典型軸零件數控車削加工工藝及編程[三維UG]【含CAD圖紙全套】

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數控專業(yè)畢業(yè)設計指導書 1、 設計的目的 畢業(yè)設計是在學完了數控專業(yè)的專業(yè)課，進行了生產實訓之后，進行的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝結構設計的基本能力，同時也是一次綜合訓練。通過數控加工工藝設計，學生應當在下述各方面得到鍛煉： 1、 能熟練地運用機械制造基礎、數控加工技術，以及在生產實訓中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊及合理安排工藝路線等問題，以保證零件的加工質量。 2、 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱及出處，并能夠做到熟練運用。 2、 設計要求 1、畢業(yè)設計的題目為：數控車削加工工藝設計 2、生產綱領：年產1萬件。 3、設計圖樣 4、內容及要求 1）畫出該零件的二維圖形,并按圖形所示標出尺寸,并用A3的圖紙打印圖形. 2）建構出該零件的三維圖形,并打印. 3）設計加工該零件的毛坯尺寸及加工余量. 4）設計該零件的加工工藝與加工路線,及所用的刀具,夾具. 5）用2D及3D的加工方法,設計出刀具路徑, 并打印. 6）生成NC加工程序單,并進行修正, 打印. 開題報告 一、選題背景及依據（簡述國內外研究現狀、生產需求狀況，說明選題目的、意義，列出主要參考文獻） 選題背景： 隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現代制造系統(tǒng)中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數控系統(tǒng)實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統(tǒng)實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統(tǒng)集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工 畢業(yè)設計是在學完了數控專業(yè)的專業(yè)課，進行了生產實訓之后，進行的下一個教學環(huán)節(jié)。它一方面要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝結構設計的基本能力，同時也是一次綜合訓練。通過數控加工工藝設計，學生應當在下述各方面得到鍛煉： 1、 能熟練地運用機械制造基礎、數控加工技術，以及在生產實訓中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊及合理安排工藝路線等問題，以保證零件的加工質量。 2、 學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱及出處，并能夠做到熟練運用。 選題依據： 長期以來，我國的數控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環(huán)境下根據外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。 參考文獻： [1]周文玉.數控加工編程及操作教程.中國輕工業(yè)出版社,2008 [2]顧京. 數控機床加工程序編制.機械工業(yè)出版社，2006 [3]楊偉群.數控工藝培訓教程（數控車部分）.清華大學出版社，2002 [4]劉哲.AutoCAD2004工程繪圖與訓練.大連理工大學0出版社，2004 [5]余英良.數控加工編程及操作. 北京高等教育出版社，2004 [6]杜家熙.數控加工工藝.機械工業(yè)出版社,2009 [7]邵澤強.數控原理與數控系統(tǒng).北京理工大學出版社2009 二、主要研究（設計）內容、研究（設計）思想及工作方法或工作流程 軸類零件加工之前應根據相應的規(guī)定制定流程和程序，然后根據工藝設計依據及工藝分析提出設計方案，之后進行工藝試驗，進行工藝評定指導書的制定，然后由專門的人員進行工藝評定，在評定的基礎上制定工藝規(guī)程，符合要求后由專門的人員進行加工。 有以下工作流程： 1、畫出該零件的二維圖形,并按圖形所示標出尺寸,并用A3的圖紙打印圖形. 2、建構出該零件的三維圖形,并打印. 3、設計加工該零件的毛坯尺寸及加工余量. 4、設計該零件的加工工藝與加工路線,及所用的刀具,夾具. 5、用2D及3D的加工方法,設計出刀具路徑, 并打印. 6、生成NC加工程序單,并進行修正, 打印. 三、畢業(yè)設計（論文）工作進度安排 畢業(yè)實訓階段。 撰寫實訓報告。 設計開題階段。 撰寫開題報，提出總體設計方案及草圖，或論文總體構思方案，填寫開題報告。 設計初稿階段。 完成研究畢業(yè)論文撰寫和完成論文初稿 中期檢查階段 中期檢查，編寫畢業(yè)設計說明書，畢業(yè)論文整改。 報告人： 日期： 畢業(yè)設計（論文） 論文題目:典型軸零件數控車削加工工藝及編程 學院名稱: 班 級: 學 號: 學生姓名: 指導教師: 完成時間: 年 月 日 目 錄 中文摘要 1 Abstract 2 1 芯軸類零件概述 3 1.1國內外數控發(fā)展概況 3 1.2數控技術發(fā)展趨勢 3 1.2.1　性能發(fā)展方向 3 1.2.2　功能發(fā)展方向 4 1.2.3　體系結構的發(fā)展 6 1.3 智能化新一代PCNC數控系統(tǒng) 7 2 工藝方案分析 7 2.1 零件圖 7 2.2工藝設計及零件圖分析 8 2.21、工藝設計 8 2.22、零件工藝分析 9 2.3確定加工方法 9 2.4 確定加工方案 10 3 工件的裝夾 10 3.1定位基準的選擇 10 3.2定位基準選擇的原則 11 3.3確定零件的定位基準 11 3.4裝夾方式的選擇 11 3.5數控車床常用裝夾方式 11 3.6確定合理的裝夾方式 12 4 刀具及切削用量 12 4.1選擇數控刀具的原則 12 4.2選擇數控車削用刀具 12 4.3設置刀點和換刀點 13 4.4確定切削用量 13 5 此典型軸類零件加工 14 5.1 軸類零件加工的工藝分析 14 5.2 典型軸類零件加工工藝 16 5.3 手工編程 19 6 結束語 26 致謝詞 27 參考文獻 28 廈門華天涉外職業(yè)技術學院高職畢業(yè)設計（論文） 中文摘要 數控機床加工工藝與普通機床加工工藝在原則上基本相同，但數控加工的整個過程是自動進行的。數控加工的工序內容比普通機床的加工的工序內容復雜。這是因為數控機床價格昂貴，若只加工簡單的工序，在經濟上不合算，所以在數控機床上通常安排較復雜的工序，甚至是在通用機床上難以完成的那些工序。數控機床加工程序的編制比普通機床工藝規(guī)程編制復雜。這是因為在普通機床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內工步的安排、對刀點、換刀點及走刀路線的確定等問題，在數控加工時，這一切都無例外地都變成了固定的程序內容，正由于這個特點，促使對加工程序的正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯，否則加工不出合格的零件。 關鍵詞：軸類零件；數控車削；工藝設計 Abstract Numerical control machine processing technology and common machine processing technology in the same basic in principle, but the whole process of nc machining is automatic. Nc machining process of the content of the machine tool than normal processing process content complex. This is because the numerical control machine tool is expensive, if only simple processing of working procedure, in economic not worthwhile, so on the nc machine more complex process is arranged normally, even in general in machine tool of the difficult to complete the process. Numerical control machine tool than regular programming machine process planning of complex. This is because in the processing technology of the conventional machine tools in need not consider of problems, such as the arrangement of the steps in the process of work, the cutting point, change the tools point and go to determine the knife route, in the numerical control processing, it all without exception to all become fixed program content, and because of this feature, for the processing procedures to the correctness and rationality of the highly demanding, there can be no mistake, or processing not qualified parts. Keywords: axial parts; The numerical control turning; Process design 1 芯軸類零件概述 1.1國內外數控發(fā)展概況 隨著計算機技術的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。在現代制造系統(tǒng)中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前，數控技術正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上，數控系統(tǒng)實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統(tǒng)實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統(tǒng)集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。 ???? 長期以來，我國的數控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，整個制造過程中CNC只是一個封閉式的開環(huán)執(zhí)行機構。在復雜環(huán)境以及多變條件下，加工過程中的刀具組合、工件材料、主軸轉速、進給速率、刀具軌跡、切削深度、步長、加工余量等加工參數，無法在現場環(huán)境下根據外部干擾和隨機因素實時動態(tài)調整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機修正CAD/CAM中的設定量，因而影響CNC的工作效率和產品加工質量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體系結構，限制了CNC向多變量智能化控制發(fā)展，已不適應日益復雜的制造過程，因此，對數控技術實行變革勢在必行。 1.2數控技術發(fā)展趨勢 1.2.1　性能發(fā)展方向 （1）高速高精高效化　 速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數字伺服系統(tǒng)，同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施，機床的高速高精高效化已大大提高。 （2）柔性化　 包含兩方面：數控系統(tǒng)本身的柔性，數控系統(tǒng)采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整，從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。 （3）工藝復合性和多軸化　 以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工，正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后，通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施，完成多工序、多表面的復合加工。數控技術軸，西門子880系統(tǒng)控制軸數可達24軸。 （4）實時智能化　 早期的實時系統(tǒng)通常針對相對簡單的理想環(huán)境，其作用是如何調度任務，以確保任務在規(guī)定期限內完成。而人工智能則試圖用計算模型實現人類的各種智能行為?？茖W技術發(fā)展到今天，實時系統(tǒng)和人工智能相互結合，人工智能正向著具有實時響應的、更現實的領域發(fā)展，而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為的、更加復雜的應用發(fā)展，由此產生了實時智能控制這一新的領域。在數控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等。例如在數控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數自動設定和刀具自動管理及補償等自適應調節(jié)系統(tǒng)，在高速加工時的綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、動態(tài)前饋功能，在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使數控系統(tǒng)的控制性能大大提高，從而達到最佳控制的目的。 1.2.2　功能發(fā)展方向 （1）用戶界面圖形化　 用戶界面是數控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同，因而開發(fā)用戶界面的工作量極大，用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現實、科學計算可視化及多媒體等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用，人們可以通過窗口和菜單進行操作，便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現。 （2）科學計算可視化　 科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據，使信息交流不再局限于用文字和語言表達，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬夹g與虛擬環(huán)境技術相結合，進一步拓寬了應用領域，如無圖紙設計、虛擬樣機技術等，這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數控技術領域，可視化技術可用于CAD/CAM，如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。 （3）插補和補償方式多樣化　 多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補（非均勻有理B樣條插補）、樣條插補（A、B、C樣條）、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償等。 （4）內裝高性能PLC　 數控系統(tǒng)內裝高性能PLC控制模塊，可直接用梯形圖或高級語言編程，具有直觀的在線調試和在線幫助功能。編程工具中包含用于車床銑床的標準PLC用戶程序實例，用戶可在標準PLC用戶程序基礎上進行編輯修改，從而方便地建立自己的應用程序。 （5）多媒體技術應用　 多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體，使計算機具有綜合處理聲音、文字、圖像和視頻信息的能力。在數控技術領域，應用多媒體技術可以做到信息處理綜合化、智能化，在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產現場設備的故障診斷、生產過程參數監(jiān)測等方面有著重大的應用價值。 1.2.3　體系結構的發(fā)展 （1）集成化　 采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片，可提高數控系統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術，可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點，可實現超大尺寸顯示，成為和CRT抗衡的新興顯示技術，是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術，將半導體和表面安裝技術融為一體。通過提高集成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格，改進性能，減小組件尺寸，提高系統(tǒng)的可靠性。 （2）模塊化　 硬件模塊化易于實現數控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據不同的功能需求，將基本模塊，如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準的系列化產品，通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量的增減，構成不同檔次的數控系統(tǒng)。 （3）網絡化　 機床聯網可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯網，可在任何一臺機床上對其它機床進行編程、設定、操作、運行，不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。 （4）通用型開放式閉環(huán)控制模式　 采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構，便于裁剪、擴展和升級，可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度的數控系統(tǒng)。閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)的數控系統(tǒng)僅有的專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出的。由于制造過程是一個具有多變量控制和加工工藝綜合作用的復雜過程，包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素，因此，要實現加工過程的多目標優(yōu)化，必須采用多變量的閉環(huán)控制，在實時加工過程中動態(tài)調整加工過程變量。加工過程中采用開放式通用型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式，易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數據管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，構成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系，從而實現集成化、智能化、網絡化。 1.3 智能化新一代PCNC數控系統(tǒng) 當前開發(fā)研究適應于復雜制造過程的、具有閉環(huán)控制體系結構的、智能化新一代PCNC數控系統(tǒng)已成為可能。智能化新一代PCNC數控系統(tǒng)將計算機智能技術、網絡技術、CAD/CAM、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數據管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程閉環(huán)控制體系。 2 工藝方案分析 2.1 零件圖 二維圖CAD UG三維圖 2.2工藝設計及零件圖分析 2.21、工藝設計 （1）工藝設計 1）對零件進行工藝分析 2）選擇毛坯和機床 3）確定加工方案 4）選擇刀具并填寫工具單 5）確定零件裝夾方式 6）確定粗、精車加工切削用量 7）確定工序內容并填寫工序卡 （2）編寫加工程序 1）建立工件坐標系 2）基點尺寸計算與確定 3）螺紋尺寸及其精度計算 4）編寫加工程序 （3）零件加工與精度檢測 1）加工程序輸入與仿真 2）零件加工 3）零件精度檢測，填寫零件加工質量檢驗單 2.22、零件工藝分析 此零件采用材料為45號鋼，要求粗糙等級為1.6 和3.2 ，有Φ28Φ、35、Φ42的外園、退刀槽、螺紋及Φ20的孔 2.3確定加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。 通過以上數據分析，考慮加工的效率和加工的經濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大量加工，故加工設備采用數控車床。 根據加工零件的外形和材料等條件，選用（數控車床型號）數控機床。 2.4 確定加工方案 零件上比較精密表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。 此零件精度要求不是很高采用盡可能少的加工方法，可通過一夾一頂的加工方法。先加工外輪廓，后加工退刀槽及螺紋和孔 該典型軸加工順序為： 采用一夾一頂裝夾工件，粗、精加工外圓及加工螺紋。所用工具有外圓粗加工正偏刀（T01）、外圓精加工正偏刀（T02）、刀寬為2mm的切槽刀（T03）。加工工藝路線為：粗加工φ42mm的外圓（留余量：徑向0.5mm，軸向0.3mm）→粗加工φ35mm的外圓（留余量：徑向0.5mm，軸向0.3mm）→粗加工φ28mm的外圓（留余量：徑向0.5mm，軸向0.3mm）→精加工φ28mm的外圓→精加工螺紋的外圓（φ34.9mm）→精加工φ35mm的外圓→精加工φ42mm的外圓→切槽→加工螺紋→切斷。 調頭用銅片墊夾φ42mm外圓，百分表找正后，精加工φ20mm的內孔。所用刀具有45°端面刀（T01）、內孔精車刀（T02）。加工工藝路線為：加工端面→精加工φ20mm的內孔。 3 工件的裝夾 3.1定位基準的選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確的選擇工件的定位的基準有著十分中的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。 3.2定位基準選擇的原則 1）基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應選用工序基準作為定位基準，盡量使用工序基準，定位基準、編程原點三者統(tǒng)一。 2）便于裝夾的原則。所選的定位基準應能保證定位準確、可靠，定位夾緊簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。 3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標系已經確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。 3.3確定零件的定位基準 調頭用銅片墊夾φ42mm外圓，百分表找正后，精加工φ20mm的內孔。所用刀具有45°端面刀（T01）、內孔精車刀（T02）。加工工藝路線為：加工端面→精加工φ20mm的內孔。 3.4裝夾方式的選擇 為了工件不至于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊壓牢，采用一夾一頂的方法。合理的選擇加緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質量，而且對生產率，加工成本及操作安全都有直接影響。 3.5數控車床常用裝夾方式 1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。 2）在兩頂尖之間裝夾。對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。 3）用卡盤和頂尖裝夾。當車削質量較大的工件時要一端用卡盤夾住，另一端用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準，應用較廣泛。 4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位基準。 3.6確定合理的裝夾方式 工件加工時采用三爪自定心卡盤夾持毛坯留出加工長度約10mm，工件調頭時用軟爪或護套夾持工件Φ42部位以便加工工件左端面孔及倒角。 4 刀具及切削用量 4.1選擇數控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據道具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換到時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產效率，刀具壽命可選的低些，一般取15-30min對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內某一工序的生產率限制了整個車間的生產率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低些，當某工序單位時間內所分擔到的全廠開支較大時，刀具壽命也應選的低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調整方便，這樣來滿足數控機床高效率的要求。數控機床上所選用的道具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質硬質合金）并使用可轉位刀片。 4.2選擇數控車削用刀具 數控車削刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定。數控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數控加工中，應盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線型主副切削刃構成，如90度內外圓車刀、左右端面車刀、切槽（切斷）車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內孔車刀。尖形車刀幾何參數（主要是幾何角度）的選擇方法與普通車削時基本相同，但應結合數控加工的特點（如加工路線、加工干涉等）進行全面考慮，并應兼顧刀尖本身的強度。 4.3設置刀點和換刀點 刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢？所以在程序執(zhí)行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執(zhí)行時刀具相對與工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是：便于數值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上。實際操作機床時，可以通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合，所謂“刀位點”是指刀具定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。用手動對到操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應規(guī)定換刀點。所謂“換刀點”時指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其他部件為準。 4.4確定切削用量 數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。 5 此典型軸類零件加工 5.1 軸類零件加工的工藝分析 （1） 技術要求 軸類零件的技術要求主要是支承軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差的等級通常為IT6-IT8，幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求是限制在直徑公差范圍之內。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面粗糙度要求較高。 （2） 毛坯選擇 軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發(fā)動機曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵鑄件比較多。如圖典型軸類直徑相差不大，采用直徑為48的棒料，材料為45號鋼在鋸床上按375長度下料。 （3） 定位基準的選擇 軸類零件外圓表面、內孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計的設計基準一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度的在一次裝夾中加工出多個外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準。 當不能采用中心孔時或粗加工是為了工作裝夾剛性，可采用軸的外圓表面作定位基準，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準，能承受較大的切削力，但重復定位精度并不太高。 數控車削時，為了能用同一程序重復加工和工件調頭加工軸向尺寸的精確性，或為了端面余量均勻，工件軸向需要定位。采用中心孔定位時，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時，則應采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺階面或臺階面兒作為軸向定位基準。 （4） 軸類零件預備加工 車削之前常需要根據情況安排預備加工，內容通常有：直—毛坯出廠時或在運輸、保管過程中，或熱處理時常會發(fā)生彎曲變形。過量彎曲變形會造成加工余量不足或裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工序。 切斷—用棒料切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進行，也可以在普通車床上切斷或在沖床上涌沖模沖切。 （5） 熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應根據材質和技術要求正火或退火處理，以消除應力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應安排調質處理，一提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調質也常作為最終熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學熱處理，以提高耐磨性。 （6） 加工工序劃分一般可按下類方法進行： ①刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。 ②以加工部位分序法 對于加工類容很多的零件，可按其結構特點將加工部分分成幾個部分，如內形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度較高的部位。 ③以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結構和工藝性，機床的功能，零件數控加工內容的多少，安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據實際情況來確定，但一定力求合理。 （7）在加工時，加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破壞。順序一般應按下列原則進行： ①上道工序的加工不能影響下道工序的定位于加緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。 ②先進行內形、內腔加工工序，后進行外形加工工序。 ③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復定位次數，換刀次數與挪動壓板次數。 ④在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。 在數控床上粗車、半精車分別用一個加工程序控制。工件調頭裝夾由程序中的M00或M01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環(huán)啟動”繼續(xù)加工。 （8）走刀路線和對刀點的選擇 走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動切削起始點，刀具切入，切出并返回切削起始點或對刀點等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對刀點，對刀點可以設在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準位或已加工精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工損壞，會導致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序對刀時注意要在與定位基準有相對固定尺寸關系的地方設立一個相對對刀位置，這樣可以根據他們之間的相對位置關系找回原對刀點。這個相對對刀位置通常設在機床工作臺或夾具上。 5.2 典型軸類零件加工工藝 （1）確定加工順序及進給路線 加工順序按粗到精、由遠到近（由左到右）的原則確定。工件左端加工：即從左到右進行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車）,工件右端加工：粗車外輪廓，精車外輪廓，切槽 ，然后螺紋粗加工，螺紋精加工。然后工件調頭，工件左端加工：粗車外輪廓，精車外輪廓。 （2）選擇刀具 ①外圓端面車刀：主偏角93° ②切槽刀：2mm寬方頭切槽刀配置外圓切槽刀柄。 ③普通螺紋刀：60°螺紋車刀配置外螺紋刀柄 ④切斷刀 （3）切削用量選擇 端面表面粗精加工時的切削用量選擇見表 背 吃 刀 量 ap/mm 進 給 量/(mm/mim) 主軸轉速S/(r/min) 工件左右端面加工 0.5 150 1000 外圓表面粗加工 2 250 700 外圓表面精加工 0.5 150 1200 螺紋退刀槽加工 — 80 600 螺紋加工 遞減 — 600 工件切斷 — 加工工序卡1 零件圖號 零件名稱 芯軸零件 使用設備名稱 數控車床 使用設備型號 CKA6150 換刀方式 自動換刀 程序編號 O1001 O1002 刀具刀號 刀具名稱 序號 量具名稱及規(guī)格 序號 刀具名稱及規(guī)格 T0101 93°外圓端面車刀 1 游標卡尺0~125mm 1 工具墊片若干 T0202 切槽刀（2mm寬） 2 外徑千分尺0~50mm 2 螺紋對刀角度樣板 T0303 60°螺紋刀 3 鋼直尺 3 T0404 切斷刀 4 4 序號 工藝內容 切屑用量 備注 /mm f/min 1 粗車外圓 2 250 600 2 精車外圓 0.5 150 1200 3 退刀槽 —— 80 600 4 車螺紋 —— 600 5 鉆孔 —— 100 500 加工工序卡2 零件圖號 零件名稱 芯軸零件 使用設備名稱 數控車床 使用設備型號 CKA6150 換刀方式 自動換刀 程序編號 O1003 刀具刀號 刀具名稱 序號 量具名稱及規(guī)格 序號 刀具名稱及規(guī)格 T0101 麻花鉆 1 游標卡尺0~125mm 1 T0202 內孔刀 2 內徑千分尺0~25mm 2 T0303 內孔刀 3 內徑千分尺0~25mm 3 序號 工藝內容 切屑用量 備注 /mm f/min 1 鉆孔 —— 100 600 2 粗車內孔 1 150 600 3 精車內孔 —— 100 800 建立工件坐標系：加工時以零件右端面中心為工件坐標系原點 螺紋牙高h計算：h=0.5413p=0.5413×1.5=0.812 螺紋外徑計算=-1.08p=35-1.08×1.5=33.38 5.3 手工編程 解：采用華中數控系統(tǒng)編程。該零件的加工工藝及其程序加工外圓、螺紋及鉆孔的程序程序說明 走刀路線 加工效果圖 ％1001 程序名 N10 G92 X100 Z10 設置工件坐標系 N20 M03 S500 主軸正轉，轉速500r/min N30 M06 T0101 換刀補號為01的01號刀（外圓粗加工偏刀） N40 G00 Z5 快速定位到距端面5mm處 N50 X47 Z2 快速定位到φ47mm外圓處，距端面2mm處 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 粗車φ42mm外圓，徑向余量0.5mm，軸向余量0.3mm N70 G80 X38 Z-134.2 F300 粗加工φ35mm外圓，徑向余量0.5mm，軸向余量0.3mm N80 G80 X35.5 Z-134.2 F300 N90 G80 X30 Z-47.2 F300 粗加工φ28mm外圓，徑向余量0.5mm，軸向余量0.3mm N100 G80 X28.5 Z47.2 F300 N110 G00 X100 X方向快速定位到φ100mm處，Z方向快速定位到距端面10mm處，使刀尖回到程序原點，作為換刀位置 N120 Z10 N125 T0100 清除刀偏 N130 M06 T0202 換精車刀 N140 S800 調高主軸轉速 N150 G00 Z1 快速定位到距端面1mm處 N160 X24 再快速定位到φ24mm外圓處 N170 G01 X28 Z-1 F100 倒角1×45° N180 Z-47.5 精車φ28mm外圓 N190 X32.85 精車軸肩 N200 X34.85 Z-48.5 倒角1×45° N210 Z-70.5 精車φ34.85mm螺紋外圓 N220 X35 定位到φ35mm外圓處 N230 Z-134.5 精車φ35mm外圓 N240 X42 定位到φ42mm外圓處 N230 Z-360.5 精車φ42mm外圓 N240 G00 X100 X方向快速定位到φ100mm處，Z方向快速定位到距端面10mm處，使刀尖回到程度原點，作為換刀位置 N250 Z10 N255 T0200 清除刀偏 N260 M06 T0303 換寬2mm的切槽刀 N270 S300 將主軸調速為300r/min N280 G00 X45 Z-134.5 定位到φ45mm外圓處，距端面134.5mm處 N290 G01 X34 F50 切2×0.5的槽 N300 X36 提刀至φ36mm處 N310 G00 Z-70.5 快速定位到距端面70.5mm處 N320 G01 X33 切至φ33mm外圓處 N330 X36 提刀至φ36mm處 N340 Z-69. 5 向Z軸方向移動1mm（槽寬3mm） N350 X33 切至φ33mm外圓處 N360 X36 提刀至φ36mm處 N370 G00 X100 N380 Z10 N385 T0300 清除刀偏 N390 M06 T0404 換60°的螺紋刀 N400 S400 將主軸調速為400r/min N410 G00 X37 Z-45 定位到φ37mm外圓處，距端面45mm處 N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5 加工M35×1.5的螺紋 N430 G00 X100 N440 Z10 N445 T0400 清除刀偏 N450 M06 T0202 換寬2mm的切槽刀 N460 S300 將主軸調速為300r/min N470 G00 Z-363.5 定位到距端面363.5mm處 N480 X45 定位到φ45mm外圓處 N490 G01 X5 F50 切到φ5mm處 N500 G00 X100 N510 Z10 N515 T0200 清除刀偏 N518 M05 主軸停 N520 M02 程序結束 鉆孔程序： %1002 程序名 M03T0505S500 主軸正轉，轉速600r/min G0X0Z8 快速移動定位到端面前 G1Z-35F100 鉆孔 Z5 退刀到Z5處 M30 精加工φ20mm內孔的程序 ％1003 程序名 N10 G92 X100 Z50 設置工件坐標系 N20 M03 S600 主軸正轉，轉速600r/min N30 M06 T0101 45°的端面刀 N40 G90 G00 X20 Z2 快速定位到φ20mm外圓，距端面2mm處 N50 G01 X14 Z-1 F100 倒角1×45° N60 Z0 刀尖對齊端面 N80 G00 X100 Z50 刀尖快速回到程序零點 N85 T0100 取消刀偏 N90 M06 T0202 換內孔精車刀 M03S800 主軸轉速800 N100 G00 X24 Z1 快速定位到φ24mm外圓，距端面1mm處 N110 G01 X20 Z-1 F100 倒角1×45° N120 Z-35 精車φ20mm的內孔 N130 X18 X軸退刀至18mm處 N140 G00 F50 Z軸先快速退刀，X軸再快速退刀，回到程序零點 N150 X100 N160 T0200 清除刀偏 N165 M05 主軸停 N180 M02 6 結束語 在數控車削加工中經常遇到的軸類零件，本設計論文中采用含螺紋零件進行編程設計，在螺紋車削編程中要注意，數控車床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實際轉速，從而實現主軸轉一轉刀具進給一個螺紋導程的同步運動，從螺紋粗車刀精車，主軸的轉速必須保持不變，給特殊軸零件結構，有螺紋、倒角、圓弧、孔、槽等。數控加工的基本編程方法時用點定位指令編寫接近或離開工件等空行程軌跡，要用插補指令編寫工件輪廓的切削進給軌跡。 幾個星期以來，從開始刀畢業(yè)設計完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設計過程中使我學到很多，我感到無論做什么事情都要用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對數控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的錯誤，有能力加工出更復雜的零件，精度更高的產品。 致謝詞 致謝: 經過了兩個多月的學習和工作，我終于完成了畢業(yè)設計。從開始思考論文題目到系統(tǒng)的實現，再到論文設計的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學到了很多知識也有很多感受。我開始了獨立的學習和試驗，查看相關的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，使自己非常稚嫩作品一步步完善起來，每一次改進都是我學習的收獲，每一次試驗的成功都會讓我興奮好一段時間。 最后，我要特別感謝我的指導老師。是他們在我畢業(yè)的最后關頭給了我們巨大的幫助與鼓勵,使我能夠順利完成畢業(yè)設計，在此表示衷心的感激。各位老師認真負責的工作態(tài)度，嚴謹的治學精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。無論在理論上還是在實踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對于我以后的工作和學習都有一種巨大的幫助，感謝他們耐心的輔導。本設計能夠順利的完成，也歸功于各位老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現。同時我在網上也搜集了不少資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。在此本系的全體老師表示由衷的謝意。 大學生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要劃上句號，心中是無盡的難舍與眷戀。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實際工作中去。即將結束再次學習的生活，相信等待我的是一片充滿機遇、風險與快樂的土地；也相信我和同仁們的事業(yè)必將如涅磐之鳳、浴火之凰。 參考文獻 [1]周文玉.數控加工編程及操作教程.中國輕工業(yè)出版社,2008 [2]顧京. 數控機床加工程序編制.機械工業(yè)出版社，2006 [3]楊偉群.數控工藝培訓教程（數控車部分）.清華大學出版社，2002 [4]劉哲.AutoCAD2004工程繪圖與訓練.大連理工大學0出版社，2004 [5]余英良.數控加工編程及操作. 北京高等教育出版社，2004 [6]杜家熙.數控加工工藝.機械工業(yè)出版社,2009 [7]邵澤強.數控原理與數控系統(tǒng).北京理工大學出版社2009 27