1、 题 目： 典型轴类零件的编程与加工专 业： 数控技术 第 1 页 共 20 页目 录一： 前言 .2二： 零件的数控工艺分析 .32.1 零件图的分析 .32.2 加工方案的制定 .32.3 装夹方案的制定 .32.4 加工路线的制定 .42.5 刀 具 的 选 择 .52.6 切 削 用 量 的 选 择 .62.7 工序卡片和刀具卡片的制作.7三： 数控加工程序的编制 .83.1 工件坐标系的设置 .83.2 对刀方法和设置 .83.3 数值计算 .93.4 编制程序 .10四： 试切削过程和结果 .134.1 毛坯的准备 .134.2 试切削过程 .144.3 零件的尺寸检测 .17五：
2、 总结 .18参考文献 .19第 2 页 共 20 页一 前言随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主题。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。数 控 编 程 是 从 零 件 图 纸 到
3、获 得 数 控 加 工 程 序 的 全 过 程 。 它 的 主 要 任 务 是 计 算 加 工 走刀 中 的 刀 位 点 （ cutterlocationpoint 简 称 CL 点 ） 。 刀 位 点 一 般 取 为 刀 具 轴 线 与 刀 具 表面 的 交 点 ， 多 轴 加 工 中 还 要 给 出 刀 轴 矢 量 。轴 ， 支 承 转 动 零 件 并 与 之 一 起 回 转 以 传 递 运 动 、 扭 矩 或 弯 矩 的 机 械 零 件 。 一 般 为 金属 圆 杆 状 ， 各 段 可 以 有 不 同 的 直 径 。 机 器 中 作 回 转 运 动 的 零 件 就 装 在 轴 上 。 根
4、 据 轴 线 形状 的 不 同 ， 轴 可 以 分 为 曲 轴 和 直 轴 两 类 。 根 据 轴 的 承 载 情 况 ， 又 可 分 为 ： 转 轴 ， 工作 时 既 承 受 弯 矩 又 承 受 扭 矩 ， 是 机 械 中 最 常 见 的 轴 ， 如 各 种 减 速 器 中 的 轴 等 。 心 轴 ，用 来 支 承 转 动 零 件 只 承 受 弯 矩 而 不 传 递 扭 矩 ， 有 些 心 轴 转 动 ， 如 铁 路 车 辆 的 轴 等 ， 有 些心 轴 则 不 转 动 ， 如 支 承 滑 轮 的 轴 等 。 传 动 轴 ， 主 要 用 来 传 递 扭 矩 而 不 承 受 弯 矩 ， 如 起
5、重 机 移 动 机 构 中 的 长 光 轴 、 汽 车 的 驱 动 轴 等 。 轴 的 材 料 主 要 采 用 碳 素 钢 或 合 金 钢 ， 也 可采 用 球 墨 铸 铁 或 合 金 铸 铁 等 。 轴 的 工 作 能 力 一 般 取 决 于 强 度 和 刚 度 ， 转 速 高 时 还 取 决 于振 动 稳 定 性 。轴 的 结 构 设 计 是 确 定 轴 的 合 理 外 形 和 全 部 结 构 尺 寸 ， 为 轴 设 计 的 重 要 步 骤 。 它 由 轴上 安 装 零 件 类 型 、 尺 寸 及 其 位 置 、 零 件 的 固 定 方 式 ， 载 荷 的 性 质 、 方 向 、 大 小
6、及 分 布 情况 ， 轴 承 的 类 型 与 尺 寸 ， 轴 的 毛 坯 、 制 造 和 装 配 工 艺 、 安 装 及 运 输 ， 对 轴 的 变 形 等 因 素有 关 。 设 计 者 可 根 据 轴 的 具 体 要 求 进 行 设 计 ， 必 要 时 可 做 几 个 方 案 进 行 比 较 ， 以 便 选 出最 佳 设 计 方 案 ， 以 下 是 一 般 轴 结 构 设 计 原 则 ： 1、 节 约 材 料 ， 减 轻 重 量 ， 尽 量 采 用 等 强度 外 形 尺 寸 或 大 的 截 面 系 数 的 截 面 形 状 ； 2、 易 于 轴 上 零 件 精 确 定 位 、 稳 固 、 装
7、配 、 拆卸 和 调 整 ； 3、 采 用 各 种 减 少 应 力 集 中 和 提 高 强 度 的 结 构 措 施 ； 4、 便 于 加 工 制 造 和保 证 精 度 。数 控 编 程 课 程 设 计 是 我 们 数 控 技 术 专 业 在 学 习 完 本 科 大 纲 要 求 的 “数 控 编 程 ”“工艺 设 计 ”及 数 控 仿 真 系 统 加 工 软 件 后 进 行 的 一 次 综 合 性 课 程 设 计 。 本 课 程 设 计 的 目 的 在于 通 过 编 程 ， 并 在 数 控 加 工 仿 真 软 件 中 进 行 仿 真 ， 使 我 们 熟 悉 数 控 车 床 和 数 控 铣 床 编
8、 程流 程 。 当 然 ， 由 于 水 平 有 限 ， 在 设 计 中 难 免 有 很 多 纰 漏 ， 恳 请 老 师 指 正 。第 3 页 共 20 页二 零件的数控工艺分析2.1 零件图的分析：图 1 零件图该零件表面由圆柱、圆锥、凹圆弧以及圆球表面组成，如图 A。其中多个直径尺寸精度有较严格的要求、表面粗糙度如图所示。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，毛坯件选 40mm 的棒料，长度为 108mm。2.2 工艺方案：通过上述分析，采取以下几点加工工艺方案：1）.通过图样上给定的几个公差等级要求较高的尺寸34 23 38 025.- 03.029.-因其
9、要求精度较高，故编程时采取中间值，以保证工件的合格率；2）.在外轮廓上，有 M30x2 的螺纹，选刀时要选合适的刀尖圆弧半径才能车出合格的螺纹；2.3.装夹方案：第 4 页 共 20 页确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准，左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧：图 2 三爪卡盘1） 第一次装夹时夹持工件外圆，留出足够可加工毛坯的长度；2）第二次装夹时夹持 34 外圆，以 38 外圆左端面顶住卡盘端面做轴向定位；2.4加工路线的制定：加工顺序遵循先大后小、先粗后精、由右至左的原则进行，具体加工过程：1）：普车加工零件毛坯，保证轴向尺寸，预钻中心孔，打 20x30 底孔；2）：车 34、38
10、外圆，镗 23 内孔；3）：车 R8 球面，圆锥面，R5 凹圆弧，M30 外圆，圆锥面；4）：车螺纹退刀槽；5）：车螺纹。GSK928TC 具有粗车循环和车螺纹循环的功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定其进给路线，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，对刀原点在工件右端面中心。2.5刀具的选择：1）选用 B 形 D 1.6 D1 5 的中心钻预钻中心孔；第 5 页 共 20 页2）选用 20 的麻花钻预钻 20x30 底孔；3）粗车和精车外圆采用主偏角为 93，副偏角为 45左偏刀；4）车螺纹选用硬质合金 60外螺纹车刀取刀尖角
11、 5930图 3 螺纹刀刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径（如图 3 ）R =1/8H=1/8x3/2p=0.2165mm取刀尖圆弧半径R=0.2mm2.6.切削用量的选择：1背吃刀量：轮廓粗车循环时 ap=2mm，轮廓精车循环时 ap=0.2mm；螺纹粗车循环时依次 ap=0. 8mm，ap=0.6 mm；p=0.4mm；第 6 页 共 20 页螺纹精车循环时 ap=0.2mm；2主轴转速：公式 A： Vc=dn/1000 Vc-切削速度，单位 m/mim; -常数，d- 切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，单位 mm；公式 B：n1200/p-kP-工件螺纹的螺距或导程，单位 mm;k-保险
12、系数，一般取为 80.公式 C：Vf =nfVf-车削时的进给速度，单位 mm/min；n-转速单位 r/min；f-进给量，单位 mm/r。1）车直线和圆弧时的主轴转速：查表取粗车的切削速度 Vc=90m/min,精车时的切削速度 Vc=120m/min，根据坯件直径（精车时取平均直径） ，利用公式 A 计算，并结合机床说明书选取：粗车时，主轴转速 n=500r/min；精车时，主轴转速 n=1200r/min。2）车螺纹时的主轴转速：根据公式 B 计算，取主轴转速 n=320r/min3）进给速度：先选取进给量用公式 C 计算，粗车时选取进给量 f=0.2mm/r，精车时选取 f=0.1m
13、m/r，计算得：粗车时的进给速度 Vf=100 mm/r，精车时的进给速度 Vf=50mm/r。车螺纹的进给量等于螺纹的导程，即 f=2mm/r, Vf=640 mm/r第 7 页 共 20 页2.7工序卡片和刀具卡片的制作：零件图号 零件名称 文件编号第 页数控加工工序卡NC 01 轴工序号 工序名称 材料45#加工车间 设备型号主程序名 子程序名加工原点工步号 工步内容 刀具号主轴转速/(r/mm)进给速度/(mm/min)背吃刀量/mm 夹具1 粗车外圆 T1 500 100 2 三爪卡盘2 精车外圆 T1 1200 50 0.2 三爪卡盘3 粗镗内孔 T2 500 100 2 三爪卡盘
14、4 精镗内孔 T2 1200 50 0.2 三爪卡盘5 粗车外圆 T1 500 100 2 三爪卡盘6 精车外圆 T1 1200 50 0.2 三爪卡盘7 切槽 T1 1200 100 2 三爪卡盘8 车螺纹 T3 320 640 0.8 三爪卡盘工艺员 校对 审定 批准表 1 零件的加工工序卡产品名称或代号 零件名称 零件图号第 8 页 共 20 页序号 刀号 刀具名称 规格 用途 备注1 T1 外圆车刀 主偏角 93，副后角 45 外轮廓 左偏刀2 T2 镗刀 刀头最宽处小于 10mm 镗孔3 T3 螺纹刀刀尖角 5930刀尖圆弧半径 R=0.2mm; 车螺纹4 T5 中心钻 B 形 D
15、1.6 D1 5 预钻中心孔5 T6 麻花钻 20 预钻底孔工艺员 校对 审定 批准表 2 刀具选择及参数三.数控加工程序的编制3.1 工件坐标系的设置：程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。本次加工中共两个程序，以右端球面的表面中心 O 点、左端面圆心 S 为基准建立坐标系，坐标原点分别为 O、S。3.2 对刀方法和设置：毛坯为 40mm 的棒料，欲加工最大直径为 38mm，总长为 108mm 的零件。编程时采用程序段设定工件坐标系，工件坐标系原点 O 设在以右端心 S 点。加工时采用的 1 号刀具为 93外圆尖刀（如图 3 示） ，并作为基准刀具；2 号刀具为硬质合金镗刀。基准刀具刀尖点的起始点为 P。第 9 页 共 20 页图 4 刀具示意图以上操作步骤完成了基准刀具的对刀。此时，若执行程序段%001 后，则 CRT 屏幕上的绝对坐标值处显示基准刀具刀尖在工作坐标系的位置。3.3 数值计算：分析图 A 中数据，38、34 圆柱面是基轴制， 23 内孔是基孔制，因零件尺寸精度要求较高，故编程时尺寸取公差带中间值：38 外圆：38+（-0.039/2 ）=37.98;34 外圆：34+（-0.025/2 ）=33. 88;23 内孔：23+0.033/2=23.017
