阶台轴的编程与加工(课件)

1、图-台阶轴 轴类零件加工的主要问题轴类零件加工的主要问题 轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、 技术要求、产量大小的不同而存在差异，而轴的技术要求、产量大小的不同而存在差异，而轴的 工艺规程的编制是生产中经常遇到的工作。工艺规程的编制是生产中经常遇到的工作。 轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工 表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的 相互位置精度。相互位置精度。 轴类零件加工的典型工艺路线如下：轴类零件加工的典型工艺路线如下： 毛坯及其热处理毛坯及其热处理预加工预加工

2、车削外圆车削外圆铣键槽等铣键槽等 热处理热处理磨削。磨削。 主要技术要求主要技术要求 （1）尺寸精度）尺寸精度 。 （2）几何形状精度）几何形状精度 。 位置精度。位置精度。 表面粗糙度。表面粗糙度。 定位基准的选择定位基准的选择 对实心的轴类零件，精基准面就是顶对实心的轴类零件，精基准面就是顶 尖孔，满足基准重合和基准统一，而对于尖孔，满足基准重合和基准统一，而对于 空心主轴，除顶尖孔外还有轴颈外圆表面空心主轴，除顶尖孔外还有轴颈外圆表面 并且两者交替使用，互为基准。并且两者交替使用，互为基准。 加工阶段的划分加工阶段的划分 轴类零件加工过程中的各加工工序和热处轴类零件加工过程中的各加工工序

3、和热处 理工序均会不同程度地产生加工误差和应理工序均会不同程度地产生加工误差和应 力，因此要划分加工阶段。轴类零件的加力，因此要划分加工阶段。轴类零件的加 工基本上划分为下列工基本上划分为下列3个阶段。个阶段。 （1）粗加工阶段）粗加工阶段 毛坯处理：毛坯备料、锻造和正火；毛坯处理：毛坯备料、锻造和正火； 粗加工：锯去多余部分，车端面、钻中心粗加工：锯去多余部分，车端面、钻中心 孔和荒车外圆等。孔和荒车外圆等。 （2）半精加工阶段）半精加工阶段 半精加工前热处理：对于半精加工前热处理：对于45#钢一般采用调钢一般采用调 质处理以达到质处理以达到220240HBS； 半精加工：车工艺锥面（定位锥

4、孔），半半精加工：车工艺锥面（定位锥孔），半 精车外圆端面和钻深孔等。精车外圆端面和钻深孔等。 （3）精加工阶段）精加工阶段 精加工前热处理：局部高频淬火；精加工前热处理：局部高频淬火； 精加工前各种加工：粗磨定位锥面、粗磨精加工前各种加工：粗磨定位锥面、粗磨 外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等；外圆、铣键槽和花键槽，以及车螺纹等； 精加工：精磨外圆和内外锥面以保证轴最精加工：精磨外圆和内外锥面以保证轴最 重要表面的精度。重要表面的精度。 加工顺序的安排和工序的确定加工顺序的安排和工序的确定 轴类零件各表面先后加工顺序，在很大轴类零件各表面先后加工顺序，在很大 程度上与定位基准的转换有关。当零

5、件加程度上与定位基准的转换有关。当零件加 工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大工用的粗、精基准选定后，加工顺序就大 致可以确定了。因为各阶段开始总是先加致可以确定了。因为各阶段开始总是先加 工定位基准面，即先行工序必须为后面的工定位基准面，即先行工序必须为后面的 工序准备好所用的定位基准。工序准备好所用的定位基准。 轴类零件的装夹与定位方法轴类零件的装夹与定位方法 轴类零件常用的装夹方法如下。轴类零件常用的装夹方法如下。 （1）在三爪卡盘自定心卡盘上装夹。）在三爪卡盘自定心卡盘上装夹。 （2）在两顶尖之间装夹。）在两顶尖之间装夹。 （3）用一夹一顶方式装夹。）用一夹一顶方式装夹。 （4）用三爪

6、自动夹紧拨盘装夹工件。）用三爪自动夹紧拨盘装夹工件。 轴类零件加工的刀具选择轴类零件加工的刀具选择 轴类零件数控车削的表面主要有外圆、轴类零件数控车削的表面主要有外圆、 端面以及沟槽和切断。轴类零件数控车削端面以及沟槽和切断。轴类零件数控车削 常用的刀具有外圆车刀和外圆切刀，如图常用的刀具有外圆车刀和外圆切刀，如图 2-4所示。所示。 （a）车削外圆 （b）车削端面 （c）切槽和切断 图2-4 轴类零件车削 上图所示为阶台轴，已知材料为上图所示为阶台轴，已知材料为45#热热 轧圆钢，毛坯为轧圆钢，毛坯为 38125 mm棒料。要求棒料。要求 制定零件的加工工艺，编写零件的数控加制定零件的加工工

7、艺，编写零件的数控加 工程序，并通过数控仿真加工调试、优化工程序，并通过数控仿真加工调试、优化 程序，最后进行零件的加工检验。程序，最后进行零件的加工检验。 轴类零件切削用量的选择轴类零件切削用量的选择 数控车削加工中的切削用量包括背吃刀数控车削加工中的切削用量包括背吃刀 量量ap、主轴转速、主轴转速s或切削速度或切削速度v、进给速度、进给速度 或进给量或进给量f。这些参数均应在数控车床给定。这些参数均应在数控车床给定 的允许范围内选取。切削用量的具体数值的允许范围内选取。切削用量的具体数值 应根据所选择的机床性能、相关手册并结应根据所选择的机床性能、相关手册并结 合实际经验确定。合实际经验确

8、定。 阶台轴的车削走刀路线阶台轴的车削走刀路线 阶台轴的车削方法分低台阶车削和高台阶阶台轴的车削方法分低台阶车削和高台阶 车削两种方法，如图车削两种方法，如图2-6所示。所示。 图2-6 阶台轴车削方法 进刀和退刀方式进刀和退刀方式 切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，以刀具切削起点的确定与工件毛坯余量大小有关，以刀具 快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如图快速走到该点时刀尖不与工件发生碰撞为原则。如图2-9 所示。所示。 图2-9 切削起始点的确定 单一固定循环可以将一系列连续加工动作，单一固定循环可以将一系列连续加工动作， 如如“切入切入切削切削退刀退刀返回返回”，用一个，用一个

9、 循环指令完成，从而简化程序。循环指令完成，从而简化程序。 圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定圆柱面或圆锥面切削循环是一种单一固定 循环，圆柱面单一固定循环如图循环，圆柱面单一固定循环如图2-15所示，所示， 圆锥面单一固定循环如图圆锥面单一固定循环如图2-16所示。所示。 例例2-1：零件图如图：零件图如图2-18所示，毛坯为所示，毛坯为 40 的棒料，要求采用的棒料，要求采用G90指令编写加工程序。指令编写加工程序。 图2-18 G90指令的应用示例 图图2-18 G90指令的应用示例指令的应用示例 1确定加工方案 粗车粗车 38、 32外圆，留余量外圆，留余量0.5 mm。 从右至左精

10、加工个面。从右至左精加工个面。 切断。切断。 2确定刀具 90外圆车刀外圆车刀T0101：用于粗、精车外圆。：用于粗、精车外圆。 切槽刀（切槽刀（3 mm宽）宽）T0202：用于切断。：用于切断。 3编程 编程原点设在零件的右端面，程序见表编程原点设在零件的右端面，程序见表2-3。 表2-3 程序清单 程 序说 明 O0001 G97 G99； T0101； S500 M03； G00 X45.0 Z0； G01 X0 F0.2； G01 X45.0； G00 X41.0 Z10； G90 X38.5 Z-33.0； X35.0 Z-14.5; X32.5; G00 X32.0 Z1.0; M

11、03 S1000; G01 X32.0 Z-15.0 F0.1; Z-4.0; X32.0; Z-19.0; X36.0; X38.0 W-1.0; Z-33.0; X45.0; G00 X100.0 Z100.0; M03 S400; T0202; G00 X42.0 Z-33.0 M08; G01 X1.0 F0.05; X45.0 M09; G00 X100.0 Z100.0 M05; M30; 程序名 设定主轴转速为r/min，进给率为mm/r 换1号刀 主轴正转，转速为500 r/min 刀具快速定位 车端面 退刀 刀具快速定位 粗车外圆至 38.5，长度为33mm 粗车外圆至35，

12、长度为14.5mm 粗车外圆至32.5，长度为18.5mm 刀具快速定位，准备进行精车 主轴正转，转速为1000r/min 车端面倒角 精车10外圆 车阶台面 精车32外圆 车阶台面 车倒角 精车38外圆 退刀 快速退刀 主轴正转，转速为400r/min 换2号刀 刀具快速定位，冷却液开 切断 退刀，冷却液关 快速退刀 程序结束 2.3.1 加工工艺分析加工工艺分析 2.3.2 编制加工程序编制加工程序 2.3.3 零件的仿真加工零件的仿真加工 2.3.4 零件的实操加工零件的实操加工 2.3.5 零件检验零件检验 1零件图分析 如图如图2-1所示阶台轴，该零件形状简单，结构所示阶台轴，该零件

13、形状简单，结构 尺寸变化不大。该零件有尺寸变化不大。该零件有3个台阶面、两处直槽，个台阶面、两处直槽， 前后两端台阶同轴度误差为前后两端台阶同轴度误差为 0.02 mm，中段轴颈，中段轴颈 有圆柱度要求，其允差为有圆柱度要求，其允差为0.04 mm。径向尺寸中，。径向尺寸中， 35、 29、 33精度要求较高。轴向尺寸中精度要求较高。轴向尺寸中 33外外 圆段有长度公差要求，表面粗糙度值不大于圆段有长度公差要求，表面粗糙度值不大于 Ra3.2 m。 2确定装夹方案确定装夹方案 35圆柱面加工时，要先加工好中心孔，采圆柱面加工时，要先加工好中心孔，采 取两顶尖定位装夹好三爪卡盘辅助夹紧的取两顶尖

14、定位装夹好三爪卡盘辅助夹紧的 方法来保证该圆柱面的轴线对基准方法来保证该圆柱面的轴线对基准A的同的同 轴度要求。轴度要求。 3确定加工顺序及走刀路线确定加工顺序及走刀路线 工序一：第一次安装，夹毛坯外圆，车削工序一：第一次安装，夹毛坯外圆，车削 零件右轮廓至尺寸要求。零件右轮廓至尺寸要求。 工步一：车右端面；工步一：车右端面； 工步二：打中心孔，装顶尖；工步二：打中心孔，装顶尖； 工步三：粗、精加工、外圆工步三：粗、精加工、外圆 2929、 3333圆柱圆柱 面至尺寸要求，倒角；面至尺寸要求，倒角； 工步四：车宽工步四：车宽3mm3mm的沟槽。的沟槽。 工序二：第二次装夹，软爪夹工序二：第二次

15、装夹，软爪夹 3333外圆柱面，外圆柱面， 数控车削零件左端轮廓至尺寸要求。数控车削零件左端轮廓至尺寸要求。 工步一：车左端面，保证工件长度；工步一：车左端面，保证工件长度； 停车，测量停车，测量 3535外圆柱面的实际长度外圆柱面的实际长度L L；Z Z向向 对刀，输入刀具偏移量（对刀，输入刀具偏移量（L L-40-40）。）。 工步二：打中心孔，装顶尖；工步二：打中心孔，装顶尖； 工步三：粗、精加工工步三：粗、精加工 3535轮廓至尺寸要求，轮廓至尺寸要求， 倒角。倒角。 4刀具及切削用量的选择刀具及切削用量的选择 首先根据零件加工表面的特征确定刀具首先根据零件加工表面的特征确定刀具 类型

16、：选择外圆车刀（刀具装在刀架上的类型：选择外圆车刀（刀具装在刀架上的1 号刀位）加工外圆面和端面，选用切刀号刀位）加工外圆面和端面，选用切刀 （刀具装在刀架上的（刀具装在刀架上的2号刀位）切槽。刀具号刀位）切槽。刀具 及切削参数见表及切削参数见表2-4。 表2-4 刀具及切削参数 序 号 刀 具 号刀 具 类 型加 工 表 面 切 削 用 量 主轴转速n（r/min） 进给速度F（mm/r） 1T0101 93菱形外圆车 刀 粗车外轮廓8000.25 2T0101 93菱形外圆车 刀 精车外轮廓1 5000.1 3T02023mm切槽刀车3mm槽600 编制审核批准 5填写工艺文件填写工艺文件

17、 表2-5 阶台轴数控加工工序卡1 数控加工工序卡 产品 名称 零件名称零件图号 阶台轴02 工序号程序编号夹具名称 夹具 编号 使用设备车间 001O0021三爪卡盘CAK6150DJ数控实训中心 工步号工步内容 切削用量刀具 量具名 称 备注 主轴转速n （r/min） 进给 速度 F （ mm/r ） 背吃 刀量 ap （ mm ） 编号名称 1车右端面8000.251.5 T01 01 外圆 车刀 游标卡 尺 手动 2钻中心孔300 中心 钻 游标卡 尺 手动 续表 数控加工工序卡 产品 名称 零件名称零件图号 阶台轴02 工序号程序编号夹具名称 夹具 编号 使用设备车间 001O00

18、21三爪卡盘CAK6150DJ数控实训中心 工步号工步内容 切削用量刀具 量具名称备注 主轴转速n （r/min） 进给速度F （mm/r） 背吃刀量 ap （mm） 编号名称 3 粗车右外轮廓，留余 量0.2mm 8000.251.5T0101外圆车刀游标卡尺自动 4精车右外轮廓15000.10.2T0101外圆车刀游标卡尺自动 5车宽3mm 槽两个6000.053T0202切槽刀游标卡尺自动 编制审核批准共1页第1页 表2-6 阶台轴数控加工工序卡2 数控加工工序卡 产品 名称 零件名称零件图号 阶台轴02 工序号程序编号夹具名称 夹具 编号 使用设备车间 002O0022三爪卡盘CAK6

19、150DJ数控实训中心 工步号工步内容 切削用量刀具 量具名称备注 主轴转速n （r/min） 进给速度F （mm/r） 背吃刀量ap （mm） 编号名称 1车左端面8000.251.5T0101外圆车刀游标卡尺手动 2钻中心孔300中心钻游标卡尺手动 3 粗车左外轮廓， 留余量0.5mm 8000.251.5T0101外圆车刀游标卡尺自动 4精车左外轮廓15000.10.2T0101外圆车刀游标卡尺自动 编制审核批准共1页第1页 表2-7 阶台轴车削数控加工程序单1（第一次安装，加工右端） 零件号 02零件名称阶台轴编程原点安装后右端面中心 程序号O0021数控系统FANUC 0i Mate

20、-TC编制 程序内容简要说明 G97 M03 S800； T0101； G00 X45.0 Z2.0； 主轴正转S800 换01号刀 刀具快速定位 续表 零件号 02零件名称阶台轴编程原点安装后右端面中心 程序号O0021数控系统FANUC 0i mate TC编制 程序内容简要说明 G90 X33.2 Z-80.0 F0.25； X29.2 Z-30.0； S1500； G00 X35.0 Z2.0； G01 Z0. F0.1； X27.0； X29.0 Z-1.0； Z-30.0； W-50.0； X40.0； G00 X100.0； Z100.0； T0202； S600； G00 X45.0 Z-30.0； G01 X27.0 F0.05； G04 X1.0； G01 X45.0 F0.3； W-50.0； G01 X31.0 F0.1； G04 X1.0； X45.0 F0.3； G00 X80.0； Z80.0； M05； M30； 粗车33外圆，进给量0.25mm/r 粗车29外圆 快速定位，准备精车 倒角 换切槽刀 切槽 退刀 程序结束 表2-8 阶台轴车削数控加工程序单2（第二次安装，加工左端） 零件号 02零件名称阶台轴编程原点安装后右端面中心 程序号O0022数控系统FANUC 0i Mate-T