A186螺紋軸的數(shù)控加工 聲 明 本人所呈交的 A186螺紋軸的數(shù)控加工，是我在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)和查閱相關(guān)著作下獨(dú)立進(jìn)行分析研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個(gè)人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中作了明確說明并表示謝意。 作者簽名： 楊峰 日 期： 2015年4月10日 摘 要科技的日益發(fā)展，數(shù)控技術(shù)在企業(yè)中占的比例越來越大。本設(shè)計(jì)對(duì)零件的全面要求進(jìn)行分析，加工方法的擇優(yōu)選取，加工工藝的設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮數(shù)控加工在當(dāng)今社會(huì)上展現(xiàn)的特點(diǎn)。本文以A186螺紋軸為例，從機(jī)床，加工方案，零件加工順序，刀具，夾具和切削用量，零件程序幾方面全面闡述了該零件的整個(gè)加工過程。關(guān)鍵詞：工藝分析；刀具；切削用量；加工程序目錄引 言1一、 零件圖的分析21.1 零件結(jié)構(gòu)工藝21.2 零件技術(shù)要求2二、零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)42.1 零件毛坯42.2 定位基準(zhǔn)42.3 裝夾方式42.4 表面加工方法42.5 加工順序52.6 工序的最終確定5三、 設(shè)備及其工藝裝備的選擇63.1 機(jī)床的選擇63.2刀具的選擇6四、 切削用量的選擇8五、數(shù)控加工程序的編制及仿真加工95.1 編程方式95.2 編程原點(diǎn)的確定95.3 走刀路線的確定95.4 基點(diǎn)坐標(biāo)的確定105.5 程序的編寫115.5.1 編程代碼的解析115.5.2 加工程序表125.6 仿真加工15結(jié)束語17致 謝18參考文獻(xiàn)19 引 言本文主要講述A186零件的加工工藝設(shè)計(jì)及數(shù)控編程，首先對(duì)零件的圖紙進(jìn)行分析，緊接著對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，確定零件的毛坯、定位基準(zhǔn)、加工方案、切削用量、設(shè)備及工藝裝備等，然后制定零件的加工工藝卡片，最后編制出零件的數(shù)控加工程序。這些工作都是本人實(shí)習(xí)期間的親身經(jīng)歷，運(yùn)用學(xué)校所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，在老師和師傅的幫助下解決了A186零件的數(shù)控加工難題。17 一、 零件圖的分析A186螺紋軸如圖1.1所示，其材料為45鋼，單擊小批量生產(chǎn)。圖1-1 零件圖1.1 零件結(jié)構(gòu)工藝該零件的結(jié)構(gòu)：圓錐面、圓弧面、溝槽、螺紋、內(nèi)孔等。1.2 零件技術(shù)要求零件的技術(shù)要求：尺寸、形狀、位置、精度等，這是決定零件能否被使用的決定性參數(shù)。該零件的各項(xiàng)技術(shù)要求如表1-1所示。表1-1 技術(shù)要求加工表面尺寸偏差（mm）公差及精度等級(jí)表面粗糙度(um)18外圓58IT73.224外圓24IT71.626外圓26IT71.632外圓32IT73.230外圓30IT73.2182槽18IT123.2M222M22IT123.228內(nèi)孔28IT71.6二、零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是零件在加工前必不可少的重要步驟，是零件加工前的準(zhǔn)備，其內(nèi)容包括定位基準(zhǔn)的確定、裝夾方式、加工方法、工序及工步的劃分、切削用量、機(jī)床、刀具等內(nèi)容，下面進(jìn)行逐一分析。2.1 零件毛坯根據(jù)零件圖樣中對(duì)工件材料的規(guī)定，工件材料確定為45鋼。毛坯的尺寸為36mm115mm圓棒料。2.2 定位基準(zhǔn)定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種。粗基準(zhǔn)是用未加工表面作為定位基準(zhǔn)，精基準(zhǔn)是用己加工表面作為定位基準(zhǔn)。遵循基準(zhǔn)重合原則，即力求設(shè)計(jì)、工藝和編程的基準(zhǔn)相對(duì)統(tǒng)一，這樣能夠減少因基準(zhǔn)不一致產(chǎn)生的形狀、精度等的誤差。該零件為回轉(zhuǎn)型零件，其加工2次成型，故只有一個(gè)精基準(zhǔn)，基準(zhǔn)為端面及回轉(zhuǎn)中心線。2.3 裝夾方式根據(jù)零件的尺寸和精度要求，選擇車床通用的三爪自定心卡盤。三爪自定心卡盤的有點(diǎn)在于自動(dòng)定心，夾持范圍大，適用范圍廣。零件第一次裝夾時(shí)車削左端，此次裝夾可直接采用機(jī)床的三爪卡盤進(jìn)行裝夾，第二次裝夾時(shí)，車削右端，端面及其內(nèi)孔，由于左端裝夾面為已加工面，且表面的光潔度較高，故需要墊上銅皮再用三爪卡盤裝夾。2.4 表面加工方法（1）外輪廓的加工方法該零件的外輪廓成階梯狀，其加工是先加工左端，再加工右端，左右兩端的輪廓成遞增，可采用G71的走刀方式進(jìn)行粗加工，G70進(jìn)行精加工。（2）外螺紋的加工方法外螺紋在加工前，首先車出螺紋大徑，然后再用G92的螺紋車削走刀方式進(jìn)行車削。2.5 加工順序切削加工工序的安排原則 基準(zhǔn)先行 選為精基準(zhǔn)的表面，如軸類零件的中心孔、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應(yīng)安排在初始工序加工完成。 先粗后精 各表面加工順序遵循粗加工、半精加工、精加工。 先主后次 先主要表面（裝配面、定位基準(zhǔn)面等），后次要表面（鍵槽、自由表面等）根據(jù)以上原則，確定該零件的加工順序：車左端面、粗車外輪廓、精車外輪廓、車槽、車外螺紋、調(diào)頭打中心眼、鉆孔、車端面、粗車外輪廓、精車外輪廓、粗鏜孔、精鏜孔。2.6 工序的最終確定零件的加工工藝路線：工序1：毛坯36mm115mm棒料。工序2：裝夾毛坯，向外伸出105mm，車外輪廓、割退刀槽、螺紋。 （1）：粗車外輪廓，58、24、R16圓弧、26、32，預(yù)留0.5mm精加工余量。 （2）：精車外輪廓，控制各表面粗糙度及精度。 （3）：車186槽。 （4）：車螺紋M22X2。工序3：調(diào)頭，車右端面、車外圓輪廓、鉆孔、鏜孔 （1）：粗車外輪廓30mm，留0.5mm精加工余量。 （2）：精車外輪廓，保證總長110mm，控制精度。 （3）：鉆孔26 （4）：鏜孔28工序4：去除毛刺。工序5：質(zhì)檢。三、 設(shè)備及其工藝裝備的選擇3.1 機(jī)床的選擇本設(shè)計(jì)加工的零件特征包括：外圓、內(nèi)外槽、螺紋、圓弧、圓錐，加工工序復(fù)雜。選用CK61401000機(jī)床，該機(jī)床參數(shù)如下：床身上最大回轉(zhuǎn)直徑400mm卡盤直徑250mm拖板上最大回轉(zhuǎn)直徑210mm主軸轉(zhuǎn)速（機(jī)械）25-1600rpm變頻300-2000rpmX軸最大行程250mm尾座套筒內(nèi)孔錐度MT4Z軸最大行程1000mm尾座套筒移動(dòng)量140mm最大加工長度800mm尾座套筒直徑60mmX/Z軸快速進(jìn)給速度5/10m/min刀位數(shù)4X/Z軸脈沖當(dāng)量0.001mm刀方尺寸25mmx25mm定位精度0.01mm主電機(jī)功率5.5kw重復(fù)定位精度0.006mm機(jī)床外形尺寸(長寬高)2250mmx1200mmx1600mm主軸通孔直徑46mm機(jī)床重量2000kg主軸內(nèi)孔錐度MT3.2刀具的選擇通過零件圖的分析，該零件的內(nèi)外表面采用可轉(zhuǎn)位車刀進(jìn)行加工，溝槽使用切槽刀，螺紋選用硬質(zhì)合金刀進(jìn)行加工，刀具選用請(qǐng)參照表2-1。表2-1 刀具表刀具號(hào)刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料加工表面T01外圓粗車刀35左偏刀硬質(zhì)合金粗車外圓表面及端面T02外圓精車刀35左偏刀硬質(zhì)合金精車外圓表面及端面T03切槽刀4mm寬硬質(zhì)合金切螺紋退刀槽T04外螺紋車刀60左偏刀硬質(zhì)合金車外螺紋T05鏜孔刀6018方硬質(zhì)合金車內(nèi)孔四、 切削用量的選擇1、背吃刀量 粗加工時(shí)，在留下精加工余量后，盡量一次走刀切除全部余量，也可分多次走刀。精加工的加工余量相對(duì)較小，可一次性清除干凈。2、進(jìn)給速度 粗加工時(shí)，由于對(duì)零件的加工表面精度質(zhì)量等沒有太高的要求，這時(shí)主要根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)制的剛性和強(qiáng)度、刀桿的剛性和強(qiáng)度、刀具材料、刀桿和工件的尺寸以及已選定的背吃刀量等來選用合適的進(jìn)給速度。精加工時(shí)，則按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等來選用合適的進(jìn)給速度。3、切削速度 切削速度根據(jù)己選定的背吃刀量、進(jìn)給量及刀具耐用度進(jìn)行制定。實(shí)際加工過程中，也可根據(jù)個(gè)人生產(chǎn)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)和查表的方法來制定。粗加工時(shí)，一般選用較低的切削速度。精加工時(shí)，一般選用較高的切削速度。五、數(shù)控加工程序的編制及仿真加工5.1 編程方式（1）手工編程法由人工來完成整個(gè)程序的編制。程序員對(duì)于數(shù)控代碼、編程規(guī)則有較好的掌握以及具備良好的機(jī)械加工工藝方面的知識(shí)和強(qiáng)大的數(shù)值計(jì)算能力。（2）自動(dòng)編程法通過計(jì)算機(jī)軟件把零件圖紙信息轉(zhuǎn)換成數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序。（3）編程方法的選擇該零件的結(jié)構(gòu)為圓弧與直線組成，無雙曲線、拋物線、正弦曲線、橢圓等高級(jí)曲線，相對(duì)簡單所以選用手工編程。5.2 編程原點(diǎn)的確定該零件是回轉(zhuǎn)類零件，其編程坐標(biāo)系一般設(shè)定于工件的回轉(zhuǎn)中心上面，即工序2中的編程原點(diǎn)為左端面中心，工序3中的編程原點(diǎn)為右端面上。5.3 走刀路線的確定根據(jù)后面的5.6節(jié)中的仿真操作，自動(dòng)計(jì)算出G71復(fù)合車削循環(huán)以及車螺紋時(shí)的走刀路線如圖5-1所示。圖5-1走刀路線圖圖中紅色線為外圓粗/精車刀的走刀路線，藍(lán)色線為切槽刀的走刀路線和螺紋車刀的走刀路線。根據(jù)后面的5.6節(jié)中的仿真操作，自動(dòng)計(jì)算出G71復(fù)合車削循環(huán)以及鏜孔時(shí)的走刀路線如圖5-2所示。圖5-2走刀路線圖圖中紅色線為外圓粗/精車刀的走刀路線，黃色線為鏜孔刀的走刀路線。5.4 基點(diǎn)坐標(biāo)的確定在傳統(tǒng)的加工中，經(jīng)常采用人工計(jì)算的方式進(jìn)行計(jì)算坐標(biāo)點(diǎn)，由于科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，現(xiàn)在基本上都運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行坐標(biāo)點(diǎn)查找，圖5-2便是本次編程走刀路線中所需要用到的基點(diǎn)坐標(biāo)值。圖5-2 基點(diǎn)坐標(biāo)5.5 程序的編寫5.5.1 編程代碼的解析該零件圖使用G71外徑粗車循環(huán)指令，G70精車循環(huán)指令，G76螺紋車削指令。說明如下：1.G71外圓粗車循環(huán)格式：G71 Ud Re；G71 P ns Q nf Uu Ww F ；式中d為精加工每次切削深度；Ns為精加工程序段首程序段的序號(hào)；Nf為精加工程序段末程序段的序號(hào)；u為X軸方向精加工余量（直徑值）；w為Z軸方向精加工余量；E為退刀量；2.多重螺紋切削循環(huán)G92指令格式：G92X_Z_F_指令具備的功能：通過對(duì)螺紋的多次粗車、精車來完成規(guī)定牙高（總切削深度）的螺紋加工，假設(shè)自定義的螺紋角度不是0度，螺紋的切入點(diǎn)由螺紋牙頂端逐步移動(dòng)到螺紋牙底端，使得相鄰兩牙螺紋的夾角符合規(guī)定的螺紋角度。G92指令可用于加工帶螺紋退尾的直螺紋和錐螺紋，并能夠?qū)崿F(xiàn)單側(cè)刀刃螺紋切削，吃刀量遞減，有利于增加刀具的使用年限、提高螺紋的精度。注意：G92指令不能用于端面螺紋的加工。3.G70外圓精車循環(huán)格式：G70 Pns Qnf；ns精加工程序段首程序段的序號(hào)；nf精加工程序段末程序段的序號(hào)；5.5.2 加工程序表 零件左端加工程序表6 加工程序表程序名:O0001程序段號(hào)程序內(nèi)容程序段解釋N10O0001程序名N20M03S1000T01011號(hào)刀粗車N30G0X36Z1快速定位N40G71U1R1外圓車削循環(huán)N50G71P1Q2U0.5W0.1F200外圓車削循環(huán)N60N1G01X16F150直線插補(bǔ)N70Z0直線插補(bǔ)N80X18W-1倒角N90Z-12直線插補(bǔ)N100X22W-2.5直線插補(bǔ)N110Z-40直線插補(bǔ)N120X22直線插補(bǔ)N130X24W-1直線插補(bǔ)N140Z-52直線插補(bǔ)N150G03X26W-20R16圓弧插補(bǔ)N160G01W-12直線插補(bǔ)N170X32W-8直線插補(bǔ)N180Z-102直線插補(bǔ)N190N2G01X36直線插補(bǔ)N200G0X100Z100退刀210T002換刀N220S1200提高轉(zhuǎn)速精車N230G0X36Z1快速定位N240G70P1Q2精車循環(huán)N250G0X100Z100退刀N260M03S600T0303 換刀，切槽N270G0X25Z1快速定位N280Z-40 定位N290G01X18F50直線插補(bǔ)N300X22直線插補(bǔ)N310W3.5直線插補(bǔ)N320X18W-2.5直線插補(bǔ)N330G0X100退刀N340Z100 退刀N350M03S800T0404 調(diào)用外螺紋車刀N360G0X26Z1 快速定位N370G92X21.5Z-36F2外螺紋車削循環(huán)N380X21.1外螺紋車削循環(huán)N390X20.8外螺紋車削循環(huán)N4000X20.4外螺紋車削循環(huán)N410X20.1外螺紋車削循環(huán)N420X19.8外螺紋車削循環(huán)N430G0X100退刀N440Z100退刀N450M30程序停止零件右端加工程序表6 加工程序表程序名:O0002程序段號(hào)程序內(nèi)容程序段解釋N10O0002程序號(hào)N20M03S1000T0101調(diào)用1號(hào)刀具車外圓N30G0X36Z1快速定位N40G71U1R1外圓車削循環(huán)N50G71P1Q2U0.5W0.1F200外圓車削循環(huán)N60N1G01X25F150直線插補(bǔ)N70Z0直線插補(bǔ)N80X30直線插補(bǔ)N90Z-10直線插補(bǔ)N100N2X36直線插補(bǔ)N110G0X100Z100退刀N120T0202S1200提高轉(zhuǎn)速，換精車刀具N130G0X25Z1快速定位N140G70P1Q2精車循環(huán)N150G0X100Z100退刀N160M03S1000T0505換鏜孔刀N170G0X26定位N180Z1 定位N190G01X27F150 直線插補(bǔ)N200Z-12.9直線插補(bǔ)210X6直線插補(bǔ)N220G0Z1退刀N230X28定位N240G01Z-13直線插補(bǔ)N250X6直線插補(bǔ)N260G0Z100 退刀N270X100退刀N280M30程序結(jié)束5.6 仿真加工如圖5-3所示為斯沃仿真軟件中FANUC OiT數(shù)控車床仿真操作面板，下面運(yùn)用該機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行仿真加工。仿真加工的目的是為了驗(yàn)證所編制的程序的準(zhǔn)確性，該零件的加工程序，經(jīng)過斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件的驗(yàn)證，最后的仿真效果圖如圖5-4所示。圖5-3 FANUC OiT數(shù)控車床仿真操作面板圖5-4 仿真效果圖經(jīng)過仿真加工可以看出，該零件的程序準(zhǔn)確無誤，可以在機(jī)床上進(jìn)行首件加工了，由于仿真的機(jī)床跟實(shí)際的存在一定的區(qū)別，因此在實(shí)際加工中，需要采用單段運(yùn)行的方式進(jìn)行。結(jié)束語本次課題貫穿了我在整個(gè)大學(xué)生活中所學(xué)的專業(yè)知識(shí)與實(shí)踐操作技術(shù)，可以完美體現(xiàn)我們對(duì)于知識(shí)的掌握程度。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我進(jìn)步了很多，特別是解決實(shí)際問題的能力，能夠?qū)⑽以谌甑拇髮W(xué)生活中所學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中去，并通過不斷的實(shí)踐過程來發(fā)現(xiàn)我自生隱藏的問題，理論與實(shí)踐充分結(jié)合，加以研究并解決。撐著一葉扁舟的我我徜徉于書海之中，面對(duì)圖書館的書潮，我沒