空心軸類零件加工工藝設(shè)計(jì)及程序編制

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1、空心軸類零件加工 工藝設(shè)計(jì)及程序編制 機(jī)電學(xué)院 10級(jí)機(jī)電3班 2013年5月 123 123

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8、 摘要 空心軸是在軸的中心制一個(gè)孔或通孔，它通常是和軸承配合在機(jī)架或箱體上以實(shí)現(xiàn)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力?？招妮S有的內(nèi)壁光滑，有的有鍵槽，軸體的外面有階梯形圓柱?？招妮S不但占用空間體積少，還可減輕設(shè)備重量、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)?？招妮S零件內(nèi)部可穿測(cè)量電線，壓縮空氣，加入液壓油或潤(rùn)滑油，或者做機(jī)器人的手臂等，還可以和其他零

9、件進(jìn)行配合，螺紋連接等。雖空心軸有如此多的好處與用處，但空心軸類零件的加工卻有它的難處，例如細(xì)長(zhǎng)軸、內(nèi)工藝槽、鍵槽以及有工藝精度等的加工。所采用的加工設(shè)備也根據(jù)加工類型的不同而不同，但大多數(shù)是用數(shù)車加工。 關(guān)鍵詞：空心軸； 工藝； 程序； 數(shù)控車床 Abstract The hollow shaft is prepared in the center of the axis of an aperture or through hole, which i

10、s usually fitted in the rack or cabinet and bearing to transmit motion and power. Some hollow shaft wall is smooth, some keyway stepped cylindrical shaft body outside. Hollow shaft not only take up less space volume, can also reduce the weight of the equipment, and simplify the structure. Inside the

11、 hollow shaft wear measurement wire, compressed air, adding hydraulic oil or lubricating oil, or do the robot arm, and other parts with threaded connection. Although there are so many benefits and useful hollow shaft, hollow shaft parts processing it has difficulties, such as slender shaft axis proc

12、ess tank, keyways, and process precision machining. The processing equipment used is also different depending on the type of machining, but most are processed with several vehicles. Keywords: Hollow shaft; process; program; CNC lathe; 目 錄 緒論 1 第1章 空心軸類零件的加工 2 1.1空心軸類零

13、件的公用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 2 1.2空心軸類零件加工的技術(shù)要求 2 1.3空心軸類零件加工的主要困難及措施 2 1.4空心軸類零件的材料、毛坯以及熱處理 3 1.5空心軸類零件的加工工藝分析 4 第2章 空心軸類零件的程序編制 5 2.1數(shù)控編程的概念 5 2.2手編數(shù)控程序的特點(diǎn)與步驟 6 2.3數(shù)控車編程如何確定加工方案 7 第3章 空心軸實(shí)例數(shù)控加工簡(jiǎn)單分析 8 3.1實(shí)例加工工藝簡(jiǎn)單分析 9 3.2 基本數(shù)控車的程序編制 12 參考文獻(xiàn) 14 Deep hole in the machine tool spindle and DF Introduction 15

14、 緒論 國(guó)內(nèi)空心長(zhǎng)軸深孔的長(zhǎng)徑比很大，由于其刀具系統(tǒng)自身的剛性差，在切削過程中極易產(chǎn)生讓刀變形和機(jī)械振動(dòng)，不僅制約了生產(chǎn)效率的提高，造成零件內(nèi)孔中心線偏移，也直接導(dǎo)致加工表面質(zhì)量的下降。 1.1寫論文的目的 改論文的目的僅僅是分享所有空心軸類零件大致的加工工藝和一些編程技巧，論文中偏向理論的較多。由于復(fù)雜的空心軸類加工所用的加工切削機(jī)床各不一樣，所以這里只討論程序編制方法和加工路線設(shè)定，以及簡(jiǎn)單的常用切削指令。. 1.2論文主要內(nèi)容 （1）空心軸類零件的加工工藝設(shè)計(jì)。主要討論了加工技術(shù)要求，熱處理，毛坯的選用。 （2）空心軸類零

15、件的程序編制。主要討論了編程的概念，手編程序的特點(diǎn)與步驟，以及加工方案的確定。 （3）實(shí)例分析。淺談典型零件的加工。 第1章 空心軸類零件的加工 1.1空心軸類零件的公用與結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 軸類零件是機(jī)器中主要的零件之一，而空心軸類零件也不例外。它的主要功能是支承傳動(dòng)零件和傳動(dòng)扭矩，例如齒輪、帶輪、離合器、機(jī)器手臂、液壓等?？招妮S類零件和普通軸類零件一樣，都是長(zhǎng)度L大于直徑d，軸通常是剛性軸?？招妮S類零件的加工表面主要有內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、軸肩、螺紋、花鍵、溝槽等。 1.2空心軸類

16、零件加工的技術(shù)要求 空心軸大部分是支承軸在機(jī)器的機(jī)架或箱體上，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的功能。而在支承軸頸表面的精度及其與軸上傳動(dòng)件的配合表面的位置精度對(duì)軸的工作狀態(tài)和精度有直接的影響。當(dāng)空心軸內(nèi)孔與其他零件配合時(shí)，其內(nèi)表面精度與圓度和同軸度也對(duì)整個(gè)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)有直接的影響。因此，空心軸類零件的技術(shù)要求通常包括以下幾個(gè)方面。 1.2.1尺寸精度 空心軸類零件的支承軸頸一般與軸承配合，也是該零件的主要表面，影響軸的回轉(zhuǎn)精度與工作狀態(tài)，通常對(duì)其尺寸精度要求較高，為IT5～I(xiàn)T7級(jí)：裝配傳動(dòng)件的軸頸尺寸精度要求可以低一些，為IT6～I(xiàn)T9。 1.2.2形狀精度 空心軸類的形狀精度主要是支承軸頸的圓

17、度、圓柱度，一般應(yīng)將其控制在尺寸公差范圍內(nèi)，對(duì)精度要求的軸，應(yīng)在圖樣上標(biāo)注其形狀公差。 1.2.3位置精度 保證配合軸頸相對(duì)支承軸頸的同軸度和圓跳動(dòng)是軸類也是空心軸類零件位置精度的普遍要求，它會(huì)影響傳動(dòng)件的傳動(dòng)精度。 1.2.4表面精度 一般與傳動(dòng)零件配合的軸頸的表面粗糙度Ra值為2.5～6.3ｍ，與軸承相配合的支承軸頸的表面粗糙度Ra值為0.15～0.63ｍ。 1.3空心軸類零件加工的主要困難及措施 空心軸類零件形狀多樣，有軸表面有很多孔的，有細(xì)長(zhǎng)的，內(nèi)孔有很多階梯且有尺寸公差的，所以在加工過程中難免會(huì)遇見很多難點(diǎn)。常見的難點(diǎn)有一下幾點(diǎn)。 （1）有以前沒有見過的或是沒有加工過的

18、零件類型。 （2）在加工過程中，零件的剛性差尺寸長(zhǎng)，加工時(shí)刀具很容易磨損。 （3）圓柱表面有很多需要有加工的焊接孔。 （4）加工過程中震動(dòng)大，會(huì)發(fā)生沉悶刺耳的尖叫聲，表面的粗糙度很難保證。 （5）加工時(shí)因刀具的磨損，切削力過大以及長(zhǎng)度的影響容易出現(xiàn)錐度。 （6）被加工工件細(xì)長(zhǎng)，內(nèi)孔臺(tái)階、工藝槽、螺紋等代加工表面多，要求精度 也高，這類工件不論對(duì)刀具、機(jī)床精度、輔助工具的精度、切削用量的選擇以及工藝安排都有很高的要求，需要公益性較強(qiáng)的綜合技術(shù)。 根據(jù)以上的難點(diǎn)目前主要采取以下兩大措施。 a. 在加工時(shí)盡量減少加工時(shí)間，縮短加工周期。工件在機(jī)床上被裝夾的時(shí)間 盡量少，減小工件自然

19、變形的程度。如果刀具有所磨損應(yīng)該及時(shí)更換刀具，在更換道具時(shí)機(jī)床主軸不宜停止運(yùn)轉(zhuǎn)，尤其是在精加工走最后一刀時(shí)盡量 一刀走完。 b. 根據(jù)刀具磨損和應(yīng)刀具產(chǎn)生的錐度問題，在粗精加工時(shí)應(yīng)采用合理的幾何角度，減少刀具的磨損和震動(dòng)；采用硬質(zhì)合金材料的刀片與刀桿以解決深孔加工時(shí)道具系統(tǒng)剛性不足的問題都可以防止錐度的出現(xiàn)。除此之外還可以才采用邊加工邊進(jìn)刀的辦法來克服錐度的出現(xiàn)，但這都是要根據(jù)夯實(shí)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行的。 c. 在加工細(xì)長(zhǎng)空心軸時(shí)，通常采用改進(jìn)工件的裝夾方法（一般采用一夾一頂法），采用跟刀架、反進(jìn)給以及合理選用車刀幾何形狀和角度。 1.4空心軸類零件的材料、毛坯以及熱處理 為了保證空心軸類零件能

20、夠可靠的傳遞動(dòng)力，除了正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以外還應(yīng)該正確的選材、毛坯類型和熱處理方法。 1.4.1空心軸類零件的材料 空心軸類零件應(yīng)根據(jù)其不同的工作條件和使用要求選擇不同的材料和不同的 熱處理方法，以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 例如某藥廠生產(chǎn)65,.,.冰糖結(jié)晶器關(guān)鍵部件的空心軸,它的材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti的模鍛件；再例如某航空發(fā)動(dòng)機(jī)空心長(zhǎng)軸渦輪軸是典型的薄壁空心細(xì)長(zhǎng)軸類零件，其工作轉(zhuǎn)速在 10000r/min 以上，材料為 1Cr11Ni2W2MoV 實(shí)心模鍛件。 45號(hào)鋼是一般空心軸類零件的常用材料，經(jīng)過調(diào)制處理可以得到較好的切削韌性，而且也能獲得較高的強(qiáng)度和綜合力學(xué)性能。40

21、Cr等合金材料結(jié)構(gòu)鋼適合應(yīng)用于中等精度而且轉(zhuǎn)速較高的軸，這類鋼料經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理后也能具有較好的力學(xué)性能。像軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn可制造精度較高的空心軸類零件，這類鋼材經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理和表面高頻感應(yīng)加熱淬火后在回火，表面硬度可以達(dá)到50～58HRC，也具有較高的耐疲勞韌性和耐磨性。對(duì)于在高速、重載荷等條件下工作的軸，可選用20CrMnTi、20Mn2B等低碳合金鋼或38CrMoAl中碳滲氮鋼。 1.4.2空心軸類零件的毛坯 空心軸類零件常用的毛坯是圓棒料和鍛件，某些大型或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的空心軸在質(zhì)量允許下可用鑄件來代替。比較重要的，像航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸等都采用鍛件。 1.4.3空心

22、軸類零件的熱處理 空心軸類零件在機(jī)加工前后過程中一般都需要進(jìn)行熱處理工序。在加工前對(duì)毛坯進(jìn)行熱處理的目的是改善材料的切削性能，消除毛坯在加工過程中的應(yīng)力作用。例如鍛造毛坯在加工前進(jìn)行退火或正火，這樣可以使鋼的晶粒細(xì)化，降低硬度有利于切削加工的同時(shí)也消除了鍛造應(yīng)力。關(guān)于圓棒料毛坯，通過調(diào)制處理可以有效的或正火可以有效的改善材料的切削韌性。加工前的熱處理主要是防止在加工時(shí)產(chǎn)生切削應(yīng)力，以保證后續(xù)加工工序的加工精度。最終加工后的熱處理是用來保證加工表面能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的力學(xué)性能，同時(shí)消除加工帶來的應(yīng)力。 1.5空心軸類零件的加工工藝分析 1.5.1 空心軸類零件的加工定位基準(zhǔn)與裝夾方法的選擇

23、在空心軸類零件加工過程中，為了保證主要加工表面的相對(duì)位置，在選擇定位基準(zhǔn)是應(yīng)當(dāng)盡可能與裝配基準(zhǔn)重合并讓各加工工序的定位基準(zhǔn)統(tǒng)一，且還要考慮到在安裝過程中盡可能加工出較多的待加工面。 在空心軸類零件加工時(shí)，精度基準(zhǔn)通常有兩種選擇： 首選方法是采用頂尖作為定位基準(zhǔn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)定位基準(zhǔn)的統(tǒng)一，能在一次安裝過程中加工出各段外圓表面及端面，這樣可以很好的保證各個(gè)外圓表面的同軸度以及端面得到垂直度。這樣不僅可以得到較高的加工效益，被選用的夾具結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。加工空心軸軸類零件的原則一般為先面后孔原則，所以在加工軸的表面前先打中心孔，以后的工序都用頂尖定位。若空心軸類零件在加工孔時(shí)，中心孔會(huì)消失，那么可以

24、采用以下兩種方法解決： （1） 在空心軸被加工的孔的直徑較小時(shí)，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm 的錐面，用倒角錐面來代替中心孔。 （2） 在不宜采用倒角錐面作為定位基準(zhǔn)時(shí)，可以采用中心孔的錐堵或帶錐 堵的拉桿心軸。錐堵與工件配合表面應(yīng)根據(jù)工件形狀做成相應(yīng)的錐形。如果軸的一端是圓孔，那么錐堵的錐度應(yīng)取1:500。一般情況下，錐堵安裝好后不宜拆卸和更換，如果必須拆卸，重新安裝后必須按重要外圓進(jìn)行找正和修磨中心孔。 如果軸的長(zhǎng)徑較長(zhǎng)，且剛性也較差，通常情況下還需要增加中間支承來提高整個(gè)系統(tǒng)的剛性，常用的支架有跟刀架和中心架。 基準(zhǔn)選擇的另一個(gè)方案是采用支承軸徑來定位,因?yàn)橹С休S既是裝配

25、基準(zhǔn)，也是個(gè)表面相互位置的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。這樣的定位基準(zhǔn)重合的原則不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合的誤差，也容易保證各表面間的位置精度。 1.5.2 空心軸類零件中心孔和錐堵的修研 中心孔或錐堵作為定位基準(zhǔn)時(shí)中心孔的形狀誤差會(huì)復(fù)制到加工表面上去，中心孔與頂尖的接接觸精度也將直接影響加工誤差，因此對(duì)于精密空心軸類零件在擬定工藝過程時(shí)必須保證中心孔或錐堵具有較高的加工精度。 在加工單件小批量空心軸類零件時(shí)，該中心孔主要是在臥式車床或鉆床上鉆出；在大批量生產(chǎn)時(shí)，均用銑削端面打孔機(jī)床來加工孔，不但生產(chǎn)效率高，而且能保證兩端面的中心孔能在同一軸線上和保證一批工件兩端的中心孔間距離相等。 空心軸類零件的中心孔或錐堵經(jīng)

26、過多次使用后有可能磨損或者拉毛，也有可能在熱處理時(shí)以及應(yīng)力的作用下讓表面產(chǎn)生氧化皮或發(fā)生位置變動(dòng)，因此在各個(gè)加工階段必須研修中心孔或錐堵，甚至要重新鉆中心孔或重新?lián)Q錐堵。若錐堵采用特殊硬質(zhì)材料研制，則可以具有較好的抗磨損能力。修研中心孔的常用方法有： （1） 采用油石或橡膠砂輪修研 修研時(shí)將圓柱形的油石或橡膠砂輪裝夾在機(jī)床的主軸卡盤上，用裝在裝刀架 金剛石筆將它前端修成尖形，然后將工件頂在油石或橡皮砂輪和車床后頂尖之間，加入少量的潤(rùn)滑油之后，用高速開動(dòng)機(jī)床使油石或橡皮砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行修研；同時(shí)手持工件繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)已達(dá)到均勻修整的目的。這種方法油石或砂輪的損耗量比較大，不適合大批量修研。 （2）

27、 用硬質(zhì)合金頂尖修研 當(dāng)修研的工具為硬質(zhì)合金時(shí)，它的結(jié)構(gòu)是在錐面上磨出六角形來，并留有 f=0.2～0.5mm的等寬切削刃。這種方法生產(chǎn)效率高，但研修的質(zhì)量稍微差些，多用于普通待加工空心軸孔孔前的中心孔,經(jīng)常用于普通空心軸中心修研或作為精密軸中心修研。 （3） 用中心孔專用磨床磨削 采用這種方法可以達(dá)到較高的精度和效率，表面粗糙度可達(dá)Ra0.32μm，圓度可達(dá)。 1.5.3空心軸類零件典型加工工藝路線 關(guān)于表面粗糙度為Ra1～0.5μm，精度為7級(jí)的一般傳動(dòng)空心軸，起典型工藝路線為：正火→車端面、打中心孔→粗車各表面→精車各表面→銑花鍵、鍵槽等→熱處理精車外圓→精車內(nèi)圓→精磨外圓→

28、檢驗(yàn)。 空心軸類零件的粗車、半精車雖然都是在車床上進(jìn)行，但隨著批量不同，所選的機(jī)床也不同，加工方法存在較大差異。一般單件小批量生產(chǎn)中使用臥式車床，大批量則廣泛采用液壓仿形車床或多刀位半自動(dòng)車床；對(duì)于形狀復(fù)雜的零件，在轉(zhuǎn)塔車床或數(shù)控車床上加工的效果會(huì)更好。 軸上有花鍵、鍵槽等次要加工的空心軸類零件，一般在精車外圓后磨削之前進(jìn)行。因?yàn)槿粼诰嚽熬豌姵鲦I槽，在精車時(shí)由于斷續(xù)切削而容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工質(zhì)量，又容易損壞刀具，也難以控制鍵槽的尺寸要求；當(dāng)然，它們的加工也不宜放在主要表面的磨削之后進(jìn)行，以免劃傷已加工好的主要表面。 在空心軸類零件的加工過程中，通常都要安排適當(dāng)?shù)臒崽幚?，以保證零件的力

29、學(xué)性能和加工精度，并改善切削加工性。一般毛坯鍛造后安排正火工序，而調(diào)質(zhì)處理則安排在粗加工后，以消除粗加工產(chǎn)生的應(yīng)力以及獲得加好的金相組織。如果工件表面有一定的硬度要求，則需要在磨削之前安排淬火工序或在粗磨后、精磨前安排離子滲氮等處理溫度較低的處理工序。 第2章 空心軸類零件的程序編制 數(shù)控加工工藝與編程是一門重要的專業(yè)課程，理論和實(shí)踐性強(qiáng)，是對(duì)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)的綜合應(yīng)用，這門課程對(duì)于實(shí)際操作數(shù)控機(jī)床提出了一定級(jí)別的要求，與相關(guān)課程知識(shí)有著緊密的聯(lián)系。數(shù)控車削加工工藝遵循機(jī)械加工工藝?yán)碚摰幕驹怼６诳招妮S類零件中孔的加工為居多。 孔加工是機(jī)械加工中面廣量大的加工方式。工程上規(guī)定孔深L和孔

30、徑d0之比大于5的孔稱為深孔。在孔加工中, 40%以上是深孔加工。在數(shù)控加工中采用立式加工中心和數(shù)控銑床進(jìn)行孔加工是最普通的加工方法。但是當(dāng)進(jìn)行深孔加工時(shí),則較為困難。深孔加工中除合理選擇刀具和切削用量外,還需解決3個(gè)主要問題:排屑、冷卻鉆頭和使加工周期最小化。本文從編程方面討論解決深孔加工的主要問題。所以數(shù)控程序編制也是很有技術(shù)含量的。 2.1數(shù)控編程的概念 數(shù)控機(jī)床是一種高效的自動(dòng)化加工設(shè)備，他嚴(yán)格按照加工程序自動(dòng)對(duì)被加工工件進(jìn)行切削加工。我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序。與數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用軟件相對(duì)應(yīng)的是數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)軟件，系統(tǒng)軟件用于系統(tǒng)工作內(nèi)部的控制。

31、 數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，他們使用的數(shù)控程序語(yǔ)言規(guī)則和格式也不盡相同。在編制數(shù)控加工程序前，首先應(yīng)了解數(shù)控程序的主要工作內(nèi)容，程序編制的工作步驟，每一步應(yīng)遵循的工作原則等，最終才能獲得滿足加工要求的數(shù)控程序。 采用數(shù)控機(jī)床加工零件，首先要編寫表示加工零件的全部工藝過程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)的加工程序，以控制機(jī)床的運(yùn)作來切削加工零件。所以應(yīng)必須根據(jù)零件圖紙與工藝方案用數(shù)控機(jī)床規(guī)定程序格式和指定的代碼來編制零件程序給出工件運(yùn)動(dòng)的方向和坐標(biāo)值，以及數(shù)控機(jī)床進(jìn)給的速度，主軸的啟停，正反轉(zhuǎn)以及冷卻開關(guān)的動(dòng)作，刀具夾緊等加工信息，將之記錄在控制介質(zhì)上，并輸入數(shù)控裝置，從而控制數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。 這種從零件圖紙到

32、制成數(shù)控控制介質(zhì)的過程稱為數(shù)控程序的編制。 2.2手編數(shù)控程序的特點(diǎn)與步驟 手工編制主要有人工來完成程序編制工作中的各個(gè)階段的工作。一般是針對(duì)幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單的適合用手工來編制程序。 手工編程的特點(diǎn)是，消耗的時(shí)間長(zhǎng)，容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，無法勝任復(fù)雜零件的編程。據(jù)國(guó)外的資料統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時(shí)，一段程序的編制時(shí)間與在機(jī)床上運(yùn)行的時(shí)間之比的值平均為30：1，而數(shù)控機(jī)床很難開動(dòng)的原因中20%～30%是由于加工程序編制困難，編程時(shí)間較長(zhǎng)。 手工編程的步驟。 2.2.1分析工件圖樣 分析工件的材料、形狀、尺寸、精度以及毛坯形狀和熱處理?xiàng)l件等，以便確定 該

33、零件是否適合在機(jī)床上加工，或適合在哪一種機(jī)床上加工。只要有那些屬于小批量，形狀復(fù)雜，精度要求高以及加工周期短的零件才適合數(shù)控加工。同時(shí)要明確加工類容和要求。 2.2.2確定加工工藝過程 對(duì)零件圖樣作了全面分析的前提下，確定零件加工方法（例如采用的工件夾具，裝夾定位方法等、加工路線（如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、進(jìn)給路線等）及切削用量等工藝參數(shù)（例如切削速度，進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速、切削升讀和寬度）。制定數(shù)控加工時(shí)，除考慮數(shù)控機(jī)床使用的合理性及經(jīng)濟(jì)外，還應(yīng)考慮所用工件夾具應(yīng)便于安裝，便于協(xié)調(diào)工件以及數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸關(guān)系。對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)選在容易找正并在加工過程中容易檢查的位置，進(jìn)給路線盡量短，并使數(shù)值容

34、易計(jì)算，加工安全可靠等。 2.2.3數(shù)值計(jì)算 根據(jù)工件圖及確定的加工路線和切削用量，計(jì)算出數(shù)控車床所需要的輸入數(shù)據(jù)。數(shù)值計(jì)算主要包括計(jì)算工件的輪廓基點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)等。 2.2.4編寫零件加工程序單 根據(jù)加工路線，計(jì)算出刀具運(yùn)動(dòng)的軌跡坐標(biāo)值和已確定的切削用量以及輔助動(dòng)作，依據(jù)數(shù)控裝置規(guī)定使用的指令代碼和程序格式，逐段編寫零件加工程序單。編程人員必須對(duì)所用數(shù)控機(jī)床的性能、程序指令和代碼都非常熟悉才能正確編寫出加工程序。 2.2.5程序輸入數(shù)控系統(tǒng) 程序單編好之后，需要通過一定的方法將其輸入到數(shù)控系統(tǒng)。通常的輸入方法有： （1） 手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入 所編寫程序單的內(nèi)容，通過數(shù)控系統(tǒng)

35、鍵盤上各種數(shù)值、字母、符號(hào)鍵進(jìn)行輸入， 同時(shí)利用CRT顯示內(nèi)容進(jìn)行檢查。這就是將程序單的內(nèi)容通過數(shù)控機(jī)床的鍵盤手動(dòng)輸入到數(shù)控系統(tǒng)。 （2） 用控制介質(zhì)輸入 控制介質(zhì)多采用穿孔紙帶、磁帶、磁盤等。穿孔紙帶上的程序代碼通過光電閱讀機(jī)輸入給系統(tǒng)，控制數(shù)控機(jī)床工作。而磁帶、磁盤是通過磁帶收錄機(jī)、磁盤驅(qū)動(dòng)器等裝置輸入數(shù)控系統(tǒng)。 （3） 通過數(shù)控機(jī)床的通信接口輸入 將數(shù)控加工程序通過與機(jī)床控制通信接口的電纜快速直接輸入到數(shù)控機(jī)床。 2.2.6校對(duì)加工程序 通常數(shù)控加工程序輸入完成之后，需要校對(duì)其是否有誤。一般是將其加工程序 到數(shù)控機(jī)床后空運(yùn)行檢驗(yàn)同時(shí)看其模擬軌跡，以檢驗(yàn)機(jī)床運(yùn)作

36、和運(yùn)動(dòng)軌跡是否正確。 2.2.7首件試加工 校對(duì)后的加工程序還不能確定出因程序計(jì)算不準(zhǔn)確或刀具調(diào)整不適當(dāng)造成加工誤差大小，因此還必須通過首件試切的方法來來進(jìn)行實(shí)際檢查，進(jìn)一步考察程序單的正確性并檢驗(yàn)工件的加工精度是否達(dá)到要求。根據(jù)試切情況反應(yīng)來進(jìn)行修改程序單和尺寸補(bǔ)償?shù)?，知道加工出滿意的為止。 2.3數(shù)控車編程如何確定加工方案 2.3.1零件分析 分析被加工零件圖樣，明確加工路線和技術(shù)要求。在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，考慮主要因素概括為三點(diǎn)：零件技術(shù)要求能否保證，對(duì)提高生產(chǎn)率是否利，經(jīng)濟(jì)上是否合算。 （1）確定工件坐標(biāo)。工件坐標(biāo)系的選擇原則是既方便編程，又方便在機(jī)床上建立坐標(biāo)系。 （

37、2）選擇合理的加工參數(shù)。在加工過程中，應(yīng)根據(jù)刀具和零件精度要求來選擇合理的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和加工深度。 （3）確定工藝路線。首先應(yīng)確定起刀點(diǎn)應(yīng)便于檢查和裝夾工件；其次確定粗、 精車路線，在保證零件尺寸精度和表面光潔度以及加工參數(shù)要求的前提下，盡可能以最少的加工路線完成零件加工，以提高效率；最后確定換刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)是加工過程中刀架進(jìn)行自動(dòng)換刀的位置，換到位置的選擇應(yīng)考慮在換刀過程中不發(fā)生干涉現(xiàn)象。 （4）合理選著刀具。加工零件的形狀和精度要求，選擇適合的刀具進(jìn)行加工。 2.3.2確定加工方案的原則 加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。 在數(shù)控機(jī)

38、床加工過程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。 制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。 2.3.3加工路線與加工余量的關(guān)系 在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作

39、一定的切削加工。 (1)對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線 (2)分層切削時(shí)刀具的終止位置 2.3.4車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，因其傳動(dòng)鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具沿主進(jìn)給軸軸方向位移一個(gè)螺距即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，會(huì)受到以下幾方面的影響： (1)螺紋加工程序段中指令的螺距（導(dǎo)程）值，相當(dāng)于以進(jìn)給量（mm/r）表示 的進(jìn)給速度F，如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，其換算后的進(jìn)給速度（mm/min）則必定大大超過正常值。 (2)刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升/降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ) 運(yùn)算速度的約束，由于升/降頻特性

40、滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出的“超前”和“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙的螺距不符合要求。 (3)車削螺紋必須通過主軸的同步運(yùn)行功能而實(shí)現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈 沖發(fā)生器（編碼器）。當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，通過編碼器發(fā)出的定位脈沖（即主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)所發(fā)出的一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號(hào)）將可能因“過沖”特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí)而導(dǎo)致工件螺紋產(chǎn)生亂扣。 因此，車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： (4)在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速； (6)當(dāng)螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長(zhǎng)度和切出長(zhǎng)度考慮比較充裕，即螺紋進(jìn)給距 離超過圖樣上規(guī)定螺紋的長(zhǎng)度較大時(shí)，可選擇適當(dāng)高

41、一些的主軸轉(zhuǎn)速； (6)當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機(jī)床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)速時(shí)，則可 選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速； (7)通常情況下，車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速螺應(yīng)按其機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定 的計(jì)算式進(jìn)行確定。 第3章 空心軸實(shí)例數(shù)控加工簡(jiǎn)單分析 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，導(dǎo)致產(chǎn)品更新?lián)Q代的加快和人們需求的多樣化，產(chǎn)品的生產(chǎn)也趨向種類多樣化、批量中小型化。為適應(yīng)這一變化，數(shù)控（NC）設(shè)備在企業(yè)中的作用愈來愈大。我校作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)職校，為順應(yīng)時(shí)代潮流，重點(diǎn)建設(shè)數(shù)控專業(yè)，選購(gòu)了FANUC Mate Oi數(shù)控車床。它與普通車床相比，一個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)零件變化的適應(yīng)性強(qiáng)，更換零件只需改變相應(yīng)的

42、程序，對(duì)刀具進(jìn)行簡(jiǎn)單的調(diào)整即可做出合格的零件，為節(jié)約成本贏得先機(jī)。 數(shù)控車床雖然加工柔性比普通車床優(yōu)越，但單就某一種零件的生產(chǎn)效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數(shù)控車床的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對(duì)提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。 在此總結(jié)的一些適用于FANUC Mate Oi數(shù)控車床指令，包括G、M、S、T。其中G指令為準(zhǔn)備功能指令，M指令為輔助功能指令，S為主軸轉(zhuǎn)速控制指令，T為刀具選擇指令。下表列出了部分常用的指令代碼及含義。 代碼符號(hào) 代碼含義 代碼符號(hào) 代碼含義 G90 絕對(duì)值輸入

43、 G31 等導(dǎo)程螺紋切削 G91 相對(duì)值輸入 G32 跳步功能 G00 快速點(diǎn)定位 M02、M03 程序結(jié)束 G01 直線插補(bǔ) M00 程序停機(jī) G02、G03 順圓和逆圓插補(bǔ) M01 選擇停機(jī) G28 自動(dòng)返回參考點(diǎn) M98 調(diào)用子程序 G04 暫停 M99 子程序結(jié)束 3.1實(shí)例加工工藝簡(jiǎn)單分析 在這里，先主要介紹兩個(gè)典型的空心長(zhǎng)軸零件。第一

44、個(gè)圖是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪軸零件簡(jiǎn)圖見圖一。 圖 一 它的傳統(tǒng)的深孔加工成型工藝為：鉆孔→擴(kuò)孔→粗鉸大錐面孔→粗鉸小錐面孔→精鉸大錐面孔→鉸小錐面孔→鏜小頭尾孔；所用刀具：深孔鉆頭、深孔鏜頭、深孔鉸刀、結(jié)構(gòu)鋼材料深孔鏜桿；專用設(shè)備：深孔鉆床 T2120。 改進(jìn)后深孔加工的成型工藝為：鉆孔→擴(kuò)孔→粗鉸大錐面孔→粗鉸小錐面孔→精鏜深孔型面→精鉸大錐面孔→精鉸小錐面孔→鏜小頭尾孔；刀具：深孔鉆頭、深孔鏜頭、深孔鉸刀、深孔鏜桿、硬質(zhì)合金長(zhǎng)刀桿、鏜刀頭；專用設(shè)備：

45、深孔鉆床 T2120、深孔鏜床 KDM-618。 第二個(gè)圖是機(jī)床主軸的零件簡(jiǎn)圖，見圖二。 該機(jī)床主軸是單一軸心線階梯軸，工藝過程較長(zhǎng)，定位和加工都較復(fù)雜。 由于渦輪軸是特殊且復(fù)雜難加工的零件，所以這里先不討論其具體加工過程，只作為了解。下面為機(jī)床主軸的加工工藝過程和檢驗(yàn)方法。 車床空心主軸加工工藝過程 序 號(hào) 工 序 內(nèi) 容 定 位 基 面 設(shè) 備 10 鍛造 20 正火 回火爐 30 鋸斷，保證總

46、長(zhǎng)為8531.5 鋸床 40 鉆中心孔 小端外形 鉆床 50 粗車各外圓（余量2.5～3）Ф115外圓只車一段 大端外形及端面，小端中心孔 C731液壓仿形車床 60 (1)粗車B面、Ф180外圓，量粗車法蘭后端面及Ф115外圓，半精車Ф100外圓為；車小頭端面保留中心部分（不大于） （1）小端外形，表面（搭中心架） （2）大端外形，小端中心孔 C630車床 70 鉆Ф50中心導(dǎo)向孔 小端外形Ф80表面 C630車床 80 鉆Ф50中心通孔 小端外形，Ф100表面 C630車床 90 調(diào)質(zhì)處理，硬度230～250HBS 100

47、 車小端面，車內(nèi)孔（光出即可，長(zhǎng)度不少于10），空口倒角 大端外形，Ф80表面 C620車床 110 半精車各種外圓及1:12錐面，留磨量0.5～0.6，螺紋外徑磨量0.2～0.3，Ф72、Ф80外圓車至尺寸 大端外形，小端口倒角 C731M液壓仿形車床 120 （1）半精車大端法蘭，半精車莫氏錐孔，車環(huán)槽Ф830 （2）半精車法蘭后端面，半精車Ф115外圓，車各沉割槽及斜槽，倒角 （1）小端外形，Ф100外圓（搭中心架） （2）大端外形，小端孔倒角 C620車床 130 擴(kuò)中心Ф50通孔 大端外形，Ф80外圓 深孔鉆床 140 熱處理：按圖中Ф180、Ф1

48、00 Ф90、各部位調(diào)質(zhì)高頻淬火，硬度54HRC，B段面孔C48 150 （1）精車B端面及Ф1001.5內(nèi)凹面 （2）車小端莫氏6#錐孔，精車端面，內(nèi)外倒角 （1）小端外形，Ф100外圓 （2）大端外形，Ф80外圓 620車床 160 半精車給外圓（余量0.12～0.15）、1:12錐面（留磨量0.2～0.3）、螺紋外圓、法蘭外圓及后端面 用錐套心軸夾持，找正Ф80、Ф100外圓，徑向跳動(dòng)不大于0.03 M1432B外圓磨床 170 （1）銑鍵槽16h10 （2）銑鍵槽12h10 (1)Ф95外圓 (2)Ф82外圓（在Ф100處加輔助支撐） 3#萬能

49、銑床 180 鉆法蘭各孔，用沖頭在孔口倒角 B面，Ф180外圓及鍵槽 專用鉆床 190 粗、精車M952、M902、M762螺紋，精車法蘭后端面 大端外形，小端孔倒角；找正Ф100、Ф80外圓，徑向圓跳動(dòng)不大于0.05 C6150車床 200 精車各外圓、A、B面、1:12錐面，90h5外徑工藝要求為90 錐套心軸夾持，找Ф100、Ф80外圓，徑向跳動(dòng)不大于0.01 M1432B外圓磨床 210 精磨大端錐孔 找正Ф100、Ф80外圓，徑向圓跳動(dòng)不大于0.005，以Ф82軸肩做軸向定位 專用磨床 3.2 基本數(shù)控車的程序編制 這里只簡(jiǎn)單介紹FUNAC系統(tǒng)

50、的一些基本程序公式及運(yùn)用。 從圖中可以看出，該零件的各個(gè)表面都是圓柱面，沒有什么橢圓面或二次曲線面等，所以像G73這樣的指令可以不用了，多用G71這樣的指令。而在實(shí)際生產(chǎn)中G71卻不怎么用，除了階梯多且表面復(fù)雜的情況。 G71的公式為： G71 U(Δ) R(Δe); G71 P(Ns) Q(Nf) U(Δu) W(Δw) F; 例如主軸小端面?7295的部分可這樣編制： G00 X80；（若毛坯為?76） Z0.2； G71 U1.5 R0.5； G71 P10 Q20 U0.2 W0.05 F0.1； N10 G00 X0 ； G01

51、Z0 ； X72 C1 ； Z-95 ； X72 ； …… 圖中除了簡(jiǎn)單的車外圓外，還有攻螺紋和切槽等。先簡(jiǎn)單介紹螺紋的車削公式。數(shù)控車車削螺紋的指令有G92、G76和G32 。在實(shí)際加工中，G32用的比較少，G92和G76用的比較多。G92適用車削牙高較小的螺紋，G76適用車削牙高較深的。他們的公式為： G92 X(U) Z(W) F ； G76 P（m）（r）（a）Q(Δdmin) R(d) ； G76 X Z R(i) P(k) Q(Δd) F(I) ； 例如圖中M762的螺紋，可以用G76指令編寫如下： G00 X78

52、 ； Z-96 ； G76 P020000 Q50 R0.2 ； G76 X73.4 Z-116 P1300 Q200 F2 ；（螺紋導(dǎo)程為20） …… 剩下的是工藝槽，工藝槽和普通的槽在程序編寫上有點(diǎn)區(qū)別。普通槽可以用G75指令切削，也可手編程序切削。若槽寬比較寬，一般用G75指令。下面是數(shù)控車加工程序，毛坯為190： N1;(外圓切削) G00 X194;, Z2; G71 U2 R0.5; G71 P10 Q20 U0.2 W0.02 F0.2; N10 G00 Z0; G01 X-1; X72; Z-95; X76; Z-120

53、; X80; Z-190; X86; Z-290; X90; Z-405; G00 X194; N20 G40 Z2; Z150; N2;(精加工) G00 X194; Z2; G70 P10 Q20; G00 Z150; N3;(車螺紋) G00 X80; Z2; Z-95; G76 P020000 Q50 R0.2; G76 X73.4 Z-119 P1300 Q200 F2; G00 X94; Z-310; G76 P020000 Q50 R0.2; G76 X87.4 Z-330 P1300 Q200 F2

54、; G00 X94; Z150; 參考文獻(xiàn) [1] 姜雪梅. 空心長(zhǎng)軸深孔加工工藝研究.沈陽(yáng)：沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，2011年. [2] 王亞麗. 空心長(zhǎng)軸深孔加工技術(shù)分析.黑龍江：中國(guó)第一重型機(jī)械股份公司重裝事業(yè)部技術(shù)質(zhì)量部，2012年. [3] 劉國(guó)興. 空心軸的加工. 河南:河南新機(jī)股份有限公司. [4] 龐俊忠. 超長(zhǎng)精密內(nèi)深孔加工. 西安：西安工業(yè)大學(xué)，2013年. [5] 羅杜宇. 高精度空心軸的數(shù)控加工. 廣州:華南理工大學(xué),2008年. [6] 張棉好. 深孔加工的數(shù)控編程. 浙江: 浙江師范大學(xué)交通學(xué)院,2006年.

55、 [7] 石志孝. 機(jī)械加工領(lǐng)域的深孔加工工藝探討. 蘭州:蘭州理工大學(xué),2007年. [8] 孫 超. 機(jī)械制造工藝.北京：高等教育出版社，2009年. Deep hole in the machine tool spindle and DF Introduction In the manufacturing process of the entire machine tool spindle, the machining spindle somra kn

56、ife hole is one of the main bottleneck restricting the spindle-scale production. The somra knife holes located in the center of the spindle is a run through the full length of the through hole of the spindle, through this hole, pull the toolholder shank is tensioned and positioned at the distal end

57、of the tapered surface on the spindle, as shown in Figure 1. In accordance with the definition of deep hole, hole depth greater than 10 times the diameter should be called a deep hole. Through the spindle No. 40 and 50 of the two types of boring and milling spindle statistics spindle broaches hole d

58、epth to diameter ratio in the range of 26.6 to 35, are deep hole. The somra knife holes have become a bottleneck restricting the spindle production two reasons. First, the spindle after forging a solid cylinder of material on the solid material with ordinary twist drill deep hole drilling is to reso

59、rt to a method and, therefore, become the most labor, a time-consuming work. The drilling only occupied the whole roughing step is nearly 1/2 to 2/3 of the time, the accuracy of the hole can only reach IT11 to IT14, the amount of deflection of the straightness of the bore axis in the actual machin

60、ing process to achieve 1 to 2 mm (measured in the length of 600 mm). This hole is the basis of sequence processing cylindrical process, the quality of the hole after the sequence must be given adequate attention. Second, modern machine tool manufacturing technology development direction of the high-

61、speed, high-precision, at home and abroad machining center spindle speed is generally 8 000 to 12 000 r / min, and high-speed electric spindle spindle speed is even higher. When the machine tool spindle rotating at high speed, even if only a small eccentricity, will produce very large unbalanced cen

62、trifugal force. The amount of unbalance caused by vibration and noise, unable to meet the design speed of the machine tool spindle. According to the level of the recommended values ??of the degree of balance, the accuracy of the machine tool spindle balance G1, then the amount of eccentricity of the

63、 spindle assembly as a whole is only a few microns. An integral part of the entire spindle assembly in strict accordance with the symmetry of the design, but the amount of deflection of the spindle hole far exceeds this limit, many times in subsequent processing operations to remove material from th

64、e outer to fix the center, but can not be corrected hole straightness defects for spindle assembly or difficult to achieve high precision balance. Spindle deep hole machining problem not only affects productivity, but also become a bottleneck constraints of technology to improve. he shaft consists

65、of two components, connected through a transition fit 28H7/m6. Combination, each cylindrical, holes, slots and other dimensions of the reference position of DF degree of runout, concentricity were 0.02mm, 0.012mm and 0.01mm, requires two reached before the press-fit precision press-fit no longer wor

66、king. Therefore, to consider after assembly concentricity, runout requirements. From two of the structure, there are many similarities, there is a stepped bore with precision, there are coaxial with the hole required steps are cylindrical, axial, radial dimension closer to, the use of the same material, the same heat treatment conditions . Therefore both processes are the same. These two parts, the first to meet the requirements of the drawings made ??stepped hole, and then machining