数控技术毕业设计论文(编辑修改稿)

数控技术毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

复杂的轴中采用。 特别是我国研制的稀土 —— 镁球墨铸铁，抗冲击韧性好，同时还具有减摩、吸振，对应力集中敏感性小等优点，已被应用于制造汽车、拖拉机、机床上的重要轴类零件。 图 31 所示零件，为一联接件，受中等载荷作用，精度要求中等，在 满足力学性能前提下，考虑经济效益可以选择 45 钢。 2. 毛坯的选择 轴类零件的毛坯常见的有型材（圆棒料）和锻件。 大型的，外形结构复杂的轴也可采用铸件 ，如 内燃机中的曲轴 ， 一般均采用铸件毛坯。 各种毛坯如图 32 所示。 型材毛坯分热轧或冷拉棒料，均适合于光滑轴或直径相差不大的阶梯轴。 锻件毛坯经加热锻打后，金属内部纤维组织沿表面分布，因而有较高的抗拉、抗弯及抗扭转强度，一般用于重要的轴。 这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。 中小批生 产图 32 轴类零件毛坯样品 a 型材 b 锻件 C 铸件 淄博职业学院毕业设计 第 12 页 共 33 页 装 订 线 12 多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。 图 31 所示零件，力学性能要求不是很高，且各段阶梯直径相差不大，可以选择棒料毛坯。 零件最大尺寸为 Φ 36 67，可选择Φ 40 70的毛坯。 加工方法的选择 1. 外圆表面的加工方案 轴类、套类和盘类零件是具有外圆表面的典型零件。 外圆表面常用的机械加工方法有车削、磨削和各种光整加工方法。 车削加工是外圆表面最经济有效的加工方法，但就其经济精度来说，一般适于作为外圆表面粗加工和半精加工方法；磨削加工是外圆表面主要精加工方法，特别适用于各种高硬度和淬火后的零件精加工； 光整加工是精加工后进行的超精密加工方法（如滚压、抛光、研磨等），适用于某些精度和表面质量要求很高的零件。 由于各种加工方法所能达到的经济加工精度、表面粗糙度、生产率和生产成本各不相同，因此必须根据具体情况，选用合理的加工方法，从而加工出满足零件图纸上要求的合格零件。 外圆表面各种加工方案和经济加工精度 见表 31。 表 31 常用外圆表面的加工路线 序号 加工路线 加工精度 Ra值 /μ m 适用范围 1 粗车 半精车 精车 IT7～ IT8 ～ 适用于淬火钢以外的各种金属 2 粗车 半精车 粗磨 精磨 IT6～ IT7 ～ 用于淬火钢和未淬火钢，但不宜加工有色金属 3 粗车 半精车 精车 金刚石车 IT5～ IT6 ～ 主要用于加工有色金属加工 4 粗车 半精车 粗磨 精磨精密加工（或光整加工） IT5以上 ～ 极高精度的外圆加工 图 31 所示零件，选用材料为 45钢，外圆表面粗糙度为 m，表面加工可选择如下加工方案：粗车 — 半精车 — 精车。 2. 孔的加工方案 根据孔的精度等级和表面粗糙度的不同，孔的加工方法可根据表 32 选择。 淄博职业学院毕业设计 第 13 页 共 33 页 装 订 线 13 表 32 常用的孔加工方案 图 31 所示零件的孔径为 20mm，表面粗糙度 为 m，加工可选择如下加工方案 :钻孔 — 扩孔。 机床的选择 轴套类、盘类零件的加工选择车床加工较为方便经济。 对于数控车床和普通车床的选择，可按照如下原则： 1. 普通车削 适用于各种批量的轴类零件外圆加工，应用十分广泛。 单件小批量 常采用卧 式 车床完成车削加工；中批、大批生产则采用自动、半自动车床和专用车床完成车削加工。 如图 33a 所示。 2. 数控车削 适用于单件 小批和中批生产。 近年来应用愈来愈普遍，其主要优点 为柔性好，更换加工零件时设备调整和准备时间短；加工时辅助时间少，可通过优化切削参数和适应控制等提高效率；加工质量好，专用工夹具少，相应生产准备成本低；机床操作技术要求低，不受操作工人的技能、视觉、精神、体力等因素的影响。 如图 33b所示。 对于轴类零件，具有以下特征适宜选用数控车削 ： 1) 结构或形状复杂，普通加工操作难度大，工时长，加工效率低的零件。 2) 加工精度一致性要求较高的零件 3) 切削条件多变的零件，如零件由于形状特点需要切槽，车孔，车螺纹等，加工加工方案 经济精度等级 表面粗糙度 Ra(μ m) 适用范围 钻 IT11～ IT12 加工未淬火钢及铸铁的实心毛坯，也可用于加工有色金属，孔径小于15～ 20mm 钻→铰 IT9 ～ 钻→铰→精铰 IT7～ IT8 ～ 钻→扩 IT10～ IT11 ～ 同上，但是孔径大于15～ 20mm 钻→扩→铰 IT8～ IT9 ～ 钻→扩→粗铰→精铰 IT7 ～ 钻→扩→机铰→手铰 IT6～ IT7 ～ 钻→扩→拉 IT7～ IT9 ～ 大批大量生产（精度由 拉刀的精度而定） 粗镗 (或扩孔 ) IT11～ IT12 ～ 除淬火钢外各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔 粗镗 (粗扩 )→半精镗 (精扩 ) IT8～ IT9 ～ 粗镗 (扩 )→半精镗 (精扩 )→精镗(铰 ) IT7～ IT8 ～ 粗镗 (扩 )→半精镗 (精扩 )→精镗(铰 )→浮动镗刀精镗 IT6～ IT7 ～ 粗镗 (扩 )→半精镗→磨孔 IT7～ IT8 ～ 主要用于淬火钢，也可用于未淬火钢 ，但不宜用于有色金属 粗镗 (扩 )→半精镗→粗磨→精磨 IT6～ T7 ～ 淄博职业学院毕业设计 第 14 页 共 33 页 装 订 线 14 中要多次改变切 削用量。 4) 批量不大，但每批品种多变并有一定复杂程度的零件。 总上所述，对于 图 31所示零件的加工可以选用数控车床来完成。 可选较常用的FANUC OI 标准卧式数控车床。 选择刀具 1. 车刀类型的选择 车刀按结构分类，有整体式、焊接式、机夹式和可转位式四种形式，如图 34所示。 它们的特点和用途见表 33。 表 12 33a 普通卧式车床 33b 数控卧式车床 a 焊接式刀头 c 机夹式刀头式刀头 b 可转位式刀头 图 34 常用车刀形式 淄博职业学院毕业设计 第 15 页 共 33 页 装 订 线 15 表 33 车刀结构类型、特点和用途 名称 特点 适用场合 整体式 用整体高速钢制造，刃口可磨得锋利 小型车床或车有色金属 焊接式 焊接硬质合金刀片，结构紧凑，使用灵活 各类车刀 机夹式 避免焊接产生裂纹、应力等缺陷，刀杆利用率高，刀片可集中刃磨 外圆、端面、镗孔、切断、螺纹车刀等 可转位式 避免焊接刀缺点，刀片可快速转位，断屑稳定可使用涂层刀片 大中型车床、数控机床、自动线加工外圆、端面、镗孔等 对于图 31 所示零件，使用数控车床加工，综合考虑可选用可转位式车刀。 2. 车刀材料的选择 常用的车刀材料有高速钢和硬质合金。 它们的特点及应用场合如下： 1) 高速钢（ High Speed Steel， HSS） 高速钢是一种含钨（ W）、钼（ MO）、 铬（ Cr）、钒（ V）等合金元素较多的工具钢，它具有较好的力学性能和良好的工艺性，可以承受较大的切削力和冲击。 高速钢一般分为如下三种： a) 普通高速钢 不适于高速和硬材料切削。 b) 高性能高速钢 添加 Co、 Al 等合金元素，提高耐热性、耐磨性，热稳定性高，可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。 c) 粉末冶金高速钢 用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料；用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。 2) 硬质合金（ Cemented Carbide） 硬质合金是由硬度和熔点很高的碳化物和金属相通过粉 末冶金工艺制成的。 切削效 率是高速钢刀具的 5～ 10 倍。 硬质合金按照化学成分和使用性能分为四类： a) WC+Co 类（ YG）：主要用于加工铸铁及有色金属与非金属材料及加工中有冲击载荷的表面。 Co 含量高，韧性好，适合粗加工；含 Co 量少用于精加工。 b) TiC+WC+Co 类（ YT）：主要用于加工以钢为代表的塑性材料。 含 TiC 量多，含 Co量少，耐磨性好，适合精加工；含 TiC 量少，含 Co量多，承受冲击性能好，适合粗加工。 c) 钨钛钽（铌）钴类（ YW）：添加 TaC 或 NbC，提高高温硬度、强度、耐磨性。 用于加工难切削材料和断续切 削。 常用牌号： YW YW2。 d) 碳化钛基类（ YN）： TiC+Ni+Mo，硬度高、抗粘接、抗月牙洼磨损和抗氧化能力强。 用于合金钢、工具钢、淬火钢的连续精加工。 牌号： YN0 YN10。 综上所述，对于 45钢轴类零件的加工，硬度塑性适中，为避免粘刀和粗精加工刀 具磨损严重而造成精度不够等因素，可选择 YT类硬质合金刀具。 3. 车刀几何角度的选择 车刀几何角度的选择主要包括前角、主偏角、刃倾角等的选择。 选择合适的车刀角 度，有利于更好的保证加工质量。 淄博职业学院毕业设计 第 16 页 共 33 页 装 订 线 16 加工表面时为避免刀具干涉，可选择主偏角 93176。 的车刀。 由于在粗加工阶 段刀具的工作环境比较恶劣，用于粗加工切削的刀具一般采用 0176。 ～－ 5176。 前角， 10176。 ～ 15176。 后角，采用负的刃倾角，以增大工作前角和楔角，提高刀刃的锋利性和刀尖的强度。 同时，在主切削刃上开有 1mm 左右宽的负倒棱、 R2mm 左右的刀尖圆角以提高刀刃的抗冲击性能。 精加工阶段以保证产品精度为主要目标。 刀具的锋利对切除微小的余量极为重要。 这时选用的刀具角度一般为：前角 10176。 ，后角 15176。 ，刃倾角 10176。 ；当用平刃刀片精光时，前角达 25176。 ～ 30176。 ，后角 15176。 ，刃倾角 20176。 ，属斜角切削。 刀刃在刃磨后，应该用金刚石砂条或细目油石 条进行研磨，去除微小毛刺及微裂，增强刀刃的锋锐性和强度，并用刀尺进行透光检查，保证刀刃的平直度。 当然，这些角度还要根据实际加工情况进行调整。 对于退刀槽车刀和螺纹车刀要综合选择，避免发生干涉。 刀具的具体选择见表 36工序卡片。 选择切削用量 削用量包括切削速度 ( 主轴转速 ) 、背吃刀量、进给量，通常称为切削用量三要素。 数控加工中选择切削用量，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。 粗、精加工时切削用量的选择原则如下 ： 粗加工时，一般以提高生产 效率为主，但也应考虑经济性和加工成本。 切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。 半精加工和精加工时 , 应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。 切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。 具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合实践经验而定。 1. 确定背吃刀量 ap(mm) 背吃刀量 ap 根据加工余量和工艺系统的刚度确定。 在机床、工件和刀具刚度允许的情况下， ap就等于加工余量 , 这是提高生产率的一个有效措施。 为了保证。