螺纹轴配合件数控加工工艺设计与编程毕业论文.doc

编号 淮安信息淮安信息职业职业技技术术学院学院 毕毕业业论论文文 题 目螺纹轴配合件数控加工工艺设计与编程 学生姓名王俊 学 号231020 系 部机电工程系 专 业数控技术 班 级231020 指导教师殷红梅 教授 顾问教师 二 一二年十一月 摘 要 本设计的零件为轴类配合件 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 根据分析的结果 确定了加工方法 装夹方式 定位基准 加工顺序 工步划分 走刀路线 切削用量 刀具选择和量具选择 等 并编制了刀具卡片 走刀路线图和数控加工工艺卡片 并采用手工编程编 制加工程序 最后 采用手工编程编制了该零件的数控加工程序 关键词关键词 配合件 工艺分析 手工编程 目录目录 摘摘 要要 I 第一章第一章 绪论绪论 1 1 1 数控技术的发展趋势 1 1 2 课题研究的背景 1 1 3 课题来源及选题依据 1 1 4 设计的意义 2 1 5 本课题所做工作 2 1 6 本课题重点难点 2 第二章第二章 曲面配合轴的工艺分析曲面配合轴的工艺分析 3 2 1 配合件的零件图 3 2 1 1 零件图 1 3 2 1 2 零件图 2 4 2 2 零件数控加工工艺分析 4 2 2 1 零件图加工工艺分析 4 2 2 2 确定毛坯 5 2 2 3 配合件主要加工面方法的确定 5 2 3 定位基准与装夹方式的确定 5 2 3 1 配合件定位基准的确定 5 2 3 2 确定合理的装夹方式 6 2 4 加工设备的选用 6 2 5 数控加工顺序的确定 6 2 5 1 加工顺序安排原则 7 2 5 2 工序的顺序安排 7 2 6 刀具选择 7 2 6 1 刀具材料的选择 7 2 6 1 刀具的分类 8 2 6 3 刀具选择 8 2 7 对刀方式与基点的计算 9 2 7 1 对刀方式 9 2 7 2 基点的计算 9 2 8 量具的选择 9 2 9 数控车削切削用量 10 2 9 1 选择切削用量的一般原则 10 2 9 2 计算切削用量 12 第三章第三章 曲面配合轴加工工艺设计曲面配合轴加工工艺设计 14 3 1 数控加工工艺设计概述 14 3 2 曲面配合轴工序与工步划分 14 3 2 1 件 2 的加工工序 工步划分 14 3 2 2 件 1 的加工工序 工步划分 15 3 3 零件刀具卡片和工艺卡片制定 15 3 3 1 件 2 加工工序卡片 15 3 3 2 件 1 加工工序卡片 18 第四章第四章 程序编制程序编制 22 4 1 程序的编制 22 4 2 尺寸精度的保证 26 第五章第五章 总结与展望总结与展望 27 5 1 总结 27 5 2 展望 27 致致 谢谢 29 参考文献参考文献 30 第一章 绪论 1 1 数控技数控技术术的的发发展展趋势趋势 我国对数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进之势 数控技术及装备是发 展新兴高新技术产业和尖端工业的技能技术的最基本装备 数控技术在制造业 的扩展与延伸所产生的辐射作用和波及效果 足以给机械制造业的产业结构 产品结构 制造方式及管理模式等带来深刻的变化 数控技术虽然先进 但是数控机床还是由人来控制的 要想加工一个精密 的零件首先必须对零件进行所要要求的工艺分析 还要有一个很合理的设计 数控加工工艺是指采用数控机床加工零件时 所运用各种方法和技术手段的综 合 应用于整个数控加工工艺过程 数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控 机床上直接改变加工对象的形状 尺寸 表面位置和状态等 使其零件不断的 被加工出来 由于数控机床综合应用了电子计算机自动控制 伺服驱动 精密 检测与新型机械结构等方面的技术成果 具有高柔性 高精度与高自动化的特 点 因此采用的数控加工手段解决了机械制造业中常规加工技术难以解决甚至 是无法解决的单件小批量 特别是复杂型面零件的加工 在本设计课题内容的 选取上 力求将数控专业要求具备的机械制图能力 数控加工工艺分析能力 数控加工工艺设计能力 工艺文件编写能力 数控加工程序编制能力和数控零 件加工等能力融入其中 1 2 课题课题研究的背景研究的背景 本设计课题为典型螺纹配合零件数控加工工艺设计 选取的零件主要参照 企业真实零件 该零件包括圆弧 圆柱面 椭圆 内 外螺纹等加工工艺分析 与编程 同时它的加工质量至关重要 它影响着机器的装配精度 工作精度 使用性能和寿命 对于本设计零件主要是通过搜索相关的数控车削的资料 到 图书馆查阅相关的书籍 了解到数控加工工艺与编程的想关知识从而编写毕业 设计 通过自主学习和指导老师的帮助下形成了设计思想从而完成了本次的毕 业设计 1 3 课题课题来源及来源及选题选题依据依据 本设计以典型螺纹轴类配合件为研究对象 本毕业设计课题来源马勒发动 机零部件有限公司 针对螺纹配合件的数控加工工艺进行设计与编程 以此来 为螺纹配合在实际生产实践应用中提供更多的理论知识 本课题将采用的数控加工工艺是以机械制造业中的工艺的基本理论知识为 基准 结合数控机床的特点 综合运用了多方面的知识解决轴类零件车削加工 工艺问题 既可以节约能源 提高加工效率以及加工精度 又可以有效的利用 数控机床消除人为因素带来的误差 本文的数控加工工艺的内容包括了机械加 工工艺和数控加工程序编制的基本知识和基本理论 典型零件加工工艺分析的 方法 研究宗旨是如何科学的最优的设计加工工艺 充分结合数控机床的特点 实现数控加工中的优质 高产和低耗 1 4 设计设计的意的意义义 本论文是对整个设计过程的描述 包容了零件图样的分析 刀具夹具的选 用 工艺路线的拟定以及手工编程的全部内容 在零件的加工过程中工艺分析 是尤其重要的 而数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据 没有符 合实际的数控加工工艺 就不可能有真正可行的数控加工程序 所以这次设计 的重点就在数控加工工艺上 结合数控加工工艺要求和零件的使用要求对零件 的数控加工工艺流程作了的分析 本课题将数控加工技术引进到车削加工工艺中 主要研究数控加工技术对 轴类零件的加工要求 轴类零件的加工在机械加工领域里是一个不可或缺的组 成部分 本课题将采用的数控加工工艺是以机械制造业中的工艺的基本理论知 识为基准 结合数控机床的特点 综合运用了多方面的知识解决轴类零件车削 加工工艺问题 既可以节约能源 提高加工效率以及加工精度 又可以有效的 利用数控机床消除人为因素带来的误差 对本设计轴类零件的数控加工工艺分 析与设计是很重要的 为轴类配合零件在实际生产实践应用中提供更多的理论 知识 也为技师培训和学生实践提供更多的借鉴 1 5 本本课题课题所做工作所做工作 本文对一组配合零件的图纸及技术要求 对该组合件进行了详细的数控加 工工艺分析 根据分析的结果 选择合适的毛坯尺寸为 70X160mm 70X75mm 确定了该组合零件的主要加工面为粗车 精车 使用三爪自定心卡盘 选择中心线为定位基准 选择合适的使用刀具 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 片和刀具卡片 最后 采用手工编程编制了该零件的数控加工程序 主要学会 分析内外螺纹 锥面 圆弧 椭圆的加工工艺分析与编程 本设计主要是通过 搜索相关的数控车削的资料 到图书馆查阅相关的书籍 了解到数控加工工艺 与编程的相关知识从而编写毕业设计 通过自主学习和指导老师的帮助下形成 了设计思想从而完成了本次的毕业设计 1 6 本本课题课题重点重点难难点点 该论文所做零件的加工难点主要是对于零件 1 外轮廓曲面圆弧的加工与各 圆弧基点的计算与件 1 与件 2 配合后 30 斜面间隙 0 02 0 08 在本文中我重点介绍 了对件 1 外轮廓局部基点的计算 第二章 螺纹配合轴的工艺分析 2 1 配合件的零件配合件的零件图图 图 2 1 件 1 与件 2 装配图 图 2 1 所示为的螺纹配合轴的零件图 其材料为 45 钢 零件的尺寸为 70 157mm 件 1 件 2 两件配合后 30 斜面间隙 0 02 0 08 件 1 件 2 两件配合 前需要清除金属屑并涂机油 无其他技术要求 2 1 1 零件零件图图 1 技术要求 材料为技术要求 材料为 45 钢钢 未注倒角为未注倒角为 C1 无热处理及硬度要求 无热处理及硬度要求 不得用锉刀 不得用锉刀 砂布修整零件表面砂布修整零件表面 图 2 2 件 1 的零件图 2 1 2 零件零件图图 2 技术要求 材料为技术要求 材料为 45 钢钢 未注倒角为未注倒角为 C1 无热处理无热处理 及硬度要求及硬度要求 不得用锉刀 砂布修整零件表面不得用锉刀 砂布修整零件表面 图 2 3 件 2 的零件图 2 2 零件数控加工工零件数控加工工艺艺分析分析 2 2 1 零件零件图图加工工加工工艺艺分析分析 图 2 1 所示零件是典型的轴类配合件 它属于台阶轴类零件 该零件表面 主要有 圆柱面 圆弧曲线 椭圆 孔 内 外螺纹等部分组成的 件 1 与件 2 配合采用螺纹组合件配合 通过螺纹连接可以使螺纹拧紧时能产生很大的轴向 力而且外形尺寸小制造简单还能保持较高的精度 外螺纹切有退刀槽 可以使 内螺纹的零件直接拧到外螺纹根部 1 件 1 的加工工艺分析 根据技术要求 图 2 2 所示的零件表面有圆柱 面 圆弧 椭圆 锥度等 对于件 1 的径向 轴向尺寸 位置精度和表面粗糙 度值等都有较高的尺寸要求 这些技术要求必须在加工中给予保证 该零件的 整个加工过程包括车端面 粗 精车外圆 切槽 外螺纹斜度和锥度 为了保证 各轮廓的尺寸 位置精度和表面粗糙度需要进行粗精车 2 件 2 的加工工艺分析 根据技术要求 图 2 3 所示的零件表面有斜面 锥度 内孔 内螺纹等 对于件 2 的径向 轴向尺寸 位置精度和表面粗糙度 值等都有较高的尺寸要求 这些技术要求必须在加工中给予保证 该零件的整 个加工过程包括车端面 内孔 切槽 内 外螺纹 斜面和锥度等 此次设计的是螺纹轴类配合零件 几何要素间的相互关系明确 条件充分 尺寸表达完整 尺寸精度 形状精度 位置精度 表面粗糙度的标注明确了各 加工面的加工精度要求 零件图尺寸标注完整 未注几何公差参见 GB T1184 K 零件图符合数控加工尺寸标注要求 符合国家制图标准 轮廓描述清晰完整 零件材料为 45 钢 加工切屑性能较好 无热处理和硬度要求 2 2 2 确定毛坯确定毛坯 该轴类配合件材料为 45 号钢 因其属于一般传动轴 故选 45 号钢可满足 其要求 其零件毛坯总长度尺寸为 240mm 图 2 2 中的传动轴属于中 小传动轴 并且各外圆直径尺寸相差不大 故 选择毛坯尺寸为 70mm 160mm 图 2 3 中的传动轴属于中 小传动轴 薄壁零件并且外轮廓为圆弧曲面故 选择 70mm 75mm 的 45 圆钢作毛坯 如图 2 4 所示 图 2 4 件 1 与件 2 的毛坯尺寸 2 2 3 配合件主要加工面方法的确定配合件主要加工面方法的确定 该轴类配合件大都是回转表面 因此主要采用车削成形 由于该传动轴的主要表面加 工要求较高 表面粗糙度Ra值 Ra 1 6 um 较小 故粗车削后还需精车削 因此 外轮廓采用车削成形 外圆表面的加工方案可为 粗车 精车 孔 表面的加工方案可为 钻孔 粗镗 精镗 2 3 定位基准与装定位基准与装夹夹方式的确定方式的确定 2 3 1 配合件定位基准的确定配合件定位基准的确定 定位基准分为粗基准和精基准 粗基准是指未经加工的表面作为定位基准 而精基准是已加工过的表面作为定位基准 合理地选择定位基准 对于保证零 件的尺寸和位置精度有着决定性的作用 粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆 对于件 1 与件 2 来说中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹 45 圆钢的毛坯外 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作基准 用三爪自定心卡盘装夹 有时在上工步已车外 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 因此 件 1 与件 2 的定位基准是 轴的中心线 2 3 2 确定合理的装确定合理的装夹夹方式方式 对本零件来说 此零件整体轮廓不是太难 但是本零件加工工艺要求比较高 外形及内孔的 尺寸都必须在公差范围内 尤其内孔的表面粗糙 度要求更高 从此零件图可以看出 该零件对于 对称度 线轮廓度 圆跳度等都有所要求 加工 该零件不是难在编程而是难在工艺性分析和加工 的尺寸精度的要求 对于数控加工的特点 本零 件很适合使用数控车床加工 数控机床常用装夹方式有 在三爪自定心卡 盘上装夹 在两顶尖之间装夹 用卡盘和顶尖装夹 用双三爪自定心卡盘装夹 根据该零件外轮廓 形状很规则 属于典型的轴类零件 在外型上没有什么 特殊要求 故夹具选用自定心三爪卡盘 为了便于零件的装夹与固定 可再使 用活动顶尖装夹 这样可保持该零件尺寸精度 而装夹方面 掉头时先装夹工 件右端加工工件左端 然后再装夹工件左端加工工件右端 所以在装夹时要注 意 保证零件的同轴度 其示意如图 2 5 所示 2 4 加工加工设备设备的的选选用用 根据被加工零件的外形 材料与加工精度等 条件 由于该配合件较为复杂 并且图纸要求精 度较高 普通车床只能加工普通的轴类零件而且 精度较低而且对于一些内孔圆弧很难加工 经过 对 CK6140 的主要参数如表 2 1 所示 表 2 1 CK6140 的主要参数 主要参数CK6140 中心高 mm 205转速 50HZ25 1600 转 分 12 级 最大回转直径 mm 400刀杆截面尺寸 mm 20 x20 刀架最大回转直径210纵向进给量 mm0 04 2 16mm 刀架最大回转行程280主机外形 mm2200 x900 x120 横向最大移动量 mm 10mm中心距 mm750 本设计零件的尺寸精度等技术要求均满足 CK6140 数控车床的参数 但由于 设备有限最终采用 FANUC 系统 CK6140 数控系统的车床进行主要加工 如图 2 6 所示 图 2 5 三爪卡盘 图 2 6 CK6140 数控车床 2 5 数控加工数控加工顺顺序的确定序的确定 在数控加工过程中 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 订加工顺序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 制订的加工顺序合理 从而达到质量优 效率高和成本低的目的 2 5 1 加工加工顺顺序安排原序安排原则则 根据先粗后精 先主后次 基准先行 先面后孔 先内后外的原则安排其 加工顺序 总之 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要综合考虑 先进行内形内腔加工工序 后进行外形 加工工序 以相同定位 夹紧方式或同一把刀具加工的工序 最好接连进行 以减少重复定位次数 换刀次数与挪动压板次数 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 2 5 2 工序的工序的顺顺序安排序安排 先加工件 2 的内轮廓 再加工件 1 左端 打中心孔 采用一夹一顶 加工 螺纹 M30X1 5 6g 不拆除件 1 利用螺纹配合和件 2 连接 车削件 2 的外轮廓 件 2 加工完成后 拆除件 2 加工件 1 的右端保证尺寸 掉头夹反向装 夹住件 1 右端 40 处 装夹时用紫铜皮包裹加紧 保证表面粗糙度 2 6 刀具刀具选择选择 2 6 1 刀具材料的刀具材料的选择选择 刀具的材料有很多种 目前常用的数控刀具材料有高速钢 硬质合金 涂 层硬质合金 陶瓷 立方氮化硼 金刚石等 这些刀具材料的性能和应用范围 归类介绍对比 如表 2 2 所表 表 2 2 切削材料的性能和应用范围 刀具材料优点缺点典型应用 高速钢抗冲击能力强 通用 性好 切速低 耐磨性差低速 小功率和断续 切削 硬质合金通用性最好 抗冲击 能力强 切削速度有限大多数材料的粗 精 加工 包括钢 铸铁 特殊材料和塑料 涂层硬质合金通用性很好 抗冲击 能力强 中速切削性 能好 切削速度限制在中速 范围 除了速度比硬质合金 高外 其他和硬质合 金一样 金属陶瓷通用性很好 中速切 削性能好 抗冲击能力差 切削 速度限制在中速范围 钢 铸铁 不锈钢和 铝合金 立方氮化硼高热硬性 高强度 高抗热冲击性能 不能切削硬度低于 45HRC 的材料 有 切削硬度在 45 70HRC 之间的材 限制地应用 成本高料 金刚石高耐磨性 高速性能 好 抗冲击能力差 切削 铁质金属化学稳定性 差 有限的应用 高速粗切和精切有色 金属和非金属材料 由于本设计零件材料所属于低淬透性调质钢 这类钢含合金元素较少 淬 透性较差 合金调质钢经调质后强度比碳钢高 工艺性较好 因硬质合金具有 硬度高 耐磨 强度和韧性较好 耐热 耐腐蚀等一系列优良性能 特别是它 的高硬度和耐磨性 即使在 500 的温度下也基本保持不变 在 1000 时仍有 很高的硬度 硬质合金广泛用作刀具材料 如车刀 铣刀 刨刀 钻头 镗刀 等 用于切削铸铁 有色金属 塑料 化纤 石墨 玻璃 石材和普通钢材 也可以用来切削耐热钢 不锈钢 高锰钢 工具钢等难加工的材料 现在新型 硬质合金刀具的切削速度等于碳素钢的数百倍 硬质合金刀具比高速钢切削速 度高 4 7 倍 刀具寿命高 5 80 倍 寿命比合金工具钢高 20 150 倍 可切削 50HRC 左右的硬质材料 根据以上绪论和表 2 2 所例刀具材料相比等要求 所 以本设计车床刀具材料选择硬质合金 2 6 1 刀具的分刀具的分类类 根据加工用途 车床主要用于回转表面的加工 如圆柱面 圆锥面 圆弧 面 螺纹 切槽等切削加工 因此 数控车床刀具可分为外圆车刀 内孔车刀 螺纹车刀 切槽刀 根据刀尖形状分类 数控车床按刀尖一般分为三类 即尖 形车刀 圆弧车刀 成形车刀 2 6 3 刀具刀具选择选择 根据刀具材料与刀具的分类本设计所其选择刀具如下 1 号刀 93 度外圆车刀 2 号刀 5mm 中心钻 3 号刀 宽 2mm 的硬质 合金焊接切槽刀 4 号刀 30 度的梯形外螺纹刀 5 号刀 20 的麻花钻 6 号 刀 25 的麻花钻 7 号刀 内孔车刀 8 号刀 60 度内螺纹刀 9 号刀 2mm 宽的内割刀 表 2 2 零件刀具卡片 产品名称或代号零件名称曲面配合轴零件图号 序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注 1 T01 硬质合金 93 外圆 车刀 1 车端面及粗 精 车外轮廓 2T02 5mm 中心钻 1 钻 5mm 中心钻 3T03外切槽刀1 切刀宽为 2mm 的 退刀槽 4T04外螺纹车刀1车工艺螺纹 5T05 20mm 麻花钻1 钻 20mm 麻花 钻 6T06 25mm 麻花钻1 钻 25mm 麻花 钻 7T07内孔车刀1车削内孔 8T08内孔螺纹刀1车削内螺纹 续 表 2 2 9T09切槽刀1 切刀宽为 2mm 的 退刀槽 编制王俊审核批准共页第页 2 7 对对刀方式与基点的刀方式与基点的计计算算 2 7 1 对对刀方式刀方式 对刀方式主要有试切对刀 机外对刀仪对刀 ACT 对刀和自动对刀等 但 我们常用的还是试切对刀 具体对刀步骤如下 1 切削端面 Z 方向保持不动 刀具退出 输入 Z0 然后按 测量 2 切削外径 X 方向保持不动 刀具退出 主轴停止 3 测量切削位置的直径 记下数值 4 输入记下的数值 2 7 2 基点的基点的计计算算 该设计工件的基点计算采用 CAD 绘制的方法分析基点坐标 得出的局部 轮廓基点坐标如图 2 7 所示 图 2 7 局部轮廓基点坐标 2 8 量具的量具的选择选择 单件 小批生产应广泛采用通用量具 如游标卡尺 百分尺和千分表等 大批 大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等 量具的精度 必须与加工精度相适应 因本零件属于单件 小批量生产 因此 选用通用量具即可 由于该设计 零件有螺纹部分的加工 件 2 内孔有 60 度的斜面 件 2 外轮廓圆弧表面的加工 件 1 椭圆的加工 所以需要万能量角器 螺纹塞规 环规 R 规椭圆样本 内 径量表等量具如表 2 3 所示 表 2 3 量具清单 序号名称规格数量备注 1游标卡尺0 150 0 021 2千分尺0 25 25 50 50 70 0 01各 1 3万能量角器 0 320 1 4螺纹塞规 通规M30 1 5 6g1 5百分表0 10 0 011 6R 规R7 R14 5 R15 R251 7椭圆样本长轴 32mm 短轴 16mm1 8内径量表18 35 0 011 2 9 数控数控车车削切削用量削切削用量 2 9 1 选择选择切削用量的一般原切削用量的一般原则则 切削用量包含三个要素 切削速度 vc 进给量 f 背吃刀量 ap 选择是否 合 当编制数控加工程序时 编程人员必须确定每道工序的切削用量 确定 时一定要根据机床说明书中规定的要求 以及刀具的耐用度去选择 结合实践 经验采用类比的方法来确定切削用量 背吃刀量主要受机床刚度的限制 在机 床刚度允许的情况下 尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量 这样可以减少 走刀次数 提高加工效率 对于表面粗糙度和精度要求较高的零件 要留有足 够的精加工余量 数控加工的精加工余量可以比普通机床加工的余量小一些 切削速度 进给速度等参数的选择与普通机床加工基本相同 在确定主轴转速时 首先需要确定其切屑速度 而切屑速度又与背吃刀量 和进给量有关 切屑速度确定方法有计算 查表和根据经验确定 切屑速度参 考值如表 2 4 所示 硬质合金车刀粗车外圆及端面进给量如表 2 4 所示 表 2 4 切削速度参考值 背吃刀量 mm p a 0 38 0 132 40 0 384 70 2 409 50 4 70 进给量 f mm r 0 13 0 050 38 0 130 76 0 381 30 0 76 零件材料刀具材料 切屑速度 m min c v 高速钢90 12070 9045 6020 40 低碳钢 硬质合金215 365165 215120 16590 120 续 表 2 4 高速钢70 9045 6030 4015 20 中碳钢 硬质合金130 165100 13075 10055 75 高速钢50 7035 4525 3520 25 硬质合金135 185105 13575 10560 75 灰铸铁 切屑速度 m min c v 高速钢105 12085 10570 8545 70 黄铜 青铜 硬质合金215 245185 215150 185120 150 高速钢105 15070 10545 7030 45 铝合金 硬质合金215 300135 21590 13560 90 表 2 5 硬质合金车刀粗车外圆及端面进给量 背吃刀量 mm pa 3 3 5 5 8 8 1 2 工件材 料 车刀刀杆尺 寸 B H mm mm 工件直径 d mm 进给量 f mm r 200 3 0 4 400 4 0 50 3 0 4 600 5 0 70 4 0 60 3 0 5 1000 6 0 90 5 0 70 5 0 60 4 0 5 碳素钢 合金钢 16 25 4000 8 1 20 7 1 00 6 0 80 5 0 6 200 3 0 4 400 4 0 50 3 0 4 600 5 0 70 5 0 70 4 0 6 1000 8 1 00 7 0 90 5 0 70 4 0 7 碳素钢 合金钢 20 30 25 25 4001 2 1 41 0 1 20 8 1 00 6 0 9 表 2 6 切断及切槽的进给量 加工材料 碳素结构钢 硬质合 金钢及钢铸件 铸铁 铜合金及铝合 金 工件直径 mm切刀宽度 mm 进给量 f mm r 20 20 40 40 60 60 120 100 150 150 3 3 4 4 5 5 8 6 10 10 15 0 06 0 08 0 10 0 12 0 13 0 16 0 16 0 23 0 18 0 26 0 28 0 36 0 11 0 14 0 16 0 19 0 20 0 24 0 24 0 32 0 30 0 40 0 40 0 55 1 确定背吃刀量 ap mm 主要依据机床 夹具 刀具和工件的刚度来决定 在刚度允许的情况下 ap 相当于余量 应以最少的进给次数切除这一加工余量 最好一次切净余量 以提高成产效率 为了保证加工精度和表面粗糙度 一般都要留一点余量最后 精加工 在数控机床上 精加工余量可小于普通机床 2 确定主轴转速 n r min 1 车削外圆主轴转速的选择 主要根据允许的切削速度 vc m min 选取 n 1000vc d 式 3 1 式中 VC 切削速度 单位 mm min d 粗加工时 d 指的是毛坯直径 精加工时 指的是粗加工结束后毛坯所有直径的平均值 2 车螺纹时的主轴转速 不同的数控系统中螺纹时应采用不同的主轴转 速范围 大多数经济型数控车床推荐车螺纹时主轴转速 n 1200 P k 式 3 2 式中 p 初加工螺纹螺距 k 保险系数 一般为 80 切削速度高 也能提高生产率 但是应先考虑尽可能采用大的背吃刀量来 提高生产率 因为切削速度 vc 与刀具耐用度关系比较密切 随着 vc 的加大 刀具耐用度将急剧降低 故 vc 的选择主要取决于刀具耐用度 3 进给量 或进给速度 vf f mm r 或 mm min 的选择 f 是数控机床切削用量中的重要参数 主要依据零件的加工精度和便面粗糙 度要求以及刀具和工件材料来选择 当加工精度要求高 表面粗糙度值要求低 时 进给量数值应选择小些 2 9 2 计计算切削用量算切削用量 所有计算选取的数值查第二章表 2 4 表 2 5 及表 2 6 1 用 5 的中心钻中心孔主轴转速 n 1200 r min 手动 2 用 20 25 的麻头钻通孔主轴转速 n 300r min 手动 3 外圆车刀粗车端面及粗车外轮廓 留 0 5mm 精车余量 背吃刀量 ap 0 38 2 40mm 取 ap 2mm 切削速度 Vc 100 130m min 取 Vc 120m min 计算主轴转速 n 1000 x 120 3 14 x 60r min 637r min 取 800r min 进给量 f 0 13 0 38mm r 取进给量 f 0 2mm r 计算进给速度 F nf 120mm min 4 外圆车刀 93 右偏刀 精车端面及精车外轮廓 保证其加工精度及表 面粗糙度 背吃刀量 ap 0 13 0 38mm 取 ap 0 25mm 切削速度 Vc 130 165m min 取 Vc 150m min 计算主轴转速 n r min 796r min 取 1200r min 进给量 f 0 05 0 13mm r 取 f 0 1mm r 计 算进给速度 F nf 80mm min 5 切槽 宽 2mm 保证其加工精度 根据所选刀具取背吃刀量 ap 2mm 切削速度 Vc 40m min 根据主轴计算公式计算主轴转速取 400r min 进给量 f 0 05 mm r 计算进给速度 F nf 15mm min 6 车 M30 x1 5 6H 螺纹保证其加工精度 背吃刀量 ap 0 1mm 主轴转速 n k 420r min 取 300r min f 3 mm r 计算进给速度 F nf 1200mm min 7 内孔车刀粗 精车主轴转速与外圆车刀转速一样 表 2 7 切削用量计算汇总表 所用刀具 背吃刀 量 mm 进给速度 mm r 1 切削速度 mim 主轴转速 r min 1 备注 中心钻1200手动 外圆车刀粗加工20 2120800自动 外圆车刀精加工0 250 11501200自动 内孔车刀粗加工20 2120800自动 内孔车刀精加工0 25 0 11501200 自动 内割槽刀20 0540400自动 内 外切槽刀20 0540400自动 内 外螺纹刀0 13300自动 20 25 的麻头钻300手动 第三章 螺纹配合轴加工工艺设计 3 1 数控加工工数控加工工艺设计艺设计决策决策 在编程过程中 加工工艺决策是加工能否顺利完成的基础 必须依据零件 的形状特点 工件的材料 加工的精度要求 表面粗糙度要求 选择最佳的加 工方法 合理划分加工阶段 选择适宜的加工刀具 确定最优的切削用量 确 定合理的毛坯尺寸与形状 确定合理的走刀路线 最终达到满足加工要求 减 少加工时间 降低加工费用的目的 在零件图纸中出现的内孔圆弧 件 2 外轮 廓的加工都要别注意 为了保证件配合件的同轴度因此零件加工工艺分析主要 依据零件图纸和加工时的条件 它的加工条件基本已完全所以在加工工艺时要 充分考虑以下七点问题 1 数控车的规格 控制系统 机床精度 机床辅具 2 毛坯大小 材料 材料的热处理状态 3 对整体优势的夹紧采用手动式三爪卡盘 4 使用的刀具已指定了品种和数量 5 使用的量具已指定了品种和规格 6 加工时的尺寸节点已给出 3 2 螺螺纹纹配合配合轴轴工序与工步划分工序与工步划分 由与本设计零件件 2 外轮廓为圆弧曲线为保证其尺寸 精度及表面粗糙度等技 术要求该零件采用螺纹组合的加工方法进行加工 但由于加 1 无螺纹 因需先 加工工艺螺纹进行配合以此来加工件 2 外轮廓 所以该零件加工工序依据装夹 次数划分 即工序如下 3 2 1 件件 2 的加工工序 工步划分的加工工序 工步划分 工序 1 下料 用切割机切 70mm 70mm 的 45 钢 工序 2 装夹毛坯外轮廓加工件 2 左端内轮廓 保证 40 16 锥面 同时车 削通孔 28 以保证下一步工步的校正表面 工步如下 1 用 93 外圆刀车平右端面 2 用 20 25 的麻花钻 钻孔时需开切削液 3 用内孔车刀进行零件右端面内轮廓循环粗精加工 工序 3 掉头装夹件 2 以 40 内孔表面校正工件 加工件 2 右端内轮廓 保证尺寸 M30 1 5 6g 工步如下 1 用 93 外圆刀车平右端面 2 用内孔车刀进行零件 2 右端轮廓粗精循环加工 3 用切槽 割完后暂停 2 秒 割槽时需开切削液 4 60 的三角螺纹刀车削件 2 内螺纹加工循环 3 2 2 件件 1 的加工工序 工步划分的加工工序 工步划分 工序 1 下料 用切割机切 70mm 160mm 的 45 钢 工序 2 装夹毛坯外轮廓 采用一夹一顶的装夹方式加工件 1 右端外轮廓 保证各项精度要求 同时保证 60 外圆的长度尺寸大于 70mm 以保证下一步 的校正表面 车削局部外轮廓及螺纹 M30X1 5 并保证尺寸 40 椭圆 32 16 工步如下 1 用外圆车刀车平件 1 右端面并控制总长在 mm 内 2 用外切槽刀切槽 割完后暂停 2 秒 割槽时需开切削液 3 用 60 度的三角螺纹刀车削工艺螺纹 采用 G92 进行螺纹加工循环 工序 3 不拆除件 1 螺纹配合件 2 加工件 2 外轮廓 保证件 2 外轮廓 的各项精度要求 工步如下 1 将件 2 配合在件 1 以上 2 用外圆车刀进行零件 2 外轮廓面的轮廓循环粗加工 3 用外圆车刀进行零件 2 外轮廓的轮廓循环精加工 工序 4 件 2 加工完成后 拆除件 2 掉头装夹 夹住件 1 右端 40 处 加工件 1 的左端外轮廓 工步如下 1 用外圆车刀车平左端面并控制总长在 156mm 2 用外圆车刀进行零件左端面的轮廓循环粗加工 3 用外圆车刀进行零件左端面的轮廓循环精加工 4 用外圆切刀车深度为 4 宽度为 5mm 的槽 3 3 零件刀具卡片和工零件刀具卡片和工艺艺卡片制定卡片制定 3 3 1 件件 2 加工工序卡片加工工序卡片 工序 1 加工件 2 内轮廓 打 25 的孔 车削内轮廓保证尺寸 40 角度 为 16 度的锥面 表 3 1 工序 1 产品名称或代号零件名称材 料零件图号工 厂 数控加工 工序卡件 245 钢002 工序号程序编号夹具名称毛坯设备名称车 间 1O0001 三爪自定 心卡盘 70 75 FANUC 0i Mate TB 数 控系统 CKA6140 车床 数控实习工厂 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 车平右端面 T018000 2 2 20 转头 通孔 T05300手动 3 25 转头 通孔 T06300手动 4 内孔粗镗加工 T078000 22 5 内孔精镗加工 T0712000 10 25 编制王俊审核批准共页第 1 页 工序 2 掉头装夹车削件 2 内轮廓和螺纹 表 3 2 工序 2 产品名称或代号零件名称材 料零件图号工 厂 数控加工 工序卡件 245 钢002 工序号程序编号夹具名称毛坯设备名称车 间 2O0002 三爪自定 心卡盘 70 75 FANUC 0i Mate TB 数 控系统 CKA6140 车床 数控实习工厂 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 车平右端面 T018000 2 2 内孔粗镗加工 T078000 22 3 内孔精镗加工 T0712000 10 25 4 内切槽刀 T044000 052槽宽 2mm 5 60 度梯形螺纹刀 T084000 1螺距为 1 5 编制王俊审核批准共页第 1 页 3 3 2 件件 1 加工工序卡片加工工序卡片 工序 1 加工件 1 右端 打中心孔 采用一夹一顶 加工件 1 右轮廓与螺纹 M30 1 5 表 3 3 工序 1 产品名称或代号零件名称材 料零件图号工 厂 数控加工 工序卡件 145 钢001 工序号程序编号夹具名称毛坯设备名称车 间 3O0004 三爪自定 心卡盘 70 160 FANUC 0i Mate TB 数控 系统 CKA6140 车床 数控实习工厂 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 车平右端面 T018000 22 2 右端外轮廓粗加工 T018000 22 车 60 外轮 廓 3 右端外轮廓精加工 T0112000 10 25 车 40 外轮 廓 3 外切槽刀 T044000 052槽宽 2mm 5 60 度梯形螺纹刀 T033000 1螺距为 1 5 编制王俊审核批准 共 8 页 第 2 页 工序 2 不拆除件 1 螺纹配合件 2 加工件 2 外轮廓 保证件 2 外轮廓 的各项精度要求 表 3 4 工序 2 产品名称或代号零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡装配图45 钢003 工序号程序编号夹具名称毛坯设备名称车 间 4O0007 三爪自定 心卡盘 70 160 FANUC 0i Mate TB 数控 系统 CKA6140 车床 数控实习工厂 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 件 2 外轮廓粗加工 T018000 22 2 件 2 外轮廓精加工 T0112000 10 25 编制王俊审核批准共页第页 工序 4 件 2 加工完成后 拆除件 2 掉头装夹 夹住件 1 右端 40 处 加工件 1 的左端外轮廓 表 3 6 工序 4 产品名称或代号零件名称材 料零件图号 工 厂 数控加工 工序卡45 钢 工序号程序编号夹具名称毛坯设备名称车间 6O0009 三爪自定 心卡盘 70 160 FANUC 0i Mate TB 数控 系统 CKA6140 车床 数控实习工厂 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T018000 22保证总长 160 2 件 1 左轮廓粗加工 T018000 22 3 件 1 左轮廓精加工 T0112000 10 25 4 件 1 左轮廓键槽加工 T034000 10 25 编制王俊审核批准共页第页 第四章 程序编制 4 1 程序的程序的编编制制 数控编程方法有手工编程和自动编程 手工编程是指从零件图样分析工艺 处理 数据计算 编写程序单 输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成 的编程过程 1 程序编制的选择 手工编制的过程全部有人工完成方式称为手工方式 对于点位加工和几何 形状简单的工件 不需要经过复杂的计算 加工程序段不多 使用手工编程交 为适合 自动编程的过程全部或部分有计算机来完成的编程方式称为自动编程 对 于形状复杂 工序或工步较多的工件 需要进行繁琐的计算 程序短很多 出 错也难以校核 应尽量采用自动编程 2 曲面轴编程的选择 由于该零件轮廓主要由直线和圆弧构成 不需要复杂计算 只需计算局部 基点坐标如图 2 1 所示 因此采用手工编程 3 配合轴的程序 参考程序 采用 FANUC OTD 系统编程 具体程序如下 件件 2 右端内孔粗精右端内孔粗精镗镗 内尺寸加工和 内尺寸加工和 外尺寸加工外尺寸加工类类似 似 镗镗刀装刀刀装刀时时刀尖要高于刀尖要高于 中心中心线线 确保刀具底端不碰到内下壁 同 确保刀具底端不碰到内下壁 同时时 刀具刀具顶顶端也不能不碰到内上壁 走刀路端也不能不碰到内上壁 走刀路线线 如如图图 4 2 和程序如下 和程序如下 图 4 1 件 2 左端内孔粗精镗 O0001 内孔 内孔车车刀 刀 N10G54 M03 S800 T0707 N130G54 M03 S1200 T0707 N20G00 X52 Z2 8 N140G00 X52 Z3 N30G01 Z0 F0 3 N150G01 Z0 F0 1 N40X54 N160X54 N50G03 X24 84 Z 13 43 R27 N170G03 X24 84 Z 13 43 R27 N60G01 X32 Z 28 71 N180G01 X32 Z 28 71 N70W 5 29 N190W 5 29 N80G00 X30 N200G00 X30 N90Z100 N210Z100 N100M05 N220M05 N110M00 N230M00 N120 N240 掉掉头头装装夹夹件件 2 车车平右端面右端外平右端面右端外轮轮廓粗廓粗 精加工程序其走刀路精加工程序其走刀路线线如如图图 4 1 程序如 程序如 O0001 所示 件所示 件 2 右端孔内螺右端孔内螺纹纹和割槽 内螺和割槽 内螺 纹纹刀和内割槽刀在装刀刀和内割槽刀在装刀时时刀尖要高于中心刀尖要高于中心线线 确保刀具底端不碰到内下壁 同确保刀具底端不碰到内下壁 同时时刀具刀具顶顶端也端也 不能不碰到内上壁 可以在孔内自由不能不碰到内上壁 可以在孔内自由进进出 出 对对 刀一定要准确 内螺刀一定要准确 内螺纹纹采用采用 G92 循循环环加工 并加工 并 用螺用螺纹纹通通规规和止和止规测规测量量补补正 走刀路正 走刀路线图线图如如图图 4 3 所示和程序如下 所示和程序如下 图 4 2 件 2 内螺纹车削 O0002 内孔 内孔车车刀 刀 N10G54 M03 S1200 T0707N70Z 30 N20G00 X33 Z3N80G00X26 N30G01Z0 F0 3 N90Z100 N40X31 C1N100M05 N50Z 14 N110M30 N60X28 5 C2N120 O0003 内螺 内螺纹纹刀 刀 N10 G54 M03 S400 T0808 N60 G00 Z100 N20 G00X26 Z3 N70 X100 N30G92 X29 Z 30 F1 5N80 M05 N40 X29 5 N90 M30 N50 X30 N100 件件 1 右端外右端外轮轮廓粗精加工程序采用廓粗精加工程序采用 G71 循循环环加工 加工 G71 适用于外适用于外圆圆柱面需多次走刀柱面需多次走刀 才能完成的粗加工 粗加工才能完成的粗加工 粗加工结结束后 用螺旋束后 用螺旋测测 微器微器测测量后采用磨耗量后采用磨耗补补正 之后再用正 之后再用 G70 指指 令精加工 其走刀路令精加工 其走刀路线线如如图图 4 4 和程序如下 和程序如下 图 4 3 件 1 右端车削工艺螺纹 O0004 外 外圆圆刀 刀 N10G54 M03 S1200 T0101 N60G00 X100 Z100 N20G00 X26 Z3 N70 M05 N30 G01 Z0 F0 3 N80 M30 N40 X29 8 C2 N90 N50 Z 60 O0005 外割刀 外割刀 N10 G54 M03 S400 T0303 N50 G00 X35 N20 G00X32 Z3 N60 Z100 N30 Z 60 N70 N40 G01 X27 F0 05 O0006 外螺 外螺纹纹刀 刀 N10G54 M03 S400 T0404 N70X28 05 N20G00 X35 Z3 N80G00X100 Z100 N30G92 X29 5 Z 58 F1 5 N90M05 N40X29 N100M30 N50X28 5 N110 N60 X28 05 不拆除件不拆除件 1 将件 将件 1 与件与件 2 配合加工件配合加工件 2 外外轮轮廓的粗精加工程序采用廓的粗精加工程序采用 G71 循循环环加加 工 工 G71 适用于外适用于外圆圆柱面需多次走刀才能柱面需多次走刀才能 完成的粗加工 粗加工完成的粗加工 粗加工结结束后 用螺旋束后 用螺旋测测 微器微器测测量后采用磨耗量后采用磨耗补补正 其走刀路正 其走刀路线线如如 图 4 4 件 2 外轮廓与件 1R10 圆弧 图图 4 5 和程序如下 和程序如下 O0007 圆圆弧刀弧刀 R3 N10G54 M03 S1200 T0909 N80G03X51 114 Z 49 775 R27 N20G00 X56 Z3 N90G02 X57 Z 70 R10 N30G01 Z0 F0 3 N100G01 Z 100 N40X57 C0 2 N110G00 X100 Z100 N50Z 9 078 N120M05 N60G03 X57 Z 23 026 R20 N130M30 N70G02 X46 772 Z 37 5 R10 N140 拆除件拆除件 2 加工件 加工件 1 右端外右端外轮轮廓廓椭圆椭圆与与 其它尺寸其走刀路其它尺寸其走刀路线线如如图图 4 5 和程序如下 和程序如下 图 4 5 件 1 右端外轮廓 O0008 外 外圆圆刀 刀 N10G54 M03 S1200 T0101 N100G02 X26 Z 21 R12 N20G00 X17 Z3 N110G01 W 10 N30G01 Z0 F0 3 N120X31 C1 N40 1 15 N130W 14 N50 2 26 SQRT 1 1 1 400 N140G00 X100 Z100 N60 3 1 15 N150M05 N70G01 X 2 Z 3 N160M30 N80 1 1 0 1N170 N90IF 1GE 10 34 GOTO10 件件 1 左端外左端外轮轮廓粗精加工程序采用廓粗精加工程序采用 G71 循循环环加工 加工 G71 适用于外适用于外圆圆柱面需多柱面需多 次走刀才能完成的粗加工 粗加工次走刀才能完成的粗加工 粗加工结结束后 束后 用螺旋用螺旋测测微器微器测测量后采用磨耗量后采用磨耗补补正 并用正 并用 轮轮廓度廓度仪