大学设计机电系机械制造本科大学设计螺纹轴数控加工工艺设计

1、毕业设计 题目：螺纹轴的数控加工工艺设计 姓名：欧阳序兴 专 业：机电一体化 娄底职业技术学院 2012年12月16日 目录 1. 螺纹简述和工艺分析与设计5 1.1螺纹的简述5 1.2数控加工工艺分析与设计5 2. 螺纹轴车削加工工艺及编程8 2.1螺纹加工概念及加工工艺8 2.2 G32螺纹切削指令应用 13 2.3螺纹切削单一固定循环 G92 17 2.4螺纹切削复合循环G7619 2.5内螺纹切削编程示例22 3. 典型轴类零件（螺纹轴）的数控加工工艺分析24 3.1零件图工艺分析24 3.2选择设备25 3.3确定零件的定位基准和装夹方式25 3.4刀具选择25 3.5确定加工顺序及

2、进给路线26 3.6切削用量选择 27 4结果分析29_ 4.1零件的精度与尺寸检验 29 4.2产生误差的主要因素 29 5轴类零件（螺纹轴）加工过程中几点说明 30 结论32 参考文献 33 致谢.34 摘要 数控车削加工方案的拟订是制订车削工艺规程的重要内容之一，本设 计是根据数控车削加工的工艺方法，安排工序的先后顺序，确定刀具的选 择和切削用量的选择等设计的。根据设计思想总结了数控车削加工工艺的 一些综合性的工艺原则，结合螺纹轴的设计加工，提出设计方案，并对比 分析。 数控加工中经常遇到螺纹轴的加工，在对某螺纹轴零件进行加工工艺 分析的基础上，编写了数控加工程序，检验数控编程及各种工艺

3、的正确 性，为该类零件的数控加工提供了很有意义的参考。 关键词： 数控车床 数控车削加工工艺 螺纹加工 零件图的工艺分析 1.螺纹简述和工艺分析与设计 1.1 螺纹的简述 在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续 凸起部分。螺纹按其母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按其在母体所 处位置分为外螺纹、内螺纹，按其截面形状（牙型）分为三角形螺纹、 矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿形螺纹及其他特殊形状螺纹，三角形螺纹主 要用于联接，矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动；按螺旋线方向分 为左旋螺纹和右旋螺纹，一般用右旋螺纹；按螺旋线的数量分为单线螺 纹、双线螺纹及多线螺纹；联接用的多为单线，传动用

4、的采用双线或多 线；按牙的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹等，按使用场合和功能不同， 可分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹、专用螺纹等。 1.2 数控加工工艺分析与设计 零件结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造 的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时 和材料。而较差的零件零件工艺性，会使加工困难，浪费工时和材料，有 时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的 特点。 分析零件，技术要求包括 5 个方面： （1）加工表面的尺寸精度，该零件图的表面尺寸精度要求较高； （2）主要加工表面的形状精度，该零件主要加工的形状为外圆弧表 面； （3）

5、主要加工表面的相互位置精度； （4）加工表面的粗糙度和机械物理性能； （5）热处理及其它要求。 该零件有端面、外圆、倒角、圆弧、螺纹、退刀槽等，故为典型轴零 件，最适合数控车床加工，选择 FANUNC 的 Oi 系列机床。 （1）确定工件的加工部位和具体内容 确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序联系。 工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺 寸、加工余量等。 前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的 基准面、基准孔等。 本工序要加工的部位和具体内容。 8000 （2）确定工件的装夹方式 根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或

6、设计夹 具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可以采用尾座 顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液 压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速（极限 转速可达40006000 r/min ）、高夹紧力（最大推拉力为2000 N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持 工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油 缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹紧各种薄壁和易变形工件的特殊需 要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类 工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达 0.

7、03 mm 。 由于螺纹轴是一个普通轴类零件，所以采用三爪卡盘进行定位装夹。 加工时以右端面为定位基准，取工件的左端面中心为工件坐标系的原点。 3）走刀路线的确定标准 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步 的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀 路线时应注意以下几点： 寻求最短加工路线； 最终轮廓一次走刀完成； 选择切入切出方向； 2.螺纹轴车削加工工艺及编程 2.1螺纹加工概念及加工工艺 螺纹加工是在圆柱上加工出特殊形状螺旋槽的过程，螺纹的常见的用 途是连接紧固、传递运动等。螺纹常见的加工方法有：滚丝或螺纹成型、 攻丝、铣削螺纹、车削螺纹等。

8、CNC车床可加工出高质量的螺纹，本章 主要用CNC车床车削螺纹的工艺编程方法。 车削螺纹加工是在车床上，控制进给运动与主轴旋转同步，加工特殊 形状螺旋槽的过程。螺纹形状主要由切削刀具的形状和安装位置决定。螺 纹导程由刀具进给量决定。如图2.1所示的螺纹车削加工。 图2.1车削螺纹加工 CNC编程加工最多的是普通螺纹，螺纹牙形为三角形，牙型角为 60 ，普通螺纹分粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹。粗牙普通螺纹的螺距是 标准螺距，其代号用字母“ M ”及公称直径表示，如 M16、M12等。细 牙普通螺纹代号用字母“ M ”及公称直径X螺距表示，如M24 X 1.5、 M27 X 2 等。 普通螺纹加工刀

9、具刀尖角通常为 60。，螺纹车刀片的形状跟螺纹牙型 一样，螺纹刀切削不仅用于切削，而且使螺纹成型。 机夹式螺纹车刀如图2.2所示，分为外螺纹车刀和内螺纹车刀两种 可转位螺纹车刀是弱支撑，刚度与强度均较差。 图2.2车削螺纹加工 装夹外螺纹车刀时，刀尖应与主轴线等高（可根据尾座顶尖高度检查） 车刀刀尖角的对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可用样板来对刀。 一个螺纹的车削需要多次切削加工而成，每次切削逐渐增加螺纹深 度，否则，刀具寿命也比预期的短得多。为实现多次切削的目的，机床主 轴必需恒定转速旋转，且必须与进给运动保持同步，保证每次刀具切削开 始位置相同，保证每次切削深度都在螺纹圆柱的同一位置

10、上，最后一次走 刀加工出适当的螺纹尺寸、形状、表面质量和公差，并得到合格的螺纹。 图2.3螺纹加工路线 如图 2.3，编程中，每次螺纹加工走刀至少有4 次基本运动 （ 直螺 纹）。 运动：将刀具从起始位置 X向快速（G00方式）移动至螺纹计划切 削深度处。 运动：加工螺纹一一轴向螺纹加工（进给率等于螺距）。 运动：刀具X向快速（G00方式）退刀至螺纹加工区域外的 X向 位置。 运动：快速（G00方式）返回至起始位置。 （ 1） 螺纹切削起始位置 螺纹切削起始位置，既是螺纹加工的起点，又是最终返回点，必须定 义在工件外，但又必须靠近它。 X 轴方向每侧比较合适的最小间隙大约为 2.5mm ，粗牙

11、螺纹的间隙更大一些。 Z 轴方向的间隙需要一些特殊考虑。在螺纹刀接触材料之前，其速度 必须达到 100编程进给率。由于螺纹加工的进给量等于螺纹导程，所以 需要一定的时间达到编程进给率。如同汽车在达到正常行驶速度以前需要 时间来加速一样，螺纹刀在接触材料前也必须达到指定的进给率，确定前 端安全间隙量时必须考虑加速的影响，故必须设置合理的导入距离。导入 距离一般为螺纹导程长度的 34倍。同理，螺纹切削结束前，存在减速 问题，故必须合理设置的导出距离。 在某些情况下，由于没有足够空间而必须减小 Z 轴间隙，惟一的补救 办法就是降低主轴转速 （rmin） 不要降低进给率。 2） 从螺纹退刀 为了避免损

12、坏螺纹，刀具沿 Z轴运动到螺纹末端时，必须立即离开工 件，退刀运动有两种形式一一沿一根轴方向直线离开 （通常沿X轴），或沿 两根轴方向斜线离开（沿XZ轴同时运动），如图2.4所示。 螺纹起点 螺纹起点 1 （a）直线退出（b）斜线退出 图2.4螺纹退刀 通常如果刀具在比较开阔的地方结束加工，例如退刀槽或凹槽，那么 可以使用直线退出，车螺纹 Z向终点位置一般选在退刀槽的中点，使用快 速运动G00指令编写直线退出动作，如： N63 G32 Z-20 F2 （螺纹加工程序） N64 G00 X50 如果刀具结束加工的地方并不开阔，那么最好选择斜线退出，斜线退 出运动可以加工出更高质量的螺纹，也能延长

13、螺纹刀片的使用寿命。斜线 退出时，螺纹加工G代码和进给率必须有效。退出的长度通常为导程，推 荐使用的角度为45。，退出程序如下： N63 G32 Z-20 F2 ;（螺纹加工程序） N64 U4 W2 ；（斜线退出，螺纹加工状态） N65 G00 X50 ；（快速退出） （3）螺纹加工直径和深度 由于螺纹不能一次切削加工出所需深度，所以总深度必须分成一系列 可操控的深度，每次的深度取值，不仅要考虑螺纹直径，还要考虑加工条 件：刀具类型、材料以及安装的总体刚度。 螺纹加工中随着切削深度的增加，刀片上的切削载荷越来越大。对螺 纹、刀具或两者的损坏可以通过保持刀片上的恒定切削载荷来避免。要保 持恒定

14、切削载荷，一种方法是逐渐减少螺纹加工深度。 每次切削深度的计算并不需要复杂的公式，但需要一些常识和经验。螺 纹加工循环在控制系统中建立了自动计算切削深度的算法，手动计算的逻 辑是一样的。有关螺纹加工的一些数值可由下面列出经验计算方法得到： 外螺纹小径二外圆直径2X牙高； 螺纹牙高=0.61343P0.6P 走刀次数=2.8P+4 ; 最大切深 牙咼 走刀次数 最小切深 最大切深 .走刀次数 式中：P为螺纹导程，单线螺纹导程与螺距相同 车三角形外螺纹时，由于受车刀挤压会使螺纹大径尺寸胀大，所以车螺 纹前大径一般应车得比基本尺寸小约0.1P。车削三角形内螺纹时，内孔直 径会缩小，所以车削内螺纹前的

15、孔径要比内螺纹小径略大些，可采用下列 近似公式计算: 车外螺纹前外圆直径二公称直径D 0.1P; 车削塑性金属的内螺纹底孔直径公称直径d P 车削脆性金属的内螺纹底孔直径公称直径d 一 1.05P (4)主轴转速以及进给率 螺纹加工时将以特定的进给量切削，进给量与螺纹导程相同， CNC 在螺纹加工模式下控制主轴转速与螺纹加工进给同步运行。螺纹加工是典 型高进给率加工，比如加工导程为 3 mm 的螺纹，进给量则是 3mm r。 螺纹加工的主轴转速直接使用恒定转速( r/min )编程，而绝不是恒 线速度(CSS)，这就意味着准备功能 G97必须与地址字S 一起使用来指定 每分钟旋转次数，例如“

16、G97 S500 M03 ”，表示主轴转速为 500r min 。那么如果加工导程为 3mm 的螺纹，其进给速度计算如下： F= 700r/ min x 3mm / r= 2100mm / min 为保证正确加工螺纹 ,在螺纹切削过程中，主轴速度倍率功能失效,进 给速度倍率无效。 2.2 G32 螺纹切削指令应用 G32 是 Fanuc 控制系统中最简单的螺纹加工代码，该螺纹加工运动 期间，控制系统自动使进给率倍率无效。 2.2.1 G32 螺纹切削指令 指令格式： G32 X(U)Z(W)FQ；(等螺距螺纹切削指令) X(U) Z(W) 为直线螺纹的终点坐标； F为直线螺纹的导程，如果是单线

17、螺纹，则为直线螺纹的螺距； Q 为螺纹起始角，该值为不带小数点的非模态值，其单位为 0.001 ，如果是单线螺纹，则该值不用指定，这时该值为 0； 222 G32螺纹切削编程实例 试用G32指令,编写图2.5所示工件的螺纹加工程序 2-02 图2.5螺纹加工工件 (1 )相关工艺 设计螺纹切削导入距离6mm ;刀具退出的方式为45 斜线，长度为 导程1.5mm。如图2.6 (a)所示。 23.31 -0 22.76 -22.40 ：-22.10 竺01 (b) 023.85 图2.6示例工件螺纹加工相关设计 车外螺纹前外圆直径=公称直径 D 0.1P = 24 0.1 X 1.5 = 23.8

18、5 ; 螺纹牙高=0.61343P 0.61343 X 1.5 0.92 ; 外螺纹小径二外圆直径2 X牙高=23.85 2 X 0.92 = 22.01 ; 设计螺纹分五次切削加工出所需深度，第一刀切深0.32mm，然后, 每刀逐渐减少螺纹加工深度，最后精加工切深 0.045mm. 。分层切削染余 量分配如图 2.6（b ）所示。 拟定主轴转速使用恒定转速 500r/min, 进给量则是导程 1.5mm r （2） 螺纹加工程序 编写螺纹加工程序 O2001 如下： O2001 G21 G99 T0404 （调用第 4 号外螺纹刀具 ） G97S500 M03 N20 G00 X30 Z6

19、M08 ；（起始点, 导人距离 5 mm） N21 G00 X23.21 ； （刀具从起始位置 X 向快速移动至螺纹计划切削 深度处） N22 G32 Z-21 F1.5 ； （轴向螺纹加工，进给率等于螺距 ） 。 N23 U4 W-2 ； （刀具退出的方式为 45斜线，保持螺纹切削状态） N24 G00 X30； （刀具 X 向快速退刀至螺纹加工区域外的 X30 位 置） N25 Z6 ； （快速 G00 方式返回至起始位置 ）。 （N21N25完成螺纹的第一刀切削） N26 G00 X22.76 ； N27 G32 Z-21 F1.5 ； N28 U4 W-2 ； N29 G00 X30

20、； N30 Z6 （N26N30完成螺纹的第二刀切削） N40 G00 X22.01 N41 G32 Z-21 F1.5 ； N42 U4 W-2 ； N43 G00 X30 ； N44 Z6 （N40N44 完成螺纹的最后切削 ） G00 X100 Z100 M09 M05 N41M30 （ 程序结束 ） 2.3螺纹切削单一固定循环G92 (1 )单一循环螺纹加工指令 G92简介 由程序02001可见，用G32编写螺纹多次分层切削程序是比较繁 琐，每一层切削要五个程序段，多次分层切削程序中包含大量重复的信 息。FANUC系统可用G92指令的一个程序段代替每一层螺纹切削的五个 程序段，可避免重

21、复信息的书写，方便编程。 G92指令称单一循环加工螺纹指令，如图 2.7，G92螺纹加工程序 段在加工过程中，刀具运动轨迹为: 螺纹切削终点 n 千厂G92起点 丄螺纹切 削起点 图2.7 G92螺纹切削路线 首先：刀具沿X轴进刀至螺纹计划切削深度 X坐标；第二步：沿Z轴 切削螺纹；第三步：启动45 倒角螺纹(斜线切出)；第四步：刀具沿 X 轴退刀至X初始坐标；第四步沿Z轴退刀至Z初始坐标。 在G92程序段里，须给出每一层切削动作相关参数，必须确定螺纹 刀的循环起点位置，螺纹切削的终止点位置。 (2 )单一循环螺纹加工指令 G92格式 指令格式：G92 X(U)Z(W)FR； 格式说明： X(

22、u)、Z(w)为螺纹切削终点处的坐标； F为螺纹导程的大小，如果是单线螺纹，则为螺距的大小； 45斜线螺纹切出距离在 0.1 L 至 12.7 L 之间指定，指定单位为 0.1 L,可通过系统参数进行修改。（L为导程） R为圆锥螺纹切削参数。R值为零时，可省略不写，螺纹为圆柱螺 纹。 （ 3 ） G92 编程示例 螺纹加工程序 O2001 用 G92 编程可改写成程序 O2002 O2002 G21 G99 T0404 （调用第 4 号外螺纹刀具 ） G97 S500 M03 N20 G00 X30 Z6 M08 ；（外螺纹刀具到达切削起始点 , 导入距离 6 mm） G92 X23.21 Z

23、-23 F1.5 （ 完成第一层螺纹切削 ） X22.76； （完成第二层螺纹切削 ） X22.40； （完成第三层螺纹切削 ） X22.10； （完成第四层螺纹切削 ） X22.01 ； （完成螺纹的最后切削 ） G00 X100 Z100 M09 M05 N41M30 （ 程序结束 ） 显然用 G92 编程的程序 O2002 比 O2001 简洁多了。 2.4螺纹切削复合循环G76 (1 )复合循环螺纹加工指令G76简介 CNC发展的早期，G92单一螺纹加工循环方便了螺纹编程。随着计 算机技术的迅速发展，CNC系统提供了更多重要的新功能，这些新功能 进一步简化了程序编写。螺纹复合加工循环G

24、76是螺纹车削循环的新功 能，它具有很多功能强大的内部特征 幌纹切削长度 倒角量 6. 嫦纹深度x坐标 螺纹切削终点z坐标 蛭纹切削起点z坐标 Qmax螺纹第-丿切深；Quirt螟纹最小切深 图2.8 G76螺纹切削路线及有关参数 使用G32方法的程序中，每刀螺纹加工需要 4个甚至5个程序段； 使用G92循环每刀螺纹加工需要一个程序段，但是G76循环能在一个程 序段或两个程序段中加工任何单头螺纹。在机床上修改程序也会更快更容 易。 如图2.8所示，表明G76指令的加工动作。G76螺纹加工循环需要 输入初始数据。 (2)复合螺纹加工循环指令 G76格式 G76指令格式： G76 P （m r a

25、） Q （最小切深）R（精加工余量）; G76 X（U） Z （W） P （牙高）Q （最大切深）R （锥螺纹参数）F （导 程）； FANUC 0i复合螺纹加工循环指令 G76格式分两个程序段，格式中各参 数含义如下表1: 表1 G76格式说明 第一程序段：G76 P （m r a） Q R P ( m ) 精加工重复次数，为199的两位数 (r ) 倒角量，当螺距为L,从0.0L到99L设疋，单位为0.1L,为 199的两位数 (a ) 刀尖角度，选择 80 、60 、55 、30 、29 、0 六 种中的一种，由两位数规定。 Q 为最小切深（用半径值指定）切深小于此值时，切深钳在此值 R

26、 精加工余量（微M ） 第二程序段：G76 X（U） Z （W） RPQF X(U) Z (W) 螺纹最后切削的终端位置的X、Z坐标，X（U）表示牙底深度 位置 Q 第一刀切削深度，半径值，正 值，（微M） 牙高，半径值，正 值（微M） R 锥螺纹半径差；圆柱直螺纹切 削省略。 F 螺距正值 （3）G76外螺纹切削编程示例 螺纹加工程序02001用G76编程可改写成程序 02003 02003 G21 G99 T0404 （调用第4号外螺纹刀具） G97S500 M03 N20 G00 X30 Z6 M08 ； （外螺纹刀具到达切削起始点 , 导入距离 6 mm） N30 G76 P01106

27、0 Q100 R0.1 ；（螺纹参数设定） N40 G76 X22.01 Z-23. P920 Q320 F1.5 ； G00 X100 Z100 M09 M05 M30 （ 程序结束 ） 显然用 G76 编程的程序 O2003 比 O2001 和 O2002 又简洁多了。 G76 程序段 N30 ，N40 说明： 程序段“ N30 G76 P011060 Q100 R0.1 ；”中： P011060 表示：精加工次数是一次；倒角量为一个导程；刀尖角度 60。 Q100 表示：最小切深钳制在半径值 100 微 M R0.1 :表示精加工余量0.1mm 程序段“ N40 G76 X22.01 Z

28、-21. P920 Q320 F1.5 ；”中 X22.01 Z-23.表示：牙底深度 X值为X22.01 ;螺纹切削Z终点Z-23. P920 表示:牙高为半径值 920 微 M Q320 表示：第一刀切深为半径值 320 微 M F1.5 表示：螺距 1.5mm 2.5 内螺纹切削编程示例 试编写图 2.9 所示工件的内螺纹加工程序。 CM o LtJ 0 30 螺纹切削终止点r 2-C2X30 Z-35 十j I I- 一 石花刀具起始点 X24 Z6 图2.9内螺纹示例工件及加工相关设计（单位:mm） 螺纹加工前的底孔直径公称直径 d P= 30 2 = 28; 确定工件坐标系如图2.

29、9 ; 设计螺纹切削循环 G76起点在（X24, Z6），选择X24不仅保证刀 具X向与实体的安全间隙，又避免螺纹刀退出时碰撞工件。 Z6是螺纹切削 导入距离6mm。如图2.9。 设计螺纹最后一刀切削的终点（与起点相对形成矩形切削区域）坐标 是（X30, Z 35 ）。X30为内螺纹的牙底直径。Z 35保证刀具足够切出 距离，又不至于让刀具碰撞到夹具。如图 2.9。 内螺纹的其它切削参数计算如下： 螺纹牙高=0.61343P 0.61343 X 21.22(mm) 走刀次数=2.8P+49; 最大切深 牙咼 走刀次数 1.22 =0.4 (mm) 最小切深 最大切深 0.4 走刀次数一9 二

30、0.i3(mm) 拟定主轴转速使用恒定转速 400r/min,进给量则是导程2mm /r 设螺纹底孔已经加工完毕，内螺纹加工程序02004如下: 02004 ; G21 G99 ; T0404 （调用第4号外螺纹刀具） G97 S400 M03 ; mm) N20 G00 X24 Z6 M08 ;（外螺纹刀具到达切削起始点，导入距离6 值） N30 G76 P011060 Q130 R 0.1 ;（注意：内螺纹精加工余量取负 N40 G76 X30 Z-35. P1220 Q400 F2 ; G00 X100 Z100 M09 ; M05 ; M30 ;(程序结束) 3.典型轴类零件（螺纹轴）

31、的数控加工工艺分析 典型轴类零件如图3.1所示，毛坯为 58 mmx 100 mm棒材，零件材料 为45钢，数控车削前毛坯已粗车端面、钻好中心孔。无热处理和硬度要 求，试对该零件进行数控车削工艺分析。 165 材料.45 * 其 g O ci 1 E u J、s3bs 图3.1典型轴类零件 3.1零件图工艺分析 该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中 多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S50伽的尺 寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮 廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，可采用以下几点工艺措施 对

32、图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故 编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方 向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准 确性。 为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右 端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选 60伽棒料。 3.2 选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用 TND360 数控车床。 3.3 确定零件的定位基准和装夹方式 定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。 装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖 支承的装

33、夹方式。 3.4 刀具选择 选用 5 mm中心钻钻削中心孔。 粗车及平端面选用 900 硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮 廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选k =350。 精车选用 900 硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金 600 外螺纹车 刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r0.150.2 m。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表 2），以便编程 和操作管理 表2数控加工刀具卡片 产品名称或 代号 轴类零 件加工 零件名称 典型轴 零件图号 31 序号 刀具号 刀具规格名 称 数量 加工表面 备注 1 T01 5中心钻 1 钻5 mm 中心孔 2 T02

34、 硬质合金 90 外圆车 刀 1 车端面及粗 车轮廓 右偏刀 3 T03 硬质合金 90 外圆车 刀 1 精车轮廓 右偏刀 4 T04 硬质合金 60 外螺纹 车刀 1 车螺纹 3.5确定加工顺序及进给路线 加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右 到左进行粗车（留0.25 mm精车余量），然后从右到左进行精车，最后车 削螺纹。 TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编 程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循 环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为 确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图

35、3.2所示 图3.2精车轮廓进给路线 3.6切削用量选择 背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选 ap=3 mm,精车ap=0.25 mm；螺纹粗车时选ap= 0.4 mm,逐刀减少，精车 ap=0.1 mm。 主轴转速的选择 车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/mi n 、精车切削速度 vc=120m/min ，然后利用公式vc二ndn/1000计算主轴转速n （粗车直径 D=60 m,精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200 r/min。 车螺纹时，计算主轴转速 n =320 r/mi n. 进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进

36、给量为0.4 m/r，精车每转进给量为0.15 m /r，最后根据公式vf = nf计算 粗车、精车进给速度分别为 200 m /min和180 m/min。 表3典型轴类零件数控加工工艺卡片 学校 娄底职 产品名称或代号 零件名称 零件图号 名称 院 轴类零件加工 典型轴 31 工序 号 程序编 号 夹具名称 使用设备 车间 001 XXX 二爪卡盘和活动 顶尖 TND360数控车床 数控中心 工步 号 工步内 容 刀具号 刀具规 格 / mm 主轴转 速 /r.mi n- 1 进给速度 /mm.mi- 1 背吃刀 量 / mm 备注 1 平端面 T02 25 X 25 500 手动 2 钻

37、中心 孔 T01 5 950 手动 3 粗车轮 廓 T02 25 X 25 500 200 综合前面分析的各项内容，并将其填入表3所示的数控加工工艺卡 片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加 工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀 具及切削用量等。 4结果分析 4.1零件的精度与尺寸检验 零件的加工质量对其工作性能和使用寿命有着较大的影响，现对加工后零 件质量分析； 零件的尺寸精度基本得到保证，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因 是其加工精度与机床，夹具，刀具本身误差和使用中的调速误差及工件的 装夹定位误差以及自己的操作技能水平等多方面因素有关

38、，这些原始误差 反映到工件质量上，形成零件的加工误差。 4.2 产生误差的主要因素 从零件加工质量分析得出； （1）零件出现误差或粗糙度值偏大与刀具，夹具的误差及工件的定位误 差有关，机床主轴或因为刀具的装夹不当引起的径向或端面的圆跳 动等因素，都会使工件产生误差。 （2）夹紧力对加工精度也有影响，工件在加紧时，由于工件的刚度较低 加紧的作用力或方向不当，均可造成定位端面不垂直。 （3）切削用量对加工精度的影响，从零件的表面质量分析，这与合理 （4）择切削用量很有关系，选择较大的切削速度 V 适量减小进给量 f 通过对零件的系统分析得知，零件表面粗糙度值，尺寸精度基本得到保 证。之所以出现这些

39、问题与安排加工的工艺过程，刀具的质量，机床的定 位，零件的装夹、定位基准的选择以及自己的操作技术水平也有关系。可 以通过合理的选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，从而提高零件 的加工精度。 5.轴类零件(螺纹轴)加工过程中几点说明 1采用了二中心孔为定位基准，符合基准重合及基准统一原则。 2该零件先以外圆作为粗基准，车端面和钻中心孔，再以二中心孔 为定位基准粗车外圆，又以粗车外圆为定位基准加工锥孔，此即为互为基 准原则，使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。 3 号莫氏圆锥精度 要求很高。因此，需用 V型夹具以2巾30js5外圆为定位基准达到形位 公差要求。车内锥时，一端用卡爪夹住，一端

40、搭中心架，亦是以外圆作为 精基准。 3半精加工、精加工外圆时，采用了锥堵，以锥堵中心孔作为精加 工该轴外圆面的定位基准。 对锥堵要求： 锥堵具有较高精度，保证锥堵的锥面与其顶尖孔有较高同轴度。 锥堵安装后不宜更换，以减少重复安装引起的安装误差。 锥堵外径靠近轴端处须制有外螺纹，以方便取卸锥堵。 4 主轴用 20Cr 低碳合金钢渗碳淬硬，对工件不需要淬硬部分发 (M30 X 1.5 6g 左、M30 X 1.5 6g、M12 6H、M6 6H)表面留 2.5 3mm 去碳层。 5 .螺纹因淬火后，在车床上无法加工，如先车好螺纹后再淬火，会使 螺纹产生变形。因此，螺纹一般不允许淬硬，所以在工件中的螺纹部分的 直径和长