典型轴类零件加工工艺.doc

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1、甘肃广播电视大学职业技术学院毕业设计题目 数控轴类零件加工工艺设计 姓 班 专 名：王彦霞 级：09 机电 业： 机电一体化 王丁丁 学号 指导教师： 年 月 日 甘肃广播电视大学职业技术学院 目 录 摘要3 摘要 前言5 第一章 概述 6 1.1 典型轴类零件的加工工艺 6 1.2 数控车床概述 8 1.3 镗孔工艺 9 1.4 螺纹加工工艺 9 1.5 分析加工对象11 工艺过程卡/ 第二章 工艺过程卡/加工工序卡 12 2.1 数控加工工艺内容的选择12 2.2 工艺过程12 2.3 加工工序的划分 14 2.4 编制工艺过程卡15 2.5 切削用量的确定 15 第三章 加工路线图 21

2、 3.1 刀具加工进给路线的确定21 数控刀具表/ 第四章 数控刀具表/数控编程基础23 4.1 本零件加工所用刀具 23 4.2 编程基础23 附录一28 总结30 结束语 32 参考文献33 1 甘肃广播电视大学职业技术学院 摘 要 随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来 越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要 的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型轴 类零件的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加 工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。用 G 代码编制该零件的数控加工 程序，

3、并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点 和难点。 关键词： 关键词 数控加工；工艺过程；加工工序；加工路线 2 甘肃广播电视大学职业技术学院 前 言机械制造业在国民经济中起着特殊重要的作用它为各个经济部门提供先进 的技术装备， 为人民生活提供所需的机械商品， 为国防事业提供了现代化的武器， 也为各个部门提供了各种机械设备，其中机械设备都是由不同的零件而组成的， 这些零件是由不同的工种分别加工出来的。随着科学技术的发展，尽管有一些零 件已经用精密的铸造或冷压等方法来制造，但是，绝大多数零件的制造还离不开 普通机床的加工。 轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回

4、转运动的传动零件 (如齿轮、蜗轮等)，以实现回转运动并传递转距和动力，如齿轮，车轮，电动机， 转子， 铣刀等各种作回转运动的零件， 都必须安装在轴上， 才能实现它们的功用。 轴是代表性的零件之一，加工难度较大，工艺路线较长，涉及轴类零件的加 工的许多基本工艺问题，下面通过对轴技术条件的分析和工艺过程的讨论，来说 明轴类零件加工的一般规律。 本文主要论述了普通轴加工工艺，有工艺分析 定位基准的选择，加工阶段，机 械加工工艺过程，轴的材料及热处理和检验等 3 甘肃广播电视大学职业技术学院 第一章 概述 机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过 若干工序才能转化为符合产品要

5、求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件， 可以采用几种不同的工艺过程完成， 但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下 是最经济、最合理的。 在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺 路线以获得符合产品要求的零件，最重要的就是要编制出零件的工艺规程。 典型轴类零件的加工工艺： 1.1 典型轴类零件的加工工艺： 轴类零件的功用、 1.1.1 轴类零件的功用、结构特点 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿 轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为 阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。它主

6、 要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度 大于直径， 一般由同心轴的外圆柱面、 圆锥面、 内孔和螺纹及相应的端面所组成。 根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者 之间。 本论文所加工的零件典型轴类零件则属于阶梯轴 1.1.2 零件图 技术要求 1.去除毛刺.尖角倒钝 2.未注倒角均为 45 3.有热处理和硬度要求 1 45 14 5 1:5 R1 1 .54 5 14 5 ?200 -0.02 ?100 -0.05 M16 ?280 -0.02 R1 2 0.0

7、2 6 5 10 5 280.02 15 18 760.02 4 ?380 -0.02 ?28 甘肃广播电视大学职业技术学院 1.1.3 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸 标注完整，选用毛坯为 45#钢，50mm100mm，无热处理和硬度要求。 1.1.4 确定加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工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要求等全面考虑。 图上几个精度要求较高的尺寸， 因其公差值较小， 所以编程时没有取平均值， 而取其基本尺寸。 通

8、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，考虑该零件为大批量加工，故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。 加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。 设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。 简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。 据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工 次数。 合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系 统反向间隙而产生的定位误差。 2.1 确定加工方案 零件上比较精密表面的加工，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

9、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 确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式， 重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下 原则： （1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧 （2）先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓 （3）尽量减少重复定位与换刀次数 （4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。 毛坯先夹持左端平端面保证长度 76mm，加工外圆20 mm. 28 mm.38mm. 再调头，车外圆28 mm.用螺纹刀加工螺纹， 加工路线应保证被加工工件的精度和表面

10、粗糙度。 设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。 简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。 5 甘肃广播电视大学职业技术学院 据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工 次数。 合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系 统反向间隙而产生的定位误差。 该典型轴加工顺序为： 预备加工-车端面-粗车右端轮廓-精车右端轮廓-切退刀槽 -工件调头 -车端面-粗车左端轮廓-精车左端轮廓- -粗车螺纹-精螺纹。 轴类零件加工工艺规程注意点: 轴类零件中工艺规程的制订， 直接关系到工件质量、 劳动生产率和经济效益。 一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某

11、一种较合理，在制订机械加工工艺 规程中，须注意以下几点。 1)粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都 需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口 处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。 2)精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定 位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使 定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。 一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法

12、 是较合理的。 轴类零件加工的技术要求: 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类， 一类是与轴承的内圈配合的外圆轴 颈， 即支承轴颈， 用于确定轴的位置并支承轴， 尺寸精度要求较高， 通常为 IT5 IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6IT9。 几何形状精度主要指轴颈表面、 外圆锥面、 锥孔等重要表面的圆度、 圆柱度。 其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几 何形状精度。 该典型轴类零件长度为 145mm， 螺纹大径为 30mm、 长度为 25mm， 外 圆 锥面 的 锥度 为 20o 、 长度 为 29mm ，圆 弧 总长

13、 为 57mm 、半 径 分别 有 6 甘肃广播电视大学职业技术学院 24mm/9mm/8mm，所镗的孔直径为 28mm、长度为 26mm。 相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端 面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。该典型轴类零件外圆相互位置精度为 0.020.04 之间，圆的径向跳动为 0.02，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保 持平行。孔的表面与外表面也应保持平行。 表面粗糙度: 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。 该典型轴类零件的直径为 52mm 的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为 1.6，其它位置的粗糙度为 3.2

14、。 在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮 廓时，必须保证 0.5mm 的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进 行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。 3.1 轴类零件加工工艺分析 （1） 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺 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。图为特殊零件，径向和轴向公差

15、和表面精度要求较 高。 （2） 毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉 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较多。如 图典型轴类直径相差不大，采用直径为 60mm，材料 45#钢，在锯床上按 150mm 长度下料。 （3）定位基准选择 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，并且能够最大限度地 在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面， 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提高工作

16、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。 7 甘肃广播电视大学职业技术学院 数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确 性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸 及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反 爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。 （4）轴类零件的预备加工 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。 过量弯曲变形会造成加

17、工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工 序。 切断-用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯 上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。 车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。 （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安排正火 火退火处理，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，以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，以提高其耐磨性。 （6） 加工工序的划分

18、一般可按下列方法进行： 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 上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。 这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。 以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，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；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的 部位，再加工精度要求较高的部位。 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。

19、 综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数 控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序 集中的原则还是采用工序分散的原则， 要根据实际情况来确定， 但一定力求合理。 （7）工时在加,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，重点是工件的刚性不被破坏。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与夹紧， 中间穿插有通用机床加 工工序的也要综合考虑。 先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。 8 甘肃广播电视大学职业技术学院 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

20、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。 在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序 中的 M00 或 M01 指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。 （8）走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切 削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由 于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的， 所以确定走刀路线 主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在 被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道

21、 工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在 第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相 对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对 对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。 1.1.3 轴类零件加工的工艺路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬 时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易

22、得到所要求的表面粗糙度，因为有色 金属一般比较软， 容易堵塞沙粒间的空隙， 因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常 用此加工路线。 对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车精车”的车削方式，即 分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤 进行粗加工和精加工。 9 甘肃广播电视大学职业技术学院 1.2.3 本零件的加工所用机床型号、特点及数控系 本零件的加工所用机床型号、 CNC6140D：该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、 镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线

23、加工。 本零件将采用 FANUC 系统进行加工： 主要特点 FANUC 公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和 生产机械的特点。 1.3 镗孔工艺： 镗孔工艺： 根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。 在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再倒角。为了 不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。由于是在镗杆上钻孔及攻丝， 进一步削弱了镗杆的刚性及强度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大，两 把镗刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工 件加工精度和表面粗糙度要求。 在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：其中任何两把刀都

24、 不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长度增加了两倍，造成镗 杆刚性不足；同时单件加工工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。 安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该方案虽可解 决问题，但工件加工成本太高。 对于本零件中的孔，将采用镗刀对其进行加工，并安排粗、精镗来分担余 量的切除，镗孔后再倒角。 1.4 螺纹加工工艺 1.4.1 普通螺纹的尺寸分析 数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸， 普通螺纹加工所需的尺寸计算 分析主要包括以下两个方面： 螺纹加工前工件直径 考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径 D/d0.1P，即螺纹大径 减 0.1 螺距，一般根据材料

25、变形能力小取比螺纹大径小 0.1 到 0.5。 螺纹加工进刀量 10 甘肃广播电视大学职业技术学院 螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。 螺纹小径为：大径倍牙高；牙高=0.54P（P 为螺距） 螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。 1.4.2 普通螺纹的编程加工 在目前的数控车床中， 螺纹切削一般有三种加工方法： G32 直进式切削方法、 G76 斜进式切削方法和 G82 直进式切削方法，由于切削方法的不同，编程方法 不同，造成加工误差也不同。我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高 的零件。 G32 直进式切削方法， 由于两侧刃同时工作， 切

26、削力较大， 而且排削困难， 因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较 大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高， 因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加 工程序较长；由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。 G76 斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使 加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃 工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一 般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺 纹精度要求不高

27、的情况下，此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时，可采 用两刀加工完成，既先用 G76 加工方法进行粗车，然后用 G32 加工方法精车。 但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。 G82 直进式切削方法，螺纹切削循环同 G32 螺纹切削一样，在进给保持 状态下，该循环在完成全部动作之后再停止动作。 螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施， 当螺纹 牙顶未尖时，增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大，增大量视材料塑性而定， 当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小， 根据这一特点要正确对待 螺纹的切入量，防止报废。 本零件中螺纹的切削加工就采用 G82 直螺

28、纹切削循环加工的方法，并且使 用粗车与精车结合切削方式（精加工余量为 0.5mm） ，须先倒角后车螺纹。 分析加工对象（零件图样） 1.5 分析加工对象（零件图样） 11 甘肃广播电视大学职业技术学院 在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控 车削加工应考虑以下几方面： 1.5.1 构成零件轮廓的几何条件 在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成 零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意： 零件图上是否漏掉某尺寸， 使其几何条件不充分， 影响到零件轮廓的构成； 零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手； 零件图上

29、给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。 零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注 尺寸或直接给出坐标尺寸。 1.5.2 1.5.2 尺寸精度要求 分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制 尺寸精度的工艺方法。 在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺 寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大 和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。 1.5.3 1.5.3 形状和位置精度的要求 零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要 按照其要求确定零件的定位基准和测量基准

30、， 还可以根据数控车床的特殊需要进 行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。 1.5.4 表面粗糙度要求 1.5.4 表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、 刀具及确定切削用量的依据。 1.5.5 1.5.5 材料与热处理要求 轴类零件材料 常用 45 钢，精度较高的轴可选用 40Cr、轴承钢 GCr15、弹 簧钢 65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用 20CrMnTi、20Mn2B、 20Cr 等低碳合金钢或 38CrMoAl 氮化钢。 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过 加热锻造后，可使金属内部纤维组织

31、沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及 抗扭强度。 2轴类零件的热处理 12 甘肃广播电视大学职业技术学院 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除 锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 第二章 工艺过程卡/加工工序卡 2.1 数控加工工艺内容的选择 在选择时，一般可按下列顺序考虑： （1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容； （2）通用机床难加工，质量也难保证的内

32、容应作为重点选择的内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机 床尚存在富裕加工能力时选择。 工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容：零件加工的工艺路 线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备 等。 工艺规程的主要内容 1)产品特征，质量标准。 2)原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。 3)生产工艺流程。 4)主要工艺技术条件、半成品质量标准。 5)生产工艺主要工作要点。 6)主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。 7)工艺技术指标的检查项目及次数。 8)专用器材特征及质量标准。 2.2 工艺过程 在生产

33、过程中，那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。 它包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。而为保证工艺过 程正常进行所需要的刀具、夹具制造，机床调整维修等则属于辅助过程。在工艺 过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性 能等，直至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。 13 甘肃广播电视大学职业技术学院 为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程划分为不 同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和走刀。其中工序是工艺过程中 的基本单元。零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成。在一个工序中可能包 含有一个或几个安

34、装，每一个安装可能包含一个或几个工位，每一个工位可能包 含一个或几个工步，每一个工步可能包括一个或几个走刀。 工序 一个或一组工人， 在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个 工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序。 划分工序的依据是工作地点是否变 化和工作过程是否连续。例如，在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地 进行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们进行精 加工。在第一种情形下，加工只包括一个工序；而在第二种情形下，由于加工过 程的连续性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。工序 是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。本论文中所

35、加工的典型 轴类零件将分五个工序来完成整个加工过程。 安装 在机械加工工序中， 使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置 并被夹紧的过程，称为装夹。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个 工序的工作内容。在数控车床上加工本零件将采用卡盘进行装夹，在加工必要时 将采用钻头进行辅助加工。 工位 采用转位（或移位）夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时，工 件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据 的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为工位。简单来说，工件相对于机床 或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为工位。为了减少因多 次装夹而带来的装夹误差和时

36、间损失，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动 夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。 工步 在加工表面不变，加工工具不变的条件下，所连续完成的那一部分 工序内容称为工步。生产中也常称为“进给”。整个工艺过程由若干个工序组成。 每一个工序可包括一个工步或几个工步。每一个工步通常包括一个工作行程，也 可包括几个工作行程。为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个加工表面的工 步，称为复合工步，也可以看作一个工步，例如，组合钻床加工多孔箱体孔。 走刀 加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。 例如 14 甘肃广播电视大学职业技术学院 轴类零件如果要切去的金属层很厚，则需

37、分几次切削，这时每切削一次就称为一 次走刀。 因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成一次进给运动称为一次 走刀。 2.3 加工工序的划分 数控加工工序的划分一般可按下列方法进行。 （1）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 上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。 这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。 （2）以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，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；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的 部

38、位，再加工精度要求较高的部位。 （3）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。 综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零 件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用 工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求 合理。而本文中的零件则需采用第二种方法，即“以加工部位分序法” ，该零件 由螺纹、圆锥、槽、圆弧、镗孔五部分组成，分别用不同的加工刀具，所以用这 种分序法最为合适。 运用编制加工工艺过程卡与工序卡的方式来叙述

39、本零件的加 工，显得简易明了，通俗易懂，是数控加工本零件的必然要求。 2.4 编制工艺过程卡机械加工 工艺卡 圆钢 产品 名称 零 件 名称 典型轴 类零件 45 号钢 图号 共1页 毛坯尺寸 工具 工种 工步 下料 工艺内容 55x100 15 现代制造技术系 第1页 55mm*100mm 毛坯种类 序 号 1 材料牌号 备注 夹 具 卡 刀具 量具 游 标 甘肃广播电视大学职业技术学院 盘 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 床 车 车端面、 外 圆、倒角 车圆锥 车螺纹 车槽 圆弧插补 镗孔 粗车一端面、外圆、倒角 精车一端面、外圆、倒角 粗车圆锥 精车圆锥 粗车螺纹

40、 精车螺纹 粗车车槽 精车车槽 粗车圆弧 精车圆弧 镗孔（粗车） 镗孔（精车） 中 心 钻 外圆刀 外 圆 车 刀 螺纹刀 卡 切槽刀 盘 尖刀 镗刀 卡尺、 千 分 尺 2.3 确定合理的装夹方式 2.3.1 采用外圆表面定位装夹 1 装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再 工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端50，再加工左端达到工件精度要求。 2.4 设置刀点和换刀点 刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始， 必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置， 这一位置即为程序执行时刀具相 对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一

41、般通过对刀来确 定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点 设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。 易于找正并在加工过程中便于检查， 引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床 上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁 上。 实际操作机床时， 可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上， “刀 即 位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀 位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣 刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率

42、低。 而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高 对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转 动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部 件为准。 2.5 切削用量的确定 2.5.1 背吃刀量 ap 的确定 在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以 16 甘肃广播电视大学职业技术学院 减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车 余量一般比普通车削时所留余量小， 常取 0.10.5 。 本零件属于典型轴类零件， 其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺内容

43、，其背吃刀量分别为：粗 加工表面为 1.5、精加工表面为 0.1，加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表 面时一样，粗镗孔为 1.25、精镗孔为 0.25,螺纹则为：粗车 1.25、精车 0.1。 Vf） 2.5.2 进给量 f（有些数控机床用进给速度 Vf） 进给量 f 的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。 在保证工件加工质量的 前提下，可以选择较高的进给速度（2000 /min 以下） 。在切断、车削深孔或精 车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设 定尽量高的进给速度。 粗车时， 一般取 f=0.30.8 /r， 精车时常取 f=0.10.3 /r， 切断

44、时 f=0.05 0.2 /r。本论文中加工该典型轴类零件采用的进给量为：粗加工表面（圆锥、 圆弧、切槽等）为 0.14、精加工表面为 0.04，粗镗孔为 0.09、精镗孔为 0.04，螺 纹粗车为 0.08、螺纹精车为 0.03。 2.5.3 主轴转速的确定 （1）光车外圆时主轴转速 光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径， 并按零件和刀具材料 以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。加工本零件时的主轴转速为：粗 加工时 500、精加工时 800。 （2）车螺纹时主轴的转速 在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距 P（或导程）大小、驱动 电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度

45、等多种因素影响，故对于不同的数控 系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主 轴转速 n(r/min)为： n （1200/P）k 式中 P被加工螺纹螺距，； k保险系数，一般取为 80。 加工该典型轴类零件时的主轴转速为：粗车时 500、精车时 800。 (5-1) 第三章 加工路线图 第三章 17 甘肃广播电视大学职业技术学院 刀具加工进给路线的确定： 3.1 刀具加工进给路线的确定： (1)合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计 算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀 具终点通过执行“回零”（即返回对刀

46、点）指令，使其全都返回到对刀点位置， 然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因 此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量 减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。 (2)切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗 加工或半精加工的切削进给路线时， 应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工 艺性等要求，不要顾此失彼 (3)图 3-1 为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。 其中， 3-1 (a) 图 表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行 走刀的路线；图 3-1(b)为利用其

47、程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图 3-1 (c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。 (a)沿工件轮廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀 图 3-1 走刀路线示例 本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型 轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀 或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工 件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。 数控刀具表/ 第四章 数控刀具表/数控编程基础本零件加工所用刀具： 4.1 本零件加工所用刀具： 外圆车刀（T0101）、切槽刀（T0202）、尖刀（T0303）、螺纹刀（T0404）、 镗刀（T0105）车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽 刀等多种形式。 外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面， 它分为直头和弯头两种。 18 甘肃广播电视大学职业技术学院 弯头车刀通用性较好，可以车削外圆、端面和倒棱。外圆车刀又可分为粗车刀、 精车刀和宽刃光刀，精车刀刀尖圆弧半径较大，可获得较小的残留面积，以减小 表面粗糙度；宽刃光刀用于低速精车；当外圆