數控機床軸類零件加工工藝課程設計樣本

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1、 軸類零件數控加工編程 專業(yè)：機械制造及其自動化 班級：13機自 姓名：張 學院 機械工程學院 班級 13機自卓越 姓名 張 設 計 起 止 日 期 2016年 8月29 日—— 2016年9 月2日 設計題目： 軸類零件數控加工程序編制 設計任務（主要技術參數）： 編制如圖所示軸類零件的數控車床加工程序。 工作任務：1.零件的工藝分析2.數控機床的選擇3. 編程中工藝指令的處理4.編制數控車床加工

2、工藝過程卡5.編制數控加工程序 6.設計說明書1份。 指導教師評語： 成績： 簽字： 年 月 日 目 錄 引言 1軸類零件的工藝分析 … … … … … … … … … … … … … … … … … … …6 1.1數控加工工藝的基本特點 … … … … … … … … … … … … … … … … 7 1.1.1數控加工的工藝內容十分明確而且具體

3、 1.1.2數控加工的工藝工作相當準確而且明確 1.1.3數控加工的工序相對集中 1.2數控加工工藝的主要內容 … … … … … … … … … … … … … … 8 2數控機床的選擇 … … … … … … … … … … … … … … … … … … … … .13 3編制軸類零件數控車床加工工藝過程卡... … … … … … … … … … … .. 14 3.1工序與工步的劃分 … … … … … … … … … … … … … … … … 9 3.2加工路線的確定 … … … …

4、 … … … … … … … … … … … … … 12 4編制軸類零件數控車床加工刀具卡... ………………… … … … … … … .. 14 4.1刀具的選擇與切削用量的確定 … … … … … … … … … … … … 10 4.2對刀點和換刀點的確定 … … … … … … … … … … … … … … ….11 5數控加工程序編制 … … … … … …… … … … … … … … … … … … … . 15 5.1工件坐標系確定 … … … … … … … … … … … … … … … … … ..9 5.2對刀方法和設置 … …

5、 … … … … … … … … … … ……… … ..1 5.3數控加工程序 參考文獻 引言 軸，支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。根據軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據軸的承載情況，又可分為：①轉軸，工作時既承受彎矩又承受扭矩，是機械中最常見的軸，如各種減速器中的軸等。②心軸，用來支承轉動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉動，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉動，如支

6、承滑輪的軸等。③傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機移動機構中的長光軸、汽車的驅動軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。 軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關。設計者可根據軸的具體要求進行設計，必要時可做幾個方案進行比較，以便選出最佳設計方案，以下是一般軸結構設計原則： 1、節(jié)約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數的截面形狀； 2、易于軸上零件精確

7、定位、穩(wěn)固、裝配、拆卸和調整； 3、采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施； 4、便于加工制造和保證精度。 1 軸類零件的加工工藝分析 1.1 數控加工工藝的特點 　 數控機床加工與些通機冰加工相比，在許多方山遵循基個一致的原則，在使用方法廠也有很多相似之處。但對于數控機床水身白動化程度較高，設備費用較高，設備功能較強，使數摔加工相應形成了如下幾個特點。 1.1.1數控加工的工藝內容十分明確而且具體 　　進行救護加工時。數控機床是接受數控系統(tǒng)的指今后先成各種運動實現加工的。因此，在編制加工程序之前，需要對

8、影響加工過程的各種工藝岡素，如切削用旦、進給路線、刀具的幾何形狀、丁步的劃分與安排等一一作出定量描述，對每一個問題都要給出確切的答案和選擇、而不能像普通機床加工時一樣，在大多數情況下對許多具體的工藝問題，由操作工人依據自己的實踐經驗和習慣白行考慮利決定。也就是說，本來由操作丁人在加工中靈活掌握并可通過適時調整來處理的許多工藝問題.在數控加工時就轉坐為編程人員必須事先具體設計和明確安排的內容。 　　 1.1.2數控加工的工藝工作相當準確而且嚴密 　　數控加工過程小出現的問題是不能由操作者白由地進行調整的：比如加工內螺紋時，在 普通機床上

9、，操作者可以隨時根據孔小是件擠滿了切屑而次定是否需要退一下刀或先清除一下切屑再干，而數控機床則不得而知。所以在數控加工的工藝設計中必須注意加工過程中的每一個細節(jié)，做到刀無一失。尤其是在對圖形進行數學處理、計探利編澀時.一定要準確無談。 在實際工作中，由于一個字符、個小數點或 個逗號的差鉛部有可能釀成大機床事故和質量事故，因為數控機床比同類的普通機床價格高得多，其加工的也往往是—體形狀比較復雜、價值也較高的工件，萬一損壞機床或工件報廢都會造成較大損火。 　　根據大員加工實例分析，數控工藝考慮不周和計算與編積時粗心人怠是造成數控加工失誤的主要原因。因此，要求編程人員除必須具備較扎實的

10、工藝基本知識和較豐富的實際工作經驗外.還必須具有耐心和嚴謹的工作作風。 　　 1.1.3數控加工的工序相對集中 　　一般來說，在普通機床上加工是根據機床的種類進行單工序加工，而在數控機床上加工作往是在工件的一次裝夾個完成工件的鉆、擴、鉸、銑、錘、攻螺紋等多工序的加工。這種“多序合—”現象也屆于“工序集中”的范防，極端情況下，在—臺加上中心上可以完成工件的全部加工內容。 1.2數控加工工藝的主要內容 分析零件圖、確定工藝過程及工藝路線、計算刀具軌跡的坐標值、編寫加工程序、程序輸入數控系統(tǒng)、程序校驗及首件試切 2數控機床的選擇 根據該零件外

11、形屬于軸類零件，比較適合在車床上加工，又經過對零件圖尺寸及形狀分析，尺寸精度較高且要加工橢圓弧及內腔，普通機床不能加工出該零件的形狀，也很難保證 其尺寸精度、表面粗糙度，為了保證零件的加工尺寸精度和表面質量，因此選用數控車床，由于我們學?，F在使用的是FANUC數控系統(tǒng)，所以利用學校資源。我選擇在本校的數控機床FANUC-CK6140加工該零件。 圖1零件圖 該零件表面由圓柱、圓錐、凹圓弧以及圓球表面組成，如圖A。其中多個直徑尺寸精度有較嚴格的要求、表面粗糙度如圖所示。尺寸標注完整，輪廓描述清楚，零件材料為45#鋼，無熱處理和硬度要求，毛坯件選φ40mm的棒料，長度為108

12、mm。 2.6.切削用量的確定 1．背吃刀量：輪廓粗車循環(huán)時ap=2mm， 輪廓精車循環(huán)時ap=0.2mm； 螺紋粗車循環(huán)時依次ap=0. 8mm，ap=0.6 mm；p=0.4mm； 螺紋精車循環(huán)時ap=0.2mm； 2．主軸轉速： 公式A： Vc=πdn/1000 Vc-切削速度，單位m/mim; π-常數，d-切削刃選定點處所對應的工件或刀具的回轉直徑，單位mm； 公式B：n≦1200/p-k P-工件螺紋的螺距或導程，單位mm;k-保險系數，一般取為80. 公式C：Vf=nf Vf-車削時

13、的進給速度，單位mm/min；n-轉速單位r/min；f-進給量，單位mm/r。 1）車直線和圓弧時的主軸轉速： 查表取粗車的切削速度Vc=90m/min,精車時的切削速度Vc=120m/min，根據坯件直徑（精車時取平均直徑），利用公式A計算，并結合機床說明書選取： 粗車時，主軸轉速n=500r/min； 精車時，主軸轉速n=1200r/min。 2）車螺紋時的主軸轉速： 根據公式B計算，取主軸轉速n=320r/min 3）進給速度：先選取進給量用公式C計算，粗車時選取進給量f=0.2mm/r，精車時選取f=0.1mm/r，計算得： 粗車時的進給速度Vf=100 mm/r，

14、 精車時的進給速度Vf=50mm/r。 車螺紋的進給量等于螺紋的導程， 即 f=2mm/r, Vf=640 mm/r 3編制軸類零件數控車床加工工藝過程卡 數控加工工序卡 零件圖號 零件名稱 文件編號 第 頁 NC 01 軸 工序號 工序名稱 材料 45# 加工車間 設備型號 主程序名 子程序名 加工原點 工步號 工步內容 刀具號 主軸轉速/(r/mm) 進給速度/(mm/min) 背吃

15、刀量/mm 夾具 1 粗車外圓 T1 500 100 2 三爪卡盤 2 精車外圓 T1 1200 50 0.2 三爪卡盤 3 粗鏜內孔 T2 500 100 2 三爪卡盤 4 精鏜內孔 T2 1200 50 0.2 三爪卡盤 5 粗車外圓 T1 500 100 2 三爪卡盤 6 精車外圓 T1 1200 50 0.2 三爪卡盤 7 切槽 T1 1200 100 2 三爪卡盤 8 車螺紋 T3 320 640 0.8 三爪卡盤 工藝員 校對 審定 批準 表1

16、 零件的加工工序卡 3.1工序與工步的劃分 工藝方案： 通過上述分析，采取以下幾點加工工藝方案： 1）.通過圖樣上給定的幾個公差等級要求較高的尺寸 φ34 φ23 φ38 因其要求精度較高，故編程時采取中間值，以保證工件的合格率； 2） .在外輪廓上，有M30x2的螺紋，選刀時要選合適的刀尖圓弧半徑才能車出合格的螺紋； 工部方案： 確定坯件軸線和左端大端面（設計基準）為定位基準，左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊： 1.第一次裝夾時夾持工件外圓，留出足夠可加工毛坯的長度； 2.第二次裝夾時夾持φ34外圓，以φ38外圓左端面頂住卡

17、盤端面做軸向定位； 3.2加工路線的確定 加工順序遵循先大后小、先粗后精、由右至左的原則進行，具體加工過程： 1）：普車加工零件毛坯，保證軸向尺寸，預鉆中心孔，打φ20x30底孔； 2）：車φ34、φ38外圓，鏜φ23內孔； 3）：車R8球面，圓錐面，R5凹圓弧，M30外圓，圓錐面； 4）：車螺紋退刀槽； 5）：車螺紋。 GSK928TC具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)的功能，只要正確使用編程指令，機床數控系統(tǒng)就會自行確定其進給路線，因此該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進給路線，但精車的進給路線需要人為確定，對刀原點在 刀尖圓弧半徑 R =1/8H=1/8x√3/

18、2p=0.2165mm 取刀尖圓弧半徑 Rε=0.2mm 4編制軸類零件數控車床加工刀具卡 4.1刀具的選擇與切削用量的確定 1）選用B形D 1.6 D1 5的中心鉆預鉆中心孔；； 2）選用φ20的麻花鉆預鉆φ20x30底孔； 3）粗車和精車外圓采用主偏角為93，副偏角為45左偏刀； 4）車螺紋選用硬質合金60外螺紋車刀取刀尖角5930′ . 4.2對刀點和換刀點的確定 1．背吃刀量：輪廓粗車循環(huán)時ap=2mm， 輪廓精車循環(huán)時ap=0.2mm； 螺紋粗車循環(huán)時依次ap=0. 8mm，ap=0.

19、6 mm；p=0.4mm； 螺紋精車循環(huán)時ap=0.2mm； 2．主軸轉速： 公式A： Vc=πdn/1000 Vc-切削速度，單位m/mim; π-常數，d-切削刃選定點處所對應的工件或刀具的回轉直徑，單位mm； 公式B：n≦1200/p-k P-工件螺紋的螺距或導程，單位mm;k-保險系數，一般取為80. 公式C：Vf=nf Vf-車削時的進給速度，單位mm/min；n-轉速單位r/min；f-進給量，單位mm/r。 1）車直線和圓弧時的主軸轉速： 查表取粗車的切削速度Vc=90m/min,精車時的切削速度V

20、c=120m/min，根據坯件直徑（精車時取平均直徑），利用公式A計算，并結合機床說明書選?。? 粗車時，主軸轉速n=500r/min； 精車時，主軸轉速n=1200r/min。 2） 車螺紋時的主軸轉速： 根據公式B計算，取主軸轉速n=320r/min 3）進給速度：先選取進給量用公式C計算，粗車時選取進給量f=0.2mm/r，精車時選取f=0.1mm/r，計算得： 粗車時的進給速度Vf=100 mm/r， 精車時的進給速度Vf=50mm/r。 車螺紋的進給量等于螺紋的導程， 即 f=2mm/r, Vf=640 mm/r

21、 產品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 序號 刀號 刀具名稱 規(guī)格 用途 備注 1 T1 外圓車刀 主偏角 93，副后角45 外輪廓 左偏刀 2 T2 鏜刀 刀頭最寬處小于10mm 鏜孔 3 T3 螺紋刀 刀尖角5930′ 刀尖圓弧半徑Rε=0.2mm; 車螺紋 4 T5 中心鉆 B形 D 1.6 D1 5 預鉆中心孔 5 T6 麻花鉆 φ20 預鉆底孔 工藝員 校對 審定 批準

22、 表2 刀具選擇及參數 5.數控加工程序的編制 5.1 工件坐標系確定 程序原點是指程序中的坐標原點，即在數控加工時，刀具相對于工件運動的起點。本次加工中共兩個程序，以右端球面的表面中心O點、左端面圓心S為基準建立坐標系，坐標原點分別為O、S。 5.2 對刀方法和設置： 毛坯為φ40mm的棒料，欲加工最大直徑為φ38mm，總長為108mm的零件。編程時采用程序段設定工件坐標系，工件坐標系原點O設在以右端心S點。 加工時采用的1號刀具為93外圓尖刀（如圖3示），并作為基準刀具；2號刀具為硬質合金鏜刀。基準刀具刀

23、尖點的起始點為P。 5.3數控加工程序 %001 T10 M03 S500 調用1#基準刀 主軸啟動 N01 G00 X41 Z1 N02 G71 X28 I2.5 K1 L7 F100 粗車端面 N03 G01 Z0 F40 S1000 定義精加工輪廓 N04 G01 X28,5 Z0 N05 G03 X33 .88 Z-1.8 R3 S1000 F50

24、 N06 G01 Z-35 N07 G01 X37.98 Z-37 N08 G01 Z-44 N09 G01 X41 退刀 N10 G00 X100 Z100 T22 換2#刀，調2#刀補 N11 G00 X22 Z2 N12 G01 Z-20 S800 F100 粗鏜內孔 N13 G01 X20 N14 G00 Z2

25、N15 G00 X22.8 N16 G01 Z-20 N17 G01 X20 N18 G00 Z2 N19 G00 X29 N20 G01 Z0 N21 G01 X28.5 N22 G02 X23.017 Z-.8 K3 S1200 F50 倒圓角 N24 G01 Z-20 F50 精加工內孔 N25 G01 X20 N26 G00 Z2 退刀 N27 G00 X100 Z10

26、0 N28 M05 M30 主程序結束 %002 調頭裝夾 N01 T10 換1#刀 N02 M03 S500 N03 G00 X34 Z2 N04 G01 Z-58 F100 粗車外圓 N05 G01 X40 N06 G00 Z2 N07 G00 X30 N08

27、G01 Z-57.5 N09 G01 X38 Z-65.5 N10 G01 X40 N11 G00 Z2 N12 G00 X26 N13 G01 Z-21 N14 G01 X30 N15 G00 Z2 N16 G00 X22 N17 G01 Z-20 N18 G00 X26.5 N19 G00 Z2 N20 G00 X18 N21 G01 Z-10 N22 G01 X22 N23 G00 Z2 N24 G00 X16 N25 G01 Z-6.5 N26 G01 X21 Z-20 N27 G02 X30 Z-24.5 R5 N28 G00 Z1 N29

28、G00 X2 N30 G03 X16 Z-6 R7 N31 G00 Z2 N32 G00 X1 N33 G01 Z0 N34 G01 X0 S1000 F40 精車外輪廓 N35 G03 X15.814 Z-6.783 R8 精車頂圓 N36 X20.116 Z-20.761 精車錐度 N37 G02 X29.567 Z-25 R5 倒圓

29、弧 N38 G01 Z-58 N39 G01 X30 N40 G01 X37.998 Z-66 精車外輪廓 N41 G01 Z-66.2 N42 G00 X39 N43 G00 Z-50 N44 G00 X31 N45 G01 X26.5 F80 粗車螺紋退刀槽 N46 G01 Z-57.8 N47 G01 X30 N48 G00 Z-50 N49 G01 X26

30、 粗車螺紋退刀槽 N50 G01 Z-58 N51 G01X31 退刀 N52 G00 X100 Z100 T33 換3#刀，調3#刀補 N53 G00 X32 Z-22 S300 N54 G92 X28 Z-58 P2 螺紋循環(huán)加工螺紋 N55 G92 X27.6 Z-58 P2 N56 G92 X27.416 Z-58

31、P2 N57 G00 X100 Z100 N58 M05 M30 主程序結束 五 總結 通過這次課程設計對數控車床系統(tǒng)進行程序指令編寫以及應用，使自己進一步熟悉了工藝編制過程及數控基本編程指令基本意義。從以上編寫的程序，制定的工藝規(guī)程，我們可以了解到數控技術在生產中的應用，熟悉了數控編程的步驟和方法，基本上掌握了數控車削零件加工編程以及工藝規(guī)程的制定，使自己加深了數控指令的應用和重要性。而且通過本次課程設計，基本達

32、到了對已修課程熟悉并加深了基礎知識的練習與應用能力的基本要求，達到了大中專學院教育的目的。 在畢業(yè)設計規(guī)定的時間內，我做了大量的咨詢和總結，收集了很多技術資料。閱讀相關的專業(yè)文獻，并將它們應用到了課程設計當中，在設計中進行了分析、研究。同時在整個設計過程中，得到了指導教師的專業(yè)知識及其實操經驗的講授，這將使我在以后的學習工作中有很大的幫助。在此感謝各位指導老師于程麗老師，程麗老師。由于經驗欠缺，不妥之處，懇請各位老師海涵并給予指正，以便于我以后更好的學習和工作，感謝老師給予我的指導。 兩周以來，從開始到畢業(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

33、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。 張 2016年9月 參考文獻 [1] 唐云岐.車工工藝與技能訓練.北京：中國勞動社會保障出版社，2001 [2] 華茂發(fā).數控機床加工工藝.北京：機械工業(yè)出版社，2010 [3] 蔣建強.數控機床編程與操作.北京：清華大學出版社，2010 [4] 焦桐順.數控技術應用教程.北京：電子工業(yè)出版社，2006 [5] 張夢欣.數控加工工藝學.北京：中國勞動社會保障出版社，2005 [6] 李體仁 孫建工.北京：數控手工編程技術及實例詳解，中國勞動社會保障出版社2007