范艷

（曲靖市麒麟職業(yè)技術(shù)學(xué)校，云南 曲靖 655000）

引言：本設(shè)計(jì)主要以切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結(jié)合數(shù)控加工的特點(diǎn)，進(jìn)行工藝方案分析，機(jī)床的選擇，加工路線的確定，數(shù)控程序的編制，最終形成可以指導(dǎo)生產(chǎn)的工藝文件。在整個(gè)工藝設(shè)計(jì)過程中，通過分析，確定最佳的工藝方案，使零件的加工成本最低，合理選用定位夾緊方式，使零件加工方便、定位精準(zhǔn)、剛性好，合理選用刀具及切削參數(shù)，使零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。

一、工藝方案分析

（一）零件圖

（二）零件圖分析

該零件表面由圓柱、順圓弧、槽、螺紋等表面組成。尺寸標(biāo)注完整，選用毛坯為45#鋼，Φ40×77。無熱處理和硬度要求。

（三）確定加工方法

加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。在實(shí)際選擇時(shí)，要結(jié)合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。圖上幾個(gè)精度要求較高的尺寸，編程時(shí)取平均值，不取其基本尺寸。

通過以上數(shù)據(jù)分析，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設(shè)備采用數(shù)控車床。根據(jù)加工零件的外形和材料等條件，選用華中HNC-21T 數(shù)控機(jī)床。

（四）確定加工方案

零件精密表面的加工，常采用粗加工、半精加工和精加工逐步達(dá)到的。對(duì)這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的最終加工方法是不夠的，還應(yīng)正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。先夾持毛坯一端，伸出卡爪30mm，車左端輪廓，左端加工Φ38.Φ34,槽,調(diào)頭裝夾已加工Φ38 外圓，右端加工Φ25、SR8,退刀槽4X2，加工螺紋M20X1.5,錐度14°，保證長(zhǎng)度。該典型軸加工順序?yàn)椋侯A(yù)備加工--車端面--粗車左端輪廓--精車左端輪廓--切槽--工件調(diào)頭--車右端面--粗車右端輪廓--精車右端輪廓--切槽--粗車螺紋--精車螺紋。

二、工件的裝夾

（一）定位基準(zhǔn)的選擇

在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡(jiǎn)化加工工序，提高加工效率。

（二）定位基準(zhǔn)選擇的原則

1.便于裝夾的原則。所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、可靠，定位、夾緊機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。

2.基準(zhǔn)重合原則。為了避免基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一。

3.便于對(duì)刀的原則。批量加工時(shí)在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對(duì)刀的可能性和方便性。

以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。

（三）數(shù)控車床常用的裝夾方式

1.在三爪自定心卡盤裝夾。該卡盤裝夾工件方便、省時(shí)，但夾緊力小，適用于裝夾外形規(guī)則的中、小型工件。

2.在兩頂尖之間裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。

3.用卡盤和頂尖裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，應(yīng)用較廣泛。

4.用心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確。

（四）確定合理的裝夾方式

裝夾方法：先用三爪自定心卡盤夾毛坯一端，加工左端達(dá)到工件精度要求；再工件調(diào)頭，用三爪自定心卡盤夾毛坯左端Φ38，再加工右端達(dá)到工件精度要求。

三、刀具與切削用量

（一）選擇數(shù)控刀具的原則

刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。

（二）確定切削用量

切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。

四、典型軸類零件的加工

（一）技術(shù)要求

軸類零件的技術(shù)要求主要是徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內(nèi)。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動(dòng)；保證配合軸頸對(duì)于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。

（二）毛坯選擇

采用直徑為40mm，材料45#鋼，在鋸床上按77mm 長(zhǎng)度下料。

（三）定位基準(zhǔn)選擇

軸類零件外圓表面、內(nèi)孔、螺紋等表面的同軸度的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸中心線。用兩中心孔定位符合基準(zhǔn)重合原則，并且能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多臺(tái)外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準(zhǔn)。

（四）加工工序的劃分

1.以加工部位分序法。如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。

2.刀具集中分序法。就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。

3.以粗、精加工分序法。對(duì)于易發(fā)生加工變形的零件，一般來說凡要進(jìn)行粗、精加工的都要將工序分開。

（五）加工順序的安排

以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動(dòng)壓板次數(shù)。

先進(jìn)行內(nèi)形內(nèi)腔加工工序，后進(jìn)行外形加工工序。

上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也要綜合考慮。

在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對(duì)工件剛性破壞小的工序。

1.選擇機(jī)床設(shè)備。

根據(jù)零件圖樣要求，選用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床即可達(dá)到要求。華中HNC-21T 型數(shù)控臥式車床。

2.選擇刀具。

根據(jù)加工要求，選用三把刀具，T01 為粗精加工90°外圓車刀，T02 為切槽刀,刀寬5mm，T03 為螺紋刀，T04 為切槽刀，刀寬4mm。同時(shí)把三把刀在自動(dòng)換刀刀架上安裝好，且都對(duì)好刀，把它們的刀偏值輸入相應(yīng)的刀具參數(shù)中。

3.機(jī)械加工工序卡（材料φ40×77mm）。

（1）裝夾毛坯右端，伸出長(zhǎng)度30mm,粗、精車削工件左端外形。粗車：S500 F0.15 ap1.2mm；精車：S1500 F0.05 ap0.5mm

（2）換切槽刀，切槽。S500 F0.03 ap3mm

（3）掉頭裝夾φ28 外圓，粗、精車工件右端外形。粗車：S500 F0.15 ap 1.2mm；精車：S1500 F0.05 ap 0.5mm

（4）換切槽刀，切槽。S500

（5）換螺紋刀，切M20×1.5 螺紋。

4.確定切削用量。

切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)該機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)確定，詳見加工程序。

5.確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)。

加工左端,以工件左端面與軸心線的交點(diǎn)O 為工件原點(diǎn)，建立XOZ 工件坐標(biāo)系。

加工右端,以工件右端面與軸心線的交點(diǎn)O 為工件原點(diǎn)，建立XOZ 工件坐標(biāo)系。

采用手動(dòng)試切對(duì)刀方法,把點(diǎn)O 作為對(duì)刀點(diǎn)。換刀點(diǎn)設(shè)置在工件坐標(biāo)系下X100、Z100 處。

6.編寫程序（該程序用于華中HNC-21T 車床）。

按該機(jī)床規(guī)定的指令代碼和程序段格式，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。

結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過設(shè)計(jì)加工工藝方案，進(jìn)一步了解工件定位的基本原理、定位方式與定位元件，以及數(shù)控機(jī)床夾具的種類與特點(diǎn)，數(shù)控加工夾具的選擇方法有了更深的理解；經(jīng)過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、編程的種類、程序的結(jié)構(gòu)與格式。