軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 能簡化加工工序，提高加工效率。 定位基準選擇的原則 1）基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應選用工序基準作為定位基準 ，盡量使用工序基準，定位基準、編程原點三者統一。 2）便于裝夾的原則。所選的定位基準應能保證定位準確、可靠，定位夾緊簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。 3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標系已經確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。 確定零件的定位基準 以左右端大端面為定位基準。 裝夾方式的選擇 為了工件不至于在切削力的作用下發生位移，使其在加工過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量，而且對生產 率，加工成本及操作安全都有直接影響。 數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爪是同步運動的， 能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程 10 夾外形規則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對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。當車削質量較大的工件時要一端用卡盤夾住，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，應用較廣泛。 4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，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。 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，加工左端達到工件精度要求；再工件調頭，用三爪自定心卡盤夾住工件右端，在加工到工件精度要求。 軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程 11 第四章 刀具及切削用量 選擇數控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的 刀具壽命則應根據優化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定 ，后者根據工序成本最低的目標確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據道具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換到時間短，為了充分發揮其切削性能，提高生產效率，刀具壽命可選的低些，一般取 1530min 對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內某一工序的 生產率 限制了 整個 車間的生產率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低些，當某工序單位時間內所分擔到的全廠開支 M 較大時，刀具壽命也應選的低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調整方便，這樣來滿足數控機床高效率的要求。數控機床上所選用的道具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質硬質合金）并使用可轉位刀片。 選擇數控車削用刀具 數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。在數控加工中，應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 切削刃構成，如 90 度內外圓車刀、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孔車刀。尖形車刀幾軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程 12 何參數（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應結合數控加工的特點（如加工路線 、加工干涉等）進行全面考慮，并應兼顧刀尖本身的強度。 設置刀點和換刀點 刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢？所以在程序執行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執行時刀具相對與工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是：便于數值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的 加工精度，對刀點應盡量 設置在零件的設計基準或工藝基準上。實際操作機床時，可以通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合，所謂“刀位點”是指刀具定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。用手動對到操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。所謂“換刀點”時指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其他部件為準。 確定切削用量 數控編程時， 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速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，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，充分發揮刀具切削性能，保證合理的 刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本 軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程 13 第五章 典型軸類零件加工 軸類零件加工的工藝分析 （ 1）技術要求 軸類零件的技術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。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對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；發動機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 長度下料。 （ 3） 定位基準的選擇 軸類零件外圓表面、內孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計的設計基準一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度的在一次裝夾中加工出多個外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準。 當不能采用中心孔時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，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準， 能承受較大的切削力，但重復定位精度并不太高。 數控車削時，為了能用同一程序重復加工和工件調頭加工軸向尺 寸的精確性，或為了端面余量均勻，工件軸向需要定位。采用中心孔定位時，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，則應采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺階面或臺階面兒作為軸向定位基準。 （ 4） 軸類零件預備加工 車削之前常需要根據情況安排預備加工，內容通常有：直 — 毛坯出廠時或在運輸、保管過程中，或熱處理時常會發生彎曲變形。過量彎曲變形會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。 軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程 14 切斷 — 用棒料切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進行，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根據材質和技術要求正火或退火處理，以消除應力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應安排調質處理，一提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調質也常作為 最終熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學熱處理，以提高耐磨性。 （ 6） 加工工序劃分一般可按下類方法進行： ①刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，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 三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。 ②以加工部位分序法 對于加工類容很多的零件，可按其結構特點將加工部分分成幾個部分，如內形 、 外形 、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。 ③以粗、精加工分序法 對于易發生加工變形的零件，由于粗加工后可能發生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結構和工 藝性，機床的功能，零件數控加工內容的多少，安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據實際情況來確定，但一定力求合理。 （ 7）在加工時，加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破壞。順序一般應按下列原則進行： ①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。 ②先進行內形、內腔加工 工 序 ，后進行外形加工工序。 ③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復定位次數，換刀次數與挪動壓板次數。 ④在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。 在數控床上粗車、半精車分別用一個加工程序控制。工件調頭裝夾由程序中軸類零件數控車削工藝分析及數控加工編程 15 的 M00 或 M01 指令控制程序暫停，裝夾后按“循環啟動”繼續加工。 （ 8）走刀路線和對刀點的選擇 走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動切削起始點 ，刀具切入，切出并返回切削起始點或對刀點等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對刀點，對刀點可以設 在被加