1、宜賓職業技術學院說明書姓名：張淞學號： 201212145班級：機電 112033第一章 設計概述設計題目 ： 數控機床軸類零件加工工藝分析設計意義： 本次畢業綜合實訓實踐項目為軸類零件的加工及工 藝分析，用所學理論知識和實際操作知識，在工作中分析問題、解決 實際問題的能力同時達到對我們基本技能的訓練， 例如：計算、繪圖、 熟悉和運用設計資料（手冊、標準、圖冊和規范等）的能力。加強對 在加工機械零件時的零件工藝分析、加工精度、刀具機床的選用、刀 具補償，工件的定位與裝夾的分析等。同時提高我們編寫技術文件、 編寫數控程序、仿真數控機床操作的獨立工作能力。設計概述（觀點） ：數控技術是用數字信息對

2、機械運動和工作過 程進行控制的技術 , 數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性 的變化, 使制造業成為工業化的象征 ,而且隨著數控技術的不但發展 和應用領域的擴大，對歸計民生的一些重要行業 （IT 、汽車、醫療、 輕工等 ）的發展起著越來越重要的作用 , 因為這些行業所需要裝備的 數字化已是現代發展的大趨勢 . 發展我國數控技術及裝備是提高我國 制造業信息化水平和國際競爭能力的重要性保證 . 數控加工與編程畢 業設計是數控專業教學體系中構成數控加工技術專業知識及專業技 能的重要組成部分， 通過畢業設計使我們學會了對相關學科中的基本 理論基本知識進行綜合運用 , 同時使對本專業有較完整的系統

3、的認識 從而達到鞏固、擴大、深化所學知識的目的 , 培養和提高了綜合分析 問題和解決問題的能力以及培養了科學的研究和創新能力。選這個題目的目的是它能體現出對所學知識的掌握程度和靈活規范的運用所學知識，用所學的知識來完成一份成功的畢業設計是必 不可少的。此次的畢業設計主要解決的問題是零件的裝夾、刀具的對刀、 工藝路線的制訂、工序與工步的劃分、刀具的選擇、切削用量的確定、 車削加工程序的編寫、機床的熟練操作。運用數控原理、數控工藝、 數控編程、專業軟件等專業知識和數控機床實際操作的一次綜合練 習，進一步認識數控技術，熟練數控機床的操作，掌握數控，開發數 控內在潛力。第二章零件圖車削加工工藝分析零件

4、材料處理為：45鋼，調制處理HRC2636，下面對該零件 進行數控車削工藝分析。零件如下圖所示：InLxos1.5X43-1 55 XI. 5275*0.0430100圖1.1零件圖技術要求：1. 以小批量生產條件編程。2. 不準用砂布及鋰刀等修飾表面。3. 未注倒角0.5 >45 °4. 未注公差尺寸按 GB1804-M。（說明：零件圖中英文字母可根據實際情況定數據，為方便設計。A取 19mm. B取 29：小 mm. C取 17mm. D取 21mm. E取 23丄 mm.）2.1數控加工工藝基本特點數控機床加工工藝與普通機床加工原則上基本相同，但數控機床 是自動進行加工，

5、因而有如下特點：數控加工的工序內容比普通機 床的加工內容復雜，加工的精度高，加工的表面質量高，加工的內容 較豐富。數控機床加工程序的編制比普通機床工藝編制要復雜些。 這是因為數控機床加工存在對刀、 換刀以及退刀等特點，這都無一例 外的變成程序內容，正是由于這個特點，促使對加工程序正確性和合 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。在編程前一定要對零件進行工藝分析，這是必不可少的一步，如 圖1.1要對該零件進行精度分析，選擇加工方法、擬定加工方案、選擇合理的刀具、確定切削用量。該零件由螺紋、圓柱、圓錐、圓弧、 槽等表面組成，其中較嚴格直徑尺寸精度要求的如28 士 0.02mm,；

6、盼;-mm,軸線長度的精度如 5 ±0.04mm ,27.5 ±.04mm，粗糙度3.2陽，球面S' mm。可控制球面形狀 精度30°的錐度等要求。經分析，可以采用以下幾點工藝措施：(1) 零件上由精度較高的尺寸數據如圓柱 巾28± 0.02mm、巾；：= mm，軸向長度 5 ±0.04mm、27.5 ±.04mm，球 S巾mm，在加 工時為了保證其尺寸精度應取其中間值分別取值為 巾28mm、巾 23.005mm長度 5mm , 27.5mm，球 S巾 29.015mm 即可。注：上述坐標值是以半徑值給出的。形式如(X, Z)

7、(2) 在輪廓曲線上，有四處圓弧依次相連，既過象限又改變進 給方向的輪廓曲線。為了保證其輪廓曲線的準確性，通過計算到端部 R5mm的圓弧與直線的切點坐標為(2.922 , 0)，與R17mm的圓弧 切點坐標為(7.791 , -6.136 ) , R17與S巾29： mm的切點坐標為(11.210 , -20.791 ) , S巾29mm 與 R5mm 的切點為(12.271 , -37.739 ) , R5mm 與 巾23：;：mm 的切點坐標為(11.5 , -40.406 )。 注：上述坐標值是以半徑值給出的。形式如(X, Z)。(3) 為便于裝夾，為了保證工件的定位準確、穩定，夾緊方面

8、 可靠，支撐面積較大，零件的左端是螺紋，中段最大的直徑的圓柱巾28mm。右端是依次相連的圓弧，顯然右端都是圓弧相連不可能裝 夾，所以應留在最后加工，應先裝夾毛坯加工出左端螺紋及圓柱 巾28mm。調頭裝夾 巾28mm的圓柱加工右端圓弧，毛坯選 巾 30 x 120mm2.2 設備選擇根據該零件的外形是軸類零件，比較適合在車床上加工，由于零 件上既有切槽尺寸精度又有圓弧數值精度 ,在普通車床上是難以保證 其技術要求。所以要想保證技術要求 ,只有在數控車床上加工才能保 證其加工的尺寸精度和表面質量。選擇數控機床 HNC-CK6140 加工 該零件。數控機床 HNC-CK6140 實物圖見附錄一。2.

9、3 確定零件的定位基準和裝夾方式2.3.1 粗基準選擇原則（1）為了保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，應選不 加工表面作粗基準。（2）合理分配各加工表面的余量，應選擇毛坯外圓作粗基準。（3）粗基準應避免重復使用。（4）選擇粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷。 以便定位可靠。232精基準選擇原則(1) 基準重合原則：選擇加工表面的設計基準為定位基準；(2) 基準統一原則；(3) 自為基準原則；(4) 互為基準原則。定位基準綜合上述，粗、精基準選擇原則，由于是軸類零件，在車床上只需用三抓卡盤裝夾定位，定位基準應選在零件的軸線上，以毛坯巾35mm的棒料的軸線和右端面作為定位基準。裝

10、夾方式數控機床與普通機床一樣也要全里選擇定位基準和夾緊應力求設計、工藝與編程計算的基準統一，減少裝夾次數，盡可能在一次定 位裝夾后，加工出全部待加工表面，避免采用占機人工調整式加工方 案，以充分發揮數控機床的效能。裝夾應盡可能一次裝夾加工出全部 或最多的加工表面。由零件圖可分析，應先裝夾毛坯 巾30mm的棒料 的一端，夾緊其40mm的長度加工螺紋。一直加工到零件右端的 巾23 ；=mm，然后將棒料卸下。裝夾 巾28mm的圓柱表面，加工另一端的圓弧。這樣兩次裝夾即可完成零件的所有加工表面， 且能保證其加工要求。裝夾圖如下：圖231加工螺紋的裝夾圖2.4加工方法的選擇和加工方案的確定加工方法的選擇

11、加工方法的選擇原則是在保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顧生產效率和加工成本。在實際選擇中，要結合零件 形狀、尺寸大小、熱處理要求和現有生產條件等全面考慮。因為該零 件是軸類零件，比較適合在車床上加工，又經過對零件圖尺寸分析， 尺寸精度比較高。如 巾28士 0.02mm,巾29 ' mm ,巾23mm等，在 普通車床是難以保證其尺寸精度、 表面粗糙度，所以應該選擇在數控 車床上加工。加工方案的確定零件上精度比較高的表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和 精加工逐步達到的。該零件有兩種加工方案：直接用三抓卡盤裝夾、 調頭加工。用三抓卡盤裝夾夾緊和自由端活動頂尖，經試驗論證第二

12、種方案裝夾困難，對刀、退刀及換刀相當困難，所以在這里選擇第 一種方案加工，能夠保證其技術要求。2.5工序與工歩的劃分按工序劃分工序劃分有三種方法：按零件的裝夾定位方式劃分工序： 按粗、精加工劃分工序；按所用的刀具劃分工序由于零件需要調頭加工，如果按粗、精加工劃分工序。在調頭加 工前后各有一次粗加工和精加工，顯得比較繁瑣，所以不可取；如果 按所用的刀具劃分工序，刀具有四把，雖然不多，但是在調頭加工前 后至少要重復使用三把刀，而同一把刀的兩次粗、精加工分別在調頭 加工前后，加工內容不連續，所以也不合理，不易劃分工序；只有按 零件的裝夾定位方式劃分工序比較符合該零件的加工工序，且能保證兩次裝夾的位置

13、精度，每一次裝夾為一道工序。該零件只需調頭前、 后加工兩道工序即可完成所有的加工表面，且能保證各尺寸精度及表 面粗糙度。工歩的劃分因為每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相 同，不易劃分工歩；這里選用加工不同的表面來劃分工序就比較容易： 車削螺紋端的工歩為：90。外圓車刀平端面一-右端面外圓車刀車削1.5 乂45°的倒角，巾2lX25mm端面 巾28mm圓柱巾28mm->30 °的錐臺面一-> 巾23；xi0mm切槽刀切槽5xi.5mm 外螺紋車刀車削 MDX 1.5mm。 車削圓弧端的工歩為：90°外圓車刀平端面一-右端面外圓車 刀圓弧

14、R5mm 圓弧R17mm 球 巾29 ''mm 圓弧 R5mmf 巾23： ；X5mm 切槽刀切槽 5x1.5mm2.6確定加工順序及進給路線261零件加工必須遵守的安排原則(1) 基面先行先加工基準面，為后面的加工提供精基準面， 所以應先選平右端面作為基準面。(2) 先主后次由于所加工的表面均為重要表面，所以應按照 順序從右到左依次加工 MDX 1.5mm ,巾28mm,巾23；： 2mm螺紋調頭 后一次加工 R5mm ,巾29mm ,巾23； ；：mm等。(3) 先粗后精 先車削去大部分的金屬余量，再進行成形切削 保證零件的尺寸要求和質量要求。(4) 先面后孔 由于該零件沒

15、有孔，所以在該處不做考慮。進給路線在數控加工中，刀具對好刀位點相對于工件運動軌跡稱為加工路 線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點：(1) 加工路線應保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率 高；(2) 使數值計算簡單，以減少編程工作量；(3) 應使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行 程時間。(4) 確定加路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的 剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具 體綜合上面進給線的特點再根據具體零件具體分析， 確定該零件的進 給路線有兩步。如下圖所示：圖261零件輪廓第一步：車削帶有的螺紋的一端，從右到左先粗車外形巾21mmm

16、、巾28mm 巾23；：；mm到槽5±0.04mm 的左端面處后，精車外形路線同粗車一樣，再換刀切削 5Xl.5mm的槽，最后再換刀 切削螺紋。如圖螺紋加工路線。圖螺紋加工路線第二步：車削帶有圓弧的一端，從右到左先粗車外形R5mm、R17mm、巾29； 'mm到巾23：；mm后2mm后精車外形路線同粗車 一樣。最后切削5±0.04mm的槽。如圖螺紋加工路線。2.7刀具的選擇刀具的選擇是數控加工中重要的工藝內容之一，它不僅影響機床 的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時，選刀具通常要考慮機 床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。與傳統的加工方法相經, 數控加工對刀

17、具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、硬度好、耐 用度高，而且要求尺寸穩定、安裝調整方便，能適應高速和大切削用 量切削。選刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀 相適應，結合零件輪廓相對還是較復雜。所以具體選刀如下：1、平端面可選用90 ° WC-C的硬質合金外圓車刀，粗車、精車 時在這里選擇一把硬質合金右端面外圓車刀，為防止在進行圓弧切削時刀具的副后刀面與工件輪廓表面發生干涉，副偏角應選擇Kr 大一點的，取Kr' =40右端面外圓車刀。2、切槽時由于零件中槽寬5 ±0.04mm，般都選刀寬4mm,刀 桿25X25mm，材料為高速鋼 W18CrV4R的切

18、斷刀，切槽時選用4mm 刀寬即可。3、切螺紋時為了保證其螺紋刀的強度這里選用W18CrV4R高速金 60°外螺紋車刀，為了保證螺紋牙深，刀尖應小于輪廓最小圓弧半 徑 Re, Re =0.150.2mm。使用刀具如表 7-1 所示：表 2.7.1 數控車加工刀具卡片刀具規序號刀具號格名稱數量加工表面備注1T0190 °硬質合金外 圓車刀1平端面、粗車輪廓右偏刀2T02右端面外圓車刀1精車輪廓右偏刀3T03高速鋼切槽刀1切槽4T0460 °高速鋼外螺紋車刀1車削螺紋2.8 切削用量選擇切削用量包括主軸轉速（切削速度）、切削深度或寬度、進給速 度（進給量）等。對于不同的

19、加工方法，需選擇不同的切削用量，并 應編入程序單內。合理選擇切削用量的原則是：粗加工是一般以提高生產率為主，但也考慮經濟性和加工成本；精加工是應在保證加工質量的前提下， 兼顧切削效率、經濟性加工成本。具體數值應根據機床說明書、切削 用量手冊，并結合經驗而定。2.8.1 背吃刀量的選擇零件輪廓粗車循環時選 ap=2mm ，精加工時選 ap=0.2mm ，螺紋 粗車時選 ap=0.4mm ，逐刀減少粗車 4 次后，精車時選 ap=0.1mm 。2.8.2 主軸轉速的選擇粗車直線和圓弧時 n=800r/min ，精車時 n=1500r/min ，切槽時 n=600r/min ，切螺紋時 n=300r

20、/min ，精車時選 n=300r/min 。粗車 和精車的主軸轉速的選取應具體問題具體分析。2.8.3 進給速度的選擇粗車直線、圓弧時選 F=150mm/min ，精車時選 F=50mm/min ， 切槽時選 F=8mm/min ，粗車螺紋時選 F=100mm/min ，精車時選 F=50mm/min 。綜上所述，零件的數控車削工藝分析的內容，并將其填入在表8-1 所示的數控工藝卡上。工藝卡片上其主要內容有：工步分析、 工步內容、各工步所用的主軸轉速、刀具及進給速度。表數控車削加工工藝卡片（1）工序號程序編號夾具名稱001三抓卡盤刀具規-r rH. 口、 工步號工步內容刀具號格/mm1對刀、

21、平端面 及試切外圓 從右至左T0125 X252粗車輪廓從右至左T0225 X253精車輪廓T0225 X254切槽T0325 X255粗車螺紋T0425 X256精車螺紋T0425 X25使用設備零件圖號華中數控CK6140GDSKC020114主軸轉速/進給速度/背吃刀量備注(r min-1 )(mm min-1 )/mm50050手動8001502自動1000500. 2自動80081.5 min/r自動300自動300主軸轉進給速工步號工步內容加工面刀具號刀具規格/mm速/(r/mi n度/(mm/背吃刀量/mm備注)mi n)1對刀平端面及試切© 30mmr外圓毛坯表面T0

22、125X25500手動2粗車倒角1.5肖5 ° mr倒角面25 X258001502自動2粗車 © MDX 25mm21的圓柱面T0225 X258001502自動3粗車© 28mm的端面© 28的端面T0225 X258001502自動4粗車 © 28X 13.169mm的圓柱表面© 28的圓柱表面T0225 X258001502自動5粗車© 30的錐面° 3錐面T0225 X258001502自動6屮亠乂鹿粗車 © 23,X10mm+0.02 .© 23的外圓柱表面T0225 X258001

23、502自動7精車倒角1.5肖5 ° mr倒角面T0225 X251000500.2自動8精車 © MDX25mm21的圓柱面T0225 X251000500.2自動9精車© 28mm的端面© 28的端面T0225 X251000500.2自動10精車 © 28 x 13.169mm© 28的圓柱表面T0225 X251000500.2自動的圓柱表面11精車30 °勺錐面30。錐面T0225 X251000500.2自動12精車 © 23； >10mm© 23.的外圓柱表面T0225 X2510005

24、00.2自動13切槽 5 X1.5mm© 18的外圓柱表面T0325 X258008自動14粗車 © MDX 1.5mm© MDX 1.5螺紋面T0425 X2530050自動15精車 © MDX 1.5mm© MDX 1.5螺紋面T0425 X2530050自動0021平右端面右端面T0125 X25800502手動2粗車R5mm的圓弧R5的曲面T0225 X258001502自動3粗車R17mm 的圓弧R17的曲面T0225 X258001502自動4粗車S© 29： ' ' mm的車S© 29：；&qu

25、ot;的球面T0225 X258001502自動球面5粗車R5mm的圓弧R5的曲面T0225 X258001502自動6粗車 ©X 23. .1+0.02© 23 的圓柱面T0225 X258001502自動X4.406mm7精車R5mm的圓弧R5的曲面T0225 X251000500.2自動8精車R17mm 的圓弧R17的曲面T0225 X251000500.2自動9精車S© 29 mm的+0 03S© 29 的球面T0225 X251000500.2自動球面10精車R5mm的圓弧R5的曲面T0225 X251000500.2自動11心亠<03精

26、車© 23門：+OJ03© 23 的圓柱面T0225 X251000500.2自動X4.406mm12切槽 5 ±0.04mm19.5的圓柱表面T0325 X258008自動表282 數控車削加工工序卡片（2）2.9編程誤差及其控制編程誤差編程階段的誤差是不可避免的，誤差來源主要有三種形式：近似 計算誤差、插補誤差、尺寸圓整誤差，直接影響加工尺寸精度，本次 加工主要誤差是計算誤差與圓弧相切的切點坐標及未知交點坐標值。 因為這是經過筆算的數值，存在著較大的誤差。2.9.2 誤差控制為了盡可能的減少筆算誤差，采取在 AutoCAD 上按其尺寸精度繪 出零件圖，再利用

27、工具”一-> 查詢”一-> 點坐標”捕捉各圓弧切點 坐標，其精度達到0.001級，這樣能有效地將誤差控制在（0.10.2） 倍的零件公差值內。第三章 .編程中工藝指令的處理3.1 常用 G 指令代碼功能表3.1.1數控車床G功能指令HNC-22T)代碼組意義代碼組意義代碼組意義*G00快速點定位G2800回參考點G5200局部坐標系設定G01直線插補G29參考點返回G53機床坐標系編程G0201順圓插補*G40刀徑補償取消*G54 工件坐標系 16 選擇G03逆圓插補G4109刀徑左補償G5911G33螺紋切削G42刀徑右補償G92工件坐標系設定G0400暫停延時G43刀長正補償G

28、6500宏指令調用G0716虛軸設定G4410*G1107單段允許*G49G12單段禁止XY加工平*G5004*G17面ZX 加工平G51G1802面G24YZ 加工平03G19面*G25G2008英制單位G6805注：表內00組為非模態代碼；只在本程序內有效。其他組為模態指令，一次制定后持續有效，直到被其他組其他代碼所取代標有*的G代碼為數控系統通電啟動后的默認狀態。3.2 常用 M 指令代碼功能表表 3.1.2 常用 M 指令代碼代碼作用時 間組別意義代碼作用時 間組別意義代碼作用時 間組別意義M0000程序暫 停M0600自動換刀M19主軸準 停M0100條件暫 停M07#開切削液M30

29、00程序結 束并返 回M02程序結 束M08#b開切削液M6000更換工 件M03#主軸正 轉M09關切削液M9800子程序 調用M04#a主軸反 轉M10夾緊M9900子程序返回M05主軸停 轉M11c松開注：表內00組為非模態代碼；其余為模態代碼，同駔可相互 取代。作用時間為 “”號者 ,表示該指令功能在程序段指令運動完成 后開始作用；為 “# 號”者，則表示該指令功能與程序段指令運動同時 開始。第四章 程序編制及模擬運行、零件加工或精度自檢程序段號程序內容程序注釋001%0001；程序起始行N01T0101；右端面外圓車刀N02M03S800；主軸正轉N03G00X35Z3；循環起點N0

30、4M08；開切削液N05；粗車輪廓N06G00X18Z3S1000；快速定位N07G01Z0F50；精車起點N08X21Z-1.5；精車倒角N09Z-25；精車e 21的外圓N10X28；精車e 28的端面N11Z-38.169； e 28的外圓表N12； 30 °的錐面N13G01W-10；eE的外圓面N14G00X100；退刀快速定位N15Z100；退刀快速定位N16T0202；換切槽刀N17G00X32Z-25；快速定位N18G01X18F10；切槽至 e 18N20G04P3；暫停修光N21G00X25；快速定位N22W1.5；快速定位N23G01X21；倒角起點N24X18W-1.5；倒角 1.5N25G04P3；暫停修光N26G00X100；退刀快速定位N27Z100；退刀快速定位N28T0303；換外螺紋車刀N29G00X30Z3S300；車螺紋循環起點N30.5F1.5；車螺紋N31G00X1