毕业设计（论文）-阀套的数控加工工艺及编程仿真.doc

西安航空职业技术学院 毕业设计论文 1 阀套的数控加工工艺及编程仿真 【摘要】 本文主要针对回转轴类零件工艺进行数控加工工行分析，它意义深重，本 文将对它进行讲述。零件的工艺设计内容主要有零件加工工艺过程设计、加工 工序设计、程序设计，以及机床、刀具、夹具的选择等等。重点分析了零件的 数控加工工艺过和和所采用的程序结构，例如如何合理运用常用复合循环指令 进行零件的粗加工、精加工程序的编制。此外，在加工设计过程中也展开了相 应的讨论，并且得出了此类回转型零件的一般加工步骤。 关键词：加工工艺 工艺设计 程序编制 全套图纸加扣 3012250582 AbstractAbstract In this paper, rotating shaft parts for CNC machining technology of the bank analysis, it profound meaning, this article will be about it. Part of the process design the content of main machining process planning, machining process design, process design, and machine tools, tools, fixtures, etc. choices. Analyzed Machining of parts and used over and the program structure, such as the reasonable use of G71, G73, G70, G92 and other commonly used parts combined-cycle instructions roughing, finishing the program design. In addition, the design process has started processing the corresponding discussion, and come back transformation of such parts of the general processing steps. Keywords:Keywords: dimensional accuracy of process design programming 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 2 目目 录录 引言.4 1.1 课题的意义 .5 1.2 数控机床的发展趋势 .5 2 零件分析及实体造型.6 2.1 零件图的分析 .6 2.2 软件的介绍 .6 2.3 实体建模造型 .7 3.毛坯与夹具的确定.11 3.1 毛坯的选择 .11 3.2 夹具的选择 .12 3.2.1 常见的装夹方式.12 3.2.2 夹具的确定 .13 4.刀具的选择.14 4.1 刀具的种类 .14 4.2 刀具的确定 .14 5 选择切削用量 .16 5.1 背吃刀量的确定 .16 5.2 主轴转速的确定 .16 5.3 进给速度的确定 .17 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 3 6.量具及冷切液的选择.17 6.1 量具的选择 .17 6.2 冷却液的选择 .18 7.数控编程.19 7.1 数控编程的分类 .19 7.2 循环指令格式 .19 7.3 加工程序 .19 8.数控加工仿真.21 9.加工过程中遇到的问题和解决办法.28 结 束 语 .29 谢 辞 .30 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 4 引言引言 目前，我国的机械设备的数控化率不足 20%，而国外机械设备的数控化率 已达到 85%以上，随着先进的数控技术的应用，我国世界制造业加工中心地位 形成，需要大量的数控技术人才。同时，数控技术人员从业面非常广，可在模 具业、钟表业、五金行业、大中小制造业、军工等企业从事电脑绘图、数控编 程操作与设计、机床操作与维护、加工中心操作与维护、模具设计与制造、 电 火花及线切割等工作，而人才市场上的数控技术人才储备并不大，企业要在人 才市场上寻觅合适的人才比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM 工程师、 数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一新进的 大批二手机床成为机床大修及数控化改造行业的催化剂自改革开放以来，许多 企业引进了一大批国外淘汰的旧机床，虽然有一部分尚能满足使用要求，但是 多数由于缺少经验、技术、资料及备件等因素，造成虽廉价购进但却不能继续 发挥作用而闲置的尴尬局面 国外机床的改造与翻新是近期发展起来的一个新兴产业，在先进国家已经 形成了一定的规模和市场。而在我国，这一产业才刚刚兴起，按照应具备的条 件来衡量还相距甚远。但是业内有识之士正在努力塑造自己、完善自己，相信 不久的将来，一批具备一定条件和一定规模的机床改造翻新的专业化企业会成 长。 如上所述，机床制造业在近年取得数控机床快速增长业绩下也面临着新的 机遇与挑战。因此，对制造业发展动向的分析将有助于推进数控机床技术实现 跨越式发展的目标。1998 年美国为振兴其制造业制订了“集成制造技术计划及 其路线图计划（IMTI 及 IMTR） ” ，提出了包括信息、制造和产品创新三个方面 的六项策略。即：信息系统高度集成化企业管理系统的集成化；技术、制造与 管理系统无缝联接，即插即用。制造系统敏捷化、柔性化、可重构与分布式生 产；智能化的工艺与装备。 本次所选课题为阀套的数控加工工艺及编程仿真，主要对零件的加工工艺、材料的选 择、刀具的选择、使用设备的选择、数控编程以及仿真加工进行分析。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 5 1.1.绪论绪论 1.11.1 课题的意义课题的意义 装备工业的技术水平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度， 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、 生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。 马克思曾经说过“各种经济时代的区别，在于生产什么，而在于怎样生产，用 什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生活的最基本的生产资料，而 数控又是当今先进制造技术和装备最核心和技术。当今世界各国制造业广泛采 用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞 争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物 资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数 控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技 术为核心的先进制造业技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国 力和国家地位的重要途径。 1.21.2 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高 性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成 度的增强，数控机床出实现多台集中控制，甚至远距离遥控。 高精度：数控机 床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度保持性要好。 高速度：数控机 床各轴运行的速度将大大加快。 高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更 高的发展方向，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。 模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这 既有利于制造商又有利于客户。我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际 先进水平还有一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周 期长，应变能力差。为了缩短与世界水平的差距，有关专家建议机床企业应在 以下 6 个方面着力研究：1.加大力度实施质量工程，提高数控机床无故障率。2.跟 踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展。3.加大成套设计开发能力上求 突破。4.发挥服务优势，扩大市场占有率。5.多品种制造，满足不同层次的用 户。6.模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。数控机床使用范围越来越 大，国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 6 2 2 零件分析及实体造型零件分析及实体造型 2.2.1 1 零件图的分析零件图的分析 图 2.0 零件二维图 零件图的技术要求(1).为注长度尺寸偏差0.5mm。(2).为注倒角 C0.5。(3).去除毛刺飞边。(4).零件表面不应有划痕、擦伤等损坏零件表面的 缺陷。(5).为注形状公差应符合 GB1184-1980 的要求如图 2.1 所示。 本零件是回转体特征，主要由倒角、2-10 的通孔，2-M8 的螺纹孔、切槽 等特征组成，零件特征适合车床加工，钻孔 8-15 的孔需要使用到数控铣床进 行加工，方能保证精度。 2.22.2 软件的介绍软件的介绍 UG NX6.0 软件具有多个功能强大的应用模块，主要包括 CAD、CAM、CAE、 注塑模块、钣金件、管路应用产品、质量工程应用、逆向工程应用模块，其中 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 7 每个功能模块都以 Gateway 环境为基础,它们之间既相互联系,又相互独立,每个 模块都具有独立的功能,而且模块之间具有一定的关联性,因此用户可以根据工 作的需要,将产品调入到不同的模块中进行设计或加工编程等操作,下面要介绍 各个常用的模块. CAD 模块 （）UG 实体建模 UG 实体建模提供了草图设计、各种曲线生成和编辑、布尔运算、扫掠实体、 旋转实体、沿引导线扫掠、尺寸驱动、定义和编辑变量及其表达式等功能，实 体建模师特征建模和自由式建模的先决条件。 （）UG 特征建模 UG 特征建模提供了各种标准设计特征的生成和编辑、控、键槽、墙体、凸 台、倒圆、倒角、抽壳、螺纹、拔模、实例特征、特征编辑工具 。 （）UG 自由形式建模 UG 自由形式建模用于设计高级的自由形式建模，支持复杂曲面和实体模型 的建模，他包括直纹面、扫掠面、 ，通过一组直纹曲线的直纹曲面、通过两组正 交曲线的自由曲面、曲线广义扫掠、等半径和变半径倒圆、广义二次曲线倒圆、 两组及多张曲面的光顺桥接、动态拉动调整曲面、等距或不等距偏置、曲面剪 裁、编辑、点云生成、曲面编辑。 （）UG 工程制图 UG 工程制图模块可由三维实体模型生成完全双向相关的二维工程图，确保 在模型改变时工程图将被更新，减少设计所需的时间，工程制图模块提供了自 动视图不值、正交视图投影、剖视图、辅助视图、局部放大、局剖剖切视图、 自动和手动尺寸标注、形位公差、粗糙度符号标注，支持 GB 标准汉字输入视图 手工编辑、装配图剖视，爆炸图、明细表自动生成工具。 （）UG 装配模块 UG 装配模块具有并行的自相而上的产品开发方法，模块模型中的零件数据 时对零件本身的链接映像保证装配模块和零件设计完全双向相关，并改进了软 件操作性能，减少了对存储空间的需求，零件设计修改后装配模型中的零件会 自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件设计。 2.32.3 实体建模造型实体建模造型 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 8 图 2.1 上端面草图 使用圆,约束等命令建立草图,注意 2- 10 和 2-m8 所在的圆上。最终如图 2.1 图 2.2 拉伸创建实体 使用拉伸功能，选择草图，选择矢量，拉伸距离为 8mm， 。最终如图 2.1 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 9 图 2.2 拉伸创建圆柱凸台 使用拉伸求和的方式创建圆柱凸台，开始距离为-8mm 结束距离为 75mm，布 尔方式选择求和。如图图 2.2 图 2.3 创建通孔 先建立草图，画出圆孔，使用对称拉伸的方式，求差。如图 2.3 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 10 图 2.4 最终半剖效果图 图 2.4 效果图 本次建模主要使用了，拉伸、求差螺纹孔，倒斜角、回转等功能完成了本 次的建模，最终效果如图图 2.4 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 11 3.3.毛坯与夹具的确定毛坯与夹具的确定 3.13.1 毛坯毛坯的选择的选择 毛坯选择时应考虑的因素 (1) 零件的材料及机械性能要求 零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。例如铸铁零件用 铸造毛坯；钢质零件当形状较简单且力学性能要求不高时常用棒料，对于重要 的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，当形状复杂力学性能要求 不高时用铸钢件；有色金属零件常用型材或铸造毛坯。 (2) 零件的结构形状与外形尺寸 大型且结构较简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多 用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯； 轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大， 则宜选择锻件。 (3) 生产纲领的大小 大批大量生产中，应采用精度和生产率都较高的毛坯制造方法。铸件采用 金属模机器造型和精密铸造，锻件用模锻或精密锻造。在单件小批生产中用木 模手工造型或自由锻来制造毛坯。 (4) 现有生产条件 确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能 力、外协的可能性等，否则就不现实。 (5) 充分利用新工艺、新材料 为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、 冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用，这样，可 大大减少机械加工量，甚至不需要进行加工，经济效益非常显著。 本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应从满足工件使用性、经济性 和切削性、取材的方便性考虑。单从经济性考虑毛坯的选择应使毛坯的形状和 尺寸与零件尽量接近,根据本次设计要求在本设计中，由于该零件的规格为 9583，轴向和径向单边各留 1mm 的余量，则选规格 9785 的毛坯。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 12 图 3.1 毛坯图 3.23.2 夹具的选择夹具的选择 数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二 是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： 1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具， 以缩短生产准备时间。 2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3）装卸工件要 迅速方便，以减少机床的停机时间。 4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 3.2.13.2.1 常见的装夹方式常见的装夹方式 1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。 例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作 台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为车床附件提供给用户。其特点是 适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。 2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构 紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计 制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报 废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 13 3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件 的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具 与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 4）组合夹具 镜博士组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组 装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、 元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。 5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用， 又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的 加工。 （2）按夹紧分类 根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：手动夹具、气动夹具、 液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。 3.2.23.2.2 夹具的确定夹具的确定 数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装 夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类 零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 图 3.2三爪卡盘 图3.3四爪卡盘 本零件需要实用数控车床进行加工，并且为轴类零件，由零件图得，三爪 卡盘更稳定，方便装夹。所以选着三爪卡盘所以夹具选用三爪卡盘（如图 3.2） ， 方便快捷，减少加工时间和费用。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 14 4.4.刀具的选择刀具的选择 4.14.1 刀具刀具的种类的种类 与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要 刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要 求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀 具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒度硬质合金）并使用可 转位刀片。 车削用刀具及其选择 数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀 以及成型车刀三类。 1）尖形车刀 尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直 线形的主副切削刃构成，如 90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车 刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。 尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同， 但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应 兼顾刀尖本身的强度。 2）圆弧形车刀 圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为 特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在 圆弧上，而在该圆弧的圆心上。 圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形） 的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点：一是车刀切削刃的圆弧半径应小 于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉；二是该半径不 宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导 致车刀损坏。 3）成型车刀 成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃 的形状和尺寸决定。 数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺 纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。 4.24.2 刀具的确定刀具的确定 通过以上分析，加工本零件选择标准刀具，以减少加工成品和提高加工效 率。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 15 表 4-1 刀具表 刀具名刀具型号刀具名刀具型号 外圆车刀93外圆车刀中心钻0.5mm 钻头 切槽刀2mm 切槽刀麻花钻8、6.8、15 图 4.1 外圆车刀 图 4.2 外切槽刀 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 16 图 4.3 麻花钻 5 5 选择切削用量选择切削用量 5.15.1 背吃刀量的确定背吃刀量的确定 背吃刀量的确定时根据余量确定的，在机床功率允许的条件下，尽可能选 取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件的精度较高时，应留出半精车和 精车的余量，半精车余量一般为 0.5mm 左右，半精车之后留精车余量，一般比 普通车削时所留余量少，通常取 0.20.5mm。因为本零件精度要求不是非常高， 所以只需要粗车和精车加工。可参考表 3-6 选取背吃刀量。 表 3-6 数控切削用量表 加工内容 背吃刀量 Ap/（mm） 切削速度 vc(mmin) 1 进给量 f/(mmr) 1 粗加工23801200.20.4 精加工0.10.5120150 0.10.2 粗车时背吃刀量取 2mm，留出精车余量为 0.5mm，精车时背吃刀量取 0.5mm。 5.25.2 主轴转速的确定主轴转速的确定 主轴转速应根据零件上加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性 质等条件所允许的切削速度来确定。 切削学速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。 主要根据允许的切削速度 Vc(m/min)选取 n= （公式 3-1） D Vc 1000 式中 Vc切削速度； D工件或刀具的直径（mm） 现选取工件为 39 的直径为例说明其计算过程。 D=39mm 可参考表 3-6 选取，从理论上讲，的值越大越好，因为这不仅可以提高 c v 生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 17 实际上由于机床、刀具等的限制，综合考虑： 粗车时 vc=120m/min 精车时 vc=150m/min 代入式中： 粗车时 n=1000120/（3.1439）=9979r/min 精车时 n=1000150/（3.1439）=1224r/min 计算的主轴转速 n 要根据机床有的或接近的转速选取。 粗车时 n=1000r/min 精车时 n=1200r/min 5.35.3 进给速度的确定进给速度的确定 加工零件时选择进给速度，应根据零件的要求合理的选择进给速度。在能 保证零件的要求前提下，可以在粗加工零件时选择较高的进给速度，在零件精 加工时应选择较低的进给速度，同时对零件切断或加工孔时也应选择较低的进 给速度，以免影响零件的加工精度。则在加工零件时一定要考虑其切削用量的 选择，同时也要根据所选择的刀具，工件材料选择进给量。粗车时进给速度应 选择大些，提高生产效率，精车时进给速度应选择小些，保证零件的质量。 进给速度 F 是指单位时间内刀具沿进给方向移动的距离（mm/r） 。它与主轴 的转速 n 的关系： F=nf （公式 3-2） 式中：f主轴转一周时刀具的进给量，粗车时一般取 0.20.4mm/r，精 车时一般 0.10.2mm/r。 n主轴的转速； F进给速度。 根据轴类零件的分析，选择的进给速度如下计算分析得出： 综合选取 粗车：f=0.2mm/r 精车：f=0.1mm/r 将精粗车的进给量代入式（3-2）中计算： 粗车时：F=10000.2= 200 mm/min 精车时：F=12000.1= 120 mm/min 6.6.量具及冷切液的选择量具及冷切液的选择 6.16.1 量具的选择量具的选择 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 18 在数控车削加工工件中，为了确保工件的尺寸精度，必须选择正确的测量 工具，量具种类很多，但不同的工件采用不同的量具作为测量工具。但在数控 车削外圆中多采用千分尺和游标卡尺及直尺作为测量工件的量具。由于游标卡 尺是一种通用量具使用方便的特点。对一般精度高的零件选用千分尺，如图 6.2 所示。 图 6.1 游标卡尺 图 6.2 千分尺 6.26.2 冷却液的选择冷却液的选择 由于在切削加工过程在，被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦和 工件与刀具后面的摩擦要产生大量的热切削热。由于热长冷缩的原理，工 件和刀具吸收了一部分的热量后，工件和刀具会产生变形，最终影响加工精度。 如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏造成“烧刀”的现象。为了 提高加零件的精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必须使用冷 却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的影响。 该工件材料为 45 钢，为了避免刀具与工件摩擦产生大量热影响工件精度，在加 工时主要是以冷却为主，多采用乳化液作为冷却液。常用的冷却液如表 6.1 所 示 表 6.1 常用的冷却液 冷却液名称主要成份主要作用 水溶液水、防锈添加剂冷却 乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗 切削油 矿物油、动植物油、极压 添加剂或油性 润滑 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 19 从工件材料考虑，切削时不得使用水溶液，考虑到冷却液作用和价格，选 择乳化液可以满足要求。 从刀具材料考虑，硬质合金刀具一般采用乳化液作为冷却液，其冷却效果 很好。综合以上的种种分析，采用乳化液作为冷却液效果很好。它的主要作用： 冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。 7.7.数控编程数控编程 7.17.1 数控编程的分类数控编程的分类 数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。 1)手工编程的定义 手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编 制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用 手工编程的方法。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计 算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既经济又及时，因而手工编程 被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。 2)手工编程的意义 手工编程的意义在于加工形状简单的零件(如直线与直线或 直线与圆弧组成的轮廓)时，快捷、简便；不需要具备特别的条件(价格较高的 硬件和软件等)；对机床操作或程序员不受特殊条件的制约；还具有较大的灵活 性和编程费用少等优点。 本次零件主要采用了 手动编程的方法进行编制程序。 7.27.2 循环指令格式循环指令格式 本次零件加工主要采用了 G71 外圆粗车复合循环指令 G71 U (d) R(e) 外圆粗车复合循环指令格式 G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) 其中： d 为背吃刀量；e 为退刀量；ns 为精加工轮廓程序段中开始段的段号； nf 为精加工轮廓程序段中结束段的段号；u 为留给 X 轴方向的精加工余量； （直径值）w 为留给 Z 轴方向的精加工余量； f、s、t 为粗车时的进给量、 主轴转速及所用刀具。而精加工时处于 ns 到 nf 程序段之内的 F、S、T 有效。 7.37.3 加工程序加工程序 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 20 （1） 、加工程序清单、加工程序清单 右端程序右端程序 O0201 程 序说 明 T0101（外圆车刀） M03S500 M08 G00X98Z2 G71U2R0.5 G71P100Q200U0.5W0.5F100 N100 G00X43 G01Z0F60 X45W-1 Z-75 N200 X98F200 G00X100Z100 T0202(切槽刀) M03S400 G00X98 Z-75 G01X43F30 X46 G00X100 Z100 M30 换 1 号刀 主轴正转，转速为 500r/min。 切削液开 快速走到加工起点 建立 G71 粗车循环 精加工程序起点 开始切削外圆轮廓 快速运动到换刀点 换 2 号刀 主轴正转，转速为 400r/min。 快速靠近工件 切槽 退刀 快速离开工件 程序结束 左端程序 O0202 程 序说 明 T0101（外圆车刀） M03S500 M08 G00X98Z2 G71U2R0.5 G71P100Q200U0.5W0.5F100 N100 G00X95 G01Z0F60 Z-10 N200 X98 G00X100Z100 T0202(内孔镗刀) G00X25Z2 G71U2R0.5 G71P110Q210U-0.5W0.5F100 N110 G00X37 G01Z0F60 换 1 号刀 主轴正转，转速为 500r/min。 切削液开 快速走到加工起点 建立 G71 粗车循环 精加工程序起点 开始切削外圆轮廓 快速运动到换刀点 换 2 号刀 快速走到加工起点 建立 G71 粗车循环 精加工程序起点 开始切削 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 21 X35W-1 Z-84 N210 X25 G00Z100 X100 M30 快速离开工件 程序结束 8.8.数控加工仿真数控加工仿真 1.1.打开仿真软件选择机床打开仿真软件选择机床 打开数控仿真软件，进入主界面后，点选菜单栏 “选项/选择机床和系统” ， 进入如图 8.1 所示选择机床对话框，选择“卧式车床”系统，则出现图 4 所示 控制操作面板，它与真实机床操作面板几乎一模一样。如图 图 8.1 机床页面 2.2.开机回参考点开机回参考点 点按“系统电源” ，点按并弹起急停按钮 ，则系统开机上电。点按“回零” 按钮，再按 (+Z)和 (+X)按钮，各轴原点指示灯变亮,即回参考点。 3.3.安装工件安装工件 首先在菜单栏中选择“工件操作/毛坯” ，出现对话框，在该对话框中选择 “新毛坯” ，出现对毛坯与夹具设置话框，按照对话框提示设置毛坯参数，选择 夹具后确定，出现毛坯列表对话框；在毛坯列表中选择某毛坯并点选“安装此 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 22 毛坯/确定”,出现调整毛坯位置对话框, 调整好毛坯在夹具中的位置后关闭即 可。此时观察视图区可以见到工件毛坯被安装到夹具上。 4.4.安装刀具安装刀具 在菜单栏中选择“机床操作/刀具管理” ，出现所示刀具设置对话框，在此 为所用各刀具选择刀具类型，设置刀具参数后确定。此时观察视图区可以见到 各刀具“对号入座” ，被安装到车床刀架上。 5.5.建立工件坐标系建立工件坐标系 假设工件坐标系原点建在工件右端面中心。 打开主轴正转，选工作方式为手动，分别移动 X 轴 Z 轴，平端面、车外圆 用试切法对刀。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 23 切削端面后，刀具沿 X 方向退离工件后，点按偏置/设置键 ，再点软键 “坐标系” ，调出工件坐标系设定界面，将光标移到 G54 的“Z”之后，在命令 行输入“0” ，再点选软键“测量” ，系统即可自动计算并显示出 G54 坐标系 Z 零 点的机床坐标值。 试切一段外圆，刀具沿 Z 方向退离工件后，在菜单栏选择“工具/选项/测 量” ，测量出毛坯的试切直径值。点选 键，在所示界面中，将光标移到 G54 的 “X”之后，在命令行输入 X 的测量值，点软键“测量” ，系统即可自动计算并 显示出 G54 坐标系的 X 零点的机床坐标值。 此时 G54 工件坐标系建立完毕，在程序中用 G54 调用该坐标系即可。 6.6. 设置刀具偏置值设置刀具偏置值 打开主轴正转，工作方式选择手动，分别移动 X 轴 Z 轴，平端面、车外圆 对刀设置偏置值。以下是 1 号刀具的对刀过程： 点选键在出现的参数设置界面中，点选软键“补正”出现刀具偏置值设置 或称补正界面；将光标移到“G 01”行 X 列，在命令行输入所测直径值，点软 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 24 键“测量” ，系统即可自动计算并显示出 X 方向刀具的补偿值，即完成了 X 方向 刀具偏置值的设定。 切削端面后，刀具沿 X 方向退离工件后，在界面将光标移到“G 01”行 Z 列，在命令行输入 “0” ，点软键“测量” ，即可完成了 Z 方向刀具偏置值的设 定。 7.7.编辑或上传编辑或上传 NCNC 程序程序 编辑程序：进入编辑状态，再点选键，出现编辑程序界面，在该界面用 MDI 键将程序指令先输入缓冲区，然后点 (INSERT)键插入即可。程序段可以单 独输入，也可以几个程序段一起输入，但是段与段之间要有“；”隔开（点 “EOB”键） 。如果在输入程序于缓冲区时发现错误，点按 （CAN）可以消除光 标前面的字符。在已经插入的程序中发现错误字符，点 （DELETE）键可以删除； 输入正确的程序字，再点 （ALTER）可以替换错误的字符。 上传 NC 程序:点选 键进入编辑状态，再点选 键，然后在菜单栏选择“文 件/加载 NC 代码文件” ，出现图 15 浏览磁盘界面，寻找并双击找到的程序文件 （此文件路径是个人设置的） ，该程序将自动出现在显示窗口中。 8.8.程序校验程序校验 点工作方式键为“自动” 、 “机床锁住” ，然后点按“循环启动” ，则主轴 旋转，进给运动锁住，坐标值动态显示。根据坐标值的变化情况检查刀具运动 轨迹是否正确，据此修改程序。校验结束后解除“机床锁住” ，确认程序无误可 以进行下一步。 9.9.自动加工自动加工 编辑或上传 NC 程序，检查主轴转速和进给速度倍率旋钮无误后，点按“循 环启动”按钮，机床开始自动加工。 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 25 图 8.1 加工过程 图 8.2 加工过程 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 26 图 8.3 加工刀路 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 27 图 8.4 数控车加工完成后 图 8.5 数控车加工完成后 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 28 9.9.加工过程中遇到的问题和解决办法加工过程中遇到的问题和解决办法 在完成首件加工时，应尽可能的把刀补在对刀后的基础上，在加大一些， 这样可以更有效的保证首件零件加工尺寸不超差，可以进行第二次加工。 首件加工完成后，切勿将零件从主轴上取下，应该直接在机床上进行测量， 若有问题，可以及时修改，再次切削，避免二次装夹带来的误差。 若在实际加工中，尺寸与图上尺寸不符合，可以进行刀补修改，在面板上 按下“刀补”按钮，在磨耗中输入要修改的值。若加工的首件，尺寸偏小，可 以将相应的刀具的刀补进行正值输入（小多少就输多少） ；若加工的首件尺寸偏 大，可以将相应的刀具的刀补进行负值输入。经过反复切削，直至零件加工合 格后