軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程?？飘厴I(yè)論文設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 展和升級(jí)，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數(shù)控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對(duì)傳統(tǒng)的 數(shù)控系統(tǒng)僅有的專用型單機(jī)封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過(guò)程是一個(gè)具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復(fù)雜過(guò)程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動(dòng)、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的多目標(biāo)優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實(shí)時(shí)加工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整加工過(guò)程變量。加工過(guò)程中采用開放式通用型實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)、CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，構(gòu)成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系，從而實(shí)現(xiàn)集成化 、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。 PCNC 數(shù)控系統(tǒng) 當(dāng)前開發(fā)研究適應(yīng)于復(fù)雜制造過(guò)程的、具有閉環(huán)控制體系結(jié)構(gòu)的、智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代 PCNC 數(shù)控系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 CAD/CAM、伺服控制、自適應(yīng)控制、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理及動(dòng)態(tài)刀具補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)仿真等高新技術(shù)融于一體，形成嚴(yán)密的制造過(guò)程閉環(huán)控制體系。 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 10 第二章 工藝方案分析 零件圖 零件圖分析 該零件表面由圓柱、逆圓弧、槽、螺紋、內(nèi)孔、內(nèi)槽、內(nèi)螺紋 等表面組成，尺寸標(biāo)注完整，選用毛坯為 45鋼， Φ 65mm 125mm，無(wú)熱處理和硬度要求。 確定加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級(jí)精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。 圖上幾個(gè)精度較高的尺寸，因其公差值較小，所以編程時(shí)有取平均值，而取其基本尺寸。 通過(guò)以上數(shù)據(jù)分析，考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟(jì)性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大量加工，股加工設(shè)備采用數(shù)控車床。 根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用 cjk6032 數(shù)控機(jī)床。 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 11 確定加工方案 零件上比較精密表面加工，常常是通過(guò)粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。 毛坯先夾持右端 車右端輪廓 95mm 處，先用中心鉆打中心孔，再用 Φ 8 的鉆頭鉆 25mm 的孔，再用 Φ 20的鉆頭擴(kuò)孔，再用鏜刀鏜 Φ ， 再用內(nèi)槽刀鏜 Φ 28 的槽，再用內(nèi)螺紋刀車 M24 的螺紋。然后再車 Φ 40mm、 R6的圓弧、Φ 60mm 和 R45 的圓弧。調(diào)頭加工 Φ 32mm、 R R6 的圓弧、 Φ 60mm 的外輪廓，在切退刀槽， 最后車 M32 的螺紋。 該典型軸 加工順序?yàn)椋? 預(yù)備加工 車端面 鉆孔 鏜孔 切內(nèi)螺紋退刀槽 車內(nèi)螺紋 粗車左端面輪廓 精車左端面輪廓 調(diào)頭 車端面 粗車輪廓 精車輪廓退刀槽 粗車螺紋 精車螺紋。 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 12 第三章 工件的裝夾 定位基準(zhǔn)的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確的選擇工件的定位的基準(zhǔn)有著十分中的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件個(gè)表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定 位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡(jiǎn)化加工工序，提高加工效率。 定位基準(zhǔn)選擇的原則 1）基準(zhǔn)重合原則。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使用工序基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一。 2）便于裝夾的原則。所選的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位夾緊簡(jiǎn)單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。 3）便于對(duì)刀的原則。批量加工時(shí)在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對(duì)刀的可能性和方便性。 確定零件的定位基準(zhǔn) 以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。 裝夾 方式的選擇 為了工件不至于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過(guò)程始終保持正確的位置，需將工件壓緊壓牢。合理的選擇加緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。 數(shù)控車床常用裝夾方式 1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個(gè)爪是同步運(yùn)動(dòng)的， 能自動(dòng)定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時(shí)，但夾緊力小，適用于裝軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 13 夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對(duì)于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時(shí)的裝夾精度，可 用兩頂尖。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 3） 用卡盤和頂尖裝夾。當(dāng)車削質(zhì)量較大的工件時(shí)要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準(zhǔn)，應(yīng)用較廣泛。 4）用心軸裝夾。當(dāng)裝夾面為螺紋時(shí)再做個(gè)與之配合的螺紋進(jìn)行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準(zhǔn)。 確定合理的裝夾方式 裝夾方法：先用三爪自定心卡盤夾住右端，加工左端達(dá)到工件精度要求；再工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤夾住工件右端，在加工到工件精度 要求。 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 14 第四章 刀具及切削用量 選擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定 ，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。 選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來(lái)選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具 壽命可選的低些，一般取 1530min 對(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的 生產(chǎn)率 限制了 整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選的低些，當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支 M較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選的低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來(lái)定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時(shí)要求安裝和調(diào)整方便，這樣來(lái)滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒質(zhì)硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 選擇數(shù)控車削用刀具 數(shù)控車削刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。 數(shù)控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數(shù)控加工中，應(yīng)盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線型主副 切削刃構(gòu)成，如 90 度內(nèi) 外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀。尖形車刀幾軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 15 何參數(shù)（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時(shí)基本相同，但應(yīng)結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)（如加工路線、加工干涉等）進(jìn)行全面考慮，并應(yīng)兼顧刀尖本身的強(qiáng)度。 設(shè)置刀點(diǎn)和換刀點(diǎn) 刀具究竟從什么位置開始移動(dòng)到指定的位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系下開始運(yùn)動(dòng)的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時(shí)刀具相對(duì)與工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)，所以稱程序起始點(diǎn)或起刀點(diǎn)。此起始點(diǎn)一般通過(guò)對(duì)刀來(lái)確定，所以，該點(diǎn)又稱對(duì)刀點(diǎn)。在編制程序時(shí)，要正確選擇對(duì) 刀點(diǎn)的位置。對(duì)刀點(diǎn)設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡(jiǎn)化程序編制。易于找正并在加工過(guò)程中便于檢查，引起的加工誤差小。對(duì)刀點(diǎn)可設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上或機(jī)床上，為了提高零件的加工精度，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量 設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。實(shí)際操作機(jī)床時(shí)，可以通過(guò)手工對(duì)刀操作把刀具的刀位點(diǎn)放到對(duì)刀點(diǎn)上，即“刀位點(diǎn)”與“對(duì)刀點(diǎn)”的重合，所謂“刀位點(diǎn)”是指刀具定位基準(zhǔn)點(diǎn)，車刀的刀位點(diǎn)為刀尖或刀尖圓弧中心。用手動(dòng)對(duì)到操作，對(duì)刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學(xué)對(duì)刀鏡、對(duì)刀儀、自動(dòng)對(duì)刀裝置等，以減少對(duì)刀時(shí)間，提高對(duì)刀精度。加工過(guò)程中需要換刀時(shí)，應(yīng)規(guī)定換刀點(diǎn)。所謂“換刀點(diǎn)”時(shí)指刀架轉(zhuǎn)動(dòng)換刀時(shí)的位置，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部，以換刀時(shí)不碰工件及其他部件為準(zhǔn)。 確定切削用量 數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量， 并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的 刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 16 第五章 典型軸類零件加工 軸類 零件加工的工藝分析 （ 1）技術(shù)要求 軸類零件的技術(shù)要求主要是支承軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差的等級(jí)通常為 IT6IT8，幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求是限制在直徑公差范圍之內(nèi)。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動(dòng)；保證配合軸頸對(duì)于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面粗糙度要求較高。 （ 2） 毛坯選擇 軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸 熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸等一類軸件采用球墨鑄 鐵鑄件比較多。如圖典型軸類直徑相差不大，采用直徑為 65mm，材料為 45 鋼 在鋸床上按 130mm 長(zhǎng)度下料。 （ 3） 定位基準(zhǔn)的選擇 軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對(duì)軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則，并且能夠最大限度的在一次裝夾中加工出多個(gè)外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準(zhǔn)。 當(dāng)不能采用中心孔時(shí)或粗加工是為了工作裝夾剛性 ， 可采用 軸的外圓表面作定位基準(zhǔn)，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準(zhǔn) ， 能承受較大的切削力，但重復(fù)定位精度并不太高。 數(shù)控車削時(shí)，為了能用同一程序重復(fù)加工和工件調(diào)頭加工軸向尺寸的精確性，或?yàn)榱硕嗣嬗嗔烤鶆颍ぜS向需要定位。采用中心孔定位時(shí)，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時(shí)，則應(yīng)采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺(tái)階面或臺(tái)階面兒作為軸向定位基準(zhǔn)。 （ 4） 軸類零件預(yù)備加工 車削之前常需要根據(jù)情況安排預(yù)備加工，內(nèi)容通常有：直 — 毛坯出廠時(shí)或在運(yùn)輸、保管過(guò)程中，或熱處理時(shí)常會(huì)發(fā)生彎曲變形。過(guò)量彎曲變形會(huì)造成加工余量不足或裝夾不可靠。因此在 車削前需增加校直工序。 軸類零件數(shù)控車削工藝分析及數(shù)控加工編程 17 切斷 — 用棒料切得所需長(zhǎng)度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進(jìn)行，也可以在普通車床上切斷或在沖床上 涌沖模沖切。 （ 5） 熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應(yīng)根據(jù)材質(zhì)和技術(shù)要求正火或退火處理，以消除應(yīng)力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯