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畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 大肚螺紋軸零件的數(shù)控車削加工工藝及編程 學(xué) 院 專 業(yè) 年 級 學(xué)生姓名 學(xué) 號 20** 年 **月 **日 第 0 頁 共 20 頁 目錄 中文摘要及關(guān)鍵詞 .....................................................2 1機(jī)床的選用及簡介 ....................................................3 1.1 機(jī)床的選擇 ........................................................3 1.2 機(jī)床的組成 ........................................................4 1.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成 .................................................4 1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成 .......................................4 1.3 機(jī)床的工作原理 ....................................................4 1.3.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理與工作方式 ...................................4 1.4 數(shù)控機(jī)床的工作特點(diǎn) ................................................4 2 零件的工藝分析 .....................................................6 2.1零件圖樣分析 ......................................................6 2.2確定加工方案 ......................................................6 2.3 加工路線和加工順序的確定 ..........................................7 2.4 切削用量的選擇 ....................................................8 2.5 刀具的選擇 .......................................................10 3加工工序的編排 .....................................................11 3.1 工序與工步的劃分 .................................................11 3.2 加工工序卡片 .....................................................12 3.3 加工工序的編排 ...................................................12 3.4 加工程序清單 .....................................................13 3.5 零件加工中的難點(diǎn)與解決方案 .......................................16 4 數(shù)控車床操作注意事項(xiàng) ..............................................17 總 結(jié) ...............................................................18 參考文獻(xiàn) ............................................................19 致 謝 ...............................................................20 第 1 頁 共 20 頁 [摘要]：隨著科技的不斷發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在企業(yè)中發(fā)揮越來越重要的作用。數(shù)控 加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用，對零件進(jìn)行編程加工之前，工藝分析具有 非常重要的作用。本設(shè)計(jì)通過對典型的數(shù)控車床軸類零件工藝特點(diǎn)、數(shù)控加工工 藝的分析，給出了對于一般零件數(shù)控加工工藝分析的方法，設(shè)計(jì)合理的加工工藝 過程，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本的特點(diǎn)。設(shè)計(jì)說明書以大肚螺紋 軸零件為例，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床， 制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等，編 寫加工零件的程序。按照說明書要求將加工出零件，并對零件自檢數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 說明在加工過程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。對于提高制造質(zhì)量、實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo) 意義。 [關(guān)鍵詞]：大肚螺紋軸零件；工藝設(shè)計(jì)；工藝分析；刀具；切削用量；加工程序 第 2 頁 共 20 頁 大肚螺紋軸零件的數(shù)控車削加工工藝及編程 1機(jī)床的選用及簡介 1.1 機(jī)床的選擇 在選擇機(jī)床時(shí)，即要考慮其生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，又要考慮其適用性和合理性。 其選擇的原則是： ①機(jī)床的工作區(qū)域尺寸必須與所加工零件的外形輪廓尺寸相適應(yīng)。如直徑不 大的導(dǎo)柱、導(dǎo)套等可選在臥式車床上加工，而外徑較大長度較短的軸類零件，則 應(yīng)選擇在立式車床上加工；小的零件的孔可用立式普通鉆床加工；而大工件上的 孔宜在 搖臂鉆床上加工；對于孔徑和孔距要求比較高的孔，可選擇在坐標(biāo) 鏜床或立式鏜床上加工，以做到合理使用設(shè)備。 ②機(jī)床的功率和加工量應(yīng)與零件工序的加工要求相適應(yīng)。如粗加工工序應(yīng)選 擇功率較大的機(jī)床加工；在利用刀具做精細(xì)切削時(shí)，應(yīng)選擇轉(zhuǎn)速較高的機(jī)床。 ③選用的機(jī)床精度應(yīng)與工序要求的加工精度相適應(yīng)。 ④選用機(jī)床應(yīng)與現(xiàn)有設(shè)備條件相適應(yīng)。即要充分利用現(xiàn)有的設(shè)備，又要充分 考慮生產(chǎn)的發(fā)展方向規(guī)模，以及添置新設(shè)備的可能性。 根據(jù)毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、工 件數(shù)量、生產(chǎn)條件等要求，選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床可達(dá)到要求。 圖 1.1 數(shù)控車床 第 3 頁 共 20 頁 1.2 機(jī)床的組成 1.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。圖 1.1的 實(shí)線所示為開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床框圖。 圖 1.1 數(shù)控機(jī)床的組成 1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成 圖 1.2 數(shù)控系統(tǒng)與數(shù)控機(jī)床的組成 1.3 機(jī)床的工作原理 1.3.1 數(shù)控機(jī)床的工作原理與工作方式 圖 1.3 數(shù)控機(jī)床的工作原理 1.4 數(shù)控機(jī)床的工作特點(diǎn) 與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有以下特點(diǎn)。 第 4 頁 共 20 頁 ①適應(yīng)性強(qiáng)：由于數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，所以數(shù)控機(jī)床能完成復(fù) 雜型面的加工，特別是對于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點(diǎn)表示的形狀復(fù)雜的零件，加 工非常方便。當(dāng)改變加工零件時(shí)，數(shù)控機(jī)床只需更換零件加工的 NC程序，不必 用凸輪、靠模、樣板或其它模具等專用工藝裝備，且可采用成組技術(shù)的成套夾具。 因此，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，有利于機(jī)械產(chǎn)品的迅速更新?lián)Q代。所以，數(shù)控機(jī)床的適 應(yīng)性非常強(qiáng)。 ②加工質(zhì)量穩(wěn)定：對于同一批零件，由于使用同一機(jī)床和刀具及同一加工程 序，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡完全相同， 且數(shù)控機(jī)床是根據(jù)數(shù)控程序自動(dòng)進(jìn)行加工，可 以避免人為的誤差，這就保證了零件加工的一致性好且質(zhì)量穩(wěn)定。 ③生產(chǎn)效率高：數(shù)控機(jī)床上可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)工 時(shí)。還有自動(dòng)換速、自動(dòng)換刀和其他輔助操作自動(dòng)化等功能，使輔助時(shí)間大為縮 短，而且無需工序間的檢驗(yàn)與測量，所以，比普通機(jī)床的生產(chǎn)率高 3～4 倍甚至 更高。數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給范圍都比普通機(jī)床大。目前數(shù)控機(jī)床的最高進(jìn) 給速度可達(dá)到 100m/min以上，最小分辨率達(dá) 0.01μm。 一般來說，數(shù)控機(jī)床的 生產(chǎn)能力約為普通機(jī)床的三倍，甚至更高。數(shù)控機(jī)床的時(shí)間利用率高達(dá) 90%，而 普通機(jī)床僅為 30%～50%。 ④加工精度高：數(shù)控機(jī)床有較高的加工精度，一般在 0.005～0.1mm 之間。 數(shù)控機(jī)床的加工精度不受零件復(fù)雜程度的影響，機(jī)床傳動(dòng)鏈的反向齒輪間隙和絲 杠的螺距誤差等都可以通過數(shù)控裝置自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，其定位精度比較高，同時(shí)還 可以利用數(shù)控軟件進(jìn)行精度校正和補(bǔ)償。 ⑤工序集中，一機(jī)多用：數(shù)控機(jī)床特別是帶自動(dòng)換刀的數(shù)控加工中心，在一 次裝夾的情況下，幾乎可以完成零件的全部加工工序，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床可以代替數(shù) 臺(tái)普通機(jī)床。這樣可以減少裝夾誤差，節(jié)約工序之間的運(yùn)輸、測量和裝夾等輔助 時(shí)間，還可以節(jié)省車間的占地面積，帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心的工藝方案 更與普通機(jī)床的常規(guī)工藝方案不同，常規(guī)工藝以“工序分散”為特點(diǎn)，而加工中 心則以工序集中為原則，著眼于減少工件的裝夾次數(shù)，提高重復(fù)定位精度。 ⑥減輕勞動(dòng)強(qiáng)度：在輸入程序并啟動(dòng)后，數(shù)控機(jī)床就自動(dòng)地連續(xù)加工，直至 零件加工完畢。這樣就簡化了工人的操作，使勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。數(shù)控機(jī)床是一 種高技術(shù)的設(shè)備，盡管機(jī)床價(jià)格較高，而且要求具有較高技術(shù)水平的人員來操作 和維修，但是數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)很多，它有利于自動(dòng)化生產(chǎn)和生產(chǎn)管理，使用數(shù)控 機(jī)床的經(jīng)濟(jì)效益還是很高的。 第 5 頁 共 20 頁 2 零件的工藝分析 2.1零件圖樣分析 圖 2.1 零件圖紙 ①零件長度為 138mm，從右到左依次為：長 20mm、公稱直徑為 30mm、有 2mm 的 45°倒角的雙頭螺紋；長 5mm、公稱直徑為 26mm的退刀槽；長 10mm的 53°錐 面；長 10mm直徑為 36mm的圓柱面；依次相連半徑為 15mm的逆弧面、半徑為 25mm的順弧面、直徑為 50mm的球面和半徑為 15mm的順弧面；長 5mm、公稱直徑 為 34mm的槽；長 15mm的 30°錐面；長 10mm、公稱直徑為 56mm的圓柱面。該零 件表面由圓柱、圓錐、順圓弧 、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個(gè)直徑尺寸 有較嚴(yán)的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面 SΦ50mm 的尺寸公差還兼有控制該 球面形狀（線輪廓）誤差的作用。視圖正確，表達(dá)直觀、清楚，繪制符合國家標(biāo) 準(zhǔn)，尺寸、公差、表面粗糙度以及技術(shù)要求的標(biāo)注齊全、合理。 ②分析零件圖可知：Φ26-Φ36 錐面、Φ30 圓柱端面和 Φ26 圓柱端面表面 粗糙度 Ra為 3.2μm，其余表面粗糙度 Ra為 6.3μm。 ③零毛坯材料為 45#，強(qiáng)度、硬度、塑性等力學(xué)性能好，切削性能、熱處理 性能等加工工藝性能好，便于加工，能夠滿足使用性能。毛坯下料為 Φ60mm×145mm。 2.2確定加工方案 經(jīng)過分析零件的尺寸精度、幾何形狀精度、位置精度和表面粗糙度要求，確 定如下加工方法： 第 6 頁 共 20 頁 ①對圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，故編程時(shí)不 不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 ②在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過象限又改變進(jìn)給方向的輪 廓曲線，因此在加工時(shí)應(yīng)該進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。 ③為便于裝夾，胚件需在左端左端，右端面也應(yīng)先粗車出并鉆好中心孔。采 用一夾一頂?shù)姆绞?，毛胚選 φ60mm 棒料。 ④用手動(dòng)中心鉆鉆孔，再用 Φ18 的麻花鉆，再用鏜刀粗精加工 ⑤外圓表面：粗車——精車 ⑥外螺紋：在精車的外圓表面分?jǐn)?shù)次進(jìn)給加工 2.3 加工路線和加工順序的確定 在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡和方向稱為加工路線。即 刀具從對刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起，直至結(jié)束，加工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的 路徑及刀具引入、返回等非切削空行程。 加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)： ①應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求，且效率高。 ②應(yīng)盡量縮短加工路線，既可以減少程序段，又可以減少刀具空程移動(dòng)時(shí)間。 ③應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單，以減少編程工作量。 此外，確定加工路線時(shí)，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情 況，確定是一次走刀，還是多次走刀完成加工。 按照上述原則，確定如下加工路線： 加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn) 行粗車（留 0.5mm精車余量） ，然后從右到左進(jìn)行精車，最后車削螺紋。 CK6140數(shù)控臥式車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指 令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋 循環(huán)不需要人為確定其進(jìn)給路線（但精車的進(jìn)給路線需要人為確定） 。該零件從 右到左沿零件表面輪廓精車進(jìn)給，如圖 2.2所示。 圖 2.2 精車輪廓進(jìn)給路線 工藝路線如下： 第 7 頁 共 20 頁 ①工序一加工工藝： a.工件伸出三爪自定心卡盤外 145mm，找正后夾緊。 b.手動(dòng)車工件右端面。 c.打中心孔。 d.用活頂尖頂住中心孔，完成一夾一頂裝夾方式。 e.用 φ18mm 的麻花鉆，再用內(nèi)鏜刀粗精加工。 ②工序二加工工藝： a.調(diào)頭裝夾，用 93°外圓刀車粗車 φ56×142，外徑留 0.5mm 精車余量（以 下各粗車直徑處均留 0.5mm 精車余量） 。 b.粗車 φ30×45 外圓。 c.粗車 φ36×25 外圓。 d.用切槽刀車 26×5退刀槽，再用切槽刀倒左、右兩端 C2角。 e.用 90°外圓刀車右端圓錐。 f.用硬質(zhì)合金尖刀循環(huán)車削右端圓弧輪廓。 g.用硬質(zhì)合金尖刀精刀精車工件所有輪廓。 h.用螺紋車刀車 M30×2雙頭螺紋。 2.4 切削用量的選擇 數(shù)控編程時(shí)，必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中， 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度及背吃刀量等。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)揮刀具的切削性能，保證合理的刀具壽命， 充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度的提高生產(chǎn)率，降低成本。 ①主軸轉(zhuǎn)速的確定 a.車外圓時(shí)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(jì)算公式 為 n=1000v/πd 其中 v —切削速度（m/min） ，由刀具壽命決定； n —主軸轉(zhuǎn)速（r/min） ； d —工件直徑或刀具直徑（mm） 。 b.車螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速 在車削螺紋時(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動(dòng) 電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對于不同的數(shù)控 系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床推薦車螺紋時(shí)的主 軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)為：n≤（1200/P）－k 式中 P——被加工螺紋螺距，mm； k——保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為 80。 第 8 頁 共 20 頁 主軸轉(zhuǎn)速 n最后要根據(jù)上述計(jì)算值、機(jī)床說明書而定，選取機(jī)床有的或較接 近計(jì)算值的轉(zhuǎn)速。 ②進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)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(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給 系統(tǒng)的性能限制。確定進(jìn)給速度的原則是： a.當(dāng)工件的質(zhì)量要求能得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速 度。一般在 100～200mm/min 范圍內(nèi)選取。 b.在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般 在 20～50mm/min 范圍內(nèi)選取。 c.當(dāng)加工精度、表面粗糙度要求較高時(shí)，進(jìn)給速度應(yīng)選小一些，一般在 20～50mm/min 范圍內(nèi)選取。 d.當(dāng)?shù)毒呖招谐?，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定 的最高進(jìn)給速度。 ③背吃刀量的確定 背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡 可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。 為了保證加工表面質(zhì)量，可以留少許加工余量，一般為 0.2～0.5mm。 切削用量的選擇是否合理，對于能否充分發(fā)揮機(jī)床潛力與刀具的切削性能， 實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低成本和安全操作具有很重要的作用。車削用量的具體選擇如 下：粗車時(shí)，首先選擇一個(gè)盡可能大的背吃刀量，其次選擇一個(gè)較大的進(jìn)給量， 最后確定一個(gè)合適的切削速度。精車時(shí)，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工 余量不大且均勻，因此選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量。 如何確定加工時(shí)的切削速度，除了可參考《數(shù)控加工技術(shù)》表 2-1列出的數(shù) 值外，主要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。 根據(jù)《數(shù)控車削用量推薦表》,選擇合適的切削用量。 a.用端面車刀手動(dòng)車端面時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 500r/min； b.打中心孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速選取 400r/min。 c.粗、精車外輪廓時(shí)，切削用量的選擇與車左端時(shí)相同：粗車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速 為 600r/min，進(jìn)給速度為 150mm/min，背吃刀量為 2mm；精車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速為 1200r/min，進(jìn)給速度為 100mm/min,背吃刀量為 0.2mm。 d.鉆孔時(shí)主軸轉(zhuǎn)速選取 400r/min。 e.粗鏜孔時(shí)，選取 Vc =80m/min，f=0.2，ap=1mm，加工時(shí)直徑為 22mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd=[（1000×80）/（3.14×22）] r/min=1158r/min 進(jìn)給速度：F=f×n =（0.2×1158）mm/min=231mm/min。 第 9 頁 共 20 頁 考慮刀具強(qiáng)度，機(jī)床剛度等實(shí)際加工情況，選擇 n=600r/min，F(xiàn)=150mm/min, ap=1mm。 f.精鏜孔時(shí)，選取 Vc=120m/min，f=0.1mm/r，ap=0.2mm，精加工時(shí)取直徑 27mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd=[（1000×120）/（3.14×27）] r/min=1415r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×1415）mm/min=141mm/min 考慮刀具強(qiáng)度，機(jī)床剛度等實(shí)際情況，選擇 n=1000r/min，F(xiàn)=80mm/min，ap=0.2mm，n=400r/min。 表 2.1 數(shù)控車削用量推薦表 工件材料 工件材料 切削深度/mm 切削速度/（m.min-1） 進(jìn)給量 /（mm.r- 1） 刀具材料 粗加工 5～7 60～80 0.2～0.4 粗加工 2～3 80～120 0.2～0.4 精加工 0.2～0.3 120～150 0.1～0.2 YT類 鉆中心孔 500～800 鉆孔 0～30 0.1～0.2 W18Cr4V 碳素鋼(δb >600Mpa） 切斷（寬度＜5mm） 70～110 0.1～0.2 YT類 粗加工 50～70 0.2～0.4 精加工 70～100 0.1～0.2 鑄鐵 （200HBS 以 下） 切斷（寬度＜5mm） 50～70 0.1～0.2 YG類 此外，在安排粗、精車削用量時(shí)，應(yīng)注意機(jī)床說明書給定的允許切削用量范 圍，對于主軸采用交流變頻調(diào)速的數(shù)控車床，由于主軸在低轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩降低，尤 其應(yīng)注意此時(shí)的切削用量選擇。 2.5 刀具的選擇 數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的要求編程 人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工 的特點(diǎn)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 數(shù)控刀具有以下特點(diǎn)：剛性好（尤其是粗加工刀具） 、精度高、抗振及熱變 形??；互換性好，便于快速換刀；壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；刀具的尺寸便 于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除?系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要 第 10 頁 共 20 頁 求。數(shù)控車床兼作粗精車削，粗車時(shí)吃刀深、進(jìn)給快，要求車刀有足夠的強(qiáng)度， 能一次進(jìn)給車去較多的余量；精車時(shí)要達(dá)到圖樣要求的尺寸精度和較小的表面粗 糙度，車去的余量較少，要求車刀鋒利，切削刃平直光潔，必要時(shí)還可磨出修光 刃。為減少換刀時(shí)間、方便對刀、提高生產(chǎn)效率，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的標(biāo)準(zhǔn)化， 在數(shù)控車削加工時(shí)，應(yīng)盡量采用機(jī)夾刀和機(jī)夾片刀，機(jī)夾片刀常采用可轉(zhuǎn)位車刀。 刀片材質(zhì)的選擇主要依據(jù)被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面質(zhì)量 要求、切削載荷的大小以及切削過程有無沖擊和振動(dòng)，故加工此零件選擇硬質(zhì)合 金刀片。 根據(jù)零件的外形結(jié)構(gòu)，加工需要如下刀具： ①粗車及端面選用 93°硬質(zhì)合金外圓正偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干 涉（可用作圖法檢驗(yàn)） ，副偏角不宜太小，選 Kr’=35° ②5mm 切槽刀。 ③60°硬質(zhì)合金三角形外螺紋刀。 ④選用 Φ5mm 中心鉆鉆削中心孔。 ⑤Φ18mm 麻花鉆。 ⑥65°內(nèi)孔鏜刀。 將所選定的刀具參數(shù)填入數(shù)控加工刀具卡片中（見表 2-2） ，以便編程和操作 管理。 表 2.2數(shù)控加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代碼 零件名稱：圓弧軸 零件圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金 90°外圓車刀 1 車端面及外輪廓 正偏刀 2 T02 5mm外切槽刀 1 切槽 右偏刀 3 T03 60°硬質(zhì)合金外螺紋刀 1 加工外螺紋 自動(dòng) 4 T04 Φ5mm 中心鉆 1 鉆 Φ5mm 中心孔 手動(dòng) 5 T05 Φ18mm 麻花鉆 1 鉆 Φ20mm 孔 手動(dòng) 6 T06 65°內(nèi)孔鏜刀 1 鏜孔 自動(dòng) 3加工工序的編排 3.1 工序與工步的劃分 在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，一次裝夾應(yīng)盡可能完成全部工 序。常用工序劃分原則有： ①保證精度原則。數(shù)控加工要求工序應(yīng)盡可能集中，通常粗、精加工在一次 第 11 頁 共 20 頁 裝夾下完成，為減少熱變形和切削力變形對工件的形狀、位置精度、尺寸精度和 表面粗糙度的影響，應(yīng)將粗、精加工分開進(jìn)行。此時(shí)可用不同的機(jī)床或不同的刀 具進(jìn)行加工，通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再 加工零件的其他表面。對軸類或盤類零件，將待加工面先粗加工，留少量余量再 精加工，以保證表面質(zhì)量要求。對軸上有孔、螺紋加工的工件，應(yīng)先加工表面而 后加工孔、螺紋。 ②提高生產(chǎn)效率的原則。在數(shù)控加工中，為減少換刀次數(shù)，節(jié)省換刀時(shí)間， 應(yīng)在需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(shí)應(yīng)盡量減少空行程，當(dāng)用同一把刀加工工件的多個(gè)部位時(shí)，應(yīng)以最短的路線 到達(dá)各加工部位。 按照上述劃分原則，綜合本零件的工藝性，裝夾一次為一個(gè)工序，換一次刀 為一個(gè)工步。故加工此零件劃分兩個(gè)工序，加工右端為第一道工序，有 5個(gè)工步； 調(diào)頭后加工為第二道工序，有 8個(gè)工步。 3.2 加工工序卡片 3.3 加工工序的編排 經(jīng)過零件的工藝分析，確定加工零件時(shí)采用調(diào)頭加工，編程時(shí)尺寸公差取中 間值。編程所用尺寸說明： 工序號 程序編號 零件圖號 零件名稱 使用設(shè)備 產(chǎn)品名稱 夾具名稱 夾具編號 材料 1，2 圓弧軸 數(shù)控車床 三爪卡盤 1 45# 切削三要素 加工內(nèi)容 刀具號 刀具名稱 刀具規(guī)格/mm 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 背吃刀量 mm 進(jìn)給進(jìn)度 mm/min 加工余量 /mm 備注 鉆中心孔 T04 中心鉆 800 手動(dòng) 鉆孔 T05 Φ18mm 麻花鉆 18 400 手動(dòng) 粗精鏜孔 T06 65°內(nèi)鏜刀 0.8 600 1 150 0.2 自動(dòng) 粗精車外 圓 T01 93°外圓 車刀 0.85 600/1200 2 150/100 自動(dòng) 切槽 T02 5mm切槽刀 5 400 80 0 自動(dòng) 車削螺紋 T03 60°螺紋刀 60° 450 自動(dòng) 第 12 頁 共 20 頁 圖 3.1 零件加工需用到的坐標(biāo) （1）求右端 R25與 Sφ50 處切點(diǎn) A的坐標(biāo)。 Tana= =OF E304 a=53.13° ∴AC= =OAsina=25sin53.13°=20 x1 OC= =OAcosa=25cos53.13°=15Z A坐標(biāo)（X40，Z-69） （2）求左端 R15與 S50切點(diǎn) B的坐標(biāo)。 Tana= =OH G432 a=53.13° ∴BD= =OBsina=25sin53.13°=20X2 OC= =OBcosa=25cos53.13°=15Z B坐標(biāo)（X40，Z-99） (3)求 M30×2普通螺紋的直徑 D=d-2×0.649P=30-2×0.62×2=27.404mm (4)確定進(jìn)刀量分布：1mm、0.5mm、0.3mm、0.06mm。 3.4 加工程序清單 左端鉆孔程序： O0001； T0606； ；用鏜孔刀 第 13 頁 共 20 頁 G99；選用每轉(zhuǎn)進(jìn)給， ；單位 mm/r G50S2000 ；最高轉(zhuǎn)速限制為 2000r/min M03S600； ；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 600r/min G0X18Z3； ；快速進(jìn)刀 G71U0.5R0.3； G71P10Q20U-0.5W0.2F0.2； N10GOX24； G01Z0F0.1； X20Z-2； Z-20； X18； N20Z3； G00X100Z100； ；退回起刀點(diǎn) M05； ；主軸停轉(zhuǎn) M00； ；暫停 T0606； ；用鏜孔刀 M03S1200； ；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 1200r/min G00X18Z3； G70P10Q20； ；精加工內(nèi)孔 G00X100Z100； ；退回起刀點(diǎn) M05； ；主軸停轉(zhuǎn) M30； ；程序結(jié)束 右端面車削外圓： O0002； T0101; ；選用 93°正偏刀 G99; ；選用每轉(zhuǎn)進(jìn)給，單位 mm/r G50S2000 ；最高轉(zhuǎn)速限制是 2000r/min M03S600; ；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 600r/min GOOX60Z3; ；快速進(jìn)刀 G73U19R19; ；粗加工 G73P10Q20U0.5W0.02F0.2; N10G00X26； G01Z0F0.1； X29.8Z-2; Z-25; X36W-20; 第 14 頁 共 20 頁 G02X40Z-69R25; G03X40Z-99R50; G02X34Z-108R15; G01W-5; X56W-15; Z-138; N20X65; G00X100Z100; ；退回起刀點(diǎn) M05; ；主軸停轉(zhuǎn) M00; ；暫停 T0101;、 M03S1200; G00X60Z3; ；快速進(jìn)刀 G70P10Q20; ；精加工 G00X100Z100; ；退回起刀點(diǎn) M05; ；主軸停轉(zhuǎn) M30; ；程序結(jié)束 T0202; ；切槽刀（切寬 5mm） G99; ；選用每轉(zhuǎn)進(jìn)給，單位 mm/r M03S400; ；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 400r/min G00X40Z3; Z-25; G01X26F0.05; G04X5; ；刀具在原地暫停 5秒 G01X36W-10; W10; X26; X29.8W2; X40; G00X100Z100; ；退回起刀點(diǎn) M05; ；主軸停轉(zhuǎn) M30; ；程序結(jié)束 T0303; ；60°硬質(zhì)合金三角形外螺紋車刀 M03S450; G0X35Z3; G92X30Z-22F2.0; 第 15 頁 共 20 頁 X29.1; ；第一條螺紋切削循環(huán) 1，背吃刀量 0.9mm X28.5; ；第二條螺紋切削循環(huán) 2，背吃刀量 0.6mm X27.9; ；第三條螺紋切削循環(huán) 3，背吃刀量 0.6mm X27.5; ；第四條螺紋切削循環(huán) 3，背吃刀量 0.4mm X27.4; ；第五條螺紋切削循環(huán) 3，背吃刀量 0.1mm X27 .4; ；原刀走一次，目的是為了去毛剌 G00X100Z100; ；退回起刀點(diǎn) M05； ；主軸停轉(zhuǎn) M30； ；程序結(jié)束 T0202; ；切槽刀（切寬 5mm）； M03S400; ；主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速 400r/min G00X65Z-143; ；快速進(jìn)刀 G01X0F0.05; ；切斷 G00X100; ；退回起刀點(diǎn) Z100; M05; ；主軸停轉(zhuǎn) M30; ；程序結(jié)束 3.5 零件加工中的難點(diǎn)與解決方案 ①在左端加工之前，應(yīng)測量剩余毛坯的長度，保證所需要的尺寸 60±0.12mm。 ②鉆孔時(shí)，尺寸不易保證。在鉆孔時(shí)，當(dāng)鉆頭接觸工件時(shí)記下刻度值，計(jì)算 出孔深所需刻度，根據(jù)計(jì)算值手動(dòng)進(jìn)給鉆孔。 ③用三爪卡盤夾毛胚，夾緊后應(yīng)用百分表測量同軸度，用銅錘輕輕敲打校正。 ④加工圓弧面和圓球面時(shí)，為保證尺寸、形狀等技術(shù)要求，不產(chǎn)生過切或少 切現(xiàn)象，在編程時(shí)，應(yīng)考慮刀具半徑補(bǔ)償。 ⑤加工螺紋時(shí)應(yīng)分?jǐn)?shù)次進(jìn)給，參考《數(shù)控加工與編程》表 2-2選擇螺紋切削 的進(jìn)給次數(shù)與背吃刀量。 ⑥螺紋切削說明： 螺紋切削應(yīng)注意在兩端設(shè)置足夠的升速進(jìn)刀段和降速退刀段，以剔除兩端因 變速而出現(xiàn)的非標(biāo)準(zhǔn)螺距的螺紋段； a.在螺紋切削過程中，進(jìn)給速度修調(diào)功能和進(jìn)給暫停功能無效； b.在螺紋加工過程中，不應(yīng)該使用恒線速控制功能； c.從粗加工到精加工，主軸轉(zhuǎn)速必須保持一致，否則螺距將發(fā)生變化。 ⑦螺紋加工，當(dāng)牙型較深，螺距較大時(shí)，可分?jǐn)?shù)次進(jìn)給，常用螺紋切削的進(jìn) 第 16 頁 共 20 頁 給次數(shù)與背吃刀量參考《數(shù)控加工與編程》。 ⑧外圓車刀刀尖為圓弧，可以提高加工表面粗糙度。加工時(shí)采用這樣的車刀 車內(nèi)、外圓和端面時(shí)，刀尖圓弧不影響加工尺寸和形狀，但轉(zhuǎn)角處的刀尖無法車 出，并且在切削錐面或圓弧面時(shí)，會(huì)造成過切或少切，因此，在加工時(shí)要采用刀 尖半徑補(bǔ)償來消除誤差。 4 數(shù)控車床操作注意事項(xiàng) ①程序輸入階段 a.程序輸入時(shí)應(yīng)正確，避免字母、數(shù)字和符號的輸入錯(cuò)誤。 b.程序輸入應(yīng)符合系統(tǒng)格式。 ②零件加工階段 a.檢查數(shù)控系統(tǒng)是否已回參考點(diǎn)。 b.安裝車刀，確認(rèn)車刀安裝的刀位和程序中編程所需的刀號一致。 c.對刀。 d.車刀對刀完畢后，應(yīng)確認(rèn)對刀的正確性，確認(rèn)精車刀對刀的精確性。 e.加工前仔細(xì)檢查和確認(rèn)是否符合自動(dòng)加工運(yùn)行模式。 在數(shù)控車間操作機(jī)床時(shí)要注意安全，嚴(yán)格按照《數(shù)控機(jī)床設(shè)備安全操作規(guī)程》 要求操作。 第 17 頁 共 20 頁 總 結(jié) 通過編寫數(shù)控車削加工工藝設(shè)計(jì)說明書，我掌握了編寫零件加工工藝規(guī)程的 步驟。首先從零件工藝分析入手，審查零件圖，明確零件各部分的尺寸和精度要 求，根據(jù)數(shù)控加工工藝性，正確選擇加工方法、加工路線，合理選擇刀具和切削 用量，按照加工工藝步驟編寫數(shù)控加工程序。 在設(shè)計(jì)準(zhǔn)備階段，我總結(jié)學(xué)過的專業(yè)知識(shí)，到圖書館、上網(wǎng)查找資料，搜集 各種能輔助設(shè)計(jì)的知識(shí)。設(shè)計(jì)過程中，運(yùn)用綜合知識(shí)進(jìn)行考慮，遇到不懂的問題 及時(shí)向老師請教，或與同學(xué)討論。從開題報(bào)告的格式，到加工過程中應(yīng)正確分析 零件的裝夾定位、劃分加工工序，從選擇合理的刀具，到切削用量的確定到編寫 加工程序，黃慶華老師都細(xì)心的講解，設(shè)計(jì)中遇到的每個(gè)細(xì)節(jié)問題都和同學(xué)認(rèn)真 討論。在黃慶華老師的悉心指導(dǎo)下，我從開題報(bào)告做起，進(jìn)行零件工藝分析、裝 夾方案的確定、加工工序劃分、選擇合理的刀具、確定切削用量、擬訂數(shù)控加工 工序卡片、編寫加工程序、編寫整理設(shè)計(jì)說明書等過程。通過小組討論、老師指 導(dǎo)，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終得以順利完成。 在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)月里，我不斷的學(xué)習(xí)、不斷的積累，專業(yè)技能和綜合 技能不斷的提高。在設(shè)計(jì)過程中我收獲最大的除了鞏固專業(yè)技能外，計(jì)算機(jī)水平 也有大步提升。從 Office辦公軟件到 AutoCAD繪圖軟件的應(yīng)用能力，我都有進(jìn) 一步的提高。在設(shè)計(jì)說明書的整體排版時(shí)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的要求選擇字體、 大小，設(shè)置合適的段落、間距等格式，利用 AutoCAD繪制零件圖、工序簡圖。遇 到不明白的格式設(shè)置、尺寸標(biāo)注等問題，及時(shí)查閱相關(guān)書籍，請教同學(xué)，增強(qiáng)了 我的自學(xué)能力。通過學(xué)習(xí)我加深了對計(jì)算機(jī)應(yīng)用的了解，還學(xué)會(huì)了創(chuàng)建各種格式 的頁眉、頁腳，插入目錄等重要的實(shí)用格式，學(xué)會(huì)了圖形文件在 Word與 AutoCAD 之間的轉(zhuǎn)換。 通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我收獲很多：首先，畢業(yè)設(shè)計(jì)是對我兩年來所學(xué)專業(yè)知 識(shí)是否踏實(shí)的檢驗(yàn)，讓我對兩年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行了綜合，也讓我溫習(xí)了一些已經(jīng)快 要淡忘的專業(yè)知識(shí)；其次,它提高了我們的自學(xué)能力，讓我們通過查閱資料,參考 別人的優(yōu)秀作品,學(xué)到了許多書本上根本就沒有的知識(shí),也進(jìn)一步提高了我們對機(jī) 械行業(yè)的了解, 增強(qiáng)了我們對專業(yè)的熱愛，為以后的學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；最重 要的是,這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我們體會(huì)到團(tuán)隊(duì)合作的重要性，眾人劃槳開大船，只有 在同學(xué)的幫助與支持下才能在這么短的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。同時(shí)我也充分認(rèn)識(shí) 到自身的不足：知識(shí)面窄，知識(shí)的綜合應(yīng)用能力不熟練。 第 18 頁 共 20 頁 參考文獻(xiàn) [1]詹華西編．?dāng)?shù)控加工與編程．西安：西安電子科技大學(xué)出版社．2004 年 [2]余英良編．?dāng)?shù)控加工編程及操作．北京：高等教育出版社．2005 年 [3]李華編．機(jī)械制造技術(shù)．北京：高等教育出版社． 2006 年 [4]第一屆全國數(shù)控技能大賽組委會(huì)編．決賽試題解析與點(diǎn)評．北京：中國科技技術(shù)出版 社．2005 年 [5]朱淑萍編．機(jī)械加工工藝及裝備．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．2002 年 [6]陳子銀，徐鯤鵬編．?dāng)?shù)控加工技術(shù)．北京：北京理工大學(xué)出版社．2006 年 [7]數(shù)控車床編程與操作基礎(chǔ)．武漢：武漢華中數(shù)控股份有限公司.2005 年 第 19 頁 共 20 頁 致 謝 經(jīng)過半年的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成。經(jīng)過一次又一次的修改、添加，老師 給我們講解，給我們找一些相關(guān)的資料，終于把論文按要求的完成。非常感謝我 的指導(dǎo)老師，由于在外面實(shí)習(xí)，和老師聯(lián)系不方便，但老師還是一直沒有忽略我 們，一直在想辦法幫助我們，在我們遇到困難時(shí)，老師總是耐心講解并不斷的鼓 勵(lì)我，給我克服困難和完成設(shè)計(jì)的信心。在此，我表示由衷的感謝。 其次還有和我們一組的組員們，總能在我需要的時(shí)候給我相關(guān)的資料，有不 會(huì)的我們會(huì)在一起討論，經(jīng)過我們共同的努力，終于完成課題。 最后我對所有幫助過我的老師和同學(xué)們表示深深的感謝！