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1、数控车削综合零件毕业设计指导实例 关键词：偏心件、梯形螺纹、端面槽内容摘要：数控车床对偏心件、梯形螺纹及端面槽等复杂零件的编程与加工课题是针对用人单位实际工作中所用到的零件加工而开发。由于学校较少应用到该类课题，所以对教学上来讲也是一项课题开发。该课题一共涉及到的分课题有：偏心件的编程加工、梯形螺纹的编程加工、端面槽的编程加工。重要的是车工工艺上的处理与数控加工手法的结合。需要综合运用机加工、数控、及其他相关学科的知识。通过毕业设计使学生具备对该类复杂综合零件进行适当的工艺调整与数控加工调整的能力。一、课题介绍（一）图纸配合图配合件1图配合件2图（二）技术要求1、不准用锉刀、砂布等修饰表面。2
2、、用什锦锉去毛刺。3、未注倒角145。4、未注公差尺寸按GB1804-m。（三）材料材料使用45钢二、设计思路（一）课题分析此零件是数控车床对偏心件、梯形螺纹及端面槽等复杂零件的编程与加工。从练习开始，包括工艺、材料、刀量具分析，机床调整，程序处理是一系列连续而融合相关综合知识运用的过程。具体步骤如下：（1）课题分析、理解（2）工艺与材料、机加工、数控的相关知识（3）偏心件的工艺分析与编程加工处理（4）偏心件的加工练习（5）毕业设计论文偏心件部分的理论与实际练习结合说明（6）梯形螺纹的工艺分析与编程加工处理（7）梯形螺纹的加工练习（8）端面槽的工艺分析与编程加工处理（9）端面槽的加工练习（10
3、）综合零件的数控加工（二）工艺（1）工艺与材料、机加工、数控的相关知识数控机床上加工的零件通常要比普通机床所加工的零件工艺规程复杂的多,应对数控机床的 性能。特点。切削范围和标准刀具系统等有全面了解,数控加工工艺设计的原则和内容在许多方面与普通加工工艺相同,根据实际应用中的经验，数控加工工艺主要包括下列内容：1）选择并决定零件的数控加工内容；2）零件图样的数控工艺性分析3）数控加工的工艺路线设计4）数控加工工序设计5）数控加工专用技术文件的编写。（2）偏心件的工艺分析与编程加工处理外圆和外圆的轴线或内孔与外圆的轴线平行但不重合(彼此偏离一定距离)的工件，叫偏心工件。外圆与外圆偏心的工件叫偏心轴
4、，内孔与外圆偏心的工件叫偏心套，两平行轴线间的距离叫偏心距。偏心轴、偏心套一般都在车床上加工。其加工原理基本相同，都是要采取适当的安装方法，将需要加工偏心圆部分的轴线校正到与车床主轴轴线重合的位置后，再行车削。 为了保证偏心零件的工作精度。在车削偏心工件时，要特别注意控制轴线间的平行度和偏心距的精度。用三爪自定心卡盘安装、车削偏心工件，在四爪单动卡盘上安装、车削偏心工件时装夹、找正相当麻烦。对于长度较短、形状比较简单且加工数量较多的偏心工件，也可以在三爪自定心卡盘上进行车削。其方法是在三爪中的任意一个卡爪与工件接触面之间，垫上一块预先选好的垫片，使工件轴线相对车床主轴轴线产生位移，并使位移距离
5、等于工件的偏心距。（3）偏心件的加工练习（4）毕业设计论文偏心件部分的理论与实际练习结合说明解：先暂不考虑修正值，初步计算垫片厚度：X=15e=1.52=3mm垫人6mm厚的垫片进行试切削，然后检查其实际偏心距为2.05mm，那么其偏心距误差为：e=2.052=0.05mmK=1.5e=1.50.05=0.075mm由于实测偏心距比工件要求的大，则垫片厚度的正确值应减去修正值，即：X=1.5eK=1.520.075=2.925mm注意事项：1)应选用硬度较高的材料做垫块，以防止在装夹时发生挤压变形。垫块与卡爪接触的一面应做成与卡爪圆弧相同的圆弧面，否则，接触面将会产生间隙，造成偏心距误差。2)
6、装夹时，工件轴线不能歪斜，否则会影响加工质量。3)对精度要求较高的偏心工件，必须按上述计算方法，在首件加工时进行试车检验再按实测偏心距误差求得修正值K，从而调整垫片厚度，然后才可正式车削。（5）梯形螺纹的工艺分析与编程加工处理梯形螺纹是应用很广泛的、传动螺纹，例如车床上的长丝杠和中、小滑板的丝杠等都是梯形螺纹，它们的工作长度较长，使用精度要求较高，因此车削比较困难。1）梯形螺纹的尺寸计算 梯形螺纹标记 梯形螺纹标记由螺纹代号、公差带代号及旋合长度代号组成，彼此用“”分开。根据国标(GB79686)规定，梯形螺纹代号由螺纹种类代号Tr和螺纹“公称直径导程”来表示。由于标准对内螺纹小径D，和外螺纹
7、大径只规定了一种公差带(4H、4h)，规定外螺纹小径d3的公差位置永远为h的基本偏差为零。公差等级与中径公差等级数相同，而对内螺纹大径D4，标准只规定下偏差(即基本偏差)为零，而对上偏差不作规定，因此梯形螺纹仅标记中径公差带，并代表梯形螺纹公差带(由表示公差带等级的数字及表示公差带位置的字母组成)。 螺纹代号 单线螺纹：Tr4077H-LL旋合长度代号7H内螺纹公差带7螺距40大径Tr螺纹种类代号(梯形螺纹)梯形螺纹的计算30梯形螺纹各部分名称、代号及计算公式Tr426-8e的丝杠和螺母，试求内、外螺纹的大径、牙型高度、小径、牙顶宽、牙槽底宽和中径尺寸。（大径）d=42mm（中径）d2=d0.
8、5P=420.510=37mm（牙高）h3=0.5P+ac=0.56+0.5=3.5mm（小径）d3=d2h3=4223.5=27mm（牙顶宽）f=f=0.366P0.536ac（牙槽底宽）w=w=0.366P0.536ac=3.660.268=3.392mm梯形螺纹公差GB5796.486公差带位置与基本偏差、公差带大小及公差等级、旋合长度梯形螺纹公差表格应用举例查出Tr4268e各直径上、下偏差。然后再查表并计算出外螺纹Tr4268e各直径上下偏差。计算外螺纹各直径：D=42mmd2=36.5mmd3=d2h3=d2(0.5Pac)=402(0.56+0.5)=33mm根据标准规定，外螺纹
9、大径d和小径d，的基本偏差为0，即es=0。查表：Td=0.425mmTd2=0.355mmTd3=0.569mm梯形外螺纹中径基本偏差为0.125mm，即es=0.125mm所以对于大径：es=0，ei=esTd=0+0.425=0.425mm对于中径：es=0.125,ei=esTd2=0.125+0.355=0.480mm对于小径：es=0，ei=esTd3=0+0.569=0.569mm故外螺纹大径应为：4000.425mm 中径应为：36.50.1250.480mm ，小径应为：3200.569mm2）梯形螺纹车刀及刃磨梯形外螺纹车刀车梯形外螺纹时，径向切削力较大,为了减少切削力，螺
10、纹车刀也应分为粗车刀和精车刀两种。高速钢梯形螺纹粗车刀。为了左右切削并留精车余量，刀尖角应小于牙型角，刀尖宽度应小于牙型槽底宽W。高速钢梯形螺纹精车刀。车刀的径向前角为0，两侧切削刃之间的夹角等于牙型角。为了保证两侧切削刃切削顺利，在两侧都磨有较大前角(r=1016)的卷屑槽，但车削时，车刀的前端不能参加切削，只能精车牙侧。梯形螺纹升角对车刀工作角度的影响车螺纹时，因受螺旋线的影响，则车刀工作时的前角和后角与刃磨前角(静止前角)和刃磨后角(静止后角)的数值不同。由于三角形螺纹升角较小，受其影响不大。但在车削梯形螺纹、矩形螺纹时，由于其螺纹升角较大，其影响则不可忽略。因此，在刃磨梯形螺纹车刀时，
11、必须考虑这个影响。在刃磨与走刀方向同侧的后角时应为(35)+10，而在刃磨与背离走刀方向同侧后角时应为(35)。车刀两侧前角的变化将车刀两侧切削刃组成的平面垂直于螺旋线装夹，使左侧刃的工作前角和右侧刃的工作前角均为0（适用于粗车)；或在前刀面上沿两侧切削刃磨出较大前角的卷屑槽，使切削顺利并利于排屑。梯形螺纹车刀刃磨要求梯形螺纹车刀刃磨的主要参数是螺纹的牙型角和牙底槽宽度。刃磨两刃两夹角时，应随时目测和样板校对。磨有径向前角的两刃夹角时，应用特制厚样板进行修正。切削刃要光滑、平直、无裂口，两侧切削刃必须对称，刀体不歪斜。用油石研去各刀刃的毛刺。梯形螺纹车刀刃磨步骤粗磨刀刃两侧后面(刀尖角初步形成
12、)。粗、精磨前刀面或径向前角。精磨刀刃两侧后面时(走刀方向后角应大于背离走刀方向后角)，刀尖角用样板修正。修正刀尖后角时，应注意刀尖横刃宽度应小于槽底宽度。3)车刀的安装车刀安装方式 根据梯形螺纹的车削特点，车刀一般为轴向装刀和法向装刀两种。轴向装刀是使车刀前刀面与工件轴线重合。其优点是车出的螺纹直线度好。法向装刀是使车刀前刀面在纵向进给方向对基面倾斜一个螺纹升角，即使前刀面在纵向进给方向垂直于螺旋线的切线。其优点是左右切削刃工作前角相等，改善了切削条件，使排屑顺畅，但螺纹牙型不成直线而是双曲线)。所以，粗车梯形螺纹(尤其是当螺旋升角大时)，采用法向装刀；精车梯形螺纹，则采用轴向装刀。这样既能
13、顺利地进行粗车，又能保证精车后螺纹牙型的准确性。车刀安装高度 安装梯形螺纹车刀时，应使刀尖对准工件回转中心，以防止牙型角的变化。采用弹簧刀排时，其刀尖应略高于工件回转中心0.2mm左右，以补偿刀排弹性变形量。为了保证梯形螺纹车刀两刃夹角中线垂直于工件轴线，当梯形螺纹车刀在基面内安装时，可用螺纹样板进行校正对刀。（6）梯形螺纹的加工练习梯形外螺纹的测量1)大径测量 测量螺纹大径时，一般可用游标卡尺、千分尺等量具。2)底径尺寸的控制 一般由中滑板刻度盘控制牙型高度，而间接保证底径尺寸。3)中径尺寸控制三针测量法 它是一种比较精密的测量方法，适用于测量精度要求较高、螺旋升角小于4的三角形螺纹、梯形螺
14、纹和蜗杆的中径尺寸。测量时，把三根直径相等并在一定尺寸范围内的量针放在螺纹相对两面的螺旋槽中，再用千分尺量出两面量针顶点之间的距离M。然后根据M值换算出螺纹中径的实际尺寸。量针的选择 三针测量的量针直径(dD)不能太大，d1为蜗杆分度圆直径(mm)，mX为轴向模数。否则测量针的横截面与螺纹牙侧不相切，无法量得中径的实际尺寸。也不能太小，不然测量针陷入牙槽中，其顶点低于螺纹牙顶而无法测量。最佳量针直径是指量针横截面与螺纹中径处于牙侧相切时的量针直径。量针直径的最大值、最佳值和最小值可在表中查出。选用量针时，应尽量接近最佳值，以便获得较高的测量精度。用三针测量Tr3667e梯形螺纹中径量针直径：d
15、D=0.518186=3.1mm螺纹中径：d2=d0.560.5=33mm查表得中径尺寸允许偏差为： 测量读数值：M=d2+4.864 dD1.866P=33+4.8463.11.8666 =33+15.0811.2=36.882mm根据中径允许的极限偏差，千分尺测量的读数值M应为36.40936.764mm。（7）端面槽的工艺分析与编程加工处理车端面直槽在端面上车直槽时，端面直槽车刀的几何形状是外圃车刃与内孔车刀的综合，其中刀尖处的副后刀面的圆弧半径及必须小于端面直槽的大圆弧半径，以防左副后刀面与工件端面槽孔壁相碰。安装端面直槽车刀时，注意使其主切削刃垂直于工件铀线，以保证车出直槽底面与工件
16、轴线垂直。（8）端面槽的加工练习（9）综合零件的数控加工封闭切削循环(G73) 所谓封闭切削循环就是按照一定的切削形状逐渐地接近最终形状。这种方式对于铸造或锻造毛坯的切削是一种效率很高的方法。G73循环方式。编程格式G73 U(i) W(k) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U(Au) W(u) F(f) S(s) T(t)式中 iX轴上总退刀量(半径值)；kZ轴上的总退刀量；d重复加工次数。用G73时，与G71、G72一样，只有G73程序段中的F、S、T有效。复合螺纹切削循环(G76) 用G76时一段指令就可以完成复合螺纹切削循环加工程序。编程格式 G76 P(m)(r)(a) Q(
17、dmin) R(d) G76 X(U) Z(W) R(i) P(k) Q(d) F(f)式中m精加工最终重复次数(199)； r倒角量； a刀尖的角度，可以选择80，60，55，30，29，0六种，其角度数值用2位数指定；m、r、a可用地址一次指定，如m=2,r=1.2，a=60时可写成:P02 12 60；dmin最小切入量；d精加工余量；X(U)，Z(W)终点坐标；I螺纹部分半径差(i0时为圆柱螺纹)；K螺牙的高度(用半径值指令X轴方向的距离)；d第一次的切入量(用半径值指定)。F螺纹的导程(与G32螺纹切削时相同)。在梯形螺纹的实际加工中，由于刀尖宽度并不等于槽底宽，因此通过一次G76循
18、环切削无法正确控制螺纹中径等各项尺寸。为此可采用刀具Z向偏置后再次进行G76循环加工来解决以上问题。（也就是说用若干个G76来实现普通车床的分层切削法）三、参考程序：件1：N0010 M06 T0101N0020 M3 S500N0030 G00 X52 Z5N0040 G73 U14 W0 R14N0050 G73 P(N0060) Q(N0110) U0 W0 F0.2 S500N0060 G00 X22 Z0N0070 GO1 W-20 F0.2 S500N0080 G01 X34N0090 G01 Z-30N0100 G01 X44 Z-33N0110 G01 Z-90N0130 G0
19、0 X80 Z80N0140 M03 S500 N0120 G00 X45N0150 G00 X25 Z5N0160 G01 X19 F0.1N0170 G01 Z0N0180 G01 X20 Z-1N0190 G01 Z-20N0200 G01 X31N0210 G01 X32 Z-21N0220 G01 Z-30N0230 N0010 G01 X42 Z-33N0240 G01 Z-90N0250 G01 X45N0260 G00 X80 Z80N0270 M03 S200N0280 N0010 M06 T0202N0290 G00 X50 Z-75N0300 G01 Z-79.4 F0.
20、1N0310 G01 X32N0320 G00 X43N0330 G01 Z-83N0340 G01 X32N0350 G00 X43N0360 G01 Z-87N0370 G01 X32N0380 G00 X55N0390 G01 Z-90N0400 G01 X32N0410 G00 X55N0420 G01 Z-78.4N0430 G01 X42N0440 G01 X39 Z-79.4N0450 G00 X43N0460 G01 Z-77.4N0470 G01 X42N0480 G01 X35 Z-79.4N0490 G00 X43N0500 G01 Z-76.4N0510 G01 X42
21、N0520 G01 X32 Z-79.4N0530 G01 Z-90N0540 G00 X55N0550 G00 X80 Z80N0560 M03 S50N0570 M06 T0303N0580 G00 Z-28N0590 G00 X43N0600 G76 P010030 Q200 R0.1N0610 G76 X39 Z-80 R0 P1500 Q200 F6N0620 G00 X50N0630 G00 Z-29N0640 G00 X42N0650 G76 P010030 Q200 R0.1N0660 G76 X39 Z-80 R0 P1500 Q200 F6N0670 G00 X50N068
22、0 G00 Z-28.5N0690 G00 X43N0700 G76 P010030 Q200 R0.1N0710 G76 X37 Z-80 R0 P2500 Q200 F6N0720 G00 X50N0730 G00 Z-29N0740 G00 X43N0750 G76 P010030 Q200 R0.1N0760 G76 X37 Z-80 R0P2500 Q200 F6N0770 G00 X50N0780 G00 X43N0790 G76 P010030 Q200 R0.1N0800 G76 X37 Z-80 R0 P2500 Q200 F6N0810 G00 X50N0820 G00 Z
23、-28.4N0830 G00 X43N0840 G76 P010030 Q200 R0.1N0850 G76 X35 Z-80 R0 P3500 Q200 F6N0860 G00 X50N0870 G00 Z50N0880 M05N0890 M30调头：N0010 G00 X80 Z80N0020 M03 S60N0030 M06 T0404N0040 G00 X45 Z5N0050 G01 X25 F2N0060 G01 Z-5 F0.05N0070 G01 Z2 F2N0080 G01 X27.6 F2N0090 G01 Z-5 F0.05N0100 G01 X25N0110 G01 Z2
24、 F2N0120 G00 X80 Z80 N0130 M05N0140 M30件2：N0010 G00 X80 Z80N0020 M03 S500N0030 M06 T0101N0040 G00 X52 Z5N0050 G01 Z0 F4N0060 G01 X16 F0.1N0070 G00 Z5N0080 G00 X50N0090 G01 Z-31 F0.1N0100 G00 X52N0110 G00 Z1N0120 G00 X48N0130 G01 Z-31N0140 G00 X50N0150 G00 Z1N0160 G00 X46N0170 G01 Z-31N0180 G00 X48N0
25、190 G00 Z1N0200 G00 X44N0210 G01 Z-31待添加的隐藏文字内容2N0220 G00 X46N0230 G00 Z1N0240 G00 X43N0250 G01 Z-31N0260 G00 X80 Z80N0270 M03 S400N0280 M06 T0404N0290 G00 X18 Z2N0300 G01 X20 F0.1N0310 G01 Z-3N0320 G01 X18N0330 G00 Z50N0340 G00X50N0350 M03 S500N0360 M06 T0101N0370 G00 X45N0380 G00 Z1N0390 G01 X41 F
26、2N0400 G01 Z0 F0.1N0410 G01 X42 Z-1N0420 G01 Z-30N0430 G00 X80 Z80 N0440 M03 S200N0450 M06 T0202N0460 G00 X44 Z-30N0470 G01 X18 F0.1N0480 G00 X80 Z80N0490 M05N0500 M30调头：N0010 G00 X80 Z80N0020 M05 S500N0030 M06 T0101N0040 G00 X50 Z1N0050 G01 X44 F0.1N0060 G01 Z-4N0070 G00 X45 Z1N0080 G01 X42 F0.1N00
27、90 G01 Z-4 N0100 G00 X43 Z1N0120 G01 X40 F0.1N0130 G01 Z-4N0140 G00 X41 Z1N0150 G01 X38 F0.1 N0160 G01 Z-4 N0170 G00 X40 Z1N0180 G01 X36 F0.1N0190 G01 Z-4N0200 G00 X37 Z1N2010 G01 X34 F0.1 N0220 G01 Z-4N0230 G00 X35 Z1N0240 G01 X33 F0.1 N0250 G01 Z-4N0260 G00 X35 Z1N0270 G00 X80 Z80N0280 M06 T0404N0
28、290 G00 X20 Z5N0300 G01 Z-6 F0.1N0310 X19 F2N0320 G01 Z1 F4N0330 G01 X22N0340 G01 Z-6 F0.1N0350 G01 X20 F2N0360 G01 Z1 F4N0370 G01 X24N0380 G01 Z-6 F0.1N0390 G01 X22 F2N0400 G01 Z1 F2N0410 G01 X25 N0420 G01 Z-6 F0.1 N0430 G01 X23 F2N0440 G01 Z1 F4N0450 G00 X80 Z80N0460 M05N0470 M30四、加工步骤工艺（件1）夹紧50外圆
29、，伸长120。平端面。粗车42、32、20的外圆，均留1mm余量。精车42、32、20的外圆至尺寸。车32的槽及锥度。粗车Tr42的螺纹精车Tr42的螺纹割断。调头夹紧Tr42的螺纹，平端面至总长。校偏心。车端面槽。工艺（件2）紧50外圆伸长35。平端面。粗车42外圆，留1mm余量。镗20孔至尺寸。精车20孔至尺。调头，夹紧42外圆，平端面至总长。校偏心。粗车33外圆留1mm余量。精车33外圆。粗镗25孔留1mm余量。精镗25孔。各锐边倒钝。通过对数控车床对偏心件、梯形螺纹及端面槽等复杂零件的编程与加工，使学生对所学知识有了一个更进一步的了解与认识，具备对此类复杂综合零件进行适当的工艺调整与数控加工调整的能力，加强理论与实践的融会贯通。
