轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程毕业论文

轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程毕业论文内容摘要：

能简化加工工序，提高加工效率。 定位基准选择的原则 1）基准重合原则。 为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准 ，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。 2）便于装夹的原则。 所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。 3）便于对刀的原则。 批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 确定零件的定位基准 以左右端大端面为定位基准。 装夹方式的选择 为了工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧压牢。 合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产 率，加工成本及操作安全都有直接影响。 数控车床常用装夹方式 1）在三爪自定心卡盘上装夹。 三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的， 能自动定心，一般不需要找正。 该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程 10 夹外形规则的中、小型工件。 2）在两顶尖之间装夹。 对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖。 该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3） 用卡盘和顶尖装夹。 当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。 这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装 刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。 4）用心轴装夹。 当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。 这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准。 确定合理的装夹方式 装夹方法：先用三爪自定心卡盘夹住右端，加工左端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘夹住工件右端，在加工到工件精度要求。 轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程 11 第四章 刀具及切削用量 选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切的关系。 在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的 刀具寿命则应根据优化的目标而定。 一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定 ，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。 复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。 对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取 1530min 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。 车间内某一工序的 生产率 限制了 整个 车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支 M 较大时，刀具寿命也应选的低些。 大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。 与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。 数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒质硬质合金）并使用可转位刀片。 选择数控车削用刀具 数控车削刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。 成型车刀也称样板车刀，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刀等。 在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。 尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。 这类车刀的刀尖由直线型主副 切削刃构成，如 90 度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 尖形车刀几轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程 12 何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线 、加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。 设置刀点和换刀点 刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢。 所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对与工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。 此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。 在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。 对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。 易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。 对刀点可设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的 加工精度，对刀点应尽量 设置在零件的设计基准或工艺基准上。 实际操作机床时，可以通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合，所谓“刀位点”是指刀具定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。 用手动对到操作，对刀精度较低，且效率低。 而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。 加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。 所谓“换刀点”时指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其他部件为准。 确定切削用量 数控编程时， 编程人员必须确定每道工序的切削用量， 并以指令的形式写入程序中。 切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。 对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。 切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的 刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本 轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程 13 第五章 典型轴类零件加工 轴类零件加工的工艺分析 （ 1）技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。 轴颈的直径公差的等级通常为 IT6IT8，几何形状精度 主要是圆度和圆柱度，一般要求是限制在直径公差范围之内。 相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。 图为特殊零件，径向和轴向公差和表面粗糙度要求较高。 （ 2） 毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴 热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。 如图典型轴类直径相差不大，采用直径为 65mm，材料为 45钢 在锯床上按 130mm 长度下料。 （ 3） 定位基准的选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计的设计基准一般都是轴中心线。 用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度的在一次装夹中加工出多个外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。 当不能采用中心孔时或粗加工是为了工作装夹刚性 ， 可采用 轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准， 能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。 数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺 寸的精确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。 采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。 以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶面或台阶面儿作为轴向定位基准。 （ 4） 轴类零件预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有：直 — 毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。 过量弯曲变形会造成加工余量不足或装夹不可靠。 因此在车削前需增加校直工序。 轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程 14 切断 — 用棒料切得所需长度的坯料。 切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在 普通车床上切断或在冲床上 涌冲模冲切。 （ 5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求正火或退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。 性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，一提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为 最终热处理。 相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高耐磨性。 （ 6） 加工工序划分一般可按下类方法进行： ①刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。 再用第二把刀、第 三把完成他们可以完成的其他部位。 这样可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。 ②以加工部位分序法 对于加工类容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形 、 外形 、曲面或平面等。 一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单几何形状，在加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度较高的部位。 ③以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。 综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构和工 艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。 另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。 （ 7）在加工时，加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是零件的刚性不被破坏。 顺序一般应按下列原则进行： ①上道工序的加工不能影响下道工序的定位于加紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。 ②先进行内形、内腔加工 工 序 ，后进行外形加工工序。 ③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。 ④在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。 在数控床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。 工件调头装夹由程序中轴类零件数控车削工艺分析及数控加工编程 15 的 M00 或 M01 指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。 （ 8）走刀路线和对刀点的选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动切削起始点 ，刀具切入，切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。 由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。 合理的确定对刀点，对刀点可以设 在被加。