【正文】 有較高的專業(yè)素質(zhì)。 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機床的加工效率高，一方面是自動化程度高，在一次裝夾中能完成 較多表面的加工，省去了 劃線、多次裝夾、檢測等工序 。更先進的數(shù)控機床有自動編程能力，通過鍵盤和圖像顯示可進行人機對話，可根據(jù)圖樣自動編程并通過遠距離串行接口輸入給機床，使之實現(xiàn)自動加工。 (2)實現(xiàn)模塊化、標準化和通用化 性能越來越完善，功能愈來愈豐富的現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有利地促進了其硬件、軟件實現(xiàn)“三化”：模塊化、標準化和通用化，包括數(shù)控機床的主軸部件，變速箱立柱、工作臺、刀架、刀庫等都可模塊化生產(chǎn)。 進行數(shù)控加工工藝設(shè)計。 MIT 小組初步設(shè)想了采用計算機設(shè)計、分析，并開發(fā)了交互式圖形處理系統(tǒng)、繪制出了工程圖，從而使 CAD 由試驗階段過渡到了實施階段。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 9 頁 共 30 頁 金屬材料主要指鑄鐵和鋼，它們都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。 鋼的類型很多，按用途分，鋼可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊用途鋼。碳素鋼的性能主要取決于其含碳量。每一種合金元素含量高于 5%或合金元素總含量高于 10%的稱為高合金鋼。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 11 頁 共 30 頁 （ 2） 零件的工作條件 在腐蝕介質(zhì)中工作的零件應(yīng)選用耐腐蝕材料，在高溫下工作的零件應(yīng)選耐熱材料，在濕熱環(huán)境下工作的零件，應(yīng)選防銹能力好的材料，如不銹鋼、銅合金等?？紤]材料的綜合性能及經(jīng)濟性，本課題所設(shè)計的齒輪的材料選用 45 鋼，齒面硬度 220～ 250HBS。因此，箱體的加工質(zhì)量對機器的精度、性能和壽命都有直接的影響。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。 其他 熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。 經(jīng)綜合考慮，本課題所設(shè)計的軸采用 45 鋼，因其在機構(gòu)中起傳遞作用，則需要有較高的強度、硬度和耐磨性。刀具的類型、規(guī)格和精度等級應(yīng)符合加工要求。 鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀可以進行強力切削，銑削毛坯表面和用于孔的粗加工。 切削用量的選擇 對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。 在確定切削用量時，要 根據(jù)被加工工件材料、硬度、切削狀態(tài)、背吃刀量、進給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。 粗車切削速度 vc＝ 122m/min，精車切削速度 vc＝ 146m/min。 c. 切槽工步 進給量 取 f＝ 結(jié)合刀具推薦值切削速度為 vc ＝ 100m/min ， 計 算 機 床 主 軸 轉(zhuǎn) 速 為14461592r/min。 ② 力求切削進給路線最短。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 20 頁 共 30 頁 根據(jù)以上分析，本課題所加工的軸上的鍵槽采用右圖所示的走刀方案。 數(shù)控加工工藝卡片 單位 名 稱 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 典型軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 001 O1000 三爪卡盤和活動頂尖 數(shù)控車床 數(shù)控中心 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格㎜ 主軸轉(zhuǎn)速r/mm 進給速度 mm/min 背吃刀量 mm 備注 1 平端面 外圓刀 25 25 500 手動 2 鉆中心孔 鉆頭 ?16 950 手動 3 車內(nèi)孔 內(nèi)孔刀 25 25 700 200 自動 4 攻螺紋 絲錐 ?6 1000 300 手 動 5 車兩端外圓 外圓刀 25 25 800 220 自動 6 銑削鍵槽 銑刀 25 25 900 300 自動 加工余量的確定 加工余量的大小等于每個中間工序加工余量的總和。 當主要表面加工順序確定后，就要合理 地插入非主要表面加工工序。 仿形進給路線，用于鑄、鍛件毛坯時進給路線較短。所謂進給路線就是數(shù)控機床在加工過程中刀具中心的移動路線。 第 2 序： a. 粗車工步 單邊最大余量為 9，粗車背吃刀量選為 ap＝ 2mm，精車粗車取 ap＝，進給量 f＝ 。根據(jù)切削用量的選擇原則確定切削用量如下。經(jīng)濟的、有效的加工方式，要求必須 合理地選擇切削條件。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 16 頁 共 30 頁 在數(shù)控銑床上鉆孔，一般不采用鉆模，鉆孔深度為直徑的 5 倍左右的深孔加工容易折斷鉆頭，應(yīng)注意冷卻和排屑。一般采用兩次走刀，一次粗銑，一次精銑。 工藝裝備的選擇 工 藝裝備選擇的合理與 否，將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件。 根據(jù)軸類零件的功用和工作條件，其技術(shù)要求主要在以下方面： 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求 較高，通常為 IT 5～IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為 IT6～ IT9。加工方法多采用鑄造，毛坯在鑄造時應(yīng)防止砂眼和氣孔產(chǎn)生。 圖 32 本課題所設(shè)計的端蓋采用鑄鐵 HT200，因為鑄鐵具有良好的耐磨性和減振性，而且價格低廉。 金屬材料的性能可通過熱處理和表面強化（如噴丸、滾壓等）來提高和改善，因此要充分利用熱處理和表面處理的手段來發(fā)揮材料的潛力。例如鉻能提高鋼的硬度，并在高溫時防銹耐酸；鎳使鋼具有良好的淬透性和耐磨性。含碳量在 %~%的低碳鋼零件可通過滲碳淬火使其表面硬而心部韌，一般用于制造齒輪、鏈輪等要求表面耐磨而且耐沖擊的零件。工具鋼可用于制造各種刀具、模具等。 鑄 鐵 常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。它是20世紀 50年代 MIT設(shè)計的一種專門用于零件 NC加工的自動編程語言，到 1967年 APT系統(tǒng)己實用化。 編寫加工程序 (自動編程時為源程序，由計算機自動生成目標程序 —— 加工程序 )。 (3)配備先進的檢測、監(jiān)控裝置、紅外線、聲發(fā) 射、溫度測量、功率測量、激光檢測等 數(shù)控加工工藝 所謂數(shù)控加工工藝，就是用數(shù)控機床加工零件的一種方法。自適應(yīng)控制 (Adaptive Control簡稱 AC)技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過程中所測得的工作狀態(tài)特征，且能使切削加工過程達到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。 易于建立計算機通訊網(wǎng)絡(luò) 由于數(shù)控機床是使用數(shù)字信息，易于與計算機輔助設(shè)計 和制造 (CAD/CAM)系統(tǒng)連接，形成計算機輔助設(shè)計和制造與數(shù)控機床緊密結(jié)合的一體化 系統(tǒng)。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展十分迅速，從 第一代的電子管元件數(shù)控裝置，經(jīng)歷了晶 體管電路、小中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路控制系統(tǒng)，發(fā)展到計算機控制系統(tǒng)。數(shù)控機床的進給傳動為數(shù)字式伺服傳動，它能保證運動參數(shù)，如位移、速度的準確性。 通過以上步驟，數(shù)控機床最終便可以加工出合格的零件了。隨著柔性制造系統(tǒng) FMS、計算機集成制造系統(tǒng) CIMS的發(fā)展， CNC裝置的通信功能將發(fā)揮更加 重要的作用。 (2)手動輸人 手動輸入方式就是使用數(shù)控機床上的鍵盤輸入加工程序。 CNC裝置實際上就是一個計算機系統(tǒng)，通過對加工程序的運行處理，發(fā)出控制信號。較好地解決了復(fù)雜、精密、多品種、中小批量機械零件 加工問題，是一種通用、靈活、高效能的自動化機床。 Master CAM 設(shè)計及制造系統(tǒng)是將設(shè)計和制造結(jié)合在一起的 PC 級套裝軟件，利用 Master CAM可以繪制零件的圖紙，生成零件的數(shù)控加工程序并通過電纜直接送至數(shù)控機床上，由數(shù)控機床完成零件的加工，是一套 CAD/CAM 一體 化軟件。同時，由于生產(chǎn)水平的提高，數(shù)控機床的價格在不斷下降，因此，數(shù)控機床在機械行業(yè)中的使用已很普遍。它是根據(jù)機械加工工藝的要求，使電子計算機對整個加工過程進行信息處 理與控制，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。 (二 )數(shù)控裝置 控制裝置是數(shù)控機床的中心環(huán)節(jié)，也叫做計算機數(shù)控（ CNC）裝置。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 3 頁 共 30 頁 輸入裝置 輸入裝置是把加工程序輸人至計算機的裝置，通常可以采用以下三種方式： (1)紙帶輸入 紙帶輸人方式就是在特制的紙帶上穿孔．用孔的不同位置的組合．構(gòu)成不同的數(shù)控代碼，通過紙帶閱讀機，把紙帶上的代碼轉(zhuǎn)換為計算機可以識別和處理的電信號。 通信接口 現(xiàn)代數(shù)控機床往往都帶有標準數(shù)據(jù)通信接口，以便與編程機及上級計算機聯(lián)接，實現(xiàn)通信功能。也可以來用手動輸入方式將程序輸入 CNC裝置； CNC裝置對程序代碼進行譯碼、寄存和運算，然后為伺服系統(tǒng)提供控制信號，實現(xiàn)對刀具與零件相對運動的控制； 與此同時， CNC裝置提供的信號，還可以實現(xiàn)對機床其它各運動部件的控制與操作，包括主軸變速、工件松 夾、刀具轉(zhuǎn)位以及開關(guān)冷卻液等。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 5 頁 共 30 頁 能獲得較高的加工精度 機床加工精度在很大程度上取決于進給傳動的位置精度。 按照以上特點，數(shù)控機床最適合在單件、小批生產(chǎn)條件下 ，加工下列類型的零件 : （ 1）普通機床難以加工，或雖能加工，但需要復(fù)雜、昂貴的工藝設(shè)備 （ 2）材料昂貴、不允許報廢的零件 （ 3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜、需要多工序加工的零件 （ 4）生產(chǎn)周期要求短的急缺零件 數(shù)控加工技術(shù) 數(shù)控加工技術(shù)簡介 數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的一門新型的發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)，它將制造 技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測技術(shù)等多種高新建設(shè)傳統(tǒng)的機械加工技術(shù)有效 地結(jié)合起來，成為制造自動化領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)技術(shù)。另一方面是數(shù)控機床的運動速度 高，空行程時間短。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 7 頁 共 30 頁 智能化 在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中，引進了自適應(yīng)控制這種智能化技術(shù)?！叭钡膶崿F(xiàn)，不僅便于組織開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，而且也提高了機床的質(zhì)量和運行的可靠性，并便于用戶的維修和保養(yǎng)。 對零件圖形進行必要的數(shù)學(xué)處理。 CAM(Computer Aided Manufacturing— 計算機輔 助制造 )是從 APT 開始的。含碳量小于 2%的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于 2%的稱為鐵。結(jié)構(gòu)鋼可用于加工機械零件和各種工程結(jié)構(gòu)。低碳鋼的含碳量低于%，其強度極限和屈服極限較低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺釘、螺母、墊圈和焊接件等。加入不同的合金元素可改變鋼的機械性能并具有各種特殊性質(zhì)。零件在工作中有可能發(fā)生磨損之處，要提高其表面硬度，以增強耐磨性，應(yīng)選擇適于進行表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼。因其加工精度并不高，因此采用：滾齒 — 齒端加工 齒面熱處理 修正內(nèi)孔的加工方案。本課題所設(shè)計的箱體采用鑄鐵 HT200，因為鑄鐵具有較好的耐磨性、鑄造性、切削性和減振性，且成本低廉。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等，其中階梯傳動軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 軸類零件的材料 軸類零件材料 常用 45 鋼，精度較高的軸可選用 40Cr、軸承鋼 GCr1彈簧鋼 65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用 20CrMnTi、 20Mn2B、 20Cr 等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼。因此，采用淬火 3545HRC。 其次在選用刀具時還應(yīng)注意以下幾點： 在數(shù)控機床上銑削平面時，應(yīng)采用鑲裝可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀。 精度要求較高的凹槽加工時，可以采用直徑比槽寬小一些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊，直到達到精度要求為止。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 17 頁 共 30 頁 表 41 為車削加工時的選擇切削條件的參考數(shù)據(jù) 已 知工件的材料為 45 鋼，刀具材料為硬質(zhì)合金。粗車時機床主軸轉(zhuǎn)速為 n＝ dvcπ1000 ＝ 1221000??＝ 1214r/min 精車為了保證工件表面粗糙度，采用恒線速切削。其中最高轉(zhuǎn)速計算為： n＝ dvcπ1000 ＝ 1001000??＝ 2123r/min 刀具及切削參數(shù)如下： 圖 42 圖 43 蘇州市職業(yè)大學(xué)機電工程系畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 19 頁 共 30 頁 進給路線的確定 在數(shù)控機床加工過程中，進給路線的確定是非常重要的，它與工件的加工精度和粗糙度直接相關(guān)。切削進給路線為最短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具的損耗等。 加工順序的確定 主軸加工順序安排如下： 外圓表面左右兩端的粗加工（以頂尖孔定位）→外圓表面左右兩端的精加工（以頂尖孔定位）→攻螺紋→軸上鍵槽的銑削→淬火→精磨。工序間的加工余量的選擇