阶梯轴的数控车削加工基本工艺设计刘瑾.doc

浅谈阶梯轴加工工艺

摘要：本次毕业设计内容是设计阶梯轴数控车削加工工艺并编写该轴数控加工程序，轴类零件是常用典型零件之一，它在机械制造及生产领域有十分重要作用，因其特有长处应用范畴越来越广。该轴加工过程中，要依照数控车削工艺特点，对该轴设计合理加工工艺，对轴类零件工艺规程制定，对提高轴类零件综合性能有至关重要作用。在数控机床上加工零件，与普通机床有所不同，不但要考虑夹具、刀具、切削用量等常规工艺选取，在制定过程中不但要考虑该轴技术规定，对表面、键槽等粗糙度和位置度规定，更要考虑对刀点、程序点等设立，在保证质量前提下，尽量提高机床加工效率、减少劳动强度等，最后编制出合理该轴数控加工程序。
核心词：加工工艺、数控编程、阶梯轴
引言：在数控车床生产实习过程中加工阶梯轴是基本实习课题之一，阶梯轴在数控车床上加工时会常浮现扎刀现象、精度偏差大、阶梯轴工件广泛被用在各种机床上，诸多操作者都是由于无法迅速去除粗偏差大、加丁余量和将精加工余量留得过多或过少，导致加工速度太慢或将工件报废。理解数控车削加工可以更好运用车削加工提高安全性和经济效益，充分熟悉车削加工工艺特点，可以对零件做出对的加工工艺路线，从而生产出合格零件，提高工件加工质量。在数控机床上加工零件，与普通机床有所不同，不但要考虑夹具、刀具、切削用量等常规工艺选取，在制定过程中不但要考虑该轴技术规定，对表面、键槽等粗糙度和位置度规定，更要考虑对刀点、程序点等设立，在保证质量前提下，尽量提高机床加工效率、减少劳动强度等。

一、 零件工艺分析
1.2零件加工工艺分析
(1) 构造工艺性分析
1) 零件构造工艺性
零件构造工艺性是指在满足使用规定前提下,零件加工可行性和经济性,换言之,就是使设计零件构造要便于加工成型并且成本低,效率高.
2) 零件构造工艺性分析内容
① 审查与分析零件图纸中尺寸标注办法与否符合数控加工特点
② 审查与分析零件图纸中构成轮廓几何元素条件与否充分,对的.
③ 审查与分析在数控车床上进行加工时零件构造合理性.
(2) 零件精度与技术规定分析
零件精度与技术规定分析重要内容涉及：
1) 分析零件精度与各项技术规定与否齐全,合理.对采用数控车削加工表面,其精度规定应当尽量一致,以便最后可以一次走刀持续加工.
2) 分析工序中数控加工精度能否达到图纸规定.注意给后续工序留有足够加工余量.
3) 找出零件图纸中有较高位置精度表面,决定这些表面能否在一次安装下完毕.
4) 对零件表面粗糙度规定较高表面或对称表面,拟定使用恒线速功能进行切削加工.
1.3拟定材料和毛坯
合理选用材料和规定热解决技术规定，对提高轴类零件强度和使用寿命有重要意义，同步，对轴加工过程有极大影响。该材料为45钢。
图 1
1.4拟定零件定位基准和装夹方式：
（1）定位基准：拟定坯件轴线和右端面交点为定位基准。
（2）装夹方式：左端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶装夹方式。
1．5 轴类零件技术规定
依照轴类零件功用和工作条件，其技术规定重要在如下方面：
⑴ 尺寸精度 轴类零件重要表面常为两类：一类是与轴承内圈配合外圆轴颈，即支承轴颈，用于拟定轴位置并支承轴，尺寸精度规定较高，普通为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。
⑵ 几何形状精度 重要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面圆度、圆柱度。其误差普通应限制在尺寸公差范畴内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
⑶ 互相位置精度 涉及内、外表面、重要轴面同轴度、圆径向跳动、重要端面对轴心线垂直度、端面间平行度等。
⑷ 表面粗糙度 轴加工表面均有粗糙度规定，普通依照加工也许性和经济性来拟定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。
⑸ 其她 热解决、倒角、倒棱及外观修饰等规定
二、制定加工方案
1、粗车外形，留1.0mm（直径量）精车余量。
2、精车。
3、车螺纹。

三、拟定加工路线
3.1 按由粗到精、由近到远（由右到左）原则，拟定加工路线。
（1）用G71粗加工出零件外轮廓，详细加工路线为先倒角（1×45°）→切削Φ24→切削Φ28→切削Φ40→切削Φ45。
（2）用G70精车轮廓（重复粗车路线）。
（3）最后切削螺纹。
3．2切削用量选取
　数控车削加工中切削用量涉及背吃刀量ap、主轴转速S（或切削速度υ）及进给速度F（或进给量f ）。 
对于不同加工办法需选用不同切削用量。
1）切削深度拟定
切削深度又称背吃刀量，背吃刀量依照机床、工件和刀具刚度来决定，在刚度容许条件下，应尽量使背吃刀量等于工件加工余量(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，数控车床普通取0.1-0.5mm。
2）进给量拟定
进给速度是数控机床切削用量中重要参数，重要依照零件加工进度和表面粗糙度规定以及刀具、工件材料性质选用。最大进给速度受机床刚度和进给系统性能限制。普通粗车选用较高进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选取较低进给速度，得出下表

粗
精
外圆
150mm/min
120mm/min
槽
60mm/min

3）主轴转速拟定
主轴转速应依照容许切削速度和工件（或刀具）直径来选取。依照本例中零件加工规定，刀具材料为工具钢，粗加工选取转速500r/min,精加工选取800r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，切槽切削刀较大，采用200 r/min更稳妥。
3.3选取刀具

刀具卡
零件名称
传动轴
零件图号
A-1
数控系统
FANUC
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀具材料
刀尖半径
刀位点
加工表面
1
T01
外圆粗车右偏刀，主偏角90°副偏角35°
YT20
0.2
刀尖点
粗车外形
2
T01
外圆粗车右偏刀，主偏角90°副偏角35°
YT20
0.2

精车外形轮廓
3
T02
2mm切断刀
YT20
0.2
左刀尖
车断
4
T03
60°外螺纹车刀
W18Cr4V

粗、精车外螺纹
“对刀点"就是在数控机床上加工零件时,刀具相对于工件运动起点，是用于拟定工件坐标系，系中位置基准点。[12]"换刀点"是指刀架转位换刀时位置.对轴进行分析，拟定以工件右断面与轴心线交点0为工件原点，建立 XOZ 坐标系。可采用手动试切对刀办法，把点0作为对刀点，换刀点设立在工件坐标系X100Z150处。
3.3加工工艺卡
零件名称
轴类图
零件图号
3-1
数控系统
FANUC
毛坯种类
圆 钢
材料牌号
45钢
毛坯尺寸
￠50mm×200mm
序号
工种
工步
工 序 内 容
G功能
T功能
转速
(r/min)
进给速度(mm/min)
1
下料

￠50mm×200mm

2
车

三爪自定心卡盘夹持工件毛坯外圆

1
车端面见平
G01
T0101
800
0.15

3
粗车￠46mm，长32mm
G71
T0101
800
0.15

4
粗车￠41mm，长68mm

5
粗车M24mm，长28mm

6
车另一端面，保证总长120 mm
G01
T0101
800
0.15

7
检查

1
精车￠45mm，长30mm

G71

T0101

800

0.1

2
精车￠40mm，长65mm

3
精车M24mm，长25mm

4
精车4mm×2.5mm槽，
G01

T0404

800

0.05

5
车螺纹
G92
T0202
400
2

6
车24mm×2mm 长21mm
G91
T0404
300
0.05

7
倒外角1.5mm×45°,1处

8
检查

四、程序
粗车
O0001；
M03 S800；
T0101:；
G00 X50 Z5;
G71 U1R0.5;
G71 P70Q170U0.5F0.02;
G00 X21;
G01 Z0;
X24Z-15；
Z-25;
X28;
X40W-20;
W-15;
G02 X40W-20R30;
G01 Z-90;
X45;
W-30;
G00 X100Z150;
M00;
精车
M03S1200;
G00 X50Z5;
X24Z1;
G70 P70Q170F0.1;
G00 X100;
Z150;
Ｍ００；　
　　　切槽
M03S500T0202;
G00 X25Z5;
Z-25;
G01 X20F0.05;
G00 X100；
Z150;
M00;
　凹弧
M03S800;
T0303;
G00 X50Z5;
G00 Z-60;
G01 X40;
G02 X40W-20R60F0.2;
G00 X45;
Z-60;
G01 X40;
G02 X40W-20R50;
G00 X45;
Z-60;
G01 X40;
G02 X40W-20R40;
G00 X45;
Z-60;
G01 X40;
G02 X40W-20R40;
G00 X45;
Z-60;
G01 X40;
G02 X40W-20R335;
G00 X45;
Z-60;
G01 X40;
G02 X40W-20R30;
G00 X100;
Z150;
M00;
　　　车螺纹
M03S400T0303;
G00 X24Z5;
G92 X23.5Z-22F2;
X23;
X22.8;
X22.65;
G00 X100;
Z150;
M05;
M30;