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蘇州市職業(yè)大學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書 畢業(yè)設(shè)計題目軸類零件的加工工藝與編程 系 機電工程系 專業(yè)班級 數(shù)控 4 班 姓 名 朱 冰 學(xué) 號 1013020432 指導(dǎo)教師 李振興 年 月 日 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈,產(chǎn)品更新速度越來越快,復(fù)雜形狀的零 件越來越多,精度要求越來越高,多品種、小批量生 產(chǎn)的比重明 顯增加,激烈的市場競爭使產(chǎn)品 研制生產(chǎn)周期越來越短,傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜 形狀零件的高速高質(zhì)量加工要求。 本課題來源于生產(chǎn)，是對所學(xué)知 識的應(yīng)用，它包括了三年所學(xué)的全部知識，在數(shù)控專業(yè) 上具有代表性，而且提高了綜 合運用各方面知識的能力。程序的編制到程序的調(diào)試，零件的 加工運用到了所學(xué)的 AutoCAD、 CAXA 制造工程師軟件、數(shù)控機床操作、子程序、刀具的 選擇、零件的工藝分析、數(shù)學(xué)處理、工藝路線等一系列的內(nèi)容。這將所學(xué)到的理論知識充分 運用到了實際加工中，切實做到了理 論與實踐的有機結(jié)合。 關(guān)鍵詞：數(shù)控；加工；工藝；編程 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 目 錄 1 引 言 ....................................................1 1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及趨勢 ...........................................................................................................1 1.2 數(shù)控車削加工工藝分析的主要內(nèi)容 ...................................................................................2 2 軸類零件的加工工藝設(shè)計 ......................................3 2.1 軸類加工的內(nèi)容及工藝分析 .................................................................................................3 2.1.1 軸類零件加工的內(nèi)容 ............................................3 2.1.2 軸類零件加工的工藝分析 ........................................4 2.2 軸類零件工藝路線的擬定 ......................................................................................................4 2.2.1 工藝路線的確定 ................................................4 2.2.2 輔助工序的安排 ................................................6 2.3 數(shù)控機床及其工藝設(shè)備的選擇 .............................................................................................6 2.3.1 數(shù)控機床的選擇 ................................................6 2.3.2 檢測量具的選擇 ................................................7 2.4 軸類零件切削用量參數(shù)的確定 .............................................................................................7 2.4.1 確定主軸轉(zhuǎn)速 ..................................................7 2.4.2 確定進給速度 ..................................................8 2.4.3 確定背吃刀量 ..................................................8 2.5 擬定數(shù)控加工工藝卡 ................................................................................................................8 2.5.1 數(shù)控加工工序 ..................................................8 2.5.2 數(shù)控加工工序表 ................................................9 2.6 刀具的選擇 ...................................................................................................................................9 2.6.1 刀具 ..........................................................9 2.6.2 確定對刀點與換刀點 ...........................................10 3 軸類零件夾具的選用 ........................................11 3.1 對軸類零件夾具的基本要求 ...............................................................................................12 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 3.2.1 夾具的類型 ...................................................12 3.2.2 零件的安裝 ...................................................12 4 車削零件數(shù)控加工的編程 .....................................13 4.1 數(shù)控坐標(biāo)系的確定 ...................................................................................................................13 4.2 走刀路線的確定 .......................................................................................................................13 4.3 程序編制 ......................................................................................................................................14 5 結(jié) 論 ...................................................21 6 致 謝 ...................................................22 7 參 考 文 獻 ..............................................23 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 1 頁 共 23 頁 1 引 言 1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及趨勢 機床數(shù)控系統(tǒng)，即計算機數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控(NC)的 基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統(tǒng)控制軟件與 硬件的配合，完成對進給坐標(biāo)控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。 CNC 系統(tǒng)利用計算機來實現(xiàn)零件程序編輯、坐標(biāo)系偏移、刀具補償、插補運算、 公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數(shù)控機床按照操作設(shè)計要求，加工出 需要的零件。1908 年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19 世紀(jì)末，以紙 為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938 年，香農(nóng)在美國麻省理工 學(xué)院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系 統(tǒng)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)是與機床控制密切結(jié)合發(fā)展起來的。1952 年第一臺數(shù)控機 床問世后，數(shù)控系統(tǒng)已經(jīng)先后經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子 管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控 PC 機的通用 CNC 系 統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數(shù)控，簡稱 NC 系統(tǒng)；后三代為第 二階段，乘坐計算機軟件數(shù)控，簡稱 CNC 系統(tǒng)。 數(shù)控加工技術(shù)是什么呢？簡單的說就是利用數(shù)字化控制系統(tǒng)在加工機床上 完成整個零件的加工。而且和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下 優(yōu)點： ①加工效率高。 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。而加工過程是由計算機控制， 所以零件的互換性強，加工的速度快。 ②加工精度高。 同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少了人 為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 ③勞動強度低。 由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成， 不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機床工作時，只需要監(jiān)視設(shè)備的運 行狀態(tài)。所以勞動強度很低。 ④適應(yīng)能力強。 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達到修改或改變其 運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴展。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 2 頁 共 23 頁 從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、 電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點有以下幾個方面： ①高精高速高效化速度 ②柔性化 ③多軸化 ④軟硬件開放化 ⑤實時智能化 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控 系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的 自適應(yīng)控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方便的智能化， 如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負(fù)載自動選定模型、自整定等； 簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面 等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內(nèi)容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 1.2 數(shù)控車削加工工藝分析的主要內(nèi)容 ①選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 ②分析被加工零件圖樣，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上確定零件 的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排、與傳 統(tǒng)加工工序的銜接等。 ③設(shè)計數(shù)控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的 選擇、切削用量的確定等。 ④調(diào)整數(shù)控加工工序的程序。如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定、 刀具的補償。 ⑤分配數(shù)控加工中的容差。 ⑥處理數(shù)控機床上部分工藝指令。 總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機床加工相似。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 23 頁 2 軸類零件的加工工藝設(shè)計 2.1 軸類加工的內(nèi)容及工藝分析 2.1 球頭軸零件圖 2.1.1 軸類零件加工的內(nèi)容 數(shù)控車床與普通車床相比，具有加工精度高、加工零件的形狀復(fù)雜、加工 范圍廣等特點。但是數(shù)控車床價格較高，加工技術(shù)較復(fù)雜。球頭軸零件可分為 粗車、半精車和精車等階段。一般分為： ①車削外圓。車削外圓是最常見、最基本的車削方法使用各種不同的車刀 車削中小型零件外圓(包括車外回轉(zhuǎn)槽)的方法。其中，左偏刀主要用于需要從 左向右進給，車削右邊有直角軸肩的外圓以及右偏刀無法車削的外圓。 ②車削內(nèi)圓。車削內(nèi)圓(孔)是指用車削方法擴大工件的孔或加工空心工件 的內(nèi)表面。這也是常用的車削加工方法之一。常見的車孔方法在車削盲孔和臺 階孔時，車刀要先縱向進給，當(dāng)車到孔的根部時再橫向進給，從外向中心進給 車端面或臺階端面。 ③車削平面。車削平面主要指的是車端平面(包括臺階端面)，常見的方法 是用左偏刀車削平面，可采用較大背吃刀量，切削順利，表面光潔，大、小平 其 余° 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 4 頁 共 23 頁 面均可車削使用 90·左偏刀從外向中心進給車削平面，適用于加工尺寸較小 的平面或一般的臺階端面用 90·左偏刀從中心向外進給車削平面，適用于加 工中心帶孔的端面或一般的臺階端面使用右偏刀車削平面，刀頭強度較高，適 宜車削較大平面，尤其是鑄鍛件的大平面。 ④車削錐面。錐面可分為內(nèi)錐面和外錐面，可以分別視為內(nèi)圓、外圓的一 種特殊形式。內(nèi)外錐面具有配合緊密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持準(zhǔn)確對 中的特點，廣泛用于要求中準(zhǔn)確和需要經(jīng)常拆卸的配合件上。在普通車床上加 工錐面的方法有小滑板轉(zhuǎn)位法、尾座偏移法、靠模法和寬刀法等，小滑板轉(zhuǎn)位 法主要用于單件小批量生產(chǎn)，內(nèi)外錐面的精度較低，長度較短(≤100mm)；尾座 偏移法用于單件或成批生產(chǎn)軸類零件上較長的外錐面；靠模法用于成批和大量 生產(chǎn)較長的內(nèi)外錐面；寬刀法用于成批和大量生產(chǎn)較短(≤20mm)的內(nèi)外錐面。 ⑤車削螺紋。在普通車床上一般使用成形車刀來加工螺紋，加工普通螺紋、 方牙螺紋梯形螺紋和模數(shù)螺紋時使用的成形車刀。 ⑥車削臺階、槽。 選擇數(shù)控加工內(nèi)容時，可按下列順序考慮： ①普通機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)優(yōu)先選擇； ②普通機床難加工，質(zhì)量難保證的內(nèi)容應(yīng)重點選擇 ③普通機床加工效率低，手工操作勞動強度大的內(nèi)容。 雖然數(shù)控車床加工范圍廣泛，但是因受其自身特點的制約，某些零件仍不 適合在數(shù)控車床上加工。 2.1.2 軸類零件加工的工藝分析 ①粗加工：主要是下料，下料的要求是棒料的直徑 55㎜，長度是 150㎜， 并且要求下料長度的誤差不能超過正負(fù) 1㎜并在棒料兩端鉆中心孔，中心孔： A4/8.5，并且，要求中心應(yīng)均勻一致，為下一步工序做準(zhǔn)備。 ②半精加工：半精車外圓，先粗車外圓然后，再半精車外圓，而其他的各 尺寸以及跳動的要求都要符合圖紙的要求。 ③精加工：精車外圓，先半精車外圓,最后精車外圓，而其他的各尺寸以及 跳動的要求都符合圖紙的要求。 2.2 軸類零件工藝路線的擬定 2.2.1 工藝路線的確定 圖 2.2 是加工工序及每個步驟的注釋和注意事項。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 共 23 頁 加 工 此 段 工 序 時 要 保 證 球 面 的 表 面 質(zhì) 量 及 數(shù) 據(jù)加 工 此 段 工 序 事 要 保 證 后 面 圓 球 的 加 工 余 量 所 以不 能 用 大 的 車 削 速 度 加 工 此 段 工 件 是 為 最 后 車 羅 紋 做 鋪 墊 ,其 表 面 質(zhì) 量要 求 不 高 但 基 本 尺 寸 一 定 要 保 證 正 確加 工 此 段 工 件 時 的 注 意 事 項 要 和 上 段 工 序 一 樣 ,必須 保 證 零 件 數(shù) 據(jù) 和 表 面 質(zhì) 量 的 正 確 加 工 此 段 工 件 時 要 注 意 吃 刀 量 的 選 擇 ,此 段 工 序 有圓 弧 的 存 在 要 保 證 好 加 工 質(zhì) 量 和 機 器 設(shè) 備 的 安 全由 于 此 次 設(shè) 計 是 在 普 通 數(shù) 控 車 床 上 進 行 ,有 寫 步 驟必 須 進 行 手 動 操 作 ,比 如 :用 尾 部 頂 尖 零 件 的 掉 頭裝 夾 等 車 削 70圓 柱 ,零 件 掉 頭 裝 夾 需 要 用 卡 盤 夾 住 此處 ,因 此 這 個 加 工 步 驟 很 重 要 .要 注 意 此 段 加 工 步驟 的 尺 寸 ,精 度 ,表 面 質(zhì) 量 等 重 要 參 數(shù)車 削 零 件 的 最 大 外 圓 (加 工 此 處 時 不 必 要 全 部 都 車削 ,因 為 根 據(jù) 分 析 零 件 圖 沒 有 必 要 車 削 完 ,零 件 圖中 要 求 的 尺 寸 只 有 2) 作 為 零 件 加 工 及 編 程 的 基 準(zhǔn) ,對 以 后 的 加 工 很 重 要 車 半 圓 球車 20圓 柱 車 24圓 柱車 圓 錐 面 車 65臺 階 軸掉 頭 裝 夾 車 70及 臺 階 面車 零 件 外 圓 車 基 準(zhǔn) 面 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 6 頁 共 23 頁 在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各 幾何要素間的關(guān)系。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義， 手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標(biāo)，無論哪一點不明確或不確定，編程都無 法進行。但由于零件設(shè)計人員在設(shè)計過程中考慮不周或被忽略，常常出現(xiàn)參數(shù) 不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審 查與分析圖紙時，一定要仔細(xì)核算，發(fā)現(xiàn)問題及時與設(shè)計人員聯(lián)系。 零件的外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數(shù)，還 可能應(yīng)用控制程序或?qū)Ｓ贸绦蛞钥s短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于 利用數(shù)控機床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時間。 2.2.2 輔助工序的安排 輔助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、檢驗等。檢驗工序是主要的輔助 工序，是合格證產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件 全部加工完成之后都要進行檢驗工序。 2.3 數(shù)控機床及其工藝設(shè)備的選擇 2.3.1 數(shù)控機床的選擇 根據(jù)零件產(chǎn)量、加工要求選擇生產(chǎn)設(shè)備（根據(jù)專業(yè)要求需要選擇數(shù)控車床） 。我們選擇 SIEMENS 的 SINUMERIK802S/C 數(shù)控車床。 數(shù)控車床常用的功能指令有準(zhǔn)備功能 G、輔助功能 M、刀具功能 T、主軸轉(zhuǎn) 速功能 S 和進給功能 F。由于車床種類不同，系統(tǒng)配置也各不相同。 表 2.1 SIEMENS 的 SINUMERIK802S/C 數(shù)控車系統(tǒng)的常用功能指令 功能 代碼 功能 代碼 路徑數(shù)據(jù) 暫停時間 G4 絕對/增量尺寸 G90，91 程序結(jié)束 M02 公制/英制尺寸 G71，G70 主軸運動 半徑/直徑尺寸 G22，G23 主軸速度 S 可編程零點偏置 G158 旋轉(zhuǎn)方向 M03/M04 可設(shè)定零點偏置 G54～G57 G500，G53 主軸速度限制 G25，G26 軸運動 主軸定位 SPOS 快速直線運動 G0 特殊車床功能 進給直線插補 G1 恒速切削 G96/G97 進給圓弧插補 G2/G3 圓弧倒角/直線倒角 CHF/RND 中間點的圓弧插補 G5 刀具及刀具偏置 定螺距螺紋加工 G33 刀具 T 接近固定點 G75 刀具偏置 D 回參考點 G74 刀具半徑補償選擇 G41，G42 進給率 F 轉(zhuǎn)角處加工 G450，G451 準(zhǔn)確停/連續(xù)路徑加工 G9，G60，G64 取消刀具半徑補償 G40 在準(zhǔn)確停時的段轉(zhuǎn)換 G601/G602 輔助功能 M 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 23 頁 2.3.2 檢測量具的選擇 ①游標(biāo)卡尺 ②數(shù)顯測位尺 ③外徑千分尺 ④螺紋塞規(guī) 2.4 軸類零件切削用量參數(shù)的確定 數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫 人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工 方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度 和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮 機床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 2.4.1 確定主軸轉(zhuǎn)速 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。其計算公式 為：n=1000v/3.14×D 式中：v-切削速度，單位為 m/m 動，由刀具的耐用度決定；n-主軸轉(zhuǎn)速， 單位為 r/min，D-工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 計算的主軸轉(zhuǎn)速 n，最后要選取機床有的或較接近的轉(zhuǎn)速為： 車外圓，粗車主軸轉(zhuǎn)速為 1300r/min ,精車主軸轉(zhuǎn)速為 1600r/min 。 表 2.2 刀具的切削參數(shù) 2.4.2 確定進給速度 進給速度是數(shù)控機床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和 表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進給速度受機床剛度和 進給系統(tǒng)的性能限制。確定進給速度的原則：當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證 加工步驟 刀具切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速 刀具規(guī)格 序號 加工內(nèi)容 類型 材料 n/r.min 1? 進給速度 v /mm.minf 1 粗加工外輪廓 93°外圓偏刀 700 200 2 精加工外輪廓 93°外圓偏刀 630 160 3 切螺紋退刀槽 切槽刀 500 80 4 車 M24 螺紋 60°普通螺紋車 硬質(zhì)合 金 500 800 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 8 頁 共 23 頁 時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在 200——800mm/min 范圍 內(nèi)選?。卉囃鈭A，進給速度為 400㎜/r，精車時，進給速度為 200㎜/r。刀具空 行程時，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時，可以設(shè)定該機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進給 速度。 2.4.3 確定背吃刀量 車削用量的選擇原則是： （1）粗車時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量 ap，其次選擇一個較 大的進給量 f,最后確定一個合適的切削進度 v 。增大背吃刀量 ap 可使走刀次 數(shù)減少，增大進給量 f 有利于斷屑，因此根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量對于 提高生產(chǎn)效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。 （2）精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因 此選擇較小（但不太?。┑谋吵缘读?ap和進給量 f ，并選用切削性能高的刀具 材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度 v。 （3）零件的加工高度 H≤（1/4-1/6）R D，以保證刀具有足夠的剛度。 切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床性能，相關(guān)的手冊并結(jié)合實際經(jīng)驗用模擬 方法確定。同時，使主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進給速度三者能相互適應(yīng)，以形成 最佳切削用量。 2.5 擬定數(shù)控加工工藝卡 2.5.1 數(shù)控加工工序 數(shù)控加工車削分十三次切削進行加工： 1.然后車削端面作為基準(zhǔn)。 2.首先進行車削最大外圓 ?80。 3.車 ?70 軸臺階軸 4.車削臺階平面。 5.調(diào)頭裝夾。 6.車削 ?65 軸。 7.車削椎面。 8.車削 ?24 圓柱。 9.車削 ?20 圓柱。 10.車削球面。 11.切螺紋退刀槽。 12.車削工藝槽。 13.加工螺紋 M24。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 23 頁 2.5.2 數(shù)控加工工序表 表 2.3 數(shù)控加工工序表 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 機械廠 軸類零件 軸類零件 001 工藝序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 001 WK11111 無 數(shù)控車床 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 備注 1 車削端面 T01 自動 2 車削最大外圓 T02 自動 3 車削 ?70 圓柱 T01 自動 4 車削臺階平面 T02 自動 5 調(diào)頭裝夾 手動 6 車削 ?65 圓柱 T01 自動 7 車削椎面 T01 自動 8 車削 ?24 圓柱 T01 自動 9 車削 ?20 圓柱 T01 自動 10 車削球面 T01 自動 11 切螺紋退刀槽 T03 自動 12 車削工藝槽 T03 自動 13 加工螺紋 M24 T04 自動 2.6 刀具的選擇 2.6.1 刀具 刀具的選擇的原則：刀具的使用的壽命和裝夾是否很方便。在加工軸時一 般都是批量生產(chǎn)的，那就要求加工的時候必須有效率，裝夾要很方便的，根據(jù) 上面的分析，我采用機夾式刀片，機夾式刀片的材料是超硬質(zhì)合金鋼。對于機 夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時間短,可以充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀 具壽命可選得低些，一般取 15-30min .數(shù)控機床所選用的刀具常采用適應(yīng)高速 切削的刀具材料（如高速鋼、硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 根據(jù)以上的分析，在加工軸所采用的刀具是機夾式，超硬質(zhì)合金鋼的刀片,選 擇數(shù)控車削刀具。 數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般 應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床 刀架上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系統(tǒng)化。為了適應(yīng)數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、 易調(diào)、可換等要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達到 整個數(shù)控刀具的 30%-40%，金屬切除量占總數(shù)的 80%-90%。 而加工軸所用的刀片超硬質(zhì)合金鋼, 超硬質(zhì)合金鋼是以碳化鎢(WC), 碳化 鈦(TiC)等,高熔點,高硬度的碳化物的粉末一起粘連的作用的金屬鈷粉末混合, 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 10 頁 共 23 頁 加壓成型,再燒結(jié)而制成一種粉末冶金制品。硬質(zhì)合金具有高硬度(69-81HRC), 高熱硬性(可達 900-1000 度),高耐磨性和較高抗壓強度.用它制造刀具,起切削 速度,耐磨性與壽命都比高速鋼高, 超硬質(zhì)合金鋼制的刀片,裝夾在刀體上使用. 使用方便,大大的提高加工的效率。 此外，對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進行嚴(yán)格的測量以獲得精確 數(shù)據(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過程，從 而加工出合格的工件。根據(jù)以上的分析,采用超硬質(zhì)合金鋼制的刀片。根據(jù)加工 要求,主要選用的刀具。 表2.4刀具表： 2.6.2 確定對刀點與換刀點 對于數(shù)控機床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要 的，它是通過對刀點來實現(xiàn)的。 “對刀點”是指通過對刀確定刀具與工件相對位 置的基準(zhǔn)點。在程序編制時，不管實際上是刀具相對工件移動，還是工件相對 刀具移動，都把工件看作靜止，而刀具在運動。對刀點往往也是零件的加工原 點。選擇對刀點的原則是： ①方便數(shù)學(xué)處理和簡化程序編制； ②在機床上容易找正，便于確定零件的加工原點的位置； ③加工過程中便于檢查； ④引起的加工誤差小。 對刀點可以設(shè)在零件上、夾具上或機床上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有已 知的準(zhǔn)確關(guān)系。當(dāng)對刀精度要求較高時，對刀點應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或 工藝基準(zhǔn)上。對于以孔定位的零件，可以取孔的中心作為對刀點。 對刀時應(yīng)使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，是指確定刀具位置的基準(zhǔn) 點。 刀具規(guī)格 序號 加工內(nèi)容 類型 材料 1 粗加工外輪廓 93°外圓偏刀 2 精加工外輪廓 93°外圓偏刀 3 切螺紋退刀槽 切槽刀 4 車 M24 螺紋 60°普通螺紋車 硬質(zhì)合金 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 23 頁 3 軸類零件夾具的選用 3.1 對軸類零件夾具的基本要求 數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二 是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： ①盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具， 以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 ②在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 ③裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 ④夾具在機床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。 本次設(shè)計采用普通的三爪自動定心卡盤，其工作效率高，使用方便、準(zhǔn)確度高 3.2 工件裝夾的類型及安裝 3.2.1 夾具的類型 數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝 夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類 零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn) 3.2.2 零件的安裝 數(shù)控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊 方案，注意以下兩點： ①力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時數(shù)值計算的 簡便性和精確性。 ②盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 由于本次設(shè)計的零件屬于短軸類零件，故采用三爪自定心卡盤裝夾。其安 裝方便、安裝精度較高。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 12 頁 共 23 頁 4 車削零件數(shù)控加工的編程 4.1 數(shù)控坐標(biāo)系的確定 數(shù)控車床坐標(biāo)系統(tǒng)分為機床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。 ① 機床坐標(biāo)系 以機床原點為坐標(biāo)系原點建立起來的 X、Z 軸直接坐標(biāo)系，稱為機床坐標(biāo)系。 車床的機床原點為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點。機床坐標(biāo)系是制造和調(diào) 整機床的基礎(chǔ)，也是設(shè)置工件坐標(biāo)系的基礎(chǔ)，一般不允許隨意變動參考點參考 點是機床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不變的極限點，其位置 由機械擋塊和行程開關(guān)來確定。以參考點為原點，坐標(biāo)方向與機床坐標(biāo)方向相 同所建立的坐標(biāo)系叫做參考坐標(biāo)系，在實際使用中通常是以參考坐標(biāo)系計算坐 標(biāo)值。 ②工件坐標(biāo)系 數(shù)控編程時應(yīng)該首先確定工件坐標(biāo)系和工件原點。零件在設(shè)計中有設(shè)計基 準(zhǔn)，在加工過程中有工藝基準(zhǔn)，同時應(yīng)盡量將工藝基準(zhǔn)與設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，該基 準(zhǔn)點通常稱為工件原點。以工件原點為坐標(biāo)原點建立起來的 X、Z 軸直角坐標(biāo)系 為工件坐標(biāo)系。在車床上工件原點可以選擇在工件的左或右端面上，即工件坐 標(biāo)系是將參考坐標(biāo)系通過對到平移得到的 4.2 走刀路線的確定 ①車端面。 ②鉆孔。將棒料運進另一個車間，工序是給棒料進行鉆中心孔和車端面。 這也是非常重要的一步工序。因為，鉆中心孔的好壞將會直接影響下一道工序 的進行。要求也是很高的，重要的一步去毛刺，由于上一道工序是鋸料，在鋸 掉的地方會有毛刺，在把毛刺去掉后，要對每一個棒了進行測量，以防止上一 道工序出現(xiàn)的廢料。再進行認(rèn)真的測量，將要加工的工件放在專門的鉆床上， 對工件進行鉆孔，是兩頭同時進行，并且要求鉆孔在棒料的中心位置。中心孔： A4/8.8，并且，要求中心孔應(yīng)均勻一致。在進行好鉆孔后，將料放到普通的車 床進行車兩端面，對于車的要求是很高的，要求棒料的長度是 150㎜，正負(fù) 0.5㎜，要求每一個工件都要進行檢驗。 ②粗車外圓。 ③精車外圓。上一道工序，將工件運進到另一個車間，主要數(shù)控車床車間， 這道工序是最重要的一步。是進行精車外圓，先精車外圓，然后，是進行精車 外圓，在數(shù)控車床上進行加工。用到的工裝夾具是三爪液壓卡盤，還需要頂針， 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 13 頁 共 23 頁 頂針的作用就是使加工的棒料，保持同軸度，使加工的零件的精度可以達到更 高，也使加工時更加的安全。所用到的測量工具是游標(biāo)卡尺，外徑千分尺。同 理，再加工時加工的要求和加工的要求是一樣的，而其他的各尺寸以及跳動的 要求都要符合圖紙的要求。 ④割槽。端面進行定位割槽并去毛刺；還要求對每批次量生產(chǎn)槽的軸向位 置需結(jié)合內(nèi)外球籠裝配后之軸向竄動間隙以及總成壓縮總長來定。同上一樣， 是在 CNC 車床上進行割槽，所用到的工裝夾具是三爪卡盤，頂針，用到的測量 的檢具是游標(biāo)卡尺。 ⑤車螺紋。 4.3 程序編制 數(shù)控車床主要是加工回轉(zhuǎn)體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、 螺紋、圓弧面、切槽等。我所做的工序是精車外圓，加工的程序如下： 加工程序及其備注 N10 G50 S10000 ；程序開始 N12 G00 G97 S700 T01 N14 M03 N16 M08 N18 G00 X46.777 Z27.753 N20 G00 X49.807 Z0.807 N22 G00 X44.807 Z0.807 N24 G00 X44.100 Z0.100 N26 G01 X44.100 Z-24.100 F200 N28 G00 X44.807 Z-23.393 N30 G00 X49.807 Z-23.393 N32 G00 X49.807 Z0.807 N34 G00 X42.807 Z0.807 N36 G00 X42.100 Z0.100 N38 G01 X42.100 Z-24.100 F200 N40 G00 X42.807 Z-23.393 N42 G00 X47.807 Z-23.393 N44 G00 X47.807 Z0.807 N46 G00 X40.807 Z0.807 N48 G00 X40.100 Z0.100 N50 G01 X40.100 Z-24.100 F200 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 14 頁 共 23 頁 N52 G00 X40.807 Z-23.393 N54 G00 X45.807 Z-23.393 N56 G00 X45.807 Z-0.293 N58 G00 X40.807 Z-0.293 N60 G00 X40.100 Z-1.000 N62 G01 X40.100 Z-11.000 F200 N64 G01 X40.100 Z-23.000 N66 G00 X41.100 Z-23.000 N68 G00 X49.807 Z-23.000 N70 G00 X46.777 Z27.753 N72 M09 N74 M30 N75 G50 S0 N76 G00 G97 700 T02 N77 M03 N78 M08 N79 G00 X42.450 Z24.023 N80 G00 X46.966 Z24.023 N81 G00 X46.966 Z3.600 N82 G00 X46.966 Z-1.400 N83 G00 X46.100 Z-1.900 N84 G41 N85 G01 X-0.100 Z-1.900 F200 N86 G00 X0.766 Z-1.400 N87 G00 X0.766 Z3.600 N88 G00 X0.766 Z24.023 N89 G00 X42.450 Z24.023 N90 G40 N91 M09 N92 M30 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 15 頁 共 23 頁 掉頭裝夾 N10 G50 S10000 N12 G00 G97 S700 T01 N14 M03 N16 M08 N18 G00 X27.033 Z41.455 N20 G00 X44.744 Z0.807 N22 G00 X39.744 Z0.807 N24 G00 X39.037 Z0.100 N26 G41 N28 G01 X39.037 Z-99.900 F200 N30 G01 X40.937 Z-99.900 N32 G00 X40.230 Z-99.193 N34 G00 X45.230 Z-99.193 N36 G00 X45.230 Z0.807 N38 G00 X37.744 Z0.807 N40 G00 X37.037 Z0.100 N42 G01 X37.037 Z-99.900 F200 N44 G01 X39.037 Z-99.900 N46 G00 X38.330 Z-99.193 N48 G00 X43.330 Z-99.193 N50 G00 X43.330 Z0.807 N52 G00 X35.744 Z0.807 N54 G00 X35.037 Z0.100 N56 G01 X35.037 Z-99.900 F200 N58 G01 X37.037 Z-99.900 N60 G00 X36.330 Z-99.193 N62 G00 X41.330 Z-99.193 N64 G00 X41.330 Z0.807 N66 G00 X33.744 Z0.807 N68 G00 X33.037 Z0.100 N70 G01 X33.037 Z-99.900 F200 N72 G01 X35.037 Z-99.900 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 23 頁 N74 G00 X34.330 Z-99.193 N76 G00 X39.330 Z-99.193 N78 G00 X39.330 Z0.807 N80 G00 X31.744 Z0.807 N82 G00 X31.037 Z0.100 N84 G01 X31.037 Z-84.603 F200 N86 G03 X32.600 Z-90.000I-8.537 K-5.397 N88 G01 X32.600 Z-99.900 N90 G01 X33.037 Z-99.900 N92 G00 X32.330 Z-99.193 N94 G00 X37.330 Z-99.193 N96 G00 X37.330 Z0.807 N98 G00 X29.744 Z0.807 N100 G00 X29.037 Z0.100 N102 G01 X29.037 Z-82.301 F200 N104 G03 X31.037 Z-84.603 I-6.537 K-7.699 N106 G00 X31.257 Z-83.627 N108 G00 X36.257 Z-83.627 N110 G00 X36.257 Z0.807 N112 G00 X27.744 Z0.807 N114 G00 X27.037 Z0.100 N116 G01 X27.037 Z-80.976 F200 N118 G03 X29.037 Z-82.301I-4.537 K-9.024 N120 G00 X28.956 Z-81.304 N122 G00 X33.956 Z-81.304 N124 G00 X33.956 Z0.807 N126 G00 X25.744 Z0.807 N128 G00 X25.037 Z0.100 N130 G01 X25.037 Z-80.224 F200 N132 G03 X27.037 Z-80.976 I-2.537 K-9.776 N134 G00 X26.723 Z-80.027 N136 G00 X31.723 Z-80.027 N138 G00 X31.723 Z0.807 N140 G00 X23.744 Z0.807 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 23 頁 N142 G00 X23.037 Z0.100 N144 G01 X23.037 Z-79.914 F200 N146 G03 X25.037 Z-80.224I-0.537 K-10.086 N148 G00 X24.530 Z-79.362 N150 G00 X29.530 Z-79.362 N152 G00 X29.530 Z0.807 N154 G00 X21.744 Z0.807 N156 G00 X21.037 Z0.100 N158 G01 X21.037 Z-72.399 F200 N160 G01 X22.600 Z-76.983 N162 G01 X22.600 Z-79.900 N164 G03 X23.037 Z-79.914 I-0.100 K-10.100 N166 G00 X22.369 Z-79.171 N168 G00 X27.369 Z-79.171 N170 G00 X27.369 Z0.807 N172 G00 X19.744 Z0.807 N174 G00 X19.037 Z0.100 N176 G01 X19.037 Z-66.532 F200 N178 G01 X21.037 Z-72.399 N180 G00 X21.478 Z-71.501 N182 G00 X26.478 Z-71.501 N184 G00 X26.478 Z0.807 N186 G00 X17.744 Z0.807 N188 G00 X17.037 Z0.100 N190 G01 X17.037 Z-60.665 F200 N192 G01 X19.037 Z-66.532 N194 G00 X19.478 Z-65.635 N196 G00 X24.478 Z-65.635 N198 G00 X24.478 Z0.807 N200 G00 X15.744 Z0.807 N202 G00 X15.037 Z0.100 N204 G01 X15.037 Z-54.900 F200 N206 G01 X15.072 Z-54.900 N208 G01 X17.037 Z-60.665 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 18 頁 共 23 頁 N210 G00 X17.478 Z-59.768 N212 G00 X22.478 Z-59.768 N214 G00 X22.478 Z0.807 N216 G00 X13.744 Z0.807 N218 G00 X13.037 Z0.100 N220 G01 X13.037 Z-54.900 F200 N222 G01 X15.037 Z-54.900 N224 G00 X14.330 Z-54.193 N226 G00 X19.330 Z-54.193 N228 G00 X19.330 Z0.807 N230 G00 X11.744 Z0.807 N232 G00 X11.037 Z0.100 N234 G01 X11.037 Z-19.900 F200 N236 G01 X12.100 Z-19.900 N238 G01 X12.100 Z-50.000 N240 G01 X12.100 Z-54.900 N242 G01 X13.037 Z-54.900 N244 G00 X12.330 Z-54.193 N246 G00 X17.330 Z-54.193 N248 G00 X17.330 Z0.807 N250 G00 X9.744 Z0.807 N252 G00 X9.037 Z0.100 N254 G01 X9.037 Z-7.490 F200 N256 G03 X10.100 Z-12.000 I-9.037 K-4.510 N258 G01 X10.100 Z-19.900 N260 G01 X11.037 Z-19.900 N262 G00 X10.330 Z-19.193 N264 G00 X15.330 Z-19.193 N266 G00 X15.330 Z0.807 N268 G00 X7.744 Z0.807 N270 G00 X7.037 Z0.100 N272 G01 X7.037 Z-4.755 F200 N274 G03 X9.037 Z-7.490 I-7.037 K-7.245 N276 G00 X9.354 Z-6.541 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 23 頁 N278 G00 X14.354 Z-6.541 N280 G00 X14.354 Z0.807 N282 G00 X5.744 Z0.807 N284 G00 X5.037 Z0.100 N286 G01 X5.037 Z-3.246 F200 N288 G03 X7.037 Z-4.755 I-5.037 K-8.754 N290 G00 X7.023 Z-3.755 N292 G00 X12.023 Z-3.755 N294 G00 X12.023 Z0.807 N296 G00 X3.744 Z0.807 N298 G00 X3.037 Z0.100 N300 G01 X3.037 Z-2.367 F200 N302 G03 X5.037 Z-3.246 I-3.037 K-9.633 N304 G00 X4.777 Z-2.280 N306 G00 X9.777 Z-2.280 N308 G00 X9.777 Z0.807 N310 G00 X1.744 Z0.807 N312 G00 X1.037 Z0.100 N314 G01 X1.037 Z-1.953 F200 N316 G03 X3.037 Z-2.367 I-1.037 K-10.047 N318 G00 X2.575 Z-1.480 N320 G00 X7.575 Z-1.480 N322 G00 X7.575 Z-1.193 N324 G00 X-0.707 Z-1.193 N326 G00 X-0.000 Z-1.900 N328 G03 X1.037 Z-1.953 I0.000 K-10.100 F200 N330 G00 X0.406 Z-1.177 N332 G00 X44.744 Z-1.177 N334 G00 X27.033 Z41.455 N336 M01 N338 G50 S800 N340 G00 G97 S630 T01 N342 M03 N344 M08 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 23 頁 N346 G00 X36.929 Z41.006 N348 G00 X45.937 Z-1.293 N350 G00 X-0.707 Z-1.293 N352 G00 X-0.000 Z-2.000 N354 G41 N356 G03 X10.000 Z-12.000 I0.000 K-10.000 F200 N358 G01 X10.000 Z-20.000 N360 G01 X12.000 Z-20.000 N362 G01 X12.000 Z-50.000 N364 G01 X12.000 Z-55.000 N366 G01 X15.000 Z-55.000 N368 G01 X22.500 Z-77.000 N370 G01 X22.500 Z-80.000 N372 G03 X32.500 Z-90.000 I0.000 K-10.000 N374 G01 X32.500 Z-100.000 N376 G01 X40.937 Z-100.000 N378 G00 X40.230 Z-99.293 N380 G00 X45.937 Z-99.293 N382 G00 X36.929 Z41.006 N384 M01 N386 G50 S800 N388 G00 G97 S630 T02 N390 M03 N392 M08 N394 G00 X45.251 Z37.632 N396 G00 X45.251 Z-50.600 N398 G00 X23.000 Z-50.600 N400 G00 X18.000 Z-50.600 N402 G41 N404 G01 X10.100 Z-50.600 F200 N406 G04X0.500 N408 G00 X23.000 Z-50.600 N410 G00 X23.000 Z-52.600 N412 M09 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 21 頁 共 23 頁 N414 M30 程序結(jié)束 5 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計是我們學(xué)了三年全部的課程，其中包括基礎(chǔ)課程、技術(shù)基礎(chǔ)課、 以及專業(yè)課之后，在完成工作實習(xí)、校內(nèi)課程設(shè)計的基礎(chǔ)上，對所有學(xué)過的課 程的深入地綜合性的總結(jié)，也是一次對理論聯(lián)系實際的實際訓(xùn)練，因此，它是 我們大學(xué)所學(xué)、所用、所看的一次總結(jié)，它將在我們大學(xué)生活的精彩畫卷畫上 一個句號。 通過這次設(shè)計，我們綜合了專業(yè)了知識，更是因為在設(shè)計中，遇到了許多 的問題，得到了老師的解答，完成了工藝的設(shè)計。 我希望能通過這次的畢業(yè)設(shè)計，對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性 的訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為以后所從事的工作進行 基石地鋪墊。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 22 頁 共 2