1、 目 录1. 概述 .31.1 数控车床的特点 .31.2 齿轮轴零件数控加工的目的 .41.3 数控编程的特点 .42 零件机械加工工艺分析 .52.1 零件图样分析 .52.1.1 结构分析 .52.1.2 分析零件主要尺寸公差和技术要求 .52.1.3 保证尺寸公差及形位公差的工艺措施 .52.1.4 毛坯、余量分析 .62.1.5 结构工艺性分析 .62.2 定位基准选择 .62.3 确定切 削用量 .62.3.1 粗、精车外轮廓 .62.3.2 粗镗孔 .72.3.3 精镗孔 .72.4 刀具选择 .72.5 分析加工顺序制定加工步骤 .82.5.1.加工零件左端部分 .82.5.2
2、.加工右端面部分 .82.6加工顺序（工艺路线） .92.6.1.工序 1：零件左端部分 1加工 .92.6.2 工序 2：零件右端部分 2加工 .92.7 加工设备选择 .102.7.1 数控车的刀具 .102.7.2 数控车床的卡盘 .112.7.3 数控车床的尾座 .112.7.4 数控车的刀架 .112.8 数控加工编程程序 .112.8.1 编制数控车削程序（SIEMENS 系统编程） .112.8.2 轴零件右端的加工程序（用 SIEMENS系统编程） .133.结论 .15参考文献 .16附录 .16齿轮轴数控加工摘 要： 齿轮轴零件在现代生活中有十分重要和不可忽视的地位，数控生
3、产的加工工艺对于我们熟练应用数控编程等相关技术有很大的帮助。在此我通过所学数控基础知识和原有的加工工艺设计基础上对齿轮轴零件的数控加工等工艺做出说明，希望通过这毕业设计使我们在数控技术应用和产品的加工方面得到一定的经验。关键词： 齿轮轴 数控编程与加工 工艺分析1. 概述1.1 数控车床的特点数控机床是机电一体化的典型代表，与通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点 ：（1）具有高度柔性，适于多品种、单件小批零件的加工缩短了生产、技术准备时间，节省了大量工艺装备的费用，因此，应变能力很强，适合于多品种、单件小批零件的加工。（2）加工精度高，多轴联动可实现复杂轮廓的插补运动，适于高精度、
4、形状复杂零件的加工由于数控机床的主传动和进给传动采用直流或交流伺服电机，可实现无级调速。消除由于刀具磨损、刀具调整误差所造成的工件尺寸误差，提高了工件加工精度。数控机床可以对结构形状复杂的零件进行手工编程或自动编程。机床可进行多轴联动或多维插补。因此，数控机床适于高精度、形状复杂零件的加工。（3）高的加工生产率良好的结构刚度允许数控机床进行强力切削、高速切削。数控机床移动部件的快速移动和定位采用加速与减速措施，选用了很高的空行程运动速度。配合加工中心的刀库使用，可实现一次装夹下进行多工序的连续加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产率。（4）减轻劳动强度，改善劳动条件数控机床加工前经调整
5、好后，输人程序并启动，机床就能自动连续进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑，装卸零件，刀具准备，加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低。数控机床一般是封闭式加工，既清洁，又安全。（5）有利于实现机械加工的现代化管理数控机床加工能准确地计算出或自动记录单件加工工时和总的加工工时，实现对半成品、成品的统计与管理；对所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理；能实现一台中央计算机对几台、十几台数控机床的集中控制和管理（DNC） 。实现计算机辅助设计( CAD） 、计算机辅助制造（CAM） 、计算机辅助质量监督（CAQ）等的有机结合，是现代集成制造技术的基础。1.2 齿轮轴
6、零件数控加工的目的作为一名刚踏出学校走向社会的学生，在平时的工作实践不断的总结经验 学习知识是尤为重要的，数控技术在生产实践中的应用越来越广泛，它使得制造业生产面貌焕然一新，它所带来的巨大效益也受到世界各国科技界的高度重视，轮轴零件的数控生产加工工艺对我们熟练掌握运用数控编程等相关技术具有很大的帮助。为此我们在原有的加工工艺设计基础上对齿轮轴零件的数控加工等工艺在此作出较为详细的阐述，希望通过对此设计能使我们在数控技术应用和产品的加工方面得到一定的经验。数控技术是一门全新的技术，它整合了机械技术、物理技术、电子技术、计算机技术、网络通信技术等多门学科的知识。它是先进的数字控制技术与传统的机床制
7、造技术相结合的产物。区别于普通机械加工，数控加工技术更适合于多品种、小批量、结构复杂、精度要求较高的零件的自动化生产，它具有加工精度高、加工对象适应性强、自动化程度高、劳动强度低、生产效率高、经济效益好、现代化管理程度高等特点。1.3 数控编程的特点（1）在一个程序段中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从方便编程的角度出发，可采用绝对尺寸编程，增量尺寸编程或二者混合编程。（2）加工零件的毛坯通常为圆棒料，加工余量较大，要加工到图样标注尺寸，需要一层层切削，如果每层加工都编写程序，编程工作量将大大增加。数控系统有毛坯切削循环等不同形式的循环功能以减少编程工作量。（3）对于刀具位置的变化，刀具几何形
8、状的变化及刀尖圆弧半径的变化，都无须更改加工程序，编程人员可以按照工件的实际轮廓尺寸进行编程。数控系统具有的刀具补偿功能使编程人员只要将有关参数输入到储存器中，数控系统就能自动进行刀具补偿。2 零件机械加工工艺分析2.1 零件图样分析2.1.1 结构分析该零件由两部分组成分别是零件左端部分和零件右端部分，由圆柱面，螺纹（内、外） ，退刀槽，圆弧面，圆锥面，镗孔、倒角等构成的中等复杂轴零件图2.1.2 分析零件主要尺寸公差和技术要求（1）24（+0 .0210）孔的尺寸公差很小，公差等级为 IT7 级，但表面粗糙度要求并不高 Ra=1.6um（2）68（0 -0.2）外圆表面对 24（+0.20
9、）内孔表面的同轴度允许差为0.05mm（3）68(0 -0.2）对 80 右端面的垂直度允许差为 0.05mm（4）其余地方粗糙度均为 Ra=3.2um2.1.3 保证尺寸公差及形位公差的工艺措施（1）22（+0.0520）镗孔表面用精车即能满足尺寸公差和表面粗糙度的要求，但测量时必须用内径千分尺。（2）选择 66（0-0.2）外圆表面为定位基准面，在一次装夹加工中 80 右端面（0-0.2）外圆及 22（0.052 -0.2）镗孔，即可保证他们之间的垂直度和同轴度要求。2.1.4 毛坯、余量分析（1）零件采用 45120 的圆柱毛坯，零件左端部分外圆面 28、 32 粗加工后留 0.3 的余
10、量。（2）零件采用 45120 的圆柱毛坯，零件右端部分外圆面 M30、 26、 30、 34、 38 粗加工后留 0.3 的余量。2.1.5 结构工艺性分析1、加工零件左端部分工艺分析工序 1：用 2 号刀车棒料外圆 工序 2：用 2 号刀车 66 外圆和 80 外圆面2、加工零件右端部分工艺分析工序 1：用 2 号刀车棒料外圆 工序 2：用 2 号刀车 68 外圆面、54 圆锥面工序 3：用 5 号刀车退刀槽外圆面工序 4：用 4、6 号刀车 M60 和 M64 螺纹。2.2 定位基准选择本文加工的零件是齿轮轴，轴类零件本身的结构特征和主轴上各主要表面的尺寸要求都决定了以轴线为定位基准。根
11、据粗基准选择原则外圆为粗基准，再根据基准统一原则选择主轴中心线为精基准2.3 确定切削用量2.3.1 粗、精车外轮廓所用刀具为2，90外圆车刀，刀具尺寸 2020，型号是 MVJNR2020K16加工 66 和工件左端所有外圆余量为 1mm，因为加工量比较大，所以分 2 次走刀切除 66 和工件左端所有外圆的全部余量，背吃刀量为 2。根据表面粗糙度要求3.2Ra/um，要求比较高，查机械加工切削数据手册 得：f=0.29mm/r查机械加工切削数据手册得：切削速度为 140mm/min，因此根据公式Vc= dn/1000 求得转速 n=1100。2.3.2 粗镗孔所用刀具为 T3，镗孔刀，刀具尺
12、寸 2020，型号是 SI2K-STTCR11,加工 22余量为 0.3mm。因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除 22的剩余余量，背吃刀量为 0.3。查机械加工切削数据手册得：f=0.18mm/r查机械加工切削数据手册得：切削速度为 150mm/min，因此根据公式 Vc = dvn /1000 求得转速 n=9002.3.3 精镗孔所用刀具为 T3，镗孔刀，刀具尺寸 2020，型号是 S12K-STTCR11，加工 22余量为 0.3mm,。因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除 22 的剩余余量，背吃刀量为 0.3。查机械加工切削数据手册得：f=0.18mm/r查机械加工切削数据手册得
13、切削速度为 150mm/min，因此根据公式Vc= dn/1000 求得转速 n=1200。2.4 刀具选择根据刀具的选择原则，选择刀具表 1-1T1 号刀45弯头车刀 加工内容：车端面T2 号刀90外圆车刀 加工内容：轴件左端 66 的外圆面和台阶。T3 号刀镗孔刀 加工内容：粗精镗 22 的内圆面T4 号刀切槽刀 加工内容：车两处退刀槽T5 号刀外螺纹 加工内容：车 M602 的螺纹T6 号刀内螺纹 加工内容：车 M2426H2.5 分析加工顺序制定加工步骤2.5.1.加工零件左端部分1、车端面用三爪自定义卡盘装夹，伸出长度为大于等于 50，端面车平即可。2、车外圆外圆尺寸为 80mm，长
14、度为 45mm。3、车台阶面外圆为 60（-0.2-0） ，长度为 30（+0.5- -0.5）4、镗孔 225、倒角两处 1*452.5.2.加工右端面部分1、车端面，掉头装夹 66（-0.2-0） ，保证长度 82、车台阶面，外圆 68（-0.20） ，长度为 70（+0.2-0.2）3、车台阶面，外圆 60（0.150） ，长度 55（+0.15-0.15）4、车台阶面，外圆 54（-0.10） ，长度为 20（+0.1-0.1）5、倒角 3 处 1456、切刀槽两处 41.57、车内螺纹倒角 1458、车锥面，锥度为 1:5，A/2=543。大端直径 54（-0.1 0）9、车外螺纹
15、M6022.6 加工顺序（工艺路线）齿轮轴零件的加工可以分三道工序：1、第一道工序是左端部分外圆柱面、台阶面、镗孔加工；2、第二道工序是右端外圆柱面、圆锥面内螺纹孔、切槽加工；3、第三道工序是按零件精度检验表和图样要求全部检验。2.6.1.工序 1：零件左端部分 1 加工此工序的加工内容包括：1、先加工左端面零件伸出卡盘约 60 毫米，找正后夹紧。2、使用 1 号刀粗精车零件左右端面。快速退回换刀点。3、用 2 号刀，采用 G71 进行工件左端面部分的轮廓循环粗加工。4、用 2 号刀，采用 G70 进行工件左端面部分的轮廓循环精加工。5、用 3 号刀镗 22mm 的内孔倒角。6、卸下工件用铜皮
16、包住已经加工过的 66（0- -0.2）mm 的外圆，掉头使工件上 80 的台阶端面与卡盘端面紧密接触后夹紧，准备加工工件右端。7、手动车端面控制工件总长。如果坯料总长在加工前已经控制在 85-90（ mm）之间，且两断角平整，则不必进行此操作。2.6.2 工序 2：零件右端部分 2 加工此工序的加工内容包括：1、使用 1 号刀粗精车零件左右端面。快速退回换刀点2、用 2 号刀，采用 G71 进行工件右端面部分的轮廓循环粗加工。3、用 2 号刀，采用 G70 进行工件右端面部分的轮廓循环精加工。4、用 5 号刀用 G75 进行切槽循环加工。5、用 4 号和 6 号刀用 G76 进行螺纹循环加工
17、2.7 加工设备选择根据数控实训中心的数控机床切削性能，我选择西门子卧式 K6146？数控车床。其有很多优点:1、控制精度高，可靠性好2、主轴轴承采用国外进口，噪音小，抗震能力强，旋转精度高3、机床床身采用特殊加强筋，机床刚性好4、机床导轨采用中频淬火处理，表面硬度搞，耐磨性好，使用寿命长；5、自动刀架采用多刀装夹，系统控制，重复定位精度高；6、纵，横向进刀采用高精度滚珠线杆，动态稳定性可靠 2.7.1 数控车的刀具1、对刀的要求数控车床能兼作粗，精加工。为使粗加工能以较大切削深度，较大进给速度地加工，要求粗车刀具强度高，耐用度好。精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高，耐用度好。为减少
18、换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机夹刀。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用的设定原则是以该批刀片耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用的一致性甚至比其平均寿命更重要。2、数控车床的刀具数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀，圆弧车刀和成型车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖（同时也为其刀位点）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（断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线。2.7.2 数控
19、车床的卡盘液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。2.7.3 数控车床的尾座对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾座。2.7.4 数控车的刀架刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的刀具数量一般为 8 把，10 把，12 把或 16 把，有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式一般为回转式，刀具沿圆周方向安装在刀架，可以安装
20、径向车刀，轴向车刀，钻头，镗刀。车削加工中心还可安装向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。数控车床可以配备两种刀架：1、专用刀架 由车床产生厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本底，但缺乏通用性。2、通用刀架 根据一定的通用标准而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。2.8 数控加工编程程序2.8.1 编制数控车削程序（SIEMENS 系统编程）%_N_JL3832_MPF$PATH=/_N_MPF_DIRG90 G94 G71 G23 G54M3 S800T1D1G0 Z2 X80G1 Z0 F50X0.5G0 Z2X1
21、00 Z150 M9M5M0M3 S600T2D1G1 X84 Z1 M7X83 F50G0 X83 Z2 M7_CNAME=“JL383201”R105=1 R106=0.25 R108=1.5 R109=R110 R111=100LCYC95X100 Z150 M9M5 M0M3 S1200T1D1 F100G0 X74 Z2 M7G0 X100 Z150 M9M5M0M3 S800T3D1G0 X21.5 Z2 M7G1 X22 Z11 F100Z18X18G0 Z150 M9X100M5M2%_N_JL383201_MPF;$PATH=/_N_MPF_DIRG1 X64 Z0X66 Z1X66 Z30X78X80 Z31Z39X78 Z40X83RET2.8.2 轴零件右端的加工程序（用 SIEMENS 系统编程）%_N_JL3833_MPF
