花鍵軸零件的數(shù)控加工

河北機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院（畢業(yè)）論文花鍵軸零件的數(shù)控加工論文題目：花鍵軸零件加工工藝學(xué)生姓名：劉建龍學(xué)號：05050523080230專業(yè)班級:數(shù)控設(shè)備應(yīng)用于維護0802指導(dǎo)教師:王國章2011摘要世界制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經(jīng)進入工業(yè)化發(fā)展的高技術(shù)密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移。我國目前經(jīng)濟發(fā)展已經(jīng)過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。未來10年將是中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨著中國重化工業(yè)進程的推進，中國企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量等都將得到大幅提升，國產(chǎn)機械產(chǎn)品國際競爭力增強，逐步替代進口，并加速出口。目前，機械行業(yè)中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經(jīng)受益于國際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設(shè)備、工程機械、床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進程在機械制造工業(yè)中并不是所有的產(chǎn)品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產(chǎn)的零件（批量在10～100件）約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防工業(yè)更是如此。為了滿足多品種，小批量的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機床。數(shù)控機床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它為單件、小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化的加工手段。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，對機床數(shù)字控制的定義：用數(shù)字控制的裝置（簡稱數(shù)控裝置），在運行過程中，不斷地引入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實現(xiàn)自動控制，叫數(shù)字控制，簡稱數(shù)控。用計算機控制加工功能，稱計算機數(shù)控（computerizednumerical，縮寫ＣＮＣ）。。目錄序言數(shù)控與普通加工的優(yōu)缺點………3第一章數(shù)控車的工藝與工裝削的要點及步驟……………41.合理選擇切削用量…………42.合理選擇刀具………………53.合理選擇夾具………………54.確定加工路線………………5.5.加工路線與加工余量的聯(lián)系………………56.夾具安裝要點………………5第二章花鍵軸零件加工及工藝分析………61圖例分析………………………62花鍵軸零件加工工藝………………………63選擇裝備……………………84確定零件定位基準(zhǔn)和裝夾方式……………85制定加工方案………………96刀具及刀位號………………97編寫程序…………………9結(jié)束語………………………13參考文獻…………………14序言數(shù)控與普通加工的優(yōu)缺點比較數(shù)控機床即使采用了數(shù)控技術(shù)的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。從應(yīng)用來說，數(shù)控機床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，通過控制介質(zhì)將數(shù)字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是機床自動加工出所需要的零件。數(shù)控車床的外形與普通車床相似，即由床身、主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)壓系統(tǒng)、冷卻和潤滑系統(tǒng)等部分組成。數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)普通車床有進給箱和交換齒輪架，而數(shù)控車床是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進給運動，因而進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化。.普通車床：加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面和內(nèi)外螺紋。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率低，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。1、低頻力矩大、輸出平穩(wěn)2、高性能矢量控制3、轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)速精度高4、減速停車速度快5、抗干擾能力強.數(shù)控車床：數(shù)控機床是一種通過數(shù)字信息，控制機床按給定的運動軌跡，進行自動加工的機電一體化的加工裝備，經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，數(shù)控機床已是現(xiàn)代制造業(yè)的重要標(biāo)志之一，在中國制造業(yè)中，數(shù)控機床的應(yīng)用也越來越廣泛，是一個企業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡稱，它集通用性好的萬能型車床、加工精度高的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點于一身，是國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機床。

第一章數(shù)控車的工藝與工裝削的要點及步驟數(shù)控機床是綜合應(yīng)用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術(shù)的產(chǎn)物,是技術(shù)密集度及自動化程度很高的典型機電一體化加工設(shè)備。它與普通機床相比,其優(yōu)越性是顯而易見的,不僅零件加工精度高,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,且自動化程度極高,可減輕工人的體力勞動強度,大大提高了生產(chǎn)效率,特別值得一提的是數(shù)控機床可完成普通機床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工,因而數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要。普通機床改造為經(jīng)濟性數(shù)控車床有以下優(yōu)越性：①可以加工傳統(tǒng)機床不可以加工的曲線，曲面等復(fù)雜的零件。②可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3～7倍。③加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。④可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。⑤擁有自動報警，自動控制，自動補償?shù)榷喾N自律功能，因而可實現(xiàn)長時間無人看管加工。⑥數(shù)控機床能夠降低操作人員的勞動強度，節(jié)省勞動力，減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反映等。數(shù)控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應(yīng)注意以下幾個方面。1.合理選擇切削用量對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。切削條件的三要素：切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產(chǎn)生機械的、化學(xué)的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。進給條件與刀具后面磨損關(guān)系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會影響刀具的壽命。用戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎(chǔ)上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達到壽命才是理想的條件。然而，在實際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關(guān)。在確定加工條件時，需要根據(jù)實際情況進行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。2.合理選擇刀具1)粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。2)精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。3)為減少換刀時間和方便對刀，應(yīng)盡量采用機夾刀和機夾刀片。3.合理選擇夾具1)盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；2)零件定位基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差。4.確定加工路線加工路線是指數(shù)控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。1)應(yīng)能保證加工精度和表面粗糙要求；2)應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。5.加工路線與加工余量的聯(lián)系目前，在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。6.夾具安裝要點目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現(xiàn)的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。

第二章花鍵軸零件加工及工藝關(guān)鍵詞花鍵軸，切削用量，工藝路線，刀具選擇，數(shù)控編程1.圖例分析圖1花鍵軸零件2.花鍵軸零件加工工藝分析（1）技術(shù)要求圖1為花鍵軸安裝滾動軸承，直徑公差等級IT7，兩外圓同軸度要求較高；軸向右端×溝槽用于安裝卡簧，必須保證軸向尺寸公差在。（2）毛坯選擇花鍵軸直徑相差不大，采用直徑為36mm熱軋圓棒料，在鋸床上按250mm長度下料。（3）花鍵軸加工時切削用量選擇如下表1：表1切削用量選擇主軸轉(zhuǎn)速s/(r/min)進給量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓300半精車外圓460車螺紋300切槽460螺紋M16×Φ×1.5）mm=,分三次循環(huán)切削，第一次被吃刀量取，第二次取，第三次取0.2mm。（4）走刀路線和對刀點選擇走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動到切削起始點、刀具切入、切出并返回切削起始點或?qū)Φ饵c等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規(guī)劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理確定對刀點,對刀點可以設(shè)在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準(zhǔn)位或已精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工毀壞，會導(dǎo)致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序?qū)Φ稌r注意要在與定位基準(zhǔn)有相對固定尺寸關(guān)系的地方設(shè)立一個相對對刀位置，這樣可以根據(jù)它們之間的相對位置關(guān)系找回原對刀點。這個相對對刀位置通常設(shè)在機床工作臺或夾具上。（5）花鍵軸加工工藝卡表2花鍵軸加工工藝卡工序號工序名稱工序內(nèi)容工藝設(shè)備工序程序半精車花鍵外徑至Φ,長半精車外圓Φ至尺寸車右端Φ20js7處退刀槽2mm×Φ19mm車花鍵外圓處卡簧槽×Φ,保證尺寸工件調(diào)頭，用兩頂尖裝夾M00螺紋處倒角C1半精車螺紋大徑Φ15.8mm,長20mm左端Φ半精車Φ20h7外圓至Φ,長半精車Φ25js外圓至Φ,長車螺紋處退刀槽2mm×Φ14mm車左端Φ20h7處退刀槽2mm×Φ19mm車Φ25js7處退刀槽2mm×Φ24mm車螺紋M16×M007銑工件用頂尖裝夾滾床、花鍵滾刀按零件圖要求滾銑花鍵8銑工件用兩頂尖裝夾,加輔助支承X52K銑床、兩頂尖、輔助支承、鍵槽銑刀按零件圖要求銑鍵槽9磨工件兩頂尖裝夾M1420磨床、兩頂尖、GB砂輪磨花鍵外圓磨左端Φ20h7外圓和臺階面磨Φ25js7外圓工件調(diào)頭用兩頂尖裝夾磨右端Φ20h7外圓和臺階面3.選擇裝備根據(jù)被加工零件的外型和材料等條件選定X52K銑床、M1420磨床。4.確定零件定位基準(zhǔn)和裝夾方式為保證花鍵軸各圓柱面的同軸度和其他位置精度，半精車、精車和磨削時應(yīng)該選擇基準(zhǔn)軸線為定位基準(zhǔn)，軸兩端鉆中心孔，用兩頂尖裝夾。兩端中心孔相關(guān)尺寸和位置精度以及粗糙度是影響加工精度的重要因素，因此工件在調(diào)質(zhì)等熱處理后要安排修磨中心孔的工序。粗車時為了保證工件裝夾剛性，常采用一夾一頂?shù)难b夾方法，左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動頂尖支頂。5.制定加工方案按先主后次、先粗后精的加工原則確定加工路線，采用固定循環(huán)指令進行粗加工，再精加工，加工螺紋。6.刀具及刀位號粗車、半精車使用同一把90°合金外圓車刀，安裝在刀架的1號刀位上，并定為基準(zhǔn)刀。車溝槽使用兩把車槽刀，一把主切削刃寬2mm，另一把主切削刃寬，刀位點都取在左刀尖。分別安裝在刀架的2、3號刀位上。車螺紋使用60°外螺紋車刀，刀尖角取為59°30′，安裝在刀架的4號刀位上，用試切對刀法測定各刀具的刀位偏差值，并在程序運行前輸入數(shù)控系統(tǒng)。7.編寫程序（1）工序3加工如下：O1030N010G92X60Z5;N020M06T0101;N030M03;N040G90GN050G01Z-200F0.4;粗車外圓至Φ31mm，長200mm;N060G00X35Z5;退刀至循環(huán)起點N070G80X25Z-15F0.4;Φ20js7外圓粗車循環(huán)，車至Φ25mm，長15mmN080G80X21Z-15F0.4;Φ20js7外圓粗車循環(huán)，車至ΦΦ21mmN090G00X60;快速點定位返回對刀點N100M00MN110G80X35；快速點定位至循環(huán)起點ΦN120G80X30Z-100F0.4;Φ25js7外圓粗車循環(huán)，車至Φ30mm,長100mmN130G80X26Z-100F0.4;Φ25js7外圓粗車循環(huán)，車至Φ26mm,N140G80X21Z-52F0.4;左端Φ20h7粗車循環(huán)，車至Φ21mm，長52mmN150G80X17Z-19F0.4;螺紋大徑粗車循環(huán)，車至Φ17mm，長19mmN160G00X60；快速點定位返回對刀點N170M05;N180M02;（2）工序6加工程序如下：O1060;N010G92X60Z5;N020M06T0100;N030M03;N040G90G99GN050G01X20.25Z-1.15FN060Z-15.9;車Φ20js7外圓至Φ，長N070X30.25CN080Z-85.26;車花鍵外圓至Φ,長N090X30.5;準(zhǔn)備車ΦN100Z-140；車外圓ΦN110G00X60Z5;快速點定位返回對刀點N120MN130G00X35Z-15.9;快速點定位至車槽進刀點N140G01X19F0.1;車槽2×Φ19N150G00X60;退刀至臨時換刀點N160T0200;取消2號刀補N170M06T0300;選擇3號車槽刀，刀補號3N180G00X35Z-85.26;快速點定位至切槽進刀點N190G01X28.6F0.1;車花鍵外圓處卡簧槽×ΦN200G04X1;車槽底N210G00X35;退刀N220X60Z5;快速點定位返回對刀點N230T0300;取消3號刀補N240M00;程序運行暫停，工件調(diào)頭裝夾N250M06T0100;選擇1號外圓車刀N260G00X11.8Z1;進刀準(zhǔn)備左端螺紋處倒角N270X15.8Z-1F0.3;倒角C1N280Z-20;車螺紋大徑至Φ,長20mmN290X20.25C1.15;車左端ΦN300Z-52.9;車左端Φ20h7外圓至Φ20.25mmN310X20.25;車臺階面N320Z-101;車Φ25js7外圓至Φ，長N330X31;車臺階面N340G00X60;快速退刀至臨時換刀點N350M06T0200;選擇2號車槽刀，刀補號2N360G00X32;快速點定位至車槽進刀點N370G01X24F0.1;車Φ25js7處退刀槽2mm×Φ24mmN380G00X32;退刀N390Z-52.9;快速點定位至Φ20h7處退刀槽進刀點N400G01X19F0.1;車槽2mm×Φ19mmN410G00X32;退刀N420Z-20;快速點定位至車螺紋退刀槽進刀點N430G01X14;車槽2mm×Φ14mmN440G00X32;退刀N450X60Z5;快速點定位返回對刀點N460T0200;取消2號刀補N470M00;程序運行暫停，調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速N480M06T0404;選擇4號螺紋車刀，刀補號4N490G00X18;快速點定位至螺紋車削循環(huán)起點N500G82X14.85Z-19F1.5;第一次螺紋車削循環(huán)（背吃刀量）N510G82X14.25Z-19F1.5第二次螺紋車削循環(huán)（背吃刀量）N520G82X13.85Z-19F1.5;第三次螺紋車削循環(huán)（背吃刀量）N530G00X60;快速點定位返回對刀點N540T0400;N550M05;N560M02;本設(shè)計采用花鍵軸進行編程設(shè)計,在螺紋車削編程中要注意,數(shù)控車床主軸上必須安裝有脈沖編碼器測定主軸實際轉(zhuǎn)速,從而實現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)刀具進給一個螺紋導(dǎo)程的同步運動,從螺紋粗車到精車,主軸的轉(zhuǎn)速必須保持不變.該花鍵軸零件結(jié)構(gòu)比較簡單，有螺紋、倒角、鍵槽、退刀槽，由于該零件主要是用于配合,所以也要考慮到配合間隙、公差、形位公差等。該花鍵軸加工順序為：預(yù)備加工---車端面、鉆中心孔---粗車---調(diào)質(zhì)---研磨中心孔---半精車---車溝槽---車螺紋---滾花鍵---洗鍵槽---熱處理---磨外圓和臺階面。該編程螺紋車削采用單一固定循環(huán)指令G82,用該指令編程用一個程序段就可實現(xiàn)螺紋車削“切入→車螺紋→退刀→返回”四個順序動作的自動循環(huán)。數(shù)控加工的基本編程方法是用點定位指令編寫接近或離開工件等空行程軌跡，要用插補指令編寫工件輪廓的切削進給軌跡。結(jié)束語經(jīng)過了半年的學(xué)習(xí)和工作，我終于完成了這篇論文。從開始接到論文題目到系統(tǒng)的實現(xiàn)，再到論文文章的完成，每走一步對我來說都是新的嘗試與挑戰(zhàn)，這也是我在大學(xué)期間獨立完成的最大的項目。在這段時間里，我學(xué)到了很多知識也有很多感受，我開始了獨立的學(xué)習(xí)和試驗，查看相關(guān)的資料和書籍，讓自己頭腦中模糊的概念逐漸清晰，這次做論文的經(jīng)歷也會使我終身受益，我感受到做論文是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己學(xué)習(xí)的過程和研究的過程，沒有學(xué)習(xí)就不可能有研究的能力。本設(shè)計查閱大量相關(guān)資料,對數(shù)控編程加工的應(yīng)用進行分析,我相信，通過這次的實踐，我對數(shù)控的加工能進一步了解，并能使我在以后的加工過程中避免很多不必要的工作，有能力加工出更復(fù)雜的零件，精度更高的產(chǎn)品。時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。在這個美好的季節(jié)里，我在電腦上敲出了最后一個字，心中涌現(xiàn)的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結(jié)，意味著我生命中最純美的學(xué)生時代即將結(jié)束，盡管百般不舍，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸