軸類零件的加工工藝與編程

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數控坐標系的確定 .13 4.2 走刀路線的確定 .13 4.3 程序編制 .14 5 結 論 .21 6 致 謝 .22 7 參 考 文 獻 .23 蘇州市職業(yè)大學 畢 業(yè) 設 計 說 明 書 畢業(yè)設計題目軸類零件的加工工藝與編程 系 機電工程系 專業(yè)班級 數控 4 班 姓 名 朱 冰 學 號 1013020432 指導教師 李振興 年 月 日 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 摘 要 隨著科學技術的飛速發(fā)展和經濟競爭的日趨激烈,產品更新速度越來越快,復雜形狀的零 件越來越多,精度要求越來越高,多品種、小批量生 產的比重明 顯增加,激烈的市場競爭使產品 研制生產周期越來越短,傳統(tǒng)的加工設備和制造方法已難以適應這種多樣化、柔性化與復雜 形狀零件的高速高質量加工要求。 本課題來源于生產，是對所學知 識的應用，它包括了三年所學的全部知識，在數控專業(yè) 上具有代表性，而且提高了綜 合運用各方面知識的能力。程序的編制到程序的調試，零件的 加工運用到了所學的 AutoCAD、 CAXA 制造工程師軟件、數控機床操作、子程序、刀具的 選擇、零件的工藝分析、數學處理、工藝路線等一系列的內容。這將所學到的理論知識充分 運用到了實際加工中，切實做到了理 論與實踐的有機結合。 關鍵詞：數控；加工；工藝；編程 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 目 錄 1 引 言 .1 1.1 數控技術的發(fā)展及趨勢 .1 1.2 數控車削加工工藝分析的主要內容 .2 2 軸類零件的加工工藝設計 .3 2.1 軸類加工的內容及工藝分析 .3 2.1.1 軸類零件加工的內容 .3 2.1.2 軸類零件加工的工藝分析 .4 2.2 軸類零件工藝路線的擬定 .4 2.2.1 工藝路線的確定 .4 2.2.2 輔助工序的安排 .6 2.3 數控機床及其工藝設備的選擇 .6 2.3.1 數控機床的選擇 .6 2.3.2 檢測量具的選擇 .7 2.4 軸類零件切削用量參數的確定 .7 2.4.1 確定主軸轉速 .7 2.4.2 確定進給速度 .8 2.4.3 確定背吃刀量 .8 2.5 擬定數控加工工藝卡 .8 2.5.1 數控加工工序 .8 2.5.2 數控加工工序表 .9 2.6 刀具的選擇 .9 2.6.1 刀具 .9 2.6.2 確定對刀點與換刀點 .10 3 軸類零件夾具的選用 .11 3.1 對軸類零件夾具的基本要求 .12 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 3.2.1 夾具的類型 .12 3.2.2 零件的安裝 .12 4 車削零件數控加工的編程 .13 4.1 數控坐標系的確定 .13 4.2 走刀路線的確定 .13 4.3 程序編制 .14 5 結 論 .21 6 致 謝 .22 7 參 考 文 獻 .23 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 1 頁 共 23 頁 1 引 言 1.1 數控技術的發(fā)展及趨勢 機床數控系統(tǒng)，即計算機數字控制(CNC)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數控(NC)的 基礎上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統(tǒng)控制軟件與 硬件的配合，完成對進給坐標控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。 CNC 系統(tǒng)利用計算機來實現零件程序編輯、坐標系偏移、刀具補償、插補運算、 公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數控機床按照操作設計要求，加工出 需要的零件。1908 年，穿孔的金屬薄片互換式數據載體問世；19 世紀末，以紙 為數據載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938 年，香農在美國麻省理工 學院進行了數據快速運算和傳輸，奠定了現代計算機，包括計算機數字控制系 統(tǒng)的基礎。數控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1952 年第一臺數控機 床問世后，數控系統(tǒng)已經先后經歷了兩個階段和六代的發(fā)展，其六代是指電子 管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控 PC 機的通用 CNC 系 統(tǒng)。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數控，簡稱 NC 系統(tǒng)；后三代為第 二階段，乘坐計算機軟件數控，簡稱 CNC 系統(tǒng)。 數控加工技術是什么呢？簡單的說就是利用數字化控制系統(tǒng)在加工機床上 完成整個零件的加工。而且和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數控加工技術具有以下 優(yōu)點： 加工效率高。 利用數字化的控制手段可以加工復雜的曲面。而加工過程是由計算機控制， 所以零件的互換性強，加工的速度快。 加工精度高。 同傳統(tǒng)的加工設備相比，數控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少了人 為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 勞動強度低。 由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數控系統(tǒng)完成， 不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數控機床工作時，只需要監(jiān)視設備的運 行狀態(tài)。所以勞動強度很低。 適應能力強。 數控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調整部分參數達到修改或改變其 運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴展。 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 2 頁 共 23 頁 從目前世界上數控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數控系統(tǒng)正在向電氣化、 電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點有以下幾個方面： 高精高速高效化速度 柔性化 多軸化 軟硬件開放化 實時智能化 21 世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數控 系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的 自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化， 如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等； 簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面 等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。 1.2 數控車削加工工藝分析的主要內容 選擇適合在數控機床上加工的零件，確定工序內容。 分析被加工零件圖樣，明確加工內容及技術要求，在此基礎上確定零件 的加工方案，制定數控加工工藝路線，如工序的劃分、加工順序的安排、與傳 統(tǒng)加工工序的銜接等。 設計數控加工工序。如工步的劃分、零件的定位與夾具的選擇、刀具的 選擇、切削用量的確定等。 調整數控加工工序的程序。如對刀點、換刀點的選擇、加工路線的確定、 刀具的補償。 分配數控加工中的容差。 處理數控機床上部分工藝指令。 總之，數控加工工藝內容較多，有些與普通機床加工相似。 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 3 頁 共 23 頁 2 軸類零件的加工工藝設計 2.1 軸類加工的內容及工藝分析 2.1 球頭軸零件圖 2.1.1 軸類零件加工的內容 數控車床與普通車床相比，具有加工精度高、加工零件的形狀復雜、加工 范圍廣等特點。但是數控車床價格較高，加工技術較復雜。球頭軸零件可分為 粗車、半精車和精車等階段。一般分為： 車削外圓。車削外圓是最常見、最基本的車削方法使用各種不同的車刀 車削中小型零件外圓(包括車外回轉槽)的方法。其中，左偏刀主要用于需要從 左向右進給，車削右邊有直角軸肩的外圓以及右偏刀無法車削的外圓。 車削內圓。車削內圓(孔)是指用車削方法擴大工件的孔或加工空心工件 的內表面。這也是常用的車削加工方法之一。常見的車孔方法在車削盲孔和臺 階孔時，車刀要先縱向進給，當車到孔的根部時再橫向進給，從外向中心進給 車端面或臺階端面。 車削平面。車削平面主要指的是車端平面(包括臺階端面)，常見的方法 是用左偏刀車削平面，可采用較大背吃刀量，切削順利，表面光潔，大、小平 其 余 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 4 頁 共 23 頁 面均可車削使用 90左偏刀從外向中心進給車削平面，適用于加工尺寸較小 的平面或一般的臺階端面用 90左偏刀從中心向外進給車削平面，適用于加 工中心帶孔的端面或一般的臺階端面使用右偏刀車削平面，刀頭強度較高，適 宜車削較大平面，尤其是鑄鍛件的大平面。 車削錐面。錐面可分為內錐面和外錐面，可以分別視為內圓、外圓的一 種特殊形式。內外錐面具有配合緊密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持準確對 中的特點，廣泛用于要求中準確和需要經常拆卸的配合件上。在普通車床上加 工錐面的方法有小滑板轉位法、尾座偏移法、靠模法和寬刀法等，小滑板轉位 法主要用于單件小批量生產，內外錐面的精度較低，長度較短(100mm)；尾座 偏移法用于單件或成批生產軸類零件上較長的外錐面；靠模法用于成批和大量 生產較長的內外錐面；寬刀法用于成批和大量生產較短(20mm)的內外錐面。 車削螺紋。在普通車床上一般使用成形車刀來加工螺紋，加工普通螺紋、 方牙螺紋梯形螺紋和模數螺紋時使用的成形車刀。 車削臺階、槽。 選擇數控加工內容時，可按下列順序考慮： 普通機床無法加工的內容應優(yōu)先選擇； 普通機床難加工，質量難保證的內容應重點選擇 普通機床加工效率低，手工操作勞動強度大的內容。 雖然數控車床加工范圍廣泛，但是因受其自身特點的制約，某些零件仍不 適合在數控車床上加工。 2.1.2 軸類零件加工的工藝分析 粗加工：主要是下料，下料的要求是棒料的直徑 55，長度是 150， 并且要求下料長度的誤差不能超過正負 1并在棒料兩端鉆中心孔，中心孔： A4/8.5，并且，要求中心應均勻一致，為下一步工序做準備。 半精加工：半精車外圓，先粗車外圓然后，再半精車外圓，而其他的各 尺寸以及跳動的要求都要符合圖紙的要求。 精加工：精車外圓，先半精車外圓,最后精車外圓，而其他的各尺寸以及 跳動的要求都符合圖紙的要求。 2.2 軸類零件工藝路線的擬定 2.2.1 工藝路線的確定 圖 2.2 是加工工序及每個步驟的注釋和注意事項。 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 5 頁 共 23 頁 加 工 此 段 工 序 時 要 保 證 球 面 的 表 面 質 量 及 數 據加 工 此 段 工 序 事 要 保 證 后 面 圓 球 的 加 工 余 量 所 以不 能 用 大 的 車 削 速 度 加 工 此 段 工 件 是 為 最 后 車 羅 紋 做 鋪 墊 ,其 表 面 質 量要 求 不 高 但 基 本 尺 寸 一 定 要 保 證 正 確加 工 此 段 工 件 時 的 注 意 事 項 要 和 上 段 工 序 一 樣 ,必須 保 證 零 件 數 據 和 表 面 質 量 的 正 確 加 工 此 段 工 件 時 要 注 意 吃 刀 量 的 選 擇 ,此 段 工 序 有圓 弧 的 存 在 要 保 證 好 加 工 質 量 和 機 器 設 備 的 安 全由 于 此 次 設 計 是 在 普 通 數 控 車 床 上 進 行 ,有 寫 步 驟必 須 進 行 手 動 操 作 ,比 如 :用 尾 部 頂 尖 零 件 的 掉 頭裝 夾 等 車 削 70圓 柱 ,零 件 掉 頭 裝 夾 需 要 用 卡 盤 夾 住 此處 ,因 此 這 個 加 工 步 驟 很 重 要 .要 注 意 此 段 加 工 步驟 的 尺 寸 ,精 度 ,表 面 質 量 等 重 要 參 數車 削 零 件 的 最 大 外 圓 (加 工 此 處 時 不 必 要 全 部 都 車削 ,因 為 根 據 分 析 零 件 圖 沒 有 必 要 車 削 完 ,零 件 圖中 要 求 的 尺 寸 只 有 2) 作 為 零 件 加 工 及 編 程 的 基 準 ,對 以 后 的 加 工 很 重 要 車 半 圓 球車 20圓 柱 車 24圓 柱車 圓 錐 面 車 65臺 階 軸掉 頭 裝 夾 車 70及 臺 階 面車 零 件 外 圓 車 基 準 面 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 6 頁 共 23 頁 在程序編制中，編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的幾何要素參數及各 幾何要素間的關系。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義， 手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標，無論哪一點不明確或不確定，編程都無 法進行。但由于零件設計人員在設計過程中考慮不周或被忽略，常常出現參數 不全或不清楚，如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審 查與分析圖紙時，一定要仔細核算，發(fā)現問題及時與設計人員聯系。 零件的外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型及尺寸，這樣可以減少換刀次數，還 可能應用控制程序或專用程序以縮短程序長度。零件的形狀盡可能對稱，便于 利用數控機床的鏡向加工功能來編程，以節(jié)省編程時間。 2.2.2 輔助工序的安排 輔助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、檢驗等。檢驗工序是主要的輔助 工序，是合格證產品質量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件 全部加工完成之后都要進行檢驗工序。 2.3 數控機床及其工藝設備的選擇 2.3.1 數控機床的選擇 根據零件產量、加工要求選擇生產設備（根據專業(yè)要求需要選擇數控車床） 。我們選擇 SIEMENS 的 SINUMERIK802S/C 數控車床。 數控車床常用的功能指令有準備功能 G、輔助功能 M、刀具功能 T、主軸轉 速功能 S 和進給功能 F。由于車床種類不同，系統(tǒng)配置也各不相同。 表 2.1 SIEMENS 的 SINUMERIK802S/C 數控車系統(tǒng)的常用功能指令 功能 代碼 功能 代碼 路徑數據 暫停時間 G4 絕對/增量尺寸 G90，91 程序結束 M02 公制/英制尺寸 G71，G70 主軸運動 半徑/直徑尺寸 G22，G23 主軸速度 S 可編程零點偏置 G158 旋轉方向 M03/M04 可設定零點偏置 G54G57 G500，G53 主軸速度限制 G25，G26 軸運動 主軸定位 SPOS 快速直線運動 G0 特殊車床功能 進給直線插補 G1 恒速切削 G96/G97 進給圓弧插補 G2/G3 圓弧倒角/直線倒角 CHF/RND 中間點的圓弧插補 G5 刀具及刀具偏置 定螺距螺紋加工 G33 刀具 T 接近固定點 G75 刀具偏置 D 回參考點 G74 刀具半徑補償選擇 G41，G42 進給率 F 轉角處加工 G450，G451 準確停/連續(xù)路徑加工 G9，G60，G64 取消刀具半徑補償 G40 在準確停時的段轉換 G601/G602 輔助功能 M 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 7 頁 共 23 頁 2.3.2 檢測量具的選擇 游標卡尺 數顯測位尺 外徑千分尺 螺紋塞規(guī) 2.4 軸類零件切削用量參數的確定 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 人程序中。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。 2.4.1 確定主軸轉速 主軸轉速應根據允許的切削速度和工件(或刀具)直徑來選擇。其計算公式 為：n=1000v/3.14D 式中：v-切削速度，單位為 m/m 動，由刀具的耐用度決定；n-主軸轉速， 單位為 r/min，D-工件直徑或刀具直徑，單位為 mm。 計算的主軸轉速 n，最后要選取機床有的或較接近的轉速為： 車外圓，粗車主軸轉速為 1300r/min ,精車主軸轉速為 1600r/min 。 表 2.2 刀具的切削參數 2.4.2 確定進給速度 進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工精度和 表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和 進給系統(tǒng)的性能限制。確定進給速度的原則：當工件的質量要求能夠得到保證 加工步驟 刀具切削參數主軸轉速 刀具規(guī)格 序號 加工內容 類型 材料 n/r.min 1 進給速度 v /mm.minf 1 粗加工外輪廓 93外圓偏刀 700 200 2 精加工外輪廓 93外圓偏刀 630 160 3 切螺紋退刀槽 切槽刀 500 80 4 車 M24 螺紋 60普通螺紋車 硬質合 金 500 800 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 8 頁 共 23 頁 時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在 200800mm/min 范圍 內選?。卉囃鈭A，進給速度為 400/r，精車時，進給速度為 200/r。刀具空 行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設定該機床數控系統(tǒng)設定的最高進給 速度。 2.4.3 確定背吃刀量 車削用量的選擇原則是： （1）粗車時，首先考慮選擇一個盡可能大的背吃刀量 ap，其次選擇一個較 大的進給量 f,最后確定一個合適的切削進度 v 。增大背吃刀量 ap 可使走刀次 數減少，增大進給量 f 有利于斷屑，因此根據以上原則選擇粗車切削用量對于 提高生產效率，減少刀具消耗，降低加工成本是有利的。 （2）精車時，加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且均勻，因 此選擇較?。ǖ惶。┑谋吵缘读?ap和進給量 f ，并選用切削性能高的刀具 材料和合理的幾何參數，以盡可能提高切削速度 v。 （3）零件的加工高度 H（1/4-1/6）R D，以保證刀具有足夠的剛度。 切削用量的具體數值應根據機床性能，相關的手冊并結合實際經驗用模擬 方法確定。同時，使主軸轉速、背吃刀量及進給速度三者能相互適應，以形成 最佳切削用量。 2.5 擬定數控加工工藝卡 2.5.1 數控加工工序 數控加工車削分十三次切削進行加工： 1.然后車削端面作為基準。 2.首先進行車削最大外圓 80。 3.車 70 軸臺階軸 4.車削臺階平面。 5.調頭裝夾。 6.車削 65 軸。 7.車削椎面。 8.車削 24 圓柱。 9.車削 20 圓柱。 10.車削球面。 11.切螺紋退刀槽。 12.車削工藝槽。 13.加工螺紋 M24。 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 9 頁 共 23 頁 2.5.2 數控加工工序表 表 2.3 數控加工工序表 產品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 機械廠 軸類零件 軸類零件 001 工藝序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 001 WK11111 無 數控車床 工步號 工步內容 刀具號 備注 1 車削端面 T01 自動 2 車削最大外圓 T02 自動 3 車削 70 圓柱 T01 自動 4 車削臺階平面 T02 自動 5 調頭裝夾 手動 6 車削 65 圓柱 T01 自動 7 車削椎面 T01 自動 8 車削 24 圓柱 T01 自動 9 車削 20 圓柱 T01 自動 10 車削球面 T01 自動 11 切螺紋退刀槽 T03 自動 12 車削工藝槽 T03 自動 13 加工螺紋 M24 T04 自動 2.6 刀具的選擇 2.6.1 刀具 刀具的選擇的原則：刀具的使用的壽命和裝夾是否很方便。在加工軸時一 般都是批量生產的，那就要求加工的時候必須有效率，裝夾要很方便的，根據 上面的分析，我采用機夾式刀片，機夾式刀片的材料是超硬質合金鋼。對于機 夾可轉位刀具，由于換刀時間短,可以充分發(fā)揮其切削性能，提高生產效率，刀 具壽命可選得低些，一般取 15-30min .數控機床所選用的刀具常采用適應高速 切削的刀具材料（如高速鋼、硬質合金）并使用可轉位刀片。 根據以上的分析，在加工軸所采用的刀具是機夾式，超硬質合金鋼的刀片,選 擇數控車削刀具。 數控加工刀具必須適應數控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般 應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯接刀具并裝在機床 刀架上，因此已逐漸標準化和系統(tǒng)化。為了適應數控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、 易調、可換等要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用，在數量上達到 整個數控刀具的 30%-40%，金屬切除量占總數的 80%-90%。 而加工軸所用的刀片超硬質合金鋼, 超硬質合金鋼是以碳化鎢(WC), 碳化 鈦(TiC)等,高熔點,高硬度的碳化物的粉末一起粘連的作用的金屬鈷粉末混合, 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 10 頁 共 23 頁 加壓成型,再燒結而制成一種粉末冶金制品。硬質合金具有高硬度(69-81HRC), 高熱硬性(可達 900-1000 度),高耐磨性和較高抗壓強度.用它制造刀具,起切削 速度,耐磨性與壽命都比高速鋼高, 超硬質合金鋼制的刀片,裝夾在刀體上使用. 使用方便,大大的提高加工的效率。 此外，對所選擇的刀具，在使用前都需對刀具尺寸進行嚴格的測量以獲得精確 數據，并由操作者將這些數據輸入數據系統(tǒng)，經程序調用而完成加工過程，從 而加工出合格的工件。根據以上的分析,采用超硬質合金鋼制的刀片。根據加工 要求,主要選用的刀具。 表2.4刀具表： 2.6.2 確定對刀點與換刀點 對于數控機床來說，在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要 的，它是通過對刀點來實現的。 “對刀點”是指通過對刀確定刀具與工件相對位 置的基準點。在程序編制時，不管實際上是刀具相對工件移動，還是工件相對 刀具移動，都把工件看作靜止，而刀具在運動。對刀點往往也是零件的加工原 點。選擇對刀點的原則是： 方便數學處理和簡化程序編制； 在機床上容易找正，便于確定零件的加工原點的位置； 加工過程中便于檢查； 引起的加工誤差小。 對刀點可以設在零件上、夾具上或機床上，但必須與零件的定位基準有已 知的準確關系。當對刀精度要求較高時，對刀點應盡量選在零件的設計基準或 工藝基準上。對于以孔定位的零件，可以取孔的中心作為對刀點。 對刀時應使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，是指確定刀具位置的基準 點。 刀具規(guī)格 序號 加工內容 類型 材料 1 粗加工外輪廓 93外圓偏刀 2 精加工外輪廓 93外圓偏刀 3 切螺紋退刀槽 切槽刀 4 車 M24 螺紋 60普通螺紋車 硬質合金 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 11 頁 共 23 頁 3 軸類零件夾具的選用 3.1 對軸類零件夾具的基本要求 數控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二 是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通常考慮以下幾點： 盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具， 以縮短生產準備時間。 在成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。 裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。 本次設計采用普通的三爪自動定心卡盤，其工作效率高，使用方便、準確度高 3.2 工件裝夾的類型及安裝 3.2.1 夾具的類型 數控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝 夾在帶可調卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動旋轉；另一類用于軸類 零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉 3.2.2 零件的安裝 數控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇定位基準和夾緊 方案，注意以下兩點： 力求設計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，這樣有利于編程時數值計算的 簡便性和精確性。 盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 由于本次設計的零件屬于短軸類零件，故采用三爪自定心卡盤裝夾。其安 裝方便、安裝精度較高。 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 12 頁 共 23 頁 4 車削零件數控加工的編程 4.1 數控坐標系的確定 數控車床坐標系統(tǒng)分為機床坐標系和工件坐標系。 機床坐標系 以機床原點為坐標系原點建立起來的 X、Z 軸直接坐標系，稱為機床坐標系。 車床的機床原點為主軸旋轉中心與卡盤后端面之交點。機床坐標系是制造和調 整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎，一般不允許隨意變動參考點參考 點是機床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不變的極限點，其位置 由機械擋塊和行程開關來確定。以參考點為原點，坐標方向與機床坐標方向相 同所建立的坐標系叫做參考坐標系，在實際使用中通常是以參考坐標系計算坐 標值。 工件坐標系 數控編程時應該首先確定工件坐標系和工件原點。零件在設計中有設計基 準，在加工過程中有工藝基準，同時應盡量將工藝基準與設計基準統(tǒng)一，該基 準點通常稱為工件原點。以工件原點為坐標原點建立起來的 X、Z 軸直角坐標系 為工件坐標系。在車床上工件原點可以選擇在工件的左或右端面上，即工件坐 標系是將參考坐標系通過對到平移得到的 4.2 走刀路線的確定 車端面。 鉆孔。將棒料運進另一個車間，工序是給棒料進行鉆中心孔和車端面。 這也是非常重要的一步工序。因為，鉆中心孔的好壞將會直接影響下一道工序 的進行。要求也是很高的，重要的一步去毛刺，由于上一道工序是鋸料，在鋸 掉的地方會有毛刺，在把毛刺去掉后，要對每一個棒了進行測量，以防止上一 道工序出現的廢料。再進行認真的測量，將要加工的工件放在專門的鉆床上， 對工件進行鉆孔，是兩頭同時進行，并且要求鉆孔在棒料的中心位置。中心孔： A4/8.8，并且，要求中心孔應均勻一致。在進行好鉆孔后，將料放到普通的車 床進行車兩端面，對于車的要求是很高的，要求棒料的長度是 150，正負 0.5，要求每一個工件都要進行檢驗。 粗車外圓。 精車外圓。上一道工序，將工件運進到另一個車間，主要數控車床車間， 這道工序是最重要的一步。是進行精車外圓，先精車外圓，然后，是進行精車 外圓，在數控車床上進行加工。用到的工裝夾具是三爪液壓卡盤，還需要頂針， 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 13 頁 共 23 頁 頂針的作用就是使加工的棒料，保持同軸度，使加工的零件的精度可以達到更 高，也使加工時更加的安全。所用到的測量工具是游標卡尺，外徑千分尺。同 理，再加工時加工的要求和加工的要求是一樣的，而其他的各尺寸以及跳動的 要求都要符合圖紙的要求。 割槽。端面進行定位割槽并去毛刺；還要求對每批次量生產槽的軸向位 置需結合內外球籠裝配后之軸向竄動間隙以及總成壓縮總長來定。同上一樣， 是在 CNC 車床上進行割槽，所用到的工裝夾具是三爪卡盤，頂針，用到的測量 的檢具是游標卡尺。 車螺紋。 4.3 程序編制 數控車床主要是加工回轉體零件，典型的加工表面不外乎外圓柱、外圓錐、 螺紋、圓弧面、切槽等。我所做的工序是精車外圓，加工的程序如下： 加工程序及其備注 N10 G50 S10000 ；程序開始 N12 G00 G97 S700 T01 N14 M03 N16 M08 N18 G00 X46.777 Z27.753 N20 G00 X49.807 Z0.807 N22 G00 X44.807 Z0.807 N24 G00 X44.100 Z0.100 N26 G01 X44.100 Z-24.100 F200 N28 G00 X44.807 Z-23.393 N30 G00 X49.807 Z-23.393 N32 G00 X49.807 Z0.807 N34 G00 X42.807 Z0.807 N36 G00 X42.100 Z0.100 N38 G01 X42.100 Z-24.100 F200 N40 G00 X42.807 Z-23.393 N42 G00 X47.807 Z-23.393 N44 G00 X47.807 Z0.807 N46 G00 X40.807 Z0.807 N48 G00 X40.100 Z0.100 N50 G01 X40.100 Z-24.100 F200 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 14 頁 共 23 頁 N52 G00 X40.807 Z-23.393 N54 G00 X45.807 Z-23.393 N56 G00 X45.807 Z-0.293 N58 G00 X40.807 Z-0.293 N60 G00 X40.100 Z-1.000 N62 G01 X40.100 Z-11.000 F200 N64 G01 X40.100 Z-23.000 N66 G00 X41.100 Z-23.000 N68 G00 X49.807 Z-23.000 N70 G00 X46.777 Z27.753 N72 M09 N74 M30 N75 G50 S0 N76 G00 G97 700 T02 N77 M03 N78 M08 N79 G00 X42.450 Z24.023 N80 G00 X46.966 Z24.023 N81 G00 X46.966 Z3.600 N82 G00 X46.966 Z-1.400 N83 G00 X46.100 Z-1.900 N84 G41 N85 G01 X-0.100 Z-1.900 F200 N86 G00 X0.766 Z-1.400 N87 G00 X0.766 Z3.600 N88 G00 X0.766 Z24.023 N89 G00 X42.450 Z24.023 N90 G40 N91 M09 N92 M30 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 15 頁 共 23 頁 掉頭裝夾 N10 G50 S10000 N12 G00 G97 S700 T01 N14 M03 N16 M08 N18 G00 X27.033 Z41.455 N20 G00 X44.744 Z0.807 N22 G00 X39.744 Z0.807 N24 G00 X39.037 Z0.100 N26 G41 N28 G01 X39.037 Z-99.900 F200 N30 G01 X40.937 Z-99.900 N32 G00 X40.230 Z-99.193 N34 G00 X45.230 Z-99.193 N36 G00 X45.230 Z0.807 N38 G00 X37.744 Z0.807 N40 G00 X37.037 Z0.100 N42 G01 X37.037 Z-99.900 F200 N44 G01 X39.037 Z-99.900 N46 G00 X38.330 Z-99.193 N48 G00 X43.330 Z-99.193 N50 G00 X43.330 Z0.807 N52 G00 X35.744 Z0.807 N54 G00 X35.037 Z0.100 N56 G01 X35.037 Z-99.900 F200 N58 G01 X37.037 Z-99.900 N60 G00 X36.330 Z-99.193 N62 G00 X41.330 Z-99.193 N64 G00 X41.330 Z0.807 N66 G00 X33.744 Z0.807 N68 G00 X33.037 Z0.100 N70 G01 X33.037 Z-99.900 F200 N72 G01 X35.037 Z-99.900 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 16 頁 共 23 頁 N74 G00 X34.330 Z-99.193 N76 G00 X39.330 Z-99.193 N78 G00 X39.330 Z0.807 N80 G00 X31.744 Z0.807 N82 G00 X31.037 Z0.100 N84 G01 X31.037 Z-84.603 F200 N86 G03 X32.600 Z-90.000I-8.537 K-5.397 N88 G01 X32.600 Z-99.900 N90 G01 X33.037 Z-99.900 N92 G00 X32.330 Z-99.193 N94 G00 X37.330 Z-99.193 N96 G00 X37.330 Z0.807 N98 G00 X29.744 Z0.807 N100 G00 X29.037 Z0.100 N102 G01 X29.037 Z-82.301 F200 N104 G03 X31.037 Z-84.603 I-6.537 K-7.699 N106 G00 X31.257 Z-83.627 N108 G00 X36.257 Z-83.627 N110 G00 X36.257 Z0.807 N112 G00 X27.744 Z0.807 N114 G00 X27.037 Z0.100 N116 G01 X27.037 Z-80.976 F200 N118 G03 X29.037 Z-82.301I-4.537 K-9.024 N120 G00 X28.956 Z-81.304 N122 G00 X33.956 Z-81.304 N124 G00 X33.956 Z0.807 N126 G00 X25.744 Z0.807 N128 G00 X25.037 Z0.100 N130 G01 X25.037 Z-80.224 F200 N132 G03 X27.037 Z-80.976 I-2.537 K-9.776 N134 G00 X26.723 Z-80.027 N136 G00 X31.723 Z-80.027 N138 G00 X31.723 Z0.807 N140 G00 X23.744 Z0.807 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 17 頁 共 23 頁 N142 G00 X23.037 Z0.100 N144 G01 X23.037 Z-79.914 F200 N146 G03 X25.037 Z-80.224I-0.537 K-10.086 N148 G00 X24.530 Z-79.362 N150 G00 X29.530 Z-79.362 N152 G00 X29.530 Z0.807 N154 G00 X21.744 Z0.807 N156 G00 X21.037 Z0.100 N158 G01 X21.037 Z-72.399 F200 N160 G01 X22.600 Z-76.983 N162 G01 X22.600 Z-79.900 N164 G03 X23.037 Z-79.914 I-0.100 K-10.100 N166 G00 X22.369 Z-79.171 N168 G00 X27.369 Z-79.171 N170 G00 X27.369 Z0.807 N172 G00 X19.744 Z0.807 N174 G00 X19.037 Z0.100 N176 G01 X19.037 Z-66.532 F200 N178 G01 X21.037 Z-72.399 N180 G00 X21.478 Z-71.501 N182 G00 X26.478 Z-71.501 N184 G00 X26.478 Z0.807 N186 G00 X17.744 Z0.807 N188 G00 X17.037 Z0.100 N190 G01 X17.037 Z-60.665 F200 N192 G01 X19.037 Z-66.532 N194 G00 X19.478 Z-65.635 N196 G00 X24.478 Z-65.635 N198 G00 X24.478 Z0.807 N200 G00 X15.744 Z0.807 N202 G00 X15.037 Z0.100 N204 G01 X15.037 Z-54.900 F200 N206 G01 X15.072 Z-54.900 N208 G01 X17.037 Z-60.665 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 18 頁 共 23 頁 N210 G00 X17.478 Z-59.768 N212 G00 X22.478 Z-59.768 N214 G00 X22.478 Z0.807 N216 G00 X13.744 Z0.807 N218 G00 X13.037 Z0.100 N220 G01 X13.037 Z-54.900 F200 N222 G01 X15.037 Z-54.900 N224 G00 X14.330 Z-54.193 N226 G00 X19.330 Z-54.193 N228 G00 X19.330 Z0.807 N230 G00 X11.744 Z0.807 N232 G00 X11.037 Z0.100 N234 G01 X11.037 Z-19.900 F200 N236 G01 X12.100 Z-19.900 N238 G01 X12.100 Z-50.000 N240 G01 X12.100 Z-54.900 N242 G01 X13.037 Z-54.900 N244 G00 X12.330 Z-54.193 N246 G00 X17.330 Z-54.193 N248 G00 X17.330 Z0.807 N250 G00 X9.744 Z0.807 N252 G00 X9.037 Z0.100 N254 G01 X9.037 Z-7.490 F200 N256 G03 X10.100 Z-12.000 I-9.037 K-4.510 N258 G01 X10.100 Z-19.900 N260 G01 X11.037 Z-19.900 N262 G00 X10.330 Z-19.193 N264 G00 X15.330 Z-19.193 N266 G00 X15.330 Z0.807 N268 G00 X7.744 Z0.807 N270 G00 X7.037 Z0.100 N272 G01 X7.037 Z-4.755 F200 N274 G03 X9.037 Z-7.490 I-7.037 K-7.245 N276 G00 X9.354 Z-6.541 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 19 頁 共 23 頁 N278 G00 X14.354 Z-6.541 N280 G00 X14.354 Z0.807 N282 G00 X5.744 Z0.807 N284 G00 X5.037 Z0.100 N286 G01 X5.037 Z-3.246 F200 N288 G03 X7.037 Z-4.755 I-5.037 K-8.754 N290 G00 X7.023 Z-3.755 N292 G00 X12.023 Z-3.755 N294 G00 X12.023 Z0.807 N296 G00 X3.744 Z0.807 N298 G00 X3.037 Z0.100 N300 G01 X3.037 Z-2.367 F200 N302 G03 X5.037 Z-3.246 I-3.037 K-9.633 N304 G00 X4.777 Z-2.280 N306 G00 X9.777 Z-2.280 N308 G00 X9.777 Z0.807 N310 G00 X1.744 Z0.807 N312 G00 X1.037 Z0.100 N314 G01 X1.037 Z-1.953 F200 N316 G03 X3.037 Z-2.367 I-1.037 K-10.047 N318 G00 X2.575 Z-1.480 N320 G00 X7.575 Z-1.480 N322 G00 X7.575 Z-1.193 N324 G00 X-0.707 Z-1.193 N326 G00 X-0.000 Z-1.900 N328 G03 X1.037 Z-1.953 I0.000 K-10.100 F200 N330 G00 X0.406 Z-1.177 N332 G00 X44.744 Z-1.177 N334 G00 X27.033 Z41.455 N336 M01 N338 G50 S800 N340 G00 G97 S630 T01 N342 M03 N344 M08 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 20 頁 共 23 頁 N346 G00 X36.929 Z41.006 N348 G00 X45.937 Z-1.293 N350 G00 X-0.707 Z-1.293 N352 G00 X-0.000 Z-2.000 N354 G41 N356 G03 X10.000 Z-12.000 I0.000 K-10.000 F200 N358 G01 X10.000 Z-20.000 N360 G01 X12.000 Z-20.000 N362 G01 X12.000 Z-50.000 N364 G01 X12.000 Z-55.000 N366 G01 X15.000 Z-55.000 N368 G01 X22.500 Z-77.000 N370 G01 X22.500 Z-80.000 N372 G03 X32.500 Z-90.000 I0.000 K-10.000 N374 G01 X32.500 Z-100.000 N376 G01 X40.937 Z-100.000 N378 G00 X40.230 Z-99.293 N380 G00 X45.937 Z-99.293 N382 G00 X36.929 Z41.006 N384 M01 N386 G50 S800 N388 G00 G97 S630 T02 N390 M03 N392 M08 N394 G00 X45.251 Z37.632 N396 G00 X45.251 Z-50.600 N398 G00 X23.000 Z-50.600 N400 G00 X18.000 Z-50.600 N402 G41 N404 G01 X10.100 Z-50.600 F200 N406 G04X0.500 N408 G00 X23.000 Z-50.600 N410 G00 X23.000 Z-52.600 N412 M09 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 21 頁 共 23 頁 N414 M30 程序結束 5 結 論 畢業(yè)設計是我們學了三年全部的課程，其中包括基礎課程、技術基礎課、 以及專業(yè)課之后，在完成工作實習、校內課程設計的基礎上，對所有學過的課 程的深入地綜合性的總結，也是一次對理論聯系實際的實際訓練，因此，它是 我們大學所學、所用、所看的一次總結，它將在我們大學生活的精彩畫卷畫上 一個句號。 通過這次設計，我們綜合了專業(yè)了知識，更是因為在設計中，遇到了許多 的問題，得到了老師的解答，完成了工藝的設計。 我希望能通過這次的畢業(yè)設計，對自己未來將從事的工作進行一次適應性 的訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為以后所從事的工作進行 基石地鋪墊。 蘇州市職業(yè)大學機電工程系畢業(yè)設計說明書（論文） 第 22 頁 共 2