轴类零件数控加工工艺 毕业论文.doc

轴类零件数控加工工艺目录摘要1关健词11轴类零件加工简介11.1轴类零件的功用和种类11.2轴类零件的材料和毛坯12. 轴类零件的主要技术要求22.1轴颈22.2尺寸与形状精度22.3位置精度22.4表面粗糙度23轴零件机械加工的主要工艺问题33.1定位基准33.2加工顺序的安排33.3 热处理工序的安排34. 轴类零件的车削过程44.1零件图纸44.2评分要求64.3分析图纸74.4零件加工工艺74.5程序74.6零件的重要考点134.7零件加工注意事项、以及遇到的问题和解决方案13总结16参考文献16致谢17轴类零件数控加工工艺摘要：随着数控技术的发展和应用领域的不断扩大，数控加工技术对国计民生发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。机械制造工艺主要内容有：锻造，锻压，焊接，切削加工基础知识，车削，刨削、插削及拉削，钻削与镗削，洗削，磨削，齿面加工，精密加工和特种加工简介，机械加工工艺过程，典型零件的加工，钳加工与装配等关健词：轴类零件加工 加工工艺 编程 加工1轴类零件加工简介1.1轴类零件的功用和种类(1) 轴类零件的功用 轴类零件是机械产品中的一类典型零件，用来支承传动零件（如齿轮、带轮、凸轮等）传递转矩、承受载荷并保证装在轴上的零件（或刀具）具有一定的回转精度。（2） 轴的分类 轴类零件的结构特征是一类长颈必大的回转体。轴的分类方法很多： 按轴的结构形状分类：可分为光轴、台阶轴、空心轴和异形轴四类。按轴的长度与直径的比值分类：可分为刚性轴（l/d12）和绕性轴（l/d12）两类。按轴所受载荷不同分类：可分为心轴、传动轴、和转轴三类。 （3） 轴类零件的加工表面 轴类零件的加工表面通常有内、外圆柱面，内、外圆锥面，台阶平面和端平面。以及螺纹、花键、键槽和沟槽等1.2 轴类零件的材料和毛坯 （1） 轴类零件的材料 轴类零件的材料一般有碳素结构钢和合金结构钢两类。此外，在仪表中也有使用有色金属的。 应用最多的是45钢，用45钢制造的轴类零件，一般需经调质、表面淬火等热处理，可以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性主要适于中等复杂程度、一般重要的轴类零件。 对精度要求较高、转速较高的轴可采用中碳合金结构钢，如40cr、40mnb、35simn、38simnmo等 对在高转速、重载荷等恶劣条件下工作的轴，可采用参碳合金结构钢，如20cr、20crmnti、20mnvb等。 （2） 轴类零件的毛坯 圆棒料。分热轧和冷拉两种，用于一般要求的光轴和直径相差不大的台阶轴。 锻件。用于直径相差较大的台阶轴，以节省材料和减少切削加工工作量；对于直径相差虽不打，但要求有较高的抗拉、抗弯、抗扭转强度的重要轴，也采用锻件毛坯，以利用锻造提高材料的力学性能。 铸钢件。用于结构形状复杂或尺寸较大的轴。2. 轴类零件的主要技术要求2.2轴类零件的功用和种类 1.轴颈 轴上与其他零件相配合的外圆表面成为轴颈。轴颈是轴类零件的主要表面。 与轴上传动零件相配合的轴颈称为配合轴颈；与轴承相配合的轴颈成为支承轴颈。 轴的主要技术要求是指这些轴颈的尺寸精度、形状精度、相互位置精度和表面粗糙度要求。轴颈的尺寸、形状、位置精度的高地，对与之配合的传动零件和轴承的配合性质、配合精度及其回转精度有着直接的影响。 2.尺寸与形状精度 根据轴的使用要求不同，轴颈的尺寸精度通常为it9it6，高精度的轴颈尺寸精度为it5。 轴颈的形状精度（圆度、圆柱度）误差，应限制在轴颈的直径公差范围内，形状精度要求较高时，则应在零件图样上另行作出规定。 由于支承轴颈的精度将影响轴上所有传动零件的工作精度，所以支承轴颈的尺寸精度、形状精度应高于配合轴颈的尺寸精度、形状精度。 3.位置精度 轴类零件的最主要的相互位置精度是指配合轴颈轴线相对支承轴颈轴线的同轴度或配合轴颈相对支承轴颈轴线的圆跳动，以及轴肩端面对周线的垂直度。 形状精度和相互位置精度应高于尺寸精度。 3. 轴类零件接卸加工的主要工艺问题 3.1定位基准 轴是长径比较大的回转体零件，轴线是轴上各回转表面的设计基准，以轴两端的中心孔作精基准符合基准重合原则，并且在第一次安装中，可以加工多个外圆表面及端面，也符合基准统一原则。用中心孔定位加工的各外圆表面可以获得很高的位置精度。因此，中心孔是轴类零件的切削加工时最常用的定位基准。（1） 作为主要精基准的中心孔必须有足够高的精度和足够的支承能力，对中心孔的主要要求有： 中心孔结构尺寸的大小应与两端轴颈尺寸大小相适应，并且锥角应准确。中心孔尺寸不够喝锥角不准会使中心孔和机床顶尖很快磨损。中心孔的形式和尺寸规格已被标准化，可由gb/t145-2001中心孔查得。 中心孔应打在毛坯的轴线上，以保证各个外圆的加工余量均匀。 两端中心孔应在同一轴线上，以避免中心孔与顶尖接触不良而造而变形和磨损，致使圆度、圆柱度误差过大。 成批生产时，同一批毛坯两端中心孔的轴向距离应保持一致。 在加工过程中，应始终保持准确和洁净。（2） 除中心孔外，轴类零件加工时用作定位基准的还有外圆表面和内孔表面。 粗加工时，切削余量大，切削力也大，为了提高工艺系统的刚度，常采用轴的外圆表面定位，或外圆表面和中心孔共同作为定位基准。 空心轴加工内孔时，常用轴上加工过的合适的轴颈表面做定位基准。 精度较高的带孔轴类零件，在内孔钻出后，作为定位基准的中心孔消失，后继的轴的外圆表面的半精加工、精加工为了保证较高的相互位置精度而仍需要以中心孔作为定位基准，这是常采用如下措施： 轴上的通孔直径较小时，可直接在孔口加工出宽度不打2mm的60锥面，代替中心孔。 轴上的通孔直径较大，孔口锥度较小时，采用带中心孔的锥堵，以锥堵中心孔作为定位基准。锥堵具有较高的精度，其锥面与中心孔的同轴度误差极小，应根据轴孔配制，工艺过程中锥堵只能一次性使用，不允许卸下后重新安装使用，以避免由此而产生的安装误差。 轴上的通孔直径较大，孔口锥度较大时，采用带中心孔的锥套心轴装夹工件，用心轴上的中心孔定位。 3.2加工顺序的安排 （1）按照“先粗后精”的原则，将粗、精加工分开进行，先完成各表面的粗加工，再完成半精加工和精加工，而主要表面的精加工则放在最后进行。各加工阶段通常以热处理工序分界。轴为回转体，各外圆表面的粗、半精加工一般采用车削，精加工采用磨削。一些精密轴类零件的轴颈表面还需要进行光整加工。 （2）粗加工外圆表面时，应先加工直径大的外圆，后加工直径小的外圆，以避免一开始加工就明显降低工件刚度，引起弯曲变形和震动。 （3）空心轴的深孔加工应安排在工件经调质处理后和外圆经粗车或半精车之后进行。原因是调质处理工件变形较大，如若先加工深孔，调制引起的孔轴线弯曲变形不易或无法纠正；而外圆先精加工可以使深孔加工时有一个较精准的轴颈作为定位基准，从而保证孔与外圆的同轴，工件壁厚均匀。 （4）轴上的花键、键槽应安排在外圆经粗车或粗磨后、磨削或精磨前加工。 （5）轴上螺纹应在轴颈经表面淬火后进行加工，以避免因表面淬火引起螺纹变形。 （6）主要表面精精磨以后不宜再安排其他表面的加工，以免破坏表面的质量。3.3热处理工序的安排 结构尺寸不大的中碳钢普通轴类零件，一般在切削加工前进行调制热处理。 重要的轴类零件在机械加工过程中常需进行多次热处理，热处理工序的合理安排对零件质量有很大的英雄，必须根据需要，正确、合理地安排好各种热处理，以保证轴的力学性能及加工精度要求，并改善工件的切削性能。通常的安排如下：（1） 毛坯锻造后安排正火热处理，目的是消除锻造应力，改善金属组织，细化晶粒，降低硬度，改善切削加工性能。（2） 粗加工后安排调质热处理，目的是提高零件的综合力学性能，并作为需要表面淬火或氮化热处理的零件的预备热处理。（3） 工作中与配合零件有相对运动的轴颈和需要经常拆拆卸的配合表面，在半精加工后、精加工安排表面淬火处理，目的是提高这些表面的耐磨性4轴类零件的车削过程 下面以具体轴类配合零件的车削加工为例说明。4.1零件图纸 4.2评分要求数控车床高级评分表姓名钱 吉学校苏州技师学院准考证号难度系数1.1考件名称8时间300分钟起止时间总分考核项目考核内容及其要求配分评分标准检测结果扣分得分备注1编程、调试熟练程度10程序思路清晰，可读性强，模拟调试纠错能力强精加工程序只允许一次2粗糙度要求ra1.67每处粗糙度大于1.6扣1分ra3.23粗糙度大于3.2不得分3直径2410超差0.01扣6分4直径356超差0.01扣5分5直径4812超差0.01扣5分共两处，每处6分6长度106超差不得分7长度2068长度396超差不得分9长度806超差不得分10配合808超差不得分11m42内螺纹10用螺纹塞规检验，止端进不得分双头螺纹12m42外螺纹10用三针测量，超差不得分双头螺纹13倒角一处没有扣总分1分14自由公差尺寸每超差一处扣总分1分15超时扣分每超5分钟扣5分4.3分析图纸该零件是配合件，由二个零件组成:1号件是一个典型的实心轴类零件,由圆弧、割槽、外圆柱面、内孔、台阶轴、双线外螺纹组成。2号件是典型的薄壁零件，内孔有内双线螺纹。4.4零件加工工艺工艺分析 a 加工方案的确定 根据零件的加工要求，各表面的加工方案确定为粗车精车。 b 确定装夹方案 工件是棒料，为回转体，采用三爪自定心卡盘装夹。 c 确定加工工序零件毛胚为棒料，所需要加工的余量较多。在加工时，我们应遵循加工步聚先粗车加工去掉大的多余量，然后再精车加工来完成尺寸要求。表1-1 数控加工工序数控加工工序卡片产品名称零件名称材料零件图号8#8#45钢8#工步号工步内容刀具号主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/r)背吃刀量/mm备注装夹1：夹住棒料一头，留出长度大约90mm，车端面（手动操作），对刀，调用程序1手动操作钻中心孔中心钻10002粗/精车50外圆t1:75外圆左偏粗/精车刀500/10000.2/0.10.7/0.33钻孔t71623麻花钻3004粗/精车内孔t4:75外圆左偏粗/精镗孔刀400/9000.2/0.10.5/0.155车外螺纹t3：60外螺纹刀5006车内螺纹t5:60内螺纹刀5007切断t2:刀宽3.89mm外割刀4000.14装夹2：掉头，平端面，保证总长 表1-2 数控加工刀具卡数控加工刀具卡片工序号程序编号产品名称零件名称材料零件图号45钢9#序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径/mm加工表面备注1t175左偏外圆尖刀0.8外圆、端面硬质合金2t2外切槽刀（b=3.89）0.4外沟槽高速钢3t3外螺纹刀外螺纹硬质合金4t4镗孔刀0.8内表面硬质合金5t5内螺纹刀内螺纹硬质合金6t616中心钻钻中心孔高速钢7t723 钻头钻23的孔高速钢（3）刀具及切削参数的确定 刀具及切削参数的确定（见表1-2数控加工刀具卡）（4）进给路线的确定在数控加工中，刀具(严格说是刀位点)相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较等走刀路线4.5程序（1）工件坐标系的建立 以工件右端面的轴线与交点为编程原点建立工件坐标系。（2）参考程序零件加工程序（件一）sk081.mpfn1t1d1m3s600换刀n2g0x52z2起刀点n3cycle95(gk081a,1,0,0.15,0.15,0.3,0.2,0.1,1,0,0,1)cycle95粗加工参数n4g0x200z200换刀点n5m5m0程序暂停n6t1d1m3s1200换刀n7g0x52z2起刀点n8cycle95(gk081a,0,0,0,0,0,0,0.1,1,0,0,1)cycle95精加工参数n9g0x200z200换刀点n10m5m0程序暂停n11t2d1m3s4000换刀n12g0x44z2起刀点n13z-38n14g1x36.2f0.1n15x44n16z-39n17x36n18z-38n19x44n20g0x200n21z200n22m5m0程序暂停n23t4d1m3s400换刀n24g0x44z2起刀点n25cycle97(3,0,-10,-35,42,42,3,2,0.975,0.1,0,0,5,2,3,2)螺纹加工参数n26g0x200z200换刀点n27m5m0程序暂停n28t2d1m3s400换刀n29g0x52z2起刀点n30z-83n31g1x46f0.1n32x49n33z-82n34x47z-83n35x-0.5n36g0x200n37z200n38m5m2程序结束sk01a.spf子程序n1g1x33z0n2x35z-1n3z-10n4x38n5x42z-12n6z-39n7x46n8x48z-40n9z-43n10g2x48z-51cr=6n11g1z-55n12x38.723z-63.572n13g2x38.723z-66.428cr=3n14g1x48z-75n15z-53n16g0x52n17m17子程序结束 零件加工程序（件二）sk082.mpfn1t3d1m3s400n2gox38z2起刀点n3cycle95(gk082a,1,0,0.15,0.15,0.3,0.2,0.1,3,0,0,0.3)粗加工参数n4g0x200z200n5m5m0程序暂停n6t3d1m3s800换刀点n7g0x38z2n8cycle95(gk082a,0,0,0,0,0,0,0.1,3,0,0,0.3)精加工参数n9g0x200z200n10m5m0程序暂停n11t4d1m3s400换刀n12g0x38z2n13cycle97(3,0,0,-39,40.5,40.5,3,2,0.975,0.1,0,0,5,2,4,2)内螺纹加工参数n14g0z200n15x200n16m5m0n17t1d1m3s600换刀n18g0x52z2起刀点n19cycle95(gk082b,1,0,0.15,0.15,0.3,0.2,0.1,1,0,0,1)粗加工参数n20g0x200z200n21m5m0n22t1d1m3s1200n23g0x52z2n24cycle95(gk082b,0,0,0,0,0,0,0.1,1,0,0,1)精加工参数n25g0x200z200n26m5m0n27t2d1m3s400n28g0x52z2n29z-42n30g1x46f0.1n31x49n32z-41n33x47z-42n34x40n35g0x200n36z200n37m5m2程序结束sk082a.spf子程序n1g1x44.5z0n2x40.5z-2n3z-40n4g0x38n5m17子程序结束gk082b.spfn1g1x47z0n2x48z-0.5n3z-42n4g0x52n5m17子程序结束4.6零件的重要考点1) 内外螺纹的配合螺纹配合是匹配螺纹间松紧程度。配合等级是内、外螺纹基本偏差与公差的特 定组合2）内外双线螺纹的加工 有外双线螺纹，螺纹切削循环的进刀方式采用直进法进刀，因在螺纹切削循环中，每次的背吃刀量均相等，随着切削深度的增加，切削面积将越来越大，容易产生扎刀现象。所以因根据实际选择适当的vari参数。对于循环开始时刀具所到达的位置，可以使任意位置，但因保证刀具在螺纹切削完成后退回到该位置时，不发生任何碰撞。车削普通内螺纹的孔径可用下列近似公式计算: 车削塑性金属的内螺纹时 d孔d-p 车削脆性金属的内螺纹时 d孔d-1.05p 式中 d孔-车内螺纹前的孔径（mm） d-内螺纹的大径（mm） p-螺距（mm）3)通螺纹主要参数的计算（见表3-1普通螺纹主要参数的计算公式） 表3-1 普通螺纹主要参数的计算公式基本参数外螺纹内螺纹计算公式牙型角=60螺纹大径ddd=d螺纹中径d2d2d2=d2=d-0.6495p螺纹小径d1d1d1=d1=d-1.0825p牙型高度h1h1=0.5413p注：p为螺距3）外沟槽的加工 在车有螺纹零件时，常带有外沟槽的加工。因此，我们应该注意以下事项：1.槽宽、槽深，槽的大小选择合适的切刀(可以是自己手磨出来的)2.在加工时进给率应调大，不然会出现让刀现象3.在编写程序时，应注意割槽刀的走刀路线4）中径尺的正确使用1.中径尺是用来测量双线的螺纹检测工量具。在检测时，先校验中径尺的基准后。应反复测量得到工件螺纹的最大直径。 2公式 中径 dn = d 0.65p 测量范围在（gb197-1981）查表可得;c.3tud0ruy54.7零件的加工注意事项、以及遇到的问题和解决方案（1）加工内孔时要保证尺寸不能偏大主要由这些方面引起：车孔时，没有仔细测量；车孔时，主轴转速太高，车刀温度上升，切削液供应不足。预防方法是：仔细测量和进行试切削，降低主轴转速，加注充分的切削液。（2）孔的圆柱度超差主要由这些方面引起：车孔时，刀柄过细，刀刃不锋利，造成让刀现象，使孔径外大内小；车孔时，主轴中心线与导轨不平行。预防方法是：增加刀柄刚度，保证车刀锋利；调整主轴轴线与导轨的平行度。（3）表面粗糙度大主要由这些方面引起：产生积屑溜；刀柄刚度不够，切削时产生振动；高速切削螺纹时，最后一刀的背吃刀量太小或切削向倾斜方向排出，拉毛螺纹牙侧；工件刚度低，而切削用量选用过大。预防方法是：高速钢车刀切削时，因降低切削速度，并加切削液；增加刀柄截面积，并减小悬伸长度；高速切削螺纹时，最后一刀的背吃刀量一般要大于0.1mm，并使切削垂直于轴线方向排出