【正文】 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。其中最高轉(zhuǎn)速計(jì)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(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 19 頁 共 30 頁 進(jìn)給路線的確定 在數(shù)控機(jī)床加工過程中，進(jìn)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)。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 17 頁 共 30 頁 表 41 為車削加工時(shí)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。 精度要求較高的凹槽加工時(shí)，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(bǔ)償功能銑削槽的兩邊，直到達(dá)到精度要求為止。因此，采用淬火 3545HRC。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(dòng)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。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。加入不同的合金元素可改變鋼的機(jī)械性能并具有各種特殊性質(zhì)。結(jié)構(gòu)鋼可用于加工機(jī)械零件和各種工程結(jié)構(gòu)。 CAM(Computer Aided Manufacturing— 計(jì)算機(jī)輔 助制造 )是從 APT 開始的?！叭钡膶?shí)現(xiàn)，不僅便于組織開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用，而且也提高了機(jī)床的質(zhì)量和運(yùn)行的可靠性，并便于用戶的維修和保養(yǎng)。另一方面是數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度 高，空行程時(shí)間短。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 5 頁 共 30 頁 能獲得較高的加工精度 機(jī)床加工精度在很大程度上取決于進(jìn)給傳動(dòng)的位置精度。 通信接口 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床往往都帶有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)通信接口，以便與編程機(jī)及上級計(jì)算機(jī)聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)通信功能。 (二 )數(shù)控裝置 控制裝置是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)，也叫做計(jì)算機(jī)數(shù)控（ CNC）裝置。同時(shí)，由于生產(chǎn)水平的提高，數(shù)控機(jī)床的價(jià)格在不斷下降，因此，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的使用已很普遍。較好地解決了復(fù)雜、精密、多品種、中小批量機(jī)械零件 加工問題，是一種通用、靈活、高效能的自動(dòng)化機(jī)床。 (2)手動(dòng)輸人 手動(dòng)輸入方式就是使用數(shù)控機(jī)床上的鍵盤輸入加工程序。 通過以上步驟，數(shù)控機(jī)床最終便可以加工出合格的零件了。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(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。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(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。 編寫加工程序 (自動(dòng)編程時(shí)為源程序，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成目標(biāo)程序 —— 加工程序 )。 鑄 鐵 常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。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。 金屬材料的性能可通過熱處理和表面強(qiáng)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。加工方法多采用鑄造，毛坯在鑄造時(shí)應(yīng)防止砂眼和氣孔產(chǎn)生。 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。一般采用兩次走刀，一次粗銑，一次精銑。經(jīng)濟(jì)的、有效的加工方式，要求必須 合理地選擇切削條件。 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(jìn)給量 f＝ 。 仿形進(jìn)給路線，用于鑄、鍛件毛坯時(shí)進(jìn)給路線較短。 數(shù)控加工工藝卡片 單位 名 稱 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 典型軸 工序號(hào) 程序編號(hào) 夾具名稱 使用設(shè)備 車間 001 O1000 三爪卡盤和活動(dòng)頂尖 數(shù)控車床 數(shù)控中心 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格㎜ 主軸轉(zhuǎn)速r/mm 進(jìn)給速度 mm/min 背吃刀量 mm 備注 1 平端面 外圓刀 25 25 500 手動(dòng) 2 鉆中心孔 鉆頭 ?16 950 手動(dòng) 3 車內(nèi)孔 內(nèi)孔刀 25 25 700 200 自動(dòng) 4 攻螺紋 絲錐 ?6 1000 300 手 動(dòng) 5 車兩端外圓 外圓刀 25 25 800 220 自動(dòng) 6 銑削鍵槽 銑刀 25 25 900 300 自動(dòng) 加工余量的確定 加工余量的大小等于每個(gè)中間工序加工余量的總和。 ② 力求切削進(jìn)給路線最短。 粗車切削速度 vc＝ 122m/min，精車切削速度 vc＝ 146m/min。 切削用量的選擇 對于高效率的金屬切削機(jī)床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。刀具的類型、規(guī)格和精度等級應(yīng)符合加工要求。 其他 熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。因此，箱體的加工質(zhì)量對機(jī)器的精度、性能和壽命都有直接的影響。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)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。碳素鋼的性能主要取決于其含碳量。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)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。 進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。更先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床有自動(dòng)編程能力，通過鍵盤和圖像顯示可進(jìn)行人機(jī)對話，可根據(jù)圖樣自動(dòng)編程并通過遠(yuǎn)距離串行接口輸入給機(jī)床，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。此外，機(jī)床價(jià)格高，設(shè)備一次性投資大，為保證數(shù)控加工的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益， 同樣要求機(jī)床的使用者和維修人員應(yīng)具有較高的專業(yè)素質(zhì)。 數(shù)控機(jī)床的基本工作原理 在數(shù)控機(jī)床上加工一個(gè)零件，一般包含以下幾個(gè)步驟： 根據(jù)加工零件的圖紙和工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式來編寫加工程序； 將加工程序制作成穿孔帶； 通過紙帶閱讀機(jī)將穿孔帶上的程序輸入 CNC裝置?？偩€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間傳遞信號(hào)的渠道，一般由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等組成。 2 概 述 數(shù)控機(jī)床 數(shù)控機(jī)床的概述 數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)是微電子技術(shù)同傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種技術(shù)密集型的產(chǎn)品和技術(shù)。在 Master CAM 系統(tǒng)中，可以將用 AutoCAD 等 CAD軟件繪制的圖形調(diào)入至 Master CAM 中使用，也可將用 Master CAM 繪制的圖形送入到其它 CAD 軟件中去使用。實(shí)現(xiàn)對加工過程的自動(dòng)控制。 CNC與上級計(jì)算機(jī)等的網(wǎng)絡(luò)通信功能主要是通過串行數(shù)據(jù)通信接口來實(shí)現(xiàn)的。此外，傳動(dòng)鏈短、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)精密、 高效，也極大地提高了傳動(dòng)精度。 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展 高速化 數(shù)控系統(tǒng)采用高速的 32位以上的微處理器，使其輸人、譯碼、計(jì)算、輸出等環(huán)節(jié)都在高速下完成，并可提高數(shù)控系統(tǒng)的分辨率及實(shí)現(xiàn)連續(xù)小程序段的高速加工。在數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，將記錄在控制介質(zhì)上、描述加工過程所需的全部工藝信息，即原先在通用機(jī)床上加工時(shí)需要操作者考慮和決定的內(nèi)容及動(dòng)作的數(shù)碼信息輸人數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，對輸入信息進(jìn)行運(yùn)算和控制，并不斷向伺服機(jī)構(gòu) —— 使機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工運(yùn)動(dòng)的機(jī)電功能轉(zhuǎn)換部件發(fā)送脈沖信號(hào)，伺服機(jī)構(gòu)對脈沖信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床按所編程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，便可加工出我們所需要的零件。從 l974 年開始，人們把 CAD 系統(tǒng)和生產(chǎn)計(jì)劃管理及力學(xué)計(jì)算相結(jié)合，發(fā)展成為 CAD／ CAM 綜合系統(tǒng)。特殊用途鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐腐蝕鋼）主要用于特殊的工況條件下。但合金鋼零件一般都需經(jīng)過熱處理才能提蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 10 頁 共 30 頁 高其機(jī)械性能；此 外，合金鋼較碳素鋼價(jià)格高，對應(yīng)力集中亦較敏感，因此只用于碳素鋼難于勝任工作時(shí)才考慮采用。加工工藝路線：車削其外形 — 銑削內(nèi)形 — 鉆孔。 幾何形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。應(yīng)根據(jù)地生產(chǎn)類型、具體加工條件、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等選擇工藝裝備。鉆孔前最好先用中心鉆鉆一個(gè)中 心孔或用一個(gè)剛性好的短鉆頭锪窩引正。 第 1 序： a. 確定背吃刀量 ap。確定進(jìn)給路線，就是確定刀具的移動(dòng)路線。對主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。三種方案中， 左圖方案的加工表面質(zhì)量最差，在周邊留有大量的殘余；中圖方案和右圖方案加工后的能保證精度，但中圖方案采用環(huán)切的方案，走刀路線稍長，而且編程計(jì)算工作量大。精車用恒線速切削。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數(shù)控加工的精加工余量可比通用機(jī)床加工的余量小一些。 鑲硬質(zhì)合金的立銑刀可用于加工凹槽、窗口面、凸臺(tái)面和毛坯表面。 精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進(jìn)行低溫時(shí)效處理。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 14 頁 共 30 頁 4 主要零件的參數(shù)設(shè)置及加工路徑分析 概述 軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。 各零部件的材料選擇及工藝分析 圖 31 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 12 頁 共 30 頁 齒輪的材料及熱處理對齒輪的使用性能和壽命有很大的影響。每一種合金元素含量為 2%~5%或合金元素總含量為 5%~10%的稱為中合金鋼。 鋼 鋼的強(qiáng)度較高，塑性較好，可通過軋制、鍛造、沖壓、焊接和鑄造方法加工各種機(jī)械零件，并且可以用熱處理和表面處理方法提高機(jī)械性能，因此其應(yīng)用極為廣泛。 CAD／ CAM 技術(shù) 1963 年，美國麻省理工學(xué)院首次提出 CAD(Computer Aided Design— 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) )的概念。 高可靠性 為了提高數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床的可靠性，人們采取了以下一些措施： (1)提高數(shù)控系統(tǒng)的硬件質(zhì) 量 選用高質(zhì)量的集成電路芯片、印制電路板和其它元器件，建立并實(shí)施從元器件篩選、穩(wěn)定產(chǎn)品的制造和裝配工藝到性能測試等一系列完整的質(zhì)量保證體系。當(dāng)加工對象 改變時(shí)，除了相應(yīng)更換刀具和解決工件裝夾方式外，只要重新編寫并輸入該零件的加工程 序，便可自動(dòng)加工出新的零件，不必對機(jī)床作任何復(fù)雜的調(diào)整，這樣縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，給新產(chǎn)品的研制開發(fā)以及產(chǎn)品的改進(jìn)、改型提供了捷徑。加工對象改變時(shí)，只需重新編制程序或更換一條穿孔帶、磁帶或其他形式的信息載體，即不需要對機(jī)床結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行調(diào)整，也不需要制造凸輪、靠模一類的輔助裝置。 位置控制單元 位置控制單元是把插補(bǔ)運(yùn)算求取的坐標(biāo)給定值與位置檢測裝置測得的實(shí)際值進(jìn)行比較，然后將結(jié)果送入速度控制單元，對進(jìn)結(jié)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。包括數(shù)控機(jī)床的床身、主軸以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。目前，在機(jī)械行業(yè)中，單件、小批量的生產(chǎn)所占有的比例越來越大，機(jī)械產(chǎn)品的精度和質(zhì)量也在不斷地提高。 蘇州市職業(yè)大學(xué)機(jī)電工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文） 第 2 頁 共 30 頁 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控技術(shù)可以應(yīng)用于各種加工機(jī)床，例如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控沖床、數(shù)控電火花、線切割、激光加工機(jī)床等等。 (3)直接輸入存儲(chǔ)器 直接輸入方式是采用 CNC裝置的串行通信接口等，通過對有關(guān)參數(shù)的設(shè)定，直接讀入由自動(dòng)編程機(jī)或者其它計(jì)算機(jī)編制的程序。隨著以航天、精密儀器制造業(yè)為主的高技術(shù) 產(chǎn)品不斷的出現(xiàn)，復(fù)雜零件越來越多，精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)模式 難以滿足要求，柔性自動(dòng)化生產(chǎn)則應(yīng)運(yùn)而生。 數(shù)控加工的特點(diǎn) 自動(dòng)化程度高 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都有機(jī)床自動(dòng)完成 .在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測、診斷對到、傳輸、調(diào)度、管理等也都有機(jī)床自動(dòng)完成，這樣減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。這些變量一般事先難以預(yù)知，編制加工程序時(shí)常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 對程序進(jìn)行校驗(yàn)與修改。灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、減振性好，對應(yīng)力集中的敏感性小，價(jià)格便宜，但其抗拉強(qiáng)度較鋼差。含碳量在 %~%的高碳鋼具有高的強(qiáng)度和剛性，通常用于制作普通的板彈簧、螺旋彈簧和鋼絲繩。 （ 4） 經(jīng)濟(jì)性 選擇零件材料時(shí)，當(dāng)用價(jià)格低廉的材料能滿足使用要求時(shí)，就不應(yīng)選擇價(jià)格高的材料，這對于大批量制造的零件尤為重要。 5. 軸 圖 25 通過對材料的綜合性能及經(jīng)濟(jì)性的分析，本課題所設(shè)計(jì)的軸采用 45 鋼，因其在機(jī)構(gòu)中起傳遞作用，則需要有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性。 軸類零件的熱處理 鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處