轴套复合件的设计及加工设计

1、南京工程学院学院毕业设计系部：机械制造系专业：数控技术与机械加工题目：轴套复合件的设计及加工：>».»>-»>:几、»»»»»»».毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了

2、明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在

3、文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。导师签名:日期：年月作者签名：日期：年月日指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神优良中及格不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度优良中及格不及格3

4、、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力优良中及格不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性优良中及格不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况优良中及格不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及格不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格建议成绩：优良中及格不及格（在所选等级前的内画“V&qu

5、ot;）指导教师：（签名）单位：（盖章）年月日评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及格不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格建议成绩：优良中及格不及格（在所选等级前的内画“V”）评阅教师：（签名）单位：（盖章）年月日南京工程学院毕业设计说明书（论文）教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组

6、）评价：一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况优良中及格不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况优良中及格不及格3、学生答辩过程中的精神状态优良中及格不及格二二二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？优良中及格不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义优良中及格不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格不及格评定成绩：优良中及格不及格（在所选等级前的内画“V”）教研室主任（或

7、答辩小组组长）：（签名）年月日第7页教学系意见：系主任：（签名）年月日摘要数控（英文名字：NumericalControl简称：NC）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。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控（ComputerizedNumericalControl），简称CNC，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。数控加工工艺与编程是学习数控技术的重点。掌握数控加工工艺及程序编制的基本知识和基本理论，掌握机床、刀具、夹具及量具的相关知识；掌握数控加工工艺设计方法和数控加工程序编制方

8、法的能力；同时，还能分析解决生产中一般工艺问题的能力。基于以上几点看法，我选择第四届全国数控技能大赛（河南赛区）选拔决赛学生组在数控车床上加工的轴类配合零件作为毕业设计课题，并以此来强化所学的知识。关键词：数控技术CNC数控加工工艺数控大赛轴类配合件目录摘要1第一章引言4第二章概述52 .1数控车床概述52 .1.1数控车床的组成52 .1.2数控车床分类52 .1.3数控系统的发展趋势62 .2轴类零件的加工概述62 .2.1轴类零件的功用与结构62.2.2轴类零件的技术要求72 .2.3表面粗糙度7第三章任务加工工艺分析与设计83 .1零件图纸83 .2任务描述103 .3任务分析103

9、.4工艺解析113 .4.1零件加工工艺分析113 .4.2零件装夹与定位基准分析11第四章任务加工前准备与配置124 .1刀具的材料与选用124 .1.1刀具的材料124 .1.2刀具结构144 .1.3刀具命名174 .2刀具半径补偿184 .2.1刀尖的分析214.2.2未使用刀尖圆弧半径补偿时的加工误差分析194.2.3刀具圆角的补偿方法204.2.4刀尖圆弧半径补偿指令234.2.5刀具补偿方位号214. 3尺寸链224.3.1有关尺寸链的基本概念254.3.2尺寸链的类型234.3.3极值法计算封闭环的尺寸244.4切削用量的选择254.4.1切削用量的选用原则254.4.2切削用

10、量的选取方法264.4.3选择切削用量时应注意的几个问题26第五章加工内容285.1所需刀具285.2所需量具285.3所需工具295.4工装制作295.5加工内容305.6加工完成后的实体造型34第六章力卩工程序单及说明36总结44致谢45参考文献46第一章引言近几年来，机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制、电机与拖动，电子和电力、精密测量、气液压及现代机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品，是数控机床的心脏。具有高精度，高效率，柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制

11、造业技术改造的必由之路，是工厂自动化的基础。数控机床在各个机械制造企业已成为大、中型企业的主要技术装备。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，他对国计民生的一些重要行业（IT、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。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数据控车床主要用于加工轴类、套筒类、盘状类等精度要求高、表面质量要求高、表面形状复杂、带特殊螺纹的回转体零件。通过执行数控程序，可以自动完成外圆柱、圆锥面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车

12、槽、钻孔、扩孔、铰孔、攻丝等工作，数控车床具有加工精度高，能作直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点。第二章概述2.1数控车床概述2.1.1数控车床的组成数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。2.1.2数控车床分类数控车床分为立式数控车床和卧式数控车床两种类型。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件车削加工。卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。卧式数控车床按功能可进一步分为经济型数控车床、普通数控车床和车削加工中心。（1）经济型数控车床：采用步进电动机和单片机对普通车床的车削进给系统进行改造后形成的简易型

13、数控车床。成本较低，自动化程度和功能都比较差，车削加工精度也不高，适用于要求不高的回转类零件的车削加工。（2）普通数控车床：根据车削加工要求在结构上进行专门设计，配备通用数控系统而形成的数控车床。数控系统功能强，自动化程度和加工精度也比较高，适用于一般回转类零件的车削加工。这种数控车床可同时控制两个坐标轴，即x轴和z轴。（3）车削加工中心：在普通数控车床的基础上，增加了C轴和动力头，更高级的机床还带有刀库，可控制X、Z和C三个坐标轴，联动控制轴可以是（X、Z）、（X、C）或（Z、C）0由于增加了C轴和铣削动力头，这种数控车床的加工功能大大增强，除可以进行一般车削外，还可以进行径向和轴向铣削、曲

14、面铣削、中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削等加工。4.液压卡盘和液压尾架液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。南京工程学院毕业设计说明书(论文)对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾架。5. 数控车床的刀架数控车床可以配备两种刀架：(1) 专用刀架由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。(2)

15、通用刀架根据一定的通用标准(如VDI，德国工程师协会)而生产的刀架，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。6.铣削动力头数控车床刀架上安装铣削动力头后可以大大扩展数控车床的加工能力。如：利用铣削动力头进行轴向钻孔和铣削轴向槽。2.1.3数控系统的发展趋势数控系统是由系统程序、输入输出设备、通信设备、数控装置、可编程控制器、伺服驱动装置和测量装置等组成。数控装置是数控系统的核心，数控装置有两种类型：一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置即NC装置；二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即CNC装置。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电

16、子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：高精高速高效化速度柔性化多轴化软硬件开放化实时智能化2 .2轴类零件的加工概述2.2.1轴类零件的功用与结构轴是组成机械的重要零件，也是机械加工中常见的典型零件之一。它支撑着其它转动件回转并传递扭矩，同时又通过轴承与机器的机架连接。轴类零件是旋转零件，其长度大于直径，由外圆柱面、圆锥面、内孔、螺纹及相应端面所组成。加工表面通常除了内外圆表面、圆锥面、螺纹、端面外，还有花键、键槽、横向孔、沟槽等。根据功用和结构形状，轴类有多种形式，如光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等。2 .2.2轴类零件的技术要求1 .加

17、工精度(1)尺寸精度轴类零件的尺寸精度主要指轴的直径尺寸精度和轴长尺寸精度。按使用要求，主要轴颈直径尺寸精度通常为IT6-IT9级，精密的轴颈也可达IT5级。轴长尺寸通常规定为公称尺寸，对于阶梯轴的各台阶长度按使用要求可相应给定公差。(2)几何精度轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了尺寸精度外，一般还对支撑轴颈的几何精度(圆度、圆柱度)提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，要求高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差值。(3) 相互位置精度轴类零件中的配合轴颈(装配传动件的轴颈)相对于支撑轴颈间的同轴度是其相互位置精度

18、的普遍要求。通常普通精度的轴，配合精度对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.01-0.03mm，高精度轴为0.001-0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。2 .2.3表面粗糙度根据机械的精密程度，运转速度的高低，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。一般情况下，支撑轴颈的表面粗糙度Ra值为0.63-0.16m;配合轴颈的表面粗糙度Ra值为2.5-0.6卩m第9页南京工程学院毕业设计说明书（论文）第三章任务加工工艺分析与设计该配合零件分为壳体和轴两部分，都为45号钢。壳体加工完成后的最终尺寸长为36mm,最大直径为？40mm。如图3.1-1图形3.1

19、-1轴加工完成后的最终尺寸长为96mm,最大直径为？40mm。如图3.1-2图3.1-2最终配合后,还要保证其配合尺寸为81.50o.o4如图3.1-4图3.1-4轴套配合件为典型的轴类零件。该配合件形状轨迹复杂，综合了台阶、圆弧、圆球、直槽、圆弧槽、螺纹、椭圆、锥面和内孔等形状，而且还要保证相互的配合，有内外螺纹配合、圆锥面配合、球孔配合和台阶面间的配合。另外尺寸精度、几何精度和形位公并差方面要求严格，都在正负偏差0.02mm左右，粗糙度要求在3.2-0.8。所以加工该零件重点在于数控加工知识的运用和加工中相互衔接的总体考虑。3 .3任务分析这对配合件主要加工的面有内外圆柱面、内外圆锥面、内

20、外螺纹、半椭圆、圆弧及孔的加工，故而选择卧式数控车床即可完成所有加工面的加工要求（我选用的是我学院由沈阳机床厂生产的FANUC-0i型经济数控机床）。由选用的毛坯料可确定加工路线：先加工轴图3.1-2的左端，再调头加工壳体图3.1-1的左端，加工完成后切断，选用二级开口套夹住已加工壳体的左端，加工壳体的右端与轴的左端配合加工轴的右端。加工中要分粗加工,半精加工和精加工以确保零件的尺寸精度和表面粗糙度。由于配合尺寸占了8分，所以最后要保证其配合尺寸81.5Ooo4正确。3 .4.1零件加工工艺分析（1）结构分析在数控车削加工中，该零件属典型的轴套配合零件加工。零件车削加工成形轮廓的结构形状复杂，

21、再从零件配合角度考虑，零件的轨迹精度和零件的几何形位精度要求较高。（2）精度分析在该零件车削加工中，尺寸精度主要集中在轴上，占分也高，但其精度却主要由壳体加工时保证。因为加工轴左端时要与壳体配合后加工，壳体的精度将影响轴的精度，包括圆度、轴跳动和对称度等。检验壳体零件的重要尺寸有：两圆弧保证的30o.o4台阶，因为此台阶关系到配合尺寸的测量；内槽车刀要保证的12Z6内孔的长度，因为此尺寸直接关系到零件的配合长度；60°的内锥面，因为此面与轴的锥面要接触配合，12也关系到零件的配合轴零件的重要尺寸有：圆球SR6器，此圆球跳动较大且要与壳体0.0170.006的内孔配合；圆弧R20.1，

22、虽然精度要求不高，但此处与壳体120.0170.006孔相接触，影响着配合尺寸；60°的外锥面；椭圆加工，整个尺寸占了8分；？11的薄壁孔，因为容易变形的粗糙度不好保证整体分析：在加工薄壁端时，要保证配合尺寸81.500.04。此配合件粗糙度要求达到了0.8所以要选择合理的切削用量和良好的刀具。由于壳体的精度直接影响了轴的装配的形位肥差，所以壳体的装夹和加工要精细3 .4.2零件装夹与定位基准分析该零件毛坯为150mm长的料，所以先夹住毛坯？45外圆留出65长，加工轴的螺纹端，采用三爪自定心卡盘对零件装夹定位。调头加工壳体的圆弧端，用三爪自定心卡盘夹毛坯？45处留出45长加工。切断工

23、件。将二级开口套夹于三爪自定心卡盘中，再将壳体已加工端夹于开口套内，上紧卡盘。所以壳体R100的圆弧面作为了基准面。对壳体的外圆和内孔粗加工完之后，要适当松一下卡盘，以释放应力，再进行精加工。最后将轴配合于壳体内对轴的薄壁端进行加工。第四章任务加工前准备与配置该零件车削加工在刀具配置上用到了外圆刀车刀、仿形车刀、切槽车刀、外圆螺纹车刀、左偏车刀、内孔车，内孔螺纹车刀、内切槽刀、切断刀、球头刀、铰刀和钻头等刀具，所以在刀具方面的知识相当重要。加工时零件轮廓有倒角、圆弧、锥面等复杂形面，所以刀具半径补偿知识也要用到，该零件在尺寸分析以及在配合上还需用到尺寸链的相关知识。在车削加工时切削用量方面的知

24、识自然是必不可少的。结合该零件对这几方面的知识做详细介绍。4 .1刀具的材料与选用数控刀具应具有高硬度、足够的强度和韧性、高的耐磨性和耐热性、良好的导热性、化学稳定性好、良好的亲和性和良好的工艺。4.1.1刀具的材料1.咼速钢（典型牌号：WI8Cr4V、W6Mo5Cr4V2）硬度：HRC6370热硬性：550650C切削速度：V=40mfmin特点：强度和韧性好、工艺性好、容易磨得锋利主要制作复杂形状刀具：如铣刀、孔加工刀具、螺纹刀具、拉刀、齿轮刀具等2. 硬质合金（1）制作方法：是由高硬度和高熔点的金属碳化物（碳化钨WC碳化钛TiC、碳化钽TaC、碳化铌NbC等）和金属粘结剂（Co、Mo、N

25、i等）用粉末冶金工艺制成。（2）特点：硬质合金刀具常温硬度为8993HRA，化学稳定性好，热稳定性好，耐磨性好，耐热性达8001000°Co硬质合金刀具允许的切削速度比高速钢刀具高510倍。但强度、韧度均较高速钢低，工艺性也不如高速钢。常制成各种型式的刀片，焊接或机械夹固在车刀、刨刀、端铣刀等的刀柄（刀体）上使用。（3）常用种类及性能及应用 K类硬质合金（红色），相当于旧牌号YG类硬质合金（WC+Co）韧性好，导热性好，工艺性好，适宜加工短切屑的金属材料或非金属材料 P类硬质合金（蓝色），相当于旧牌号YT类（WC+TiC+Co）高硬度，耐热性、抗粘接性、抗氧化性好，主要用于以钢为代表

26、的塑性材料等， M类硬质合金（黄色），相当于旧牌号YW类（添加稀有金属碳化物）（WC+TiC+Co）加入TaC、NbC,提高高温硬度和高温强度，同时改善工艺性（焊接、刃磨）3. 涂层材料（1）涂层刀具：通过气相沉积或其它技术方法，在韧牲较好的刀具基体上，涂覆一层耐磨性好的难熔金属化合物，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韧性。常用的涂层材料有TiC、TiN、Al203及其复合材料等，涂层厚度随刀具材料不同而异。（2）常见涂层：TiC、TiN、MoS2、金刚石、CBN、多相涂层TiC涂层：硬度高、耐磨性好、抗氧化性好，切削时能产生氧化钛膜，减小摩擦及刀具磨损。TiN涂层：在高温时能产生氧化膜，

27、与铁基材料摩擦系数较小，抗粘结性能好，并能有效降低切削温度TiC-TiN复合涂层：第一层涂TiC，与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂TiN,减少表面层与工件间的摩擦。TiC-Al203复合涂层：第一层涂TiC,与刀具基体粘牢不易脱落。第二层涂Al203可使刀具表面具有良好的化学稳定性和抗氧化性能。常用涂层方法：CVD物理涂层法，其特点是硬涂层、涂层厚，500左右喷制而成。PVD化学涂层法，其特点是软涂层、涂层薄，1000左右电渡而成。4. 陶瓷刀具以氧化铝或以氮化硅为基体再添加少量金属，在高温下烧结而成的一种刀具材料。其优点是硬度高，耐磨性、耐高温性能好，有良好的化学稳定性和抗氧化性，与金属的亲

28、合力小、抗粘结和抗扩散能力强；其缺点是脆性大、抗弯强度低，冲击韧性差，易崩刃，所以使用范围受到限制；可用于钢、铸铁类零件的车削、铣削加工。5 .金刚石碳的同素异形体，在高温、高压下由石墨转化而成，是目前人工制造出的最坚硬物质。由于硬度极高，耐磨性好，切削刃口锋利，刃部表面摩擦系数较小，不易产生粘结或积屑瘤，可用于加工硬质合金、陶瓷等硬度达6570HRC的材料。也可用于加工高硬度的非金属材料，如石材、压缩木材、玻璃等，还可加工有色金属，如铝硅合金材料以及复合难加工材料的精加工或超精加工。缺点是热稳定性差，强度低、脆性大，对振动敏感，只宜微量切削，与铁有强烈的化学亲合力，不能用于加工钢材。6 .C

29、BN（立方氮化硼）是靠高压、高温技术人工合成的新型刀具材料，与铁族元素亲和力小，摩擦力小，不易产生积削瘤，可加工占火钢。硬度达到4500HV。4 .1.2刀具结构刀具由工作部分（切削部分）的非工作（刀杆）部分组成1.刀具切削部分的定义（1）刀面前刀面切屑流过的刀面。主后刀面与工件正在被切削加工的表面（过渡表面）相对的刀面。副后刀面与工件已切削加工的表面相对的刀面。如图4.1-1图4.2-1第17页南京工程学院毕业设计说明书(论文)(2) 刀刃主切削刃前刀面与主后刀面在空间的交线。副切削刃前刀面与副后刀面在空间的交线。(3) 刀尖三个刀面在空间的交点，也可理解为主、副切削刃二条刀刃汇交的一小段切

30、削刃。在实际应用中，为增加刀尖的强度与耐磨性，一般在刀尖处磨出直线或圆弧形的过渡刃。2. 定义刀具角度的参考系刀具角度是刀具设计、制造、刃磨和测量时所使用的几何参数，它们是确定刀具切削部分几何形状(各表面空间位置)的重要参数。参考系：用于定义和规定刀具角度的各基准坐标面。分为刀具静止参考系和刀具工作参考系。(1)刀具静止参考系刀具静止参考系或标注角度参考系：在设计、制造、刃磨和测量时，用于定义刀具几何参数的参考系。在该参考系中定义的角度称为刀具的标注角度。静止参考系中最常用的是正交平面参考系。(2)正交平面参考系基面pr通过切削刃上选定点，垂直于该点切削速度方向的平面。通常平行于车刀的安装面(

31、底面)。切削平面ps通过切削刃上选定点，垂直于基面并与主切削刃相切的平面。正交平面po通过切削刃上选定点，同时与基面和切削平面垂直的平面。3.刀具的标注角度(1)基面中测量的刀具角度主偏角kr主切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf方向之间的夹角。副偏角kr'副切削刃在基面上的投影与进给运动速度vf反方向之间的夹角。(2)切削平面中测量的刀具角度刃倾角入s主切削刃与基面之间的夹角。(3) 正交平面中测量的刀具角度前角丫o前面与基面之间的夹角。后角ao后面与切削平面之间的夹角。4.刀具角度的选择(1)前角丫O功用增大前角使切削刃锋利，但使切削刃强度下降，散热降低，刀具寿命降低。选择工件材

32、料强度、硬度较低时，应取较大前角，反之应取较小的前角。?加工塑性材料时，应取较大前角，加工脆性材料时，应取较小的前角。?刀具材料韧性好(高速钢)，取较大前角，反之(硬质合金)取较小前角。?粗加工时，取较小前角，精加工时，取较大前角。(2) 后角a0功用增大后角使后刀面与工件的的磨擦降低选择粗加工或工件材料较硬，后角取较小值；?工件材料越软、塑性越大，后角越大；?工艺系统刚度较差时，适当减小后角；(3) 主偏角kr和副偏角kr'功用增大主偏角或副偏角刀刃强度增大，散热增强，刀具寿命增加，背向力增大。选择工艺系统刚性较好时，主偏角取较小值；反之取较大值。?副偏角大小取决于表面粗糙度(5&#

33、176;?15°)，粗加工时取大值，精加工取小值。(4) 刃倾角入s功用主要影响刀头的强度、切削分力和切屑的流动方向。选择加工一般钢料和铸铁，无冲击时：粗车入s=0°?5°，精车入s=0°?+5°；有冲击时：入s=5°?15°；特别大时：入s=30°?45°。?切削加工高强度钢、冷硬钢时：入s=30°?45°。5 .刀具结构(1) 整体式式车刀切削部分与夹持部分材料相同，对贵重的刀具材料消耗较大。多用咼速钢制造。(2)硬质合金焊接式车刀将硬质合金刀片用紫铜、黄铜等焊接在开有刀槽的刀杆上

34、。结构简单、紧凑，抗振性能好，制造方便，使用灵活。但刀片易产生应力和裂纹。(3) 硬质合金机夹重磨式车刀避免焊接引起的缺陷，提高了刀具耐用度；刀杆可重复使用利用率较高。但结构复杂、不能完全避免由于刃磨而可能引起刀片的裂纹。(4) 机夹可转位式车刀将压制有一定几何参数的多边形刀片，用机械夹固的方法装夹在标准的刀体上。如图4.1-2图4.1-24.1.3刀具命名随着数控行业向着高速加工发展，各式各样的机夹可转位式车刀广泛被运用。其命名也成为一门知识。机夹可转位式车刀命名可分为刀片命名和刀杆命名。1.刀片命名一般由十位数字和字母组成(1)刀片的形状：T三角形、S矩形、W80多边形、C80菱形、F偏8

35、三角形、P五边形、R圆形、D55平行四边形、V35菱形。(2) 法后角：A3、B5、C7、D15、E20、F25、G30、NO、P11、O其他。(3) 精度等级：M级为最高级别。(4) 断屑槽类型：主要有无断屑槽和是否带孔压紧方式分为A、N、M、S、G、F六种。(5) 切削刃边长：由两位数字组成，由刃长不同分为T、F、W、S、P、R六种。(6) 刀片厚度：也由两位数字组成。(7) 刀尖圆弧半径：一般有02、04、08、12。(8) 切削刃形状：F锋刃、E钝圆、T倒棱、S棱圆。(9) 切削偏向：R右偏、N两边都可、L左偏。(10)断屑槽型：有DF、DM、DR、PM、HF、HM、HR。例如该零件加

36、工中精车刀片：VNMG160404-DF2.刀杆命名(1)压紧方式：P杠杆压紧、S螺钉压紧、M复合压紧、C压板压紧。(2) 刀片形式：刀片和刀杆所用的刀片一致。(3) 刀具主偏角：字母对应相应的角度。(4) 刀片后角(5) 切削方向：L左偏、R右偏、N中性。(6) 刀尖高度(7) 刀体宽度(8)刀具长度：H100、K125、M150、P170、Q180、R200、S250、T300(9)切削刃长例如该零件加工精车刀刀杆：MVJNR-2020K16另外切断刀、切槽刀、螺纹刀、钻头、铰刀等命名与其略有不同。但触类旁通，明白了这些其他的就懂了。4.2刀具半径补偿4.2.1刀尖的分析编制数控车床加工程

37、序时，理论上是将车刀刀尖看成一个点，如图4.2-1所示的A点就是理论刀尖。但为了提高刀具的使用寿命和降低加工工件的表面粗糙度，通常将刀尖磨成半径不大的圆弧(一般圆弧半径在第19页南京工程学院毕业设计说明书（论文）R（0.41.6）mm之间）。如图所示X向和Z向的交点A称为假想刀尖，该点是编程时确定加工轨迹的点，数控系统控制该点的运动轨迹。然而实际切削时，由于刀具产生磨损及精加工的需要，常将车刀刀尖修磨成半径较小的圆弧，这时刀的刀位点为刀尖圆弧的圆心，加工时刀具的刀尖圆弧圆心运动轨迹不能与被加工工件轮廓重合，而应与工件轮廓偏置一个刀具4.2.2未使用刀尖圆弧半径补偿时的加工误差分析用圆弧刀尖的外

38、圆车刀切削加工时，圆弧刃车刀的对刀点分别为圆弧两端点，所形成的假想刀位点为A点，但在实际加工过程中，刀具切削点在刀尖圆弧上变动，从而在加工过程中可能产生过切或欠切现象。因此，采用圆弧刃车刀在不使用刀尖圆弧半径补偿功能的情况下，加工工件会出现以下几种误差情况：1加工台阶面或端面加工台阶面或端面时，对加工表面的尺寸和形状影响不大，但端面的中心位置和台阶的清角位置会产生残留误差2. 加工圆锥面加工圆锥面时，对圆锥的锥度不会产生影响，通常情况下，会使外锥面的尺寸变大，而使内锥面的尺寸变小。3. 加工圆弧加工圆弧时会对圆弧的圆度和圆弧的半径产生影响。加工外凸圆弧时，会使加工后的圆弧半径变大，加工内凹圆弧

39、时，会使加工后的圆弧半径变小。4.2.3刀具圆角的补偿方法使用刀具圆弧半径补偿功能时的拐角过渡，根据刀具半径补偿在工件拐角处过渡方式的不同，通常分成B型刀补和C型刀补两种补偿方式。（1）B型刀补如图4.2-2（a）所示。B型刀补在工件轮廓的拐角处采用圆弧过渡（圆中圆弧DE）。采用此种刀补方式，会使工件上尖角变钝，刀具磨损加剧，甚至在工件的内拐角处还会引起过切现象。（2）C型刀补如图4.2-2（b）所示。C型刀补采用了较为复杂的刀偏计算。计算出拐角处交点（图中B点），使刀具在工件轮廓拐角处的过渡采用了直线过渡的方式，如图中的直线AB与BC，从而彻底解决了B型刀补的不足。¥刀具中心轨迹A

40、EnD工件轮廓£1O(a)刀具中心电迹cXB工件轮廓A4Z4.2.4刀尖圆弧半径补偿指令G41/G42/G40,G41刀尖圆弧半径左补偿/G42刀尖圆弧半径右补偿/G40取消刀尖圆弧半径补偿。1.G41、G42指令的判别。编程时，刀尖圆弧半径补偿偏置的方向的判别如图4.2-3所示。沿丫轴的正方向并沿刀具的移动方向看，当刀具处在加工轮廓左侧时，称为刀尖圆弧半径左补偿，用G41表示；当刀具处在加工轮廓右侧时，称为刀尖圆弧半径右补偿，用G42表示。图（a）表示后置刀架G41、G42的运用，图（b）表示前置刀架G41、G42的运用。第21页南京工程学院毕业设计说明书(论文)2.运用刀补注意事

41、项图4.2-32. 使用刀补注意事项(1)当前面有G41、G42指令时，如要转换为G42、G41或结束半径补偿时，应先指定G40指令取消前面的刀尖半径补偿。(2) 程序结束时，必须清除刀补。(3) G41、G42、G40指令应在G00或G01程序段中加入。(4) 在补偿状态下，没有移动的程序段(M指令、延时指令等)不能在连续2个以上的程序段中指定，否则会过切或欠切。(5) 在补偿启动段或补偿状态下不得指定移动距离为0的G00、G01等指令。4.2.5刀具补偿方位号数控车床采用刀尖圆弧补偿进行加工时，如果刀具的刀尖形状和切削时所处的位置(即刀具的切削沿位置)不同，那么刀具的补偿量与补偿方向也不同

42、，根据各种刀尖形状及刀尖位置的不同，数控车刀的刀具切削沿位置共有9种前置刀架如图4.2-4后置刀架如图4.2-54.3尺寸链4.3.1有关尺寸链的基本概念在一个零件或一台机器的结构中，总有一些相互联系的尺寸，这些相互联系的尺寸按一定顺序连接成一个圭寸闭的尺寸组，称为尺寸链。尺寸链具有如下两个特性：(1)封闭性组成尺寸链的各个尺寸按一定顺序构成一个封闭系统第23页南京工程学院毕业设计说明书（论文）（2）相关性其中一个尺寸变动将影响其他尺寸变动。构成尺寸链的各个尺寸称为环。尺寸链的环分为封闭环和组成环。（1）封闭环加工或装配过程中最后自然形成的那个尺寸。（2）组成环尺寸链中除封闭环以外的其他环。根

43、据它们对封闭环影响的不同，又分为增环和减环。与封闭环同向变动的组成环称为增环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其它组成环不变时，封闭环也随之增大（或减小），与封闭环反向变动的组成环称为减环，即当该组成环尺寸增大（或减小）而其他组成环不变时，封闭环的尺寸却随之减小（或增大）。增环封闭环4.3.2尺寸链的类型1. 按在不同生产过程中的应用情况，可分为：（1）装配尺寸链在机器设计或装配过程中，由一些相关零件形成有联系封闭的尺寸组，称为装配尺寸链。（2）零件尺寸链同一零件上由各个设计尺寸构成相互有联系封闭的尺寸组，称为零件尺寸链。设计尺寸是指图样上标注的尺寸。（3）工艺尺寸链零件在机械加工过程中，同一

44、零件上由各个工艺尺寸构成相互有联系封闭的尺寸组，称为工艺尺寸链。工艺尺寸是指工序尺寸、定位尺寸、基准尺寸。装配尺寸链与零件尺寸链统称为设计尺寸链。2. 按组成尺寸链各环在空间所处的形态，可分为：（1）直线尺寸链尺寸链的全部环都位于两条或几条平行的直线上，称为直线尺寸链。（2）平面尺寸链尺寸链的全部环都位于一个或几个平行的平面上，但其中某些组成环不平行于封闭环，这类尺寸链，称为平面尺寸链。将平面尺寸链中各有关组成环按平行于封闭环方向投影，就可将平面尺寸链简化为直线尺寸链来计算。（3）空间尺寸链尺寸链的全部环位于空间不平行的平面上，称为空间尺寸链。对于空间尺寸链，一般按三维坐标分解，化成平面尺寸链

45、或直线尺寸链，然后根据需要，在某特定平面上求解。3. 按构成尺寸链各环的几何特征可分为：（1）长度尺寸链表示零件两要素之间距离的，为长度尺寸，由长度尺寸构成的尺寸链，称为长度尺寸链（2）角度尺寸链表示两要素之间位置的，为角度尺寸，由角度尺寸构成的尺寸链，称为角度尺寸链。其各环尺寸为角度量，或平行度、垂直度等等。4.3.3极值法计算封闭环的尺寸1封闭环的基本尺寸A尺寸链中封闭环的基本尺寸为所有增环基本尺寸之和减去所有减环基本尺寸之和。mn1A°基A基A基i1八im1八2. 封闭环的极限尺寸封闭环的最大极限尺寸AOmax等于所有增环的最大极限尺寸之和减去所有减环的最小极限尺寸之和mn1A

46、OmaxAimaximini1im1封闭环的最小极限尺寸AOmin等于所有增环的最小极限尺寸之和减去所有减环的最大极限尺寸之和mn1AOmini1Aiminim1AimaX3. 封闭环的极限偏差第25页南京工程学院毕业设计说明书（论文）封闭环的上偏差ES(A0)等于所有增环的上偏差之和减去所有减环的下偏差之和；mn1ESgES(A)EI(AJ1im1封闭环的下偏差EI(A0)等于所有增环的下偏差之和减去所有减环的上偏差之和mn1EI(Ao)EI(A)"ES(A)4. 封闭环的公差封闭环的公差T等于所有组成环公差之和极值法计算尺寸链简便、可靠，但当封闭环公差较小，组成环数目较多时，分摊

47、到各组成环的公差可能过小，从而造成加工困难，制造成本增加，在此情况小，常采用概率法进行尺寸链的计算。4.4切削用量的选择数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量ap、主轴转速n和切削速度Vc(用于恒线速度切削)、进给速度Vf或进给量f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。4.4.1切削用量的选用原则粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f,最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。精车时，对加工精度和表面粗糙度要求

48、较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小(但不能太小)的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。4.4.2切削用量的选取方法1. 背吃刀量的选择粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8-10mm；半精加工的背吃刀量取0.5-5mm；精加工的背吃刀量取0.2-1.5mm。2. 进给速度（进给量）的确定粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机

49、床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf可以按公式Vf=fxn计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.30.8mm/r；精车时常取0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。3. 切削速度的确定切削速度Vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。

50、切削速度Vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000Vc/nD来确定主轴转速n（r/min）。4.4.3选择切削用量时应注意的几个问题1. 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定，需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。根据切削速度可以计算出主轴转速。2. 车螺纹时的主轴转速数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）方向位移一个螺距即可。在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（

51、或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多经济型控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：n<(1200/P)-k式中P被加工螺纹螺距，mm；k保险系数，一般取为80。第27页南京工程学院毕业设计说明书（论文）第五章加工内容5.1所需刀具名称刀具号刀片名称刀杆名称95外圆车刀T0101CNMG090304-PMMCLNR-2020K1235仿形车刀T0202VNMG160404-DFMVJNR-2020K163mm外车槽刀T0303ZQMX3N11-1EQZQ-2020R031.5螺距外螺纹刀T04

52、04RT16.01W-1.50GMSWR-2020K16?16镗孔刀T0303CCMG060204-HFS16RSCLCR091.5螺距内螺纹刀T404RT16.01N-1.50GMSNR-0016M163mm内车槽刀T0303ZSMX3265LC16M-QZSR3R1.5球头刀T0303ZRFD03-MGQZQ-2020R0335仿形左偏车刀T0303VNMG160404-DFMVJNL-2020K163mm切断刀T0404ZPFS0302-MGQEFS32N/QZS2032中心钻尾座1143SC120-0500?9麻花钻头尾座1536SU05-0900?9.8麻花钻头尾座1536SU05-

53、0980?11.8麻花钻头尾座1536SU05-1180?19麻花钻头尾座1534SU03C-1900?12铰刀尾座?10铰刀尾座5.2所需量具名称规格数量游标卡尺0-1501钩头卡尺0-2001外径千分尺0.01/0.0021内径百分表0-2525-50各1螺纹塞规M22X1.5-6H1螺纹环规M22X1.5-6g1磁力表架1内槽卡尺0-15015.3所需工具第43页二级台阶开口套、钻夹头、锥柄一套、管钳、常用扳手、垫刀片、毛油脂、哨铁、内孔刀座、手钳5.4工装制作1夹具开口套的设计与功用由于加工此零件重复定位和装夹次数较多，所以不能在三爪卡盘上选取定位基准。尤其是调头加工壳体时，壳体的表面质量要求较高，并且存在两个凹槽，外圆接触面积较少。用三爪卡盘装夹不仅会夹伤工件表面，而且还装夹不牢固，没法找正。所以用二级开口套辅助装夹。二级开口套0J2.材料为黄铜。在车床上车外圆和镗内孔完了之后，再在铣床上用？10的合金刀轴向开口。实体如图5.4-2所示：图5.4-23. 使用方法三爪卡盘夹住？52外圆上，？62的台阶顶在三爪端面上，夹紧。在夹壳体前必须用镗孔刀将？40的内孔再镗一次，