刀芯軸數(shù)控加工工藝及編程設(shè)計

刀芯軸數(shù)控加工工藝及編程設(shè)計,刀芯軸,數(shù)控,加工,工藝,編程,設(shè)計 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文） 設(shè)計題目： 刀芯軸數(shù)控加工工藝及編程 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 起訖日期 年 月 日～ 年 月 日 摘要 刀芯軸部件由主軸、軸承、傳動件（如齒輪、帶輪）和固定件（如螺母）等組成，是機床的重要組成部分。機床工作時由刀芯軸夾持工件（車床）或刀具（鉆床、鏜床、銑床、磨床等）直接參加表面成形運動，所以，刀芯軸軸部件的工作性能對加工質(zhì)量和機床生產(chǎn)率有重要影響。 本文針對提供的刀芯軸零件，并對刀芯軸進行加工工藝的規(guī)程設(shè)計，包括了刀芯軸軸的數(shù)控車削加工，介紹了數(shù)控車的加工工藝及數(shù)控編程，以此刀芯軸軸進行數(shù)控車的加工工藝編制和數(shù)控編程的設(shè)計。 關(guān)鍵詞：刀芯軸，數(shù)控車削，數(shù)控編程，加工工藝 目 錄 摘要...........................................................I 1章 緒論.......................................................5 1.1數(shù)控加工的介紹....................................................7 2主軸零件加工工藝設(shè)計.........................................16 2.1芯軸零件的工藝分析...............................................16 2.2刀芯軸零件的工藝安排.............................................16 2.3編制加工工藝.....................................................16 2.4手動編制程序.....................................................19 2.5確定切削用量及基本工時...........................................19 2.5.1粗車外圓φ115、φ40及端面....................................19 2.5.2調(diào)頭裝夾，車右端圓錐面及菱角槽面.............................19 2.5.3 精車外圓至尺寸.......................................19 2.5.4粗車M32內(nèi)螺紋孔底孔∮30，車M32內(nèi)螺紋孔......................19 2.5.5粗車、精車內(nèi)孔至尺寸..................................19 2.5.6銑寬20槽....................................................19 2.5.7鉆∮25、∮30內(nèi)孔至尺寸........................................19 3刀芯軸零件的數(shù)控編程加工.....................................21 3.1數(shù)控編程的定義...................................................21 3.2數(shù)控編程的分類...................................................22 3.2.1編程方法的選擇...............................................24 3.3數(shù)控編程原點的確定...............................................26 3.4數(shù)控加工程序清單.................................................27 致謝..........................................................28 參考文獻......................................................29 附錄..........................................................30 1緒論 1.1數(shù)控加工的介紹 1）數(shù)控加工過程 與傳統(tǒng)加工比較，數(shù)控加工與普通機床加工方法與內(nèi)容上有許多相似之處，不同點主要表現(xiàn)在控制方式上。以機械加工為例，用普通機床加工零件時，工序的安排、機床運動的先后次序、走刀線路及有關(guān)切削參數(shù)的選擇等，都是由操作者自行考慮和確定的，而且是用手工操作方式來進行控制的。操作者總是根據(jù)零件和工序卡的要求，在加工過程中不斷改變刀具與工件的相對運動軌跡和加工參數(shù)（位置、速度等），使刀具對工件進行切削加工，從而得到所需要的合格零件。如果采用自動車床，仿形車床和仿形銑床加工，雖然也能達到對加工過程的自動控制目的，但其控制是通過預(yù)先配置的凸輪、擋塊及靠模來實現(xiàn)的。而在CNC機床上，傳統(tǒng)的人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)的自動控制所取代。其工作過程是：首先要將被加工的零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，即將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸速度和進給速度的變換、冷卻液的開關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，先進行相應(yīng)的運算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標軸、主軸以及輔助動作相互協(xié)調(diào)，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。 2）數(shù)控加工中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程 CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過程如圖所示 成形運動 進給伺服系統(tǒng) 插補處理 刀補處理 譯碼 加工程序 切削運動、機床I/O裝置 PLC控制 （1） 譯碼 譯碼程序的主要功能就是將用文本格式（通常用ASCII碼）表達的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補處理程序所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式），該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來描述一個程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標值，進給速度，主軸轉(zhuǎn)速， G代碼，M代碼，刀具號，子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標志的存放順序和格式。 （2） 刀補處理（計算刀具中心軌跡） 為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設(shè)計的進給路線編制的，而數(shù)控機床在加工過程中控制的是刀具中心（準確地說是刀位點）軌跡因此在加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序 （3） 插補計算 數(shù)控編程提供了刀具運動的起點、終點和運動軌跡，而刀具怎么從起點沿運動軌跡走向終點則由數(shù)控系統(tǒng)的插補裝置或插補軟件來控制。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補周期定時運行，它將由各種線性（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進給速度F，實時計算出各個進給軸在內(nèi)的位移指令（），并送給進給伺服系統(tǒng)，實現(xiàn)成形運動。 （4） PLC控制 CNC系統(tǒng)對機床的控制分為對各坐標軸的速度和位置的“軌跡控制”和對機床動作的“順序控制”或稱“邏輯控制”。后者是指在數(shù)控機床運行過程中，以CNC內(nèi)部和機床各行程開關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器、等開關(guān)信號狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯關(guān)系對諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)的運行等進行控制，PLC控制就是實現(xiàn)上述功能的模塊 通過所述，數(shù)控機床加工原理就是講預(yù)先編好的加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過譯碼、刀補處理、插補計算等數(shù)據(jù)處理和PLC協(xié)調(diào)控制，最終實現(xiàn)零件的自動化加工。 2刀芯軸零件加工工藝設(shè)計 2.1刀芯軸零件的分析 如圖所示的是刀芯軸零件的圖紙，零件圖紙是二維零件圖，試制定出刀芯軸的加工工藝方案，編制其數(shù)控加工程序，并列出部分關(guān)鍵加工部位程序清單。 圖1.1 刀芯軸的零件圖 2.2零件的尺寸標注分析 零件圖上的尺寸是制造、檢驗零件的重要依據(jù)，生產(chǎn)中要求零件圖中的尺寸不允許有任何差錯。在零件圖上標注尺寸，除要求正確、完整和清晰外，還應(yīng)考慮合理性，既要滿足設(shè)計要求，又要便于加工、測量。 關(guān)于尺寸標注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公稱尺寸、基本尺寸、參考尺寸、重復(fù)尺寸等等。 該零件圖說標注的尺寸均完整，符合國家要求，位置準確，表達清楚。 2.3零件的幾何要素分析 從圖分析得知，該零件的結(jié)構(gòu)主要由圓柱面、圓錐面、螺紋孔、內(nèi)孔等特征組成，這些特征在普通車床上難以完成，需要在數(shù)控車上加工。 2.4零件的技術(shù)要求分析 該零件的尺寸精度要求有：尺寸的尺寸精度等級為IT7級、尺寸Ф25的尺寸精度等級為IT12級、外圓尺寸Ф68的尺寸精度等級為IT12級、內(nèi)螺紋尺寸M32X2的尺寸精度等級為IT9級、尺寸φ34的尺寸精度等級為IT7級，其余未注尺寸精度公差按IT12進行控制。 各軸段的位置精度有：161的精度為IT6級、96+0.2的精度等級為IT7級、其余等級按IT12等級進行控制。 表面粗糙度要求有：外圓、34內(nèi)孔、17°φ69圓錐面表面粗糙度為1.6、內(nèi)孔尺寸φ34內(nèi)孔的表面粗糙度為Ra1.6um，其余未注表面粗糙度為Ra6.3um。 綜上所述，該零件的加工精度較高，應(yīng)設(shè)計比較合理的加工方案，選擇合適的刀具，合適的切削參數(shù)等等。 2.5確定切削用量及基本工時 2.5.1粗車外圓φ115、φ40及端面 1)本工序為粗車外圓φ115、φ40及端面的工序，根據(jù)工況，我們選擇CK6141 型數(shù)控車床。 刀具：硬質(zhì)合金刀 量具：游標卡尺 （1），走刀次數(shù)。 （2）進給量。 （3）車刀后刀面最大磨損限度取為，硬質(zhì)合金車刀壽命。 （4）確定切削速度 根據(jù)表1.27，其中修正系數(shù)，，，， ，所以： ； 確定主軸轉(zhuǎn)速： 按照CK6141數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速，選擇 則實際切削速度 2）基本時間的確定 根據(jù)《切削用量簡明手冊》可知，有一下公式： 公式中，l=161mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.26，銑刀入切量及超切量，則L=173mm。 2.5.2調(diào)頭裝夾，車右端圓錐面及菱角槽面 1)本工序為粗車17度的圓錐面以及棱角面φ115的工序，根據(jù)工況，我們選擇CK6141 型數(shù)控車床。 刀具：硬質(zhì)合金刀 量具：游標卡尺 （1），走刀次數(shù)。其中錐角等于7度。 （2）進給量。 （3）車刀后刀面最大磨損限度取為，硬質(zhì)合金車刀壽命。 （4）確定切削速度 根據(jù)表1.27，其中修正系數(shù)，，，， ，所以： ； 確定主軸轉(zhuǎn)速： 按照CK6141數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速，選擇 則實際切削速度 2）基本時間的確定 根據(jù)《切削用量簡明手冊》可知，有一下公式： 公式中，l=161mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.26，銑刀入切量及超切量，則L=173mm。 2.5.3精車外圓至尺寸 本道工序為精車外圓的工序，我們選擇機床、刀具等各方面的參數(shù)如下： 車床：選用CA6140型臥式車床。 刀具：硬質(zhì)合車刀 量具：游標卡尺 （1），走刀次數(shù)。 （2）進給量。 （3）車刀后刀面最大磨損限度取為，硬質(zhì)合金端車刀壽命。 （4）確定切削速度 根據(jù)表1.27，其中，，，，所以： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 取標準轉(zhuǎn)速 則實際切削速度； 2.5.4粗車M32內(nèi)螺紋孔底孔∮28，車M32內(nèi)螺紋孔 1)本工序為粗車∮30，內(nèi)螺紋M32的工序，根據(jù)工況，我們選擇CK6141 型數(shù)控車床。 刀具：內(nèi)孔車刀，內(nèi)螺紋車刀 量具：游標卡尺 （1），走刀次數(shù)。 （2）進給量。 （3）車刀后刀面最大磨損限度取為，硬質(zhì)合金車刀壽命。 （4）確定切削速度 根據(jù)表1.27，其中修正系數(shù)，，，， ，所以： ； 確定主軸轉(zhuǎn)速： 按照CK6141數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速，選擇 則實際切削速度 2）基本時間的確定 根據(jù)《切削用量簡明手冊》可知，有一下公式： 公式中，l=131mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.26，銑刀入切量及超切量，則L=143mm。 2.5.5粗車、精車內(nèi)孔至尺寸 根據(jù)已知條件可知為粗車、精車的工序，根據(jù)工況，我們選擇CK6141 型數(shù)控車床。 刀具：內(nèi)孔車刀 量具：游標卡尺 （1），走刀次數(shù)。 （2）進給量。 （3）車刀后刀面最大磨損限度取為，硬質(zhì)合金車刀壽命。 （4）確定切削速度 根據(jù)表1.27，其中修正系數(shù)，，，， ，所以： ； 確定主軸轉(zhuǎn)速： 按照CK6141數(shù)控車床的轉(zhuǎn)速，選擇 則實際切削速度 2）基本時間的確定 根據(jù)《切削用量簡明手冊》可知，有一下公式： 公式中，l=13mm，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.26，銑刀入切量及超切量，則L=25mm。 2.5.6銑寬20槽 本工序為銑削寬度20槽的工序，我們通過銑槽夾具進行對寬度20的槽的銑削，選擇工藝設(shè)備，數(shù)控銑床，型號，XK7132 功率為P=13kw 刀具：選用高速鋼溝槽銑刀 查 《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》3.1—39，刀具數(shù)據(jù)如下：d=16 1)銑削進寬度的選擇 查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表3.1—27可知 1—2 這里取1.5 2)銑削每齒進給量的選擇 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—28 3—29可知 0.25 3)銑削速度的選擇 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—30可知 所以： 4)計算切削時間 查《機械制造工藝、金屬切削機床設(shè)計指導(dǎo)》表1.4—15 可知： 所以， 5)計算銑削力 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—25有 ： 式中： 所以， 6)校核機床功率 查《切削用量簡明手冊》表3.28有 所以，機床的功率足夠。 2.5.7鉆∮25、∮30內(nèi)孔至尺寸 由于工件的材料位40Cr鋼我們選擇機床: 選用搖臂鉆床Z35 P=1.5kw 鉆頭的選擇: 選用25,30中心孔深孔鉆頭,材料為高速鋼 1）鉆削進給量的選擇 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—42有 2）鉆削速度的選擇 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—42有 所以 3）、計算切削深度 4）、鉆削扭矩的計算 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—36有 式中： 所以， 5）計算軸向力 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—36有 軸向力 式中 所以 因零件材料為HB=150，查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—36有 所以，實際的切削扭矩和軸向力分別為： 6）計算切削功率 因為 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3—36有 所以，機床功率足夠 2.6毛坯及夾具的確定 2.5.1毛坯的確定 2.5.1.1常見的毛坯種類 (1) 鑄件 鑄件適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯。其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力鑄造等。 (2) 鍛件 鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單的零件毛坯。其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種。 (3) 型材 型材有熱軋和冷拉兩種。熱軋適用于尺寸較大、精度較低的毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精度較高的毛坯。 (4) 焊接件 焊接件是根據(jù)需要將型材或鋼板等焊接而成的毛坯件。 (5) 冷沖壓件 冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求，在小型機械、儀表、輕工電子產(chǎn)品方面應(yīng)用廣泛。 2.5.1.2毛坯選擇時應(yīng)考慮的因素 (1) 零件的材料及機械性能要求 零件材料的工藝特性和力學(xué)性能大致決定了毛坯的種類。 (2) 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 (3) 生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 (4) 現(xiàn)有生產(chǎn)條件 (5) 充分利用新工藝、新材料 為節(jié)約材料和能源，提高機械加工生產(chǎn)率，應(yīng)充分考慮精密鑄造、精鍛、冷軋、冷擠壓、粉末冶金、異型鋼材及工程塑料等在機械中的應(yīng)用。 2.5.1.3毛坯的確定 綜合考慮，根據(jù)以上因素及零件的技術(shù)要求，確定該零件的毛坯為棒料，其尺寸為Ф120×290mm，材料為40Cr鋼。 2.6.刀具的選擇 數(shù)控車床一般采用機夾可轉(zhuǎn)位刀具，所用的刀具，要求有可靠的斷屑性能，足夠的耐用，刀片轉(zhuǎn)位后有精確的重復(fù)定位精度，刀片要有足夠的夾緊可靠性，此外，由于數(shù)控車床功率比較大，剛性強，要求刀具壽命較長，質(zhì)量相對穩(wěn)定，因此，對刀片材料的要求高，以保證刀具壽命，一般情況下大多使用涂層刀片。 2.6.1刀具材料的選擇 刀片材料要根據(jù)零件材料及熱處理后的材料性能合理選用。對與一般低碳鋼，低碳低合金鋼的加工刀片材料可以選擇普通硬質(zhì)合金或超微粒子硬質(zhì)合金材料，在國際標準中（ISO），硬質(zhì)合金通常分為三大類，即K、P、M分別相當與我國國標中的YG、YT YW類。通常情況下又分別在K、P、M三種代號后附加上01、05、20、40、50等數(shù)字進行更進一步細分。一般來講數(shù)字越小者硬度更高，但 韌性降低，數(shù)字越大韌性高但硬度降低。一般情況下K類主要用于加工鑄鐵、有色金屬及非金屬材料；P類主要用于加工普通鋼；M類主要用于加工難加工鋼，鑄鐵及有色金屬。超微粒子硬質(zhì)合金適合加工不銹鋼、高錳高及耐熱鋼，選用時可結(jié)合具體加工工藝參數(shù)合理選擇。在數(shù)控車削中，為提高刀具壽命，實際應(yīng)用中大多使用涂層刀具材料。涂層刀具是在韌性較好的工具表面涂上一層耐磨損，耐溶著、耐反應(yīng)的物質(zhì)，使刀具在切削中同時具有硬而不易破損的性能。涂層的方法分為兩大類，一為物質(zhì)涂層PVD，另為化學(xué)涂層CVD，一般來說，物理涂層是在550℃以下將金屬和氣體離子化后噴涂在工具表面；而化學(xué)涂層則是將各種化合物通過化學(xué)反應(yīng)來沉積在工具上形成表面皮膜，一般普遍采用中溫涂層，溫度控制在800℃左右。用于涂層常見的材料有Tic、TiN、TiCN、AI2O3等陶瓷材料，涂層厚度為5?15um。由于這些陶瓷材料都具有耐磨損（硬度高），耐化學(xué)反應(yīng)等性能。所以涂層刀具是數(shù)控機床最為廣泛使用的刀具類型，從非金屬、鋁合金、到鑄鐵鋼以及高強度鋼、高硬度鋼和耐熱合金、鈦合金等難加工材料的切削中均可使用，比普通較硬質(zhì)合金的性能要好，性能價格比較高，是數(shù)控機床用刀具材料的首選。對于普通鋼材，優(yōu)先選擇涂層刀片，高速連續(xù)切削選用涂層厚度為5—15um多為CVD法制造刀片。沖擊較強的斷續(xù)切削時，要求涂膜的附著強度以及涂層對工具的韌性不會產(chǎn)生太大的影響，所以選擇涂層厚度為2?3um左右采用PVD涂層的刀片。對于普通灰鑄鐵加工來講，線速度小于300m/min以下宜采用涂層硬質(zhì)合金，線速度300?500m/min以內(nèi)可采用陶瓷刀具。 2.6.2常用的車刀選用 2.6.2.1外圓、端面車刀的選用 加工外圓及臺階是刀片的形狀有刀尖角為80°菱形刀片，55°菱形刀片，圓形刀片，方形刀片，等邊三角形刀片和35°菱形刀片，其標準后角通常有0°、7°、11°、25°、30°等幾種規(guī)格。主偏角主要有45°、50°、60°、75°、85°、90°、93°、95°等形式。一般情況下加工臺階軸類零件宜采用裝有80°菱形刀片的95°車刀，這種車刀的特點是前角和副偏角較大，摩擦小，消振散熱性好，不易拉毛零件表面，加工外圓或端面都很好用。粗加工外圓或端面則可采用裝80°菱形刀片的車刀，這時不用80°刀尖而是用100°刀尖的菱形刀片，這樣不但進一步提高刀尖的強度，而且還提高了刀片的利用率有效提高粗加工時的加工效率。重切削時應(yīng)考慮選擇圓形刀片，以滿足切削要求，提高加工效率。斷屑槽形式選用應(yīng)結(jié)合粗、精加工，切削用量，切削連續(xù)性等方面合性選用。標準刀桿截面通常為矩形、正方形和圓性三種，從成本和使用方便性上考慮，應(yīng)優(yōu)先采用正方形截面刀桿，刀桿的標準長度32?500mm，一般情況下，為提高切削過程的刀具剛度，在能夠滿足加工需要，又不會與零件其他部位產(chǎn)生干涉的情況下，刀桿長度不宜過長。刀桿結(jié)構(gòu)還要根據(jù)零件加工時的走刀方向，選擇左手刀或右手刀。選擇刀片角度和刀桿結(jié)構(gòu)和連接形式時，要充分考慮零件的結(jié)構(gòu)特點，以避免零件加工時刀具與零件其他部位產(chǎn)生干涉。刀片主要裝夾形式同前所述，采用正方形刀片的刀具具有結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝好等優(yōu)點。80°---84°角菱形刀片，刀尖和刀邊抗破損的能力最強。 2.6.2.2孔加工刀具的選用 加工內(nèi)孔時，最常采用裝有80°菱形刀片的95°車刀或采用裝有60°三角形刀片的91°車刀。若加工內(nèi)孔徑比外空徑大的臺階孔時宜采用裝有55°菱形刀片的110°車刀，這樣在加工大內(nèi)徑臺階孔時，可避免與零件直徑小的內(nèi)孔發(fā)生干涉（圖3.1）。為了防止切削拉毛零件加工表面，刀片斷屑槽的選擇一定要合理，要求選用槽性較窄有多級斷屑槽或點式斷屑槽等斷屑性能好的刀片。選擇刀片角度和刀桿結(jié)構(gòu)和連接形式時，要充分考慮零件內(nèi)孔的結(jié)構(gòu)特點，避免零件加工時刀具與零件發(fā)生干涉。一般情況下，只要不影響排屑，應(yīng)盡量選擇剛性較好的車刀，由于圓形刀桿比方形刀桿截面積大些，刀具剛性好，并且刀尖還能與刀桿軸線在同一平面內(nèi)，所以應(yīng)優(yōu)先選擇圓形刀桿加工內(nèi)孔。對于一些精度要求高，變形要求小的零件加工，應(yīng)考慮選用帶冷卻孔的刀桿，以降低加工過程中的切削熱，減少零件變形。 2.6.2.3切槽刀具的選用 標準切槽刀一般分為雙刃單面結(jié)構(gòu)、按工藝方法不同主要分為徑向、軸向、切斷三種類型。通常情況下，切槽刀大多為成形刀，刀頭形狀根據(jù)零件上槽的形狀可分為直切槽刀和圓弧切槽刀也可根據(jù)零件需要定做特殊槽型和復(fù)合刀具。在使用切槽刀車削內(nèi)槽時，為使排屑方便，防止切屑拉毛零件，應(yīng)充分考慮斷屑槽的形狀。切槽刀的刀桿結(jié)構(gòu)形式較多，刀片夾緊形式主要有兩種，即自夾式夾緊和螺釘上壓式壓緊結(jié)構(gòu)。采用螺釘上壓式方式用與大直徑零件的切斷。刀片深槽，采用螺釘上壓式用于小直徑零件的切斷。刀片主要形式有單頭刀片和雙頭可轉(zhuǎn)位刀片，刀桿形式要避免與零件發(fā)生干涉，降低振動的前提下，要滿足加工質(zhì)量，確保剛性，降低車削振動、經(jīng)濟實惠。的原則合理選用。 2.6.2.4螺紋加工刀具的選用 車螺紋刀片按切削形式可以分為切頂槽型螺紋刀片和非切頂槽螺紋刀片；按螺紋標準分為米制和英制兩種形式，按加工特點可分為內(nèi)、外螺紋刀片、按螺紋線方向分為正、反螺紋。刀片結(jié)構(gòu)主要分為兩刃單面和三刃單面兩種形式。通常情況下應(yīng)盡量選用可重磨底面帶有120V形定位面的切頂型升刃單面式刀片，為減少切削刀和振動力，刀片應(yīng)選擇正面前角結(jié)構(gòu)，刀片的其他角度要結(jié)合上述不同情況區(qū)別選用。螺紋刀桿分方形和圓形截面兩種類型，前者價格較低，后者剛性和加工精度較好，刀片與刀桿連接時需要增加力墊，刀桿按照螺紋旋線方向為標準型反向型，一定要根據(jù)零件螺紋旋線方向合理選用。 除以上刀具外，在一些特殊的形狀車削時，還引用到成型車刀。 2.7該零件加工所用的刀具 根據(jù)其結(jié)構(gòu)特性以及刀具的類型，確定該零件所需的刀具如表3-1所示。 表2-1 數(shù)控車削加工刀具卡 待加工表面 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀具材料 端面 端面車刀 95°車刀 硬質(zhì)合金 粗車外圓 外圓車刀 90° 硬質(zhì)合金 精車外圓 外圓車刀 84° 硬質(zhì)合金 車圓錐面 外圓車刀 75° 硬質(zhì)合金 車外菱角 外槽刀 刀寬1.5mm 硬質(zhì)合金 鉆底孔 麻花鉆 Ф38mm 高速鋼 鏜內(nèi)孔 鏜刀 60° 硬質(zhì)合金 車內(nèi)螺紋 內(nèi)螺紋車刀 刀寬2mm 硬質(zhì)合金 該零件中還有的的內(nèi)孔，此內(nèi)孔不斷能夠在車床加工，同時也可以在鏜床上加工，在這里，我們選擇鏜床，所以選擇的加工刀具為鏜刀TYY810mm。 2.8.工藝路線及其工藝卡片 2.8.1工藝路線的確定 2.8.1.1表面加工方法的選擇 選擇表面加工方法時，一般先根據(jù)表面的加工精度和表面粗糙度要求，選定最終加工方法，然后再確定精加工前的準備工序的加工方法，即確定加工方案。由于獲得同一精度和同一粗糙度的方案有好幾種，選擇時還要考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，考慮零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料和熱處理要求及工廠的生產(chǎn)條件等。 該零件的表面加工方法如下： （1）外圓的加工方法 粗車→精車。 （2）內(nèi)孔輪廓的加工方法 鉆→粗鏜→精鏜。 （3）外菱角槽的加工方法 粗切→精切。 2.8.1.2加工順序的安排 數(shù)控車削加工順序應(yīng)按照一下原則進行。 （1）基面先行原則 用作基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。故第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基準加工其他表面。加工順序安排遵循的原則是上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。 （2）先粗后精 切削加工時，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。 當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。 為充分釋放粗切加工時殘存在工件內(nèi)的應(yīng)力，在粗、精加工工序之間可適當安排一些精度要求不高部位的加工。如切槽、倒角、鉆孔等 （3）先近后遠 盡可能采用最少的裝夾次數(shù)和最少的刀具數(shù)量，以減少重新定位或換刀所引起的誤差。一次裝夾的加工順序安排是先近后遠，特別是在粗加工時，通常安排離起刀點近的部位先加工，離起刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。 （4）先內(nèi)后外，內(nèi)外交叉 對既有內(nèi)表面(內(nèi)腔)，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)、外表面的粗加工，后進行內(nèi)、外表面的精加工。切不可將零件上一部分表面(外表面或內(nèi)表面)加工完畢后，再加工其它表面(內(nèi)表面或外表面)。 2.8.1.3工藝路線的確定 根據(jù)其表面加工方法及加工順序的原則，確定刀芯軸零件的工藝路線如下： 刀芯軸零件的工藝路線： 工序Ⅰ：粗車端面、外圓、打中心孔。 工步1 夾毛坯外圓粗車一頭端面及外圓，打中心孔。 工步2 夾上步粗車后的外圓，粗車另一頭端面及外圓，打中心孔。 工序Ⅱ：卡盤加頂尖裝夾，車右端圓錐面。 工步1 粗車外圓。 工步2 精車外圓。 工步3 車右邊外菱角槽面。 工步4 粗車右端圓錐面。 工步5 精車右端圓錐面。 工序Ⅲ：通過專用夾具進行裝夾，夾緊夾具裝置，對刀芯軸零件的內(nèi)孔進行加工，包括鉆底孔、粗鏜內(nèi)孔、精鏜內(nèi)孔。 工步1 粗車外圓。 工步2 鉆底孔。 工步3 粗鏜內(nèi)孔。 工步4 精鏜內(nèi)孔。 工步5 精車外圓。 工序Ⅳ：車刀芯軸右端內(nèi)螺紋。 工步1 粗車外圓。 工步2 粗車內(nèi)螺紋。 工步3 精車內(nèi)螺紋。 工步4 精車外圓。 工序IVI: 鉗工去除毛刺 工序III: 檢驗入庫 2.9工藝卡片的制定 數(shù)控加工工藝文件一般包括機械加工工藝過程卡片和數(shù)控加工工序卡片，它們指引者加工操作人員進行加工，是機械加工工藝規(guī)程設(shè)計中必不可少的部分，其填寫過程包括以下幾個方面。 （1）工藝文件的校核； （2）工藝文件的會簽； （3）工藝文件的批準； （4）工藝文件的更改。 該零件的工藝卡片如下列表所示。 表2-1 機械加工工藝過程卡 機械加工工藝過程卡 零件名稱 刀芯軸 材料 40Cr 毛坯尺寸 Ф120×285mm 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 設(shè)備 工裝 下料 裁剪毛坯 Ⅰ 普車 粗車端面、外圓、打中心孔。 金工 CA6140普車 三爪自定心卡盤 Ⅱ 數(shù)車 車右端圓錐面及菱角槽面。 金工 GS980TD 三爪卡盤、尾座頂尖 Ⅲ 數(shù)車 車內(nèi)孔。 金工 GS980TD 三爪卡盤、尾座頂尖 Ⅳ 數(shù)車 車內(nèi)螺紋 金工 GS980TD 軟爪 終檢 檢驗各尺寸是否合格 檢驗室 表2-2 刀芯軸零件的數(shù)控加工工序卡Ⅰ、Ⅱ 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 夾具名稱 使用設(shè)備 工序號 Ⅰ、Ⅱ 程序編號 O0001 刀芯軸零件 三爪定心卡盤 數(shù)控車床 工步號 工序內(nèi)容 刀具號 刀具名稱 背吃刀量 mm 主軸轉(zhuǎn)速r/mm 進給速度mm/r 備注 1 粗車端面和外圓 T01 90°外圓車刀 1.2 650 150 自動 2 精車外圓 T02 84°外圓車刀 0.2 1000 100 自動 3 車菱角槽面 T03 2mm外槽刀 1000 80 自動 4 粗車右端圓錐面 T04 75°外圓車刀 600 80 自動 5 精車右端圓錐面 T04 75°外圓車刀 0.2 1200 100 自動 6 檢驗 表2-3 刀芯軸零件工序Ⅲ的數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 夾具名稱 使用設(shè)備 工序號 Ⅲ 程序編號 O0003 刀芯軸 三爪定心卡盤 數(shù)控車床 工步號 工序內(nèi)容 刀具號 刀具名稱 背吃刀量 mm 主軸轉(zhuǎn)速r/mm 進給速度mm/r 備注 1 粗車外圓 T01 90°外圓車刀 1 650 80 自動 2 手動鉆底孔 Ф38麻花鉆 350 45 手動 3 粗鏜內(nèi)孔 T02 60°鏜刀 0.8 500 80 自動 4 精鏜內(nèi)孔 T02 60°鏜刀 0.1 900 100 自動 表2-4 主軸零件工序Ⅳ的數(shù)控加工工序卡 數(shù)控加工工序卡 零件名稱 夾具名稱 使用設(shè)備 工序號 Ⅳ 程序編號 O0004 刀芯軸 三爪定心卡盤 數(shù)控車床 工步號 工序內(nèi)容 刀具號 刀具名稱 背吃刀量 mm 主軸轉(zhuǎn)速r/mm 進給速度mm/r 備注 1 粗車外圓 T01 90°外圓車刀 1 750 80 自動 2 粗車內(nèi)螺紋 外螺紋車刀 650 60 自動 3 精車內(nèi)螺紋 T02 外螺紋車刀 0.8 800 80 自動 3刀芯軸零件的數(shù)控編程加工 3.1數(shù)控編程的定義 編程是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。 3.2數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程又可分為手工編程和自動編程兩類。 手工編程時，整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。 自動編程是用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作有計算機來實現(xiàn)。 3.2.1編程方法的選擇 該零件的刀具軌跡路徑主要由直線、圓弧組成，坐標點尺寸計算方便，故采用手工編程的方式編制其加工程序。 3.3編程原點的確定 該零件為規(guī)則的回轉(zhuǎn)型零件，其坐標原點可設(shè)在軸的兩端面中心上，這樣方便編程坐標的計算。其坐標原點如圖3.1所示。 圖3.1 坐標原點 致 謝 本課題在選題及研究過程中得到指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)。老師多次詢問研究進程，并為我指點迷津，幫助我開拓研究思路，精心點撥、熱忱鼓勵。老師一絲不茍的作風(fēng)，嚴謹求實的態(tài)度，踏踏實實的精神，不僅授我以文，而且教我做人，雖歷時三載，卻給以終生受益無窮之道。我對老師的感激之情是無法用言語表達的。 畢業(yè)設(shè)計是對我們畢業(yè)在大學(xué)期間所學(xué)知識的一個考驗，檢查我們幾年大學(xué)生活的所得和其他各個方面的綜合能力。它重在讓我們運用所學(xué)知識去發(fā)現(xiàn)、提出問題，并通過查找資料、分析、詢問他人解決問題。經(jīng)過一個月的努力，我的設(shè)計已完成，通過此次設(shè)計，我對刀芯軸類零件的數(shù)控加工工藝有了更深刻的理解，這對我以后的工作有極大的幫助。此外，這次畢業(yè)設(shè)計還培養(yǎng)了我獨立工作及與別人團結(jié)合作的能力，各方面的綜合能力也有所提高，使我明白做任何事都必須有嚴謹認真的態(tài)度，須知“差之毫厘，謬以千里”。在以后的日子里，我會不斷提高自身的素質(zhì)，使自己更適應(yīng)社會的需求。 我還感謝所有幫過我和教過我的老師。他們細心指導(dǎo)我的學(xué)習(xí)和做人，在此，我要向諸位老師深深地鞠上一躬。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有可敬的師長、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 參考文獻 1. 張超英, 《數(shù)控機床加工工藝、編程及操作實訓(xùn)》,高等教育出版社，2003.9 2. 倪森壽，《機械制造基礎(chǔ)》，高等教育出版社，2005.1 3. 陳立德，《機械設(shè)計基礎(chǔ)》，高等華教育出版社，2004.7 4. 李一民，《數(shù)控機床》,東南大學(xué)出版社,2005.7 5. 隋秀凜，《現(xiàn)代制造技術(shù)》，高等教育出版社，2002.11 6. 于榮賢等，《機械制圖與計算機繪圖》，機械工業(yè)出版社，2004.3 7．顧京，《數(shù)控加工編程及操作》，顧京主編，高等教育出版社，2003 .7 8．趙長明 劉萬菊 ，《數(shù)控加工工藝及設(shè)備》，高等教育出版社 2005.9 9．陳洪濤，《數(shù)控加工工藝及編程》，高等教育出版社，2006.10 附 錄 數(shù)控加工程序清單 本次刀芯軸的加工步驟較多，這里不一一列出，只是列出部分重要的加工程序。 1)內(nèi)螺紋車削加工程序清單 N1 G92 X50 Z120 （設(shè)立坐標系，定義對刀點的位置） N2 M03 S650 （主軸以650r/min 旋轉(zhuǎn)） N3 G00 X29.2 Z101.5 （到螺紋起點，升速段 1.5mm，吃刀深 0.8mm） N4 G32 Z19 F1.5 （切削螺紋到螺紋切削終點，降速段 1mm） N5 G00 X40 （X 軸方向快退） N6 Z101.5 （Z 軸方向快退到螺紋起點處） N7 X28.6 （X 軸方向快進到螺紋起點處，吃刀深 0.6mm） N8 G32 Z19 F1.5 （切削螺紋到螺紋切削終點） N9 G00 X40 （X 軸方向快退） N10 Z101.5 （Z 軸方向快退到螺紋起點處） N11 X28.2 （X 軸方向快進到螺紋起點處，吃刀深 0.4mm） N12 G32 Z19 F1.5 （切削螺紋到螺紋切削終點） N13 G00 X40 （X 軸方向快退） N14 Z101.5 （Z 軸方向快退到螺紋起點處） N15 U-11.96 （X 軸方向快進到螺紋起點處，吃刀深 0.16mm） N16 G32 W-82.5 F1.5 （切削螺紋到螺紋切削終點） N17 G00 X40 （X 軸方向快退） N18 X50 Z120 （回對刀點） N19 M05 (主軸停) N20 M30 （主程序結(jié)束并復(fù)位） 2)菱角槽車削加工程序清單 N1 T0101 （換一號刀，確定其坐標系） N2 G00 X80 Z100 （到程序起點或換刀點位置） M03 S400 （主軸以 400r/min 正轉(zhuǎn)） N3 G00 X42 Z3 （到循環(huán)起點位置） N4G71U1R1P8Q19E0.3F100 （有凹槽粗切循環(huán)加工） N5 G00 X80 Z100 （粗加工后，到換刀點位置） N6 T0202 （換二號刀，確定其坐標系） N7 G00 G42 X42 Z3 （二號刀加入刀尖園弧半徑補償） N8 G00 X10 （精加工輪廓開始，到倒角延長線處） N9 G01 X20 Z-2 F80 (精加工菱角槽) N10 Z-8 （精加工Φ40 外圓） N11 G02 X28 Z-12 R2 （精加工 R2 圓弧） N12 G01 Z-17 （精加工Φ40 外圓） N13 U-10 W-5 （精加工下切錐） N14 W-8 （精加工 外圓槽） N15 U8.66 W-2.5 （精加工上切錐） N16 Z-37.5 （精加工Φ129.4 外圓） N17 G02 X30.66 W-14 R2 （精加工 R2 下切圓?。? N18 G01 W（精加工Φ34 內(nèi)孔） N19 X40 （精加工輪廓結(jié)束） N20 G00 G40 X80 Z100 N21 M30 3）粗車外圓φ115、φ40及端面 O0100 程序 解釋說明 O0001 程序號 T0101（90°外圓車刀） 換1號刀 M03 S500 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500 M08 切削液開 G00 X55 Z2 快速運動至切削起點 G90 X53 Z-112 F120 粗車外圓至Ф115mm X52.2 Z-112 粗車外圓至Ф40mm G00 X100 Z100 快速運動至換刀位置 T0202（84°外圓車刀） 換2號刀 M03 S800 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800 G00 X51.99 Z2 快速運動至切削起點 G01 Z-112 F80 半精車外圓至115mm X53 退刀 G00 X100 Z100 快速運動至換刀位置 T0303（5mm槽刀） 換3號槽刀 M03 S350 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速350 G00 X54 Z-72 快速運動至切削位置 G01 X34.7 F30 切槽 G00 X100 徑向退刀 Z100 軸向退刀 T0404（70°外圓車刀） 換4號刀 M03 S500 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速500 G00 X54 Z-71 快速運動至循環(huán)起點 G73 U8.5 W0.5 R7 建立G73外圓車削循環(huán) G73 P100 Q200 U0.2 W0.2 F100 設(shè)定起終程序段、精加工余量 N100 G01 X34.7 F120 徑向進刀 Z-72 軸向進刀 G03 X44.592 Z-101.31 R25 車圓弧R11 G02 X52 Z-111 R7 車圓弧R11 N200 G01 X53 退刀 M03 S750 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速750 G70 P100 Q200 精車圓弧面 G00 X100 Z100 快速運動至換刀位置 M05 主軸停止 M09 切削液關(guān) M30 程序結(jié)束