轴类零件加工分析编程

1、目 录摘要.(4)前言.(4)一、加工轴类零件介绍.（4）二、确定定位基准.（5）（一）粗基准的选择.(5) （二）精基准的选择.(6) 三、刀具的选择. .(6)（一）刀具选择应考虑的主要因素.(7)（二）本零件的刀具选择为.(7)四、切削用量的选择.（7）（一）主轴转速的确定.(8)（二）进给速度的确定.(8)（三）背吃刀量确定.(8)（四）确定切削用量.(9)五、相关计算.（9）六、确定加工方案.(9)七、设计程序.（12）结论.（14）结束语 .（15）参考文献.（16）附录.（17）典型轴类零件的加工工艺分析及编程摘要：本课题主要通过介绍典型轴类零件加工工艺及编程，使我们进一步巩固和

2、加强所学的知识，把所学的知识由理论转化为实践。深入地了解加工中出现的各种问题，找到解决的办法，能在以后的工作中出现类似的问题时能及时解决。轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。轴类零件的加工包含了所学的所有的数控知识：外圆、内孔、端面和台阶等一系列加工表面的加工，能充分的表现出所学的知识。通过本次设计也使自己了解在哪方面有欠缺，以后能在欠缺的地方能多用心的学习，当然也有自己掌握比较熟练的方面，能更好的了解自己的长处，在以后的实践中能更好运用。关键词：心轴 数控编程 工艺分析 前 言 近年来，我国的数控加工和数控设备的应用更加

3、广泛，其中包括以组合机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量更大。随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织，我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，大批跨国企业抢先登陆，高起点技建厂，我国企业广泛应用现代数控技术参与国际竞争。目前我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然造成数控专业的技术人才的短缺，所以培养现代数控技术人才成为普遍关注的热点。 此设计让我们毕业生更进一步的熟悉数控车床，确定加工工艺，学会分析零件为走上工作岗位打下基础。一、加工轴类零件介绍图1是模具心轴的零件简图（

4、单位：mm）。零件定向尺寸公差是±0.01mm，角度公差为±0.1，材料为45钢。毛坯尺寸为Ø66mm×100mm。需要加工外圆、内孔等。图1我们通常把长度大于直径三倍以上、截面形状为圆形的杆类零件称为轴类零件。轴类零件的共同特点是：一般都带有倒角、沟槽、螺纹、锥度、圆弧、键槽等内容。按轴的形状及轴心线位置可分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。此零件属于锥度心轴。图1所示为零件简图，包括M12深度为32的内螺纹、Ø20长度为62.02圆柱面、14°锥面、R19.4圆弧、Ø26圆弧、15

5、76;锥面及15°倒锥，以及3.2的粗糙度要求。轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料， 该零件材料为45号钢。 二、确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作定位基准，这种基准称为粗基准。在以后的工序中就应该用已加工过的表面作定位基准，这种基准称为精基准。（一）粗基准的选择 粗基准选择的是否正确，影响到各加工表面的余量分配，以及工件上加工面与不加工面的相对位置精度，具体选择时应考虑以下原则：1选择不需加工的表面做粗基准。该零件可选择毛胚的外圆柱面为粗基准。2若要保证某重要表面的加工余量均匀，则应选

6、择该表面作粗基准。该零件的各个表面都留有差不多的余量，可无需考虑此因素。3选择加工余量最小的表面作粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量。此零件右端锥面最高处余量最小，可选右柱面为粗基准。4选择较平整、光洁，面积足够大，定位稳定、加紧方便的表面作粗基准。表面一次加工时选用的为柱面棒料，粗糙度值一样，表面积也一样此情况无需考虑。5粗基准精度低，粗糙度值大，形状不平整，一般只能使用一次。（二）精基准的选择 在第一道工序之后，就应当使用精基准定位，其选择原则如下：1基准重合原则 即尽可能选用设计基准作定为基准，这样可避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差，容易保证加工面与其设计基准的相对

7、位置精度。2基准统一原则 应使尽量多的表面加工时都用同一个定位基准，以保证各加工面的位置精度。本论文中涉及的轴类零件就采用基准统一原则，M12深度为32的内螺纹、Ø20长度为62.02圆柱面、14°锥面、都采用右端柱面作为定位基准。3选择面积较大、精度较高、定位稳定、夹紧可靠的表面作精基准，而且所选的精基准应使夹具结构简单，装夹和加工工件方便。本零件采用三抓卡盘夹紧加紧方便，夹紧右端柱面面积大精度高。4自为基准 对于某些精加工或光整加工工序，要求加工余量小而均匀时，可用被加工面本身作精基准。5互为基准 为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准、反复加工。此零件中

8、左端和有端即为互为基准。在实际生产中，精基准的选择要完全符合上述原则，有时很难做到。所以，要根据具体情况进行分析，选择最有利的精基准。三、刀具的选择数控机床与普通机床相比较，对刀具提出了更高的要求，不仅要精度高、刚性好、装夹调整方便，而且要求切削性能强、耐用度高。因此，数控加工中刀具的选择是非常重要的内容。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。（一）刀具选择应考虑的主要因素1被加工的材工件料、性能：金属、非金属，其

9、硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。2加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。3工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。4刀具能承受的切削用量。（二）本零件的刀具选择为：序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T0193°外圆粗车刀1粗加工端面及外圆右偏刀2T0293°外圆精车刀1精加工端面及外圆右偏刀3T0393°内孔精车刀1加工内孔4T0460°螺纹车刀1攻螺纹5Ø10麻花钻1钻孔四、切削用量的选择 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀

10、量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。（一）主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。一般加工零件时，考虑工件材料为45号钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速800r/min,精加工一般选择1000r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车400 r/min，比较容易达到加工要求。主轴转速公式：n=1000v/d 式中n主轴转速（/ m

11、in）；切削速度（/ min），由刀具耐用度决定，高速钢v=1630m/min 硬质合金v=60m/min 工件或刀具直径（mm）。加工Ø26圆柱n=1000v/d=1000×60/×26=735/ min加工Ø20圆柱n=1000v/d=1000×60/×20=955/ min（二）进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应

12、选择较低的进给速度，得出下表粗车精车外圆0.2mm/r0.1mm/r内孔0.1mm/r0.05mm/r（三）背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的选择大致为粗 车精 车 外 圆1.5-2mm0.2-0.4mm内 孔1-1.5mm0.1-0.3mm螺 纹随进刀次数依次减少（四）确定切削用量根据本零件的情况切削用量可选择如下：1粗车外表面 车削端面时主轴转速 S=1000r/min, 车削外圆

13、时 S=800r/min,f= 0.2mm /r 。 2钻中心孔 主轴转速 S=1200r/min ， f= 0.1mm /r 。 3钻削内孔 4精车内表面 主轴转速 S=1000r/min,f= 0.1mm /r5粗车 26 、20表面、14°、15°锥面。 主轴转速 S=800r/min,f= 0.2mm /r 。 6精车外表面 主轴转速 S=1400r/min,f= 0.1mm /r 。 五、相关计算内孔大径D=M=12mm内孔小径d=M-P=12mm-1.5mm=10.5mm六、确定加工方案工序1 用三爪卡盘夹紧工件一端，用一号刀加工Ø64×38

14、柱面，并掉头用Ø3中心钻打中心孔。工序2 用三爪卡盘夹紧Ø64一端，另一端用顶尖顶住，用一号刀加工Ø20×62柱面及14°的圆锥，如图1-1。图1-1工序3 用Ø10中心钻钻螺纹底孔；用二号刀精车Ø20表面及14°锥面及背端面；用三号刀精扩孔并用四号刀攻螺纹，如图1-2。图1-2工序4 加工R19.4圆弧面；Ø26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面，装夹方式如图1-3、所示。A为换刀点远离工件以求安全。B为起刀点，既是复合循环的起点又是循环的终点。图1-3工序4的加工过程：先用复合循

15、环G71指令一层层加工，逐渐靠近由EFGH等基点组成的回转面。后两次循环的走刀路线都与BCDEFGH相似。用G71指令完成粗加工。精加工用G70指令完成，走刀路线是BCDEFGHB。在用固定循环指令加工出最后一个15度的倒锥面。典型轴类零件数控加工工艺卡片：工序号工序名称工 序 内 容工艺装备主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量/ mm备注010下料毛坯 64mm X 38mm卧式车床8000.21自动020粗车20mm X 62mm和14°圆锥卧式车床 800 0.2 1 自动030钻孔用10mm麻花钻钻螺纹孔底麻花钻 12000.1手动040精车20mm X 62

16、mm和14°锥面及被端面卧式车床 1400 0.1 1自动050精车M12深度为32的内螺纹60°螺纹车刀600 自动060粗车加工R19.4圆弧面；Ø26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面卧式车床800 0.2 1自动070精车加工R19.4圆弧面；Ø26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面卧式车床 1400 0.1 0.5自动080检验按图样尺寸检查各部七、设计程序 （打中心孔） （用Ø10麻花钻钻深度为35的内孔）O1; (加工左端外圆 锥度 内孔 螺纹)T0101 M03 S800;

17、(1号刀 主轴正传 转速 车外圆 锥度)G00 X100. Z100.; （安全点，及换刀点）X68. Z2.;G99 G71 U2. R1. F0.2;G71 P10 Q20 U1. W0;N10 G00 X20.；G01 Z0;Z-62.02；X53.9 W-4.22;N20 X68.;G00 X100. Z100.;M05; （主轴停止）M00; （程序暂停）T0202 M03 S1000; （精车外圆 锥度）G00 X100. Z100.;X23. Z2.;G70 P10 Q20;G00 X100. Z100.;M05; （主轴停止）M00, （程序暂停） T0303 M03 S600

18、; (3号刀 主轴正传，转速 精扩孔)G00 X100. Z100.;X8. Z2.;X10.5;G01 Z0; Z-32.;X8.Z2.G00 X100. Z100.;M05; （主轴停止）M00; （程序暂停）T0404 M03 S400; （4号刀攻螺纹）G00 X100. Z100.;X9. Z4.; (螺纹起刀点)G92 X11.2 Z-32. F1.5; X11.6;X11.8;X11.95;X12.;X12.;G00 X100. Z100.;M30; （程序结束）O2; （加工右端圆弧 柱 锥度 倒锥）T0101 M03 S800; G00 X100. Z100.;X66. Z2

19、.;G99 G71 U2. R1. F0.2; （外圆粗车循环）G71 P10 Q20 U1. W0;N10 G42 G00 Z0;G01 X0;G03 X26. Z-5. R19.4;G01 Z-11.31;X61. Z-16.;X53.89 Z-29.26;X66.;G00 X100. Z100.;M05;M00;T0202 M03 S800; G00 X100. Z100.;X66. Z2.;G70 P10 Q20; （外圆精车循环） G00 X100.Z 100.;M30; （程序结束）八、结论通过这次的毕业设计我巩固了自己以前所学过的理论知识和实践经验，提高了自己独立分析问题，解决问题的能力，为自己以后不如社会参加企业实习工作打下了坚定的基础。同时，我也发现了自己以前学习的知识还是远远不够的，我会在以后的学习生活中不断的磨练自己，这样才能领悟到更高的知识。由于有些知识太长时间不用，不够掌握了。在这次毕业设计中，我又翻阅了以前的教材还有上网查阅资料，又学到了一些以前忽略掉得知识，温故知新，更假的丰富了我的知识水平。这次的毕业