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青 島 濱 海 學 院 畢 業(yè) 設 計 前言 數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密測量等高新技術的產物。隨著數控機床的發(fā)展與普及，現代化企業(yè)對于懂得數控各方面技術、能進行數控加工編程的技術才的需求量必將不斷增加。數控車床是目前使用最廣泛的數控機床之一。所以在軸類的加工與制造中也將對數控車床的操作與編程進行詳細介紹。機械制造工藝卡片的設計是機械設計的一個基礎教學環(huán)節(jié)。綜合應用機械基礎知識和專業(yè)知識進行實際的訓練。通過設計能夠培養(yǎng)我們獨立的設計能力，提高分析和解決實際問題的能力，提高設計技能，掌握設計方式為以后的實際工作鑄造良好的基礎。軸的設計和加工涉及的知識十分豐富，與實際聯(lián)系緊密，而且綜合了機械設計基礎、材料力學、加工工藝、公差配合等多個學科的知識，對于各個學科知識的理解和運用十分有益。同樣，也是對我們這幾年學習的綜合檢驗。通過設計擴展知識層面，學到更新的知識，也是一次較好的實地實訓。但同時我們的知識是有限的，因此，在設計的過程中也遇到了一些挫折，可是沒有難倒我們，經刻苦鉆研和虛心請教以及查閱一些手冊，基本上完成了這次設計任務，但是，在設計方面有很多地方值得我們去學習、去克服、去思考。 摘要 本次設計加工了一個具有弧度、斜度、螺紋、凹槽、等特征的軸類零件，結合零件的不同進行零件分析，在加工過程中應用數控車床加工又進行了數控車削的分析，接著進行零件圖的分析，毛坯的確定、刀具的選擇等。本零件采用45鋼作為毛坯，刀具公用三把刀，即外圓車刀、切槽刀、螺紋刀。把已經設計好的軸類零件在開始加工之前先仔細研究其外觀特點，解零件加工完成后所要達到的精度要求，從而選擇機床設備、刀具選擇、定位基準、裝夾方式、加工順序等等的有關內容，用數控車床進行加工，分清可以手動加工和需要自動加工的工序，用圖片和文字相結合的方法逐步講解加工過程，即進行了仿真的加工又有實際操作的加工及其注意事項。在加工過程中發(fā)現自己的不足之處。 關鍵詞：數控機床、精簡的選擇、刀具的選擇、加工精度、工序 1 青 島 濱 海 學 院 畢 業(yè) 設 計 前言 數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備，是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密測量等高新技術的產物。隨著數控機床的發(fā)展與普及，現代化企業(yè)對于懂得數控各方面技術、能進行數控加工編程的技術才的需求量必將不斷增加。數控車床是目前使用最廣泛的數控機床之一。所以在軸類的加工與制造中也將對數控車床的操作與編程進行詳細介紹。機械制造工藝卡片的設計是機械設計的一個基礎教學環(huán)節(jié)。綜合應用機械基礎知識和專業(yè)知識進行實際的訓練。通過設計能夠培養(yǎng)我們獨立的設計能力，提高分析和解決實際問題的能力，提高設計技能，掌握設計方式為以后的實際工作鑄造良好的基礎。軸的設計和加工涉及的知識十分豐富，與實際聯(lián)系緊密，而且綜合了機械設計基礎、材料力學、加工工藝、公差配合等多個學科的知識，對于各個學科知識的理解和運用十分有益。同樣，也是對我們這幾年學習的綜合檢驗。通過設計擴展知識層面，學到更新的知識，也是一次較好的實地實訓。但同時我們的知識是有限的，因此，在設計的過程中也遇到了一些挫折，可是沒有難倒我們，經刻苦鉆研和虛心請教以及查閱一些手冊，基本上完成了這次設計任務，但是，在設計方面有很多地方值得我們去學習、去克服、去思考。 摘要 本次設計加工了一個具有弧度、斜度、螺紋、凹槽、等特征的軸類零件，結合零件的不同進行零件分析，在加工過程中應用數控車床加工又進行了數控車削的分析，接著進行零件圖的分析，毛坯的確定、刀具的選擇等。本零件采用45鋼作為毛坯，刀具公用三把刀，即外圓車刀、切槽刀、螺紋刀。把已經設計好的軸類零件在開始加工之前先仔細研究其外觀特點，解零件加工完成后所要達到的精度要求，從而選擇機床設備、刀具選擇、定位基準、裝夾方式、加工順序等等的有關內容，用數控車床進行加工，分清可以手動加工和需要自動加工的工序，用圖片和文字相結合的方法逐步講解加工過程，即進行了仿真的加工又有實際操作的加工及其注意事項。在加工過程中發(fā)現自己的不足之處。 關鍵詞：數控機床、精簡的選擇、刀具的選擇、加工精度、工序 正文 一、軸類零件 軸類零件是機器中的常見零件，也是最重要的零件，其主要功用是支撐傳動零部件（如齒輪、帶輪等）和傳遞扭矩，下面介紹軸類加工的特點及要求： 1、軸類零件的結構特點 軸類零件是旋轉體零件，其長度大于直徑，加工通常由內外圓柱面、圓錐面，以及螺紋、花鍵、鍵槽、橫向溝、溝槽等。根據軸上表面類型和結構特征的不同，軸可分為多種形式，如;光軸、空心軸、半軸、階梯軸、曲軸、凸輪軸等。 2、軸類零件的技術要求 （1）直徑精度和幾何形狀精度 軸上支撐軸頸和配合軸頸是軸的重要表面，其直徑精度通常為IT5-IT9級，形狀精度（圓度、圓柱度）控制在直徑公差之內，形狀精度要求較高時，應在零件圖樣上另行規(guī)定其允許的公差。 （2）相互位置精度 軸類零件中的配合軸頸（裝配傳動件的抽頸）對于支撐軸頸得同軸度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的軸，配合軸頸對支撐軸頸的徑向圓跳動一般為0.01——0.03mm，高精度軸為0.001——0.005mm. 此外，相互位置精度還有內外圓柱面間的同軸度，軸向定位端面與軸心線的垂直度要求等。 （3）表面粗糙度 根據機器精密程度的高低，圓轉速度的大小，軸類零件表面粗糙度要求也不相同。支撐軸頸的表面粗糙度R值一般為0.16——0.63um，配合軸頸R值為0.63——2.5 um。 3、軸類零件的材料和熱處理 一般軸類零件的材料常用45鋼，通過正火、調質、淬火等不同的熱處理工藝，獲得一定的強度、韌性和耐磨性。中等精度而轉速較高的軸類零件可選用40Cr等合金結構鋼，經調質和表面淬火處理獲得較好的綜合力學性能。精度較高的軸可學用軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn等，通過調質和表面淬火獲得更好的耐磨性和耐疲勞性。高轉速、重載等條件下工作的軸可選用20CrMnTi、20Cr等，經過淬火或滲氮處理獲得高的表面硬度、耐磨性和心部強度。 二、介紹數控車削 數控車削是數控加工中用得最多的加工方法之一。由于數控車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補以及在加工過程中能自動變速的特點，因此，其工藝范圍較普通機床寬的多。凡是能在數控車床上裝夾的回轉體零件都能在數控車床上加工。針對數控成床的特點，下列幾種零件最適合數控車削加工。 1、 精度要求高的回轉體零件 由于數控車床剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確進 行人工補償和自動補償，所以能加工尺寸精度要去較高的零件。在有些場合可以以車代磨。此外，數控車削的刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅動來實現的，再加上機床的剛性號和制造精度高，所以它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度等形狀精度要求高的零件。 2、表面粗糙度要求高的回轉體零件 數控車床具有恒線速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均勻 的零件。在材質、精車余量和刀具一定的情況下，表面粗糙度取決于進給量和切削速度。在普通車窗上車削錐面和端面時，由于轉速恒定不變，致使車削后的表面粗糙度不一致，只有某一直徑出的粗糙度值最小。使用數控車床的橫線速切削功能，就可選用最佳線速度來切削錐面和端面，使車削后的表面粗糙度值既小又一致。 3、 表面形狀復雜的回轉體零件 由于數控車床具有直線和圓弧插補功能，所以可以車削由任意直線和 曲線組成的形狀復雜的回轉體零件。組成零件輪廓的曲線可以時數學方程式描述的曲線，也可以是列表曲線。對于由直線或圓弧組成的輪廓，直接利用機床的直線或圓弧插補功能，對于由非圓曲線組成的輪廓應先用直線或圓弧去逼近，然后再用直線或圓弧插補功能進行插補切削。 4、 帶特殊螺紋的回轉體零件 普通車床所能車削的螺紋相當優(yōu)先，他只能車等導程的直、錐面公、英制螺紋，而且一臺車床只能限定加工若干中導程。數控車床不但能車削任何等導程的直、錐和端面螺紋，而且能車增導程、減導程、，以及要求等導程與變導程之間平滑過度的螺紋。數控車床車削螺紋時主軸轉向不必像普通車床那樣交替變換，它可以一刀一刀不停頓的循環(huán)，直到完成。所以他車螺紋的效率很高。數控車床可以配備精密螺紋切削功能，再加上一般采用硬質合金成型刀片，以及可以使用較高的轉速，所以車削出來的螺紋精度高、表面粗糙度小。 三、刀具的選擇 1．影響數控刀具選擇的因素 在選擇刀具的類型和規(guī)格時，主要考慮以下因素的影響： （1）生產性質 在這里生產性質指的是零件的批量大小，主要從加工成本上考慮對刀具選擇的影響。例如在大量生產時采用特殊刀具，可能是合算的，而在單件或小批量生產時，選擇標準刀具更適合一些。 （2）機床類型 完成該工序所用的機床對選擇的刀具類型（鉆、車刀或銑刀）的影響。在能夠保證工件系統(tǒng)和刀具系統(tǒng)剛性好的條件下，允許采用高生產率的刀具，例如高速切削車刀和大進給量車刀。 （3）數控加工方案 不同的數控加工方案可以采用不同類型的刀具。例如孔的加工可以用鉆及擴孔鉆，也可用鉆來進行加工。 （4）工件的尺寸及外形 工件的尺寸及外形也影響刀具類型和規(guī)格的選擇，例如特型表面要采用特殊的刀具來加工。 （5）加工表面粗糙度 加工表面粗糙度影響刀具的結構形狀和切削用量，例如毛坯粗銑加工時，可采用粗齒銑刀，精銑時最好用細齒銑刀。 （6）加工精度 加工精度影響精加工刀具的類型和結構形狀，例如孔的最后加工依據孔的精度可用鉆、擴孔鉆或鏜刀來加工。 （7）工件材料 工件材料將決定刀具材料和切削部分幾何參數的選擇，刀具材料與工件的加工精度、材料硬度等有關。 2．數控刀具的性能要求 由于數控機床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件裝夾次數少的特點，對所使用的數控刀具提出了更高的要求。從刀具性能上講，數控刀具應高于一般機床所使用的刀具。 選擇數控刀具時，首先要應優(yōu)先選用標準刀具，必要時才可選用各種高效率的復合刀具及特殊的專用刀具。在選擇標準數控刀具時，應結合實際情況，盡可能選用各種先進刀具，如可轉位刀具、整體硬質合金刀具、陶瓷刀具等。 在選擇數控機床加工刀具時，還應考慮以下幾方面的問題： （1）數控刀具的類型、規(guī)格和精度等級應能夠滿足加工要求，刀具材料應與工件材料相適應。 （2）切削性能好。為適應刀具在粗加工或對難加工材料的工件加工時能采用大的背吃刀量和高進給量，刀具應具有能夠承受高速切削和強力切削的性能。同時，同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定，以便實現按刀具使用壽命換刀或對刀具壽命進行管理。 （3）精度高。為適應數控加工的高精度和自動換刀等要求，刀具必須具有較高的精度，如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度高達0.005mm。 （4）可靠性高。要保證數控加工中不會發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響到加工的順利進行，要求刀具及與之組合的附件必須具有很好的可靠性及較強的適應性。 （5）耐用度高。數控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應具有比普通機床加工所用刀具更高的耐用度，以盡量減少更換或修磨刀具及對刀的次數，從而提高數控機床的加工效率和保證加工質量。 （6）斷屑及排屑性能好。數控加工中，斷屑和排屑不像普通機床加工那樣能及時由人工處理，切屑易纏繞在刀具和工件上，會損壞刀具和劃傷工件已加工表面，甚至會發(fā)生傷人和設備事故，影響加工質量和機床的安全運行，所以要求刀具具有較好的斷屑和排屑性能。 3．刀具的選擇方法 刀具的選擇是數控加工工藝中的重要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響零件的加工質量。由于數控機床的主軸轉速及范圍遠遠高于普通機床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對數控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調整方便。這就要求刀具的結構合理、幾何參數標準化、系列化。數控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機床選用刀具的剛性。應考慮以下方面： （1）根據零件材料的切削性能選擇刀具。如車或銑高強度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉位硬質合金刀具。 （2）根據零件的加工階段選擇刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產品質量為主，應選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具，因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會影響精加工的加工質量，但對粗加工的影響較小。 （3）根據加工區(qū)域的特點選擇刀具和幾何參數。在零件結構允許的情況下應選用大直徑、長徑比值小的刀具；切削薄壁、超薄壁零件的過中心銑刀端刃應有足夠的向心角，以減少刀具和切削部位的切削力。加工鋁、銅等較軟材料零件時應選擇前角稍大一些的立銑刀，齒數也不要超過4齒。 選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。生產中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應選硬質合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質合金刀片的玉米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 在進行自由曲面加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般很小，故球頭銑刀適用于曲面的精加工。而端銑刀無論是在表面加工質量上還是在加工效率上都遠遠優(yōu)于球頭銑刀，因此，在確保零件加工不過切的前提下，粗加工和半精加工曲面時，盡量選擇端銑刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具價格關系極大，必須引起注意的是，在大多數情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 四． 數控工序的安排 1. 工序劃分的原則 在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，盡量一次裝夾完成全部工序。與普通機床加工相比，加工工序劃分有其自身的特點，常用的工序劃分有以下兩項原則。 （！）保證精度的原則：數控加工要求工序盡可能集中，通常粗、精加工 在一次裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀精度、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影響，應將粗、精加工分開進行。對軸類或盤類零件，將各處先粗加工，留少量余量精加工，來保證表面質量的要求。同時，對一些箱體工件，為保證孔的加工精度，應現加工表面而后加工孔。 （2） 提高生產效率的原則：數控加工中，為減少換刀次數、節(jié)省換刀時間 應將應用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再換另一把刀來加工其他部位。同時應盡量減少空行程，用同一把刀加工工件的多個部位時，應以最短的路線到達各加工部位。實際中，數控加工工序要根據具體零件的結構特點和技術要求等情況綜合考慮。 2. 工序的劃分方法 在數控銑床上加工零件，工序應比較集中，在一次裝夾中應該盡可能完成應盡量多的工序 。首先應根據零件圖樣，考慮被加工零件是否可以在一臺數控機床上完成整個零件的加工工作。若不能，則應該選擇哪一部分零件表面需要用數控銑床加工。根據數控加工的特點，一般工序劃分可以按如下方法進行： （1）按零件加工表面劃分 對于加工內容很多的零件，可按其結構特點將加工部位分成幾個部分，如內形、外形、曲面或平面。一般加工外形時，以內省定位；加工內形時，以外形定位。將位置精度要求較高的表面安排在一次安裝下完成，以免多次安裝所產生的安裝安裝誤差影響位置精度。 （2） 以同一把刀具加工的內容劃分。 為了減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件。雖然有些零件能在一次安裝加工出很多待加工面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統(tǒng)的限制（主要是內存容量）、機床連續(xù)工作時間的限制（如一道工序在個班內不能結束）等。此外，程序太長會增加出錯率，查錯與檢索也相應比較困難，因此程序不能太長，一道工序的內容也不能太多。 (3) 以粗、精加工劃分。 根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來進行工序劃分，即先粗加工在精加工。特別對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生較大的變形而需要進行較形，因此一般來說，凡要進行粗、精加工的工件都要將工序分開。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工。通常在一次裝夾中，不允許將零件某一部分表面加工完后，在加工零件的其他表面。 綜上所述，在劃分工序時，一定要根據零件的結構與工藝性、機床的功能、零件數控加工的內容、裝夾次數及本單位生產組織狀況等來靈活協(xié)調。 對于加工順序的安排，還應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來考慮，重點是工件的剛性不被破壞。順序安排一般應按下列原則進行： l 要綜合考慮上道工序的加工是否影響到下道工序的加工定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序等因素。 l 先安排內形加工工序，后安排外形加工工序。 l 在同一次安裝中進行多道工序時，應先安排對工件剛性破壞小的工序。 l 在安排以相同的定位和夾緊方式或用同一把刀具加工工序時，最好連接進行，以減少重復定位次數、換刀次數與挪動壓板次數。 3、工序的劃分、工序工步的內容 加工順序1）、2）分別作為一個工序，具體內容見以下工序卡片： 青島濱海學院 數控加工工序卡片 零件名稱 材料 零件圖號 中部螺紋球頭軸 45#鋼 01 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 1 O0001 三抓自定心卡盤 數控機床（FANUC-Oi系統(tǒng)） 青島濱海學院數控技術實訓基地 工 步 號 工步 內容 刀具號 刀補號 主軸轉速 r/min 進給量 mm/r 背吃刀量 mm 1 粗車軸φ25左端端面； 粗車軸φ25外圓輪廓至中間退刀槽處 T01 01 800 0.3 0.5 2 精車軸φ25左端端面、倒角；精車軸φ25外圓輪廓至中間退刀槽處 T02 02 1000 0.02 0.05 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 2 O0002 三抓自定心卡盤 數控機床（FANUC-Oi系統(tǒng)） 青島濱海學院數控技術實訓基地 工 步 號 工步 內容 刀具號 刀補號 主軸轉速 r/min 進給量 mm/r 背吃刀量 mm 3 粗車軸右端φ20球面、M25螺紋處右端端面和外圓至中部退刀槽處 T01 01 800 0.3 0.5 4 精車軸右端SR10球面、φ外圓柱面、M25右端端面和外圓至中部退刀槽處 T02 02 1000 0.1 0.05 5 用切槽刀切出中部φ退刀槽 T03 \ 400 0.05 \ 6 用螺紋刀切出中部M25 X 1.5螺紋 T04 \ 300 \ 1.876(總和) 4 軸類零件加工的定位基準和裝夾 1)設計基準一般都是軸的中心線，若用兩中心孔定位，符合基準重合的原則。中心孔不僅是車削時的定為基準，也是其它加工工序以工件的中心孔定位 在軸的加工中，零件各外圓表面，錐孔、螺紋表面的同軸度，端面對旋轉軸線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，這些表面的的定位基準和檢驗基準，又符合基準統(tǒng)一原則。當采用兩中心孔定位時，還能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多個外圓和端面。 ?2）以外圓和中心孔作為定位基準（一夾一頂） 用兩中心孔定位雖然定心精度高，但剛性差，尤其是加工較重的工件時不夠穩(wěn)固，切削用量也不能太大。粗加工時，為了提高零件的剛度，可采用軸的外圓表面和一中心孔作為定位基準來加工。這種定位方法能承受較大的切削力矩，是軸類零件最常見的一種定位方法。 3）以兩外圓表面作為定位基準 在加工空心軸的內孔時，（例如：機床上莫氏錐度的內孔加工），不能采用中心孔作為定位基準，可用軸的兩外圓表面作為定位基準。當工件是機床主軸時，常以兩支撐軸頸（裝配基準）為定位基準，可保證錐孔相對支撐軸頸的同軸度要求，消除基準不重合而引起的誤差。 五、零件的工藝分析 所要加工的零件如圖： 1、零件圖的完整性與正確性分析 零件的視圖應足夠、正確及表達清楚，并符合國家標準，尺寸及有關技術要求應標注齊全，幾何元素（點、線、面）之間的關系應明確（如相切、相交、垂直、平行等）。如圖所示，該零件圖包含了螺紋、圓弧、倒角、溝槽等，基本是能體現出圖形的形狀，概括所學內容。圖形總長度為98mm，其中在最右端加工一個7mm的半圓弧，依次是斜線、螺紋、溝槽、半徑為2mm的圓弧與直徑為30mm的端面相切，切端面。 2、零件技術要求分析 零件的技術要求主要指尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等。這些要求在保證零件使用性能的前提下應經濟合理。過高的精度和表面粗糙度要求會使工藝過程復雜、加工困難、或成本高。如圖， 3、尺寸標注方法分析 零件圖上的尺寸標注方法有局部分散標注法、集中標注法和坐標標注法等。 對在數控數控機床上加工的零件，零件圖上的尺寸在加工精度能夠保證使用性能的前提下，根據不分散法標注，采用集中標注，或以同一基準標注，即標注。這樣，即便于編程，又有利于設計級緩存、工藝基準、與編程遠點的統(tǒng)一。 4、零件材料分析 在滿足零件功能的前提下應選用廉價的材料。材料的攢則應立足國內，不要 輕易選用貴重及緊缺的材料. 5、毛坯的確定 確定毛坯主要考慮下列因素 （1）零件的材料及其力學性能 零件的材料大致確定了毛坯的種類，而其力學性能的高低，也在一定程度上影響毛坯的種類，如力學性能要求較高的剛件，其毛坯最好用鍛件而不用型材。 （2）生產類型 不同的生產類型決定了不同的毛坯制造法。大批量生產中，應該采用精度和生產率都較高的先進的毛坯制造方法。如鑄件應采用金屬模機器造型，鍛件應采用模鍛；并應當充分考慮采用新工藝、新技術和新材料的可能性，如精鑄，精鍛、冷擠壓、冷軋、粉末冶金和工程塑料等。單件小批生產則一般采用木模手工造型或自由鍛等比較簡單方便的毛坯制造方法。 （3）零件的結構形狀和外形尺寸 在充分考慮了上述兩個因素后，有時零件的結構形狀和外形也會影響毛坯的種類和制造方法。如常見的一般用途的鋼質階梯軸，當各臺階直徑相差不大時可用型材，若個臺階直徑相差很大時，易用鍛件；成批生產中，中小性零件可選用模鍛，而大尺寸的鋼軸受到設備和模具的限制一般選用自由鍛。 綜上所述該零件圖應選45鋼 六、加工順序的確定 在分析了上述內容后，接下來既要確定零件的加工順序。制定零件車削加工順序一般遵循下列原則; 1、 先粗后精 按照粗車-半精車-精車的加工循序進行，逐步提高加工精度。粗車將在較短 的時間內將工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金屬切除率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則要安排半精車，以此為精車做準備。精車要保證加工精度，按照圖樣尺寸，一刀切出零件輪廓。 2、 先進后遠 這里所說得遠與近，是按加工部位相對于對導點的距離大小而言的。在一般情況下，離對刀點的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，先近后遠還有利于保持胚件或半成品的剛性，改善其切削條件。如：在上圖中如果按照30-24的順序安排加工，不僅會增加刀具返回對刀點所需的空行程時間，而且已開始就削弱了工件的剛性，還可能是臺階的外直徑出產生毛刺（飛邊）。對這類直徑相差不大的臺階周，當第一刀的背吃刀量未超限時，按24-30的次序先進后遠的安排車削。 3、 內外交叉 對既有內表面，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應先進行內外 表面粗加工，后進行內外表面精加工。切不可將零件上一部分表面加工完畢后，在加工其他表面。 七、數控仿真加工 1、 零件的選擇與工藝分析 零件的選擇，經分析選用100mm45鋼的毛坯零件。 工藝分析 有圖可以看出，此零件為兩頭加工的零件，考慮裝夾方便、穩(wěn)固、精確的原則，應先加工左邊，裝夾量為10mm,加工萬左側后，在進行加工右側。在數控車床上用三爪自定心卡盤夾緊工件一端（所夾長度至少為工件的1/3長），先加工工件的左端，然后以其作為定為基準再加工零件右端。之所以舍棄傳統(tǒng)的“先粗后精”原則（在本例中即先對左、右端粗加工，在對其精加工），是為了減少工件裝夾次數，提高工件定位精度。若采用“先粗后精”原則，則需裝夾工件4次，即左右粗加工各一次，左右精加工各一次。若采用后者，裝夾工件兩次。 2、 刀具的選擇與相關計算 在該零件的數控車削加工中，共需4把刀具，即外圓粗車刀、外圓精車刀、切槽刀、螺紋刀。 刀具參數詳情見以下刀具卡片 零 件 名 稱 中部螺紋球頭軸 程序 編號 O0001 O0002 零件圖號 01 工步號 刀具號 刀具名稱 刀尖半徑 前角（γ。） 后角（α。） 主偏角（kr） 1 T01 外圓粗車刀 0.2 20o 9 o 95 o 2 T02 外圓精車刀 0.2 35 o 12 o 93 o 3 T01 外圓粗車刀 0.2 20 o 9 o 95 o 4 T02 外圓精車刀 0.2 35 o 12 o 93 o 5 T03 切槽刀 0.2 \ \ \ 6 T04 螺紋刀 0 \ \ \ 計算： M24外螺紋大徑的經驗計算值、小徑的經驗計算值 在加工螺紋時，由于螺紋粗牙會受到螺紋刀的擠壓作用，因此會影響加工精度，致使所加工的螺紋大徑、小徑均偏大?？紤]到此影響，為保證加工精度，根據加工經驗，計算得螺紋大徑、小徑的編程值分別為： 1） D=24—0.13X1.5=23.805 2） d=24—1.3X 1.5=22.05 3、 進行數控仿真的編程 O100 程號為號0100（左端加工） T0101 刀具號為01刀補號為01端面刀 S600M03 G00X34.0Z0 G01X-1.0F0.1 G00X34.0Z2.0 G71U2.5R0.5 G71指令對N10程序段進行粗加工， 背吃刀量為2.5mm 對刀量為0.5mm G71P10Q20U1.0W0F0.2 精加工X方向與量為1.0mmZ方向為0進給速度為0.2mm/r N10G00G42X0S800 G01Z0F0.1 X24.0 Z-32.0 X30.0 Z-40.0 N20U2.0 G70P10Q20 對N10到N20進行精加工 G00X100.0Z100.0 M00 主軸停轉，加工另一端 T0101 S600M03 G00X34.0Z2.0 G71U2.5R0.5 G71P30Q50U1.0W0F0.2 N30G00G42X0S800 G01Z0F0.1 G03X14.0Z-7.0R7.0 切半徑為7mm的圓弧 G01X18.0W-10.0 X23.805W-1.5 Z-48.0 X24.0 W-8.0 G02X28.0W-2.0R2.0 切半徑為2mm的圓弧 G01X30.0 W-8.0 N50U2.0 G70P30Q50 N30-N50段進行精加工 G00X100.0 Z100.0 M00 進行換刀，主軸停止 T0202 切槽刀 S400M03 G00X30.0Z-48.0 G01X18.0 W3.0 X23.805W1.5 G00X100.0 Z100.0 T0303 螺紋刀 S250M03 G00X26.0Z-15.0 G92X23.805Z-45.0F1.5 到成為1.5 X23.75 X23.55 X23.15 X23.05 X22.55 X22.05 G00X100.0 Z100.0 M05 M30 程序結束 4、 有關注意事項 （1）對刀時應該注意：對X軸應該Z方向進刀Z方向出刀；對Z軸時應該Z方向進刀X方向出刀，以免不準確。 （2）在一個程序段中，根據圖樣上標注的尺寸可以采用絕對值編程或增量值編程，也可以采用混合編程。 （3）?被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時，一般用直徑值表示，所以采用直徑尺寸編程更為方便。 （4）由于車削加工常用棒料作為毛坯，加工余量較大，為簡化編程，常用采用不同形式的固定循環(huán)。 （5）編程時，認為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧。為提高工件的加工精度，編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進行補償。使用刀具半徑補償后，編程時可直接按工件輪廓尺寸編程。 （6）為了提高加工效率，車削加工的進刀與退刀都采用快速運動。進刀時，盡量接近工件切削開始點，切削開始點的確定以不碰撞工件為原則。 八、實物的加工 實物的加工與仿真有很大的不同，有些在仿真中很容易做到的，在際操作中 很困難或者根本就不能操作。所以仿真操作只能把自己所學的理論知識掌握起來，而與實際相差異大節(jié)。比如說，在仿真中很容易加工一個合格的零件，而是己動手操作是對于一個新手來說往往加工出廢品。這就需要我們理論加實踐更好地運用左己所學知識。 在本設計加工實物中，由于采用的毛坯為橡膠棒，考慮到加工時莊稼可靠、方面，加工的準確性上，采用一頭加工。 1、工藝的分析 在本次加工中，由于采用一頭的加工方法，所以加工時從右往左依次加工。先用外援車道進行整個輪廓的粗加工，然后進行精加工。完畢后切槽刀進行切槽并且加工左端32mm材料，以上兩步加工完后再用螺紋刀進行切螺紋。最后用切槽刀切斷。 通過工藝分析，采取以下幾點工藝措施： ①對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因上、下偏差絕對值相同，故編程時取平均值或其基本尺寸結果都一樣。 ②粗車及精車選用主偏角為93o的外圓車刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，應選krˊ≥45o。 ③為簡化編程，粗車時使用G71復合車削循環(huán)，車螺紋時使用G92螺紋切削復合循環(huán)（螺距大于1.5mm采取側向進刀可以改善排屑狀況）。 2、刀具的選用 零 件 名 稱 中部螺紋球頭軸 程序 編號 O0001 O0002 零件圖號 01 工步號 刀具號 刀具名稱 刀尖半徑 前角（γ。） 后角（α。） 主偏角（kr） 1 T01 外圓車刀 0.5 20o 93 o 95 o 2 T02 切槽刀 0.5 \ \ \ 3 T03 螺紋刀 0 \ \ \ 所需要的數值計算在仿真中都已算過，在這里就不重復了。 3、實物加工的程序 O100 程序號 T0101 外圓車刀 S600M03 主軸正傳 G00X34.0Z0 快速定位 G01X-1.0F0.1 G00X34.0Z2.0 G71U2.5R0.5 G71指令對N10程序段進行粗加工， 背吃刀量為2.5mm 對刀量為0.5mm G71P10Q20U1.0W0F0.2 精加工X方向與量為1.0mmZ方向為0進給速度為0.2mm/r N10G00X0S700 G01Z0F0.1 G03X14.0Z-7.0R7.0 切徑為7mm的圓弧 G01X18.0W-10.0 X24.0W-1.5 Z-56.0 G02X28.0W-2.0R2.0 切半徑為2mm的圓弧 G01X30.0 W-41.0 N20U2.0 G70P10Q20 N10-N20進行精加工 G00X100.0 Z100.0 M00 T0202 切槽刀 S400M03 G00X32.0Z-48.0 G01X18.0F0.1 W3.0 X24.0W1.5 G00X34.0Z100.0 快速進刀 G01X27.0 W31.0 X24.0 Z-100.0 G00X100.0 快速退刀 Z100.0 T0303 螺紋刀 S300M03 G00X26.0Z-15.0 G92X23.805Z-44.0F1.5 螺紋自動循環(huán)指令G92 X23.605 X23.05 X22.805 X22.4 X22.15 X22.05 G00X100.0 Z100.0 M00 T0202 用切槽刀切斷 S600M03 G00X34.0Z-101.0 在98mm處切斷 G00X1.0F0.1 G00X100.0 Z100.0 M05 M30 程序結束 4、工件裝夾時的注意事項 車削外圓、端面、切槽包括車削螺紋時各種類型車刀的安裝與要求相同。車刀安裝的是否正確，將直接影響到切削能否順利進行和工件的加工質量。因此，車刀安裝后，必須做到： ① 刀尖嚴格對準工件中心，以保證車刀前角和后角不變，否則車削工件端面時，工件中心將會留下凸頭并損壞刀具。在一次安裝中加工內外圓表面與端面。這種工藝方案由于消除了安裝誤差對加工精度的影響，因而能保證較高的相互位置精度。在這種情況下，影響零件內外圓表面間的同軸度和孔軸線與端面的垂直度的主要因素是機床精度。該工藝方案一般用于零件結構允許在一次安裝中，加工出全部有位置精度要求的表面的場合。為了便于裝夾工件，其毛坯往往采用多件組合的棒料，一般安排在車床等工序較集中的機床上加工。 ② 車刀刀桿應該與進給方向垂直，以保證主偏角和副偏角不變。 ③ 為避免加工中產生振動，要求車刀刀桿伸出長度應該盡量短，一般不超過刀桿厚度的1～1.5倍。 ④ 最少要用刀臺上的兩個螺釘壓緊車刀，并且要求輪流擰緊螺釘。 車刀對準工件中心的方法：使用墊片來達到車刀刀尖對準工件中心。墊片一般用150mm～200mm的鋼片。墊片要墊實，墊片的數量應該盡量少。正確的墊法是：使墊片在刀頭一端與四方刀架垂直于刀桿的邊對齊。 當車刀壓緊后，試車切削端面，觀察車刀刀尖是否對準中心，否則應該重新調整墊片并進行試切，直到車刀刀尖對準工件中心。 數控車床操作流程及安全注意事項 1.開機前應對數控車床進行全面細致的檢查，包括操作面板、導軌面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，確認無誤后方可操作。 2.數控車床通電后，檢查各開關、按鈕和按鍵是否正常、靈活、機床有無異?，F象。 3.程序輸入后，應仔細核對代碼、地址、數值、正負號、小數點及語法是否正確。 4.正確測量和計算工件坐標系，并對所得結果進行檢查。 5.輸入工件坐標系，并對坐標、坐標值、正負號、小數點進行認真核對。 6.未裝工件前，空運行一次程序，看程序能否順利進行，刀具和夾具安裝是否合理，有無超程現象。 7.試切時快速倍率開關必須打到較低擋位。 8.試切進刀時，在刀具運行至工件30~50㎜處，必須在進給保持下，驗證Z軸和X軸坐標剩余值與加工程序是否一致。 9.試切和加工中，刃磨刀具和更換刀具后，要重新測量刀具位置并修改刀補值和刀補號。 10.程序修改后，要對修改部分仔細核對。 11.必須在確認工件夾緊后才能啟動機床，嚴禁工件轉動時測量、觸摸工件。 12.操作中出現工件跳動、打抖、異常聲音、夾具松動等異常情況時必須停車處理。 13緊急停車后，應重新進行機床“回零”操作，才能再次運行程序。 附錄 地址 功能 含義 地址 功能 含義 A 坐標字 繞X軸旋轉 N 順序號 程序段順序編號 B 坐標字 繞Y軸旋轉 O 程序號 程序號或子程序號的指定 C 坐標字 繞Z軸旋轉 P 暫停時間或程序中某功能開始時使用的順序號 D 補償號 刀具半徑補償指令 Q 固定循環(huán)終止段號或固定循環(huán)中的定距 E 第二次進給功能 R 坐標字 固定循環(huán)中定距離或圓弧半徑的指定 F 進給速度 進給速度的指令 S 主軸功能 主軸轉速的指定 G 準備功能 指令動作的方式 T 刀具功能 刀具編號和刀具補償號的指令 H 補償號 補償號的指定 U 坐標字 與X軸平行的附加軸或增量坐標值 I 坐標字 圓弧中心X軸向坐標 V 坐標字 與Y軸平行的附加軸或增量坐標值 J 坐標字 圓弧中心Y軸向坐標 W 坐標字 與Z軸平行的附加軸或增量坐標值 K 坐標字 圓弧中心Z軸向坐標 X 坐標字 X軸的移動指令（坐標） L 循環(huán)次數 固定循環(huán)和子程序的重復次數 Y 坐標字 Y軸的移動指令（坐標） M 輔助功能 機床的開/關指令 Z 坐標字 Z軸的移動指令（坐標） 結論 ?? 數控加工工藝是隨著數控機床的產生，不斷發(fā)展和逐步完善起來的一門應用技術，研究的對象是數控設備完成數控加工全過程相關的集成化技術，最直接的研究對象是與數控設備息息相關的數控裝置、控制系統(tǒng)、數控程序及編制方法。數控加工工藝源于傳統(tǒng)的加工工藝，將傳統(tǒng)的加工工藝、計算機數控技術、計算機輔助設計和輔助制造技術有機地結合在一起，它的一個典型特征是將普通加工工藝完全融入數控加工工藝中。數控加工工藝是數控編程的基礎，高質量的數控加工程序，源于周密、細致的技術可行性分析、總體工藝規(guī)劃和數控加工工藝設計。 ?? 編程員接到一個零件或產品的數控編程任務，主要的工作包括根據零件或產品的設計圖紙及相關技術文件進行數控加工工藝可行性分析，確定完成零件數控加工的加工方法；選擇數控機床的類型和規(guī)格；確定加工坐標系、選擇夾具及其輔助工具、選擇刀具和刀具裝夾系統(tǒng)，規(guī)劃數控加工方案和工藝路線，劃分加工區(qū)域、設計數控加工工序內容，編寫數控程序，進行數控程序調試和實際加工驗證，最后對所有的數控工藝文件進行完善、固化并存檔等方面的內容。數控編程可以簡單的理解成從零件的設計圖開始，直到數控加工程序編制完成的整個過程。 ?? 數控加工工藝是數控編程的核心，只有將數控加工工藝合理、科學地融入數控編程中，編程員才能編制出高質量和高水平的數控程序。數控編程也是逐步 完善數控工藝的過程。 通過零件的設計、工藝處理、數控加工、校驗的過程，對數控加工我有了一個新的認識，經過理論與實踐的結合，我發(fā)現了實際加工中與理想情況下的不同之處，這就是在實際加工中，許多不確定因素增多，從而導致加工難度增大。在實際加工中，對工件尺寸的測量變得尤為重要，因為測量尺寸直接影響到對刀精度，即刀尖點與工件回轉中心的重合性，進而影響到加工精度。 在以后的工作學習中，我不僅要增強理論的學習，更要增加實際操作的力度。把理論付諸于實踐是一個很長的過程，不過我相信，隨著工作經驗的積累，我的數控操作水平會不斷提高。 參考文獻 [1]余英良主編.數控車削加工實訓及案例解析.北京：化學工業(yè)出版社，2007.7. 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