螺紋階梯軸數(shù)控編程加工設計

螺紋階梯軸數(shù)控編程加工設計,螺紋,階梯,數(shù)控,編程,加工,設計 湖南信息職業(yè)技術學院 2020 屆學生畢業(yè)設計任務書 學生姓名 學 號 專業(yè) 班級 畢業(yè)設計題目 螺紋階梯軸零件加工工藝與編程 課題類型[1] 工藝設計類 課題來源[2] 生產(chǎn)實際 畢業(yè)設計時間 2019年9月10日-2020年5月30日 指導老師 課題目標 1、課題目標 本次設計主要完成的任務為繪制CAD零件圖和毛坯圖，編寫螺紋階梯軸零件的加工工藝分析，并且填寫加工工藝卡和加工工序，還需要完成零件的程序。通過繪制CAD零件圖鍛煉了CAD軟件操作能力，通過分析加工工藝和填寫加工卡片鍛煉了機械加工工藝分析的能力，通過編寫加工程序，讓學生更加熟練的掌握了G代碼的使用，為以后做一名出色的數(shù)控編程工程師，打下了堅實的基礎。 2、課題說明 2.1題目的來源 本次設計的零件圖叫做螺紋階梯軸零件，本課題來源于專業(yè)技能抽查題庫中，通過分析該零件可以考察學生對于機械加工工藝，加工程序的掌握程度。 2.2研究的背景和意義 數(shù)控機床是近帶工業(yè)的里程碑，很多軸類零件都會使用數(shù)控車床來加工，用數(shù)控設備加工的零件效果高，正確率高，一些特殊的圓弧和螺紋都可以通過編寫代碼把零件加工出來，而普通設備做這些就需要大量的實踐和學習才能完成，所以研究數(shù)控編程技術具有非常重要的意義。 有些零件的表面粗糙度達到了Ra0.8μm，就需要使用磨床加工，但是先進數(shù)控加工設備和超硬的加工刀片就可以完成以車代磨技術來加工，所以研究的價值很高，軸類零件是數(shù)控車床加工的代表性零件，比如光軸，階梯軸，螺紋軸，軟軸等，研究軸的加工工藝在數(shù)控技術基礎領域具有代表性，并且軸上有鍵槽，需要銑床加工，體現(xiàn)了本次設計需要車銑復合加工，具有綜合性。 課題任務及 要求 本課題任務要求撰寫指定零件的加工工藝與程序編寫說明書，說明書包括圖紙工藝分析，毛坯選擇，加工設備選擇和程序編寫等內(nèi)容。 所需提交的資料： 1. 畢業(yè)綜合實踐任務書; 2. 畢業(yè)綜合實踐開題報告； 3. 作品說明: 1) 摘要、緒論； 2) 零件圖的工程圖、夾具圖（要求AutoCAD軟件繪圖），工程圖繪制比列1：1，圖形用于工藝分析； 3) 零件圖分析； 4) 毛坯材料、尺寸選擇零件加工方案選擇（設備、切削用量、工序的選擇）； 5) 刀具的選擇（刀具卡片）； 6) 數(shù)控加工工藝卡片； 7) 數(shù)控加工程序設計； 8) 小結； 9) 參考文獻。 4、答辯PPT 。 實施步驟及時間安排 1、畢業(yè)設計選題：2019年09月10日～9月16日 2、擬定畢業(yè)設計方案，提交設計思路：2019年9月17日～9月30日 3、確定設計方案，進行產(chǎn)品的圖紙/加工工藝設計：2019年10月1日～2020年3月30日 4、按要求撰寫畢業(yè)設計成果：2020年4月01日～4月15日 5、制作答辯PPT ：2020年4月15日～4月25日 6、畢業(yè)設計答辯資料的提交：2020年4月25日～4月30日 7、畢業(yè)答辯：2020年5月11-12日 8、畢業(yè)設計修改、資料整理與提交：2020年5月13日～5月30日 成果表現(xiàn)形式 1、零件加工工藝規(guī)程文件編制：提交零件工程圖（UG、Pro/E、AutoCAD）等格式、工序卡片、零件數(shù)控加工程序。 2、撰寫《學生畢業(yè)設計作品（產(chǎn)品）》說明書；按要求撰寫《學生畢業(yè)設計作品（產(chǎn)品）》說明書，不少于10000字（約25頁左右）。 專業(yè)教研室意見 教研室主任： 年 月 日 所在院部 意見 院部負責人： 年 月 日 備注：[1] 課題類型：產(chǎn)品設計類、工藝設計類、方案設計類等。 [2] 課題來源：教學科研、生產(chǎn)實際、社會實際、模擬等。 學生畢業(yè)設計 成 果 課題名稱 螺紋階梯軸零件加工工 藝與編程與 姓 名 學 號 班 級 專 業(yè) 機械設計與制造 院 部 機電工程學院 指導教師 2 目錄 一、畢業(yè)設計方案 1 1.1課題的背景及意義 1 1.2課題基本內(nèi)容及解決的主要問題 1 1.3課題設計步驟、方法及進度安排 2 二、零件特點及工藝分析 3 2.1螺紋階梯軸的功用和結構特點 3 2.2螺紋階梯軸的零件分析 3 三、零件加工工藝 6 3.1生產(chǎn)綱領計算 6 3.2毛坯選擇 6 3.3基準選擇 7 3.4加工方法及工序的確定 7 3.5選擇加工設備和工藝裝備 10 四、 螺紋階梯軸數(shù)控編程 16 4.1確定編程零點 16 4.2編寫加工程序 16 4.4機械加工工藝過程卡 19 4.5機械加工工序卡 20 總結 27 參考文獻 28 一、畢業(yè)設計方案 1.1課題的背景及意義 現(xiàn)代機床最突出的點就是數(shù)字化控制技術，傳統(tǒng)的機床改變了人的工作方式，增加人的體力，現(xiàn)代化數(shù)控化控制技術給了機床一個“大腦”，讓數(shù)控機床可以執(zhí)行輸入的指令，從而加工出曲面和一些難度較高的特征。 隨著機床的發(fā)展，現(xiàn)代化的數(shù)控機床可以根據(jù)機床的溫度，乳化液的消耗，潤滑油的消耗，導軌的磨損情況等作出相應的調整或者報警。并可以通過電腦控制機床檢驗刀具的磨損情況，工件的加工效果等，并且以文字的形式傳遞到電腦上面，供操作者判斷目前的加工效果，這些都是數(shù)控機床智能化的提現(xiàn)，讓數(shù)控機床的操作更加簡單，加工更加便捷，加工效果有了顯著提高，加工成本有了明顯的降低。 相對于三軸加工中心出現(xiàn)的五軸數(shù)控加工中心提高了數(shù)控機床的加工范圍，減少了零件的裝夾次數(shù)，并且可以加工更加復雜的形狀和空間曲面，這樣以前沒有加工條件的產(chǎn)品會進一步優(yōu)化，推動了整個制造業(yè)的發(fā)展。五軸加工中心可以把以前的多個工序的零件統(tǒng)一在一起加工完成，減少了換刀的時間，搬運的時間和對刀的時間，并且減少裝夾就可以避免重復裝夾帶來的加工誤差。 現(xiàn)代化的數(shù)控機床配備了機器人自動上料和搬運成品，是目前數(shù)控機床可持續(xù)發(fā)展的重要條件，在以后的設計中數(shù)控機床會更加完善，精度更高。 數(shù)控機床是近帶工業(yè)的里程碑，很多軸類零件都會使用數(shù)控車床來加工，用數(shù)控設備加工的零件效果高，正確率高，一些特殊的圓弧和螺紋都可以通過編寫代碼把零件加工出來，而普通設備做這些就需要大量的實踐和學習才能完成，所以研究數(shù)控編程技術具有非常重要的意義。 有些零件的表面粗糙度達到了Ra0.8μm，就需要使用磨床加工，但是先進數(shù)控加工設備和超硬的加工刀片就可以完成以車代磨技術來加工，所以研究的價值很高，軸類零件是數(shù)控車床加工的代表性零件，比如光軸，階梯軸，螺紋軸，軟軸等，研究軸的加工工藝在數(shù)控技術基礎領域具有代表性，并且軸上有鍵槽，需要銑床加工，體現(xiàn)了本次設計需要車銑復合加工，具有綜合性。 1.2課題基本內(nèi)容及解決的主要問題 本次設計主要是關于螺紋階梯軸的數(shù)控加工工藝分析和數(shù)控編程加工，其中涵蓋了機械加工工藝分析，機械制圖，數(shù)控編程等專業(yè)技術，具體細分下來又包含了CAD軟件的操作，機械加工中切削加工刀具，量具，夾具以及加工設備的選擇，是在學院經(jīng)過三年的專業(yè)技術學習以及在企業(yè)實習之后的一次全方面總結。本次設計的研究主要是圍繞以下幾點： 1：收集資料，充分了解零件材料牌號和使用場合，收集關于軸類零件加工工藝分析的資料進行學習分析。 2：根據(jù)給定的圖片，在CAD軟件中繪制結構完善零件的線寬，標注，技術要求等參數(shù)，零件共有一個主視圖和兩個剖視圖。 3：編寫數(shù)控加工工藝卡，數(shù)控加工工序卡片，并且繪制定位和夾緊符號。 4:編寫加工程序，程序主要指令為G71，G75等格式。 1.3課題設計步驟、方法及進度安排 1.3.1 課題設計步驟、進度 1、畢業(yè)設計選題：2019年9月7日～2019年9月14日 2、確定課題，提交畢業(yè)設計任務書：2019年9月14日～2019年9月19日 3、擬定畢業(yè)設計方案：2019年9月20日～2019年9月30日 4、進行具體的作品設計： 2019年10月1日～2019年11月30日 5、 撰寫畢業(yè)設計報告和畢業(yè)設計成果報告書：2019年12月1日～2020年2月28日 6、準備答辯：2020年3月1日～2020年3月15日 7、答辯資料的提交：2020年3月16日～2020年3月20日 8、畢業(yè)答辯：2020年3月21日～2020年4月15日 9、畢業(yè)設計修改、資料整理與提交：2020年4月16日～2020年4月25日 1.3.2方法 1、圖書館查閱資料； 2、網(wǎng)上收集相關專業(yè)文獻與資料； 3、請教相關專業(yè)老師，結合車工加工實際撰寫說明書 二、零件特點及工藝分析 2.1螺紋階梯軸的功用和結構特點 軸是穿在軸承中間或車輪中間或齒輪中間的圓柱形物件，但也有少部分是方型的。軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。按軸的形狀分：光軸、階梯軸、實軸、空心軸，本次設計的軸為階梯軸，在右端有螺紋結構，所以稱為螺紋階梯軸。 軸上有兩個鍵槽，可以安裝平鍵帶動齒輪進行運動，從而傳遞扭矩。 2.2螺紋階梯軸的零件分析 本次設計螺紋階梯軸零件如圖1所示，零件右端為階梯結構的軸，左端設計M24螺紋，上面有寬度8mm鍵槽等特征，零件結構合理，尺寸標注清洗，零件技術要求規(guī)定，1、熱處理HRC28-32，表面處理Ct.O，2、銳邊倒鈍去毛刺。 熱處理HRC28-32指的是機械行業(yè)常用的一種硬度范圍，HRC表示洛氏硬度，HRC28~32一般是碳鋼經(jīng)過調質處理（淬火+高溫回火）后的硬度，具有比較高沖擊韌性和綜合機械性能，表面處理Ct.O的意識為對表面進行氧化處理，通常理解為發(fā)黑出來，可以對零件起到保護的作用。 圖1螺紋階梯軸零件圖 2.2.1 尺寸精度的要求分析 軸是機械設備中最常見的零件結構，常見的軸有減速器中的傳動軸，數(shù)控車床的車床主軸，數(shù)控銑床上面的Z軸等都是軸類零件，軸類零件可以傳動轉速，提供扭矩等，所以軸零件加工時要保證零件的表面質量和尺寸精度，這樣軸在工作的時候工作壽命才能延長。 本次設計零件的材料為為45#，材料價格較低，加工時切削性能好，選擇這種材料可以減少一點加工難度。 螺紋階梯軸最大輪廓φ48x160mm，零件的最大輪廓無公差尺寸要求，主要保證的尺寸為φ35外圓，經(jīng)濟加工精度為k7級，尺寸公差需要控制在上偏差0.002，下偏差0.027的范圍之內(nèi)，加工完成之后可以使用規(guī)格為25-50mm的外徑千分尺進行測量。 Φ40外圓，經(jīng)濟加工精度為m6級，尺寸公差需要控制在上偏差0.009，下偏差0.025的范圍之內(nèi)，加工完成之后可以使用規(guī)格為25-50mm的外徑千分尺進行測量，兩個φ40外圓對稱分布，這樣可以保證軸的結構是對稱的，收到的扭矩和壓力也是對稱的。 螺紋指的是在圓柱或圓錐母體表面上制出的螺旋線形的、具有特定截面的連續(xù)凸起部分。螺紋按其母體形狀分為圓柱螺紋和圓錐螺紋；按其在母體所處位置分為外螺紋、內(nèi)螺紋，按其截面形狀（牙型）分為三角形螺紋、矩形螺紋、梯形螺紋、鋸齒形螺紋及其他特殊形狀螺紋，零件左端設計M24普通外螺紋，加工完成之后可以使用M24螺紋環(huán)規(guī)進行測量。 零件需要設計寬度8mm的鍵槽，槽的經(jīng)濟加工精度為N6級，尺寸公差需要控制在上偏差0.032，下偏差0.01的范圍之內(nèi)，加工完成之后使用規(guī)格為0-150mm的游標卡尺分進行測量。 2.2.2形位公差精度的要求分析 形位公差一般也叫幾何公差包括形狀公差和位置公差。任何零件都是由點、線、面構成的，這些點、線、面稱為要素。機械加工后零件的實際要素相對于理想要素總有誤差，包括形狀誤差和位置誤差。這類誤差影響機械產(chǎn)品的功能，設計時應規(guī)定相應的公差并按規(guī)定的標準符號標注在圖樣上。 首先確定零件的設計基準A是φ40的外圓，首先確定φ48外圓兩端的面關于設計基準A的垂直度為0.03mm，右端的φ40外圓關于設計基準A的同軸度為0.015mm。 2.2.3表面粗糙度的要求分析 表面質量越高的零件，表面越光滑，最高可以達到鏡面的程度，通過來說，如果想提高零件的使用壽命，提高零件的表面質量是最有效的辦法。表面質量如果的好壞在耐磨性上體現(xiàn)在以下幾點： 1：表面質量過大過小的零件在于其他的零件配合的時候，磨損量都會加大，所以需要工藝設計時給零件一個合理的表面粗糙度值，數(shù)控加工工程師按照指定的數(shù)值加工。 2：在機械加工過程中，如果出現(xiàn)加工產(chǎn)生的殘余應力等問題，雖然這些問題都出現(xiàn)在表面極小的位置上，也會留下一個安全隱患。 3：表面粗糙度最合理的位置就是Ra0.8-Ra1.6μm之間，在這個間隙被加工出的零件配合度正常，不會出現(xiàn)單個位置的急劇磨損，也不會出現(xiàn)零件完全貼合咬死情況。 表面質量如果的好壞在配合性上體現(xiàn)在以下幾點： 機械產(chǎn)品一般的配合要求就是過渡配合，間隙配合，過盈配合等，如果表面粗糙度的Rz值太大的話，對后期的配合是很不利的，比如機器開始運轉，配合的表面是不斷的在磨損。 如果Rz值太大，那么機器從初期就會開始磨損，如果Rz值很少，機器就會在很長一段時間內(nèi)不磨損。 參考《機械制造技術課程設計指導教程》P13表1-9外圓加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度和表1-11平面加工方案的經(jīng)濟精度和表面粗糙度。 零件未注表面粗糙Ra=12.5μm，確定外圓的經(jīng)濟加工精度為IT11級。 圖紙標注φ35外圓和φ40外圓的表面粗糙Ra=1.6μm，查表后確定經(jīng)濟加工精度為IT7級。 鍵槽的兩個側面的表面粗糙Ra=3.2μm，查表后確定經(jīng)濟加工精度為IT8級，鍵槽的底面表面粗糙Ra=6.3μm，查表后確定經(jīng)濟加工精度為IT9級。 三、零件加工工藝 3.1生產(chǎn)綱領計算 使用UG里面的測量體質量得到螺紋階梯軸的質量為1.25kg，在機械產(chǎn)品中小于4kg的零件都被稱為輕型零件，假設本次設計的零件的年產(chǎn)量為Q=400件/年，則通過公式： ..........（式1） 本次設計的零件為輕型零件，根據(jù)《機械制造基礎課程設計指導教程》第5頁，表1-5（機械加工零件生產(chǎn)類型的劃分）中100-500的加工量屬于小批生產(chǎn)，本次設計的螺紋階梯軸零件的生產(chǎn)量為413，所以為小批生產(chǎn)。 3.2毛坯選擇 毛坯的制造形式多種多樣，常見的有鑄造，鍛造等，鑄造包括了砂型鑄造，機器鑄造，壓鑄等，鍛造包括了自動鍛和模具鍛，但是鍛造和鑄造都比較適用于較為復雜的零件，本次設計的階梯軸零件結構較為簡單，所以毛坯類型為熱軋圓鋼棒料，熱軋圓鋼的規(guī)格為5.5-250毫米，其中，5.5-25毫米的小圓鋼大多以直條成捆供應，常用作鋼筋、螺栓及各種機械零件：大于25毫米的熱軋圓鋼，主要用于制造機械零件或作無縫鋼管坯。 零件的最大外輪廓為φ48x160mm，首先可以確定圓鋼是有標準的一般都是整數(shù)比如10,20等規(guī)則的圓鋼嗎，所以設計毛坯直徑為φ50mm，長度根據(jù)《機械制造基礎課程設計指導教程》第37頁，表2-14確定毛坯的長度余量為2mm，所以毛坯尺寸為φ50x164mm。 圖2螺紋階梯軸毛坯圖 3.3基準選擇 3.3.1工件的定位 工件的定位就是在機床上把零件夾緊，夾緊通常來說都是限制零件的六個自由度，但是在實際加工中都沒有必要完全限制住，比如車削加工時還有旋轉的自由度，銑床在使用平口鉗也沒有把零件完全定位就夾緊了，所以說工件的定位是相對的，只要把工件相對于機床固定好，保證加工的安全性就可以了。 3.3.2粗加工基準的選擇 粗基準：工件加工的第一工序或最初幾道工序中，只能用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準，這種定位基準稱為粗基準。簡單的說粗基準:用未加工過的表面所作的定位基準。 首先以φ50毛坯面為粗加工基準，進行加工。 3.3.3精加工基準的選擇 對于精基準的選擇有一下原則： （1）基準重合原則。 （2）基準統(tǒng)一原則。 （3）互為基準的原則。 （4）自為基準原則。 （5）便于裝夾原則。 精加工基準選擇φ40外圓面和φ48外圓端面為精加工基準，銑床加工是使用專用夾具裝夾，以兩個φ40外圓為基準加工。 3.4加工方法及工序的確定 一般表面的加工方式是車削加工，銑削加工等，本次設計也不例外。 通過分析零件的表面質量和判斷出零件的經(jīng)濟加工精度，從而可以得到零件的加工方法，本次設計《機械制造技術基礎課程設計指導教程》P13表1-9外圓的經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度，表1-11平面的經(jīng)濟加工精度和表面粗糙度來分析零件的表面粗糙度質量。 零件φ35外圓的表面粗糙度Ra=1.6μm，確定經(jīng)濟加工精度為IT7級，對應的加工方式為粗車—半精車—精車加工，φ40外圓的表面粗糙度Ra=1.6μm，確定經(jīng)濟加工精度為IT7級，對應的加工方式為粗車—半精車—精車加工。 M24螺紋首先車削加工螺紋外徑，然后使用螺紋車刀加工，鍵槽的表面粗糙度Ra=3.2μm，確定經(jīng)濟加工精度為IT8級，對應的加工方式為粗銑—精銑加工。 3.4.2擬定工藝路線 數(shù)控車床加工可以實現(xiàn)循環(huán)加工，自動換到的功能，從而提高加工的安全性和加工效率，本次設計準備使用下料—熱處理—車端面—車外圓—車端面—車外圓—車槽—車螺紋—銑鍵槽—檢驗。 3.4.3乳化液的選擇 切削液在機床加工中有對刀片冷卻，對工件清洗和防銹的作用，目前市場上使用最多的就是乳化液，首先在機床上面注入50%的乳化液，然后在注入50%的水，進行攪拌。需要注意乳化液不要和皮膚接觸，容易造成過敏等傷害。 在加工時開啟乳化液，可以降低刀具溫度，提高加工的表面質量，并且乳化液會沖走鐵削，對零件進行沖洗，乳化液使用一段時間之后就會有細菌侵入，需要及時更換。 3.4.4工藝路線方案對比 編寫機械加工工藝路線首先要考慮車間的水平，然后是考慮零件的加工基準等問題，設計兩套加工工藝對比得到最合適的一套。 1方案一： 工序1： 下料Φ50X164mm。 工序2： 去毛刺，飛邊。 工序3： 三爪卡盤裝夾，找正外圓，車端面，車平即可。 工序4： 車削加工φ35，φ40，φ48外圓，其中φ30和φ40外圓留磨床加工余量0.3mm，φ48外圓到尺寸要求。 工序5： 掉頭裝夾找正，車端面，保證總長度160mm。 工序6： 車削加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，其中φ35和φ40外圓留磨床加工余量0.3mm，螺紋大徑到尺寸要求。 工序7： 車削加工3x1.5mm槽，到尺寸要求。 工序8： 磨床加工φ35，φ40外圓，到尺寸要求。 工序9： 銑床加工2處鍵槽，到尺寸要求。 工序10： 鉗工使用板牙攻絲。 工序11： 銳邊倒鈍。 工序12： 按尺寸要求檢查。 方案二： 工序1： 下料Φ50X164mm。 工序2： 去毛刺，飛邊。 工序3： 三爪卡盤裝夾，找正外圓，車端面，車平即可。 工序4： 車削加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，螺紋大徑到尺寸要求。 工序5： 車削加工3x1.5mm槽，到尺寸要求。 工序6： 掉頭裝夾找正，車端面，保證總長度160mm。 工序7： 車削加工φ35，φ40，φ48外圓，其中φ35和φ40外圓留磨床加工余量0.3mm，φ48外圓到尺寸要求。 ....... 與方案一相同的工序省略。 首先分析第一套方案，是先加工左端，在加工右端，車削加工時為了提高零件的表面質量選擇了車削之后磨削加工外圓的方案，螺紋使用了板牙攻絲，這種方案雖然能夠保證表面質量但是效率不高，現(xiàn)在以車代磨的工藝已經(jīng)成熟，超硬刀片完全可以替代砂輪，并且使用板牙攻絲效率更低，所以是不可取的。 在第二套方案中進行了修改，外輪廓完全使用車削加工，但是螺紋還是使用板牙加工，并且是先加工的螺紋一端，這樣容易造成螺紋在裝夾中收到損失。 綜合分析兩套加工工藝，并沒有安排熱處理加工工藝，綜合上述兩種方案，分析一套正確的方案如下： 工序1： 下料Φ50X164mm，去毛刺，飛邊。 工序2： 調質處理。 工序3： 三爪卡盤裝夾，找正外圓，車端面，車平即可。 工序4： 車削加工φ35，φ40，φ48外圓，到尺寸要求。 工序5： 掉頭裝夾找正，車端面，保證總長度160mm。 工序6： 車削加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，φ48外圓外圓端面，到尺寸要求。 工序7： 車削加工3x1.5mm槽，到尺寸要求 工序8： 車削加工M24外螺紋。 工序9： 銑床加工2處鍵槽，到尺寸要求。 工序10： 銳邊倒鈍。 工序11： 按尺寸要求檢查 3.5選擇加工設備和工藝裝備 3.5.1機床選用 數(shù)控車床選擇滕州市中科大機床機床廠生產(chǎn)的CK6140數(shù)控車床，車床價值3.8萬元，每一個重要的配合面都經(jīng)過鉗工刮研，機身使用HT200鑄造產(chǎn)生，鑄造時加入了很多特殊材料，更高了提升了機床的減震性，機床導軌淬火深度4mm，表面硬度更高，延長了機床壽命，實物圖如圖3所示。 圖3 數(shù)控車床 數(shù)控車床可以完成常見回轉類零件的加工制造，比如階梯軸，光軸，傳動軸等，還可以加工普通螺紋，梯形螺紋，圓弧螺紋等，特殊一點的偏心軸也可以使用數(shù)控車床加工。 普通車床上面的結構數(shù)控車床也會具備，但是數(shù)控車床不是齒輪傳動而是帶傳動，除此之外，每一個重要的配合面都經(jīng)過鉗工刮研，機身使用HT200鑄造產(chǎn)生，鑄造時加入了很多特殊材料，更高了提升了機床的減震性，機床導軌淬火深度4mm，表面硬度更高，延長了機床壽命。 銑床選擇XK5032銑床，數(shù)控加工的設備選擇法蘭克系統(tǒng)，法蘭克數(shù)控系統(tǒng)學習簡單，操作方便，適合新手入門學習，并且市場的占有率高，進一步熟悉之后，可以方便自己以后工作。 3.5.2選擇刀具 車床配合車刀加工，車刀有內(nèi)孔車刀，外圓車刀，車槽刀，車斷刀，內(nèi)螺紋車刀，外螺紋車刀，端面槽刀等，也有一些特殊的成型刀具。 本次設計車外圓選擇35°外圓車刀，如圖4所示。 圖4 外圓車刀 選擇3mm車槽刀加工槽，如圖5所示。 圖5 車槽刀 選擇60°螺紋車刀加工螺紋，如圖6所示。 圖6 螺紋刀 選擇45°端面車刀加工面，如圖7所示。 圖7 45°刀 用于銑削加工零件的刀具稱為銑刀，一般有立銑刀，面銑刀，鍵槽銑刀等。 圖8 立銑刀 綜合分析之后，確定刀具如果表 3-1所示。 表3-1零件刀具卡 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 刀尖圓弧半徑 備注 1 T0101 45°端面車刀 1 車端面 1.2 2 T0202 35°外圓車刀 1 車外圓 0.5 3 T0303 3mm車槽刀 1 車槽 0.2 4 T0404 60°螺紋刀 1 車螺紋 0.2 5 T0505 D6立銑刀 1 銑槽 3.5.3選擇量具 選擇量具的方法有兩種:一是按計量器具的不確定度選擇;二是按計量器的測量方法極限尺寸選擇。采用其中的一種方法即可。 綜合分析之后，確定刀具如果表 3-2所示。 表3-2零件量具卡 序號 量具名稱 規(guī)格 1 外徑千分尺 25-50mm 2 螺紋環(huán)規(guī) M24 3 游標卡尺 0-180mm 3.5.4計算切削用量和工時 車端面，選擇切削深度，進給量，切削速度，代入公式（2）計算得到轉速 。 ....................................（式2） 加工時取整為800r/min 用公式（3）計算加工時間： ....................................（式3） 計算外圓的加工。 以φ35外圓為例，粗加工時選擇切削深度，進給量，切削速度，代入公式計算得到轉速： ，加工時取整為700r/min 計算加工時間： 半精車選擇切削深度，每分鐘進給量，切削速度，代入公式計算得到轉速 ，加工時取整為800r/min 計算加工時間： 精車計算選擇確定切削深度，進給量，切削速度，代入公式計算得到轉速。 ，加工時取整為900r/min 計算加工時間： 車削加工槽 車削加工槽計算選擇確定切削深度，進給量，切削速度，代入公式計算得到轉速。 ，加工時取整為600r/min 計算加工時間： 螺紋車削n≤（1200/P）-K（K保險系數(shù)，一般取為80） n≤（1200/1.5）-80 n≤720，加工時取整數(shù)700 D6立銑刀粗加工鍵槽計算 選擇背吃刀量0.8mm，進給量0.2mm/r，銑削速度15m/min，將參數(shù)帶入公式進行計算如下： ，加工時取整為800r/min 計算加工時間： D6立銑刀精加工鍵槽計算 選擇背吃刀量1mm，進給量0.1mm/r，銑削速度20m/min，將參數(shù)帶入公式進行計算如下： ，加工時取整為1000r/min 計算加工時間： 4、 螺紋階梯軸數(shù)控編程 4.1確定編程零點 軸類零件編程時把編程的零件放在端面的中心位置，如圖9所示。 圖9 編程零點 4.2編寫加工程序 表4-1工序4車外圓程序卡 程序內(nèi)容 程序說明 O0001 程序名，O后面跟任意4位數(shù)字 T0101 選擇外圓車刀，對刀時選擇1號刀補 M3S800 轉速800，主軸正轉 G0X50 1號刀具快速移動到X50位置 Z10 1號刀具快速移動到Z10位置 G71U1R1 輪廓加工指令選G71 G71P10Q20U0.5F0.3 輪廓加工指令選G71，留加工余量0.5mm N10G1X32F0.1 具體加工路線 Z0 X35Z-1.5 Z-46.5 G2X38Z-48R1.5 G1X40 Z-38 X48 Z-103 N20G0X50 1號刀具快速移動到X50位置 Z100 1號刀具快速移動到Z100位置 G70P10Q20 選擇G70精加工程序 M05 M05主軸不在轉動 M30 程序加工結束，打開機床門，進行測量 表4-2工序6車外圓程序卡 程序內(nèi)容 程序說明 O0001 程序名，O后面跟任意4位數(shù)字 T0101 選擇外圓車刀，對刀時選擇1號刀補 M3S800 轉速800，主軸正轉 G0X50 1號刀具快速移動到X50位置 Z10 1號刀具快速移動到Z10位置 G71U1R1 輪廓加工指令選G71 G71P10Q20U0.5F0.3 輪廓加工指令選G71，留加工余量0.5mm N10G1X21F0.1 具體加工路線 Z0 X24Z-1.5 Z-32 X35 Z-55 G2X39Z-57R2 G1X40 Z-77 N20G0X50 1號刀具快速移動到X50位置 Z100 1號刀具快速移動到Z100位置 G70P10Q20 選擇G70精加工程序 M05 M05主軸不在轉動 M30 程序加工結束，打開機床門，進行測量 表4-3工序7車槽程序卡 程序內(nèi)容 程序說明 O0002 程序名，O后面跟任意4位數(shù)字 T0202 選擇車槽刀，對刀時選擇2號刀補 M3S600 轉速800，主軸正轉 G0X50 2號刀具快速移動到X50位置 Z-32 2號刀具快速移動到Z10位置 G75R1 選擇加工槽指令為G75，退刀1mm G75X21Z-32P2000Q2000F0.04 設計槽的終點坐標和每次進刀深度 G0X100 2號刀具快速移動到X100位置 Z100 2號刀具快速移動到Z100位置 M05 M05主軸不在轉動 M30 程序加工結束，打開機床門，進行測量 表4-4工序8車螺紋程序卡 程序內(nèi)容 程序說明 O0003 程序名，O后面跟任意4位數(shù)字 T0303 選擇螺紋車刀，對刀時選擇3號刀補 M3S700 轉速700，主軸正轉 G0X24 5號刀具快速移動到X27位置 Z10 5號刀具快速移動到Z10位置 G92X24Z-30.5F1.5 選擇G92車螺紋加工 X23.8 X23.5 X23.3 X23 X22.8 X22.5 G0X100 5號刀具開始結束，X方向退刀 Z100 5號刀具開始結束，Z方向進刀 M05 加工結束，用M05指令取消M03指令 M30 程序加工結束，使用M30回到第1行 表4-5工序9銑槽程序卡 程序內(nèi)容 程序說明 O1234 程序名，O后面跟任意4位數(shù)字 G17 G90 G54 G54對刀 確定加工平面 S1400 M03 轉速1400，主軸正轉 G00 G90 X-25 Y1 XY到起到刀 G43 Z34 H01 Z軸接近工件 G01 Z13.5 F700 G01下刀 X-41 開始加工第一個槽 G03 X-42 Y0 R1 G01 X-9 G03 X-8 G01 X-25 G00 Z34 X-116 G01 Z13.5 移動到第二個槽的位置 X-122 開始加工第二個槽 G03 X-123 Y0 R1 G01 X-110 G03 X-109 G01 X-116 G00 Z234 M05 M09 M30 G00 Z134 加工結束，Z軸抬刀 M05 加工結束，用M05指令取消M03指令 M30 程序加工結束，使用M30回到第1行 30 4.4機械加工工藝過程卡 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 1 頁 第1頁 材料牌號 45# 毛坯種類 棒材 毛坯外形尺寸 Φ50X164 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設備 工藝裝備 工時 準終 單件 1 下料 下Φ50X164圓鋼棒料，清理毛刺 G4228鋸床 游標卡尺 2 熱處理 調質處理 3 車端面 三爪卡盤裝夾，找正外圓，車端面，車平即可 CK6140車床 百分表、45o外圓車刀、游標卡尺、三爪卡盤 4 車外圓 車削加工φ35，φ40，φ48外圓，到尺寸要求。 CK6140車床 35o外圓車刀、游標卡尺、三爪卡盤 5 車端面 掉頭裝夾找正，車端面，保證總長度160mm。 CK6140車床 百分表、45o外圓車刀、游標卡尺、三爪卡盤 6 車外圓 車削加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，φ48外圓端面，到尺寸要求。 CK6140車床 35o外圓車刀、游標卡尺、三爪卡盤 7 車槽 車削加工3x1.5mm槽，到尺寸要求。 CK6140車床 3mm車槽刀、游標卡尺、三爪卡盤 8 車螺紋 車削加工M24外螺紋。 CK6140車床 60°螺紋車刀、螺紋環(huán)規(guī)、三爪卡盤 9 銑槽 銑床加工2處鍵槽，到尺寸要求 XK5032 D6立銑刀、游標卡尺、專用夾具 10 鉗工 銳邊倒鈍。 11 表面發(fā)黑 12 檢驗 按尺寸要求檢驗 機械加工工藝過程卡片 4.5機械加工工序卡 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 3 車端面 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CK6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 三爪卡盤裝夾，找正外圓 百分表 2 車端面，車平即可 45o外圓車刀、游標卡尺 800r/min 150m/min 0.1mm/min 1mm 0.1 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 4 車外圓 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CK6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 粗削加工φ35，φ40，φ48外圓，留半精加工余量1mm。 35o外圓車刀、游標卡尺 700r/min 80m/min 0.7mm/min 2mm 0.1 2 半精車加工φ35，φ40，φ48外圓，留精加工余量0.5mm。 35o外圓車刀、游標卡尺 800r/min 90m/min 0.35mm/min 0.5mm 0.3 3 精車加工φ35，φ40，φ48外圓，到尺寸要求。 35o外圓車刀、外徑千分尺 900r/min 100m/min 0.1mm/min 0.5mm 0.8 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 5 車端面 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CK6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 三爪卡盤裝夾，找正外圓 百分表 2 車端面，車平即可 45o外圓車刀、游標卡尺 800r/min 150m/min 0.1mm/min 1mm 0.1 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 6 車外圓 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CK6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 三爪卡盤 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 粗削加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，φ48外圓端面，留半精加工余量1mm。 35o外圓車刀、游標卡尺 700r/min 80m/min 0.7mm/min 2mm 0.1 2 半精車加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，φ48外圓端面，留精加工余量0.5mm。 35o外圓車刀、游標卡尺 800r/min 90m/min 0.35mm/min 0.5mm 0.3 3 精車加工M24螺紋大徑，φ35外圓，φ40外圓，φ48外圓端面，到尺寸要求。 35o外圓車刀、外徑千分尺 900r/min 100m/min 0.1mm/min 0.5mm 0.8 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 7 車槽 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CK6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 機用虎鉗 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 車削加工3x1.5mm槽，到尺寸要求。 3mm車槽刀、游標卡尺 600r/min 40m/min 0.04mm/min 2mm 0.08 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 8 車螺紋 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 車床 CK6140 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用家具 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 車削加工M24外螺紋 60°螺紋車刀 M24環(huán)規(guī) 720r/min 80m/min 1.5mm/min 0.4 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 機械加工工序卡片 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 螺紋軸零件 共 頁 第 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 9 銑槽 45# 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 棒材 Φ50×164 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 加工中心 XH714 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工序工時(分) 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉速 切削速度 進給量 背吃刀量 走刀次數(shù) 工步額定 1 粗銑加工2處鍵槽，留精加工余量0.5 D6立銑刀、游標卡尺 800r/min 15m/min 0.2mm/min 0.8 0.5 2 精銑加工2處鍵槽，到尺寸要求 D6立銑刀、游標卡尺 1000r/min 20m/min 0.1mm/min 1 0.5 編制 審核 會簽 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 標記 處記 更改文件號 簽字 日期 總結 經(jīng)過這次的畢業(yè)設計，總的來說就是讓每個學生都忙起來了，緊張起來。找出問題忙著去圖書館查資料，忙著去問老師問題，怎么去解決問題，雖然有太多的不懂，很多概念都很模糊，但是我們都堅持下來了，人總是在被逼的時候，在走投無路的時候，才能發(fā)揮自己的潛能。 成不成功沒關系，至少你做了，你花心思做了。很多人只是看結果，可是最讓人難忘的是那個過程，因為過程決定成敗。從零件的工藝分析，到零件的工序卡，到選擇毛胚，，到編數(shù)控程序的編制，數(shù)控程序的仿真，切削用量的計算，花費了大量的時間，絞盡了腦汁，求教了很多導師同學和朋友，終于完成了畢業(yè)設計。一個人不去問，不去請教是做不出東西的，通過這件事情，深刻的了解了自己的不足，明白了這個專業(yè)的博大精深，怎么去保證所需要的精度，以及一系列的后期工作。相信自己以后如果從事這個行業(yè)，一定會少走彎路，細心的做好自己的工作。 參考文獻 [1] 馬秀霞. 數(shù)控車床加工工藝[J]. 科技致富向導, 2014(18):159-159. [2] 華茂發(fā). 數(shù)控機床加工工藝[M]. 機械工業(yè)出版社, 2000. [3] 趙藝兵. 數(shù)控車床加工工藝分析與設計[J]. 中國制造業(yè)信息化：學術版, 2007, 36(6):39-41. [4] 曾翔, 羅光壽. 數(shù)控機床加工工藝分析和精度分析[J]. 中國高新技術企業(yè), 2011(1):181-183. [5] 王宏睿, 王志斌, 吳超. 數(shù)控機床加工工藝的研究[J]. 機械研究與應用, 2004, 17(5):65-67. [6] 田萍. 數(shù)控機床加工工藝及設備[M]. 電子工業(yè)出版社, 2005. [7] 張超英, 羅學科. 數(shù)控機床加工工藝、編程及操作實訓[M]. 高等教育出版社, 2003. [8] 田萍. 數(shù)控機床加工工藝及設備.第2版[M]. 電子工業(yè)出版社, 2009. [9] 賈偉, JIAWei. 基于描述邏輯的數(shù)控銑床加工工藝知識庫檢索[J]. 科教導刊, 2016(28). [10] 徐勇. 一種典型零件輪廓數(shù)控銑床加工工藝及編程設計[J]. 科技經(jīng)濟市場, 2014(02):16. [11] 付晉. 數(shù)控銑床加工工藝與編程[M]. 機械工業(yè)出版社, 2009. [12] 金晶. 數(shù)控銑床加工工藝與編程操作[M]. 機械工業(yè)出版社, 2006. [13] 王衛(wèi)兵. 數(shù)控編程100例[M]. 機械工業(yè)出版社, 2003. [14] 胡育輝主編. 數(shù)控銑床加工中心[M]. 遼寧科學技術出版社, 2005.