数控加工工艺大作业典型轴类零件的数控加工工艺设计.doc

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数控加工工艺与编程大作业推荐度：
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1.零件图工艺分析 2设备选择

3确定零件的定位基准和装夹方式 4确定加工顺序及进给路线 5刀具的选择 6确定切削用量 7填写数控加工工艺文件

轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图 1.零件图工艺分析

零件车削工艺分析如图1-1所示，零件材料处理为：45钢，下面对该零件进行数控车削工艺分析。零件如图：

图1-1 零件图

1．1数控加工工艺基本特点

数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，如图1-1我要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧等表面组成。可控制球面形状精度、30°的锥度等要求。经上面的分析，我可以采用以下工艺措施：

（1）为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是最大直径圆柱ф85mm，中段的圆柱ф80mm。右端是螺纹，应先装夹毛坯加工出左端圆弧及圆柱ф85mm、ф80mm调头装夹ф80mm的圆柱加工右端螺纹、圆柱及锥面，毛坯选ф85×350mm。 1.2设备选择

根据该零件的外形是轴类零件，只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。我选择在本校的数控机床HNC-CK6140加工该零件。

1.3确定零件的定位基准和装夹方式

1.3.1粗基准选择原则

（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。

（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。（3）粗基准应避免重复使用。

（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。 1.3.2精基准选择原则

（1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准；（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。 1.3.3定位基准

综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф85mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。 1.3.4装夹方式

数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф85mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工圆柱和圆弧。一直加工到零件右端的ф62mm，然后将棒料卸下。装夹ф80mm的圆柱表面，加工另一端的螺

纹。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：

图1.3.1 加工螺纹的装夹图

图1.3.2 加工圆弧的装夹图

1.4加工方法的选择和加工方案的确定 1.4.1加工方法的选择

加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。

1.4.2加工方案的确定

零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调

头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。 1.5工序与工歩的划分 1.5.1按工序划分

工序划分有三种方法 ①按零件的装夹定位方式划分 ②按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。

由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

1.5.2工歩的划分

因为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，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易： ①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1×45°的倒角─→端面ф50mm─→─→30°的锥台面─→圆柱ф62mm─→切槽刀切槽3×ф45mm─→外螺纹车刀车削M48×1.5mm。

②车削圆弧端的工歩为：90°外圆车刀平端面─→圆柱ф85mm─→圆柱ф80mm─→右端面外圆车刀圆弧R70mm─→圆柱ф80─→右端面外圆车刀车削1×45°的倒角 1.6确定加工顺序及进给路线 1.6.1零件加工必须遵守的安排原则

（1）基面先行先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右

端面作为基准面。

（2）先主后次由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左

依次加工ф85mm，ф80mm，R70圆弧。圆弧调头后一次加工M48×1.5mm，ф62mm，槽3×ф45mm等。

（3）先粗后精先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺

寸要求和质量要求。

（4）先面后孔由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。 1.6.2进给路线

在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；

（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时

间。

（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示：

图1.6.1 零件轮廓

第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф48mmm、ф62mm到槽3×ф45mm的左端面处后，精车外形路线同粗车一样，再换刀切削3×ф45mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图4.2螺纹加工路线。

图1.6.2 螺纹加工路线

第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形ф85mm、ф80mm后20mm精车外形路线同粗车一样。最后右端面外圆车刀车削1×45°的倒角

。如图4.3螺纹加工路线。

图1.6.3 圆弧加工路线 1.7刀具的选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：

1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-1，表1-17。 2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。切槽刀的选择及型号这里分别参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3，表2-2。

3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。刀具选材料参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3即可。刀具表如表7-1所示：

表1.7.1 数控车加工刀具卡片

产品名称

或代号

零件

典型轴名称

零件图号

刀具序号刀具规格名称数量加工表面

号 1

T01 5mm中心钻 1

钻 5mm中心孔

备注