数控轴类零件加工及编程

1、黑龙江信息技术职业学院毕业设计（论文）任务书题目数控轴类零件加工及编程学生姓名系部名称专 业学 号指导教师职 称黑龙江信息技术职业学院毕业设计（论文）开题报告课题名称学院名称专业名称学生姓名指导教师1. 目的经过两年多的专业知识学习我掌握了一定的基本知识，毕业设计是对我前两年专业知 识的综合也是一次回顾， 把所学的理论知识灵活的运用到实践操作中来这样更能强化我对专 业知识更深一步的理解。（1）数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专 业技能的重要组成部分。（2 ）是运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操 作的一次综合实训练习。（3 ）

2、对教学计划和课程设计的一次总结。2. 任务（1）确定加工方法的选择与加工方案（2 ）确定零件的安装与夹具的选择（3）工步与工序的划分（4 ）刀具的选择与切削用量的确定（5 ）对刀点和换刀点的确定（6 ）加工路线的确定（7）编程误差及其控制（8）通过编程及加工出满足题目所要求精度的零件3. 拟重点解决的问题（1）零件的装夹（2）刀具的对刀（3 ）工艺路线的制订(4) 工序与工步的划分(5) 刀具的选择(6 )切削用量的确定(7)车削加工程序的编写(8 )机床的熟练操作二. 主要内容1. 主要技术指标(1) 以小批量生产条件编程。(2) 不准用砂布及锉刀等修饰表面。(3) 未注倒角采用 0.5 X

3、 450。(4 )未注公差尺寸按 GB1804-M。2. 设计方案、设计方法、设计手段(1 )设计方案直接用三爪卡盘装夹，加工螺纹一端，再调头加工圆弧一端装夹工件右端约 40mm处，用90硬质合金外圆车刀手动平端面1mm再换右端面外圆车刀用G71指令加工至血EX 10mm再换切槽刀切槽 5X 1.5mm然后换螺纹刀加工螺纹。将工件调头用铁皮将切槽处包住装夹该处，先用车刀手动平端面约 18mm再用外圆车刀 G71指令加工至5X 1.5mm 点。(注：设计方案的具体装夹图见开题报告。)(2 )设计方法先对图纸进行分析确定该零件适合在哪类型的数控机床上加工比较合理再根据我两年来所学的专为业知识对零件

4、进行工艺分析最后编写加工程序并对它进行校验 校验无误后即可进行数控自动加工。（3 ）设计手段每六个人成为一组，每个组选一个题目，每个组都有一位指导老师辅导着我们做所选 的题目的毕业设计，要求每个人都要做出一份全格的毕业设计。3. 主要工作程序（1）开机（2）调试MDI（3）输入加工程序（4）装夹毛胚件（5）对刀（6 ）程序校验（7 ）自动加工三. 主要仪器设备HNC-CK6140游标卡尺其它的辅助工具四. 主要资料及参考文献1 詹华西编 数控加工与编程西安电子科技大学出版社2004年2 李华编机械制造技术高等教育出版社，2006年3 薛彦成主编公差配合与技术测量北京机械工业出版社1999年4

5、吕士峰、王士柱主编数控加工工艺北京国防工业出版社2006年5 李澄，闻百桥主编机械制图 北京高等教育出版社 2003年6 方新主编数控机床与编程高等教育出版社2007年7 袁哲俊主编金属切削刀具（第三版）上海科学技术出版社1993年8 聂建武主编金属切削与机床西安电子科技大学出版社2006年9 艾兴、肖诗钢主编切削用量手册（第三版）机械工业出版社1994年10 刘杰华、任昭蓉主编金属切削与刀具实用技术国防工业出版2006年选题是否合适：是口 否口课题能否实现： 能口 不能口指导教师（签字）年 月 日 选题是否合适：是口 否口 课题能否实现： 能口 不能口审题小组组长（签字）年 月 日摘要在数字

6、化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之 一，本文主要对模具加工所使用的动模板进行 CNC加工，采用FANU係统对动模 板进行数控编程加工。首先是对工件进行加工工序的确定，并且进行工艺分析， 装夹方式的选择， 切削用量的确定。 再对刀具进行了选择。 然后就工艺路线进行 编程加工。当前数控加工的重点发展方向是无图化生产、单件高精度并行加工、 少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性、热稳 定性、高可靠性、 网络化以及与之配套的控制系统， 最重要的是模具三维型面加 工特别注重机床的动态性能国内已有一些公司引进了高速车床， 并开始应用。国 内机床厂陆续开发出

7、一些准高速的车床， 并正开发高速加工机床。 数控技术是指 用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技 术。它所控制的通常是位置、 角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关 量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 1908 年，穿孔 的金属薄片互换式数据载体问世； 19 世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能 的控制系统被发明； 1938 年在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输， 奠定了现代计算机， 包括计算机数字控制系统的基础。 数控技术是与机床控制密 切结合发展起来的。 1952 年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一 件划时代的事

8、件，推动了自动化的发展。 数控机床是一种技术密集度及自动化 程度很高的机电一体化加工设备 , 是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精 密加工精度高 ,质量容易保证 ,发展前景十分广阔 ,因此掌握数控车床的加工编程 技术尤为重要 关键词 ：数控技术；手工编程；精度AbstractIn the digitized manufacture technology, the computer numericalcontrol technology and the numerical control programming technology isone of most important techn

9、ical, this article mainly moves thetemplate which uses for the mold processing to carry on the CNCprocessing, uses the Simens system to move the template to carry onthe numerical control programming processing. First is carries on theprocessing working procedure to the work piece the determination,

10、andcarries on the craft analysis, the attire clamps the way the choice,the cutting specifications determination. Again has carried on thechoice to the cutting tool. Then carries on the programming processingon the craft route.The current numerical control processing prioritize direction is doesnot h

11、ave chart production, single unit high accuracy parallelprocessing, few people nobody melts the processing, this requestnumerical control engine bed can satisfy high speed, the high dynamicprecision, the high rigidity, the thermostability, the redundantreliability, the network as well as with it nec

12、essary control system,most importantly the mold three dimensional processingspecially paid great attention to the engine bed the dynamicperformance domestic to have some companies to introduce the highspeed milling machine, and started to apply. The domestic machine toolfactory develops some high sp

13、eed milling machines one after another,and is developing high speed processes the engine bed.The numerical control technology is refers with digital, the writingand the mark composition digital command realizes or a many mechanicaldevices movement control technology. It controls usually is thepositi

14、on, the angle, the speed and so on the mechanical quantity andflows to the related switch quantity with the mechanical energy. Thenumerical control production relies on data carrier and the binarymode data operation appearance. In 1908, the perforation sheet metalexchange type data carrier was publi

15、shed; 19 century's ends, and havethe assistancefunction take the paper as the data carrier the controlsystem to invent; Has established the modern computer, including computer numericalcontrol system foundation. The numerical control technology isdevelops with the engine bed control close union.

16、 In 1952, the firstnumerical control engine bed was published, becomes in the worldmechanical industry history an epoch-making event, impelled theautomated development.Has established the modern computer, including computer numericalcontrol system foundation. The numerical control technology isdevel

17、ops with the engine bed control close union. In 1952, the firstnumerical control engine bed was published, becomes in the worldmechanical industry history an epoch-making event, impelled theautomated development第 1章 概 述机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。 通常，毛坯需要经过 若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件， 可以采用几种不同的工

18、艺过程完成， 但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下 是最经济、最合理的。在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合 理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件， 最重要的就是要编制出零件 的工艺规程。1.1 典型轴类零件的加工工艺：1.1.1 轴类零件的功用、结构特点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。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空 心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受 载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、

19、圆锥面、内孔 和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、 阶梯轴、空心轴 和曲轴等。轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 本论文所加工的零件典型轴类零件则属于阶梯轴。1.1.2 轴类零件一般加工要求及方法轴类零件加工工艺规程注意点：轴类零件中工艺规程的制订， 直接关系到工件质量、 劳动生产率和经济效益。 一零件可以有 几种不同的加工方法， 但只有某一种较合理， 在制订机械加工工艺规程中， 须注意以下几点。1）粗基准选择： 有非加工表面， 应选非加工表面作为粗基准。 对所有表面都需加工的铸件轴， 根据加工余量最小表面找正。 且选

20、择平整光滑表面， 让开浇口处。 选牢固可靠表面为粗基准， 同时，粗基准不可重复使用。2）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基 准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。 选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。工艺规程制订得是否合理， 直接影响工件的质量、 劳动生产率和经济效益。 一个零件可以用 几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。轴类零件加工的技术要求 ：尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类， 一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈， 即支承轴颈， 用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高

21、，通常为IT5IT7 ;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6IT9 。几何形状精度主要指轴颈表面、 外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应 限制在尺寸公差范围内， 对于精密轴， 需在零件图上另行规定其几何形状精度。 该典型轴类 零件长度为145m m,螺纹大径为30mm、长度为25mm，外圆锥面的锥度为20o、长度为29mm , 圆弧总长为57mm、半径分别有 24mm/9mm/8mm，所镗的孔直径为 28mm、长度为26mm。 相互位置精度包括内、外表面, 重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂 直度、 端面间的平行度等。 该典型

22、轴类零件外圆相互位置精度为 0.020.04 之间, 圆的径向 跳动为 0.02，端面与轴心线保持垂直， 两端端面要保持平行。 孔的表面与外表面也应保持平 行。 表面粗糙度：轴的加工表面都有粗糙度的要求， 一般根据加工的可能性和经济性来确定。 该典型轴类零件 的直径为 52mm 的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为 1.6 ，其它位置的粗糙度为 3.2。 在加工该轴类零件时， 需采用粗车与精车结合的方法， 在粗加工零件表面轮廓时， 必须保证 0.5mm 的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小 误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。1.1.3 轴类零

23、件加工的工艺路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车半精车精车金刚石车对于有色金属， 用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度， 因为有色金属一般比较软， 容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 对于本文所加工的典型轴类零件， 将采用“粗车精车”的车削方

24、式，即分别对本零件的 两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工。1.2 数控车床概述1.2.1 数控车床特点数控车床与其他类型的车床相比有下列特点：1）通用性强，生产率高，加工精度高且稳定，操作者劳动强度低。2）适合于复杂零件的加工。3）换批调整方便，适合于多种中小批柔性自动化生产。4）便于实现信息流自动化，在数控车床基础上，可实现CIMS （计算机集成制造系统） 。1.2.2 工作内容根据零件图要求， 工作人员进行数控编程， 输入到数控车床数控系统； 将零件原料按规定要 求放置在预定位置上； 等数控车床自动生产出产品后， 使用测量检测仪器， 对有精度误差的

25、产品进行误差补偿；日常的车床维护和保养及常用故障排除。1.2.3 本零件的加工所用机床型号、特点及数控系CNC6140D ：该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工， 也可以实现非圆曲线加工。本零件将采用 FANUC 系统进行加工：主要特点FANUC 公司的数控系统具有高质量、 高性能、全功能， 适用于各种机床和生产机械的特点。1.3 镗孔工艺： 根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。在一根镗杆上安排粗、 精切镗刀来分担余量的切除， 镗孔后再倒角。 为了不影响生产节拍， 两把粗、 精切镗刀需同时工作。 由于是在镗杆上钻孔及攻丝， 进一步削弱了镗杆的刚性及强 度。而

26、镗削余量的不均匀分布使得切削力很大， 两把镗刀同时工作使机床功率不足， 因此不 可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：其中任何两把刀都不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力， 但镗杆长度增加了两倍， 造成镗杆刚性不足； 同时单件加工 工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。安排两台机床， 即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。 该方案虽可解决问题， 但工件 加工成本太高。对于本零件中的孔，将采用镗刀对其进行加工， 并安排粗、 精镗来分担余量的切除， 镗孔 后再倒角。1.4 螺纹加工工艺1.4.1 普通螺纹的尺寸分析数控车床对

27、普通螺纹的加工需要一系列尺寸， 普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以 下两个方面：螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径D/d 0.1P,即螺纹大径减 0.1螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1 到 0.5。螺纹加工进刀量 螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。螺纹小径为：大径2倍牙高；牙高=0.54P （ P为螺距）螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。1.4.2 普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中， 螺纹切削一般有三种加工方法：G32直进式切削方法、G76斜进式切削方法和 G82 直进式切削方法，由于切削方

28、法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不 同。我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高的零件。G32 直进式切削方法， 由于两侧刃同时工作， 切削力较大， 而且排削困难， 因此在切削时， 两切削刃容易磨损。 在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造 成螺纹中径产生误差； 但是其加工的牙形精度较高， 因此一般多用于小螺距螺纹加工。 由于 其刀具移动切削均靠编程来完成， 所以加工程序较长； 由于刀刃容易磨损， 因此加工中要做 到勤测量。G76 斜进式切削方法， 由于为单侧刃加工， 加工刀刃容易损伤和磨损， 使加工的螺纹面不 直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑 容易， 并且切削深度为递减式。 因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工 方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时， 可采用两刀加工完成， 既先用 G76 加工方法进行粗车， 然后用 G32 加工方法精车。但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。G82 直进式切削方法，螺纹切削循环同 G32 螺纹切削一样，在进给保持状态下，该循环 在完成全部动作之后再停止动作。螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施，当螺纹牙顶未尖时，