刀具用拉钉组件数控车削加工工艺设计

摘要：本设计根据拉钉组合轴，进行相关的加工工艺设计，对工艺卡、工序卡，以及刀具卡的编写，将数控机床加工必备的数控加工工艺规程的制定与数控编程有机地联系在一起，培养正确、合理编制零件加工程序的能力。

关键词：轴类零件 加工工艺 零件分析

1 工艺设计方案的拟定

1.1 加工方法的选择。零件的结构形状有很多种，但本质上都是由一些基本表面组成的，比如平面、内圆柱面、外圆柱面、曲面、成型面等。其中每一种表面又有很多种加工方法，在实际的操作中选择加工方法和加工方案时需要考虑很多的因素，比如零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型等。本次设计的组件全部是由外圆、内孔、锥度、圆弧、外槽、内槽、内外螺纹组成的，不需要用到铣削加工和磨床加工，另根据图纸表面粗糙度等精度要求，车加工可分为粗加工和精加工。

1.2 毛坯材料的选择。机械加工中常见的毛坯有：铸件、锻件、型材、组合毛坯四种。根据零件图的要求，本次设计的轴选用45#圆钢型材为本次设计选定的毛坯。件1：￠55×85，件2：￠50×60。

1.3 确定走刀路线。刀具从换刀点开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的刀具加工路径就是走刀路线，它包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非空行程过程。本设计组合零件工件坐标系选择在加工工件右端面与主轴的中心交点上，换刀点设定为X100和Z100处，定位点外轮廓设定为X56 Z2，内轮廓设定为X16 Z2。

2 车刀的类型及选用原则

2.1 车刀的类型的确定。本次设计要用到的刀具主要有外圆刀，圆弧刀，切槽刀，外螺纹刀，内螺纹刀，镗孔刀，内切槽刀等。

2.2 刀具切削性能的优劣在很大程度上取决于刀具切削部分的材料，因此一定要选择合格、优质的刀具切削部分材料，具体应满足以下条件：①硬度必须高于工件材料的硬度。②有很强的硬度和韧性。③耐热性能较高。④耐磨性较高。⑤工艺性良好。

2.3 为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹刀片，刀片最好选用涂层硬质合金刀片。

2.4 刀尖的强度和被加工零件的表面粗糙度在很大程度上取决于刀片刀尖圆弧半径的大小。所以选择的原则是：如果在需要刀刃强度高、零件直径大的粗加工中，选用刀尖圆弧半径较大些；如果在切削深度较小的精加工、细长轴或机床精度加工刚性较差的情况下，选取刀尖圆弧半径较小些。一般选取为进给量的2-3倍。

3 切削用量的选择

背吃刀量、主轴转速、进给速度三者组成了数控车削加工中的切削用量。在实际的操作过程中，选择好合适的切削用量是工艺处理的一个很重要的内容，只有背吃刀量、主轴转速和进给速度三者都确定并相互适应了，才能形成最佳的切削参数，切削用量的选取应该在机床给定允许的范围内，结合车削加工的特点来进行，它的选择方法如下：

3.1 背吃刀量的确定。在满足固定允许条件的基础上，为了有效的减少走刀次数，提高生产效率，应该最大限度的选取较大的背吃刀量。如果对零件的精度要求很高的话，也可能会考虑留出精车余量常取0.1-0.5mm。粗车加工时背吃刀量ap=2mm，精加工时ap=0.3mm。

3.2 主轴转速的确定。光车时，主轴速度的确定和很多的因素有关，比如零件上被加工部位的直径，零件和刀具的材料及加工性质等。在实际生产中，主轴转速可用下式计算：n=1000Vc /πd

式中，n是主轴转速（r/min）；Vc是切削速度（m/min）；d是零件待加工表面的直径（mm）。要想确定主轴转速，切削速度的确定是必要条件，而背吃刀量和进给量又和切削速度有着直接的关系。

3.3 进给速度的确定。在单位时间里，刀具沿着进给方向移动的距离就是进给速度，有时也会直接选择数控车床规定的进给量来作为进给速度。表面的粗糙度的值和车削效率都和进给速度的大小有着直接的关系。所以应该在保证表面质量的基础上确定进给速度，选择较高的进给速度。在选择进给速度的时候，需要考虑很多的因素，比如零件的表面粗糙度和刀具及工件材料等，并且需要查阅切削用量手册选取。但是切削用量手册给出的是每转进给量，所以要根据Vf=fn计算进给速度。

4 确定装夹方法

①选择定位基准。在数控车削中，最好让零件表面的加工在一次装夹下完成大部分甚至全部。轴类零件和套类零件的定位基准是不同的，前者一般是零件自身的外圆柱面，后者则以内孔作为定位基准。②选择车削夹具。在数控车床上装夹工件时，应使工件相对于车床主轴轴线有一个确定的位置，并且在工件受到各种外力的作用下，仍能保持其既定位置。③确定装夹方法。三爪卡盘：夹紧力较小，夹持工件时一般不需要找正，装夹速度较快。

5 加工工艺步骤

件一

左端：粗车端面；用G73粗车工件外轮廓；用G70精车工件外轮廓。

右端：粗车端面；用G71粗车工件外轮廓；用G70精车工件外轮廓；用中心钻钻定位孔；用？16麻花钻扩孔； 用G71粗镗内孔；用G70精镗内孔；用G01加工内沟槽； 用G92加工内螺纹M24×1.5-6H。

件二

左端：粗车端面；用G71粗车工件外轮廓；用G70精车工件外轮廓；用G75切4×Ф20的槽；用G92车外螺纹M24×1.5-6g。

右端：粗车端面；用G71粗车工件外轮廓；用G70精车工件外轮廓。

6 编程

建立编程坐标系，选取工件坐标系为编程原点，编程原点取在工件右端面与工件中心线的交点处。

编程举例：

O0001；（件1左）

G54；

G00 X100.0 Z100.0；

T0101；

M03 S800；

G00 X56.0 Z2.0；

G73 U38.0 W0.5 R16；

G73 P10 Q20 U0.3 W0.3 F0.4；

G00 X38.0；

G01 Z0.0 F0.3；

X40.0 Z-1.0；

Z-12.0；

G02 X40.0 Z-30.0 R25.0；

G01 Z-44.0；

G02 X46.0 Z-47.0 R3.0；

G01 X55.0；

G00 X100.0 Z100.0；

M05；

M00；

M03 S1000；

G00 X56.0 Z2.0；

G70 P10 Q20；

G00 X100.0 Z100.0；

M05；

M30；

7 结论

在数控设备上加工配合零件，不仅要选用合理的加工步骤，合适的切削参数来保证表面光洁度，还要保证尺寸配合精度，并且选用合理的夹具及装夹方法，制定合理的加工工艺路线，才能加工出合格的配合零件。

参考文献：

[1]裴炳文.数控加工工艺与编程[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]苏建修.机械制造基础[M].北京：机械工业出版社，2001.

[3]陈宏钧.实用机械加工手册[M].北京：机械工业出版社，2003.