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典型轴类零件的数控车削加工工艺及编程设计

卡附表机械加工工序卡附表.机械加工工序卡前言数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的些重要行业汽车轻工医疗等的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势,是提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力,是使国家加速经济发展提高综合国力和国家地位的重要途径。下面来对阶梯轴零件进行阐述。零件图图.为阶梯形零件轴，试对该零件进行工艺分析，编制工艺过程卡工序卡，列出加工刀具卡，并编制其数控加工程序。图.零件图.零件的结构分析从图.中可以看出，该零件属于阶梯轴，其主要特征由内外圆柱面圆弧面圆锥面槽及螺纹等形状特征组成。该零件的视图符合国家标准，位置精确，表达清楚，几何要素间的关系明确，尺寸标注完整清晰。.技术要求的分析零件的技术要求主要包括尺寸精度形状精度位置精度表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。该零件的尺寸精度要求较高，最高公差为.，在加工这些部位时需要进行粗精加工，并保证刀具的锋利性零件图中的外圆表面对内孔基准面有同轴度要求，其值为.，因此此两表面应该在同次装夹中完成零件图中表面粗糙度最高为.,在数控车床中可以保证此要求。此外，该零件还规定了热处理要求，即调质处理，该零件为钢，调质可达到此要求。毛坯的设计毛坯是根据零件所要求的形状，工艺尺寸等方面而制成的供进步加工使用的生产对象。毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。确定毛坯的形状与尺寸的步骤是首先选取毛坯加工余量和毛坯公差其次将毛坯加工余量叠加在零件相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差，其总的要求是减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。因此毛坯要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。根据该零件的特征，以及考虑到该零件为中批量生产，因此在选择毛坯时应该考虑到经济性，尽可能的减少加工余量，节省成本。综合考虑，选择该零件的毛坯为，材料为钢。加工设备的选择分析零件图可知，本设计加工的零件特征包括外圆槽螺纹圆弧圆锥，加工工序复杂。为减少换刀和对刀时间，保证良好精度和表面粗糙度要求，选择温州广州数控设备有限公司生产的，该机床项目技术参数项目技术参数床身上最大回转直径，卡盘直径，拖板上最大回转直径，主轴转速机械，变频，轴最大行程，尾座套筒内孔锥度，轴最大行程，尾座套筒移动量，最大加工长度，尾座套筒直径，轴快速进给速度，刀位数，轴脉冲当量.，刀方尺寸，定位精度.，主电机功率.，重复定位精度.，机床外形尺寸长宽高，主轴通孔直径，机床重量，主轴内孔锥度。工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。综合考虑以上原则以及该零件的形状特征，确定该零件的工艺路线如下工序下料工序车右端外轮廓工序车左端外轮廓工序尖边倒钝工序热处理工序检验工序入库刀具的选择在金属切削加工过程中，刀具直接完成切削工作。刀具切削性能的优劣，直接影响到工件被加工表面的质量切削效率刀具的使用寿命和加工成本的高低。合理选择刀具切削部分的材料以及刀具几何形状和结构是十分重要的。在选择刀具时，应根据机床的加工能力工件材料的性能加工工序切削用量以及其它相关因素正确选择刀具和刀柄。通常优先选用常用刀具，对于不同材料的零件，般都有适合其切削的刀具。刀具在切削过程中，要承受切削力高温冲击和振动，并被磨损。与普通机床相比，数控加工时对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好精度高，而且要求尺寸稳定耐用度高断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率。刀具选择总的原则是安装调整方便刚性好耐用度和精度高，在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。刀具材料应具备以下几个方面的性能足够的硬度和耐磨性足够的强度与韧性高的耐热性良好的导热性良好的工艺性能和工艺性。硬质合金是将些难溶的高硬度的合金碳化物微米数量级粉末与金属粘结剂混合，经加压成形，烧结而成的粉末冶金材料。合金碳化物是硬质合金的主要成分，具有高硬度高熔点和化学稳定性好等特点，因此硬质合金的硬度耐磨性耐热性均超过高速钢，硬质合金的常温硬度为，切削温度达到时，仍能进行切削，且切削性能比高速钢好，切削速度可提高倍。硬质合金的性能取决于化学成分碳化物粉末粗细及其烧结工艺。在满足加工要求的条件下，综合考虑该零件的加工效率，决定选用可转位刀。本题零件的具体刀具如下表.所示表.数控加工刀具卡加工工序刀具号刀具名称刀具规格刀具材料工序外圆车刀切槽刀刀宽外圆车刀麻花钻镗刀切槽刀.刀宽工序外圆车刀螺纹车刀切削用量与传统加工相比，数控加工的显著特点是自动化程度高加工质量稳定适合复杂型面零件的加工高速化高精度高效率工艺复杂机多用柔性化高。“工欲善其事，必先利其器”。刀具的切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量，因此，数控加工中切削用量确定至关重要。编程人员必须掌握切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。切削用量是在机床调整前必须确定的重要参数，它对切削力功率消耗刀具磨损刀具耐用度加工精度和表面质量等均有明显的影响。因此，合理选择切削用量对提高切削效率，保证加工质量和降低加工成本具有重要的作用。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能功率扭矩，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。要确定合理的切削用量，既要从理论上充分认识切削用量，又要将理论上得出的切削用量运用到实际中去，这样才能综合机床刀具加工材料确定最佳的切削用量。.切削用量的具体参数零件的切削过程可看作是刀具从零件的毛坯上切除多余工件材料的过程。刀具和工件之间的相对运动包括主运动和进给运动。主运动的速度即为切削速度，进给运动的大小用进给量来表示，吃刀的大小称为切削深度。切削速度进给量和切削深度称为切削用量的三要素。切削速度。在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度表示为式中表示完成主运动的刀具或工件的最大直径表示主运动的转速。切削深度。等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距对于车削对于铣削为吃刀深度。进给速度。表示工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量表.切削用量选取表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度进给量背吃刀量切削速度进给量背吃刀量硬质合金或涂层硬质合金碳钢.低合碳钢.铸铁.不锈钢切削用量的选取粗加工时，般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本。它的主要目的是快速地去除工件表面的残余金属，所以在机床功率允许的前提下应尽可能的提高效率，以便提高机床的利用率。在确定切削用量时，首先应该考虑切削深度，这样可以达到在短时间内快速除去金属的目的，提高单位时间内的切削量。精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率经济性和加工成本。它的目的是要得到加工尺寸和降低工件的表面粗糙度，理想的尺寸精度取决于机床精度和加工残余的均匀程度，因此，要避免在加工过程中受力的突然变化，使切削力均匀工件的表面粗糙度主要取决于切削速度，切削速度的大小是由刀具直径的大小和主轴转速的高低决定的。综上所述，根据该零件的工艺特性，确定该零件的切削用量如表.所示。表.数控切削用量表加工部位加工刀具号主轴转速进给速度切深粗精粗精粗精车外轮廓车外轮廓.切槽钻孔镗孔切槽车螺纹编制工艺卡片编制机加工艺卡片是用来指导工人加工的，般简易的工艺卡片中需编制简易的工艺流程工序名称工装等。固定产品的工艺卡片比较复杂，每工步都需编制卡片，卡片中包含本工序加工图，加工刀具，测量量具，设备，定位等。本题中的机械加工工艺卡片及工序卡片见附录。数控编程.数控编程的分类数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式，即使在自动编程高速发展的将来，手工编程的重要地位也不可取代，仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中，许多重要的经验都来源于手工编程，并不断丰富和推动自动编程的发展。自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。该零件特征简单，采用手工编制程序即可。.数值的计算该零件右端图形结构比较复杂，尺寸计算困难，在计算该段编程点的尺寸时，采用计算机自动找点的形式，首先运用电子图版将零件图绘制出来，然后运用软件的坐标标注功能，将所需要编程的点的坐标列出，如表图.所示。图.当然这个数值是不能直接写入数控程序的，图中的值在数控车床中为机床的轴坐标值，值为车床中的轴坐标值，由于本人习惯于直径编程，因此需要将值乘以后方写如数控程序。左端的轮廓比较简单，采用手工计算即可得出。因此不做解说了。.加工程序清单右端程序清单外圆车刀.切槽刀,外圆车刀外圆车刀麻花钻镗刀切槽刀左端程序清单外圆车刀.螺纹车刀.数控加工仿真数控加工仿真，可以检验程序的走刀路径是否正确，发现错误时可以能够及时的检验，并能够发现需要改进的地方。使输入机床的程序准确，效率高。该零件的仿真结果如图.和.所示。图.右端程序仿真结果图.左端程序仿真结果通过以上仿真后，在软件中进行刀路测试，可得到该零件的刀具轨迹路线，即加工路线图。如图.和.所示。图.右端走刀路线该图中红线表示外圆车刀的走刀路线，绿线表示切槽刀的走