倒棱，可减少磨削时的崩刃现象，可获得较好的刃口质量。刀体下部采用鱼肚形，以 增加刀具刚性。刀具的副后角用砂轮外圆磨出，刚性较好，实际后角约为 2 -3。推荐切削用量为：切削速度 Vc=（ 60-80）m/min, 进给量 f=(0.12-0.15)mm/r,同时应使用切削液充分冷却润滑。不锈钢的常用切削用量见表 2 重庆理工 大学毕业论文 16 3.8 加工刀具的确定 在如何使用数控机床刀具方面，也应掌握一条原则：尊重科学，按切削规律办事。对于不同的零件材质，在客观规律上就有一个 切削速度（ v）、背吃刀量（ aP）、进给量（ f）三者互相适应的最佳切削参数。这对大零件、稀有金属零件、贵重零件更为重要，应在实践中不断摸索这个最佳切削参数。 根据加工要求需选择刀具如下 : 1 号刀：机夹车刀 (硬质合金可转位刀片，副偏角 Kr大于 50度 )； 2 号刀：宽 4mm 的硬质合金焊接切槽刀； 3 号刀 : 12 机夹镗刀 (硬质合金可转位刀片，主偏角 Kr大于 90 度、刀杆直径为 12)； 4 号刀： 20 机夹镗刀 (硬质合金可转位刀片，主偏角 Kr大于 90 度、刀杆直径为 20)； 钻孔刀： 40 锥柄麻花钻。 重庆理工 大学毕业论文 17 3.9 夹具的 选择 由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点： 1当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，可调式夹具及其它通用夹具； 2当小批量或成批生产时才考虑采用专用夹具，但应力求结构简单； 3夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）； 4装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，有条件时，批量较大的零件应采用气动或液压夹具、多工位夹具。 该零件为典型的轴类零 件 ,形状很规则，在外型上没有什么特殊要求，故夹具选用三爪自定心卡盘即可。三爪卡盘装夹工件时可自动定心，不需找正。但需要注意的是，用三爪卡盘夹紧工件时，为保证足够的夹紧力，一般要留有 20mm 以上的夹持长度。 3.10 加工设备的选用 根据被加工零件的外形、材料与加工精度等条件 ,选用云南机床有限公司生产的，配备广州数控系统的 GSK980TDA数控车床。 3.11 工序与工步的划分 该零件加工的加工工序依据装夹次数划分，可划分两道工序，即工序 1为装夹零件左端加工零件右端内型面和工序 2 不掉头装夹零件左端加工零件外型面 具体工序、工步划分如下： 工序 1：为装夹零件左端加工零件右端内外型面 1.下料 ,用线割机切 100 的不锈 圆钢 ，长度为 160mm。 2.装夹毛坯左端，加工右端 ,棒料伸出卡盘外约 128mm 找正后夹紧。 重庆理工 大学毕业论文 18 3.用 1号刀车平端面。（主轴转速为 800r/min) 4.把 40mm 锥柄麻花钻装入尾座 ,移动尾架接近端面后锁紧 ,主轴以600r/min，转动尾座手轮钻 40 的孔 ,使孔深大于 89mm 小于 92mm。然后通过车端面来控制孔深 92mm。（钻孔时需开切削液） 5. 用 4号 刀采用 G71 进行零件内孔的粗镗循环 加工， X 轴的精加工余量应为负值。（主轴转速为 400r/min,采用 G99 每转进给 F=0.3 mm/r) 6.用 3 号刀 进行零件内孔的精镗循环加工。（主轴转速为 400r/min,采用 G99 每转进给 F=0.2mm/r) 工 厂 数控加工 工序卡 产品名称或代号 零件名称 材 料 零件图号 SK0001 不锈钢 SNT-JZQ-00054 工序号 程序编号 夹具名称 设备名称 车 间 1 O0001 三爪自定 心卡盘 GSK980TDA 数控车床 机加工车间 工步号 工步内容 刀具号 主轴转速(r.min-1) 进给速度（ mm.r-1） 背吃刀量 /mm 备注 1 车平左端面 T01 400 0.1 0.5 2 钻 40 的孔 300 0.1 0.5 3 左端外轮廓 粗车加工 T01 600 0.15 1 4 零件内孔的 粗镗加工 T04 400 0.3 0.5 X轴的精加工余量应为负值 重庆理工 大学毕业论文 19 5 零件内孔的 精镗加工 T03 400 0.2 0.2 6 左端轮廓精加工 T1 1200 0.08 编制 审核 批准 工序 2：不掉头装夹零件左端加工零件右端外型面 7.用 1 号刀车车端面并控制总长在 122 0.5mm 内。（主轴转速为 800r/min,采用 G99 每转进给 F=0.1mm/r) 8.用 1 号刀采用 子程序 进行零件右端面的轮廓循环粗加工。（主轴转速为600r/min,采用 G99 每转进给 F=0.3mm/r) 9.用 1号刀采用 调用子程序 进行零件右端面的轮廓循环精加工。（主轴转速为1200r/min,采用 G99 每转进给 F=0.2mm/r) 10.用 2 号刀进行切 断 加工。（主轴转速为 400r/min, F=0.05mm/r) 工 厂 数控加工 工序卡 产品名称 或代号 零件名称 材 料 零件图号 GSK-0001 不锈 钢 SK-JD-001 工序号 程序编号 夹具名称 设备名称 车 间 2 O0002 三爪自定 心卡盘 GSK980TDA型数控车床 机加工车间 工步号 工步内容 刀具号 主轴转速(r.min-1) 进给速度 *（ mm.r-1） 背吃刀量 /mm 备注 1 车端面并控制总长在 122 0.5mm 内 T1 700 0.1 2 零件右端外轮廓 T1 600 0.15 1 重庆理工 大学毕业论文 20 粗加工 3 零件右端外轮廓 精加工 T1 1200 0.1 0.2 4 切 断 加工 T2 400 0.05 2 编制 审核 批准 4 零件加工 程序 由于该零件轮廓主要由直线和圆弧构成，不需要复杂计算，因此采用手工编程，右端加工程序，所选机床系统为 GSK980TDA 数控系统。 具体程序如下： 参考程序： (采用 GSK980TDA 广州数控系统编程 ,刀架后置 ) 程序一 O0001(大孔镗车刀车削内孔） N0010 T0404 M03 S400 (主轴正转 ,转速为 400 转每分钟 ) N0020 G0 X19 Z5 M08 （换 T04并建立刀补 ,开冷却 液 ) N0030 G71U0.5 R0.5 G99 F0.3 （采用 G71 循环 ,进刀量为 0.5mm,退刀量为0.5mm采用转进给 ,进给速度为每转 0.3mm ) N0040 G71 P50 Q90 U-0.2(快速接近工件端面的径外圆 进刀量为 0.2 mm) N0050 G01 X75.42 ( 快速移动至循环起点 ) N0060 Z3（快速退刀至循环起点） N0070 G01 W-35.3（内孔直线车削） N0080 G03 X67.54 W-33 R140 （车削内孔圆弧 R140） N0090 G03 X19.94 W-18.7 R24.48（车削内孔圆弧 R24.48） N0100 G0 Z100（快速 Z向退刀） N0110 M30（主轴停止） O0003（小孔镗刀精车削内孔） N0010 T0303 M03 S400(主轴正转 ,转速为 400 转每分钟 ) 重庆理工 大学毕业论文 21 N0020 G0 X81 Z5 （换 T03 并建立刀补 ,开冷却液 ) N0030 G1 Z0 G99 F0.2(接近工件端面采用转进给 ,进给速度为每转 0.2mm) N0040 G1 X81.22（ X向引刀） N0050 G2 X75.42 W-2.9 R2.9 （精车削倒角圆弧 R2.9） N0060 G1 W-32.4（内孔直线车削） N0070 G3 X67.54 W-33 R140 （精车削内孔圆弧 R140） N0080 G3 X19.94 W-18.7 R24.48（精车削内孔圆弧 R24.48） N0090 G1 X6（快速 X 向退刀） N0100 G0 Z100 （快速 Z向退刀） N0110 M30 （主轴停止） O0002(外圆车刀车削外圆形状） N0010 T0101 M03 S700(换 T01 主轴正转 ,转速为 700 转每分钟 ) N0020 G00 X138 Z0 （快速移动至外端面） N0030 G99 F0.3 M08（采用转进给 ,进给速度为每转 0.3mm，冷却液开） N0040 M98 P242002（外圆加工循环开始，循环次数 24） N0050 G01 U-0.3 F0.1（采用转进给 ,进给速度为每转 0.1mm，进刀量为 0.3mm） N0060 M98 P12002（精加工循环次数 1） N0070 G00 X140 Z20(快速退刀 ) N0080 M30（主轴停止） O2002(子程序）（调用子程序） N0010 G0 U-20 （快速定位） N0020 G3 U5.7 W-2.38 R2.89（车削圆弧 R2.89） N0030 G3 U-27.72 W-99 R160 （车削圆弧 R160） N0040 G02 U1.8 W-6.63 R6（车削圆弧 R6） N0050 G1 W-5（直线车削） N0060 U5（退刀） N0070 W-4（直线车削） 重庆理工 大学毕业论文 22 N0080 U5（退刀） N0090 W-10（直线车削） N0100 G0 U28.72 （快速 X 向退刀） N0110 Z3（快速 Z 退刀） N0120 M99（子程序结束） 附表 1 机械加工工艺过程卡片 机械加工工艺过程 卡片 产品型号 SK10554 零件图号 SK-JD-001 产品名称 10数控 554 零件名称 GSK-0001 材料牌号 不锈钢 毛坯种类 热轧圆钢 毛坯外形尺寸 100X160 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 备料 2 下料 车端面、钻孔、镗孔、 车外圆、 数控车 床 3 切断 普通车床 4 检查尺 寸 测量工件的尺寸 游标卡 尺 入库 编制 审核 批准 共 页 第 页 重庆理工 大学毕业论文 23 附表 2 数控加工工序卡片 数控加工工序卡片 产品型号 SK10554 产品名称 10 数控 554 零件名称 材料牌号 毛坯种类 毛坯外形尺寸 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 粗车、精车 数控车床 GSK980TDA O0001 1 三爪自定心卡盘 工 步 号