圆锥轴加工工艺分析与数控编程
圆锥轴加工工艺分析与数控编程[20200113161902]
日期： 2012年11月10日 【摘要】
数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。
本文根据数控机床的特点，针对圆锥轴进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。
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关键字:】数控编程；工艺分析；加工程序。
引言 1
一、数控加工工艺分析 2
（一）、零件图 2
（二）、技术要求 2
（三）、零件图分析 3
（四）、加工工艺方法 3
（五）、加工工艺路线 3
二、零件的装夹 3
（一）、定位基准的选择 3
（二）、定位基准选择的原则 4
（三）、确定零件的定位基准 4
（四）、装夹方式的选择 4
（五）、数控车床常用的装夹方式 4
（六）、确定合理的装夹方式 5
三、刀具及切削用量 5
（一）、选择数控刀具的原则 5
（二）、选择数控车削用刀具 6
（三）、设置刀点和换到点 7
（四）、确定切削用量 7
四、圆锥轴零件的加工 8
（一）、圆锥轴零件加工工艺分析 8
（二）、圆锥轴零件加工工艺 9
（三）、软件编程 11
（四）、软件设计 12
（五）、Mastercam软件加工 13
总结 16
参考文献 17
致谢词 18
引言
数控加工是机械制造中的先进加工技术，是一种高效率，高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可以有效的解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，成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，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物。
本文以切削用量的选择，工件定位装夹，加工工序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析， 确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位加紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺要完整，并能指导实际生产。
一、数控加工工艺分析
（一）、零件图
图1-1 圆锥轴尺寸图
（二）、技术要求
圆锥轴零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。
1.尺寸精度
起支撑作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对起尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。
2.几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
3.相互位置度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功能决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴的回轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支撑轴的径向跳动一段为0.01～0.03mm ，高精度轴（如主轴）为0.001～0.005mm 。
4.表面粗糙度
一般与传动件想配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm 。与轴承相配合的支撑轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm 。
（三）、零件图分析
圆锥轴零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。该零件表面由圆柱面、圆锥面、逆圆弧、槽、螺纹等表面组成。圆柱面直径、圆锥面直径的尺寸和锥面的锥角的精度要求较高；大部分的表面粗糙度为Ra3.2μm。零件的材料为45钢，毛胚选Φ33x70mm的热轧棒料，在锯床上按70mm长度下料。切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。
（四）、加工工艺方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。犹豫获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有很多，因此在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。
通过以上数据分析，考虑加工的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。
通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。
根据加工零件的外形和材料等条件，选用CK6140数控机床。
图1-2 CK6140数控机床
（五）、加工工艺路线
预备加工---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹---工件掉头---车端面---粗车右端面轮廓---精车右端面轮廓
二、零件的装夹
（一）、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。
（二）、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。
（三）、确定零件的定位基准
圆锥轴零件外圆表面、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。
当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。
数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。
日期： 2012年11月10日 【摘要】
数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。
本文根据数控机床的特点，针对圆锥轴进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】数控编程；工艺分析；加工程序。
引言 1
一、数控加工工艺分析 2
（一）、零件图 2
（二）、技术要求 2
（三）、零件图分析 3
（四）、加工工艺方法 3
（五）、加工工艺路线 3
二、零件的装夹 3
（一）、定位基准的选择 3
（二）、定位基准选择的原则 4
（三）、确定零件的定位基准 4
（四）、装夹方式的选择 4
（五）、数控车床常用的装夹方式 4
（六）、确定合理的装夹方式 5
三、刀具及切削用量 5
（一）、选择数控刀具的原则 5
（二）、选择数控车削用刀具 6
（三）、设置刀点和换到点 7
（四）、确定切削用量 7
四、圆锥轴零件的加工 8
（一）、圆锥轴零件加工工艺分析 8
（二）、圆锥轴零件加工工艺 9
（三）、软件编程 11
（四）、软件设计 12
（五）、Mastercam软件加工 13
总结 16
参考文献 17
致谢词 18
引言
数控加工是机械制造中的先进加工技术，是一种高效率，高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可以有效的解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，成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，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物。
本文以切削用量的选择，工件定位装夹，加工工序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析， 确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位加紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺要完整，并能指导实际生产。
一、数控加工工艺分析
（一）、零件图
图1-1 圆锥轴尺寸图
（二）、技术要求
圆锥轴零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。
1.尺寸精度
起支撑作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对起尺寸精度要求较高（IT5～IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6～IT9）。
2.几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
3.相互位置度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功能决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴的回轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支撑轴的径向跳动一段为0.01～0.03mm ，高精度轴（如主轴）为0.001～0.005mm 。
4.表面粗糙度
一般与传动件想配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm 。与轴承相配合的支撑轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm 。
（三）、零件图分析
圆锥轴零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。该零件表面由圆柱面、圆锥面、逆圆弧、槽、螺纹等表面组成。圆柱面直径、圆锥面直径的尺寸和锥面的锥角的精度要求较高；大部分的表面粗糙度为Ra3.2μm。零件的材料为45钢，毛胚选Φ33x70mm的热轧棒料，在锯床上按70mm长度下料。切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。
（四）、加工工艺方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。犹豫获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有很多，因此在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。
通过以上数据分析，考虑加工的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。
通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。
根据加工零件的外形和材料等条件，选用CK6140数控机床。
图1-2 CK6140数控机床
（五）、加工工艺路线
预备加工---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹---工件掉头---车端面---粗车右端面轮廓---精车右端面轮廓
二、零件的装夹
（一）、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。
（二）、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。
（三）、确定零件的定位基准
圆锥轴零件外圆表面、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。
当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。
数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。
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