毕业设计---轴类零件的数控加工工艺编制及加工

毕业设计题目轴类零件的数控加工工艺编制及加工系别机械工程系专业班级数控1014班学生姓名曾辉曾坤学号113指导教师罗霄年月日2012年11月15日星期四前言数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控技术是制造工业现代化的重要基础，无论是在现在还是在未来数控技术都会广泛应用滚滚的工业浪潮中，服务于社会，服务于人民，服务于国家。在制造业领域广泛采用数控技术，有利于提高制造能力和水平，提高对动态市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为各发达国家加速经济发展，提高综合国力的重要途径。数控技术也是关系我国制造业发展和综合国力提高的关键技术，尽快加速培养掌握数控技术的应用型人才已成为当务之急。改革开放以来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，我国制造业开始有了飞跃的发展，基本工业体系的建立也得到了保证，同时也为我国制造业的发展注入了长久活力，与发达家的差距正在逐步缩小。基于现代制造业的发展，大批产业工人和技能工人也发展起来了，数控专业就是为了适应现代制造业而诞生的新兴专业，作为一名数控专业的学生要想成为一名合格工人，就必须真正懂得数控与普通加工的差异，并掌握现代技术。数控加工与普通机床加工的差异，在于数控加工具有自动化程度高，具有加工复杂形状的能力，生产准备周期短，加工精度高，质量稳定，生产效率高，易于建立计算机通信网络的特点。当然，数控加工在某些方面也有不足之处，这就是数控机床价格昂贵，加工成本高，技术复杂，对工艺编程要求较高，加工中难以调整，维修困难等。毕业设计在我大学生活和学习中占有极其重要的位置。它是对我三年学习的一次综合的全方位的考核，尤其是对专业知识的一次巩固和提高。同时毕业设计区别与课程设计的是侧重于与实际的相连。在设计的制作过程中需要查阅大量资料，还要把所学知识与实践紧密地联系起来，它是走入工作岗位前的一次演练，是一次很好的锻炼机会。因此，要格外重视设计，同时还要注意理论联系实际。通过这次毕业设计我学到了很多东西，同时培养了解决实际问题的能力，为自己以后在工作中奠定了坚实的基础。毕业设计是学生在校期间一个重要的综合型实验教学环节，是成的一份总结性的大作业。它的目的在于培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识帮助学生树立正确的设计思想，设计构思和创新思维，掌握工程设计的一般程序规范和方法，准确使用技术资料、国家标准等手册、图册工具书进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力引导学生进行调查研究，面向实际，面向生产，向工人和技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。毕业设计说明书是高等院校毕业生提交的一篇论文，是大学生完成学业的标志性作业，是对学习成果的综合性总结和检阅，是我系工科学生从事工程设计的最初尝试，是在教师指导下所取得的实际成果的文字记录，也是检验学生对知识的长我程度，分析问题和解决问题基本能力的一份综合答卷，在这次设计中难免会有疏漏和错误，恳请老师帮助指正。这次毕业设计是我学生时代做的最后一次作业了，我会尽我最大的力把它做好，在此我深深感谢大学里教我的各位老师，您们教会了我做人做事。曾辉曾坤2012年11月6日目录第一章轴类零件加工工艺分析11典型轴类零件的加工工艺112数控车床概述313螺纹加工工艺414分析加工对象515夹具的选择与类型6第二章零件工艺过程卡设计21数控加工工艺内容的选择822工艺过程823加工工序的划分924编制工艺过程卡1025切削用量的确定1126编制加工工序卡12第三章数控车削编程31刀具加工进给路线的确定1632本零件加工所用刀具1633编程基础及编程17总结23致谢24参考文献25附录一第一章轴类零件加工工艺分析机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件，最重要的就是要编制出零件的工艺规程。11典型轴类零件的加工工艺111轴类零件的功用、结构特点轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。在机械中有众多的轴类零件按结构形式不同，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。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。有图纸可知该零件由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹较复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整轴的长径比小于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。本论文所加工的零件典型轴类零件则属于阶梯轴。112零件技术要求该零件进行中批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未标注倒角1X45，锐角到钝02X45，允许端面打中心孔，选用材料为45钢,未注公差尺寸按GB1804M，热处理，调质处理，HRC2636，标注粗糙度部分光洁度按RA16113轴类零件一般加工要求及方法轴类零件加工工艺规程注意点轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。1粗基准选择有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。2精基准选择要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。轴类零件加工的技术要求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IT5IT7；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，通常为IT6IT9。几何形状精度主要指外圆表面、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。该零件是典型的轴类零件，其总长为130MM，螺纹大径为30MM，长度为24MM，半径为15MM的球面，锥度为ARCTAN1/4的锥面其长度为20MM，半径为5MM的圆弧。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。该典型轴类零件外圆相互位置精度为002004之间，圆的径向跳动为002，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。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。该典型轴类零件的直径为50MM的外圆、外圆锥面及圆柱表面的粗糙度均为16。在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮廓时，必须保证05MM的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。114轴类零件加工的工艺路线外圆加工的方法很多，基本加工路线可粗略归为以下几种。粗车半精车精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。粗车半精车粗磨精磨对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。粗车半精车精车精细车（金刚车）对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。粗车半精车粗磨精磨研磨对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车精车”的车削方式，即分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧六个步骤进行粗加工和精加工。12数控车床概述121数控车床特点数控车床与其他类型的车床相比有下列特点1）通用性强，生产率高，加工精度高且稳定，操作者劳动强度低。2）适合于复杂零件的加工。3）换批调整方便，适合于多种中小批柔性自动化生产。4）便于实现信息流自动化，在数控车床基础上，可实现CIMS（计算机集成制造系统）。122工作内容根据零件图要求，工作人员进行数控编程，输入到数控车床数控系统；将零件原料按规定要求放置在预定位置上；等数控车床自动生产出产品后，使用测量检测仪器，对有精度误差的产品进行误差补偿；日常的车床维护和保养及常用故障排除。123本零件的加工所用机床型号、特点及数控系选用数控车床华中数控CK6140车床华中数控CK6140车床特点及功能该车床设计制造的机电一体化机床，具有刚性好、精度高、易操作、高效益等特点，能快速完成各种较高精度的复杂形状的零件，具有车削圆柱面、圆锥面、圆弧面、内孔、外圆切槽加工各种公、英制螺纹包括锥度螺纹等功能。华中数控系统的特点华中数控系统拥有强大的运算能力，保证了便捷的宏程序的功能，循环语句WHILE的运用，是编辑宏程序的基础。华中车床系统的宏程序可以用于G71等复合循环中，车、铣系统的宏程序中均可加入刀具半径补偿，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。本零件将采用华中数控系统进行加工。13螺纹加工工艺131普通螺纹的尺寸分析数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸，普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径D/D01P，即螺纹大径减01螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小01到05。螺纹加工进刀量螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。螺纹小径为大径倍牙高；牙高054P（P为螺距）螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。132普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中，螺纹切削一般有两种加工方法G32直进式切削方法和G82直进式切削方法，由于切削方法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不同。我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高的零件。G32直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长；由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。G82直进式切削方法，螺纹切削循环同G32螺纹切削一样，在进给保持状态下，该循环在完成全部动作之后再停止动作。螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施，当螺纹牙顶未尖时，增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大，增大量视材料塑性而定，当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小，根据这一特点要正确对待螺纹的切入量，防止报废。本零件中螺纹的切削加工就采用G82直螺纹切削循环加工的方法，并且使用粗车与精车结合切削方式（精加工余量为05MM），须先倒角后车螺纹。14分析加工零件在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几方面141构成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。142尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。143形状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。144表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。145材料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。15夹具的选择与类型151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。本次设计采用普通的三爪自动定心卡盘，其工作效率高，使用方便、准确度高。152夹具的类型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153零件的安装数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。由于本次设计的零件属于短轴类零件，故采用三爪自定心卡盘装夹。其安装方便、安装精度较高，图11所视。图11第二章，零件工艺过程卡的设计21数控加工工艺内容的选择在选择时，一般可按下列顺序考虑（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容；（2）通用机床难加工，质量也难保证的内容应作为重点选择的内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。工艺规程的主要内容1产品特征，质量标准。2原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。3生产工艺流程。4主要工艺技术条件、半成品质量标准。5生产工艺主要工作要点。6主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。7工艺技术指标的检查项目及次数。8专用器材特征及质量标准。22工艺过程在生产过程中，那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。它包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。而为保证工艺过程正常进行所需要的刀具、夹具制造，机床调整维修等则属于辅助过程。在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等，直至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程划分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和走刀。其中工序是工艺过程中的基本单元。零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成。在一个工序中可能包含有一个或几个安装，每一个安装可能包含一个或几个工位，每一个工位可能包含一个或几个工步，每一个工步可能包括一个或几个走刀。工序一个或一组工人，在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序。划分工序的依据是工作地点是否变化和工作过程是否连续。例如，在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们进行精加工。在第一种情形下，加工只包括一个工序；而在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。本论文中所加工的典型轴类零件将分五个工序来完成整个加工过程。安装在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。在数控车床上加工本零件将采用卡盘进行装夹，在加工必要时将采用钻头进行辅助加工。工位采用转位（或移位）夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为工位。简单来说，工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为工位。为了减少因多次装夹而带来的装夹误差和时间损失，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。工步在加工表面不变，加工工具不变的条件下，所连续完成的那一部分工序内容称为工步。生产中也常称为“进给”。整个工艺过程由若干个工序组成。每一个工序可包括一个工步或几个工步。每一个工步通常包括一个工作行程，也可包括几个工作行程。为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个加工表面的工步，称为复合工步，也可以看作一个工步，例如，组合钻床加工多孔箱体孔。走刀加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则需分几次切削，这时每切削一次就称为一次走刀。因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成一次进给运动称为一次走刀。23加工工序的划分数控加工工序的划分一般可按下列方法进行。（1）刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。（2）以加工部位分序法对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。（3）以粗、精加工分序法对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。而本文中的零件则需采用第二种方法，即“以加工部位分序法”，该零件由螺纹、圆锥、槽、圆弧、镗孔五部分组成，分别用不同的加工刀具，所以用这种分序法最为合适。运用编制加工工艺过程卡与工序卡的方式来叙述本零件的加工，显得简易明了，通俗易懂，是数控加工本零件的必然要求。24编制工艺过程卡产品名称图号现代制造技术系机械加工工艺卡零件名称典型轴类零件共1页第1页毛坯种类圆钢材料牌号45号钢毛坯尺寸55X135MM工具序号工种工步工艺内容备注夹具刀具量具1下料55X135MM2粗车一端面、外圆、倒角3车端面、外圆、倒角精车一端面、外圆、倒角外圆刀4粗车圆弧5圆弧插补精车圆弧外圆车刀6粗车圆锥7车圆锥精车圆锥螺纹刀8粗车车槽9车槽精车车槽切槽刀10粗车螺纹11车床车螺纹精车螺纹中心钻卡盘尖刀游标卡尺、千分尺25切削用量的确定251背吃刀量的确定在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0105。本零件属于典型轴类零件，其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧等工艺内容，其背吃刀量分别为粗加工表面为2、精加工表面为05，加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表面相同。252进给量F（有些数控机床用进给速度VF）进给量F的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000MM/MIN）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般取F0308/R，精车时常取F0103/R，切断时F00502/R。本论文中加工该典型轴类零件采用的进给量为粗加工表面（圆锥、圆弧、切槽等）为014、精加工表面为004，螺纹粗车为008、螺纹精车为003。253主轴转速的确定（1）光车外圆时主轴转速光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，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。加工本零件时的主轴转速为粗加工时500、精加工时800。（2）车螺纹时主轴的转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故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NR/MIN为N（1200/P）K51式中P被加工螺纹螺距，；K保险系数，一般取为80。加工该典型轴类零件时的主轴转速为粗车时500R/MIN、精车时8000R/MIN。26编制加工工序卡数控加工工序卡1零件名称典型轴类零件图号图1夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC2636工序名称加工螺纹工序号1切削用量刀具量具工步号工步内容NFAP编号名称名称1粗车端面500014151T0101游标卡尺2精车端面800004011T0101千分尺3粗车外圆500014151T0101游标卡尺4精车外圆800004011T0101千分尺5倒角500014151T01016粗车螺纹5000081252T0202游标卡尺7精车螺纹800003012T0202千分尺数控加工工序卡2零件名称典型轴类零件图号图2夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC2336工序名称加工圆弧工序号2切削用量刀具量具工步号工步内容NFAP编号名称名称1粗车外圆5000141T0101外圆车刀游标卡尺2精车外圆80000405T0101外圆车刀千分尺3粗车圆锥5000141T0101外圆车刀游标卡尺4精车圆锥80000405T0101外圆车刀千分尺数控加工工序卡3零件名称典型轴类零件图号图2夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC2636工序名称加工圆锥工序号2切削用量刀具量具工步号工步内容NFAP编号名称名称1粗车外圆5000141T0101外圆车刀游标卡尺2精车外圆80000405T0101外圆车刀千分尺3粗车圆锥5000141T0101外圆车刀游标卡尺4精车圆锥80000405T0101外圆车刀千分尺数控加工工序卡4零件名称典型轴类零件图号图3夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称切槽工序号3切削用量刀具量具工步号工步内容NFAP编号名称名称1车槽（粗车）5000141T0303切槽刀游标卡尺2车槽（精车）80000405T0303切槽刀千分尺第三章数控车削编程31刀具加工进给路线的确定1合理安排“回零”路线在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。2切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼3本零件粗车工件时几种不同切削进给路线，在此选择沿着轮廓进刀。本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。32本零件加工所用刀具外圆车刀（T0101）、切槽刀（T0202）、螺纹刀（T0303）车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等多种形式。外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面，它分为直头和弯头两种。弯头车刀通用性较好，可以车削外圆、端面和倒棱。外圆车刀又可分为粗车刀、精车刀和宽刃光刀，精车刀刀尖圆弧半径较大，可获得较小的残留面积，以减小表面粗糙度；宽刃光刀用于低速精车；当外圆车刀的主偏角为90度时，可用于车削阶梯轴、凸肩。端面及刚度较低的细长轴。外圆车刀按进给方向又分为左偏刀和右偏刀。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。整体车刀主要是整体高速钢车刀，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行刃磨；整体车刀耗用刀具材料较多，一般只用作切槽。切断刀使用。焊接车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在普通碳钢刀体上。它的优点是结构简单、紧凑、刚性好、使用灵活、制造方便，缺点是由于焊接产生的应力会降低硬质合金刀片的使用性能，有的甚至会产生裂纹。机械夹固车刀简称机夹车刀，根据使用情况不同又分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。序号名称刀具号1外圆车刀T01012切槽刀T02023螺纹刀T030333编程基础331直径编程和半径编程数控车床加工的是回转体类零件，其横截面为圆形，所以尺寸有直径指定和半径指定两种方法。当用直径值编程时，称为直径编程法用半径值编程时，称为半径编程法。用半径、直径编程法编辑其程序如下半径编程G90G01XZ（绝对指令编程）G91G01XZ（增量指令编程）直径编程G90G01XZ（绝对指令编程）G91G01XZ（增量指令编程）数控车床出厂时一般设定为直径编程。如需用半径编程，要改变系统中相关参数，使系统处于半径编程状态；本章以后，若非特殊说明，各例均为直径编程。注当用半径或直径编程法时，系统参数中（机床参数）“直径编程半径编程”，要设为“1“或“0”了。332数控机床常用编程指令（功能字）F功能F功能指令用于控制切削进给量。在程序中表示每分钟进给量编程格式FF后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为MM/MIN。例F100表示进给量为100MM/MIN。S功能S功能指令用于控制主轴转速。编程格式SS后面的数字表示主轴转速，单位为R/MIN。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令还有如下作用。1最高转速限制编程格式SS后面的数字表示的是最高转速R/MIN。例S3000表示最高转速限制为3000R/MIN。2恒线速取消编程格式SS后面的数字表示恒线速度控制取消后的主轴转速，如S未指定，将保留G96的最终值。例S3000表示恒线速控制取消后主轴转速3000R/MIN。T功能T功能指令用于选择加工所用刀具。编程格式TT后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。例T0303表示选用3号刀及3号刀具长度补偿值和刀尖圆弧半径补偿值。T0300表示取消刀具补偿。M功能M00程序暂停，可用NC启动命令（CYCLESTART）使程序继续运行；M03主轴顺时针旋转；M05主轴旋转停止；M08冷却液开；M30程序停止，程序复位到起始位置。G指令1）快速定位指令G00G00指令命令机床以最快速度运动到下一个目标位置，运动过程中有加速和减速，该指令对运动轨迹没有要求。其指令格式G00XU_ZW_；当用绝对值编程时，X、Z后面的数值是目标位置在工件坐标系的坐标。当用相对值编程时，U、W后面的数值则是现在点与目标点之间的距离与方向。2）直线插补指令G01G01指令命令机床刀具以一定的进给速度从当前所在位置沿直线移动到指令给出的目标位置。指令格式G01XU_ZW_F；其中F是切削进给率或进给速度，单位为MM/R或MM/MIN，取决于该指令前面程序段的设置。使用G01指令时可以采用绝对坐标编程，也可采用相对坐标编程。当采用绝对坐编程时，数控系统在接受G01指令后，刀具将移至坐标值为X、Z的点上；当采用相对坐编程时，刀具移至距当前点的距离为U、W值的点上。3）圆弧插补指令G02、G03圆弧插补指令命令刀具在指定平面内按给定的F进给速度作圆弧插补运动，用于加工圆弧轮廓。圆弧插补命令分为顺时针圆弧插补指令G02和逆时针圆弧插补指令G03两种。其指令格式如下顺时针圆弧插补的指令格式G02XU_ZW_I_K_F_；G02XU_ZW_R_F_；逆时针圆弧插补的指令格式G03XU_ZW_I_K_F_；G03XU_ZW_R_F_；使用圆弧插补指令，可以用绝对坐标编程，也可以用相对坐标编程。绝对坐标编程时，X、Z是圆弧终点坐标值；增量编程时，U、W是终点相对始点的距离。圆心位置的指定可以用R，也可以用I、K，R为圆弧半径值；I、K为圆心在X轴和Z轴上相对于圆弧起点的坐标增量F为沿圆弧切线方向的进给率或进给速度。当用半径R来指定圆心位置时，由于在同一半径R的情况下，从圆弧的起点到终点有两种圆弧的可能性，大于180和小于180两个圆弧。为区分起见，特规定圆心角180时，用“R”表示；180时，用“R”。注意R编程只适于非整圆的圆弧插补的情况，不适于整圆加工。4）外圆粗车固定循环G711格式G71UDREG71PNSQNFUUWWFFSSTTNNSF_从序号NS至NF的程序段,指定A及B间的移动指令。S_T_NNFD切削深度半径指定不指定正负符号。切削方向依照AA的方向决定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO0717）指定。E退刀行程本指定是状态指定，在另一个值指定前不会改变。FANUC系统参数（NO0718）指定。NS精加工形状程序的第一个段号。NF精加工形状程序的最后一个段号。UX方向精加工预留量的距离及方向。（直径/半径）WZ方向精加工预留量的距离及方向。5）螺纹切削循环G92指令直螺纹切削循环G82X_Z_R_E_C_P_F_其中X、Z在绝对指令时为螺纹终点C的坐标位增量指令时为螺纹终点C相对循环起点A的移动距离。R、E螺纹收尾长度在Z、X轴方向上的回退量，其为增量。省略时，表示不收尾。C螺纹头数，取01或省略时，为单头螺纹。P单头螺纹时，为主轴基脉冲处距离切削起点的主轴转角（缺省值为0多头螺纹时为相邻螺纹头的切削起改之间对应的主轴转角。F为螺纹导程333编写程序说明该零件为棒料零件，且为中批量生产，为节约材料所选择棒料较短故需调头加工，有两段程序来完成该零件的加工。第一段程序从共建的左端开始加工到65MM处，其中两段程序均是以其实面的中心为工件坐标系。编写程序如下。第一段程序1113T0101M03S800G00X55Z5G01Z0F100X52Z65X50Z65G01X100Z100T0202G00X55Z5Z20X40X55Z19X40X55Z10G03X40Z15G01X55Z32X40X55Z30X40Z32X55Z34X40Z32X55Z45X40X55X44X40G00X100Z100第二段程序1027T0101M42M03S500G00X55Z5G71U2R1P10Q20X1Z05F200N10G00X0S800G01Z0F100X19X20Z05Z24X2472G03Z325X30R15G01Z45X40G01X50Z65N20G00X100Z100T0202G01X16X55Z45X23X55G00100Z100G00X100Z200T0303M03S300G00X25Z5G82X196Z22F15G82X193Z22F15G82X191Z22F15G82X1902Z22F15G00X100Z100T0202MO3S800G00X55Z325G01X30G02X2472X41R15G01X55G00X100Z100M05总结数字控制机床是用数字代码形式的信息程序指令，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和