典型零件加工方法探讨

1、 题目：典型零件加工方法探讨 概括数控车削加工方案的制定是制定车削加工规程的重要内容之一。本设计以CNC车削加工的工艺方法为基础，安排工序顺序，确定刀具的选择和切削量的选择。根据设计思路，总结出数控车削加工的一些综合工艺原理。结合螺纹轴的设计加工，提出设计方案并进行对比分析。 CNC加工中经常遇到螺纹轴的加工。在分析螺纹轴类零件加工过程的基础上，编写CNC加工程序，检查CNC编程及各工序的正确性，提供此类零件的CNC加工。一个非常有意义的参考。 .零件有几种不同的加工方法，但只有一种比较合理，车削螺纹轴时影响加工精度的主要因素有几个。在此基础上，提出了适用于螺纹轴车削刀具的技术要求，并探讨了车

2、削这种传统切削加工方法在机械加工领域的发展和应用的可行性。在车削螺纹轴的基础上，进行螺纹车削技术的研究。精密车削是一种传统的切削方式，在螺纹轴的加工中具有加工精度高、加工时间短、加工效率高等优点。并为结构和形状更复杂的三维工件的精密和超精密车削打下良好的技术基础。关键词：工艺分析 加工方案 进给路线 车削加工目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc310869161 摘要 PAGEREF _Toc310869161 h 我 HYPERLINK l _Toc310869162 简介 PAGEREF _Toc310869162 h 1 HYPERLINK l _Toc3

3、10869163 一。线程简述及流程分析与设计 PAGEREF _Toc310869163 h 2 HYPERLINK l _Toc310869164 1.1线程2的简要说明 PAGEREF _Toc310869164 h HYPERLINK l _Toc310869165 1.2 CNC加工工艺分析与设计 PAGEREF _Toc310869165 h 2 HYPERLINK l _Toc310869166 1.2.1确定工件的加工位置及具体内容 PAGEREF _Toc310869166 h 2 HYPERLINK l _Toc310869167 1.2.2确定工件的装夹方式 PAGERE

4、F _Toc310869167 h 3 HYPERLINK l _Toc310869168 1.2.3确定刀具路径的标准 PAGEREF _Toc310869168 h 3 HYPERLINK l _Toc310869169 二。螺纹轴车削工艺与编程 PAGEREF _Toc310869169 h 4 HYPERLINK l _Toc310869170 2.1线程概念和加工技术 PAGEREF _Toc310869170 h 4 HYPERLINK l _Toc310869171 2.1.1螺纹切削起始位置 PAGEREF _Toc310869171 h 6 HYPERLINK l _Toc3

5、10869172 2.1.2退出螺纹 PAGEREF _Toc310869172 h 6 HYPERLINK l _Toc310869173 2.1.3螺纹直径和深度 PAGEREF _Toc310869173 h 7 HYPERLINK l _Toc310869174 2.2 G32 螺纹切削指令的应用 PAGEREF _Toc310869174 h 8 HYPERLINK l _Toc310869175 2.2.1 G32螺纹切削指令 PAGEREF _Toc310869175 h 8 HYPERLINK l _Toc310869176 2.2.2 G32螺纹切削编程实例 PAGEREF

6、_Toc310869176 h 8 HYPERLINK l _Toc310869177 2.2.3相关流程 PAGEREF _Toc310869177 h 9 HYPERLINK l _Toc310869178 2.2.4线程程序 PAGEREF _Toc310869178 h 9 HYPERLINK l _Toc310869179 2.3螺纹切削单个固定循环G92 PAGEREF _Toc310869179 h 10 HYPERLINK l _Toc310869180 2.3.1单循环螺纹加工指令G92 10介绍 PAGEREF _Toc310869180 h HYPERLINK l _To

7、c310869181 2.3.2单循环螺纹加工指令G92格式 PAGEREF _Toc310869181 h 11 HYPERLINK l _Toc310869182 2.3.3 G92编程举例 PAGEREF _Toc310869182 h 11 HYPERLINK l _Toc310869183 2.4螺纹切削复合循环G76 PAGEREF _Toc310869183 h 12 HYPERLINK l _Toc310869184 2.4.1复合循环螺纹加工指令G76 12介绍 PAGEREF _Toc310869184 h HYPERLINK l _Toc310869185 三。典型轴类零

8、件（螺纹轴）CNC加工工艺解析 PAGEREF _Toc310869185 h 13 HYPERLINK l _Toc310869186 3.1零件图工艺分析 PAGEREF _Toc310869186 h 13 HYPERLINK l _Toc310869187 3.2选择设备 PAGEREF _Toc310869187 h 14 HYPERLINK l _Toc310869188 3.3确定零件的定位基准和装夹方法 PAGEREF _Toc310869188 h 14 HYPERLINK l _Toc310869189 3.4确定加工顺序和进料路线 PAGEREF _Toc31086918

9、9 h 14 HYPERLINK l _Toc310869190 结论 PAGEREF _Toc310869190 h 15 HYPERLINK l _Toc310869191 参考文献 PAGEREF _Toc310869191 h 16介绍本文详细分析了螺纹轴类零件工艺规范的制定。螺纹轴类零件的加工工艺直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。零件有几种不同的加工方法，但只有一种比较合理，车削螺纹轴时影响加工精度的主要因素有几个。在此基础上，提出了适用于螺纹轴车削刀具的技术要求，并探讨了车削这种传统切削加工方法在机械加工领域的发展和应用的可行性。在车削螺纹轴的基础上，进行螺纹车削技术的研究

10、。精密车削是一种传统的切削方式，在螺纹轴的加工中具有加工精度高、加工时间短、加工效率高等优点。并为结构和形状更复杂的三维工件的精密和超精密车削打下良好的技术基础。在车削螺纹轴的基础上，进行螺纹车削技术的研究。精密车削是一种传统的切削方式，在螺纹轴的加工中具有加工精度高、加工时间短、加工效率高等优点。并为结构和形状更复杂的三维工件的精密和超精密车削打下良好的技术基础。一。线程简述及流程分析设计1.1 线程简要说明在圆柱形或圆锥形母体表面上形成的特定横截面的螺旋状连续凸起部分。螺纹按母体形状分为圆柱螺纹和圆锥螺纹；按在母体中的位置分为外螺纹和螺纹，又分为三角螺纹、矩形螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹和其他

11、异形螺纹，三角螺纹主要用于连接、矩形、梯形和锯齿形螺纹主要用于传动；按螺旋方向分为左旋螺纹和右旋螺纹，一般采用右旋螺纹；按螺旋线数分单螺纹、双螺纹和多螺纹；多为单线程连接，双线程或多线程传输；根据牙型的大小分为粗牙螺纹和细牙螺纹等，根据不同的场合和功能，可分为紧固螺纹、管螺纹、传动螺纹、特殊螺纹等。1.2 CNC加工工艺分析与设计零件结构可制造性是指在设计零件能够满足使用要求的前提下，制造设计零件的可行性和经济性。良好的结构可制造性可以使零件易于加工，节省工时和材料。零件工艺差会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构可制造性应符合CNC加工的特点。零件分析，技

12、术要求包括5个方面：(1)加工表面的尺寸精度，零件图的表面尺寸精度要求高；(2)主加工面的形状精度，零件的主要加工形状为外圆弧面；(3)主要加工面的相互位置精度；(4) 加工表面的粗糙度和机械物理性能；(5)热处理等要求。零件有端面、外圆、倒角、圆弧、螺纹、底切等，是典型的轴类零件，最适合CNC车床加工。选择FANUNC的Oi系列机床。1.2.1 确定工件的加工位置及具体内容确定要在该机床上加工的工件的工序内容与前后工序有关。(1)本工序加工前工件的状况。如铸件、锻件或棒材、形状、尺寸、加工余量等。(2)前道工序加工零件的形状和尺寸或本工序前道工序需要加工的基准面和基准孔。（3）本过程中要处理

13、的部分和具体内容。1.2.2 确定工件的装夹方式根据确定的工件加工位置、定位基准和装夹要求选择或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件也可以使用尾座的尖端来支撑工件。由于数控车床主轴转速极高，为方便工件装夹，多采用液压高速动力卡盘。夹持力大（最大推拉力2000-8000N）、精度高、爪调整方便、通孔、使用寿命长等优点。工件也可用软爪夹持。软爪的曲面由操作者随机准备，以获得理想的夹持精度。通过调节油缸的压力，可以改变卡盘的夹持力，以满足夹持各种薄壁、易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时的受力和变形，提高加工精度，在加工带孔轴的工件孔时可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0

14、.03mm。由于螺纹轴为普通轴类零件，故采用三爪卡盘定位夹紧。加工时以右端面为定位基准，以工件左端面中心为工件坐标系原点。1.2.3 确定刀具路径的标准刀具轨迹是刀具在整个加工过程中的运动轨迹，它不仅包括工作步骤的内容，而且反映了工作步骤的先后顺序。刀具路径是编写程序的基础之一。确定刀路时应注意以下几点：（1）寻求最短的加工路线；(2) 最终轮廓一次完成；(3)选择切入切出方向；二。螺纹轴车削技术与编程2.1 线程概念及加工技术螺纹加工是在圆柱体上加工出异形螺旋槽的工艺。螺纹的常见用途是连接和拧紧、传递运动等。常见的螺纹加工方法有：滚丝或螺纹成形、攻丝、铣螺纹、车螺纹等。数控车床可以加工出高质

15、量的螺纹。本章主要使用数控车床的工艺编程方法车削螺纹。车削螺纹是在车床上通过控制进给运动与主轴的旋转同步来加工异形螺旋槽的工艺。螺纹形状主要由刀具的形状和安装位置决定。螺纹导程由刀具进给量决定。螺纹车削如图 2.1 所示。图 2.1 车削螺纹最常见的螺纹是通过CNC编程加工的。螺纹形状为三角形，齿角为60。普通螺纹分为粗螺纹普通螺纹和细螺纹普通螺纹。普通粗牙螺纹的螺距为标准螺距，其代号用字母“M”和公称直径表示，如M16、M12等。普通细牙螺纹的代号用“M”表示字母“M”和公称直径螺距，如M241.5、M272等。普通螺纹刀具的刀尖角通常为60，螺纹车削刀片的形状与螺纹牙型相同。螺纹刀切削不仅

16、用于切削，还用于螺纹成型。如图2.2所示，机夹螺纹车刀分为外螺纹车刀和螺纹车刀两种。可转位螺纹车刀是弱支撑，刚度和强度较差。图 2.2 车削和螺纹夹紧外螺纹车刀时，刀尖应与主轴高度一致（可根据尾座刀尖高度检查）。车刀刀尖角对称中心线必须与工件轴线垂直，装刀时可用模板对刀。螺纹车削需要多次切削，每次切削逐渐增加螺纹深度，否则刀具寿命比预期的要短得多。为达到多次切削的目的，机床主轴必须匀速旋转，并且必须与进给运动同步，以保证每把刀具的起始位置相同，而且每把切深都线筒的同一位置。刀具加工出适当的螺纹尺寸、形状、表面质量和公差，获得合格的螺纹。图 2.3 线程处理路线如图 2.3 所示，在编程中，每道

17、螺纹至少有 4 个基本动作（直螺纹）。移动 ：刀具从起始位置 X 快速移动到螺纹的计划切削深度（G00 方式）。运动：加工螺纹-轴向螺纹加工（进给率等于螺距）。运动：刀具沿X方向（G00方式）快速退回到螺纹加工区外的X方向位置。运动：快速（G00 方式）返回起始位置。2.1.1 螺纹切削起始位置螺纹切削的起始位置，既是螺纹的起点，又是最终的返回点，必须定义在工件外部，但必须靠近工件。 X轴方向每边的最小间隙为2.5mm左右，粗牙的间隙较大。Z 轴方向的间隙需要特别考虑。在螺纹刀具接触材料之前，它的速度必须达到编程进给速度的 100%。由于螺纹进给量等于螺纹导程，因此需要一定的时间才能达到编程的

18、进给率。正如汽车在达到正常速度之前需要时间加速一样，螺纹刀具必须在接触材料之前达到规定的进给速度。在确定前端安全间隙时必须考虑加速度的影响，因此必须设置合理的引入距离。引入距离一般为螺纹长度的34倍。同理，在螺纹切削结束前，存在减速问题，因此必须合理设置引出距离。在某些情况下，由于空间不够，Z轴间隙必须减小，唯一的补救措施是降低主轴转速（r/min）不要降低进给速度。2.1.2 退出线程为避免损坏螺纹，当刀具沿Z轴移动到螺纹末端时，必须立即离开工件。有两种形式的缩回运动沿一个轴直线（通常沿 X 轴），或沿两个轴倾斜。线离开（沿 XZ 轴同时移动），如图 2.4 所示。(a) 直线出口 (b)

19、斜线出口图 2.4 退线通常，如果刀具在比较开阔的地方结束加工，例如倒扣或凹槽，可以使用直线退出。螺纹的Z向终点位置一般选择在退刀槽的中点，用快速移动G00指令编写直线退出动作。 ，喜欢：N63 G32 Z-20 F2 (螺纹程序)N64 G00 X50如果刀具结束加工的地方没有打开，那么最好选择斜出口。斜出口运动可以加工更高质量的螺纹，延长螺纹刀片的使用寿命。使用斜坡退出时，螺纹 G 代码和进给率必须有效。出口的长度通常为导程，推荐的角度为 45。退出程序如下：.N63 G32 Z-20 F2； （螺纹加工程序）N64 U4 W2; （斜线退出，螺纹加工状态）N65 G00 X50； （快速

20、退出）2.1.3 螺纹直径和深度由于螺纹不能一次加工到要求的深度，所以必须将总深度分成一系列可控的深度。每个深度的值不仅要考虑螺纹的直径，还要考虑加工条件：刀具类型、材料和安装。整体刚度。随着螺纹切削深度的增加，刀片上的切削负荷增加。通过在刀片上保持恒定的切削载荷，可以避免对螺纹、刀具或两者的损坏。保持恒定切削载荷的一种方法是逐渐减小螺纹深度。每个切深的计算不需要复杂的公式，但需要一些常识和经验。螺纹加工循环在控制系统中建立了自动计算切削深度的算法，与人工计算的逻辑相同。螺纹加工的一些数值可以从下面列出的经验计算中获得：外螺纹小径=外圆直径-2齿高；螺纹高度=0.61343P0.6P传球次数=

21、2.8P+4；式中：P为螺距，单螺距与螺距相同车削三角形外螺纹时，由于车刀的挤压，螺纹大径会扩大，所以螺纹的前大径一般应比基本尺寸小0.1P左右车削。车削三角螺纹时，孔径会减小，因此车削螺纹前的孔径略大于螺纹的小径，可用以下近似公式计算：外螺纹前外圆直径=公称直径D0.1P；车削塑料金属螺纹底孔直径公称直径dP车削脆性金属螺纹底孔直径公称直径d-1.05P2.2 G32 螺纹切削指令的应用G32 是发那科控制系统中最简单的螺纹加工代码。在螺纹加工运动过程中，控制系统自动禁用进给倍率。2.2.1G32螺纹切削指令指令格式：G32 X(U)Z(W)FQ；（等螺距螺纹切削指令）X(U) Z(W)直螺

22、纹终点坐标；F为直螺纹的导程，若为单螺纹，为直螺纹的螺距；Q为螺纹起始角度，该值为不带小数点的非模态值，单位为0.001。如果是单行线程，则不需要指定值，值为0；2.2.2G32螺纹切削编程示例用 G32 指令编写工件的螺纹加工程序，如图 2.5 所示。图 2.5 螺纹工件2.2.3 相关流程设计的螺纹切削导入距离为6mm；出刀方式为45斜线，长度为1.5mm的导程。如图2.6（a）所示。图 2.6 工件螺纹相关设计示例外螺纹前外圆直径=公称直径D-0.1P=24-0.11.5=23.85；螺纹高度=0.61343P0.613431.50.92；外螺纹小径 = 外圆直径 - 2 x 牙高 =

23、23.85 - 2 x 0.92 = 22.01；设计的螺纹分五次切削到所需的深度。第一次切削深度为0.32mm，然后随着每次切削逐渐减小螺纹深度，最终精加工为0.045mm。分层切割中染料余量的分布如图2.6（b）所示。建议主轴转速采用恒速500r/min，进给量导程1.5mm/r。2.2.4 线程程序编写线程程序O2001如下：O2001G21 G99T0404（调用4号外螺纹工具）G97S500 M03N20 G00 X30 Z6 M08； （起点，导向距离 5 mm）N21 G00 X23.21 ; （刀具从起始位置 X 快速移动到螺纹的计划切削深度）N22 G32 Z-21 F1.5

24、； （轴向螺纹，进给速度等于螺距）。N23 U4 W-2 ; （刀具退出方式为45斜线，保持螺纹切削状态）N24 G00 X30 ; （刀具沿X方向快速后退到螺纹加工区外的X30位置）N25 Z6 ; （快速 G00 方式返回起始位置）。（N21N25完成第一次螺纹切削）N26 G00 X22.76；N27 G32 Z-21 F1.5；N28 U4 W-2;N29 G00 X30；N30 Z6（N26N30完成第二次螺纹切削）N40 G00 X22.01N41 G32 Z-21 F1.5；N42 U4 W-2；N43 G00 X30；N44 Z6（N40N44完成螺纹的最终切削）G00 X10

25、0 Z100 M09M05N41 M30（程序结束）2.3 螺纹切削单个固定循环G922.3.1 单循环螺纹加工指令G92介绍从程序O2001可以看出，用G32编写螺纹的多层切削程序比较麻烦。每层切割需要5个block，多层切割程序包含大量重复信息。 FANUC系统可以用1块G92指令代替每层5块螺纹切削，避免重复信息的写入，方便编程。G92 指令称为单循环加工螺纹指令，如图 2.7 所示，在加工过程中 G92 螺纹加工程序段中，刀具运动轨迹为：图 2.7 G92 螺纹切削路线第一：刀具沿X轴进给到螺纹计划切削深度的X坐标；第二步：沿Z轴切削螺纹；第三步：开始45倒角螺纹（斜切）；轴退回到初始

26、X坐标；第四步将刀具沿 Z 轴退回到初始 Z 坐标。在G92程序段中，必须给出每一层切削动作的相关参数，并确定螺纹刀的循环起点位置和螺纹切削终点的位置。2.3.2 单循环螺纹加工指令格式 G92指令格式：G92 X(U)Z(W)FR；格式说明：(1) X(u)、Z(w)为螺纹切削终点坐标；(2) F为螺纹导程尺寸，若为单螺纹则为螺距尺寸；(3 ) 45斜螺纹的切削距离规定在0.1L12.7L之间，规定单位为0.1L，可通过系统参数修改。 （L是铅）(4) R 为锥形螺纹的切削参数。 R值为零时，可省略不写，螺纹为圆柱螺纹。2.3.3 G92 编程举例螺纹加工程序O2001可通过G92编程改写为

27、程序O2002O2002G21 G99T0404（调用4号外螺纹工具）G97 S500 M03N20 G00 X30 Z6 M08 ; （外螺纹刀具到达切削起点，导入距离为6mm）G92 X23.21 Z-23 F1.5（完成第一层螺纹切削）X22.76; （完成第二层剪线）X22.40； （完成第三层螺纹切削）X22.10； （完成第四层剪线）X22.01； （完成螺纹的最终切割）G00 X100 Z100 M09M05N41 M30（程序结束）显然，用 G92 编写的程序 O2002 比 O2001 简单得多。2.4 螺纹切削复合循环G762.4.1 复合循环螺纹加工指令G76介绍在 CN

28、C 发展的早期，G92 单螺纹循环便于螺纹编程。随着计算机技术的飞速发展，数控系统提供了更多重要的新功能，进一步简化了编程。螺纹复合加工循环G76是螺纹车削循环的新功能，具有许多强大的功能。图 2.8 G76 螺纹切削路线及相关参数在使用 G32 方法的程序中，每个螺纹加工需要 4 个甚至 5 个程序段；使用 G92 循环加工每个螺纹需要一个程序段，但 G76 循环可以在一个程序段或两个程序段中处理任何单个头。线。在机器上修改程序也更快更容易。如图 2.8 所示，显示了 G76 指令的加工动作。 G76 螺纹循环需要输入初始数据。三。典型轴类零件（螺纹轴）CNC加工工艺分析典型的轴零件如图 3

29、.1 所示。坯料为58mm100mm棒材，零件材质为45钢。 CNC车削前，毛坯已粗车，中心孔已钻好。没有热处理和硬度要求的，试着分析一下这部分的CNC车削工艺。图 3.1 典型的轴零件3.1 零件图工艺分析零件的表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、反圆弧和螺纹等曲面组成。其中，很多直径对尺寸精度和表面粗糙度都有严格的要求；球面S50mm的尺寸公差也控制了球面形状（线轮廓）的误差。尺寸完整，轮廓描述清楚。零件材质为45钢，无热处理和硬度要求。通过以上分析，可以采取以下技术措施。(1)对于图纸上给出的精度要求较高的几个尺寸，由于公差值较小，编程时不必取平均值，基本尺寸都可以取。(2)在轮廓曲线上，有3个圆弧，其中2个是通过象限改变进给方向的轮廓曲线，所以在加工时要进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的精度。（3）为便于装夹，毛坯左端应预雕出装夹部分（双点划线部分），右端面也应粗车并钻中心孔.坯料选为60mm的棒材。3.2 选择设备根据要加工零件的形状和材料，选用TND360数