轴类零件-本科毕业论文.doc

兰州职业技术学院毕业论文

兰州职业技术学院
毕业设计（论文）

课 题 轴类零件设计毕业论文

所属教学单位 兰州职业技术学院
专 业 数控专业
年 级 12数控（2）班
学 号 20122200
姓 名 史 英
指导教师 王雅孝

年 月 日

摘 要
中国在加入世界贸易组织后在新一轮国际产业结构变革中我国正逐步成为全球制造业的重要基地之一。“以信息化带动工业化，发挥后发优势，推动社会生产力的跨越式发展”是国家发展战略；特别是信息技术改造传统产业，促进产业结构优化升级，将成为今后一段时间制造业发展的主题之一。 科学技术领域中以数控技术为先导的先进制造技术正以前所未有的速度向前发展。先进数控技术显示出对经济发展的巨大推动作用而被世界上发达国家列为重点支持和发展与信息科学、材料科学、生命科学一起列为当今四大支柱科学技术。
数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他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。

目录
前言 1
第一章 零件图的加工工艺分析 2
1.1零件图 2
1.2装配图 3
1.3工艺分析 4
第二章 工件的装夹与确定 6
2.1定位基准的选择 6
2.2定位基准选择的原则 6
2.3装夹方式的选择 6
2.4装夹时应注意的问题 7
第三章工艺路线的分析与确定 8
3.1数控加工内容的选择 8
3.2数控机床的选择 9
3.3加工路线的安排原则 9
3.4零件工艺路线分析 10
3.5加工工序划分 10
第四章刀具的选择 12
4.1选择刀具的原则 12
4.2选择车削刀具 13
4.3设置对刀点和换刀点 14
4.4切削用量的确定 15
4.5刀具耐用度和寿命 16
第五章切削用量的选择 17
5.1粗加工时切削用量的选择 17
5.2精加工时切削用量的选择 17
5.3确定切削用量时应注意的问题 18
第六章零件道具卡与工艺卡制定 20
第七章数控加工程序的编制 26
7.1 确定坐标系及编程原点 26
7.2 加工程序 26
第八章数控车软件CAXA介绍与仿真 34
8.1软件介绍 34
8.2仿真图 38
第九章结束语 43
附录 44
参考文献 47
致谢 48

II

前言

数控技术是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械大等高端技术的产物。数控加工是机械制造中的先进的加工技术，也是一种高效率、高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应了现代化生产的需要，制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，其核心技术是数控技术，它的出现及所带来的巨大利益，已经引起了世界各国技术与工业界的普遍重视，目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，随着数控加工的日益普及，越来越多的数控机床用户感到，数控加工工艺掌握的水平是制约的手工编程与CAD/CAM集成化自动编程质量的关键因素。数控技术作为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是制造业提高产品质量和生产效率的重要手段，数控技术的应用水平更是体现国家综合国力的重要标志。数控技术在内容上主要介绍了数控车床、数控铣床、加工中心和电火花线切割机床的功能特点。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。数控编程设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程的学习并进行实习后，进行的一个重要教学环节。 通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼：
1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。
2、提高编程能力。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。
3、学会使用各类设计手册及图表资料。

第一章 零件图加工工艺分析
1.1零件图

1.2装配图

1.3工艺分析：
件一

该零件表面有圆柱、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸完整，选用毛坯为45#钢，￠60mmⅹ155mm,无表面粗糙度要求、热处理和硬度要求。由于图样上没有对精度要求，所以编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。
件二

该零件图由圆柱、圆锥和正弦函数组成。车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工零件，此零件没有公差要求和表面粗糙度，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为ф80mm*55mm。

件三

该零件图由外圆柱面，内孔，内槽，内螺纹和断面切槽组成。其主要特点是内外圆柱面和相关端面的形状。
装配

通过上图数据分析，考虑加工效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为中批量加工，故加工设备采用数控车床。

第二章 工件的装夹与确定

为了工件不致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位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安都有直接影响。但在数控机床上加工零件，工序集中，往往在一次装卡中就完成全部工序。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点。
2.1 定位基准的选择
在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理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，提高加工效率。工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。
由于零件表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。以体现定位基准是轴的中心线。
2.2 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。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、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。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。
2.3　装夹方式的选择
三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，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。
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，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。
用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时，要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。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准确。
1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，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，可用两顶尖装夹。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段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，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，轴向定位准
2.4 装夹时应注意的问题
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。因此，对零件的定位、夹紧要注意以下几个方面。
尽量采用组合夹具和标准化通用夹具，必要时才设计专用夹具，但结构应尽可能简单。
（2） 零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。
（3） 夹紧力应力求通过靠近主要支承点或在支承点所组成的三角形内。应力求靠近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。
（4）零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同一定位基准，同一装卡方式。
（5）若需要设计专用夹具，夹具结构应有足够的刚度和强度。
使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）。每个零件都需要加工两端，需要掉头，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到左端的Φ38mmx35mm的台阶可以用来装夹，因此先加工左端，然后调头夹住Φ38mmx35mm的台阶加工右端。

第三章 工艺路线的分析和确定
在数控机床上加工零件之前，首先得编程，而编程之前，又先得考虑工艺问题。采用什么设备，什么刀具，怎么安装，切削用量、走刀路线、加工余量怎么选取，历来是初学者难于下手的问题所在。在普通机床上零件加工的工艺过程实际上只是一个工艺过程卡，上述参数往往由操作人员自行决定。而数控机床是按照程序进行加工的，加工过程是自动的，因此，加工中的所有工序、工步、每道工序的切削用量、走刀路线、加工余量和所有刀具的尺寸、类型等都要预先确定好并编入程序中。为此，要求一个合格的编程员首先应该是一个很好的工艺员，对CNC机床的性能、特点和应用、切削规范和标准刀具系统等非常熟悉，否则就无法做到全面、周到地考虑零件加工的全过程并正确、合理地编制零件加工程序。

3.1数控加工内容的选择
数控加工前对工件进行工艺分析是必不可少的准备工作。无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的工件图进行分析、拟定工艺路线、设计加工工序。因此，合理的工艺设计方案是编制加工程序的依据，工艺分析没做好是数控加工出差错的主要原因之一，往往造成工作反复，工作量成倍增加的后果。编程人员必须首先做好工艺分析，再考虑编程。
当选择并决定对某个零件进行数控加工后，并非其全部加工内容都采用数控加工，数控加工可能只是零件加工工序中的一部分。因此，有必要对零件设计图样进行仔细分析，立足于解决难题、提高生产效率，充分发挥数控的优势，选择那些最适合、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容：   
(1) 普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。
(2) 普通机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。
(3) 普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚有加工能力的基础上进行选择。
相比之下，下列一些加工内容则不宜选择数控加工：
(1) 需要用较长时间占机调整的加工内容。
(2) 加工余量极不稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。
(3) 不能在一次安装中加工完成的零星分散部位，采用数控加工很不方便，效果不明显，可以安排普通机床补充加工。
此外，在选择数控加工内容时，还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素，要尽量合理使用数控机床，达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的，要防止将数控机床降格为普通机床使用。
3.2数控机床的选择
首先应根据被加工工件的尺寸技术要求进行工艺分析，根据工件的加工数量并考虑工件加工各项技术经济指标，合理的选用数控机床。
数控车床适于加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂曲线形成的模具内型腔；数控立式镗铣床和立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内、外型腔等；数控卧式镗铣床和卧式加工中心适于加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等；多坐标联动的卧式加工中心还可以用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。总之，不同类型的零件要选用相应的数控机床加工，以发挥数控机床的效率和特点。
3.3加工路线的安排原则
1.为了保证加工精度，粗、精加工最好分开进行。因为粗加工时，切削量大，工件所受切削力、夹紧力大，发热量多，以及加工表面有较显著的加工硬化现象，工件内部存在着较大的内应力，如果粗、精加工连续进行，则精加工后的零件精度会因为应力的重新分布而很快丧失。对于某些加工精度要求高的零件。在粗加工之后和精加工之前，还应安排低温退火或时效处理工序来消除内应力。
2.合理地选用设备。粗加工主要是切掉大部分加工余量，并不要求有较高的加工精度，所以粗加工应在功率较大、精度不太高的机床上进行，精加工工序则要求用较高精度的机床加工。粗、精加工分别在不同的机床上加工，既能充分发挥设备能力，又能延长精密机床的使用寿命。但是为了有更高的加工精度我们还是尽量采用一个机床上加工。
3.在机械加工工艺路线中，常安排有热处理工序。热处理工序位置的安排如下：为改善金属的切削加工性能，如退火、正火、调质等，一般安排在机械加工前进行。为消除内应力，如时效处理、调质处理等，一般安排在粗加工之后，精加工之前进行。为了提高零件的机械性能，如渗碳、淬火、回火等，一般安排在机械加工之后进行。如热处理后有较大的变形，还须安排最终加工工序（精磨）。
3.4 零件工艺路线分析
理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件，同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的2～3倍，所以，要充分发挥数控机床的这一特点，必须熟练掌握其性能、特点、使用操作方法，同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。由于生产规模的差异，对于同一零件的加工方案是有所不同的，应根据具体要求条件，选择经济、合理的工艺方案。
3.5 加工工序划分 　　
在数控机床上加工零件，工序可以比较集中,一次装夹应尽可能完成全部工序。与普通机床加工相比，加工工序划分有其自己的特点，常用的工序分原则有以下两种。

3.5.1 保证精度的原则
数控加工要求工序尽可能集中，常常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。对轴类或盘类零件，将各处先粗加工，留少量余量精加工，来保证表面质量要求。同时，对一些箱体工件，为保证孔的加工精度，应先加工表面而后加工孔。
3.5.2 提高生产效率的原则 　　
数控加工中，为减少换刀次数，节省换刀时间，应将需用同一把刀加工的加工部位全部完成后，再换另一把刀来加工其它部位。同时应尽量减少空行程，用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位。实际中，数控加工工序要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
3.5.3 加工路线的确定
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。
车螺纹时轴向进给距离的分析车螺纹时，刀具沿螺纹方向的进给应与工件主轴旋转保持严格的速比关系。考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降至零，驱动系统必有一个过渡过程，沿轴向进给的加工路线长度，除保证加工螺纹长度外，还应增加δ1（２～5mm）的刀具引入距离和δ2（１～
2mm）的刀具切出距离，如图所示。这样来保证切削螺纹时，在升速完成后使刀具接触工件，刀具离开工件后再降速。
车削加工顺序的安排制订零件车削加工顺序一般遵循下列原则。
①先粗后精 按照粗车→半精车→精车的顺序进行，逐步提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金属切除率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。精车要保证加工精度，按图样尺寸一刀切出零件轮廓。
②先近后远 在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。
③内外交叉 对既有内表面（内型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。
④基面先行原则 用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。

第三章 刀具选择

4.1选择刀具的原则　
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。

外圆车刀的组成
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，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。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选的低些。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。

刀片
4.2选择车削刀具　
数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。机夹可转位刀具在固定不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔等块结构。

常见的机架刀
选择刀具类型主发应考虑如下几个方面的因素：
（1）一次连续加工表面尽可能多。
（2）在切削过程中刀具不能与工件轮廓发生干涉。
（3）有利于提高加工效率和加工表面质量。
（4）有合理的刀具强度和耐用度。
在本次加工中所用的刀具为：
（1）平断面选用45°外圆车刀。
（2）为了减少刀具数量和换刀次数，在外圆粗车和精车选用90°硬质合金刀（为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选k r′=35º。）和35°硬质合金刀，（件二外轮廓是曲线，为了不损坏加工表面）。
（3）由于有内切槽和外切槽，为了减少换刀次数和节约时间，所以内外刀宽为4个宽的硬质合金刀。
（4）车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀和内螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.15～0.2㎜。
4.3设置对刀点和换刀点
刀具的选用、设计、制造正确与否，对机床的加工精度和效率有着重要影响。在专用机床上常采用多刀，复合刀具及特种刀具，从而使工序集中，机床结构简化，提高产品质量和生产效率。如果条件允许，应该首先选取标准刀具；为提高工序集中程度，或达到更高的精度，可采用复合刀具。但在确定复合刀具结构时，应尽可能采用组装式复合刀具。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与工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，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准上。实际操作机床时，可以通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合，所谓“刀位点”是指刀具定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。用手动对到操作，对刀精度较低，且效率低。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”时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他部件为准。选择对刀点的原则是：
（1）方便数学处理和简化程序编制；
（2）在机床上容易找正；
（3）加工过程中便于检查；
（4）引起的加工误差小。
对刀的目的是确定程序原点在机床坐标系中的位置。对刀点可以设在零件上、夹具上或机床上，但必须与程序原点有确定的坐标联系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选在零件的设计基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心作为对刀点。“换刀点”应根据工序内容安排。为了防止换刀碰伤工件，换刀点往往设在零件的外面。
4.4 切削用量的确定
4.4.1 切削用量
切削用量是指切削时各运动参数的数值，它是调整机床的依据。切削用量包括切削速度v、进给量f和切削深度ap，这三者常称为切削用量三要素。
1.切削速度v
切削速度是指主运动的线速度，单位为m/s（或m/min）。
V = pDn/1000
式中：D—车：工件待加工表面的直径；铣：刀具最大切削直径。（mm）
n—车：工件的转速；铣：刀具的转速（r/s或r/min，应与V对应）。
2.进给量f
进给量是指工件或刀具每转一周，刀具与工件之间沿进给方向的相对位移。外圆车削的进给量是指工件每转一周，刀具沿进给方向移动的距离，单位为mm/r。
车削时，由于车刀是多齿刀具，所以规定了每齿的进给量af，单位是mm/z。每齿进给量af、进给量f和进给速度F之间有如下关系
f=af·z (mm/r)
F=f·n (mm/min)
式中: z ——铣刀齿数（个）；
n ——工件的转速（r/ min）。
3. 切削深度ap
铣削时，这是指待加工表面与已加工表面的垂直距离，单位为mm。对于外圆车削来说，切削深度为
ap=（dw-dm）/2
式中 dw——工件待加工表面的直径（mm）；
dm——已加工表面的直径（mm）。
4.5 刀具的耐用度和寿命
4.5.1 刀具耐用度
刀具刃磨后，从开始切削到磨损值达到磨钝标准为止所经过的切削时间称刀具耐用度，通常用T表示，单位为分（min）或秒（s）；有时也用所加工零件的数量来表示。
4.5.2 刀具寿命
刀具寿命是指一把新刀用到报废为止所经历的切削时间，其中包含多次重磨（重磨次数以n表示）时间，所以刀具寿命等于刀具耐用度和（n+1）的乘积。
4.5.3 切削用量与刀具耐用度的关系
（1）当其他条件不变时，切削速度v提高一倍，耐用度大约将降低到原来的3.125%；
（2）若进给量f提高一倍，而其他条件不变，耐用度则降低到原来的大约21%；
（3）其它条件不变时，若切削深度ap提高一倍，则耐用度仅降低到原来的约78%。
由上可见，切削用量三要素对刀具耐用度的影响相差十分悬殊。因此实际使用中，在使刀具耐用度降低较少而又不影响生产率（金属切削率）的前提下，应尽量选取较大的切削深度ap和较小的切削速v度，使进给量f大小适中。　
4.5.4背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。

第四章 切削用量的选择

切削用量是指在切削过程中，选取的切削速度、进给量和切削深度的具体数值。合理选择切削用量，对于保证质量、提高生产率和降低成本具有重要作用。提高切削速度、加大进给量和切削深度，都使得单位时间内金属的切除量增多，因而都有利于生产率的提高。但实际上它们受工件材料、加工要求、刀具耐用度、机床动力、机床和工件的刚性等因素的限制，不可能任意选取。合理选择切削用量，就是在一定条件下选择切削用量三要素的最佳组合。
切削用量的选择方法：
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保证加工精度，且在此基础上如何提高加工效率。因此，要求精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。
5.1 粗加工时切削用量的选择
粗加工时应尽快地切除多余的金属，同时还要保证规定的刀具耐用度。实践证明，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，影响最小的是切削深度。
（1）切削深度的选择 在机床有效功率允许的条件下，应尽可能选取较大的切削深度，使大部分余量在一次或少数几次走刀中切除。在切削表层有硬皮的铸、锻件或切削不锈钢等加工硬化较严重的材料时，应尽量使切削深度越过硬皮或硬化层深度。
（2）进给量的选择 根据机床-夹具-工件-刀具组成的工艺系统的刚性，尽可能选择较大的进给量。
（3）切削速度的选择 根据工件材料和刀具材料确定切削速度，使之在已选定的切削深度和进给量的基础上能够达到规定的刀具耐用度。粗加工的切削速度一般选用中等或较低的数值。
5.2 精加工时切削用量的选择
精加工时，首先应保证零件的加工精度和表面质量，同时也要考虑刀具耐用度和获得较高的生产率。
（1）切削深度的选择 精加工通常选用较小的切削深度来保证加工精度。
（2）进给量的选择 进给量的大小主要依据表面粗造度的要求选取，表面粗造度Ra的数值较小时，一般选取较小的进给量。
（3）切削速度的选择 精加工的切削速度选择应避开积屑瘤形成的切削速度区域，硬质合金刀具一般多采用较高的切削速度，高速钢刀具则采用较低的切削深度。
5.3 确定切削用量时应注意的问题
在确定切削用量时要根据机床说明书的规定和要求，以及刀具的耐用度去选择和计算，当然也可以结合实践经验，采用类比法去确定，在选择切削用量时要保证刀具能加工完一个零件。
（1）切削深度主要受机床、工件和刀具的刚度限制，在刚度允许的情况下，尽可能使切削深度等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。
（2）对于精度和表面粗糙度有较高要求的零件，应留有足够的加工余量。一般加工中心的精加工余量较普通机床的精加工余量小。
（3）主轴转速n要根据允许的切削速度v来选择：
式中：n ——为主轴转速（r/min）；
D ——为刀具直径（mm ）；
V ——为切削线速度（m/min ），受刀具耐用度的限制。
（4）进给速度F（mm/min）或进给量（mm/r）是切削用量的主要参数，在主轴转速一定的情况下，进给速度F决定了切削厚度。进给速度一定要根据零件加工精度和表面粗造度的要求，以及刀具和工件材料选取，并兼顾加工效率。
此外，在轮廓加工中当零件有突然的拐角时刀具容易产生“超程”。应在接近拐角前适当降低进给速度，过拐角后逐渐增速。一般数控机床的操作面板上都有一个进给速度倍率调节旋钮，可在绝大多数情况下（除攻丝外）对进给速度进行调节。因此编程F值可以取得高一些，而在实际切削时可按要求选用合适值。
　　主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速800r/min,精加工选择1000r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用500r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车800 r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用450 r/min更稳妥。
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。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。保证零件加工精度和表面粗糙度，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 零件的加工工艺

件一刀具卡
产品名称
轴
零件名称
型腔零件
零件图号
01
序号
刀具号
刀具
加工表面
备注
刀具规格名称
数量
刀具规格/mm
1
T01
90°硬质合金外圆车刀
1
25x25
粗精车外轮廓
自动
2
T02
硬质合金外切槽刀
1
25x25
切槽
自动
3
T03
硬质合金外螺纹刀
1
25x25
车螺纹
自动
4
T04
45°硬质合金外圆车刀
1
25x25
平端面
手动
编制

批准

共1页
第 1页

件一工序卡
件一工序卡
工序
程序编号
夹具名称
使用设备
001
O0001
三抓自动定心卡盘
立式华中数控车
工步
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/r·
进给速度/mm·
背吃刀量/mm
备注
1
车左端面
T04
25x25
600
80

手动
2
粗车左端外轮廓
T01
25x25
800
180
1
自动
3
精车左端外轮廓
T01
25x25
800
80
1
自动
4
切左端外槽
T02
25x25
450
30

自动
5
掉头
6
定总长
T04
25x25
600
80

手动
7
粗车外轮廓
T01
25x25
800
180
1
自动
8
精车外轮廓
T01
25x25
800
80
1
自动
9
切槽
T02
25x25
450
30

自动
10
加工螺纹
T03
25x25
500

自动
11
测量检验

件二刀具卡

产品名称
套筒
零件名称
型腔零件
零件图号
02
序号
刀具号
刀具
加工表面
备注
刀具规格名称
数量
刀具规格/mm
1
T01
45°硬质合金外圆车刀
1
25x25
平左端面
手动
2
T02
90°硬质合金外圆车刀
1
25x25
粗精车左端外轮廓
自动
3

Φ5中心钻
1

钻中心孔
自动
4

Φ20的麻花钻
1
120
钻Φ20的通孔
自动
5

Φ30的麻花钻
1
120
扩孔
自动
6
T03
90°硬质合金内镗刀
1
15x15
粗精镗左端内轮廓
自动
7
T04
35°硬质合金外圆车刀
1
25x25
粗精车曲线
自动

件二工序卡
件二工序卡
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
001
O0002
三抓自定心卡片
立式车床
工步
工步内容
刀具号
刀具规格/mm,
主轴转速/r·
进给速度/mm·
背吃刀量/mm
备注
1
平左断面
T01
25x25
400
80

手动
2
粗车外轮廓
T02
25x25
800
180
1
自动
3
精车外轮廓
T02
25x25
800
80
0.5
自动
4
钻中心孔

Ф5
600

手动
5
钻通孔

Ф20
300

手动
6
扩孔

Ф30
300

手动
7
粗车内表面
T02
15x15
800
150
1
自动
8
精车内轮廓
T02
15x15
800
80
0.5
自动
9
掉头
10
定总长
T01
25x25
400
80

手动
11
粗车外轮廓
T04
25x25
800
150
1
自动
12
精车外轮廓
T04
25x25
800
80
0