数控加工工艺

-1-前言目前，市场急需数控技术人才，而现代高新技术企业在数控技术方面既需要有扎实的基础理论知识的研发型人才，更需要有较强动手能力的应用技能型人才。根据这一要求，各高职院校都加强了实践环节的教学，以培养学生解决实际问题的基本技能。由数控加工工艺，数控编程和数控机床组成的数控加工技术的体系中，数控加工工艺占有极其重要的地位。而学习数控加工工艺的目的之一就是要具备编制中等复杂程度零件的普通加工工艺和数控加工工艺的能力。数控加工工艺课程设计就是为了使学生在这方面得到基本训练，并拓宽知识面，增强实际动手能力。数控加工工艺课程设计是学习数控加工工艺的一项极为重要的实践性教学环节。数控加工工艺设计是对工件进行数控加工前的准备工作，它必须在数控编程之前进行，因为只有工艺方案确定以后，编程才有依据。工艺方面考虑不周是造成数控加工出错的主要原因之一，工艺设计搞不好，往往要成倍增加工作量，有时要推倒重来。本书有几个典型的零件加工工艺的分析。包括其零件图的工艺分析，车床的选择，加工路线的安排，装夹方案及夹具的选择，切削用量的选择，填写工序卡以及参考文献。编者2009年12月-2-第二章联接轴的数控加工工艺分析该联接轴的材料为45钢，批量3件。图如下：下面时该联接轴的加工工艺分析：1．零件图纸工艺分析该联接轴零件表面由圆柱.圆锥.圆弧以及双螺纹组成。其中有多个直径有较高的尺寸精度要求。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。工件材料45钢。无热处理和硬度要求。该零件有螺纹，应该最后加工。在轮廓曲线上有三处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。因此加工时应该进行机械时间隙补偿。以保证轮廓曲线准确性。下面是部分精度高的基本尺寸换算：￠56-0.030改为￠55.985-0.015+0.015（56+55.97）/2=55.985T=0-(-0.03)=0.03￠34-0.0250改为￠33.9875-0.0125+0.0125（34+33.975）/2=33.9875T=0-（-0.025）=0.025￠30-0.0330改为￠29.9835-0.0165+0.0165（30+29.967）/2=29.9835T=0-(-0.033)=0.033￠36-0.0250改为￠35.9675-0.0125+0.0125（36+35.975）/2=35.9675其余材料45钢-3-T=0-（-0.025）=0.025为了保持原有的圆弧间相切的几何关系，修改如下：（1）将右边的第一个R25的圆心不变，半径变为R25.00825mm（2）将右边的第二个R25的圆心不变，半径变为R24.99175mm（3）将R15的半径不变，圆心与S￠50的中心水平距离变为23.99458mm2．机床选择根据该加工零件的外形和材料等一些条件，选用TND360数控车床。3．加工工艺路线设计该联接轴的外形对称。主要是如何设计加工顺序，可保证其尺寸精度及表面粗糙度。根据其特点确定毛坯为￠60X175mm.其加工顺序如下：（1）粗精车右端面，保证其表面粗糙度及尺寸精度。（2）钻中心孔（3）粗车M30X1.5的外径，￠26，￠36，￠30，￠34，￠56的外圆，S￠50的球面，R15,R25,R15的外圆弧，锥度以及倒角,保证各自的尺寸长度（4）精车M30X1.5的外径，￠26，￠36，￠30，￠34，￠56的外圆，S￠50的球面，R15,R25,R15的外圆弧，锥度以及倒角，保证其各自的尺寸精度以及表面粗糙度（5）粗车M30X1.5的螺纹，保证尺寸长度（6）精车M30X1.5的螺纹，保证尺寸精度（7）切断，保证其零件总长度为165mm4．装夹方案及夹具选择因该联接轴的外圆尺寸精度较高，有表面粗糙度的要求，装夹时必须注意不能夹伤或是碰伤工件表面，夹紧不能引起工件放松而变形，要稳固。确定毛坯轴线与左端为定位基准。左端用三爪自动定心卡盘夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。5．刀具选择（1）选用￠5mm的中心钻钻削中心孔。（2）选用90硬质合金右偏刀进行粗车-4-（3）选用硬质合金60外螺纹车刀进行精车和车螺纹。由于刀尖圆弧半径应该小于轮廓最小圆角半径r=0.15—0.2mm6．切削用量的选择一.背吃刀量（1）粗车外轮廓时，背吃刀量选为3mm.（2）精车外轮廓时，背吃刀量选为0.25mm.（3）粗车螺纹时，背吃刀量选为0.4mm.（4）精车螺纹时，背吃刀量选为0.1mm.二.进给速度（1）粗车时的进给速度为200mm/min（2）精车时的进给速度为180mm/min（3）车螺纹时的进给速度为960mm/min三.主轴转速（1）车左端面的主轴转速为500r/min（2）钻中心孔的主轴转速为950r/min（3）粗车外轮廓的主轴转速为500r/min（4）精车外轮廓的主轴转速为1200r/min（5）粗精车螺纹的主轴转速为320r/min7．填写数控加工工序卡和刀具卡（见附录1）第三章球头联轴器的数控加工工艺分析该零件为球头联接轴，零件材料为45钢，批量20件。图如下：-5-其余下面时该零件的加工工艺分析：1．零件图纸工艺分析该球头联接轴零件表面由圆柱，圆锥，凸圆弧及螺纹等组成，材料为45钢。由于其￠25的外圆的表面粗糙度无具体要求，因此确定其毛坯尺寸为￠25X100mm.下面是部分精度要求比较高的几个尺寸换算：￠21-0.0210改为￠20.9895-0.0105+0.0105（21+20.979）/2=20.9895T=0-（-0.021）=0.021￠15-0.0180改为￠14.991-0.009+0.009（15+14.982）/2=14.991T=0-（-0.018）=0.0182．机床选择根据该加工零件的外形和材料为45钢等一些条件以及尺寸精度的要求，选用CK6140数控车床。3．加工工艺路线设计该被加工零件的外形对称，结构简单，主要考虑其加工顺序，以保证各自的尺寸精度和表面粗糙度。其加工顺序如下：（1）粗精车右端面，并保证其零件的长度。（2）粗车S￠15的球弧，￠13，￠15，￠21的外圆，M18X1.5的外径，R8的外圆弧以及锥度，倒角，保证各自的尺寸长度。-6-（3）精车S￠15的球弧，￠13，￠15，￠21的外圆，M18X1.5的外径，R8的外圆弧以及锥度，倒角，保证各自的尺寸精度以及表面粗糙度。（4）切槽￠15（5）车M18X1.5的螺纹（6）切断，保证其90mmde长度。4．装夹方案及夹具选择确定毛坯的轴线和左端面为定位基准，采用三爪自定心卡盘自定心夹紧。5．刀具选择（1）材料确定为W18Cr4V（2）车外轮廓面用右手外圆偏刀（3）精车轮廓及螺纹时用60外螺纹车刀（4）切槽刀切槽（B=4mm）6．切削用量的选择一.背吃刀量粗车外轮廓及车端面时的背吃刀量选取为2mm精车外轮廓时的背吃刀量选取为0.5mm二.进给速度（1）粗车时选取进给速度为100mm/min（2）精车时选取进给速度为80mm/min（3）切槽时选取进给速度为30mm/min（4）车螺纹时选取进给量为1.5mm/r（5）切断时选取进给速度为30mm/min三.主轴转速（1）车端面时的主轴转速为500r/min（2）粗车时的主轴转速为800r/min（3）精车时的主轴转速为1500r/min（4）切槽，切断时的主轴转速为400r/min-7-（5）车螺纹时的主轴转速为300r/min7．填写数控加工工序卡和刀具卡（见附录2）第四章半成品轴套的数控加工工艺分析该半成品轴套零件的材料为45钢，小批生产。加工部位为端面A以右的内外表面。下面时该零件的加工工艺分析：1．零件图纸工艺分析该零件图时一个典型的轴套类零件。由内外圆柱面，内外圆锥面，平面及圆弧等组成，结构形状较复杂，加工部位多。工件壁薄易变形，需采取特殊工艺。该零件上右。一个外圆￠24.4和6.1的端面的尺寸精度要求比较高。R2的圆弧面半径较小，采用成形刀车削。该零件的轮廓描述清楚，尺寸标注完整，材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理等技术要求。下面是尺寸精度较高的一个基本尺寸的换算：￠24.4-0.030改为￠24.385-0.015+0.015（24.4+24.37）/2=24.385T=0-（-0.03）=0.032．机床选择根据该零件的结构特征，以及加工要求，选用MT-50的数控车床。3．加工工艺路线设计该零件的结构复杂，需注意多个方面的分析，加工工艺如下：（1）粗车右端面（2）用80度菱形刀粗车外表面，将整个外表面车削成形。其中R2的过度圆弧用倒角代替。（3）半精车25度，15度的外圆锥面以及R2的过渡圆弧，其中外锥面用￠6的圆形刀。（4）粗车内孔端部。将内孔端部10mm左右的长度车止￠18.分三次走到即￠13.3到￠15.6到￠18，用三角形刀片。（5）钻削内孔深度，同样为￠18。用￠18的钻头，倾角为118度。采-8-用钻削扩孔。（6）半精车￠19.2的内孔至￠19.05，粗车15度的内圆锥面，半精车R2的外圆弧面以及左侧内表面。用55度菱形刀片半精车内孔，粗车内锥面时留精加工余量为0.15mm。（7）精车右端面，￠24.38￠25.25￠30的外圆以及R2的外圆弧和台阶面。采用80度的菱形刀。（8）精车25度的外圆锥面以及R2的圆弧。用R2的圆弧车刀。（9）精车15的外圆锥面以及R2的圆弧。用R2的圆弧车刀。（10）精车￠19.2的内孔，15的内锥面，内部R2的圆弧及锥孔端面。用55度的菱形刀。（11）加工￠18.7的内孔及端面。用80度的菱形刀。4．装夹方案及夹具选择确定图中A面,B面分别为轴向和径向基准。该工件壁薄易变形，因此选择B面为夹紧表面，采用包容式软爪装夹紧。该软爪以其底部的端齿在卡盘上定位。为了便于在加工中对刀，测量，可在软爪上设定一个对刀基准面，为准确控制基准面至轴向支承面的距离，在数控车床上加工软爪的径向夹持表面时一同将轴向定位支承表面加工出来。5．刀具选择（1）选用刀具中的机夹可转位刀片均选用TiC的深层（2）钻孔选用的￠18mm的钻头（3）成形车刀用来精车6．切削用量的选择一.背吃刀量（1）粗车时背吃刀量定为3mm（2）精车时背吃刀量定位0.25mm二.进给量（1）粗车端面时的进给量为0.15mm/r（2）粗车外表面时的进给量为0.2-0.25mm/r（3）半精车外锥面时的进给量为0.1mm/r-9-（4）粗车内孔时的进给量为0.1mm/r（5）钻内部深孔时的进给量为0.15mm/r（6）粗车内锥面时的进给量为0.1mm/r（7）半精车内表面时的进给量为0.2mm/r（8）精车外表面及端面时的进给量为0.15mm/r（9）精车25的外圆锥面及R2的圆弧面时的进给量为0.1mm/r（10）精车15的外圆锥面及R2圆弧面时的进给量为0.1mm/r（11）精车外表面时的进给量为0.1mm/r（12）加工深处￠18.7的内孔及端面时的进给量为0.1mm/r三.主轴转速（1）粗车端面时的主轴转速为1400r/min（2）粗车外表面时的主轴转速为1000r/min（3）半精车外锥面时的主轴转速为1000r/min（4）粗车内孔时的主轴转速为1000r/min（5）钻内部深孔时的主轴转速为550r/min（6）粗车内锥面时的主轴转速为700r/min（7）半精车内表面时的主轴转速为700r/min（8）精车外表面及端面时的主轴转速为1400r/min（9）精车25的外圆锥面及R2的圆弧面时的主轴转速为700r/min（10）精车15的外圆锥面及R2圆弧面时的主轴转速为700r/min（11）精车外表面时的主轴转速为1000r/min（12）加工深处￠18.7的内孔及端面时的主轴转速为1000r/min7．填写数控加工工序卡和刀具卡（见附录3）-10-参考文献蒋勇敏续永刚.2007.数控机床的使用与维护.北京：科学出版社田春霞.2003.数控加工工艺.机械工业出版社蔡兰王雷.2005.数控加工工艺学.化学工业出版社韩鸿鸾刘德成.2005.数控加工工艺.中国电力出版社崔兆华韩鸿鸾2007数控加工工艺中国石化出版社小结