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一轴类零件的分类、技术要求轴是机械加工中常见的典型零件之一。
它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。
按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。
根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面：⑴ 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。
⑵ 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。
其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
⑶ 相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
⑷ 表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3.2μm。
⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。
二、轴类零件的材料、毛坯及热处理1．轴类零件的材料⑴ 轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65 Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
⑵ 轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。
毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
2．轴类零件的热处理锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
钻床试题及答案一、选择题（共10小题，每小题2分，共计20分）请从下列选项中选择正确答案，并将选项填涂在答题卡上。
1. 钻床是一种用于加工什么材料的机床？A. 金属材料B. 木材料C. 塑料材料D. 石材料2. 钻床主要通过什么方式进行加工？A. 旋转切削B. 摩擦加热C. 挤压成型D. 混合研磨3. 钻床头部能够进行何种转动？A. 上下转动B. 左右转动C. 前进后退D. 360度全方位转动4. 下列哪种工件不适合用钻床进行加工？A. 薄板材料B. 大块铸件C. 长杆材料D. 塑料管道5. 钻床主轴的转速通常通过什么单位来表示？A. 米/秒B. 转/分钟C. 千瓦/小时D. 牛顿/秒6. 钻床的主要缺点是什么？A. 速度慢B. 精度低C. 加工范围小D. 发热严重7. 钻床属于哪一种机械传动方式？B. 液压传动C. 气动传动D. 电动传动8. 钻床切削液的作用是什么？A. 冷却切削区域B. 润滑切削区域C. 清洁切削区域D. 起火抑制作用9. 钻头的材料通常使用什么？A. 铁B. 铜C. 鋼D. 铝10. 钻床在加工过程中，需要用什么夹具夹住工件？A. 弧焊夹具B. 夹紧螺母D. 钳子夹持工件二、简答题（共5小题，每小题10分，共计50分）请简要回答下列问题，并将答案写在答题纸上。
1. 钻床的结构组成有哪些部分？2. 钻床常见的工艺操作有哪些？3. 钻床的工作原理是什么？4. 钻床加工时，应注意哪些安全事项？5. 请简述钻床与铣床的主要区别。
三、计算题（共2小题，每小题15分，共计30分）请按要求完成下列计算题，并将计算过程和结果写在答题纸上。
1. 钻床主轴每分钟旋转600转，求其转速（单位转/秒）。
2. 一钻头直径为12mm，要加工一孔的直径为48mm的孔，每次进给量为2mm，共需几次完成加工？四、应用题（共1小题，30分）某工件需要进行多孔加工，具体数据如下：孔径：10mm孔数：8个请根据上述数据，绘制该工件在钻床上的加工示意图，并简要说明加工的步骤和注意事项。
课题：轴类零件加工工艺一、一、教学目的：熟悉轴类零件加工的主要工艺，其中包括结构特点、技术要求分析、定位基准选择用一般工艺路线的拟定。
掌握阶梯轴的加工工艺分析和工艺路线二、二、教学重点：轴类零件加工工艺分析三、三、教学难点：轴类零件加工工艺路线的拟定四、教学时数： 2 学时，其中实践性教学学时。
五、习题：六、教学后记：第六章第六章典型零件加工第一节第一节轴类零件加工一、一、概述(一)、轴类零件的功用与结构特点1、功用：为支承传动零件〔齿轮、皮带轮等〕、传动扭矩、承受载荷，以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。
2、2、分类：轴类零件按其结构形状的特点，可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴〔包括曲轴、凸轮轴和偏心轴等〕四类。
图轴的种类a)光轴b)空心轴c)半轴d)阶梯轴e)花键轴f)十字轴g〕偏心轴h)曲轴i) 凸轮轴假设按轴的长度和直径的比例来分，又可分为刚性轴〔L/d＜12＝和挠性轴〔L/d＞12〕两类。
3、外表特点：外圆、内孔、圆锥、螺纹、花键、横向孔〔二〕主要技术要求：1、尺寸精度轴颈是轴类零件的主要外表，它影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6～9，精密轴颈可达IT5。
2、几何形状精度轴颈的几何形状精度〔圆度、圆柱度〕，一般应限制在直径公差点范围内。
对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。
3、位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高精度轴为～0.005mm，而一般精度轴为～0.03mm。
此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。
4．外表粗糙度根据零件的外表工作部位的不同，可有不同的外表粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的外表粗糙度为～，配合轴颈的外表粗糙度为～，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件外表粗糙度值要求也将越来越小。
一．主轴的结构特点和技术要求轴类零件是机械加工中的典型零件之一。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，它的主要表面是同轴线的若干个外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹等。
机床主轴是一种典型的轴类零件，它是机床的关键零件之一，它把回旋运动和转矩通过主轴端部的家具传递给工件或刀具。
因此在工作中主轴要承受转矩和弯矩，而且还要求有很高的回转精度。
因此，主轴的制造质量将直接影响到整台机床的工作精度和使用寿命。
主轴零件图上规定了一系列技术要求，如尺寸精度、形状位置公差、表面粗糙、接触精度和热处理要求等。
这些都是为了保证主轴具有高的回转精度和刚度、良好的耐磨性和尺寸稳定性。
现以CA6140型卧室机床主轴为例，说明其主要技术要求。
1. 图1为CA6140车床主轴零件简图。
由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键，安装卡盘及顶尖的内外圆锥面，联接紧固螺母的螺旋面，通过棒料的深孔等。
下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈? 主轴二个支承轴颈A、B圆度公差为，径向跳动公差为；而支承轴颈1∶12锥面的接触率≥70%；表面粗糙度Ra为；支承轴颈尺寸精度为IT5。
因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是主轴部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
⑵主轴工作表面的精度主轴的工作表面是指装夹道具或家具的定心表面，如莫氏锥孔、轴端外锥或法兰外圆等。
对那他们要求有：内外锥面的尺寸精度、几何形状精度和接触精度，定心表面对支承轴颈的同轴度，定位端面对颈轴线的垂直度等。
它们对机床工作精度的影响会造成家具或工件的装夹误差。
在主轴技术要求中还亏定了近主轴端部的径向园跳动和离端面部300mm处的径向圆跳动。
另外为了保证锥孔玉顶尖火道具锥柄接触配合良好，规定须用标准锥度塞规以涂色法检验接触面积，具体要求如表11-12所示。
（3）主轴次要轴颈和其它表面的精度主轴次要轴颈是指装配齿轮、轴套等零件的表面。
1 引言随着现代制造业的发展，越来越多的设备被运用到制造业中，而制造业也需要越来越多的设备来满足发展。
企业需要发展，就需要投入大量的设备和人才。
本文将结合台式钻床展开研究，并结合主轴展开工艺。
由于条件不足，且本人经验和水平都还很有限，设计中一定存在许多不足之处，望各位老师给予指正。
通过该毕业设计，使学生达到以下目的：能使用CAD正确绘制形零件的二维图形，加强对在大学所学的绘图知识复习，提高运用知识的能力。
学生应该在指导教师的指导之下能够独立的完成一项给定的设计任务，编写符合要求的设计说明书，并正确绘制有关图表。
学生在毕业设计工作中，应该综合运用多学科的理论知识与实际操作技能，分析与解决设计任务书中的相关问题。
学生应学会依据技术课题任务，进行资料的调研、收集、加工与整理和正确使用工具书；培养学生掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，图纸绘制、编写技术文件的能力；培养学生掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼学生分析与解决工程实际问题的能力。
学生应能树立正确的设计思想；培养学生严肃认真的科学态度和严禁求实的工作作风；在工作设计中，应能树立正确的工程意识与经济意识，树立正确的生产观点、经济观点与全局观点。
1.1 机械制造业的发展趋势21世纪初机械制造业的重要特征表现在它的全球化、网络化、虚拟化以及环保协调的绿色制造等，人类不仅要摆脱繁重的体力劳动，而且要从烦琐的计算分析等脑力劳动中解放出来，以便有更多的精力从事高层次的创造性劳动。
智能化促进柔性化，它使生产系统具有更完善的判断与适应能力。
近年来产品更迭不断加快，各种各样的需求不断增加。
一些发达工业国家，例如美国、西德、瑞士等国统计表明，1995-1998年机械零件的种类增加了50%；80%的工作人员不直接与材料打交道，而与信息打交道；85%的活动不直接增加产品的附加值，产品、工艺过程、组织管理日益复杂化；设计、工艺准备等均占去为完成用户订货总时间的65%以上。
钳工技术中的常见数控钻床加工与钻床操作
技巧
数控钻床是钳工车间中常见的加工设备之一，具有高精度、高效率
的特点，而钳工技术中的数控钻床加工与钻床操作技巧则至关重要。
下面将介绍一些常见的数控钻床加工与钻床操作技巧。
数控钻床加工技巧：
1. 确定加工工件的材料和尺寸，并选择合适的刀具和工艺参数。
2. 在进行数控编程时，要考虑到工件的形状、尺寸和加工精度要求，设置合理的加工路径和切削速度。
3. 定期检查数控钻床的润滑系统和冷却系统，保持设备的良好工作
状态。
4. 在加工过程中，及时清洁工件和刀具，避免因切屑堆积而影响加
工质量。
5. 注意安全操作，避免发生意外事故。
钻床操作技巧：
1. 在操作前，要检查钻头的磨损情况，及时更换磨损严重的钻头。
2. 调整钻床的转速和进给速度，根据工件的要求选择合适的工艺参数。
3. 在钻孔过程中，要保持适当的冷却润滑，避免因加热而导致刀具和工件损坏。
4. 加工硬质材料时，要根据材料的硬度选择合适的切削液，以提高切削效率。
5. 在进行深孔加工时，要采取逐级加工的方法，以确保加工质量和安全性。
总之，钳工技术中的数控钻床加工与钻床操作技巧对于提高加工效率、保证加工质量具有重要意义，只有不断的学习和实践，才能更好地掌握这些技巧，提升自己的专业水平。
希望以上内容能够对你有所帮助。
钻床主轴的加工工艺下图为钻床主轴的零件图，其材料为40Cr ，生产类型为中批生产。
1)钻床主轴的结构分析根据对钻床主轴零件图的分析，该零件的结构具有以下特点：从形状上看，该零件为多阶台结构的细长轴，且外圆直径相差较多；从加工表面类型看，外圆表面有光轴、花键和螺纹；内孔表面为锥孔，且有两径向腰形孔，与锥孔相交。
图3．14钻床主轴2)钻床主轴的技术条件分析钻床主轴的技术条件是根据其功用和工作条件制订的。
从图3.14钻床主轴零件图和图3.15主轴部件装配图可以看出，主轴的支承轴颈A 、B 是主轴部件的装配基准，因此技术条件中各项精度指标均是以支承轴颈A 、B 为基准确定的。
现将主要加工表面的技术要求分析如下： (1)支承轴颈的技术要求主轴支承轴颈与两对角接触轴承相配合，前端A 比后端B 对主轴的回转精度影响大，故与轴承的配合A 比B 要紧些，其尺寸精度都按IT5级公差制造，都属过渡配合性质。
A 、B 的圆度和圆柱度要求都很高(0.004mm)，而表面粗糙度要求一般(m R a μ63.0)，这也和装配滚动轴承有关。
由于主轴支承轴颈是主轴部件的装配基准，因而它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。
当支承轴颈有同轴度误差时，必将引起主轴的径向圆跳动，从而影响工件的加工质量，故A 、B 的同轴度要求很高(mm 008.0φ)。
(2)锥孔的技术要求主轴锥孔(莫氏4号)对支承轴颈A 、B 的跳动，在轴端处要求0．008mm ；离轴端300mm 处要求0．015mm ；锥孔涂色检查接触面不小于70％；表面粗糙度值为Ra0．32m μ；硬度要求45 ～48HRC 。
主轴锥孔是用来安装钻头、铰刀或钻夹头、锥度套的，其轴心线与两个支承轴颈的轴心线应尽量重合，否则将影响机床精度和工件加工质量。
由于钻床工作时，需经常调换钻头、铰刀或工具，要求锥孔有一定的硬度和较细的表面粗糙度，以减少磨损和保持紧密接触。
图3．15 钻床主轴部件装配图(3)轴肩的技术要求主轴轴肩与角接触球轴承的端面相接触，要求轴肩与支承轴颈A、B的端面跳动在0.02mm内，如果端面跳动量过大，会使轴承内圈轴心线倾斜，从而引起主轴的径向圆跳动。
钻床加工作业指导书引言概述：钻床加工是一种常见的金属加工方法，广泛应用于各个领域。
为了保证钻床加工的效率和质量，制定一份详细的作业指导书是必要的。
本文将从以下四个方面介绍钻床加工的作业指导。
一、设备准备1.1 确认加工材料：在进行钻床加工之前，首先要确认加工材料的种类和规格，以便选择合适的钻头和加工参数。
1.2 检查钻床设备：检查钻床设备的各项功能是否正常，包括电源、传动系统、冷却系统等。
确保设备能够正常运行，并及时进行维护和保养。
1.3 安全措施：在进行钻床加工之前，必须了解和掌握相关的安全操作规程，包括佩戴适当的个人防护装备、正确使用安全防护装置等。
二、加工准备2.1 选择合适的刀具：根据加工材料的硬度和加工要求，选择合适的钻头。
常用的钻头有普通钻头、中心钻头、孔锥钻头等。
2.2 确定加工参数：根据加工材料的硬度和加工要求，确定合适的进给速度、主轴转速和进给深度等加工参数。
2.3 定位和夹紧工件：将待加工的工件定位到钻床工作台上，并采用合适的夹紧装置固定工件，确保工件在加工过程中的稳定性和精度。
三、加工操作3.1 启动钻床设备：在进行加工操作之前，先启动钻床设备，并调整好主轴转速和进给速度等参数。
3.2 定位钻头：将选择好的钻头安装到主轴上，并通过手动或者自动调整钻头位置，使其准确对准工件上的加工点。
3.3 开始加工：按下启动按钮，开始进行钻床加工。
在加工过程中，要保持适当的切削液冷却，并根据需要进行进给和深度的调整。
四、加工完成和清理4.1 加工完成：当加工到指定深度或者完成预定的孔径时，住手钻床设备，将工件从钻床上取下。
4.2 清理工作区：清理加工过程中产生的废屑和切削液，保持工作区的整洁和安全。
4.3 设备维护：在加工完成后，对钻床设备进行必要的维护和保养，包括清洁设备、润滑传动部件等，以延长设备的使用寿命。
结论：通过本文的作业指导书，我们可以清晰地了解到钻床加工的准备工作、操作步骤和注意事项。
轴类零件加工及工艺设计轴类零件加工工艺一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。
轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。
装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。
(二)几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。
对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
(三)相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。
通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。
普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。
(四)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。
二、轴类零件的毛坯和材料(一)轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。
对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。
钻床的基本工作原理与应用1. 钻床的定义钻床是一种用来钻孔的机床，采用旋转刀具进给和切削金属材料的主动进给方式，用来加工各种金属、非金属材料的孔洞。
2. 钻床的工作原理钻床主要通过主轴的转动和进给机构的运动来完成钻孔作业。
其基本工作原理如下： - 主轴转动：钻床通过电机驱动主轴进行高速旋转，主轴上安装有钻头，用来切削工件。
- 进给运动：进给机构将工件沿着主轴轴向移动，实现对钻头的进给，不断切削工件，形成孔洞。
- 切削过程：进给过程中，钻头对工件进行切削，产生切屑，并将其排出。
3. 钻床的主要部件钻床由以下主要部件组成：- 主轴和主轴传动系统：负责驱动钻头旋转的部分。
- 进给机构：用于沿轴向进行进给运动，实现对工件的孔洞加工。
- 床身：承载各个部件的主要框架，具有足够的刚性和稳定性。
- 工作台：安放和夹持工件的平台，可以调节和固定角度和位置。
- 控制系统：用于控制钻床的运转和进给，实现自动化加工。
4. 钻床的应用领域钻床在许多领域都有广泛的应用，主要包括以下几个方面： - 金属加工：钻床在金属材料的孔洞加工中应用广泛，可以对各种金属材料进行钻孔操作，如钢铁、铝合金等。
- 机械制造：钻床在机械制造领域中常用于加工机械零件，如轴承座、齿轮孔等。
- 电子电器：钻床在电子电器行业中用来加工电路板、开孔等操作。
-木材加工：钻床可用于木材加工领域，加工木制品如家具、木地板等。
5. 钻床的优点钻床具有以下一些优点，使其在加工工业中得到广泛应用： - 加工精度高：钻床可以实现高精度的加工，能够满足各种加工的需求。
- 加工效率高：钻床具有高速转动钻头的特点，能够快速完成加工任务。
- 适用性广泛：钻床可以适应多种材料的加工，包括金属、非金属等。
- 操作简单：钻床的操作相对简单，易于学习和掌握。
6. 钻床的发展趋势随着科技的不断发展，钻床也在不断进行创新和改进，主要表现在以下几个方面： - 自动化：钻床的自动化程度不断提升，实现自动换刀、自动进给等功能，减少人工操作。
摘要目前中国企业中机床设备老化，不能满足新技术、新工艺的生产要求。
本文重点介绍Z5140A型台式钻床的数控改装方案和单片机系统设计，将传统的机械与现有的数控技术相结合，使其具有自动进给功能，为企业进行设备的数控化改造提供了一种有效可行的途径。
现有的Z5140A型台式钻床经改造后提高了加工精度，扩大了机床的使用范围，并提高了生产率。
本论文说明了普通钻床的数控化改造的设计过程，较详尽地介绍了Z5140A机械传动部分的设计及数控系统部分的设计。
通过该改造计划,改造后的Z5140A型钻床具备数控机床的精度要求，自动化柔性生产的能力。
机床整体能力达到预期的要求。
Z5140A数控钻床主要用于加工各种孔及平面和曲面的铣削。
它集中了立式钻床和铣床的功能。
数控钻床需要很少人工操作，也没有机械操作元件如手柄、摇把等。
该钻床如同其他CNC钻床，全部工作循环是在微机数控系统控制下实现的。
车削对象改变后，只需改变相应的软件就可适应新的需要。
由于利用的床身、立柱等基础件都是重而坚固的铸造构件，而不是那种焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。
但是受到原来机械结构的限制，不宜做突破性的改造。
关键词：数控机床；滚珠丝杠；数控系统AbstractAt present,Machine tools made in China is aging and can not meet the requirements of new technologies and new processes of production. This paper focuses on the NC Z5140A-type drill press conversion programs and MCU system design. Combining the traditional machines with the CNC technology, it can realize automatically feed function and provides a feasible and effective way for the enterprise of equipment's transformation with NC.Existing Z5140-type drill press improves the machining accuracy, expands the scope of machine use and increases the productivity after transformation. This paper describes the design process of the transformation of the general drilling with NC, introduces the design of the Z5140A mechanical transmission part and numerical control system part in detail.After the transformation plan, Z5140A-type drill transformed has the accuracy requirement of CNC machine tools and the automatic flexible production capacity. Machine tools achieve the desired overall capacity requirements. Z5140A CNC drilling machine is mainly used for processing a variety of holes and planar and surface milling. It contains the vertical drilling and milling function. CNC drilling and milling machinerequires very little manual operation and no operation of machinery components such as handles, crank and so on. As with other CNC drilling of the drilling machine, all of the cyclic work is completed under the control of the computer numerical control system. As turning object changes, just change the corresponding software to adapt to new needs. Because lathebed, column and other basic items are heavy and casting equipments but not the welded components, machine tools transformed has higher performance and better quality, which can be used as a new equipment for years. However, limited by the mechanical structure of the original, it can not be transformed revolutionarily.Key Word：Numerical Control Machine Tools ; Ball Screw; CNC System目录摘要 ........................................ - 1 -Abstract ...................................... - 2 -1绪论......................................... - 6 -1.1 立式钻床的概述............................................................................................ - 6 -1.2 数控立式钻床的发展.................................................................................... - 6 -1.3 立式钻床数控化改造的市场 ....................................................................... - 8 -1.3.1 机床数控化改造的市场...................................................................... - 8 -1.3.2 立式钻床简介...................................................................................... - 9 -1.4床数控化改造的内容及优缺点 .................................................................. - 10 -1.4.1数控化改造的内容............................................................................. - 10 -1.4.2 立式钻床数控化改造的优缺点........................................................ - 11 -2主传动系统的设计............................ - 12 -2.1 立式钻床数控化改造设计任务 ................................................................. - 12 -2.2 总体方案的确定.......................................................................................... - 13 -2.2.1 Z向步进电机与进给滚珠丝杠的联结 ............................................. - 13 -2.2.2 传动形式的选择................................................................................ - 15 -2.2.3 滚珠丝杠副的参数............................................................................ - 16 -2.2.4 滚珠丝杠副的组成及特点................................................................ - 17 -2.2.5 滚珠丝杠副的典型结构类型............................................................ - 17 -2.2.6 滚珠丝杠的支撑形式选择................................................................ - 19 -2.3 Z向进给滚珠丝杠副的计算与校核 ................................................... - 22 -2.3.1主轴钻削力计算................................................................................. - 22 -2.3.2滚珠丝杠副的选择计算..................................................................... - 23 -2.3.3选择步进电动机................................................................................. - 26 -2.4 电主轴选用、冷却与润滑 ......................................................................... - 30 -2.4.1 电主轴的概述.................................................................................... - 30 -2.4.2 电主轴的冷却与润滑........................................................................ - 33 -2.4.3 电主轴的选用.................................................................................... - 35 -3数控系统电路设计............................ - 37 -3.1绘制系统电气控制的结构框图 .................................................................. - 37 -3.1.1 机床硬件电路有以下几部分组成.................................................... - 38 -3.2 MCS-51单片机简介 ................................................................................... - 38 -3.2.1 8031单片机的基本特性.................................................................... - 38 -3.2.2 8031芯片引脚及其功能介绍......................................................... - 40 -3.3存储器扩展电路设计................................................................................... - 42 -3.3.1 程序存储器的扩展............................................................................ - 42 -3.3.2 数据存储器的扩展............................................................................ - 44 -3.3.3 译码电路设计.................................................................................... - 45 -3.4 Ｉ/Ｏ接口扩展电路设计 ............................................................................ - 45 -3.4.1 8155通用可编程接口芯片................................................................ - 45 -3.4.2 8255可编程接器芯片........................................................................ - 47 -3.4.3 8255的结构........................................................................................ - 48 -3.5 其它辅助电路设计...................................................................................... - 49 -3.5.1 8031的时钟电路................................................................................ - 49 -3.5.2 越界报警和急停处理电路................................................................ - 49 -3.5.3 复位电路............................................................................................ - 49 -3.5.4 掉电保护电路.................................................................................... - 50 -3.5.5 键盘显示接口电路............................................................................ - 50 -4结论........................................ - 51 -致谢 ............................. 错误!未定义书签。
第4章典型零件的机械加工工艺分析本章要点本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下：1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。
2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。
本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。
§4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。
在制订工艺规程时应注意以下问题：1．技术上的先进性在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。
2．经济上的合理性在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。
充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。
3．有良好的劳动条件在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。
由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。
所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。
必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。
在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。
§4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。
2．对零件进行工艺分析在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。
其主要内容包括：（1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。
(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；(3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。
前言毕业设计是在学完了机械设计、机械制造工艺与夹具、机械加工工艺、计算机基础、CAD制图、等课程后，是学生在校期间十分重要的综合性实践环节，是学生全面运用所学基础理论、专业知识和基本技能，对实际问题进行研究（或设计）的综合训练，旨在培养学生的专业研究素养，提高分析和解决问题的能力，使学生的创新意识和专业素质得到提升，使学生的创造性得以发挥随着科技的发展，数控机床的用途十分广阔，在国民经济中所起的作用极为重要。
可以说，机床生产的水平是衡量一个国家工业、农业、国防和科学技术四个现代化水平的重要标志。
机械产品结构越来越合理，其性能，精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多种小批量转化。
因此，对专业人才的需求也日益增大，对专业人才的技术掌握也日趋提高，看我们掌握了多少专业知识，毕业设计是一个检验我们是否掌握了专业知识、掌握了多少专业知识。
毕业设计是一个，理论向实践转化的过渡。
把理论和实践有机的联合起来。
本设计以熟练掌握数控车床，数控铣车，磨床等，在认真分析零件工艺的基础上，综合运用所学的《机械制图》《数控加工工艺》《公差配合与技术测量》《金属材料与热处理》《数控技术》《数控加工与编程》等课，综合数控实习，按照机械加工工艺规程的内容，制定出的零件加工工艺的说明书。
本说明书中包括零件图的分析，生产类型，如何选择设备，加工工艺路线，毛坯的热处理，定位，加工中的难点，自检等内容，总之，本设计写有比较全面的加工过程。
限于水平和经验，设计难免出现错误和不妥之处，敬请老师批评指正.第一章 零件图分析1.1图样分析零件属于细长轴类，其刚性较差，在加工中易弯曲变形，造成较大的加工误差，降低加工精度。
零件总长1030mm ，从右向左依次为380mm 花键，30mm 外螺纹，432mm 外圆，138mm 处有一内圆孔锥为莫氏四号。
1.1.1尺寸精度分析1）φ70mm 外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为0.01mm 。
2）φ40013.0002.0++mm 外圆柱面的轴线对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的同轴度公差为φ0.008mm 。
3）φ40006.0005.0++mm 外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的同轴度公差为φ0.008mm 。
4）花键轴部份外圆φ32009.0025.0--mm 外圆柱面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为0.03.mm 。
5）花键轴的齿侧面对花键轴外圆φ32009.0025.0--mm 的轴线，对称度公差为0.012mm 。
6）在磨削莫氏4号锥孔时，利用基准轴径A 做为支撑部位，用基准轴径B 找正工件，保证了锥孔与基准轴的同轴度。
7）莫氏4号的内圆锥孔对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴 线的圆跳动公差为0.015mm 。
8）φ40013.0002.0++mm ×52mm 的左端面对两处φ40外圆轴线所形成的公共轴线的圆跳动公差为0.02mm 。
9）锥孔接触面涂色检查接解面≥75%。
10）热处理先调质处理269-298HB ，尺寸φ70mm ×138mm 部分淬火42~48HRC 。
11） φ70外圆表面粗糙度要求为Ra1.6微米，公差等级为IT7级，查表可知 要粗车、半精车、精车方能达到要求。
但是，应为φ70mm ×138mm 部分淬火42~48HRC ，硬度比较硬，难以切削，磨损很大，改为磨销加工达到尺寸，所以该段加工为粗车、半精车、粗磨。
12） φ40外圆表面表面粗糙度为Ra0.8，公差等级为IT5级，查表可知 要粗车、半精车、粗磨、精磨方能达到要求。
1.2材料分析本设计的材料为40cr 钢，硬度比较弱，要正火调质处理后才能有良好的切削性能。
1.3功能分析1）钻床主轴靠主轴上的花键轴传动，花键轴部对外圆φ32009.0025.0--mm 的轴线，有圆跳动公差和对称度公差，此处位置公差是为了保证，钻床主轴的传动精度。
2）φ30的外圆表面：过渡作用，外螺纹M36×1.5和外圆φ32的衔接过度。
4.3）M36×1.5处的外螺纹：此处和钻床主轴箱的内螺纹配合，为了使主轴紧固在主轴箱内，与此处相配套使用的退刀槽一起有限位的作用。
4）φ40圆柱外圆：φ40圆柱外圆与轴承相配合。
φ40表面粗糙度0.8是为了减小与轴承配合的摩擦。
该处的公差是为了保证传递的转矩不会造成圆跳动。
5）φ50的表面：该处表面与轴承起限位作用。
6）削莫氏4号锥孔：装夹刀具的地方。
1.4 零件生产类型该零件生产50件，要求设计方案必须注重经济性，尽量选用通用工装及设备，减少实际生产加工中的外委加工。
所以单件小批量生产符合任务书的条件要求。
选用单件小批量生产类型,要求经济性好、工艺性、使用性好。
第二章 选择装备 2.1 机床选择根据工件的性能，通过查阅《机械制造工艺与装备》选择如下的机床：cjk6132数控机床，xk714数控铣床，M2110A 磨床。
2.2 夹具选择组合夹具与通用夹具，三抓自定心卡盘附带中心架，顶尖，平口钳，分度头等。
2.3 量具选择（1）游标卡尺，量取轮廓的基本尺寸（2）千分尺，量取轮廓的基本尺寸（3）莫氏四号园锥量规（4）百分表，测轴类零件径向跳动误差（5）对称度量规，检测键槽的对称度2.4刀具选择1）数控加工的刀具选择要求编程人员必须掌握刀具的加工参数，数控加工刀具有以下特点：①刚性好（尤其是粗车加工的刀具）精度高，抗振及热变形小。
②互换性好便于快速换刀。
③寿命高，切削性能稳定可靠。
④刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间。
⑤刀具应能可靠的断屑和卷屑，以利于切削的排除。
⑥系列化，标准化，以利于编程与刀具管理2）刀具角度的作用：A.前角的作用：使刀刃锋利，便于切削加工和切屑流动。
B.后角的作用：减小主后刀面与过渡表面的弹性恢复层之间的摩擦，减轻刀具磨损。
C.主偏角的作用: 主要影响刀具耐用度、以加工表面粗糙度及切削力的大小。
D.副偏角：.主要影响加工表面的粗糙度，影响副切削刃与已加工表面之间的摩擦和刀具的强度。
E.刃倾角：主要控制切屑的流动方向。
2）铣削加工时，立铣刀。
立铣刀的主要参数：刀具直径为φ8 圆角半径 R0 总长80mm刃长12.1mm 切削刃数2，前倾角零度材料：硬质合金刀片材料的选择主要依据被加工工件的材料，被加工表面精度及表面质量的要求，切削载荷的大小及切削过程有无冲击和振动，故本次加工次零件选择硬质合金刀片，根据零件的外形结构，加工所需：硬质合金断面车刀，外切槽刀，外螺纹刀，内孔镗刀，30°外圆尖刀，Φ5mm中心钻，Φ20标准麻花钻，Φ8mm键槽铣刀数控加工刀具卡序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1 T01 45°断面车刀 1 平断面手动2 T02 80°外圆车刀 1 粗车零件左端外轮廓自动3 T03 55°外圆车刀 1 精车零件左端外轮廓自动4 T04 60°外螺纹刀 1 加工外螺纹自动5 T05 Φ5mm中心钻 1 钻两端中心孔手动6 T06 Φ20mm钻头 1 钻底孔手动7 T07 45°外圆车刀 1 粗车零件右端外轮廓自动8 T08 30°外圆尖刀 1 精车零件右端外轮廓自动9 T09 80°内镗刀 1 粗镗内孔表面自动10 T10 90°内孔车刀 1 粗精车圆锥孔自动11 T11 55°内镗刀 1 精镗内孔表面自动12 T12 Φ8mm铣刀 1 粗精铣花键及槽自动2.5切削用量选择1切削深度（ap） ap=dn-dm/22进给量（f）（mm/r）或（M/min）3 切削深度（vc） vc=πdn/1000≈dn/318 单位m/minN=1000vc/πd粗加工时一般以加工效率为主，通常选择较大的背吃刀量和进给量采用较小的切削速度，精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量，较高的切削速度，镗孔时考虑刀杆刚性背吃刀量和进给量也应相应减小，对干材料45#，零件一粗加工时ap取2㎜，f取0.2mm/r;零件二粗加工外轮廓时ap取0.5㎜，f取0.2mm/r。
精加工时ap取0.1㎜，f 取0.1㎜/r。
粗镗f取0.12mm/r, 精镗f取0.1 mm/r。
车螺纹时ap分别取0.8 mm，0.6 mm，0.3，0.16 mm；F取1.5 mm/r零件如何确定加工时的切削速度，可参考《数控加工技术》表2-1例图，表2-1数控车削用量推表工件材料切削深度mm 切削速度m/min 进给量mm/r碳素钢（δ粗加工5-7 60-80 0.2-0.4b>600mpaYT类粗加工2-3 80-100 0.2-0.4精加工0.2-0.3 120-150 0.1-0.2W18 gr4 钻中心孔500-800钻孔-30 0.1-0.2YT类切断（宽<5mm）70-110 0.1-0.2铸铁（200hbs以粗加工50-70 0.2-0.4 下）精加工80-100 0.1-0.2YT类切断（宽<5mm）50-70 0.1-0.2主轴的转速是由切削刃上选定点相对于工件的主运动的线速度主运动速度 n=1000Vc/πd 单位为r/min零件φ70外圆表面粗加工 n=1000x70/( πx70),取300r/min零件φ40表面粗加工 n=1000x70/( πx40),取550r/min零件φ32外圆表面粗加工 n=1000x70/( πx32),取700r/min零件φ70外圆表面粗加工 n=1000x70/( πx70),取300r/min零件φ70外圆表面半精加工 n=1000x82/( πx70),取350r/min零件φ40外圆表面半精加工 n=1000x82/( πx40),取650r/min零件φ32外圆表面半精加工 n=1000x82/( πx32),取800r/min零件φ70外圆表面精加工 n=1000x94/( πx70),取420r/min零件φ40外圆表面精加工 n=1000x94/( πx40),取750r/min车螺纹时取主轴速度n≤1200/p计算，n≤1200/1.5=8002.6毛胚类型的选择根据任务书可知零件属于单件小批量生产类型，查《数控机床加工工艺》铸件由于多种因素影响，常常会出现气孔.针孔.夹渣.裂纹.凹坑.等缺陷.自由气段的特点，工具简单通常性生产准备周期短，这两点很适合本次零件的毛坯气锻造，确定为自由锻件经过锻造后进行正火处理以处理以清除锻件在锻造过程中产生的内应力，提高材料性能，毛坯下料为∮80×1100mm.第三章拟定零件加工工艺路线分析3.1 选择零件各表面的加工方法Φ70的外圆柱表面：表面粗糙度为1.6属于IT7~IT8级需要经过粗车、半精车、精车才能达到。
