回转类零件数控车削加工工艺.doc

郑州工业安全职业学院
毕业论文（设计）

题 目回转类零件数控车削加工工艺
的编制

姓 名 徐 洋
系 别 机 电 工 程 系
专 业 机 电 一 体 化
年 级 07级（）
指导教师

2010年 5 月 20 日

毕业论文（设计）成绩评定表
学 生
姓 名

学生所在系

专业
班级

毕业论文（设计）
课题名称

指导教师评语（应包括选题是否恰当、是否理论联系实际、论点是否正确、论证是否充分、语言是否通顺、结构是否合理、行文是否规范）：

成 绩：
指导教师签名：
年 月 日

系学术委员会意见（同意给优、良、及格、不及格等次）

签名：
年 月 日

数控车床产品零件加工

摘 要
本文主要针对回转轴类零件工艺进行数控加工工行分析，它意义深重，本文将对它进行讲述。零件的工艺设计内容主要有零件加工工艺过程设计、加工工序设计、程序设计，以及机床、刀具、夹具的选择等等。重点分析了零件的数控加工工艺过和和所采用的程序结构，例如如何合理运用G71，G73，G70，G92等常用复合循环指令进行零件的粗加工、精加工程序的编制。此外，在加工设计过程中也展开了相应的讨论，并且得出了此类回转型零件的一般加工步骤。
课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计算、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，自主选择，自主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一次综合练习。

关键词：尺寸精度，工艺设计，程序编制

目 录

摘 要 3
第1章 绪论 5
1.1 课题背景及意义 5
课题的背景 5
课题的意义 6
1.2 节标题数控机床的发展趋势 6
第2章 回转轴类零件加工工艺分析 7
2.1 数控加工工艺分析 7
结构工艺性 7
精度分析 7
加工工艺分析 8
2.2 螺纹加工工艺分析 9
螺纹的基础知识 9
螺纹的加工方法 10
第3章 回转类零件程序设计 12
参考文献 16
致谢 17

第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.1.1 课题的背景
目前，我国的机械设备的数控化率不足20%，而国外机械设备的数控化率已达到85%以上，随着先进的数控技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，需要大量的数控技术人才。同时，数控技术人员从业面非常广，可在模具业、钟表业、五金行业、大中小制造业、军工等企业从事电脑绘图、数控编程操作与设计、机床操作与维护、加工中心操作与维护、模具设计与制造、 电火花及线切割等工作，而人才市场上的数控技术人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一新进的大批二手机床成为机床大修及数控化改造行业的催化剂自改革开放以来，许多企业引进了一大批国外淘汰的旧机床，虽然有一部分尚能满足使用要求，但是多数由于缺少经验、技术、资料及备件等因素，造成虽廉价购进但却不能继续发挥作用而闲置的尴尬局面
国外机床的改造与翻新是近期发展起来的一个新兴产业，在先进国家已经形成了一定的规模和市场。而在我国，这一产业才刚刚兴起，按照应具备的条件来衡量还相距甚远。但是业内有识之士正在努力塑造自己、完善自己，相信不久的将来，一批具备一定条件和一定规模的机床改造翻新的专业化企业会成长。
如上所述，机床制造业在近年取得数控机床快速增长业绩下也面临着新的机遇与挑战。因此，对制造业发展动向的分析将有助于推进数控机床技术实现跨越式发展的目标。1998年美国为振兴其制造业制订了“集成制造技术计划及其路线图计划（IMTI及IMTR）”，提出了包括信息、制造和产品创新三个方面的六项策略。即：信息系统高度集成化企业管理系统的集成化；技术、制造与管理系统无缝联接，即插即用。制造系统敏捷化、柔性化、可重构与分布式生产；智能化的工艺与装备。 课题的意义
装备工业的技术水平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生活的最基本的生产资料，而数控又是当今先进制造技术和装备最核心和技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造业技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
1.2 数控机床的发展趋势
随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床出实现多台集中控制，甚至远距离遥控。 高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度保持性要好。 高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。 高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的发展方向，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。
模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还有一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩短与世界水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：1.加大力度实施质量工程，提高数控机床无故障率。2.跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。3.加大成套设计开发能力上求突破。4.发挥服务优势，扩大市场占有率。5.多品种制造，满足不同层次的用户。6.模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。数控机床使用范围越来越大，国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。

第2章 回转轴类零件加工工艺分析
2.1数控加工工艺分析
结构工艺性
图1所示为回转类零件图，外形规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及同轴度要求较高。零件结构较为复杂，包含了外圆弧、切槽、外螺纹、内孔加工且大部分的尺寸均达到IT8-IT7级精度。切槽、钻孔等的加工且大部分的尺寸均达到IT8-IT7级精度。

图 1 回转类零件图
2.1.2精度分析
该零件的加工精度比较高。φ38，φ28的精度可达IT7级，以及φ30，φ28，φ38的表面粗糙度均可达Ra1.6um，外螺纹精度等级为6g，其它尺寸精度则可达IT8级等。
2.1.3加工工艺分析
件1选用三爪卡盘装夹，使之与工作台X轴移动方向平行。毛坯为φ50×122的铁，工件材料为45号钢，根据零件图样要求其加工工序为：
工序一：装夹毛坯φ50mm,伸长90mm
工步1：车端面
工步2：粗车顺圆弧、逆圆弧（G73固定循环指令）
工步3：切槽

工序二：掉头装夹毛坯φ50mm
工步1：车端面
工步2：钻φ20与φ26
工步3：粗精车φ20与φ26（G71粗车、G70精车）

工序三：重新调头装夹毛坯φ50mm
工步1：精车顺圆弧、逆圆弧、槽
工步2：车螺纹（G92外螺纹加工）
工步3：切断保总长

2.2螺纹加工工艺分析
螺纹的基础知识
螺在圆柱或圆锥母体表面上制出的螺旋线形的、具有特定截面的连续凸起部分。
圆柱螺纹的主要几何参数有：
①外径（大径），与外螺纹牙顶或内螺纹牙底相重合的假想圆柱体直径。螺纹的公称直径即大径。
②内径（小径），与外螺纹牙底或内螺纹牙顶相重合的假想圆柱体直径。
③中径，母线通过牙型上凸起和沟槽两者宽度相等的假想圆柱体直径。
④螺距，相邻牙在半径线上对应两点间的轴向距离。
⑤导程，同一螺旋线上相邻牙在中径线上对应两点间的轴向距离。
⑥牙型角，螺纹牙型上相邻两牙侧间的夹角。
⑦螺纹升角，中径圆柱上螺旋线的切线与垂直于螺纹轴线的平面之间的夹角。
⑧工作高度，两相配合螺纹牙型上相互重合部分在垂直于螺纹轴线方向上的距离等。螺纹的公称直径除管螺纹以管子内径为公称直径外，其余都以外径为公称直径。螺纹已标准化，有米制（公制）和英制两种。国际标准采用米制，中国也采用米制。
圆柱螺纹中，三角形螺纹自锁性能好。它分粗牙和细牙两种，一般联接多用粗牙螺纹。细牙的螺距小，升角小，自锁性能更好，常用于细小零件薄壁管中本文零件中的零件就是三角罗纹,所以着重对三角螺纹作研究，有振动或变载荷的联接，以及微调装置等。
管螺纹用于管件紧密联接。矩形螺纹效率高，但因不易磨制，且内外螺纹旋合定心较难，故常为梯形螺纹所代替。
锯齿形螺纹牙的工作边接近矩形直边，多用于承受单向轴向力
圆锥螺纹的牙型为三角形，主要靠牙的变形来保证螺纹副的紧密性，多用于管件。
螺纹的加工方法
普通螺纹,英制螺纹和管螺纹的牙型都是三角形,所以统称为三角螺纹。
三角形螺纹的尺寸计算
普通螺纹的牙型和尺寸计算
普通螺纹是应用最广的的一种三角螺纹,它分为粗牙普通螺纹和细牙普通螺纹两种。当公称直径相同时,细牙普通螺纹比粗牙普通螺纹的螺距小。粗牙普通螺纹的螺距不是直接标注的。
普通螺纹的牙型角为60度
三角形螺纹的车削方法
三角形螺纹的车削方法有低速车削和高速车削两种。本零件应该用低速车削。
低速车削
低速车削时,使用高速刚螺纹车刀.并分别用粗车刀和精车刀对螺纹进行粗车和精车。低速车削螺纹的精度高.表面粗糙度小.但效率低。低速车削螺纹时应该注意车床和工件的刚度.螺距大小.选择不同的进刀方法。
车削三角形螺纹时切削用量的选择原则
工件材料
加工塑性金属时,切削用量应相应增大;加工脆性金属时,切削用量应相应减少。
加工性质
粗车螺纹时,切削用量可选得比较大,精车螺纹时候可以选的小点。
螺纹车刀的刚度
车外螺纹的时候,切削用量可以选得较大,车内螺纹时候,刀柄刚度较低,切削量取小些。
进刀方式
直进刀方式车削时,切削用量可以选小些。斜进刀方式和左右进刀切削量可以选择大些。车外螺纹选用外螺纹刀，一般选用G92，G76,这两个指令。 G76用法格式为：
G76 P（m）（r）（a） Q（△dmin） R（d）；
G76 X（U） Z（W） R（i） P（k） Q（△d） F（I） ；
但是一般都会用G92；而G92的格式又为；
G92 X（U）_ Z（W）_ F_ J_ K_ L；
一般车螺纹时，第一刀可以切大点，但是也不要太大，一般选个0.5就差不多了，最好多车几刀，最后一刀应该为螺纹小径，这样车出来的螺纹才会光滑。
车内螺纹同样也是这样的，只不过，在车内螺纹前先要钻孔，孔的直径不能超过内螺纹的直径，最好比内螺纹的直径小1-2mm。

第3章 回转类零件程序设计
3.1数控加工程序设计与编制
该零件图使用G71外径粗车循环指令，G70精车循环指令，G92螺纹车削指令，G73闭合车削循环指令。
说明如下分析
（1）G71
格式：
G71 U△d Re；
G71 P ns Q nf U△u W△w F ；
式中△d—精加工每次切深；
ns—精加工程序第一个程序段的序号；
nf—精加工程序最后一个程序段的序号；
△u—X轴方向精加工留量（直径值）；
△w—Z轴方向精加工留量；
e—退刀量；
（2）G92
格式：
G92 X(U) Z(W) F ；
式中｛X(U) Z(W) ｝—螺纹切削终点坐标；
F（ ）—螺纹的导程；
（3）G73
格式：
G73 U△i W△k R ；
G73 Pns Qnf U△u W△w F ；
ns—精加工程序第一个程序段的序号；
nf—精加工程序最后一个程序段的序号；
△u—X轴方向精加工留量；
△w—Z轴方向精加工留量；
△i—X轴方向的退出距离和方向；
△k—Z轴方向的退出距离和方向；
R( ) —粗切次数；
（4）G70
格式：
G70 Pns Qnf；
ns—精加工程序第一个程序段的序号；
nf—精加工程序最后一个程序段的序号；
:
刀具
中心钻T01
麻花钻2 T05
Z向铣刀T09
外圆左偏粗车刀T02
外圆切槽刀T06
45°端面刀T10
麻花钻1 T03
外圆螺纹刀T07
X向铣刀T11
外圆左偏精车刀T04
粗镗孔刀T08
精镗孔刀T12

程序
O0001；
M41；
G50 S1500；
N1;(外圆粗车)
G0 G40 G97 G99 S500 T0202 M04 F0.15;
X54. Z2. ;
F73 U1.5 W2 R2;
G73 P10 Q11 U0.5 W0.1;
N10 ;
G0 G42 X0.;
G01 Z0. ;
X22.;
X24. Z-1.;
Z-13.;
X22. Z-15.;
Z-20.;
X24.;
X28. Z-22.;
Z-30.;
G02 X25. Z-41. R15.;
G01 Z-52.;
X28.;
G03 X30. Z-54. R2.;
G01 Z-64.;
N11;
X38. Z-92.;
G28 U0 W0 T0 M05;
N3;（外圆精车）
G0 G40 G97 G99 S600 T0404 M04 F0.1;
X54. Z2.;
G70 P10 Q11;
G0 G97 S600 X100.;
G28 U0 W0 T0 M05;
N4;（切槽加工）
GO G40 G97 G99 S300 T0606 M04 F0.05;
X26. Z-15.;
GO1 X24.;
G01 X20. F0.2;
Z-16.;
GO X40.;
G01 Z-77.;
X34.F0.2;
G0 X40.;
G28 U0 W0 T0 M05;
M30;
N5;（螺纹加工）
G0 G40 G97 G99 S450 T0707 M04；
X26. Z-1.;
G92 X23.5 Z-16. F1.5;
X22.8;
X21.8;
X21.4;
G28 U0 W0 T0 M05;
M30;
N6;(内径粗加工)
G0 G40 G97 G99 S300 T0808 M03 F0.2;
X23. Z2.;
G71 P12 Q13 U-0.4 W0.1;
N12 G0 G41 X26.;
G01 Z0.;
Z-10.;
X20. Z-20.;
N13;
G40 X0.;
G28 U0 W0 T0 M05;
N7;(内径精加工)
G0 G40 G97 G99 S300 T1212 M04 F0.1;
X23. Z2.;
G96 S120;
G70 P12 Q13;
G28 U0 W0 T0 M05;
M30;

参考文献

[1]王道宏主编. 数控编程技术. 人民邮电出版社,2005.2
[2]曼初宏. 数控机床与机械结构. 机械工业出版社，2005.5
[3]周晓宏. 数控专业技能型人才培训用书. 中国电力出版社，2009.1
[4]卢小平等编. 数控机床加工与编程. 电子科学技术大学出版社，1999
[5]王高潮. 材料科学与工程导论. 机械工业出版社, 2006.01
[6]张秉荣. 工程力学. 科学出版, 2005.08
[7]伊常治. 机械设计制图. 高等教育出版社, 2004.11
[8]神太生. 车工技能实训. 江苏科技技术出版社, 2006.09
[9]马秋生. 机械设计基础. 化学工业出版社, 2005.12
[10]唐云圾. 机床电气控制. 中国劳动社会保障出版社, 2008.12
[11]胡瑞华. 金属材料与热处理. 高等教育出版社, 2002.02
[12]李继庆. 机械设计基础. 高等教育出版社, 2006.02
[13]王春燕. 机械原理. 机械工业出版社, 2001.01

致谢
本毕业的选题、设计内容、及设计的形成是在老师的悉心指导下完成的。在毕业论文的完成过程中倾注了老师大量的心血，因此，在论文完成之际，特向我尊敬的老师表示衷心的感谢。设计期间，我非常感谢实训处的老师，在论文的设计过程中，他教会了我许多加工实际操作方面的知识和加工工艺方面的知识。在我毕业设计的过程中，实习老师也给我讲解了一些工艺上的问题和要注意的事项，让我在做论文时思路更加清晰，在设计过程中我还得到了许多老师的认真指导，也非常感谢同学们，因为他们也帮了我很多才让我能很好的完成这次任务，我真的也很感谢他们。

徐 洋
2010.5. 20