内螺纹轴的数控加工工艺的设计及程序设计

南京信息职业技术学院

毕业设计论文

作 者： 学 号： 21053P34

系 部： 机电学院

专 业： 数控技术

题 目：内螺纹轴的数控加工工艺设计及程序设计

指导教师：

评阅教师：

完成时间： 2013年 05月22日

毕业设计(论文)中文摘要

内螺纹轴的数控加工工艺的设计

摘要： 由于螺纹结构的特殊性和工艺的复杂性, 螺纹加工存在着精度低、效率低等问题。针对这些问题, 指出在螺纹加工中, 通过选择合适的编程指令、正确的加工刀具、合理的工件装夹方式及使用准确的切削参数, 可实现螺纹数控车削加工的精确控制, 高精、高效、稳定可靠地加工出合格的螺纹产品。

传统的螺纹加工方法不能满足高效率、高质量的生产要求。通过合理规划生产中一个实例的加工工艺, 在对某螺纹轴零件进行加工工艺分析的基础上，编写了数控加工程序，检验数控编程及各种工艺的正确性，为该类零件的数控加工提供了很有意义的参考。并在加工中心上加工出该产品且满足了产品的技术要求。由于一次装夹成形, 工作效率大大提高。 关键词：数控车床 数控车削 螺纹加工 零件图的工艺分析 毕业设计(论文)外文摘要

Title ：Design of NC machining internal thread axis.

Abstract: Because of particularity and complexity of process thread

structure, thread processing has low accuracy, low efficiency. Aiming

at these problems, points out that in the thread processing, by selecting

the appropriate programming instruction, correct processing tool,

workpiece clamping and reasonable use of accurate cutting parameters,

can accurately control thread in CNC lathe processing, high precision,

high efficiency, stable and reliable manufacture thread products

qualified. Don't screw the traditional processing methods to meet the

production requirements of high efficiency, high quality.

Through the process of an instance of rational planning of

production, based on process analysis of a threaded shaft, compiled NC

program, to verify the correctness of NC programming and process, to

provide a meaningful reference for NC machining of the parts. And in

the machining center processing of the products and meet the technical

requirements of products. Because a clamping molding, greatly improved

work efficiency.

Keywords: CNC lathe CNC turning thread machining Analysis of the

process of parts drawing 目 录

1 引 言

随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来 越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要 的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。同时数控加工技术对国计民生的 一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提 高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。

本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型轴类零件为例，结合数控加工的特点， 分别进行工艺方案分析， 机床的选择，刀具加工路线的确定， 数控程序的编制， 最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过 程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选 用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削 参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。 最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。

2 零件图的分析及加工设备选择

2.1 零件图

本文加工的内螺纹轴如下图1所示

图1 内螺纹轴图

2.2 零件图分析

该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、内孔、内螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，Φ50mm×103mm，无热处理和硬度要求,粗糙度为1.6。

本零件的加工难点在于内螺纹、R8.5和R60两个圆弧连接以及和圆柱的连接的加工，还有标有上下公差的直线段和圆柱。只要在编程时算其相连接点的坐标（48，13.36）、（39.43,35.63）、（48,-48）。车内螺纹时分5次进给，对应的背吃刀量（直径值）依次为：0.9mm,0.6mm,0.6mm,0.4mm,0.1mm。在加工有上下公差的尺寸时，为了保证其精度一般在程序编写时取中间值。计算公式：中间值=基本尺寸+（上偏差+下偏差）/2。

2.3选择机床

通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用CNC6140D数控车床。该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗 孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。 FANUC 公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生 产机械的特点，其技术参数如下表1。

表1 CNC6140D的技术参数

车 床 型 号 CNC6140D-2

主要规格 床身最大工件回转直径 400 mm

最大工件长度 750 mm

加工范围 加工最大直径在床身上 400 mm

加工最大直径在拖板上 200mm

加工最大长度 750 mm

棒料直径 45 mm

中心高 202 mm

中心距 750 mm

主 轴 主轴通孔直径 46 mm

主轴内孔锥度 MT6

主轴转速范围 35～3000 r/min（无级）

定位精度 X轴 0.02mm

Z轴 0.02mm

重复定位精度 X轴 0.01mm

Z轴 0.01mm

刀 架 刀架纵向最大行程 750 mm

刀架横向最大行程 220 mm

纵向最大进给速度 6000 mm/min

横向最大进给速度 3000 mm/min

刀架位数 4位

刀杆截面尺寸 25×25 mm2

主轴中心线至刀具支承面距离 约25 mm

尾 座 顶尖套内孔锥度 MT4

顶尖套最大移动量 130 mm

横向最大移动量 ±10 mm

电 机 强过载型主轴变频电机功率 3.7～5.5kW

电机转速 1000 r/min（基频33.3HZ）

6000 r/min（基频200HZ）

纵向（Z向）伺服电机功率 1.5 kW

横向（X向）伺服电机功率 1.2 kW

冷却泵型号 AYB－20 0.115 kW

转速 3000 r/min

刀架型号 LD4B－C6132

多楔带 12-PL2020 外形尺寸

长×宽×高 1940 mm×1220 mm×1550 mm

净 重 1500 kg

3 工件的定位和装夹

3.1 定位基准的选择

在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

3.1.1 定位基准选择的原则

1)粗基准的选择原则

①相互位置要求原则

②相互位置要求原则

③重要表面原则

④不重复使用原则

⑤便于工件装夹原则

2）精基准的选择原则

①基准重合原则

为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准 作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。

②基准统一原则

就是选用的基准必须与设计基准、工艺基准、加工基准是同一基准。

③便于装夹原则

所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、 夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。

④便于对刀原则

批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 3.1.2 确定该内螺纹轴的定位基准

根据定位基准选择原则，避免不重合误差，便于编程，以工序的设计基准作为定位基准。本零件加工时，先以Φ50 mm外圆的轴线作为轴向定位基准，加工零件右端面轮廓；然后以零件轴线作为轴向定位基准，加工左端面轮廓。

3.2数控车床常用的装夹方式

为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。

1）在三爪自定心卡盘上装夹。

三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。

2）在两顶尖之间装夹。

对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。

3）用卡盘和顶尖装夹。

当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。

4）用心轴装夹。

当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

左端装夹方法：先夹持毛坯左端，伸长量为70mm，加工右端φ48mm的外圆、R60mm和R8.5mm的外圆弧、M24X2mm的内螺纹，加工总长为66mm。装夹方式如图2所示。