轴类零件的设计及加工

2023-05-21

第一篇：轴类零件的设计及加工

轴类零件加工工艺及夹具设计

论文题目：

轴类零件加工工艺及夹具设计

学生姓名：学号: 所在院部：所学专业：指导老师：

完成时间：2010年03月

摘要

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间;轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。

关键词：轴类零件、轴颈、夹具

Abstract

The machine shaft is often encountered in one of the typical components. It is mainly used for support in mechanical gears, pulleys, cams and connecting rods and other transmission parts, to transfer torque. Different forms according to the structure, the axis can be divided into stepped shaft, taper spindle, axis, hollow shaft, crankshaft, camshaft, eccentric shafts, all kinds of screw shaft such as short axis aspect ratio of less than 5 large known as the slender shaft 20, most shaft in between; shaft bearings bearing, and bearing with the shaft segment called the journal. Journal is the axis of the assembly base, and their general requirements for precision and high surface quality. According to parts of the structure and function, using the knowledge of locating and clamping fixture design completed.

Key words：Shaft, journ 2

1. 轴类零件技术要求 ................................. 3

1.1、尺寸精度 ........................................ 3 1.

2、几何形状精度 .................................... 3 1.3、相互位臵精度 ................................... 3 1.

4、表面粗糙度 ...................................... 3 2. 轴类零件的毛胚和材料 .............................. 4 2.1 轴类零件的毛胚 ................................... 4 2.2 轴类零件的材料 ................................... 4 3. 轴类零件一般加工要求及方法 ........................ 5 3.1 轴类零件加工工艺规程注意点 ....................... 5 3.2 轴类零件加工的技术要求 ........................... 5 3.3 轴类零件的热处理 ................................. 6 4. 轴类零件工艺路线 .................................................................................................... 6 4.1、传承轴图样分析 .................................. 7 4.

2、确定毛坯 ........................................ 8 4.3、确定主要表面的加工方法 ......................... 8 4.

4、确定定位基准 .................................... 8 4.5、划分阶段 ........................................ 9 4.

6、热处理工序安排 .................................. 9 4.7、加工尺寸和切削用量 .............................. 9 4.

8、拟定工艺过程 ................................... 9 5.细长轴加工工艺特点 ............................................................................................... 10

5.1、改进工件的装夹方法 ... ………………………………..10 5.

2、采用跟刀架 .................................... .10 5.3、采用反向进给 ................................... 11 5.

4、采用车削细长轴的车刀 ........................... 11 6. 夹具的设计 ................................................................................................................... 12 6.1 铣床夹具设计 ..................................................................................................... 12 6.1.1、六点定位原理 ........................................ 13 6.1.

2、应用定位原理几种情况 ................................ 11 (1)完全定位 ............................................. 11 (2)部分定位 ............................................. 11 (3)过定位(重复定位) ................................... 11 6.1.3、确定要限制的自由度 .................................. 14 6.1.

4、定位方案选择 ........................................ 14 6.1.5、计算定位误差 ........................................ 15 (1)夹紧方案 .............................................. 16 (2)对刀方案 .............................................. 16 (3)夹具体与定位键 ........................................ 16 (4)夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 ...................... 16 (5)夹具精度分析 .......................................... 17 6.2 各类铣床夹具 ..................................................................................................... 18

6.2.1、铣床夹具 ............................................ 18 (1)铣床夹具的分类 ........................................ 18 (2)铣床常用通用夹具的结构 ................................ 18 (3)铣床夹具的设计特点 .................................... 18 6.2.

2、典型数控机床夹具 .................................... 19

1、数控铣床夹具 ............................................ 19

2、数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种： ................... 7

结束语 ............................................. 21 谢词 ............................................ 22 参考文献 ........................................... 23

1. 轴类零件技术要求 2. 1.1尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位臵，通常对其尺寸精度要求较高(IT5～IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6～IT9)。

1.2几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

1.3 相互位臵精度

轴类零件的位臵精度要求主要是由轴在机械中的位臵和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm ，高精度轴(如主轴)通常为0.001～ 0.005mm。

1.4表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

2.轴类零件的毛胚和材料

2.1 轴类零件的毛胚

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

2.2 轴类零件的材料

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质(或正火)后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

3.轴类零件一般加工要求及方法

3.1 轴类零件加工工艺规程注意点

在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：

(1)零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要

研究产品装配图，部件装配图及验收标准。

(2)渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工(对不需提高硬度部分)→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。

(3)粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。

(4)精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。

3.2 轴类零件加工的技术要求

(1)尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位臵并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。

(2)几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

(3)相互位臵精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行 5

度等。

(4)表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

3.3 轴类零件的热处理

(1)锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。

(2)调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。

(3)表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。

(4)精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。

4.轴类零件工艺路线

(1)轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

(2)对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火-车端面钻中心孔-粗车各表面-精车各表面-铣花键、键槽-热处理-修研中心孔-粗磨外圆-精磨外圆-检验。

(3)轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。

(4)中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。

(5)对于空心轴(如机床主轴)，为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。

(6)轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。

(7)在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。

(8)台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。

4.1、传承轴图样分析

图4.1

(1)图4.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位臵，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位臵，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键，以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

(2)根据工作性能与条件，该传动轴图样(图4.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位臵精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。

4.2、确定毛坯

该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。

4.3、确定主要表面的加工方法

传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。

4.4、确定定位基准

(1)合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位臵精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

(2)粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。

4.5、划分阶段

对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。

4.6、热处理工序安排

轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。

综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：

下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。

4.7、加工尺寸和切削用量

(1)传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。

(2)车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。

4.8、拟定工艺过程

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹;三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。

在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表4.1。

5.细长轴加工工艺特点

5.1、改进工件的装夹方法

粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。

精车时，采用双顶尖法(此时尾座应采用弹性顶尖)有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。

5.2、采用跟刀架

跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。

5.3、采用反向进给

车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动(此时应安装卡拉工具)，这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。

5.4、采用车削细长轴的车刀

车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加。

6. 夹具的设计

6.1 铣床夹具设计

图6-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离12 ±0.2mm，槽底面与B面平行。

拨插零件图6—1 6.1.1、六点定位原理

当工件在不受任何条件约束时，其位臵是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位臵变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。

六个自由度是工件在空间位臵不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。

6.1.2、应用定位原理几种情况 (1)完全定位

工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位臵，称为完全定位。 (2)部分定位

工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。

在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装臵，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 (3)过定位(重复定位)

几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。 A、一般情况下，应该避免使用过定位。

通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。 B、过定位亦可合理应用

虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。 6.1.3、确定要限制的自由度

按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设臵一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。 6.1.4、定位方案选择

如图6-1.1所示，有三中定位方案可供选择：

方案I：工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2(与工件Ф26H7孔配合)限制工件五个自由度，另设臵一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。

方案II：工件以Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设臵一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。方案III：工件以Ф26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设臵一防挡销。在C处也加一辅助支承。

图6.1.1铣床定位方案

1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板

比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而是施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。

对于防转挡销位臵的设臵，也是三种不同的方案。当挡销放在位臵1时，由于B面与Ф26H7孔的距离较进(230 -0.3mm)，尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位臵2时，虽然距Ф26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位臵3时，距Ф26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高(Ф55H12)，定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位臵3较好。 6.1.5、计算定位误差

除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误：

(1)加工尺寸12±0.2mm的定位误差采用3-1.1(c)所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故基准位移误差为零。因此，加工尺寸12±0.2mm没有定位误差。

(2)槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度的定位误差长销与工件的配合去Ф26H7 g6，则

Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025(mm)

Ф26H7=Ф25+0.025 0(mm)

由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。基准位移误差

△ y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01(mm)

由于定位误差△D=△y=0.01‹0.08/3(mm)，故此定位方案可行。

(1)夹紧方案

根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。 (2)对刀方案

加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。 (3)夹具体与定位键

为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设臵耳座，以便固定。

为了使夹具在机床工作台的位臵准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设臵定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。 (4)夹具总图上的尺寸、公差和技术要求

下面以拨叉铣槽夹具为例给予说明。

A、夹具最大轮廓尺寸为234mm，210mm，250mm。

B、影响工件定位精度的尺寸和公差为工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф26H7g6和挡销的位臵尺寸为6±0.024mm及107±0.07mm。

C、影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸14h6。

D、影响夹具精度的尺寸个公差为定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm;定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm;对刀块的位臵尺寸为9±0.04和13±0.04mm。

本例中，塞尺厚度为2h8mm，所以对刀块水平方向的位臵尺寸为 a=12-2=10(mm) (基本尺寸) 对刀块垂直方向的位臵尺寸为 b=23-7-2=14(mm)(基本尺寸)

对刀块位臵尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此 a=10±0.04mm b=14±0.04mm E、影响对刀精度的尺寸和公差;塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。 (5)夹具精度分析

为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。

按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析; A、槽宽尺寸14H11mm;此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关; B、槽侧面到E面尺寸12±0.2mm;对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板间的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度(2h8mm)。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm)

因此，尺寸12±0.2mm能保证;

C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位臵由定位销确定，而该尺寸的设计基准为B面。因此有定位误差，其中△B=0.2VMM、△y=(&d+&D)/2=(0.16+0.025)/2=0.02mm(&d为销公差，&D为工件公差)。△D=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸(2h8mm)及对刀块水平面到定位销的尺寸(13±0.04mm)也对槽深尺寸有影响，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都对槽深无影响，因此

△D+△G+△A+△J+△T=0.314(mm)

尺寸8的公差(按IT14级)为0.36mm，故尺寸8mm能保证;

D、槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度公差0.08mm;影响该项要求的因素有：

a、定位误差△D= △y=0.01mm; b、加工方法误差△G=0.012mm; c、夹具定位心轴17的轴线与夹具底面A的平行度公差0.05mm，即△A=0.05mm d、定位心轴17的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm;而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位臵误差在YOZ面之上为0.01+0.012+0.05=0.072mm;在YOX平面上为 0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两项都小于垂直度公差0.08mm，故该项要求能保证。

综上所述，该铣槽家具能满足铣槽工序要求，可行。

6.2 各类铣床夹具

6.2.1、铣床夹具 (1)铣床夹具的分类

铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具(如仿形装臵)三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同(如气动、电动、液压)以及装夹工件数量的多少(如单件、双件、多件)等进行分类。其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。 (2)铣床常用通用夹具的结构

铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。

机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。活动座、螺母、丝杆(及方头的)和紧固螺钉可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。 (3)铣床夹具的设计特点

铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装臵决定铣刀相对于夹具的位臵。

A、床夹具的安装铣床夹具在铣床工作台上的安装位臵，直接影响被加工表面的位臵精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h

6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。

作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设臵两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。

B、铣床夹具的对刀装臵铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位臵，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位臵能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装臵。对刀装臵是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。

由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B≤1～1.25为宜。

6.2.2、典型数控机床夹具

数控机床夹具有高效化、柔性化和高精度等特点，设计时，除了应遵循一般夹具设计的原则外，还应注意以下几点：

(1)数控机床夹具应有较高的精度，以满足数控加工的精度要求;

(2)数控机床夹具应有利于实现加工工序的集中，即可使工件在一次装夹后能进行多个表面的加工，以减少工件装夹次数;

(3)数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便;夹紧元件的位臵应固定不变，防止在自动加工过程中，元件与刀具相碰。

所示为用于数控车床的液动自定心三爪卡盘，在高速车削时平衡块所产生的离心力经杠杆给卡爪一个附加的力，以补偿卡爪夹紧力的损失。卡爪由活塞经拉杆和楔槽轴的作用将工件夹紧。而作为数控铣镗床夹具结构的，要防止刀具(主轴端)进入夹紧装臵所处的区域，通常应对该区域确定一个极限值。

(4)每种数控机床都有自己的坐标系和坐标原点，它们是编制程序的重要依据之一。设计数控机床夹具时，应按坐标图上规定的定位和夹紧表面以及机床坐标的起始点，确定夹具坐标原点的位臵。 6.2.3、数控铣床夹具

(1)对数控铣床夹具的基本要求实际上，数控铣削加工时一般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。其设计原理也和通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里只提出几点基本要求：

(2)为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。

(3)为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。

(4)夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。

6.3、数控铣削加工常用的夹具大致有下几种：

(1)组合夹具：适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。

(2)专用铣削夹具：是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。

(3)多工位夹具：可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。

(4)气动或液压夹具：适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。这类夹具能减轻工人的劳动强度和提高生产率，但其结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期长。

(5)真空夹具：适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。有的数控铣床(如壁板铣床)自身带有通用真空夹具，工件利用定位销定位，通过夹具体上的环形密封槽中的密封条与夹具密封。启动真空泵，使夹具定位面上的沟槽成为真空，工件在大气压力的作用下被夹紧在夹具体。

除上述几种夹具外，数控铣削加工中也经常采用机用平口虎钳、分度头和三爪自定心卡盘等通用夹具。

结束语

通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性;另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解;本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合;通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。

谢词

本论文设计在x老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着金江老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，牛老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，x老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向牛老师表示深深的感谢和崇高的敬意!

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。

我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢! 1

参考文献

1. 夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，2010 2. 朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 3. 王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，2005 4. 柳河，数控编程，东北林业大学出版社，2005 5. 李一民，数控机床，东南大学出版社，2005 6. 朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007

第二篇：轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计

轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计文章来源：不详作者：佚名

该文章讲述了轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计. 兴、肖诗钢主编《切削用量手册》(第三版)机械工业出版社1994年

[10]刘杰华、任昭蓉主编《金属切削

与刀具实用技术》国防工业出版2006年

五.预期设计(论文)成果

(1)能够在数控车床上加工出我们的零件且保证加工精度及各方面的工艺要求。 (2)能够根据零件的程序编制进行零件加工。 (3)能通过零件的自检。

(4)工艺设计方案可通过可行性、经济性分析。

(5)设计的全过程需作好全面、准确、周密的文字记录与总结。诚信声明本人郑重声明：

本人所呈交的毕业设计(论文)《轴" title="下一页">> >> >>| 类零件的数控加工工艺的编制及加工图》是在刘老师、闫老师两位教师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。

本设计(论文)中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果。毕业论文(设计)作者签名： 2008年11月12日目录摘要

1 前言

2 1.零件图工艺分析 3 1.1数控加工工艺基本特点

4 1.2设备选择

5 1.3确定零件的定位基准和装夹方式

5 1.3.1粗基准选择原则

5 1.3.2精基准选择原则

5 1.3.3定位基准

5 1.3.4装夹方式

5 1.4加工方法的选择和加工方案的确定

1.4.1加工方法的选择

6 1.4.2加工方案的确定

6 1.5工序与工歩的划分

7 1.5.1按工序划分

7 1.5.2工歩的划分

7 1.6确定加工顺序及进给路线

1.6.1零件加工必须遵守的安排原则

7 1.6.2进给路线

8 1.7刀具的选择

9 1.8切削用量选择

10 1.8.1背吃刀量的选择

10 1.8.2主轴转速的选择

10 1.8.3进给速度的选择

11 1.9编程误差及其控制

12 1.9.1编程误差

13 1.9.2误差控制

14 2.编程中工艺指令的处理

15 2.1常用G指令代码功能表 15 2.2常用M指令代码功能表 16 3.程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检 17 3.1程序编制

17 3.2模拟运行

19 3.3零件加工

19 3.4精度自检

19 致谢

20 设计小结

21 附录

22 轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图摘要

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。

选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的在学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。

此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。

运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。关键词：数控数控技术

毕业设计

前言

本次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师刘老师、闫老师精心指导下和六位同学的共同协作下完成的。

数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。

数控技术不断的发展，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。先进数控技术的广泛使用，导致数控应用型人才严重短缺、作为当代的数控技术的学者我感到无比的荣幸，又感到无比的艰巨。

本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、、数控编程、机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。

设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间又较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师给于批评和指正。

1.零件图工艺分析

零件车削工艺分析C-3所示，零件材料处理为：45钢，调制处理HRC26～36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。

零件如图：

图1.1 零件图考核要求：

以小批量生产条件编程。不准用砂布及锉刀等修饰表面。未注倒角0.5×45o。

未注公差尺寸按 GB1804-M。

5、有关参数：考生抽签决定按1~4组数据进行加工。

1A B C D E 18 组

2组

319 组

4组 .5 19.5 18

16 20

28.

516.5

22.5

17 21

2129.5

17.5

23.5

1.1数控加工工艺基本特点

数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。

在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 可少的一步，如图C3我要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中由较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,ф5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μm，球面Sф的锥度等要求。

mm,轴线长度的精度如

mm。可控制球面形状精度、30°经上面的分析，我可以采用一下几点工艺措施：

(1)零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱ф28±0.02mm、ф5±0.04mm、27.5±0.04mm，球Sф

mm，轴向长度

mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为ф28mm、ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述座标值是以半径值给出的。形式如(X，Z)] (2)在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线的准确性，我们通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为(2.922，0)，与RCmm的圆弧切点坐标为(7.791，-6.136)，RC与SфBmm的切点坐标为(11.210，-20.791)，SфBnmm与R5mm的切点为(12.271，-37.739)，R5mm与фEmm的切点坐标为(11.5，-40.406)。[注：上述座标值是以半径值给出的。形式如(X，Z)。] (3)为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱ф28mm。右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。

1.2设备选择

根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。由于本校现使用的是华中数控系统，所以利用现有资源。我选择在本校的数控机床HNC-CK6140加工该零件。数控机床HNC-CK6140实物图见附录一。

1.3确定零件的定位基准和装夹方式 1.3.1粗基准选择原则 (1)为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。 (2)合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。 (3)粗基准应避免重复使用。

(4)选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。 1.3.2精基准选择原则

(1)基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准; (2)基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。 1.3.3定位基准

综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф35mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。

1.3.4装夹方式

数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф30mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工螺纹。一直加工到零件右端的фEmm，然后将棒料卸下。装夹ф28mm的圆柱表面，加工另一端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：

图1.3.1 加工螺纹的装夹图

图1.3.2 加工圆弧的装夹图

1.4加工方法的选择和加工方案的确定 1.4.1加工方法的选择

加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф28±0.02mm，ф29ф2

3mm，mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。

1.4.2加工方案的确定零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。

1.5工序与工歩的划分 1.5.1按工序划分

工序划分有三种方法 ①按零件的装夹定位方式划分 ②按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。

由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取;如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序;只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

1.5.2工歩的划分

因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩;这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：

①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，фD×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→фE×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。

②车削圆弧端的工歩为：90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧RCmm─→球фBmm─→圆弧R5mm─→фE×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm 1.6确定加工顺序及进给路线 1.6.1零件加工必须遵守的安排原则

(1)基面先行先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右端面作为基准面。

(2)先主后次由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左

依次加工MD×1.5mm，ф28mm，фEmm螺纹调头后一次加工R5mm，фBmm，фEmm等。

(3)先粗后精

先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。

(4)先面后孔由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。 1.6.2进给路线

在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

(1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高; (2)使数值计算简单，以减少编程工作量;

(3)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。

(4)确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示：

图1.6.1 零件轮廓

第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形фDmmm、ф28mm、фEmm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线统粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图4.2螺纹加工路线。

图1.6.2 螺纹加工路线

第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、RCmm、фBmm到фEmm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。如图4.3螺纹加工路线。

图1.6.3 圆弧加工路线 1.7刀具的选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：

1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉(可用作图法检验)，副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-1，表1-17。

2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。切槽刀的选择及型号这里分别参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3，表2-2。

3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。刀具选材料参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3即可。

刀具表如表7-1所示：表1.7.1 数控车加工刀具卡片

GD产品名

零件称

或代号

107 序号刀具号

T1 01 T2 02 T3 03 4 T刀

60°高速钢

车削螺纹

车刀

高速钢切槽

切槽

金外圆车刀

右端面外圆

精车轮廓

偏刀刀具规

数量

格名称 90°硬质合

平端面、粗车轮廓

偏刀

右

加工表面

注

右备考试件

名称

零件

轴类

零件图号

020SKC 04 外螺纹车刀

陈

审

谦

核

准

批

共1页

页

第1编制

1.8切削用量选择

切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本;精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

1.8.1背吃刀量的选择

零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。

1.8.2主轴转速的选择

粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1500r/min，切槽时n=600r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。

1.8.3进给速度的选择

粗车直线、圆弧时选F=150mm/min，精车时选F=50mm/min，切槽时选F=8mm/min，粗车螺纹时选F=100mm/min，精车时选F=50mm/min。参照《数控加工与编程》一书表1-2选取。

综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在表 8-1 所示的数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。

表1.8.1 数控车削加工工艺卡片单位鄂东职业名技术学院

称

工程序编号

序号

01 工工步内容

步号

对刀、平端面1 及试切外圆

从右至左

2 粗车轮廓从右至左

3 精车轮廓

4 切槽

产品名

称及代号

考试件

夹具名称

三抓卡盘

刀具

规

号

格/mm

25×

2T01

25×2

T02

25×2

T02

T03 25×2

零件名称

轴类零件

使用设备

华中数控CK6140

主轴进给

转

速

速度

(r·min-1(mm·mi

)

n-1)

500

800

150

1000

800

零件图

号

GDSKC020107

车间

数控实

训基地

背

备

吃刀量

注

/mm

手

动

自

动

自

动

1.自

5 25×25 粗车螺纹 T04

300

25×26 精车螺纹 T04

300

5 编陈审

批准

2008年10月23日制谦核

|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 表1.8.2

数控车削加工工序卡片

零

产品名称或数控

件名

材料

鄂东职业

代号

加工工艺

称技术学院

卡

45钢

工程序夹具序

夹具编号

HNC-6140 编号名称

号

0三抓

01 卡盘

工

加

刀

主

进工步内容

步

工面

具号具规格

轴转

给速度

动

min/r

自

动

共

第1页

1页

零件图号

GDSKC02

0107

车间

背

备

吃刀量

注

号 /mm 速/(r/

/(mm

/mm

min) /min) 对刀平端面及试1 切ф30mmr外圆

坯表面

毛

25×

5动

手粗车倒

角2 1.5×45°mm 粗车2 фMD×25mm 粗车ф28mm的3 端面

粗

车4 ф28×13.169mm的圆柱表面

5 粗车ф30°的锥面

6 粗车фE×10mm 精车倒

角7 1.5×45°mm

倒

角面

фD

的圆柱

面

ф28

的端面

ф28

的圆柱

表面

°30

锥面

фE

的外圆

柱表面

倒

角面

25×

800

25×

1000

50.

自动

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动

фD精8 фMD×25mm

面

精车ф28mm的9 端面

的端面

000

动

ф28

25×

自

车

的圆柱

000

动

25×

自精车1ф28×13.169mm的圆0 柱表面 1精车30°的锥面

1 1精车фE×10mm 2 1切槽5×1.5mm 3 1粗车4 фMD×1.5mm 1精车5 фMD×1.5mm

ф28

的圆柱

表面

30°

锥面

фE

的外圆

柱表面

ф18

的外圆

柱表面

фM

D×1.5螺

纹面

фM

D×1.5螺

纹面 T

25×

000

25×

000

25×

000

25×

300

25×

300

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动 0

右1 平右端面

端面

粗车R5mm的圆R5

T25

25×

动

自手

2 弧

粗车RCmm 的3 圆弧

粗车SфBmm的4 球面

粗车R5mm的圆5 弧

粗车6 фE×4.406mm 精车R5mm的圆7 弧

精车RCmm 的8 圆弧

精车SфBmm的9 球面

的曲面

车

SфB

的

球面

的曲面

фE

的圆柱

面

的曲面

SфB

的球面

T02

25×

800

25×

000

25×

1000

25×

1000

动

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动

自

动 10 弧精车R5mm的圆

R5的曲面

фE

T25

25×

000

动

自11 精фE×4.406mm

车

的圆柱

面

фA

T25

25×

000

动

自1切槽5±0.04mm 2

表面

编制谦陈核

审

准

的圆柱

T25

25×

动

自

批

页

共

第 1页

|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 1.9编程误差及其控制 1.9.1编程误差

编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算的数值，存在着较大的误差。

1.9.2误差控制

为了尽可能的减少笔算误差，我们采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” ─→“查询” ─→“点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到0.001级，这样能有效地将误差控制在(0.1～0.2)倍的零件公差值内。

2.编程中工艺指令的处理 2.1常用G指令代码功能表。零件来调参图表2.1.1 数控车床G功能指令(HNC-22T) 代码

*G00 G01 G1 02 G03 G33 G04 0 G07 6 *G11 G7 12 意组义

快速点定位

直线插补 0顺圆插补

逆圆插补

螺纹切削 0暂停延时

1虚轴设定

单段允许0 单段禁止

代

码

G40

G44

G49

*G50

组

意义

回参考点

参考点返

回

刀径补偿

取消

0刀径左补

偿

刀径右补

偿

刀长正补

偿

代

码

G54～

G59

组

意义

局部坐标系设

0定

机床坐标系编

程工件坐标系1～

16选择

工件坐标系设定 0

宏指令调用

XY*加工平G17 面

ZXG18 2 面

YZG加工平19 面

G20 0英

8 制单位

G25

3 0加工平

注：①表内00组为非模态代码;只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。

②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。 2.2常用M指令代码功能表表2.1.2 常用M指令代码

作代用时码

间

程M★

00 0 停 0序暂

动换刀 19

停

自

★

轴准别义

码

间组

意

代用时

别

义

码

间

主

作

组

意

代用时

别

义

作

组

意

程

条M★

01 0 停

程M★

02 束

主M# 03 转

主M# 04 转

主M★

05 转

注：①表内00组为非模态代码;其余为模态代码，同驵可相互取代。

②作用时间为“★”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用;为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。

3.程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检 3.1程序编制程程序内容

程序注释轴停

开

松

轴反a

紧

99 夹

返回 0程序轴正

★

切削液 98

关

调用

子0程序序结

切削液 60 b

开

★ 0

件

子0换工

更0件暂

切削液 30

开

★ 0

束并0序结序段号

00%0001 1 NT0101 01 NM03S800 02 NG00X35Z3 03 NM08 04 NG71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150 05 NG00X18Z3S1000 06 NG01Z0F50 07 NX21Z-1.5 08 NZ-25 09 NX28

;程序起始行

;右端面外圆车刀

;主轴正转 ;循环起点 ;开切削液 ;粗车轮廓 ;快速定位 ;精车起点 ;精车倒角 ;精车ф21的外圆

;精车ф28的端10

面

NZ-38.169 11 NX23.05Z-47.5 12 NG01W-10 13 NG00X100 14 NZ100 15 NT0202 16 NG00X32Z-25 17 NG01X18F10 18 NG04P3 20 NG00X25 21 NW1.5

;ф28的外圆表

;30°的锥面

;фE的外圆面

;退刀快速定位

;换切槽刀

;快速定位

;切槽至ф18

;暂停修光

;快速定位

;快速定位 22 N23 N24 N25 N26 N27 N28 N29 N30 5 N31 N32 NG01X21 X18W-1.5 G04P3 G00X100 Z100 T0303 G00X30Z3S300 G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.G00X100Z100 M09 M05

;倒角起点

;倒角1.5 ;暂停修光 ;退刀快速定位;退刀快速定位;换外螺纹车刀;车螺纹循环起点

;车螺纹 ;退刀快速定位;关切削液 ;主轴停转

33 NM30 34 00%0001 2 NT0101 01 NM03S800 02 NG00X30Z3 03 NM08 04 NG71UI1R2P06Q12E0.2F200 05 NG00X5.844Z3S1000 06 NG01Z0F80 07 NG03X15.582Z-6.136R5 08 NG02X22.420Z-20791R17

;程序结束并返

回

;右端面外圆车刀

;主轴正转 ;循环起点 ;开切削液 ;粗车轮廓 ;快速定位 ;精车起点 ;精车R5的圆弧 ;精车R17的圆09 NG03X24.542Z-37.739R14.508 10

弧

;精车ф29的圆弧

NG02X23.05Z-40.406R5 11 NG01Z-44 12 NG000X100 13 NZ100 14 NT0202 15 NG00X35Z-46.5 16 NG01X19F10 17 NG04P3 18 NG00X35 19 NZ-47.5

;精车R5的圆弧

;фE的外圆面

;退刀快速定

;退刀快速定位

;换切槽刀

;快速定位

;切槽至ф19

;暂停修光

;退刀

;快速定位 20 NG01X19 21 NG04P3 22 NG00X100 23 NZ100 24 NM09 25 NM05 26 NM30 27 |<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制 3.2模拟运行

数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情

回

;程序结束并返;主轴停转 ;关切削液 ;退刀 ;退刀 ;暂停修光 ;切槽至ф19 况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。

3.3零件加工

装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。 3.4精度自检

将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。

致谢

经过这次的毕业设计，让我深刻的体会到什么叫做作真正的学以置用，这正是我们做学问真正的目的，也正是大多数学者难以做到的一点。

在课堂上学到的都是以理论为主，实践为辅，而现实生活中不论是做什么事情都是以理论为办事依据，实际行动为主。比如：我们的毕业设计就是要以理论知识为原则来设计自已的数控车削加工过程，然后再根据你的设计步骤来进行实践验正，看实践操作是否满足工艺过程和技术要求，若不行则要进行多次修改直到合格为止。在这里我学到了做任何事情要细心、认真、有耐心，考虑每一个细节问题要全面周到。

在设计期间，我们以小组为单位，遇到问题一起分析，找出关键地方，使我们能在较短的时间内找到解决方案，让我们在零件的加工实践操作中和工艺方面的分析得到进一步的认识，也看到了互相学习钻研和拼搏的精神，我的毕业是经过一次又一次的修改和反复的验正，最后在老师的批准下，毕业设计终于合格了。我的毕业设计之所以能圆满的完成是在得到指导老师刘老师、闫老师精心指导下和我们组的其他成员汪卫、张行、倪新、曾旭、金涛同学的互相帮助下完成的，在这里我要忠心的感谢我们的指导老师刘老师、闫老师的精心指导以及我们组其他成员的帮助。我还要真诚的祝福各老师在以后的岁月里身体健康、步步高升;祝福同学们在今后的人生道路上工作顺利、事业有成。设计小结

在开始做毕业设计前，我认真阅读了毕业设计指导书，对零件图进行仔细的分析，从而在设计前有一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。开题报告完成后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先我们对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的机械制造、机械制图、机械设计、公差与配合、金属工艺CAD绘图等专业课程，是我更好把各专业课相结合起来去完成毕业设计。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。

在两年的大学生活里，我觉得大多数人对本专业的认识还是不够,在大二期末学院曾为我们组织了三个星期的实习，为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能。我选择的毕业设计课程是：轴类零件加工。通过次此的分析，需要对刀具的切削参数进行计算等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。

在这次毕业设计中，给我最大的体会就是熟练的操作技能来源我们平时对专业知识的掌握程度。比如，我们想加快编程速度，除了对各编程指令的熟|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 练掌握外，还得需要你必须掌握零件的工艺方面的知识，对夹具刀具切削用量参数的设定我们必须清楚。

在设计中得到了老师和小组同学的指导与帮忙，非常谢谢!回顾这一个月的设计历程，太多的感想和心得是无法用文字来表达的。每次在遇到难点问题并通过自己的不断努力克服难关时，那份成就感，那种喜悦之情是别人无法体会到的。看到身边的同学都是那么认真投入，相互支持和鼓励的奋进，想像我们以后在工作中也会有这种拼搏的精神。

附录

华中数控车床实物图

游标卡尺实物图

第三篇：轴类零件加工工艺及夹具毕业设计论文

摘

要

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间，轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。关键词：轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析

目

录…………………………………………………………………………………………………………… 1 第一章轴类零件技术要求 ...................................................................................................... 2

1、1尺寸精度 ...................................................................................................................... 2

1、2几何形状精度 ............................................................................................................. 2

1、3 相互位置精度 ............................................................................................................ 2

1、4表面粗糙度 .................................................................................................................. 2 第二章轴类零件的毛胚和材料 ............................................................................................. 3

2、1 轴类零件的选材 ....................................................................................................... 3

2、2 轴类零件的切削用量选择 ..................................................................................... 3 第三章轴类零件一般加工要求及方法 ............................................................................... 4

3、1 轴类零件加工工艺规程 .......................................................................................... 4

3、2 轴类零件加工注意事项 .......................................................................................... 4

3、3节轴类零件加工的技术要求 .................................................................................. 4 第四章夹具设计 ........................................................................................................................ 6

4、1夹具的现状与发展 .................................................................................................... 6

4、2夹具的作用…………………………………………………………………………… 7

4、3夹具的分类……………………………………………………………………………7

4、4定位原理 ...................................................................................................................... 9 第五章轴类零件的工艺路线 ............................................................................................... 11

5、1主轴的加工工艺分析 ............................................................................................. 11

5、2选择零件材料……………………………………………………………………… 12

5、3确定零件加工方法 ................................................................................................ 13

5、4定位基准 .................................................................................................................. 13

5、5加工尺寸的切削用量………………………………………………………………14

5、6定工艺过程………………………………………………………………………… 14

6、1心轴的编程编制 ...................................................................................................... 15

6、2 心轴的加工路径……………………………………………………………………16

第六章心轴的编程及加工路径 ........................................................................................... 15 结束语 ........................................................................................................................................... 18 谢

词

......................................................................................................................................... 19 参考文献 ...................................................................................................................................... 20

第一章轴类零件技术要求

1、1尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高(IT5～IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6～IT9)。

1、

2、几何形状精度

1、3 相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm ，高精度轴(如主轴)通常为0.001～ 0.005mm。

1、

4、表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

第二章轴类零件的毛胚和材料

2、1 轴类零件的选材

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质(或正火)后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

2、2 轴类零件的切削用量的选择

2、

2、1传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。

2、

2、2车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取

第三章轴类零件加工要求方法

3、1 轴类零件加工注意事项

(1)零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。

3、2 轴类零件的热处理

(1)加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。

(2)调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 (3) 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。(4)精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。

3、3 轴类零件加工的技术要求

(1)尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。

(3)相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重

要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

(4)表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

第四章夹具的设计

一、现状及发展

夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 1.夹具的现状

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： (1)能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本; (2)能装夹一组具有相似性特征的工件; (3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;

(4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;

(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;

(5)提高机床夹具的标准化程度。 2.现代机床夹具的发展方向

现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

(1)标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259-91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 (2)精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1";用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

(3)高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右;在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 (4)柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 6

业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

二、夹具的作用 (1)保证加工精度

采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 (2)提高生产率、降低成本

用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 (3)扩大机床的工艺范围

使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。 4.1夹具的概念

机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 4.2 车床夹具的主要类型

在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上;少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。 4.3夹具的分类 4.3.1专门化分类：

(1)通用夹具通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

(2)专用夹具专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。

(3)通用可调夹具和成组夹具其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 (4)组合夹具组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

(5)随行夹具随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 4.3.2按使用分类：

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 4.3.3按夹紧分类

根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：定心式夹具、角铁式夹具、花盘式夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

4.4定心式车床夹具

在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。 4.5角铁式车床夹具

角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。 4.6花盘式车床夹具

这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。 4.7定位原理 4.7.1完全定位

工件在夹具中的定位的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位，当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 4.7.2部分定位

工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。

在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 4.7.3过定位(重复定位)

几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。一般情况下，应该避

免使用过定位。

通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。

4.8夹具的组成 4.8.1定位元件

它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。 4.8.2夹紧装置

用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。 4.8.3对刀、引导元件或装置

这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。 4.8.4连接元件

使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。 4.8.5夹具体

用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。 4.8.6其它元件及装置

有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。

4.9夹具的功用

4.9.1能稳定地保证工件的加工精度

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 4.9.2能减少辅助工时，提高劳动生产率

使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量;可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 4.7.4能扩大机床的使用范围，实现一机多能

根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。

第五章轴类零件工艺路线

(8)台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。

5、1传承轴图样分析

图5.1

(1)图5.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键，以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。

(2)根据工作性能与条件，该传动轴图样(图5.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。

5、2选择零件材料

5、3确定零件的加工方法

1轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。

2加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。

精车时，采用双顶尖法(此时尾座应采用弹性顶尖)有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。

3刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。

4切削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动(此时应安装卡拉工具)，这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。

5、4定位基准

(1)合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

5、5工尺寸和切削用量

(1)传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。

(2)车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。

5、6工艺过程

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化

皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹;三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。

第六章传承轴加工路径及编程

6、1心轴的工路径分析

采用一夹一顶装夹工件，粗、精加工外圆及加工螺纹。所用工具有外圆粗加工正偏刀(T01)、刀宽为2mm的切槽刀(T02)、外圆精加工正偏刀(T03)。加工工艺路线为：粗加工φ42mm的外圆(留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm)→粗加工φ35mm的外圆(留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm)→粗加工φ28mm的外圆(留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm)→精加工φ28mm的外圆→精加工螺纹的外圆(φ34.85mm)→精加工φ35mm的外圆→精加工φ42mm的外圆→切槽→加工螺纹→切断。

调头用铜片垫夹φ42mm外圆，百分表找正后，精加工φ20mm的内孔。所用刀具有45°端面刀(T01)、内孔精车刀(T02)。加工工艺路线为：加工端面→精加工φ20mm的内孔。

6、2心轴的程序编写

%7091 N10 G92 X100 Z10 N20 M03 S500 N30 M06 T0101 N40 G00 Z5 N50 X47 Z2 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 N70 G80 X38 Z-134.mj8+wdas80 G80 X35.5 Z-134.2 F300 N90 G80 X30 Z-47.2 F300 N100 G80 X28.5 Z47.2 F300 N110 G00 X100 N120 Z10 N125 T0100 N130 M06 T0303 N140 S800 N150 G00 Z1 N160 X24 N170 G01 X28 Z-1 F100 N180 Z-47.5 N190 X32.85 N200 X34.85 Z-48.5 N210 Z-70.5 N220 X35 N230 Z-134.5 N240 X42 N230 Z-360.5 N240 G00 X100 N250 Z10 N255 T0300 N260 M06 T0202 N270 S300 N280 G00 X45 Z-134.5 N290 G01 X34 F50 N300 X36 N310 G00 Z-70.5 N320 G01 X33 N330 X36 N340 Z-69. 5 N350 X33

N360 X36 N370 G00 X100 N380 Z10 N385 T0200 N390 M06 T0404 N400 S400 N410 G00 X37 Z-45 N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5 N430 G00 X100 N440 Z10 N445 T0400 N450 M06 T0202 N460 S300 N470 G00 Z-363.5 N480 X45 N490 G01 X5 F50 N500 G00 X100 N510 Z10 N515 T0200 N518 M05 N520 M02 %7092 N10 G92 X100 Z50 N20 M03 S600 N30 M06 T0101 N40 G90 G00 X20 Z2 N50 G01 X14 Z-1 F100 N60 Z0 N80 G00 X100 Z50 N85 T0100 N90 M06 T0202 N100 G00 X24 Z1 N110 G01 X20 Z-1 F100 N120 Z-35 N130 X18 N140 G00 F50 N150 X100 N160 T0200 N165 M05 N180 M02

结束语

通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性;另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解;本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合;通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。

致谢辞

本设计的完成是在我们李秀珍指导老师的细心的指导下进行的，在设计中每次遇到困难，我们的老师都非常耐心的给我们讲解，正是因为有了她这样不辞辛苦的讲解，才使我们的毕业设计进行的这么顺利。

从设计到选材，再到资料的收集，到毕业设计的修改的全部过程，都花了我们李秀珍老师许多的时间和精力，对此我向您表示中心的感谢，您的严谨治学的态度和高度的责任心使得我们的同学受益终身。

同时我也要感谢我的同学，在我的毕业设计中得到了许多你们的帮助，帮我及时发现问题帮我改正，使我的设计顺利的完成，对此我向你们深表谢意。

本设计参考了大量的文献资料，在此向学术界的各位前辈学长们致敬、感谢你们!

参考文献

第四篇：轴类零件的数控车床加工的设计

衢州职业技术学院

毕业设计(论文)

课题名称：轴类零件的数控车床加工的设计院别：

机电工程学院

专业班级： 13数控(2)班

学生姓名：

指导教师：

二O一六年五月

衢州职业技术学院机电工程学院毕业设计(论文)

摘要

本文对轴类零件的数控车削加工进行了较为详细的说明。通过对其进行数控加工工艺分析，即其零件图的工艺分析、定位基准及装夹方式的选择、加工顺序及进给路线的确定、加工刀具的选择和切削用量(背吃刀量、进给量和主轴转速)的确定，采用CKA6150数控车床，使用FANUC 0i-Mate-TC系统并编写了数控加工程序和进行数控加工。结果发现其与普通机床相比，有以下优势：

1.精度高，可实现优质稳定生产。

2.效率高，大大减少了加工过程中的停车次数和停车时间。

3.高柔性，工艺适应性强，只要修改程序或作局部调整，便可实现工艺转换。 4.实现高度自动化，不需专用夹具及专用量具。这表明了运用数控车床加工轴承套零件，提高了产品质量，降低了生产成本，在很大程度上弥补了普通机床的不足之处

关键词：数控加工工序，编程，刀具,工艺分析

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第一章引言........................................ 错误!未定义书签。 1.1数控加工概述 ................................... 错误!未定义书签。 1.1.1 数控加工原理和特点........................................... 2 1.1.2 数控加工工艺概念和工艺过程................................... 3 1.1.3 数控车削加工的主要对象及加工过程.............................. 3 1.2课题研究内容及意义 .............................................. 4 第二章轴类零件的加工工艺分析....................................... 6 2.1轴类图的工艺分析 ................................................ 6 2.1.1 零件图的工艺分析.............................................. 6 2.1.2 轴类零件图的工艺分析.......................................... 6 2.2 轴类零件定位基准和装夹方式的选择................................ 7 2.2.1 定位基准的选择................................................ 7 2.2.2装夹方式的选择 ................................................ 8 2.2.3确定轴类零件的定位基准和装夹方式 .............................. 8 2.3 轴类零件加工顺序和进给路线的确定................................ 9 2.3.1 加工顺序安排的原则............................................ 9 2.3.2进给路线的确定 ................................................ 9 2.3.3确定轴类零件的加工顺序及进给路线 ............. 错误!未定义书签。 2.4 轴类零件加工刀具的选择......................... 错误!未定义书签。 2.4.1数控车刀的类型及选用 ......................................... 10 2.4.2 轴类零件数控加工的刀具选择................................... 11 2.5 轴类零件加工切削用量的选择..................................... 11 2.5.1切削用量的选用原则 ........................................... 11 2.5.2轴类零件加工的切削用量选择 .................................. 11 第三章轴类零件的数控加工.......................................... 13

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3.1轴类零件零件图的数学处理 ....................................... 13 3.2 编制零件加工程序............................................... 14 3.3 轴类零件加工的对刀............................................. 14 3.4 程序输入、校验及首件试切....................................... 15 3.5 数控加工工艺文件的编制......................................... 16 第四章总结....................................... 1错误!未定义书签。参考文献........................................................... 32 致谢............................................................... 33

III

第一章引言

1.1数控加工概述

1.1.1 数控加工原理和特点

1.数控加工原理

1)程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置;刀具与零件相对运动的尺寸参数;零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行;对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程(APT)或CAD/CAM设计。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。输入装置装置的作用是将程序载体(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统;数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工(数控系统内存较小时)，另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。

2)数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴(即进给运动的各执行元件)的进给速度、进给方向和进给位移量等。

3)驱动装置和位置检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺

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服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器(含功率放大器)和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。

五、辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。由于可编程逻辑控制器(PLC)具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。

六、机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。数控加工的原理如图1所示。

图1-1 2.数控加工的特点

1)不需要熟练的机床操作人员; 2)提高加工精度并且保持加工质量 3)可以减少工装卡具： 4)容易进行加工过程管理; 5)可以减少检查工作量; 6)可以降低废、次品率;

7)便于设计加工变更，加工设定柔性强

8)容易实现操作过程的自动化，一人可以操作多台机床; 9)操作容易，极大减轻体力劳动强度。

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1.1.2数控加工工艺概念和工艺过程

1.数控加工工艺

数数控加工工艺是指用数控机床加工方法改变毛坯形状，尺寸，相对位置和性质，使其成为零件或半成品的过程

2.数控加工工艺过程

数控加工工艺过程由工序安装工位工步走刀 5项组成 1)选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容.

2)分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等等。

3)调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿。 4)分配数控加工中的容差。 5)处理数控机床上部分工艺指令。 3.数控加工工艺与数控编程的关系

数控加工工艺是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就没有真正可行的数控加工程序。而数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。

1.1.3数控车削加工的主要对象及加工过程

1.加工对象

1)轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的回转体零件因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能，故能车削由任意直线和平面曲线轮廓组成的形状复杂的回转体零件。

2)精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。例如：尺寸精度高(达0.001 mm或更小)的零件，圆柱度要求高的圆柱体零件，素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥体零件等。

3)带特殊螺纹的回转体零件这些零件是指特大螺距(或导程)、变(增/减)螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺纹面之间作平滑过渡的螺纹零件，以及高精度的模数螺纹零件(如圆柱、圆弧蜗杆)和端面(盘形)螺纹零件等。  数控车床车削螺纹时，主轴转向不必像普通车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直到完成，因此它车螺纹的效率很高。由于数控车床一般采用硬质合金成型刀片，可以使用较高的转速，因而车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度小。 

4) 淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件，这些零件热

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处理后的变形量较大，磨削加工有困难，因此，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。

2.加工过程

1) 分析零件图纸要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或适宜在哪类数控机床上加工。有时还要确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。

2) 确定工艺过程确定零件的加工方法(如采用的工夹具、装夹定位方法等)和加工路线(如对刀点、走刀路线)，并确定加工用量等工艺参数(如切削进给速度、主轴转速、切削宽度和深度等)。

3) 数值计算根据零件图纸和确定的加工路线，算出数控机床所需输入数据，如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点，用直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点等的计算。

4) 编写零件程序单根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的程序段格式编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、工件安装和零点设定卡片等。

5) 程序输入即将编制好的程序输入到数控车床中。

6) 程序校验与首件试切在数控车床上对程序进行验证，检查程序是否能在系统中通过，并在机床上进行试切加工，完成工艺方面的

1.2 课题研究内容及意义

本课题研究的主要内容是介绍了轴类零件的数控车削加工方法。通过对其进行数控加工工艺分析，及其零件图的工艺分析、定位基准及装夹方式的选择、加工顺序及进给路线的确定、加工刀具的选择和切削用量的确定，然后对其数控加工做了介绍，如加工刀具的选择、加工切削用量的选择等。

近年来，数控加工发展迅速，已成为提高产品质量和劳动生产率必不可少的手段。它的发展和广泛使用，给机械制造业带来了深刻的变化，成为当今制造业的发展方向。通过轴承套的工艺分析及数控车削加工，发现与普通机床相比，其有显著的特点：

1)精度高，可实现优质稳定生产。

2).效率高，大大减少了加工过程中的停车次数和停车时间。

3).高柔性，工艺适应性强，只要修改程序或作局部调整，便可实现工艺转换。 4).自动化程度高，不需专用夹具及专用量具。

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第二章轴类零件的加工工艺分析

如图2所示为轴类零件，该零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削加工工

艺

分

析

(

单

件

小

批

量

生

产

)

图2-1

2.1 轴类零件图的工艺分析

2.1.1 零件图的工艺分析

1. 分析几何元素的给定条件是否充分由于设计等多方面的原因，在图样上可能出现构成加工轮廓的条件不充分、尺寸模糊不清及尺寸封闭缺陷，增加了编程工作的难度，有的甚至无法编程。

2. 精度及技术要求精度及技术要求分析的主要内容是要求是否齐全、是否合理;本工序的数控车削精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其它措施(如磨削)弥补的话，则应给后续工序留有余量;有位置精度要求的表面应在一次安装下完成;表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速度切削。只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、刀具及切削用量进行正确而合理的选择。 2.1.2轴类零件图的工艺分析

1. 轴类零件图的工艺分析

该零件主要由内外圆柱面、内圆锥面、圆弧面及外螺纹等表面组成，零件图尺寸标注

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完整，轮廓描述清楚。其中φ50、φ52外圆有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，并且对φ32孔的径向圆跳动公差为0.01mm;左端面则对φ32孔轴线的垂直度公差为0.01mm;φ78外圆有较高的表面粗糙度要求，外圆柱面表面粗糙度为Ra1.6μm。零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。

2. 工艺措施

1)对图样上带公差的尺寸，编程时全部取其平均值。

2)左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。 3)外圆对内孔的径向圆跳动要求在0.01mm内，掉头装夹时，除了要包一层铜皮外，夹紧时用力要适中，不可过大。如果不能保证，则采用软卡爪装夹。

4)内孔与左端面应在一次装夹中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度。 5) 轴承套外圆为IT7级精度，采用粗车—半精车—精车可以满足要求。 6)内孔尺寸较小，镗1:20锥孔与镗φ32孔及15°锥面时需掉头装夹。

2.2 轴类零件定位基准和装夹方式的选择

2.2.1定位基准的选择

1. 精基准的选择原则

1) 基准重合原则。为避免基准重合误差，方便编程，应选用设计基准作为定位基准，并使设计基准、定位基准、编程原点三者统一，这是最佳考虑的方案。因为当加工面的定位基准与设计基准不重合，且加工面与设计基准不在一次安装中同时加工出来的情况下，会产生基准重合误差。

2) 基准统一原则。在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准，这样既可保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差。

3) 自为基准原则。精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，因此选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。

4) 便于装夹原则。所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活，能加工尽可能多的内容。

5) 便于对刀原则。批量加工时，在工件坐标系已经确定的情况下，采用不同的定位基准为对刀基准建立工件坐标系，会使对刀的方便性不同，有时甚至无法对刀。这时就要分析此种定位方案是否能满足对刀操作的要求，否则原设工件坐标系须重新设定。

2. 粗基准的选择原则

1) 非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基

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准。

2) 加工余量最小原则。以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。

3) 重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。 4) 不重复使用原则。粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上(或夹具中)的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一般不应重复使用

5) 便于工件装夹原则。作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。 2.2.2装夹方式的选择

1. 在三爪自定心卡盘上装夹：三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，因此适用于装夹外形规则的中、小型工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。

2. 在两顶尖之间顶两头装夹，用卡盘和顶尖一夹一顶装夹，车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承或利用工件的台阶面限位，这样比较安全，能承受较大的轴向切削力，且安装刚性好，轴向定位准确，因此应用比较广泛。

2.2.3确定轴类零件的定位基准和装夹方式

1.内孔加工

1) 定位基准：内孔加工时以外圆定位;

2)装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。

2.外轮廓加工

1) 定位基准：确定零件轴线为定位基准;

2)装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在夹部位包一层铜皮。

2.3 轴类零件加工顺序和进给路线的确定

2.3.1加工顺序安排的原则

1. 先粗后精：对于粗精加工在一道工序内进行的加工内容，应先对各表面进行全部粗加工，然后再进行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步顺序安排的原则要求：粗

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车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量切掉。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。为保证加工精度，精车一定要一刀切出。

2. 先近后远：先近后远即在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对车削而言，先近后远还可以保持工件的刚性，有利于切削加工。

3. 先内后外、内外交叉：先内后外、内外交叉的原则是指粗加工时先进行内腔、内形粗加工，后进行外形粗加工;精加工时先进行内腔、内形精加工，后进行外形精加工。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，需要采用灵活可变的方案。 2.3.2进给路线的确定

1. 最短的空行程路线：确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单的计算。

1) 灵活设置程序循环起点。在车削加工编程时许多情况下采用固定循环指令编程。 2)合理安排返回换刀点。在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，在不换刀的前提下，执行退刀动作时，应不用返回到换刀点。安排走刀路线时，应尽量缩短前一刀终点与后一刀起点间的距离，方可满足走刀路线最短的要求。

2. 最短的切削进给路线若能使切削进给路线最短，就可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。安排最短切削进给路线时，应同时兼顾工件的刚性、加工工艺性等要求，不能顾此失彼。 

3. 零件轮廓精加工一次走刀完成如果需要以一刀或多刀进行精加工，则其最后一刀要沿轮廓连续加工而成，尽量避免在连续的轮廓中安排切入、切出、换刀或停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，使光滑连接的轮廓上产生刀痕等缺陷。  2.3.3确定轴承套的加工顺序及进给路线

1.加工顺序的确定加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定。

在一次装夹中加工出较多的工件表面外。结合本零件结构特征，轴承套左、右端面分别为多个尺寸的设计基准，故可先加工一端内孔及外轮廓表面，然后掉头再加工另一端内孔及外轮廓表面。确定的加工顺序为：平端面→钻中心孔→钻φ32孔的底孔φ26→粗镗φ32内孔、15°锥面及C0.5倒角→精镗φ32内孔、15°锥面及C0.5倒角→粗车φ50外圆、φ58台阶面、R5圆弧、C2倒角及φ78外圆面→半精车φ50外圆、φ58台阶面、R5圆弧、C2倒角及φ78外圆面→精车φ50、φ78外圆面→掉头装夹平端面保证总长尺寸→粗镗1:20锥孔→精镗1:20锥孔→粗车螺纹大径、φ52外圆及C2倒角→半精车螺纹大径、φ52外圆及C2倒角

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→精车φ52外圆→车螺纹退刀槽→车M45外螺纹。

2.进给路线的确定进给路线的确定主要在于确定粗加工及空行程的进给路线。在保证加工质量的前提下，使加工具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行，还能减少一些不必要的刀具损耗及机床进给机构滑动部件的磨损。

根据以上分析，在FANUC 0i-Mate-TC系统数控车床上加工零件时，该零件走刀路线很简单，都只要采用G7

1、G70粗车、精车循环指令加工内孔和外圆，可免去许多复杂的计算过程，而且程序变得简化。经过分析后，该零件外轮廓表面的粗车走刀路线见表2和表3。

2.4轴类零件加工刀具的选择 

2.4.1数控车刀的类型及选用

数控车削用的车刀是一类重要的机床附件。

一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。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90o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型主切削刃位移后得到，它与另两类车刀加工时所得到零件轮廓形状的原理是截然不同的。圆弧形车刀是较为特殊的数控加工用车刀。其特征是，构成主切削刃的刀刃形状为一圆度误差或线轮廓度误差很小的圆弧;该圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上;车刀圆弧半径理论上与被加工零件的形状无关，并可按需要灵活确定或测定后确认。当某些尖形车刀或成型车刀(如螺纹车刀)的刀尖具有一定的圆弧形状时，也可作为这类车刀使用。圆弧形车刀可以用于车削内、外表面，特别适宜于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。成型车刀俗称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹车刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀，当确有必要选用时则应在工艺准备文件或加工程序单上进行详细说明。为了适应数控机床自动化加工的需要(如刀具的对刀或预调、自动换刀或转刀、自动检测及管理工作等)，并不断提高产品的加工质量和生产效率，节省刀具费用，应多使用模块化和标准化刀具。 2.4.2轴类零件数控加工的刀具选择

刀具的选择加工中心对刀具的基本要求是：

1)良好的切削性能：能承受高速切削和强力切削并且性能稳定;

2)较高的精度：刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度; 3)配备完善的工具系统：满足多刀连续加工的要求。加工中心所使用刀具的刀头部分

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与数控铣床所使用的刀具基本相同，请参见本教程中关于数控铣削刀具的选用。加工中心所使用刀具的刀柄部分与一般数控铣床用刀柄部分不同，加工中心用刀柄带有夹持槽供机械手夹持

2.5 轴类零件加工切削用量的选择

2.5.1切削用量的选用原则

1)粗加工时，低的切削速度，大的进给速度、背吃刀量。 2)精加工时，高度切削速度，小的进给速度、背吃刀量。

3)粗加工时，大的切削深度、进给，低的切削速度;精加工时，高的切削速度，小的切削深度、进给

2.5.2轴类零件加工的切削用量选择

1.背吃刀量的选择

1)在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm～25μm时，如果数控加工的加工余量小于5mm~6mm，粗加工一次进给就可以达到要求。但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。

2)在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2μm～12.5μm时，可分粗加工和半精加工两步进行。粗加工时的背吃刀量选取同前。粗加工后留0.5mm～1.0mm余量，在半精加工时切除。

3)在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8μm～3.2μm时，可分粗加工、半精加工、精加工三步进行。半精加工时的背吃刀量取1.5mm～2mm。精加工时背吃刀量取0.3mm～0.5mm。

2.进给量的选择

进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。

3.确定进给速度的原则：

1)当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100～200m/min范围内选取。

2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50m/min范围内选取。

3)当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50m/min范围内选取。

4)刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统设定的最高进给速度。

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2.5.3.主轴转速的选择

根据已确定的背吃刀量、进给量和工件、刀具材料耐用度，参考切削用量手册或有关资料，查表选取切削速度Vc，粗车Vc=120m/min，半精车Vc=130m/min，精车Vc=140m/min，粗镗Vc=60m/min，精镗Vc=70m/min，然后利用公式(2-1)计算出主轴转速。

Vc =πdn/1000 (2-1)

式中：n为工件或刀具的转速(r/min) Vc为切削速度(m/min) d为切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径(mm) 结合实践经验，最终确定的主轴转速为：

粗加工n=600 r/min，半精车n=800 r/min，精车n=1000 r/min，精镗n=700 r/min，车螺纹n=500r/min。

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第三章轴类零件的数控加工

3.1 轴类零件图的数学处理

3.1.2编程原点及换刀点的选择

1.编程原点的选择要便于坐标计算。尽量选择能直观地确定零件基点坐标值的一些特殊点为坐标原点，可以简化计算的工作量，也便于程序检查。

2.编程原点的选择要便于加工中的对刀。因为对刀的目的是要确定编程原点在工件毛坯上的位置，即找出该点在机床坐标系中的坐标值，使图样上的编程坐标系转化为加工中的工件坐标系。

3.编程原点要尽量选在设计基准上并以设计基准为定位基准。这样可避免基准不重合而产生的误差，以利于保证加工精度。

4.对称零件的编程原点应选在对称中心。具体应用哪条原则，要视具体情况，在保证质量的前提下，按按操作方便和效率高来选择。对于该零件，其左右端面为其设计基准，其编程原点便设在零件的左端面或右端面与主轴轴线的交点处。换刀点是指刀架转位换刀时的位置。换刀点应设在工件或夹具外部，以刀架转位时不碰到工件或其他部件为准，并留有一定的安全区。该零件的换刀点设在点(150，200)处。

3.2 编制零件加工程序

3.2.1数控编程注意事项：

1)编程前要对整个加工过程成竹在胸。

2)最容易出的错误往往是最低级的错误:退刀退反了,用过G0后忘了输G1,小数点没按起,少输一个0等。

3)要求高的尺寸,刀具在定位时要从同一个方向(就是说丝杠间隙要排向一个方向,不要说没有间隙,只是多少的问题)。

4)对零件加工工艺等方面知识了解充分，制定合理工艺方案。选择最短的加工路线，能充分缩短加工时间，提高生产效率。 3.2.2编制加工程序

根据零件的加工顺序和工艺参数，应用数控系统的各种功能指令，编写零件加工程序。该轴承套零件轮廓简单，使用G7

1、G70粗车、精车循环指令加工内孔和外圆，编程容易，程序结构得到简化。程序按加工部位分四部分，每部分后都有M05(主轴停)、M00(程序暂停)程序。这样便于对每个部位加工后进行检查。

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3.3 轴类零件加工的对刀

3.3.1装刀具

1.数控车床常用刀具在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等，其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。数控车床使用的车刀、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具均有焊接式和机夹式之分，除经济型数控车床外，目前已广泛使用机夹式车刀，它主要由刀体、刀片和刀片压紧系统三部分组成，如图1所示，其中刀片普遍使用硬质合金涂层刀片。

2.刀具选择在实际生产中，数控车刀主要根据数控车床回转刀架的刀具安装尺寸、工件材料、加工类型、加工要求及加工条件从刀具样本中查表确定，其步骤大致如下：

1 )确定工件材料和加工类型(外圆、孔或螺纹);

2 ) 根据粗、精加工要求和加工条件确定刀片的牌号和几何槽形; ( 3 )根据刀架尺寸、刀片类型和尺寸选择刀杆。

3.刀具安装如前选择好合适的刀片和刀杆后，首先将刀片安装在刀杆上，再将刀杆依次安装到回转刀架上，之后通过刀具干涉图和加工行程图检查刀具安装尺寸。 4.注意事项

1)安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤; 2)将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确; 3)安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心。 3.3.2工件的安装

1.工件装夹的内容包括：

1)定位：使工件相对于机床及刀具处于正确的位置。

2)夹紧：工件定位后，将工件紧固，使工件在加工过程中不发生位置变化。 3)定位与夹紧的关系：是工件安装中两个有联系的过程，先定位后夹紧， 2.装夹方法：

1) 把工件直接放在机床工作台上或放在四爪卡盘、机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧;

2)先按加工要求进行加工面位置的划线工序，然后再按划出的线痕进行找正实现装夹。

3.用夹具装夹安装：

1)工件装在夹具上，不再进行找正，便能直接得到准确加工位置的装夹方式。 2)特点：避免了找正法划线定位而浪费的工时，还可以避免加工后的工件的加工误差分散范围扩大，夹装方便。

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3.3.3对刀

工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持 X 坐标不变移动 Z 轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前 X 坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系 X 原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中输入 Z0 ，系统会自动将此时刀具的 Z 坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系 Z 原点的位置。例如， 2# 刀刀架在 X 为 150.0 车出的外圆直径为 25.0 ，那么使用该把刀具切削时的程序原点 X 值为 150.0-25.0=125.0 ;刀架在 Z 为 180.0 时切的端面为 0 ，那么使用该把刀具切削时的程序原点 Z 值为 180.0-0=180.0 。分别将 (125.0 ， 180.0) 存入到 2# 刀具参数刀长中的 X 与 Z 中，在程序中使用 T0202 就可以成功建立出工件坐标系。

事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找刀尖点到达 (0 ， 0) 时刀架的位置。采用这种方法对刀一般不使用标准刀，在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。

3.4 程序输入、校验及首件试切

将编制好的程序输入到数控车床中，并利用图形模拟功能，检查显示的刀具轨迹是否正确，然后在机床上进行首件试切加工，对每个工件部位加工后进行检测，根据检测数据和图样要求，修正参数或刀补值，以达到该工序的要求，便可投入批量生产。在批量生产时，可将程序中间的M05及相应程序取消掉，用一次启动完成一次装夹的全部加工，以缩短间歇时间，提高生产效率。并定量进行抽检及时修正刀补，以防刀具磨损造成废品。

3.5 数控加工工艺文件的编制

理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择经济、合理的工艺方案。数控加工工艺考虑不周是影响数控机床加工质量、生产效率及加工成本的重要因素。本文从生产实践出发，探讨和总结一些数控车削过程中的工艺问题。

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结论

毕业设计是我学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次毕业设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识和解决实际工程问题的能力。

我通过利用刘文军老师所给的资料和网络进行大量的资料检索，学到了很多课本上没有的知识，同时更培养了自学能力，为以后的学习深造打下了基础。这次毕业设计，让我结合生产实际，培养了我分析和解决数控加工中实际问题的能力，使我做到学以致用。进一步训练了我的基本能力，比如加强了我的识图并利用软件绘图的技能、学会翻阅相关资料的能力。同时，也让我学会了编写技术文件。另外，最重要的是它培养了我的规范意识，使我养成了遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范，对使用的图表、文字、技术参数、术语、代号等均应符合有关新标准和规范，表达无误。比如一些符号的使用、上下偏差的标注等。

总之，经过这次毕业设计我有很多心得和感悟，我发现了自己的不足，只有发现问题面对问题才有可能解决问题，不足和遗憾不会给我打击只会更好的鞭策我前行。在以后的工作中，希望能用自己了解的知识去处理相关的问题，在探究新的问题，是自己不断进步。 2015年，一位伟大的老师在辞职信中写上：世界那么大，我想去看看!2016年初，一位伟大的企业家在牛津讲到：世界不管多大，我也要去闯闯!面临2016年毕业季的到来，我只想：不管社会多么精彩，我只想融入社会，开始一段崭新的旅程!而毕业设计是我这段旅程中一道绚丽的色彩!

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参考文献

[1].王爱玲主编，《数控机场加工工艺》北京：机械工业出版社2006 [2].夏凤芳，《数控机床》北京：高等教育出版社.2005 [3].赵太平主编，《数控车削编程与加工技术》北京：北京理工大学出版社2006 [4].郑晓峰，《数控原理与系统》北京：机械工业出版社.2005 [5].徐宏海等编著，《数控机床刀具及其应用》北京：化学工业出版社2005

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致谢

在不知不觉中三年的大学生活即将结束，当自己真的要离开这片曾经生活了三年的校园时，心里还真有些酸酸的感觉，有些不舍。我们曾经在这个校园里一起学习、生活、玩耍，到了突然离开的时候总会感觉到特别难过和伤心，我们在学校的三年里流下了我们的欢乐，泪水，古人说过：天下没有不散的宴席;随着时间的流逝，离别这一刻会很快的到来，离开生活三年的地方有多少人能做到不伤心难过，我们从当初一个什么都不懂的小孩变成一个有理想、有抱负的青年，离不开老师的教诲，对帮助过我们的同学和老师特别感激，使我们有了奋斗的目标。

回顾自己大学三年的生活，无不充满老师的细心的教导、父母的无私奉献、朋友的热心开导、同学之间的相互照顾，怀着一份感激的心在毕业设计最后写下致谢，来答谢曾经给予自己指导、鼓励、开导和帮助的老师、同学和学校，是他们使我生活中充满了欢乐。

首先，感谢我的父母无私奉献，没有你们我就不可能坐在学校学习知识，是你们的无私奉献才使我能够快乐的生活，还要感谢这个学校和这里所有的领导们，是你们让我实现了人生求学的最终梦想，是你们让我进入了一直以来自己想要踏入的大学。并最终在这里完成了自己人生求学的最后阶段进入社会。在这里我们学到了许多有用的知识，成为一个有理想和抱负的人。感谢学院为我提供良好的学习和生活环境，使我度过了充实的三年大学生活，学到了大量的专业知识，获得了许多宝贵的人生经验。

其次感谢我的毕业设计指导老师刘老师，从毕业设计选题目、设计图、零件图的造型到加工程序的生成、毕业设计的写作、修改和完成，我都得到了刘老师的悉心细致的教诲和无私的帮助，除此之外刘老师广博的学识、深厚的学术修养、严谨的治学精神和一丝不苟的工作作风也使我终身受益，感谢刘老师在忙于教学的同时抽出大量的时间对我进行悉心的指导，耐心解答我在做毕业设计中遇到的困难，使我对数控技术的理解有了质的改变，同时使我知道了自己在基础方面的不足之处，有了相应的改进和进步方向，从尊敬的指导教师刘老师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的指导教师刘老师致以最衷心的感谢和深深的敬意。

怀念那三年的大学时光，怀念校园的点点滴滴，怀念寝室的吵吵闹闹!因为无尽的怀念，希望还能再次相聚!

17 衢州职业技术学院机电工程学院毕业设计(论文)

第五篇：数控机床轴类零件加工工艺分析的毕业设计

宜宾职业技术学院

说明书

姓名：张淞

学号：201212145

班级：机电

112033

第一章设计概述

设计题目：数控机床轴类零件加工工艺分析

设计意义：本次毕业综合实训实践项目为轴类零件的加工及工艺分析，用所学理论知识和实际操作知识，在工作中分析问题、解决实际问题的能力同时达到对我们基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料(手册、标准、图册和规范等)的能力。加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、加工精度、刀具机床的选用、刀具补偿，工件的定位与装夹的分析等。同时提高我们编写技术文件、编写数控程序、仿真数控机床操作的独立工作能力。

设计概述(观点)：数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大，对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。

选这个题目的目的是它能体现出对所学知识的掌握程度和灵活

2 规范的运用所学知识，用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。

此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。

第二章零件图车削加工工艺分析

零件材料处理为：45钢，调制处理HRC26～36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。零件如下图所示：

图

1.1零件图

技术要求：

1.以小批量生产条件编程。 2.不准用砂布及锉刀等修饰表面。 3.未注倒角0.5×45°。 4.未注公差尺寸按 GB1804-M。

(说明：零件图中英文字母可根据实际情况定数据，为方便设计。A取19mm. B取29mm. )

mm. C取17mm. D取21mm. E取232.1数控加工工艺基本特点

在编程前一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，如图1.1要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选 4 择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,ф

mm,轴线长度的精度如5±0.04mm，

mm。可控制球面形状27.5±0.04mm，粗糙度3.2μm，球面Sф精度30°的锥度等要求。

经分析，可以采用以下几点工艺措施：

(1)零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱ф28±0.02mm、фmm，轴向长度5±0.04mm、27.5±0.04mm，球Sф

mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为ф28mm、ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述坐标值是以半径值给出的。形式如(X，Z)] (2)在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线的准确性，通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为(2.922，0)，与R17mm的圆弧切点坐标为(7.791，-6.136)，R17与Sф29(11.210，-20.791)，Sф29-37.739)，R5mm与ф2

3mm的切点坐标为

mm与R5mm的切点为(12.271，

mm的切点坐标为(11.5，-40.406)。[注：上述坐标值是以半径值给出的。形式如(X，Z)。] (3)为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱 5 ф28mm。右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。

2.2设备选择

根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。选择数控机床HNC-CK6140加工该零件。数控机床HNC-CK6140实物图见附录一。

2.3确定零件的定位基准和装夹方式

2.3.1粗基准选择原则

(1)为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。

(2)合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。 (3)粗基准应避免重复使用。

(4)选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。

6 2.3.2精基准选择原则

(1)基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准; (2)基准统一原则; (3)自为基准原则; (4)互为基准原则。

2.3.3定位基准

2.3.4装夹方式

数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，应先装夹毛坯ф30mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工螺纹。一直加工到零件右端的ф23mm，然后将棒料卸下。装夹ф28mm的圆柱表面，加工另一 7 端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：

图2.3.1 加工螺纹的装夹图

图2.3.2 加工圆弧的装夹图

8 2.4加工方法的选择和加工方案的确定 2.4.1加工方法的选择

加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф28±0.02mm，ф29

mm，ф2

3mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。

2.4.2加工方案的确定

零件上精度比较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。

2.5工序与工歩的划分 2.5.1按工序划分

工序划分有三种方法： ①按零件的装夹定位方式划分工序 ;②按粗、精加工划分工序 ;③按所用的刀具划分工序。

9 由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取;如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序;只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

2.5.2工歩的划分

因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩;这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：

①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，ф21×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→ф2

3×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。

②车削圆弧端的工歩为：90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧R17mm─→球ф29→ф23×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm

mm─→圆弧R5mm─

10 2.6确定加工顺序及进给路线

2.6.1零件加工必须遵守的安排原则

(1)基面先行

先加工基准面，为后面的加工提供精基准面，所以应先选平右端面作为基准面。

(2)先主后次

由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左依次加工MD×1.5mm，ф28mm，ф23后一次加工R5mm，ф29

mm，ф23

mm等。

mm螺纹调头(3)先粗后精先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。

(4)先面后孔由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。

2.6.2进给路线

在数控加工中，刀具对好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

(1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高;

(2)使数值计算简单，以减少编程工作量;

(3)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。

11 (4)确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，确定该零件的进给路线有两步。如下图所示：

图2.6.1 零件轮廓

第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф21mmm、ф28mm、ф2

3mm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线同粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图2.6.2螺纹加工路线。

图2.6.2 螺纹加工路线

12 第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、R17mm、ф29mm到ф2

3mm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。如图2.6.3螺纹加工路线。

图2.6.3 圆弧加工路线

2.7刀具的选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、硬度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应，结合零件轮廓相对还是较复杂。所以具体选刀如下：

1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车时在这里选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削 13 时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉，副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀。

2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm，材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。

3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。

使用刀具如表7-1所示：

表2.7.1 数控车加工刀具卡片

刀具规

序号刀具号

格名称 1 2 3 4 T01 T02 T03 T04

数量加工表面备注

90°硬质合金外

1 圆车刀

右端面外圆车刀 1 高速钢切槽刀 1 60°高速钢外螺

1 纹车刀

平端面、粗车轮廓精车轮廓切槽车削螺纹

右偏刀右偏刀

2.8切削用量选择

切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

14 合理选择切削用量的原则是：粗加工是一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本;精加工是应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

2.8.1背吃刀量的选择

零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。

2.8.2主轴转速的选择

粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1500r/min，切槽时n=600r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取应具体问题具体分析。

2.8.3进给速度的选择

粗车直线、圆弧时选F=150mm/min，精车时选F=50mm/min，切槽时选F=8mm/min，粗车螺纹时选F=100mm/min，精车时选F=50mm/min。

表2.8.1 数控车削加工工艺卡片(1)

工序号 001 工步号程序编号

工步内容

夹具名称三抓卡盘

刀具规

刀具号

使用设备华中数控CK6140

零件图号 GDSKC020114

主轴转速/进给速度/背吃刀量

备注

1 对刀、平端面及试切外圆 T01 从右至左

T02 粗车轮廓从右至左

3 T02 精车轮廓 4 切槽 T03 5 粗车螺纹 T04 6 精车螺纹

T04 工步号工步内容加工面

1 对刀平端面及试切ф30mmr外圆毛坯表面

2 粗车倒角1.5×45°mm 倒角面

2 粗车фMD×25mm Ф21的圆柱面 3 粗车ф28mm的端面 ф28的端面 4 粗车ф28×13.169mm的圆柱表面 ф28的圆柱表面

5 粗车ф30°的锥面 °30锥面 6 粗车ф23×10mm ф23的外圆柱表面

7 精车倒角1.5×45°mm 倒角面

8 精车фMD×25mm Ф21的圆柱面 9 精车ф28mm的端面 ф28的端面 10 精车ф28×13.169mmф28的圆柱表面

格/mm

(r·min-1) (mm·min-1)/mm 25×25 500 50 手动 25×25

800

150

自动

25×25 1000 50 0.2 自动

25×25 800 8 1.5 min/

r 自动

25×25 300

自动 25×25

300

主轴转进给速

刀具刀具规格速度/

号 /mm /(r/min(mm/

背吃刀量/mm 备注

) min) T01 25×25 500

手动

25×25

800

150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 800 150 2 自动 T02 25×25 1000 50 0.2 自动 T02 25×25 1000 50 0.2 自动 T02 25×25 1000 50 0.2 自动 T02

25×25

1000

0.2

自动

16 11 12 13 14 15 002 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 的圆柱表面精车30°的锥面精车ф2330°锥面

的外圆柱表面

T02 25×25 T02 25×25 T03 T04 T04 T01 T02 T02

25×25 25×25 25×25

1000 50 1000 50 800 300 300 800 800 800 800 800 800

8 50 50 50 150 150 150 150 150

0.2 0.2

2 2 2 2 2 2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2

自动自动自动自动自动

手动自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动自动 ×10mm ф23切槽5×1.5mm 粗车фMD×1.5mm 精车фMD×1.5mm ф18的外圆柱表面 фMD×1.5螺纹面 фMD×1.5螺纹面

平右端面右端面粗车R5mm的圆弧 R5的曲面粗车R17mm 的圆弧 R17 的曲面粗车Sф29mm的车Sф29R5的曲面 ф23的圆柱面的球面

T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T02 25×25 T03 25×25 球面

粗车R5mm的圆弧粗车ф×23×4.406mm 精车R5mm的圆弧 R5的曲面精车R17mm 的圆弧 R17 的曲面精车Sф29mm的Sф29的球面

1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 1000 50 800

8 球面

精车R5mm的圆弧精车ф23×4.406mm 切槽5±0.04mm R5的曲面 ф23的圆柱面

Ф19.5的圆柱表面

表2.8.2 数控车削加工工序卡片(2)

2.9编程误差及其控制 2.9.1编程误差

编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。因为这是经过笔算的数值，存在着较大的误差。

17 2.9.2误差控制

为了尽可能的减少笔算误差，采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” ─→“查询” ─→“点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到0.001级，这样能有效地将误差控制在(0.1～0.2)倍的零件公差值内。

第三章.编程中工艺指令的处理

3.1常用G指令代码功能表

3.1.1 数控车床G功能指令(HNC-22T)

代码 *G00 G01 G02 G03 G33 G04 G07 *G11 G12 *G17 G18 G19 G20 组意义代码

快速点定位 G28 直线插补 G29 01 顺圆插补 *G40 逆圆插补 G41 螺纹切削 G42 00 暂停延时 G43 16 虚轴设定 G44 单段允许 *G49 07 单段禁止 *G50 XY加工平G51 面

ZX加工平G24 02 面

YZ加工平*G25 面

08 英制单位 G68

组 00 09

意义回参考点参考点返回刀径补偿取消刀径左补偿刀径右补偿刀长正补偿

代码

组

意义

局部坐标系设定机床坐标系编程工件坐标系1～6选择工件坐标系设定宏指令调用

G52

G53 *G54～G59 G92 G65

11 00

04 注：①表内00组为非模态代码;只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。

18 ②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。

3.2常用M指令代码功能表

表3.1.2 常用M指令代码

代码作用时作用时作用时组别意义代码组别意义代码组别意义间间间

程序暂主轴准★ ★ M00 00 M06 00 自动换刀 M19

停停

程序结条件暂★ 开切削液 M30 ★ M01 00 M07 # 00 束并返

停

回

程序结更换工b 开切削液 M60 ★ ★ M02 M08 # 00 束件 M03 M04 M05 # # ★ 主轴正

M09 转 a 主轴反M10

转主轴停

M11 转

★

松开

关切削液 M98 夹紧

M99

00 00

子程序调用子程序返回

注：①表内00组为非模态代码;其余为模态代码，同驵可相互取代。

②作用时间为“★”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用;为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。

19 第四章程序编制及模拟运行、零件加工或程序段号 001 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N09 N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26 N27 N28 N29 N30 N31 N32 N33

精度自检

程序内容程序注释

%0001

;程序起始行 T0101

;右端面外圆车刀 M03S800

;主轴正转 G00X35Z3

;循环起点 M08

;开切削液 G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150

;粗车轮廓 G00X18Z3S1000

;快速定位 G01Z0F50

;精车起点 X21Z-1.5

;精车倒角 Z-25

;精车ф21的外圆 X28

;精车ф28的端面 Z-38.169

;ф28的外圆表 X23.05Z-47.5

;30°的锥面 G01W-10

;фE的外圆面 G00X100

;退刀快速定位 Z100

;退刀快速定位 T0202

;换切槽刀 G00X32Z-25

;快速定位 G01X18F10

;切槽至ф18 G04P3

;暂停修光 G00X25

;快速定位 W1.5

;快速定位 G01X21

;倒角起点 X18W-1.5

;倒角1.5 G04P3

;暂停修光 G00X100

;退刀快速定位 Z100

;退刀快速定位 T0303

;换外螺纹车刀 G00X30Z3S300

;车螺纹循环起点 G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5

;车螺纹

G00X100Z100

;退刀快速定位 M09

;关切削液 M05

;主轴停转 20 N34 002 N01 N02 N03 N04 N05 N06 N07 N08 N09 N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26 N27 M30 %0001 T0101 M03S800 G00X30Z3 M08 G71UI1R2P06Q12E0.2F200 G00X5.844Z3S1000 G01Z0F80 G03X15.582Z-6.136R5 G02X22.420Z-20791R17 G03X24.542Z-37.739R14.508 G02X23.05Z-40.406R5 G01Z-44 G000X100 Z100 T0202 G00X35Z-46.5 G01X19F10 G04P3 G00X35 Z-47.5 G01X19 G04P3 G00X100 Z100 M09 M05 M30

;程序结束并返回

;右端面外圆车刀 ;主轴正转 ;循环起点 ;开切削液 ;粗车轮廓 ;快速定位 ;精车起点

;精车R5的圆弧 ;精车R17的圆弧 ;精车ф29的圆弧 ;精车R5的圆弧 ;фE的外圆面 ;退刀快速定 ;退刀快速定位 ;换切槽刀 ;快速定位 ;切槽至ф19 ;暂停修光 ;退刀 ;快速定位 ;切槽至ф19 ;暂停修光 ;退刀 ;退刀 ;关切削液 ;主轴停转

;程序结束并返回

4.1程序编制

注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制

4.2模拟运行

数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次

21 调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。

(注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。)

4.3零件加工

装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。