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毕业设计球头轴零件的加工工艺与编程22020年4月19日文档仅供参考 数控技术专业毕业设计说明书设计题目 球头轴零件的加工工艺与编程 摘 要世界制造业转移，这中国正在逐步成为世界加工厂美国，德国，韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁，机械，化工等重工业正逐渐向发展中国家转移中国当前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期未来 将是中国机械行业发展最佳时期现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床能够按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了这就是我们说的“数控加工”数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段本设计内容介绍了数控加工的特点，加工工艺分析以及数控编程的一般步骤并经过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法关键词：数控；加工；工艺；编程目 录1引 言 11.1数控技术的发展 11.2数控车削加工工艺分析的主要内容 22球头轴零件的加工工艺设计 32.1加工的内容及工艺分析 32.1.1球头轴加工的内容 32.1.2球头轴加工的工艺分析 42.2球头轴零件工艺路线的拟定 42.2.1工艺路线的确定 42.2.2辅助工序的安排 52.3数控机床及其工艺设备的选择 52.3.1数控机床的选择 52.3.2检测量具的选择 52.4球头轴零件切削用量参数的确定 62.4.1确定主轴转速 62.4.2确定进给速度 62.4.3确定背吃刀量 62.5拟定数控加工工艺卡 72.6刀具的选择 72.6.1刀具 72.6.2确定对刀点与换刀点 83球头轴零件夹具的选用 103.1对球头轴零件夹具的基本要求 103.2工件装夹方法的选择 104球头轴零件数控加工的编程 114.1数控坐标系的确定 114.2走刀路线的确定 114.3程序编制 125结论 166参考文献 171引 言1.1数控技术的发展数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computerized Numerical Control )，简称CNC，国外一般都称为CNC，很少再用NC这个概念了它所控制的一般是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现19 ，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被创造；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础数控技术是与机床控制密切结合发展起来的1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展现在，数控技术也叫计算机数控技术（CNC，Computerized Numerical Control），当前它是采用计算机实现数字程序控制的技术这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可经过计算机软件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。

数控加工技术是什么呢？简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工而且和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有什么样的优点传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的，加工时用手摇动机械刀具切削金属，靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了，数控机床能够按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了这就是我们说的“数控加工”数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域，更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段1.2数控车削加工工艺分析的主要内容①选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容②分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等③设计数控加工工序如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等④调整数控加工工序的程序如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿⑤分配数控加工中的容差⑥处理数控机床上部分工艺指令总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似2球头轴零件的加工工艺设计2.1球头轴加工的内容及工艺分析球头轴车削加工如图2.1所示图2.1 球头轴零件图2.1.1球头轴加工的内容数控车床与普通车床相比，具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。

可是数控车床价格较高，加工技术较复杂球头轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段一般分为：①车削外圆车削外圆是最常见、最基本的车削方法使用各种不同的车刀车削中小型零件外圆(包括车外回转槽)的方法其中，左偏刀主要用于需要从左向右进给，车削右边有直角轴肩的外圆以及右偏刀无法车削的外圆②车削内圆车削内圆(孔)是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面这也是常见的车削加工方法之一常见的车孔方法在车削盲孔和台阶孔时，车刀要先纵向进给，当车到孔的根部时再横向进给，从外向中心进给车端面或台阶端面③车削平面车削平面主要指的是车端平面(包括台阶端面)，常见的方法是用左偏刀车削平面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光洁，大、小平面均可车削使用90·左偏刀从外向中心进给车削平面，适用于加工尺寸较小的平面或一般的台阶端面用90·左偏刀从中心向外进给车削平面，适用于加工中心带孔的端面或一般的台阶端面使用右偏刀车削平面，刀头强度较高，适宜车削较大平面，特别是铸锻件的大平面④车削锥面锥面可分为内锥面和外锥面，能够分别视为内圆、外圆的一种特殊形式内外锥面具有配合紧密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持准确对中的特点，广泛用于要求中准确和需要经常拆卸的配合件上。

在普通车床上加工锥面的方法有小滑板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法等，小滑板转位法主要用于单件小批量生产，内外锥面的精度较低，长度较短(≤100mm)；尾座偏移法用于单件或成批生产轴类零件上较长的外锥面；靠模法用于成批和大量生产较长的内外锥面；宽刀法用于成批和大量生产较短(≤20mm)的内外锥面⑤车削螺纹在普通车床上一般使用成形车刀来加工螺纹，加工普通螺纹、方牙螺纹梯形螺纹和模数螺纹时使用的成形车刀⑥车削台阶、槽选择数控加工内容时，可按下列顺序考虑：①普通机床无法加工的内容应优先选择；②普通机床难加工，质量难保证的内容应重点选择③普通机床加工效率低，手工操作劳动强度大的内容虽然数控车床加工范围广泛，可是因受其自身特点的制约，某些零件仍不适合在数控车床上加工2.1.2球头轴加工的工艺分析①粗加工：主要是下料，下料的要求是棒料的直径55㎜，长度是150㎜，而且要求下料长度的误差不能超过正负1㎜并在棒料两端钻中心孔，中心孔：A4/8.5，而且，要求中心应均匀一致，为下一步工序做准备②半精加工：半精车外圆，先粗车外圆然后，再半精车外圆，而其它的各尺寸以及跳动的要求都要符合图纸的要求③精加工：精车外圆，先半精车外圆,最后精车外圆，而其它的各尺寸以及跳动的要求都符合图纸的要求。

2.2球头轴零件工艺路线的拟定2.2.1工艺路线的确定①加工方法的选择②加工阶段的划分：a.有利于保证加工质量；b.有利于及早发现毛坯的缺陷；c.有利于设备的合理使用③工序的划分：a.按所用刀具划分工序的原则；b.按粗、精加工分开，先粗后精的原则；④加工顺序的安排，切削加工工序的安排:①基面先行原则；②先粗后精原则；③先主后次原则；⑤装夹方案的确定（组合夹具的应用）⑥进给路线的确定；走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的的运动轨迹和方向走刀路线的确非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关确定走刀路线的一般原则是：a、保证零件的加工精度和表面粗糙度；b、方便数值计算，减少编程工作量；c、缩短走刀路线，减少进退刀时间和其它辅助时间；d、尽量减少程序段数另外，在选择走刀路线时还要充分注意以下几种情况：①避免引入反向间隙误差数控机床在反向运动时会出现反向间隙，如果在走刀路线中将反向间隙带入，就会影响刀具的定位精度，增加工件的定位误差②为了消除由于系统刚度变化引起进退刀时的痕迹，可采用多次走刀的方法，减小最后精车时的余量，以减小切削力2.2.2辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、检验等。

检验工序是主要的辅助工序，是合格证产品质量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件全部加工完成之后都要进行检验工序2.3数控机床及其工艺设备的选择2.3.1数控机床的选择根据零件产量、加工要求选择生产设备（根据专业要求需要选择数控车床）我们选择CJK0640数控车床2.3.2检测量具的选择①游标卡尺 ②数显测位尺③外径千分尺④螺纹塞规2.4球头轴零件切削用量参数的确定数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本2.4.1确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择其计算公式为：n=1000v/3.14×D式中：v-切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定；n-主轴转速，单位为r/min，D-工件直径或刀具直径，单位为mm计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速为：车外圆，粗车主轴转速为1300r/min ,精车主轴转速为1600r/min 。

2.4.2确定进给速度进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制确定进给速度的原则：当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度一般在200——800mm/min范围内选取；车外圆，进给速度为400㎜/r，精车时，进给速度为200㎜/r刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，能够设定该机床数控系统设定的最高进给速度2.4.3确定背吃刀量背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样能够减少走刀次数，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，一般0.2-0.5mm，总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比喻法确定同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。