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1、大连职业技术学院实习报告实 习 报 告轴类零件数控车削工艺分析及加工编程 姓 名： 专 业 班 级 ： 实 习 单 位 ： 指 导 教 师 ： 完 成 日 期 ： 摘 要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主题。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要
2、一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词 工艺分析 加工方案 进给路线 控制尺寸第一章 国内外数控发展概况1.1国内外数控发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实
3、现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。1.2数控技术发展趋势1.2.1性能发展方向（1）高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。（2）柔性化包含两
4、方面：数控系统本身的柔性；群控系统的柔性。（3）工艺复合性和多轴化1.2.2功能发展方向（1）用户界面图形化（2）科学计算可视化（3）插补和补偿方式多样化（4）内装高性能PLC（5）多媒体技术应用第二章 工艺方案分析2.1 零件图2.2零件图分析该零件表面由圆柱、逆圆弧、槽、螺纹、内孔、内槽、内螺纹等表面组成，尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，65mm125mm，无热处理和硬度要求。2.3确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。图上几个精度较高
5、的尺寸，因其公差值较小，所以编程时有取平均值，而取其基本尺寸。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大量加工，股加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用cjk6032数控机床。2.4确定加工方案零件上比较精密表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确的确定毛坯到最终成形的加工方案。毛坯先夹持右端车右端轮廓95mm处，先用中心钻打中心孔，再用8的钻头钻25mm的孔，再用20的钻头扩孔，再用镗刀镗22.5mm的孔，再用内槽刀镗28的槽，再用内螺纹刀车M24
6、1.5的螺纹。然后再车40mm、R6的圆弧、60mm和R45的圆弧。调头加工32mm、R4、R6的圆弧、60mm的外轮廓，在切退刀槽，最后车M320.75的螺纹。该典型轴加工顺序为：预备加工-车端面-钻孔-镗孔-切内螺纹退刀槽-车内螺纹-粗车左端面轮廓-精车左端面轮廓-调头-车端面-粗车轮廓-精车轮廓-退刀槽-粗车螺纹-精车螺纹。第三章 工件的装夹3.1定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高
7、加工效率。3.2定位基准选择的原则 1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。 2）便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。 3）便于对刀的原则。加工时在工件坐标系确定的情况下，保证对刀可能性和方便性。3.3装夹方式的选择 为了工件不至于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。3.4数控车床常用装夹方式
8、1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。 2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。 4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准
9、。3.5确定合理的装夹方式 装夹方法：先用三爪自定心卡盘夹住右端，加工左端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘夹住工件右端，在加工到工件精度要求。第四章 刀具及切削用量4.1选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能
10、，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒质硬质合金）并使用可转位刀片。4.2选择数控车削用刀具数控车削刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧
11、形车刀三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。4.3确定切削用量数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工
12、精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本第五章 典型轴类零件加工5.1 轴类零件加工的工艺分析 （1）技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差的等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求是限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。 （2） 毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比
13、较多。（3） 定位基准的选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度的在一次装夹中加工出多个外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。（4） 轴类零件预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有：直毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲
14、变形会造成加工余量不足或装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。（5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求正火或退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，一提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高耐磨性。（6） 加工工序划分一般可按下类方法进行：刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，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、第三把完成他们可以完成的其他部位。这样可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不
15、必要的定位误差。以加工部位分序法 对于加工类容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单几何形状，在加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度较高的部位。以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。（7）在加工时，加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是零件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：上道工序的加工不能影响下道工序的定位于加紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
16、先进行内形、内腔加工工序，后进行外形加工工序。以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。5.2 典型轴类零件加工工艺 （1）确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由远到近（由左到右）的原则确定。工件左端加工：即从左到右进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车）,然后左到右进行外轮廓精车，然后钻孔，镗内退刀槽，镗内螺纹。工件调头，工件右端加工：粗车外轮廓，精车外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工，螺纹精加工。（2）选择刀具车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车一把刀完成。粗、精车外圆
17、：（因为程序选用G71循环，所以粗、精选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度，Kr=60度；E=30度，（因为有圆弧轮廓）以防于零件轮廓发生干涉，如果有必要就用图形来检验。钻孔：选用16的硬质合金钻头。镗孔：选用90度硬质合金镗刀。内槽刀：硬质合金内槽刀。内螺纹刀：选用60度硬质合金镗刀。槽刀：选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽4mm）。螺纹刀：选用60度硬质合金外螺纹车刀。（3）选择切削用量表3-5切削用量选择主轴转速S/(r/min)进 给 量F/(mm/r)吃 刀 量F/(mm/r)背 吃 刀 量ap/mm粗车外圆80010011.5精车外圆9001000.050.2钻孔
18、3501000.10粗镗孔80010011.5精镗孔9001000.050.2内退刀槽350250.040粗车内螺纹1000.750.10.4精车内螺纹1500.750.050.1外退刀槽350250.040粗车外螺纹1000.750.10.4精车外螺纹1500.750.050.1数控刀具卡片 表3-1左端刀具卡片产品名称或代号零件名 称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金端面45度车刀1粗、精车端面2T02硬质合金90度放型车刀1粗、精车外轮廓左偏刀3T03硬质合金镗刀1粗、精镗孔、内螺纹4T04硬质合金内槽刀1切槽5尾座硬质合金18钻头1钻孔表3-2右端刀具
19、卡片产品名称或代号零件名 称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金端面45度车刀1粗、精车端面2T02硬质合金90度放型车刀1粗、精车外轮廓左偏刀3T03硬质合金车槽刀1切槽4T0460度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹用以上数据编制工艺卡如下：表3-3 数控加工工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O0529三爪自定心卡盘Cjk6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀450800手动2粗车外轮廓T0290度车刀8001000.2自动3精
20、车外轮廓T0290度车刀900800.1自动4钻孔尾座18钻头300200手动5粗镗孔T03镗刀8001000.2自动6精镗孔T03镗刀900800.1自动7切槽T04切槽刀200250自动工序号程序编号夹具名称使用设备车间002O0528三爪自定心卡盘Cjk6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀450800手动2粗车外轮廓T0290度车刀8001000.2自动3精车外轮廓T0290度车刀900800.1自动4切槽T03切槽刀200250自动5粗车螺纹T0460度螺纹刀1000.750.2自动6精车螺纹T0460度螺
21、纹刀1000.750.1自动编制审核批准年 月 日共页第页5.3 手工编程工件左端加工O0529 文件名%0529 程序名G94 绝对坐标编程G00 X100 Z100 运动到安全点 T0101 调用一号刀M03S800 主轴以800r/min正转G00 X60 Z5 到循环加工起点G71 U1 R0.5 P70 Q160 X0.5 Z0.1 F100 粗加工循环G00 X100 X退到100Z100 Z退到100M05 主轴停止M00 程序暂停 M03S900 精加工主轴转速 N70 G01 X0 F80 精加工循环Z0 到工件圆心位置X40 C2 倒角Z-19 加工40G02 X52 Z-
22、25 R6 加工R6的圆弧G01 X60 C2 倒角Z-35 加工60N160 G02 X60 Z-80 R45 加工R45的凹圆弧G00 X100 X退到100Z100 Z退到100T0202 调用二号刀M03S800 主轴以800r/min正转 G00 X15 到循环加工起点Z2 到循环加工起点G71 U0.5 R0.2 P70 Q160 X-0.5 Z0 F100 粗加工循环G00 X15 到安全点退刀Z100 Z退到100M05 主轴停止M00 程序暂停M03S900 精加工主轴转速N70G01 X22.5 Z-2 镗28的孔N160G01 Z-23 镗28的孔G01X16 到安全点退
23、刀Z100 Z退到100G00X100 X100M05 主轴停转M30 程序结束工件右端加工O0528 文件名%0528 程序名G94 绝对坐标编程G00 X100 Z100 运动到安全点T0101 调用一号刀M03S800 主轴以800r/min正转G00 X60 Z5 到循环加工起点G71 U0.5 R0.5 P70 Q160 X0.5 Z0.1 F100 粗加工循环G00 X100 X退到100Z100 Z退到100M05 主轴停转M00 程序暂停M03S900 精加工主轴转速N70 G01 X0 F80 精加工循环Z0 到工件圆心位置X32 C2 倒角Z-20 加工32X34G03 X
24、42 Z-22 R4 加工R4的圆弧G02 X52 Z-28 R6 加工R6的圆弧G01 X60 C2 倒角N160 Z-36 加工60G00 X100 Z100 T0202 调用二号刀M03S350 主轴以350r/min正转G00 X35 运动到切槽点X方向Z-16 运动到切槽点Z方向G01 X26 F25 切槽G04 X2 在槽底暂停两秒G01 X35 退刀G00 X100 Z100T0303 调用三号刀M03S100 主轴以100r/min正转 G00 X32Z1.5 起刀点G82 X31.80 Z-18 F0.75 加工螺纹G82 X31.65 Z-18 F0.75 加工螺纹 G82
25、 X31.50 Z-18 F0.75 加工螺纹 G82 X31.35 Z-18 F0.75 加工螺纹 G82 X31.25 Z-18 F0.75 加工螺纹G82 X31.25 Z-18 F0.75 加工螺纹G00 X100 退刀 X100Z100 Z退到100M05 主轴停转M30 程序结束第六章 结束语在数控车削加工中经常遇到的轴类零件，本设计论文中采用含螺纹零件进行编程设计，在螺纹车削编程中要注意，数控车床主轴上必须安装有脉冲编码器测定主轴实际转速，从而实现主轴转一转刀具进给一个螺纹导程的同步运动，从螺纹粗车刀精车，主轴的转速必须保持不变，给特殊轴零件结构，有螺纹、倒角、圆弧、孔、槽等。数控加工的基本编程方法时用点定位指令编写接近或离开工件等空行程轨迹，要用插补指令编写工件轮廓的切削进给轨迹。几个星期以来，从开始到毕业设计完成，每一步对我来说都是新的尝试和挑战，在做这次毕业设计过程中使我学到很多，我感到无论做什么事情都要用心去做，才会使自己更快的成长。我相信，通过这次的实践，我对数控加工能更一步了解，并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。16