1、1数控加工工艺数控加工工艺课程名称： 数控加工工艺 设计题目： 数控轴类零件加工工艺 系 别： 机电工程系 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导老师： 设计时间： 2011 年 12 月 河南质量工程职业学院2目录一、工艺方案分析 .21、 零件图 .32、 零件图分析 .33、确定加工方法 .34、确定加工方案 .45、确定加工路线的原则 .46、零件加工的工艺路线 .57、 编制工艺过程卡 .6二、工件的装甲 .61、 定位基准的选择 .72、定位基准选择的原则 .73、 装夹方式的选择 .74、 数控车床常用的装夹方式 .76、确定合理的装夹方式 .8三、刀具及切削用量 .81、 选择
2、数控车削用刀具 .82、 设置刀点和换刀点 .83、 确定切削用量 .9四、试加工分析 .91、 轴类零件加工工艺分析 .92、 典型轴类零件加工工艺 .113、加工坐标系设置 .13五、 编程基础 .14六 、 参考文献 .173一、工艺方案分析1、 零件图技术要求1 去除毛刺 尖角倒钝2 未注倒角均为 453 无热处理和硬度要求 图 1-2 典型轴类零件图 2、 零件图分析该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为 45#钢，50mm100mm，无热处理和硬度要求。3、确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获
3、得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用 CJK6032 数控机床。 1:541451.54RR120.M6?0-2835876?20-.4加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。据工件的外形、
4、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。4、确定加工方案零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧（2）先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓（3）尽量减少重复定位与换刀次数（
5、4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。 毛坯先夹持左端平端面保证长度 76mm，加工外圆 20 mm. 28 mm.38mm.再调头，车外圆 28 mm.用螺纹刀加工螺纹，加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。该典型轴加工顺序为：预备加工-车端面-粗车右端轮廓-精车右端轮廓-切退刀槽 -工件调头 -车端面- 粗车左端轮廓
6、-精车左端轮廓- -粗车螺纹-精螺纹。 55、确定加工路线的原则 轴类零件加工工艺规程注意点:轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。1)粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。2)精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量
7、基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。轴类零件加工的技术要求:尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6IT9。相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。该典型轴类零件外圆相互位置精度为 0.020.04 之间，圆的径向跳动为 0.02，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的表面与外表面也应保持平行。表面粗糙度: 轴的加工表面都有粗糙度的要求，
8、一般根据加工的可能性和经济性来确定。该典型轴类零件的直径为 50mm 的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为6 其它位置的粗糙度为 3.2。在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮廓时，必须保证 0.5mm 的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。66、零件加工的工艺路线外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车 精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车 粗磨 精磨对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工
9、序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车半精车 精车 金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精 粗磨 精磨光整加工7、 编制工艺过程卡产品名称 图号现代制造技术系 机械加工工艺卡 零件名称典型轴类零件 共 1 页 第 1 页毛坯种类 圆钢 材料牌号 45 号钢 毛坯尺寸 55mm*100mm工具序号 工种 工步 工艺内容 备注 夹具 刀具 量具1 下料 55x100 卡盘2 粗车一端面、外圆、倒角3车端面、外圆、倒角 精车一端面、外圆、倒角外圆刀4 粗车圆锥5 车圆锥 精车圆锥外圆车
10、刀6 粗车螺纹7 车螺纹 精车螺纹 螺纹刀8 粗车车槽9 车槽 精车车槽 切槽刀10车床圆弧插补 粗车圆弧中心钻卡盘尖刀游标卡尺、千分尺711 精车圆弧12 镗孔（粗车）13 镗孔 镗孔（精车） 镗刀二、工件的装甲1、 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。2、定位基准选择的原则1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编
11、程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。3、 装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。4、 数控车床常用的装夹方式1）在三爪自定心卡盘上装夹。8三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，
12、适用于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。6、确定合理的装夹方式装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端 50，
13、再加工左端达到工件精度要求。三、刀具及切削用量1、 选择数控车削用刀具数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如 90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进
14、行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。9二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。2、 设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的
15、位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀
16、是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。 3、 确定切削用量 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高
17、生产率，降低成本。四、试加工分析101、 轴类零件加工工艺分析（1） 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为 IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。（2）毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为 60
18、mm，材料 45#钢，在锯床上按 150mm 长度下料。（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直-毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。切断-用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。（5） 热处理工序
