数控车床典型零件加工.docx
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数控车床典型零件加工
前言
轴是组成机器的重要零件之一根据轴的承载性质不同可将轴分为转轴、心轴、传动轴三类。
工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。
转轴是机器中最常见的轴,通常称为轴。
用来支承转动零件，只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。
心轴有固定心轴和旋转心轴两种。
根据轴线的形状不同,轴又可以分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。
后两种属于专用零件。
直轴按其外形的不同又可以分为光轴和阶梯轴两种。
光轴形状简单、加工容易,应力集中源少,主要用作传动轴。
阶梯轴个轴段截面的直径不同,这种设计使个轴段的强度接近,而且便于轴上零件的装拆和固定,因此阶梯轴在机器的应用中最为广泛。
直轴一般都制成实心轴，但为了减轻重量或为了满足有些机器结构上的需要,也可以采用空心轴。
轴通常由轴头，轴颈、轴肩、轴环、轴端和不安装任何零件的轴段等部分组成,这次设计我主要是设计减速器当中的传动轴，希望通过这次设计，我能学到更多的东西。
摘要ﻩ
第一章绪论
１.1数控机床的简介ﻩ
１.2数控的发展趋势
１.3传动轴的概述ﻩ
第二章工艺分析
2．.1零件图工艺分析
2．3切削顺序的选择
2.4切削用量的选择和加工余量的确定ﻩ
第三章设备的选择
3.1机床选择ﻩ
3.2刀具的选择ﻩ
３.３刀具卡
3.4夹具的选择
3.5切削液的选择ﻩ
３.6量具的选择
第四章零件的编程ﻩ
4.1手工编程ﻩ
４.2工艺卡ﻩ
结论 …………………………………………………………………
参考文献 ……………………………………………………………
附录 …………………………………………………………………
后记 …………………………………………………………………
摘 要
轴是组成机器的重要零件之一,轴的主要功用是支承旋转零件、传递转矩和运动。
轴工作状态的好坏直接影响到整台机器的性能和质量。
根据轴的承载性质不同可将轴分为转轴、心轴、传动轴三类。
工作时既承受弯矩又承受转矩的轴称为转轴。
转轴是机器中最常见的轴,通常称为轴。
用来支承转动零件,只承受弯矩而不传递转矩的轴称为心轴。
心轴有固定心轴和旋转心轴两种。
根据轴线的形状不同，轴又可以分为直轴、曲轴和挠性钢丝轴。
后两种属于专用零件。
直轴按其外形的不同又可以分为光轴和阶梯轴两种。
光轴形状简单、加工容易，应力集中源少,主要用作传动轴。
阶梯轴个轴段截面的直径不同,这种设计使个轴段的强度接近，而且便于轴上零件的装拆和固定，因此阶梯轴在机器的应用中最为广泛。
直轴一般都制成实心轴,但为了减轻重量或为了满足有些机器结构上的需要,也可以采用空心轴。
轴通常由轴头,轴颈、轴肩、轴环、轴端和不安装任何零件的轴段等部分组成,这次设计我主要是设计减速器当中的传动轴，希望通过这次设计，我能学到更多的东西。
通过减速器中传动轴的设计,使我们在拟定尺寸参数和编程的方案过程中,得到结构构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件设计、编写技术文件和查阅技术资料的等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的工艺分析、结构设计与编程能力。
关键词:
传动轴 工艺 设计 编程
第一章绪论
1．１数控机床的简介
数控（ｎumericalcontrol,NC）机床，顾名思义,是一类由数字程序实现控制的机床。
与人工操作的普通机床相比,它具有适应范围广、自动化程度高、柔性强、操作者劳动强度低、易于组成自动生产系统等优点。
数控机床也就是一种装了程序控制系统的机床,该系统能逻辑处理具有使用号码或其他符号编码指令规定的程序。
随着科学技术的发展,机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此,对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。
在机床行业,由于采用了数控技术,许多过去在普通机床上无法完成的工艺内容得以完成，大量普通机床为数控机床所代替,这就极大地促进了机床行业的技术进步和行业发展。
目前数控机床已经遍布军工、航空航天、汽车、造船、机车车辆、机床、建筑、通用机械、纺织、轻工、电子等几乎所有制造行业。
综上所述,数控机床在促进技术进步和经济发展，提高人类生存质量和创造新的就业机会等方面,起着非常重要的作用。
１.２数控车床的发展趋势
国际上，数控系统的发展趋势正朝着高速度高精度化、高可靠性、多功能化、智能化、集成化、具有开放性、网络化数控系统、并联机床及数控系统的方向发展。
第二章 工艺分析
图1—1
2.1零件图工艺分析
（１）该零件包括有槽、螺纹、圆弧、内孔、内螺纹、键槽、圆柱，其多个直径尺寸有较严的尺寸公差要求,但对于粗糙度并没有太严的要求表面粗糙度Ra值较大。
为此这些表面的加工顺序为:
夹左端→车削右端外圆→车槽→车右端螺纹→工件掉头并校正→钻中心孔→车孔→车内槽→加工内螺纹
（2）确定定位基面。
该轴的几个主要配合表面和台阶面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动要求，应在轴的两端加工B型中心孔作为定位基准面,此左端中心孔要在粗车之前加工好。
（３）选择毛坯的类型。
该传动轴材料为45钢,各外圆直径相差不大，故毛坯选择直径60的45圆钢料。
（４）拟订工艺过程。
该轴的工艺过程中,在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工和热处理要求,要求不高的外圆在精车时就可加工到规定尺寸,槽、倒角和螺纹应在精车后加工，键槽在精车后进行划线和车削,调质处理安排安排在粗车之后,调质后一定要修研中心孔，以消除热处理变形和氧化皮,磨之前,还要修研中心孔以提高定位精度。
确定零件毛坯尺寸
根据零件材料、性能以及学校现有的设备要求选择零件的材料为４5#铁铸件，并根据情况尽量使各个表面上的余量均匀,综上所选毛坯尺寸为160mm×６0mm。
2.2切削顺序
根据零件图样,制定以下工艺方案，
方案：
夹左端→粗车外圆→精车外圆→切槽→车螺纹→夹右端→手动钻孔→镗孔→加工内螺纹→车个台阶
工序1:
备料
工序２:
热处理:
正火
工序3平端面
工序4粗车右端外圆
工序5精车右端外圆
工序６切槽
工序７车螺纹
工序8工件掉头并校正同时螺纹加螺纹套
工序9平端面
工序１0用钻头钻孔
工序１１:
镗¢2０0+0.０４孔
工序12加工内槽
工序１3车内螺纹
工序14检验
2）加工方案分析
以上方案是合理的,是通过仔细考虑（零件加工的技术要求,装夹次数,加工先后）以及可能采取的加工手段之后,开加工的,符合先粗后精的原则，集中体现工序集中的原则.由于零件的加工精度要求较高，减少了装夹次数，能够减少装夹误差，使加工精度大大提高。
2.3切削用量的选择
（1）平端面
aｐ＝3.5ｍｍ，f=0．2mm/r,vc=２5m／ｍin
n＝１０00ｖc /πd=46３.23r／s
因此选择n=500ｒ/ｍin
p=p额×η=6kw
p需=ｋc·ap·f·vc/1000=２.4５25ｋｗ≤p
故机床功率足够．
（２）粗车查≤机械工程师简明手册≥表4-2-1
ap=2mｍ,ｆ=0.3mm／r,ｖｃ＝90ｍ/min
ｎ＝100０vc /πd＝579.０３r/min
因此选择n=650r／min
p=p额×η=6ｋｗ
p需=k·ap·f·vc／1０00=3.53kｗ≤ｐ
故机床功率足够.
（3）半精车查≤机械工程师简明手册≥表4-2-2
ap=1.5mm，f=0.2mｍ/r，vｃ=1２0m/min
n=1000vc/πd＝694．８4ｒ/min
因此选择n=8００r/mｉｎ
p=p额×η=6kｗ
p需=k·aｐ·ｆ·vc/1000=2.35kｗ≤p
故机床功率足够．
（4）精车查≤机械工程师简明手册≥表４－2-１０
ap=1mm,f=0．１mm/r,vc=130ｍ/min
n=10０0vc／πd=８６8．55r／min
因此选择n=1０0０r/min
ｐ=ｐ额×η=６kw
p需＝ｋ·ap·f·vc ／1０00≤ｐ
故机床功率足够．
（5）切槽
ap=1mm,f=0.４mm／r, vc=８0m/ｍin
ｎ＝10０0vc/πｄ＝４63．２3r/min
因此选择n=500r／min
p=ｐ额×η＝６kw
ｐ需=Ｆ·vｃ×1０=k·ａp·f·vc/1000=1．3kｗ≤p
故机床功率足够．
第三章设备的选择
3.1机床选择
结合零件图分析，该零件构成复杂，以致加工工序复杂。
数控车床易于加工复杂零件，易于保证加工精度，可实现软件精度补偿,加工效率高零件,加工周期短。
结合我院机床的实际，采用数控车床进行加工。
数控车床ＣAK-6１40VA主要参数如下表、实图如图4－1;数控车床CAK-6140VA采用FNAUＣ系统。
机型
CAK6１40
主轴最大孔径
52mm
工作最大回转直径
４00ｍm
最大工作长度
７50mm／1５00mm
主轴最大转速
2０00r.p．m
主轴转速级数
无极调速
主轴电机功率
5.５kｗ/7.5ｋｗ
尾座套筒锥度
莫氏4#
横向最小设定值
0.00０5mm
纵向最小设定值
0.0０1ｍｍ
刀架工位数
4－8
横向快速移动速度
300０mｍ/miｎ
纵向快速移动速度
6000mm／min
微机
全中文液精显示
尾座套筒移动量
1２0mｍ
机床外形尺寸（长×宽×高）
1890×1150×16３0
机床重量
2250ｋｇ
图4-1
ﻬ３.２刀具的选择:
可选刀库如图5－5:
图5－5
数控加工时对刀具提出了很高的要求,不仅要求刚性好、精度高,而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好,同时要求安装调整方便,满足数控机床的高效率，。
在加工此零件时为避免刮伤圆弧现象所以
1号刀为麻花钻用来钻中心孔
2选择90度外圆车刀、材料为硬质合金,用来车削端面，外圆及圆弧。
3号刀结合零件槽宽选用4mm外车槽刀
4号刀为60度外螺纹刀;
5号刀为内螺纹车刀
6号刀为镗刀，用于内孔的加工。
3.３刀具卡
刀具调整卡
型别
零件图号
JXTM01-00１
零件名称
轴套类零件
设备名称
数控车床
设备型号
CＫ６140
程序号
0１/0２／0３
材料名称
牌号
45#钢
硬度
HＲC18-２2
工序名称
数控车削加工
工序号
序号
刀具序号
刀具名称
刀具参数
刀补地址
加工部位
直径
刀杆规格
半径
长度
1
Ｔ01
麻花钻
¢５mm
BT40ER３2
钻孔
2
T02
外圆车刀
90度外圆车刀
BT40EＲ32
Ｄ２
H２
车削工件外圆
3
Ｔ03
切槽刀
４mm（刀宽）
ＢＴ40ER３2
Ｄ3
H
切４mm宽的槽
4
Ｔ０4
外螺纹刀
6０度外螺纹刀
ＢT40ER32
D4
H4
加工螺纹
５
T0５
内螺纹刀
60度内螺纹刀
BT40ER3２
D5
H5
车孔内螺纹
6
Ｔ06
内孔车刀
93º硬质合金
BT４０ER３2
D6
H6
车内孔
3.３夹具的选择
根据该零件形状规则、加工特点及加工精度较高,所以选择三爪自定心卡盘。
之所以选择三爪自定心卡盘是因为三爪自定心卡盘,是因为它是常用的车床通用夹具,它可以自定中心,夹持范围大,装夹工件的效率高,适用于装夹中小型以外圆定位的零件。
附夹具图3-6如下图所示
图３-６
3．4冷却液的选择
在加工此轴类零件时根据该工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求及冷却液的作用和价格来考虑,加工此零件时选择乳化液比较合理。
３．５量具的选择
检验是测量和监控主轴加工质量的一个重要环节。
除了工序间检验以外,在全部工序完成之后,应对主轴的尺寸精度.形状精度.位置精度和表面粗糙度进行全面的检查。
以便确定主轴是否达到各项技术要求,还可以从检验是否达到各项技术要求，而且还可从检验的结果及时发现各道工序中存在的问题，以便及时纠正，监督工艺过程正常进行。
量具我们选用:
（1）游标卡尺
（2）千分尺
（3）螺纹千分尺
（4）内孔千分尺
第四章零件的编程
4．１手工编程
加工程序1 （加工右端各外圓）
顺序号
程序
O０001
N10
M03S８００ T0101 （外圓車刀）
主轴正传、切换刀具到1号
N20
Ｇ０0X67Ｚ２
刀具快速定位到点
Ｎ3０
G71U１．5Ｒ1
粗加工每刀进到量和退刀量
Ｎ40
Ｇ7１ Ｐ50Q１50U0．8W０F0．2
粗加工循环加工指令
N５0
G00Ｘ32
加工外圆
N６0
G0１Ｚ0F0.1
N７0
G０1X3６ Z-2
N90
Z-2０
Ｎ100
X４0
N１10
Ｘ5０Z－２4
N1２0
Ｘ56
Ｎ13０
X6０Z-26
N1４0
Z-3５
Ｎ15０
Ｇ02 X60 Ｚ-８５R45
车削圆弧
N1６0
G01Z－1０5
直线切削外圆至Z-105
Ｎ170
Ｘ6５
直线插补到X6５
N1９0
M0０
程序暂停
N20０
M03S1100T0101（外圆车刀）
变换主轴转速
Ｎ210
G００Ｘ67 Z２
定位
N220
G７0P50Q150
精车循环指令
N2３０
G00X100
快速定位X1０0
Ｎ240
Z１00
快速定位Ｚ100
N250
M０３S450T0303（切槽刀）
换转速、换刀
N260
G00 Ｘ38 Ｚ-20
快速定位至X38Z-20
Ｎ2７0
G０1 Ｘ32F0.0８
切槽
N2８０
Ｇ01X38
退刀
N290
G00 X１0０Z１00
快速定位点Ｘ10０Z10０
N30０
M０３ S60０ Ｔ０4０4（螺纹刀）
切换转速、换刀
N310
Ｇ０0X38 Z２
快速定位
Ｎ３２０
Ｇ９2X35．１ Z-１７ F2
螺纹循环切削
N330
Ｘ34.5
N３40
Ｘ34
N35０
X３３．６
N３60
X33.４
Ｎ３7０
G０0Ｘ100
快速定位X100
N380
Ｚ１00
Z１00
Ｎ3９0
M0５
主轴停止
N４00
M30
程序停止并返回
加工程序2（加工左端内孔）
顺序号
程序号
手动换麻花钻
手动钻中心孔
手动退刀到换刀点
O0０02
N10
M０3S５00Ｔ０101（内控车刀）
N20
G0０X18 Z2
快速定位
N３0
Ｇ7１U1．5R0.5
粗加工每次进刀与退刀量
N40
G7１P５0Q11０U0．5Ｗ0．1Ｆ0.3
粗加工循环指令
Ｎ50
G0０X20
快速定位
N60
G01Ｇ４3 Z0F0.1
直线插补并加入长度正补偿
N７０
G01X2０Z-２
倒角
Ｎ８0
Ｚ-25
车内孔
G01Z-18
退刀
N90
G01X２８
开始切槽
N１00
Z-22
切槽
N110
G01 G49X１8
退刀
N12０
Ｇ0０Z100
快速定位到Z100
N140
Ｍ０0
程序暂停
Ｎ１50
M03S1100 T01０1（内孔车刀）
换转速
Ｎ1６0
Ｇ０0X18Ｚ2
快速定位
N１70
G70Ｐ50Q110
精加工
Ｎ１80
Ｇ00Z100
退刀
N1９０
Ｘ100
退刀
N200
Ｍ00
程序暂停
N２１０
MＯ3S６00T0202（内螺纹刀）
换转速、换刀
N220
Ｇ00X１8Ｚ２
定位
Ｎ230
G92 X2２.8Z－25F1.5
螺纹车削加工循环
N240
X23.4
Ｎ25０
X23.８
Ｎ26０
Ｘ23.9６
N2７0
G01Ｘ18
退刀
N280
G00Z100
退刀
N2９０
Ｍ05
主軸停止
N300
Ｍ３0
程序結束并返回
加工程序3（车削左端外圓）
顺序号
程序
O0003
N１0
M０3S5０0T0１０1（90°外圓车刀）
主轴正转、换刀
Ｎ20
G94Ｘ0Z0F0．2
端面循环车削
N30
Ｇ00 X６７Z2
快速定位
Ｎ5０
G7１U2 R１
粗车进刀量
N６０
G７1Ｐ7０Q1４0U０.8W0F0.3
粗车循环指令
Ｎ70
G00X65
快速定位到X65
Ｎ80
G０1Z0F0.1
直线插补到Z0
N90
X4０ Ｚ-19
切削圆柱
N10０
G02Ｘ５6 Z-25R6
切半径为６的圆弧
N１10
G0１ X6０ Z-27
倒角
Ｎ１20
Ｚ-43
切到Z-4３
N130
G0０X１0０
快速定位
Ｎ160
M00
程序暂停
N1７0
Ｍ03 S1100Ｔ0101
调换转速
N19０
G70P70 Q12０
精加工循环
N210
Z100
返回换刀点
N220
M05
主轴停止
Ｎ23０
M30
程序停止并返回
４.3工艺卡
株洲职业技术学院
工数控加工艺卡
材料
加工号
程序号
设备型号
顺序号
刀 具
LY１2
A20０
Ｏ０001
CK614０
切削参数
刀号
名称
型号
加工内容
转速
r/mm
进给mm／ｍiｎ
切削速度（V）
N１
备料
N2
热处理
先手动用切断刀车断一截保证工件总长
N3
T010
９0°外圆车刀
副偏角为3５°
车削右端外圆
500
300
N4
Ｔ02
切槽刀
槽宽为4ｍｍ
切槽
3５０
80
Ｎ5
T03
螺纹刀
60°外螺纹刀
车外螺纹
6０0
N6
工件掉头并校正并加螺纹套
Ｎ7
T01
麻花钻
¢5mm
钻中心孔
300
N８
T０２
内孔车刀
镗内孔
35０
300
N９
T03
内螺纹刀
6０°内螺纹刀
车削内螺纹
３5０
N10
T04
90°外圆车刀
９0度副偏角
车左端外圆
5０0
300
Ｎ11
卸下工件
N12
测量各部分尺寸
4.4工序卡
单位名称
株洲职业技术学院
产品名称或代号
零件名称
零件图号
典型数控车工分析实例
轴套类零件
Latｈe-0１
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
0０1
Lａtｈeprｇ-０１
三爪卡盘与活顶尖
Ｃk6１40
数控中心
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
／mｍ
主轴转速
/（r/miｎ）
进给速度
/（ｍm/miｎ）
背吃刀量
／mm
备注
１
平端面
T01
25X25
４５0
手动
２
粗车外圆
T０１
25X２５
500
30０
0.4
自动
程序暂停,测量工件的尺寸
加入刀具补正
３
精车外圆
Ｔ02
2５Ｘ25
110０
1０0
０.25
自动
4
切槽
T03
槽宽为４mm
４０0
80
自动
5
车螺纹
T04
25x25
6００
自动
拆卸工件
测量工件尺寸
编制
柳天赞
审核
柳天赞
批准
09年1２月8日
共2页
第１页
单位名称
株洲职业技术学院
产品名称或代号
零件名称
零件图号
典型数控车工分析实例
轴套类零件
Laｔhe-０１
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
002
Lａｔheprg-01
三爪卡盘与活顶尖
Ｃk６1４0
数控中心
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
/ｍｍ
主轴转速
/（r/min）
进给速度
/（mm/mｉn）
背吃刀量
/mm
备注
1
平端面
T０1
25Ｘ25
450
手动
2
钻中心孔
T０４
¢5
300
手动
3
粗车¢20的孔
Ｔ０３
¢20
500
20０
自动
４
精车¢20的孔
T03
2５X2５
300
1０0
自动
5
车削内螺纹
T0２
２5ｘ25
30０
自动
6
粗车外圆
T0１
２5x25
55０
30０
0．4
自动
７
精车外圆
T0１
２5x２5
11００
１０0
0．２５
自动
编制
柳天赞
审核
柳天赞
批准
09年12月8日
共2页
第2页
总 结
经过了三年的大学学习,这期间我们学习了近二十门的专业技术课,数控技术方面，也有数控编程、CAD制图、CAXA制图、PＬC方面。
在大学专业学习中,既学了理论也参加过实践,感觉自己学到了不少东西。
刚接到设计,感觉就是一片空白,不知道从哪里考试弄，也不知道该怎么弄,后来，在我指导老师的帮助下。
总算是有点头绪，我把设计所涉及到的课本都系统地翻了下，同时加上总结平时所学的东西联系在一起，整合到了设计上。
通过对轴套类零件的加工加工艺及分析，使得“理论”与“实践”的整合，“技术”与“经验”的整合，到了最后做完设计才感觉,其实这份设计并不仅仅是分简单的设计，它的意义使得我对数控方面有了更进一步的了解，从做设计的过程中也同时使总结升上的不足之处暴露出来。
经过不懈的努力,终于按照设计要求、结合所学设计理论一步一步,认认真真地分析、计算总算是完整的完成了设计。
虽然在本次设计过程中,我们明显感觉到本次相对以前，所做的课程设计难度较高,但我们还是把它完成了。
通过本次设计,使我们以前所学的多门知识得到了一次综合性地运用,也使我们进一步理解了各门学科之间的相互联系。
通过机床进给运动机械变速传动系统的结构设计，使我们在拟定传动和变速的结构方案过程中，得到结构构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、编写技术文件和查阅技术资料的等方面的综合训练,也使我们进一步树立了正确的设计思想，掌握了基本的设计方法。
本次设计在提高我们解决实际问题能力的同时，也让我们认识到了自身或多或少在某些方面还有不足之处,有待提高。
在以后的学习、工作中，我们会再接再励,努力学习新的现代设计理论，计算技术,力争做到理论与实际相结合，不断提高自己。
当然,由于我们水平有限,整个设计中不妥之处,恳请老师不吝指正
后记
感谢三年来所有老师以及学校对我的教育,有了他们的辛勤劳动才有了我今天的成果。
在本次设计过程中,我也遇到了自己解决不了的问题，还好有位不辞辛苦的指导老师精心的
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