轴类零件数控加工工艺分析

轴类零件数控加工工艺分析(总17页)

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对于轴类零件数控加工与在普通机床上加工所涉及的工艺问题大致相同，处理方法也无多大差别。首先要对被加工零件进行工艺分析和处理，然后根据工艺装备（机床、夹具、刀具等）的特点拟定出合理的工艺方案，最后编制出零件加工的工艺规程（简称工艺）和加工程序。 工艺规程是工人在加工时的指导性文件。由于普通机床受控于操作工人，因此，在普通机床上用的工艺规程实际上只是一个工艺过程卡。机床的切削用量、进给路线、工序的工步等，往往都是有操作工人自行选定。而轴类零件的数控加工的程序是数控机床的指令性文件，数控机床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。因此，轴类零件的数控加工程序与普通机床工艺规程有较大的差别，涉及的内容也较广，数控机床加工程序不仅包括零件的工艺过程，还要包括切削用量，进给路线，刀具尺寸以及机床的运动过程。因此，要求编程人员对数控机床的性能，特点，运动方式，刀具系统，切削规范以及工件的装夹方法都要非常熟悉。 工艺方案的好坏，不仅会影响机床效率的发挥，而且将直接影响零件的加工质量。因此，我们要正确合理的安排轴类零件在数控机床上加工工艺。

关键词： 加工工艺文件 ；加工路线 ；数控编程 ；加工余量的确定 ；加工工艺设计。

目 录 1数控加工工艺文件…………………………………………………………………1 概述………………………………………………………………………………1 工序卡……………………………………………………………………………1 数控刀具调整单…………………………………………………………………1 机床调整单………………………………………………………………………1 数控加工程序单…………………………………………………………………1 2加工路线的确定……………………………………………………………………2 概述………………………………………………………………………………2 最短的空行程路线………………………………………………………………2 最短的切削进给路线……………………………………………………………2 3手工编程……………………………………………………………………………3 手工编程的数学处理……………………………………………………………3 手工编程实例分析………………………………………………………………4 4加工余量的确定……………………………………………………………………5 概述………………………………………………………………………………5 影响加工余量的因素……………………………………………………………5 确定加工余量的方法……………………………………………………………5 5工序尺寸及其公差的确定…………………………………………………………6 概述………………………………………………………………………………6 工序尺寸及公差的计算…………………………………………………………6 6轴类零件数控加工工艺设计过程…………………………………………………7 数控加工工艺设计准备…………………………………………………………7 机床的选择………………………………………………………………………7 对刀点与换刀点的选择…………………………………………………………7 加工方法的选择与加工方案的确定……………………………………………8 切削用量的确定…………………………………………………………………8 进给路线的确定…………………………………………………………………8 7轴类零件数控加工工艺分析实例…………………………………………………9 结论…………………………………………………………………………………12 参考文献……………………………………………………………………………13 致谢…………………………………………………………………………………14

1 数控加工工艺文件 概述 数控加工工艺文件主要包括数控加工工序卡，刀具调整单，机床调整单，零件加工程序单等。这些文件尚无统一的标准，各个企业可根据单位的特点制定上述工艺文件。

工序卡 数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，但不同的是该卡中反应使用的辅具，刀具切削参数，切削液等。它是操作人员配合数控程序进行数控加工的主要指导性工艺资料。

刀具调整单 刀具调整单主要包括数控刀具卡片和数控刀具明细表两部分。 刀具卡主要反映刀具编号，刀具结构，尾柄规格，组合件名称代号，刀片型号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据。

机床调整单 它是机床操作人员在加工前调整机床的依据。主要包括机床控制面板开关调整单和数控加工零件安装零点设定卡片两部分。 几点说明如下： 1. 程序中给出速度代码（如F1,F2或F100，等）在机床调整单中给出各个代码的进给速度值。 2. 对于有刀具半径补偿运算的应将补偿开关记入机床调整单。 3. 冷却方式开关给出的是油冷还是雾冷。

加工程序单 它是由编程员根据工艺分析情况经过数值计算，按照机床特定的指令代码编制。它是记录数控加工工艺过程，工艺参数，位移数据清单。也是手动数据输入和署备控制介质，实现数控加工的主要依据。

2 加工路线的确定 概述 在数控机床加工过程中，每道工序加工路线的确定都非常重要。因为它与工件的加工精度和表面粗糙度直接相关。 在数控加工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称加工路线。 加工路线的确定原则： 1. 应保证被加工零件的精度和表面粗糙度且效率较高。 2. 使数值计算简便，减少编程工作量。 3. 使加工路线最短，减少程序段，减少空刀时间。 进给路线指刀具从对刀点开始运动起，直至返回该点并结束加工程序。 所经过的路线包括切削加工路径，刀具引入，切出等非切削空行程。在保证加工质量前提下，使加工程序具有最短进给路线，可减少执行时间，刀具消耗及机床滑动部件的磨损。

最短空行程路线 方法：巧用起刀点；巧设换刀点；合理安排“回参考点”路线；巧排空程进给路线。

最短的切削进给路线 在安排粗加工和半精加工时应考虑被加工零件的刚性及加工的工艺性要求。 确定加工路线时考虑工件的加工余量和机床，刀具的刚性来确定一次进给还是多次进给。 加工过程中，在轮廓加工中，应避免进给停顿，以免留下刀痕，影响表面粗糙度的要求。

3 手工编程 手工编程的数学处理 数值换算：图样上的尺寸基准与编程所需要的尺寸基准不一致时，应将图样上的换算为编程坐标系中的尺寸。 直接换算：即直接通过图样上的标注尺寸即可获得编程尺寸的一种方法。

手工编程实例分析 所选择数控机床为：数控车床，系统为法拿克。 编程所需要的常用指令：编程指令；刀具功能指令；主轴转速；程序名；程序内容；程序结束指令。 编程指令：G00 快速点定位；G01 直线插补 ；G02顺时针圆弧插补 ；G03 逆时针圆弧插补 ；G04 暂停 刀具功能指令：T0101 即前两位为刀位号，后两位为刀补模号。 主轴转速：S500;S1000 r/min 程序名：法拿克：O0001（1-9999） 程序结束：M5;M2 例图

304051550

编程： O0001 M3 S500 T0101 (粗加工) G0 X50 Z1 G1 X46 Z-15 G0 X50 Z1 G1 X42 Z-15 G0 X45 Z1 G1 Z-15 G0 X42 Z1 G1 X36 Z-5 G0 X40 Z1 G1 X32 Z-5 G0 X40 Z1 G1 Z-5 G0 X40 Z1 S1000 T0202 (精加工) G1 X30 Z-5 X40 Z-15 X51 G0 X100 Z100 M5 M2

注：毛坯直径为50mm；长度为30mm。最大切削深度为4mm；精加工余量为；刀具号为T0101为粗加工90度硬质合金车刀，T0202为粗加工90度硬质合金车刀。

4 加工余量的确定 概述 加工余量是指加工过程中所切去的金属层厚度，余量有工序余量和加总余量之分。 加工余量是相邻两工序的工序尺寸之差，加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各个工序余量之和。 加工余量有单边余量和双边余量之分。平面加工余量指单边余量，等于实际切削金属层厚度，对于内圆和外圆等回转体表面，加工余量指双边余量。即指直径方向计算实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。 由于工序尺寸有公差，实际切除的余量是一个变值，因此，工序余量分为基本余量，最大工序余量和最小工序余量。 为了便于加工，工序尺寸的公差一般按入体原则标注。即被包容面的工序尺寸取上偏差为零，包容面的工序尺寸取下偏差为零，毛坯尺寸的公差一般采取双向的对称分布。

影响加工余量的因素 上工序的各种表面缺陷和误差 为了使工件的加工质量逐渐提高，一般每道工序都应切到待加工表面以下的正常金属组织，将上工序留下的表面粗糙度和缺陷层全部切去。 上工序的尺寸公差直接影响本工序的基本余量，因此，本工序的余量应包含上工序的尺寸公差。 本工序的装夹误差 装夹误差包括定位误差，夹紧误差，夹具本身的误差。由于装夹误差的影响，使工件待加工表面偏离了正确的位置，所以确定加工余量时还应考虑装夹误差的影响。

确定加工余量的方法 一般有： 经验估算法 此法是凭借工艺人员的实践经验估计加工余量。 查表修正法 将工厂生产实践和实验研究积累的有关加工余量的资料制成表格，并汇编成手册。 分析计算法 此法根据加工余量计算公式和一定的实验资料对影响加工余量的各个因素进行综合分析和计算来确定加工余量的一种方法。

5 工序尺寸及其公差的确定