階臺軸的編程與加工(課件)

1、圖-臺階軸 軸類零件加工的主要問題軸類零件加工的主要問題 軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、軸類零件的加工工藝因其用途、結(jié)構(gòu)形狀、 技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而存在差異，而軸的技術(shù)要求、產(chǎn)量大小的不同而存在差異，而軸的 工藝規(guī)程的編制是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的工作。工藝規(guī)程的編制是生產(chǎn)中經(jīng)常遇到的工作。 軸類零件加工的主要問題是如何保證各加工軸類零件加工的主要問題是如何保證各加工 表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之間的 相互位置精度。相互位置精度。 軸類零件加工的典型工藝路線如下：軸類零件加工的典型工藝路線如下： 毛坯及其熱處理毛坯及其熱處理預(yù)加工預(yù)加工

2、車削外圓車削外圓銑鍵槽等銑鍵槽等 熱處理熱處理磨削。磨削。 主要技術(shù)要求主要技術(shù)要求 （1）尺寸精度）尺寸精度 。 （2）幾何形狀精度）幾何形狀精度 。 位置精度。位置精度。 表面粗糙度。表面粗糙度。 定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)的選擇 對實心的軸類零件，精基準(zhǔn)面就是頂對實心的軸類零件，精基準(zhǔn)面就是頂 尖孔，滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一，而對于尖孔，滿足基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一，而對于 空心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面空心主軸，除頂尖孔外還有軸頸外圓表面 并且兩者交替使用，互為基準(zhǔn)。并且兩者交替使用，互為基準(zhǔn)。 加工階段的劃分加工階段的劃分 軸類零件加工過程中的各加工工序和熱處軸類零件加工過程中的各加工工序

3、和熱處 理工序均會不同程度地產(chǎn)生加工誤差和應(yīng)理工序均會不同程度地產(chǎn)生加工誤差和應(yīng) 力，因此要劃分加工階段。軸類零件的加力，因此要劃分加工階段。軸類零件的加 工基本上劃分為下列工基本上劃分為下列3個階段。個階段。 （1）粗加工階段）粗加工階段 毛坯處理：毛坯備料、鍛造和正火；毛坯處理：毛坯備料、鍛造和正火； 粗加工：鋸去多余部分，車端面、鉆中心粗加工：鋸去多余部分，車端面、鉆中心 孔和荒車外圓等?？缀突能囃鈭A等。 （2）半精加工階段）半精加工階段 半精加工前熱處理：對于半精加工前熱處理：對于45#鋼一般采用調(diào)鋼一般采用調(diào) 質(zhì)處理以達到質(zhì)處理以達到220240HBS； 半精加工：車工藝錐面（定位錐

4、孔），半半精加工：車工藝錐面（定位錐孔），半 精車外圓端面和鉆深孔等。精車外圓端面和鉆深孔等。 （3）精加工階段）精加工階段 精加工前熱處理：局部高頻淬火；精加工前熱處理：局部高頻淬火； 精加工前各種加工：粗磨定位錐面、粗磨精加工前各種加工：粗磨定位錐面、粗磨 外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等；外圓、銑鍵槽和花鍵槽，以及車螺紋等； 精加工：精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證軸最精加工：精磨外圓和內(nèi)外錐面以保證軸最 重要表面的精度。重要表面的精度。 加工順序的安排和工序的確定加工順序的安排和工序的確定 軸類零件各表面先后加工順序，在很大軸類零件各表面先后加工順序，在很大 程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)零

5、件加程度上與定位基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換有關(guān)。當(dāng)零件加 工用的粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大工用的粗、精基準(zhǔn)選定后，加工順序就大 致可以確定了。因為各階段開始總是先加致可以確定了。因為各階段開始總是先加 工定位基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后面的工定位基準(zhǔn)面，即先行工序必須為后面的 工序準(zhǔn)備好所用的定位基準(zhǔn)。工序準(zhǔn)備好所用的定位基準(zhǔn)。 軸類零件的裝夾與定位方法軸類零件的裝夾與定位方法 軸類零件常用的裝夾方法如下。軸類零件常用的裝夾方法如下。 （1）在三爪卡盤自定心卡盤上裝夾。）在三爪卡盤自定心卡盤上裝夾。 （2）在兩頂尖之間裝夾。）在兩頂尖之間裝夾。 （3）用一夾一頂方式裝夾。）用一夾一頂方式裝夾。 （4）用三爪

6、自動夾緊撥盤裝夾工件。）用三爪自動夾緊撥盤裝夾工件。 軸類零件加工的刀具選擇軸類零件加工的刀具選擇 軸類零件數(shù)控車削的表面主要有外圓、軸類零件數(shù)控車削的表面主要有外圓、 端面以及溝槽和切斷。軸類零件數(shù)控車削端面以及溝槽和切斷。軸類零件數(shù)控車削 常用的刀具有外圓車刀和外圓切刀，如圖常用的刀具有外圓車刀和外圓切刀，如圖 2-4所示。所示。 （a）車削外圓 （b）車削端面 （c）切槽和切斷 圖2-4 軸類零件車削 上圖所示為階臺軸，已知材料為上圖所示為階臺軸，已知材料為45#熱熱 軋圓鋼，毛坯為軋圓鋼，毛坯為 38125 mm棒料。要求棒料。要求 制定零件的加工工藝，編寫零件的數(shù)控加制定零件的加工工

7、藝，編寫零件的數(shù)控加 工程序，并通過數(shù)控仿真加工調(diào)試、優(yōu)化工程序，并通過數(shù)控仿真加工調(diào)試、優(yōu)化 程序，最后進行零件的加工檢驗。程序，最后進行零件的加工檢驗。 軸類零件切削用量的選擇軸類零件切削用量的選擇 數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀數(shù)控車削加工中的切削用量包括背吃刀 量量ap、主軸轉(zhuǎn)速、主軸轉(zhuǎn)速s或切削速度或切削速度v、進給速度、進給速度 或進給量或進給量f。這些參數(shù)均應(yīng)在數(shù)控車床給定。這些參數(shù)均應(yīng)在數(shù)控車床給定 的允許范圍內(nèi)選取。切削用量的具體數(shù)值的允許范圍內(nèi)選取。切削用量的具體數(shù)值 應(yīng)根據(jù)所選擇的機床性能、相關(guān)手冊并結(jié)應(yīng)根據(jù)所選擇的機床性能、相關(guān)手冊并結(jié) 合實際經(jīng)驗確定。合實際經(jīng)驗確

8、定。 階臺軸的車削走刀路線階臺軸的車削走刀路線 階臺軸的車削方法分低臺階車削和高臺階階臺軸的車削方法分低臺階車削和高臺階 車削兩種方法，如圖車削兩種方法，如圖2-6所示。所示。 圖2-6 階臺軸車削方法 進刀和退刀方式進刀和退刀方式 切削起點的確定與工件毛坯余量大小有關(guān)，以刀具切削起點的確定與工件毛坯余量大小有關(guān)，以刀具 快速走到該點時刀尖不與工件發(fā)生碰撞為原則。如圖快速走到該點時刀尖不與工件發(fā)生碰撞為原則。如圖2-9 所示。所示。 圖2-9 切削起始點的確定 單一固定循環(huán)可以將一系列連續(xù)加工動作，單一固定循環(huán)可以將一系列連續(xù)加工動作， 如如“切入切入切削切削退刀退刀返回返回”，用一個，用一個

9、 循環(huán)指令完成，從而簡化程序。循環(huán)指令完成，從而簡化程序。 圓柱面或圓錐面切削循環(huán)是一種單一固定圓柱面或圓錐面切削循環(huán)是一種單一固定 循環(huán)，圓柱面單一固定循環(huán)如圖循環(huán)，圓柱面單一固定循環(huán)如圖2-15所示，所示， 圓錐面單一固定循環(huán)如圖圓錐面單一固定循環(huán)如圖2-16所示。所示。 例例2-1：零件圖如圖：零件圖如圖2-18所示，毛坯為所示，毛坯為 40 的棒料，要求采用的棒料，要求采用G90指令編寫加工程序。指令編寫加工程序。 圖2-18 G90指令的應(yīng)用示例 圖圖2-18 G90指令的應(yīng)用示例指令的應(yīng)用示例 1確定加工方案 粗車粗車 38、 32外圓，留余量外圓，留余量0.5 mm。 從右至左精

10、加工個面。從右至左精加工個面。 切斷。切斷。 2確定刀具 90外圓車刀外圓車刀T0101：用于粗、精車外圓。：用于粗、精車外圓。 切槽刀（切槽刀（3 mm寬）寬）T0202：用于切斷。：用于切斷。 3編程 編程原點設(shè)在零件的右端面，程序見表編程原點設(shè)在零件的右端面，程序見表2-3。 表2-3 程序清單 程 序說 明 O0001 G97 G99； T0101； S500 M03； G00 X45.0 Z0； G01 X0 F0.2； G01 X45.0； G00 X41.0 Z10； G90 X38.5 Z-33.0； X35.0 Z-14.5; X32.5; G00 X32.0 Z1.0; M

11、03 S1000; G01 X32.0 Z-15.0 F0.1; Z-4.0; X32.0; Z-19.0; X36.0; X38.0 W-1.0; Z-33.0; X45.0; G00 X100.0 Z100.0; M03 S400; T0202; G00 X42.0 Z-33.0 M08; G01 X1.0 F0.05; X45.0 M09; G00 X100.0 Z100.0 M05; M30; 程序名 設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為r/min，進給率為mm/r 換1號刀 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500 r/min 刀具快速定位 車端面 退刀 刀具快速定位 粗車外圓至 38.5，長度為33mm 粗車外圓至35，

12、長度為14.5mm 粗車外圓至32.5，長度為18.5mm 刀具快速定位，準(zhǔn)備進行精車 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000r/min 車端面倒角 精車10外圓 車階臺面 精車32外圓 車階臺面 車倒角 精車38外圓 退刀 快速退刀 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為400r/min 換2號刀 刀具快速定位，冷卻液開 切斷 退刀，冷卻液關(guān) 快速退刀 程序結(jié)束 2.3.1 加工工藝分析加工工藝分析 2.3.2 編制加工程序編制加工程序 2.3.3 零件的仿真加工零件的仿真加工 2.3.4 零件的實操加工零件的實操加工 2.3.5 零件檢驗零件檢驗 1零件圖分析 如圖如圖2-1所示階臺軸，該零件形狀簡單，結(jié)構(gòu)所示階臺軸，該零件

13、形狀簡單，結(jié)構(gòu) 尺寸變化不大。該零件有尺寸變化不大。該零件有3個臺階面、兩處直槽，個臺階面、兩處直槽， 前后兩端臺階同軸度誤差為前后兩端臺階同軸度誤差為 0.02 mm，中段軸頸，中段軸頸 有圓柱度要求，其允差為有圓柱度要求，其允差為0.04 mm。徑向尺寸中，。徑向尺寸中， 35、 29、 33精度要求較高。軸向尺寸中精度要求較高。軸向尺寸中 33外外 圓段有長度公差要求，表面粗糙度值不大于圓段有長度公差要求，表面粗糙度值不大于 Ra3.2 m。 2確定裝夾方案確定裝夾方案 35圓柱面加工時，要先加工好中心孔，采圓柱面加工時，要先加工好中心孔，采 取兩頂尖定位裝夾好三爪卡盤輔助夾緊的取兩頂尖

14、定位裝夾好三爪卡盤輔助夾緊的 方法來保證該圓柱面的軸線對基準(zhǔn)方法來保證該圓柱面的軸線對基準(zhǔn)A的同的同 軸度要求。軸度要求。 3確定加工順序及走刀路線確定加工順序及走刀路線 工序一：第一次安裝，夾毛坯外圓，車削工序一：第一次安裝，夾毛坯外圓，車削 零件右輪廓至尺寸要求。零件右輪廓至尺寸要求。 工步一：車右端面；工步一：車右端面； 工步二：打中心孔，裝頂尖；工步二：打中心孔，裝頂尖； 工步三：粗、精加工、外圓工步三：粗、精加工、外圓 2929、 3333圓柱圓柱 面至尺寸要求，倒角；面至尺寸要求，倒角； 工步四：車寬工步四：車寬3mm3mm的溝槽。的溝槽。 工序二：第二次裝夾，軟爪夾工序二：第二次

15、裝夾，軟爪夾 3333外圓柱面，外圓柱面， 數(shù)控車削零件左端輪廓至尺寸要求。數(shù)控車削零件左端輪廓至尺寸要求。 工步一：車左端面，保證工件長度；工步一：車左端面，保證工件長度； 停車，測量停車，測量 3535外圓柱面的實際長度外圓柱面的實際長度L L；Z Z向向 對刀，輸入刀具偏移量（對刀，輸入刀具偏移量（L L-40-40）。）。 工步二：打中心孔，裝頂尖；工步二：打中心孔，裝頂尖； 工步三：粗、精加工工步三：粗、精加工 3535輪廓至尺寸要求，輪廓至尺寸要求， 倒角。倒角。 4刀具及切削用量的選擇刀具及切削用量的選擇 首先根據(jù)零件加工表面的特征確定刀具首先根據(jù)零件加工表面的特征確定刀具 類型

16、：選擇外圓車刀（刀具裝在刀架上的類型：選擇外圓車刀（刀具裝在刀架上的1 號刀位）加工外圓面和端面，選用切刀號刀位）加工外圓面和端面，選用切刀 （刀具裝在刀架上的（刀具裝在刀架上的2號刀位）切槽。刀具號刀位）切槽。刀具 及切削參數(shù)見表及切削參數(shù)見表2-4。 表2-4 刀具及切削參數(shù) 序 號 刀 具 號刀 具 類 型加 工 表 面 切 削 用 量 主軸轉(zhuǎn)速n（r/min） 進給速度F（mm/r） 1T0101 93菱形外圓車 刀 粗車外輪廓8000.25 2T0101 93菱形外圓車 刀 精車外輪廓1 5000.1 3T02023mm切槽刀車3mm槽600 編制審核批準(zhǔn) 5填寫工藝文件填寫工藝文件

17、 表2-5 階臺軸數(shù)控加工工序卡1 數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品 名稱 零件名稱零件圖號 階臺軸02 工序號程序編號夾具名稱 夾具 編號 使用設(shè)備車間 001O0021三爪卡盤CAK6150DJ數(shù)控實訓(xùn)中心 工步號工步內(nèi)容 切削用量刀具 量具名 稱 備注 主軸轉(zhuǎn)速n （r/min） 進給 速度 F （ mm/r ） 背吃 刀量 ap （ mm ） 編號名稱 1車右端面8000.251.5 T01 01 外圓 車刀 游標(biāo)卡 尺 手動 2鉆中心孔300 中心 鉆 游標(biāo)卡 尺 手動 續(xù)表 數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品 名稱 零件名稱零件圖號 階臺軸02 工序號程序編號夾具名稱 夾具 編號 使用設(shè)備車間 001O00

18、21三爪卡盤CAK6150DJ數(shù)控實訓(xùn)中心 工步號工步內(nèi)容 切削用量刀具 量具名稱備注 主軸轉(zhuǎn)速n （r/min） 進給速度F （mm/r） 背吃刀量 ap （mm） 編號名稱 3 粗車右外輪廓，留余 量0.2mm 8000.251.5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺自動 4精車右外輪廓15000.10.2T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺自動 5車寬3mm 槽兩個6000.053T0202切槽刀游標(biāo)卡尺自動 編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁 表2-6 階臺軸數(shù)控加工工序卡2 數(shù)控加工工序卡 產(chǎn)品 名稱 零件名稱零件圖號 階臺軸02 工序號程序編號夾具名稱 夾具 編號 使用設(shè)備車間 002O0022三爪卡盤CAK6

19、150DJ數(shù)控實訓(xùn)中心 工步號工步內(nèi)容 切削用量刀具 量具名稱備注 主軸轉(zhuǎn)速n （r/min） 進給速度F （mm/r） 背吃刀量ap （mm） 編號名稱 1車左端面8000.251.5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺手動 2鉆中心孔300中心鉆游標(biāo)卡尺手動 3 粗車左外輪廓， 留余量0.5mm 8000.251.5T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺自動 4精車左外輪廓15000.10.2T0101外圓車刀游標(biāo)卡尺自動 編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁 表2-7 階臺軸車削數(shù)控加工程序單1（第一次安裝，加工右端） 零件號 02零件名稱階臺軸編程原點安裝后右端面中心 程序號O0021數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i Mate

20、-TC編制 程序內(nèi)容簡要說明 G97 M03 S800； T0101； G00 X45.0 Z2.0； 主軸正轉(zhuǎn)S800 換01號刀 刀具快速定位 續(xù)表 零件號 02零件名稱階臺軸編程原點安裝后右端面中心 程序號O0021數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i mate TC編制 程序內(nèi)容簡要說明 G90 X33.2 Z-80.0 F0.25； X29.2 Z-30.0； S1500； G00 X35.0 Z2.0； G01 Z0. F0.1； X27.0； X29.0 Z-1.0； Z-30.0； W-50.0； X40.0； G00 X100.0； Z100.0； T0202； S600； G00 X45.0 Z-30.0； G01 X27.0 F0.05； G04 X1.0； G01 X45.0 F0.3； W-50.0； G01 X31.0 F0.1； G04 X1.0； X45.0 F0.3； G00 X80.0； Z80.0； M05； M30； 粗車33外圓，進給量0.25mm/r 粗車29外圓 快速定位，準(zhǔn)備精車 倒角 換切槽刀 切槽 退刀 程序結(jié)束 表2-8 階臺軸車削數(shù)控加工程序單2（第二次安裝，加工左端） 零件號 02零件名稱階臺軸編程原點安裝后右端面中心 程序號O0022數(shù)控系統(tǒng)FANUC 0i Mate-T