【摘 要】本设计以数控车床轴类零件车削为例，根据被加工工件的材料、轮廓形状、精度等要求进行工艺分析，选用合适的机床、刀具、夹具及加工路线。 【关键词】工艺分析、机床、刀具、夹具、加工路线
一、零件图
二、零件的工艺分析
（1）零件图分析。零件属于短轴类，总长为107mm，从右到左依次为：半径为10mm的圆弧面；长13.55mm的锥度；长20mm公称直径为30mm的普通螺纹；长6mm的圆柱面；长19mm半径为46mm的圆弧面；长8mm的圆柱面；长32mm的圆柱面；长20mm及5mm的内孔。该零件视图正确、标注齐全合理。（2）技术要求分析。所有表面粗糙度Ra均为3.2μm；尺寸公差等级在IT7～IT10之间；标注倒角为C2，未注倒角为C1。（3）零件的材料分析。毛坯材料为45#，力学性能、切削性能、热处理性能等较好，便于加工，能够满足使用性能。毛坯下料为φ40mm×110mm。（4）确定加工方法。分析零件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度要求，确定加工方法为：A外圆表面：粗车-精车；B内孔表面：粗车-精车；C外螺纹：在精车的外圆表面分数次进给加工。（5）工艺设备的选择。一是机床的选择。机床选择原则：保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品；有利于提高生产率；尽可能降低生产成本(加工费用)。根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度等要求，选用GSK980TD数控车床。二是量具及辅助用具的选择。加工过程中所需量具有：钢直尺、游标卡尺、千分尺。辅助用具有：铜片、铜锤、加力竿、卡盘扳手等。三是零件的安装。在数控机床上安装零件要合理选择定位基准和夹紧方法，为提高数控机床效率，确定定位基准与夹紧方法时应注意：力求设计、工艺与编程计算的基准统一（基准重合原则）；减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面（基准统一原则）；避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。四是夹具选择。数控加工对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。根据零件的加工要求，选择三爪自定心卡盘，它可以自动定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类中小型零件。五是刀具选择。刀片材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动，故加工此零件选择硬质合金刀片。根据零件的外形结构，加工需要如下刀具：硬质合金端面车刀、菱形外圆车刀、外螺纹刀、30°外圆尖刀、盲孔镗刀。（6）切削用量的选择。数控编程切削用量的选择原则：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，保证合理的刀具寿命，充分发挥机床的性能，最大限度的提高生产率，降低成本。一是主轴转速的确定。车外圆时主轴转速，主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为n=1000v/πd，其中v-切削速度（m/min），由刀具寿命决定；n-主轴转速（r/min）；d-工件直径或刀具直径（mm）。车螺纹时主轴的转速：车削螺纹时车床的主轴转速受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频率特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：n≤（1200/P）－k，式中P-被加工螺纹螺距，?；k-保险系数，一般取为80。主轴转速n最后要根据上述计算值、机床说明书而定，选取机床有的或较接近计算值的转速。二是进给速度的确定。进给速度主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则是：当工件的质量要求能得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100～200mm/min范围内选取。在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小一些，一般在20～50mm/min范围内选取。当刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。三是背吃刀量的确定。背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使用合理的背吃刀量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可以留0.2～0.5mm加工余量。切削用量的选择是否合理，对于能否充分发挥机床潜力与刀具的切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。粗车时，首先选择一个尽可能大的背吃刀量，其次选择一个较大的进给量，最后确定一个合适的切削速度。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小的背吃刀量和进给量。（7）对刀点与换刀点的确定。工件装夹方式确定后，即可通过确定工件原点来确定工件坐标系。如果要运行这一程序来加工工件，必须确定刀具在工件坐标系开始运动的起点。程序起始点或起刀点一般通过对刀来确定，所以，该点又称为对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制；易于找正并在加工过程中便于查找；引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具或机床上，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。换刀点是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，以能顺利的换刀、不碰撞工件和其他部件为准。（8）工序与工步的划分。在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，一次装夹应尽可能完成全部工序。常用工序划分原则有：一是保证精度原则。数控加工要求工序应尽可能集中，通常粗、精加工在一次装夹下完成，为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置、尺寸精度和表面粗糙度的影响，应将粗、精加工分开进行。此时可用不同的机床或刀具进行加工。对轴类或盘类零件，将待加工面先粗加工，留少量余量再精加工，以保证表面质量要求。对轴上有孔、螺纹加工的工件，应先加工表面而后加工孔、螺纹。二是提高生产效率的原则。为减少换刀次数，节省换刀时间，应尽可能用同一把刀加工完全部的加工部位；当用同一把刀加工工件的多个部位时，应以最短的路线到达各加工部位并尽量减少空行程。综合本零件的工艺特性，装夹一次为一道工序，换一次刀为一个工步。加工此零件划分两道工序：加工左端为第一道工序，有4个工步；调头后加工为第二道工序，有3个工步。
三、加工路线的确定
数控加工中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起至结束，加工程序所经过的路径。（1）加工路线的确定原则主要有以下几点：能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求且效率高；尽量缩短加工路线，既可以减少程序段，又可以减少刀具空程时间；应数值计算简单尽量减少编程工作量。（2）确定加工路线。工序一：夹φ40mm毛坯，平端面；粗精车工件左端外圆轮廓至尺寸；用φ19mm钻花钻深25mm的底孔；粗精车工件左端内孔轮廓至尺寸。工序二：调头夹φ32mm圆柱面，夹铜皮，用百分表校正，保证工件总长；粗精车工件右端外圆轮廓至尺寸；车M24×2螺纹。
参考文献
[1]车工工艺与技能训练[J]．中国劳动社会保障出版社
[2]数控编程与加工操作[J]．中南大学出版社