组合件数控加工工艺分析

1、组合件的数控加工工艺分析目 录摘 要21 续 论32 数控加工基础知识概述52.1数控加工的工艺特点52.2数控加工工艺分析的主要内容52.3数控加工艺内容的选择52.4数控加工的路线设计62.5数控加工的工序设计72.6确定走刀路线和安排工步顺序72.7定位基准与加紧方案的确定82.8夹具的选择82.9刀具的选择82.10 确定切削用量92.11 数控编程的步骤92.12数控车床安全操作规程93 零件数控加工工艺分析设计103.1零件工艺性分析103.2确定毛坯113.3确定主要表面的加工方法123.4确定定位基准123.5工艺路线的制定123.6确定切削用量123.7 刀具的选择133.8

2、夹具的选择与装夹方案的确定133.9加工设备的选用133.10加工与工步划分164 轴类零件的编程174.1 LCYC95循环加工外轮廓常见的参数174.2 LCYC97循环加工螺纹常见的参数184.3非圆曲线加工的基本知识194.4主要加工步骤及加工程序214.5程序清单344.6仿真软件仿真界面38致 谢39参考文献40摘 要 我们是跨世纪的大学毕业生，是新世纪的人才，我们肩负重任，同时我们也有信心位我们国家的机械行业做出贡献，推进祖国的发展使她走向世界的前列。为此，我们必须逐步努力提高自己的能力，而毕业设计是一个很好的从书本走向实际应用的练习机会，它让我们更好的巩固了所学的知识，了解到了

3、设计中可能出现的一些问题，学会了如何把所学过的知识能更合理的有效的应用到现实的生产过程中。本次设计的课题是数控车削零件的加工工艺设计,是对以前所学专业知识的一个总结。 本次设计中，主要用到所学的加工工艺方面的知识，以及数控编程等方面的知识。本次设计着重介绍了回转体零件的加工工艺的分析、加工方案的选择以及零件结构与技术条件的分析。在制订的过程中应注意以下几点：1.零件图的分析2.零件的加工工艺路线的分析3.基准的定位选择 通过本次设计达到对数控车床的再了解与再熟悉。用具体的实例来进一步的巩固数控车零件的加工工艺以及程序编制的方法。 数控车零件利用AUTOCAD软件绘图零件图并手工进行编程。 关键

4、词： 数控 加工工艺 数控编程 1 绪论数控加工就是采用数控程序控制机床进行零件加工的一种加工方法，数控加工具有工序集中、加工自动化、柔滑性高、加功能力强等一系列优点。数控机床加工中，数控加工程序是不可缺少的一部分，数控机床之所以能加工出各种形状、不同尺寸和精度的零件，就是因为编程人员为它编制了不同的加工程序。编写数控加工程序的过程就是将加工零件的工艺过程、工艺参数（进给速度、主轴转速和背吃刀量等），开关命令（换刀、切削液开/关和工件装卸等）等信息用数控系统规定的功能代码和格式按加工顺序编写成加工程序单，并记录在信息载体上，再通过信息载体将数控加工程序输入机床数控装置，从而指挥数控机床按数控程

5、序的内容加工出合格的零件。1.1数控机床的产生在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。根据国家标准，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用

6、计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写）。数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。12数控系统的发展从年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、

7、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称系统。1.3数控加工的工作原理数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动功能部件-机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后有传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工参数的获取，即数控编程。1.4数控加工的优缺点数控加工有下列优点：大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装。如要改变零件的形状和尺寸，只需要修改

8、零件加工程序，适用于新产品研制和改型。加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，适应飞行器的加工要求。多品种、小批量生产情况下生产效率较高，能减少生产准备、机床调整和工序检验的时间，而且由于使用最佳切削量而减少了切削时间。可加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。数控加工的缺点是机床设备费用昂贵，要求维修人员具有较高水平。1.5数控编程及其发展数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而有程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求，确定合理的加工路线及工艺参数，计算刀具中心运动轨迹及其位置数据;然后把全部工工艺过程及其他辅助功能（主轴的正

9、转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的 指令代码及程序格式编码成数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。1.6数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。 1.手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部由人工来完成。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算比较简单，出错机会比较少，这时用手工编程将十分繁琐，特别是加工非圆弧曲面、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时、而且容易出错，常会出现手工编程跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动

10、率。因此必须用自动编程的方法编制程序。2.自动编程。自动编程有两种：ATP软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件原程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟现实加工过程，及时修改，直至自动穿出数 控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。 CAM软件是将加工零件以图像形

11、式输入计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工屏轨迹，及时修改，在通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难或手工无法编出的程序都能够实现。 本设计为典型轴类零件的设计，从其外形特征来看，它是一个典型的轴类零件。本文根据该零件的图纸及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，依据分析的结果，确定了该零件的加工方法、使用刀具、加工顺序安排、工步划分，走刀路线和切削用量等，并编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片等.最后，采用手工编程编制了该零件的数控加工程序，并编写了数控车床的加工步骤。2 数控加工基础知识概述2.

12、1数控加工的工艺特点普通机床加工零件，是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作规程，操作者按工艺卡上规定的“程序”来加工零件。而在数控机床上加工零件时，按照编程人员编制的工件加工程序（包括机床上刀具和工件的相对运动轨迹、工艺参数和辅助运动等）编成程序并以一定的格式和代码存储在一个载体上（软盘、硬盘），用它来控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控机床加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点，具体表现如下：1工序的内容复杂，这是由于数控机床比普通机床价格贵，若只加工简单工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排形状较复杂零件的工序。2刀具进给路线

13、，进给路线是指数控加工过程中刀具（刀位点）对于被加工零件的运动轨迹，普通机床上对于刀具进给路线的要求不是很高，而数控机床对于刀具进给路线的要求很高，同时使进给路线最短。数控机床可以保证被加工零件获得良好的加工精度和表面质量,同时使进给路线最短。2.2数控加工工艺分析的主要内容实践证明，数控加工工艺分析主要包括以下几方面：1.选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2.分析被加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排等3.设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4.调整

14、数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。5.处理数控机床上部分工艺指令。2.3数控加工工艺内容的选择对于某个零件来说，并不是全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。因此，在考虑选择内容时，应结合企业设备的实际情况，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。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内容；（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择的加工内容；（3）通

15、用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可考虑用数控机床加工。一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会有明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效率果不明显，可安排通用机床加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期等等。总之，要尽量做到合理

16、，达到多、快、好的目的。要防止把数控机床变成为通用机床使用。2.4数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别在于，它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与普通加工工艺衔接好，因此，数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：（1)工序的划分，根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的工件，加工完后就能达到待检状态。2）以同一把刀具加工的内容划分工

17、序。有些工件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、平面，并将每一部分的加工作为一道工序。4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。41 (2)顺序的安排，顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考

18、虑。顺序安排一般应按以下原则进行： 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑； 2）先进行内腔加工，后进行外形加工； 3）以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数； 3)数控加工工艺与普通工序的衔接，数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要

19、，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计质量会直接影响零件的加工质量与生产效率，灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更加合理。2.5数控加工的工序设计当数控加工工艺路线设计完成后，各道数控加工工序的内容已基本确定，要达到的目标已比较明确，对其它一些问题（诸如：刀具、夹具、量具、装夹方式等），也大体做到心中有数，接下来便可以着手对数控工序设计。工序的划分通常采用两种不同原则，即工序集中原则和工序分散原则。（1）工序集中原则 是指每道工序包括尽可能多的加工内容，从而使工序的总数减少。采用工序集中原则的优点是：有利于采用高效的

20、专用设备和数控机床，提高生产效率，缩短工艺路线。但专用设备和工艺装备投资大、生产准备周期较长。（2）工序分散原则 是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容很少。采用工序分散原则的优点是：加工设备和工艺装备结构简单，操作简单，有利于选择合理的切削用量，但工艺路线较长，所需设备及工人人数多。因而，在数控加工的工序设计过程中必须根据零件的特点选择相应的加工工序原则。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。在实际工作中，由于一个小数点差错而酿造重大机床事故和质量事故的例子也是很多的。数控工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及

21、刀具运动轨迹都确定下来，为编制加工程序作好充分准备。2.6确定走刀路线和安排工步顺序刀具的走刀路线：在数控加工中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。因此，在确定走刀路线时，最好画一张零件简图，将已经拟定出的走刀路线画上去（包括进、退刀路线），这样可为编程带来不少方便。而且在加工过程中可以避免撞刀，工步的划分与安排一般可随走刀路线来进行，确定走刀路线时应注意以下几点：（1)寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率；(2）为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来；(3)刀具的进、

22、退刀（切入与切出）路线要认真考虑，以尽量减少在轮廓切削中停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件；(4)要选择工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去余量法安排定刀路线。2.7定位基准与加紧方案的确定定位基准：加工时，使工件在机床或夹具中占据一正确位置所使用的基准。在数控机床上加工零件时，安装定位的基本原则与普通机床相同，也要合理选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床的效率，在确定定位基准和夹紧方案时应注意下列几点:(1)尽可能作到设计、工艺与编程计算的基准统一；(2)尽量将工序集中，减少

23、装夹次数，尽量可能做到在一次装夹后就能加工出全部待加工表面，减少由于定位基准转换带来的误差。(3)避免采用占机人工调整装夹方案，以充分发挥数控机床的优势。2.8夹具的选择由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工零件起始的位置，所以要求夹具能够保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向，同时能够协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点：(1)当零件小批量生产时，选用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。(2)在成批生产时，考虑采用专用夹具，能提高效率，但应力求结构简单。(3)零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。(4)夹具要敞开，其定位、

24、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）。2.9刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化。数控刀具是提高加工效率的先决条件之一。数控机床对所使用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在选择数控机床所用刀具时应注意以下几个方面：良好的切削性能 为适应刀具在粗加工或对难加工

25、材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和较高的进给量，刀具应具有能够承受高速切削性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。较高的精度高 随着数控机床、柔性制造系统的发展，适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，又由于加工的零件日益复杂和精密，这就要求刀具必须具备较高的形状精度。先进的刀具材料 刀具材料其性能的优劣是影响加工表面质量、切削效率、刀具的寿命的重要因素。除了不断发展常用的高速钢和硬质合金钢材料外，涂层硬质合金刀具已在国外普遍使用，涂层的硬质合金是在硬质合金上涂一层或多层（513m）的难容金属碳

26、化物，涂层硬质合金有较好的综合性能。此刀具多用于精加工和半精加工。2.10确定切削用量随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，确定切削用量也显得十分重要。因此，编程人员必须熟悉切削用量的确定原则，数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5m m。总之，切削用量的具体

27、数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。所以，合理的切削用量，能提高加工零件的表面质量，减少刀具的磨损。同时，建立一张切削用量表，主要是为了防止遗忘和方便编程。2.11 数控编程的步骤2.12数控车床安全操作规程1. 开机前应对数控机床进行全面细致的检查，内容包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，认无误后方可操作。2. 数控机床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。3. 程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点进行认真的核对。4. 正确测量和计算工件坐标系。并对所得结果进行检查5. 输入工件坐标系，并对坐标。坐标值、正负号、

28、小数点进行认真的核对。6. 未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无“超7. 试切削时快速倍率开关必须打到最低挡位。8. 试切削进刀时，在刀具运行至工件3050处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。9. 试切削和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。10. 程序修改后，要对修改部分仔细核对。11. 必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。12. 操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。13. 紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程

29、序。3 零件数控加工工艺分析与设计3.1零件工艺性分析如图所示的典型轴类零件，有支承传动零件，传递扭距，承受载荷的作用，它属于轴零件，由圆柱、不规则圆球、导角、螺纹、孔、锥面、螺尾退到槽。锥面的作用是使零件装配时配合面易与配合；螺纹用于安装锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能和条件该图规定了轴套内、外圆表面的尺寸和表面粗糙度值。这些技术要求必须在加工中得以保证。该轴套的关键工序是46mm的外圆柱面，24mm，20mm和29.7mm内圆柱面的加工，同时内孔深22.5mm和25mm也是重要的加工尺寸。该零件的整个加工过程中车端面、外圆、钻孔、镗孔、倒角、锥面、螺纹、割槽、内（外）螺纹零件的三维模型3.

30、2确定毛坯该零件属于中、小轴套，45钢因其机械性能好、易切削，广泛用于机械制造，查机制制造工艺设计简明手册见表格，故选用50mm的热轧圆钢作为毛坯。3.3确定主要表面的加工方法该轴套大都是回转表面，并且精度要求不是很高，主要采用车削成形。外圆的表面加工方案可为：粗车精车内圆的表面加工方案可为:钻孔粗镗精镗3.4确定定位基准正确合理地选择定位基准是制定机械加工工艺规程的一项重要工作。在零件机械加工的第一道工序里，使用毛坯上未经加工的表面来定位，又由于它是空心轴，所以粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆，可以保证零件的技术要求。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面，钻中心孔。然后以已

31、车过的外圆作为基准，采用三爪自定心卡盘装夹，车另一端面，外圆及钻孔。轴套的定位基准的确定也是一样的。3.5工艺路线的制定综合上述分析，按照先右后左，先外后内，先粗后细的原则确定轴套配合零件的工艺路线如下：（）下料车右端面粗车外圆精车外圆切槽切螺纹卸下掉头装夹车端面钻孔（8）粗车外圆精车外圆粗镗孔精镗孔检验。（）下料车右端面钻孔（3）粗车外圆精车外圆粗镗孔精镗孔切螺纹检验。在上边的工艺路线的制定中：（）中，工序8不能和前面的工序颠倒，因为当零件上有平面可以作为定位基准时，总是先加工平面，再以平面定位加工孔，保证孔和平面之间的位置精度，这样定位比较稳定，装夹也方便。同时若在毛坯表面上钻孔，钻头容易

32、引偏，所以从保证加工孔的加工精度出发，也应该当加工平面在加工该平面上的孔。（）中，工序3不能和后面的工序颠倒，因为孔加工属于粗加工，余量大，发热多，变形也大，会使得加工精度难以保持。3.6切削用量确定随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，确定切削用量也显得十分重要。因此，编程人员必须熟悉切削用量的确定原则，数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减

33、少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5m m。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。所以，合理的切削用量，能提高加工零件的表面质量，减少刀具的磨损。同时，建立一张切削用量表，主要是为了防止遗忘和方便编程。该零件切削用量的选择，主要参照金属切削工艺设计用量选取，具体选取数值参看零件数控加工工艺卡片。（待制定）3.7刀具的选择根据加工要求需要选择的刀具如下：一号刀：(T01）外圆车刀（端面车刀）二号刀：(T02)切槽刀（宽度为4mm）三号刀：(T03)外螺纹车刀60四号刀：(T04)镗刀五号刀：（T05）内螺

34、纹车刀60钻孔刀： 22和20锥柄麻花钻。3.8夹具的选择与装夹方案的确定该图为典型轴类零件，属于轴类零件的加工，形状规则，所以夹具用三爪自定心卡盘装夹就可以了。而且三爪自定心卡盘结构简单，零件易装夹。3.9加工设备的选用根据图形的形状、结构特点、外形和加工精度，选用西门子数控系统的CKA6126型数控车床。机床性能如下表：3.9.1机床性能参数技术规格床身上最大工件回转直径360mm刀架上最大工件回转直径（非排刀架）200 mm最大工件长度750mm / 1000 mm最大加工长度620mm / 870 mm最大车削直径（立式四工位刀架）360mm主传动变速方式变频+手动两档型主电动机（变频

35、电机）5.5kW主轴孔直径42 mm主轴孔锥度莫氏5号主轴头A2-6主轴前端轴承内径90 mm主轴转速范围(两档)202500 r/min（低档：20650rpm ）（高档：752500rpm ）尾座装置尾座套筒直径53 mm尾座套筒行程130 mm尾座套筒锥孔锥度莫氏4号进给系统刀架最大行程 横向(X) 、纵向(Z)230 mm、625mm / 875 mm滚珠丝杠直径螺距横向（X） 、纵向（Z）205 (mm)、 325 (mm)横向切削力（连续）横向（X）2500 N纵向切削力（连续）纵向（Z）5000 N横向快速进给4000mm/min纵向快速进给5000mm/min切削进给范围0.0

36、1500mm/r定位精度横向（X）0.03 mm纵向（Z）0.04 mm重复定位精度横向（X）0.012 mm纵向（Z）0.016 mm工件加工精度IT6 IT7工件表面粗糙度Ra1.6刀架装置标准配置电动立式四位刀架功率90 W转速1400 r/min刀杆截面2020 mm重复定位精度0.008 mm换刀时间（单工位）2.4sCNC控制系统系统具有完善可靠的联锁、安全保护和故障自诊断报警等功能。配有RS232标准通讯接口，可用计算机进行程序的存储。西门子802C baselineX/Z轴交流伺服电机电源装置电源形式交流三相/380 V10% /50Hz2Hz用电容量16KVA冷却系统水箱容积

37、20L冷却泵电机功率120 W冷却泵流量25 L/min机床外形尺寸及重量机床外形尺寸(长宽高)230014801520mm（ 750型）机床净重1800 kg3.9.2机床外观图3.10加工与工步的划分该零件加工工序依次装夹次数划分，可分为三道工序，即工序1为装夹零件左端加工零件右端内外型面，工序2掉头装夹零件右端加工零件左端内外型面和工序3装夹零件左端加工零件右端内外型面。具体工序、工步分布如下：3.10.1装夹零件左端加工零件右端内外型面1.下料,用切割机切50的45#热轧圆钢，长度为100mm。2装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约80mm,找正后夹紧。3用1号刀车平端面。4用1号

38、刀采用G95循环加工右端轮廓5用3号刀进行切槽加工6用5号刀采用G97进行螺纹加工循环。3.10.2掉头装夹零件左端加工零件右端内外型面1卸下工件用铜皮包住已加工过的36的外圆,帮料伸出卡盘外约40mm,找正后加紧。2用1号刀车车端面并控制总长在9705mm内。3把20锥柄麻花钻装入尾座,移动尾架接近端面后锁紧,主轴以400r/min，转动尾座手轮钻20的孔,转5圈多一些(尾架螺纹导程为5mm)使孔深大于25小于26。然后通过车端面来控制孔深25。（钻孔时需开切削液）4用1号刀采用G95循环进行零件左端面循环的轮廓粗加工。用粗加工完用1号刀采用G95循环进行零件左端面的轮廓循环精加工。5用2刀

39、采用G95进行零件内孔的粗、精镗循环加工，X轴的精加工余量应为负值。3.10.3装夹零件左端加工零件右端内外型面。1下料,用切割机切50的45#热轧圆钢，长度为70mm。2装夹毛坯左端，加工右端,棒料伸出卡盘外约50mm,找正后夹紧。3用1号刀车平端面。4把22锥柄麻花钻装入尾座,移动尾架接近端面后锁紧,主轴以400r/min，转动尾座手轮钻20的孔,转5圈多一些(尾架螺纹导程为5mm)使孔深大于46小于47。然后通过车端面来控制孔深46。（钻孔时需开切削液）5用1号刀采用G95进行零件右端面的轮廓循环粗加工。用粗加工完用1号刀采用G95进行零件右端面的轮廓循环精加工。6用2刀采用G95进行零

40、件内孔的粗镗循环加工，X轴的精加工余量应为负值。粗加工完用2号刀采用G95进行零件内孔的精镗循环加工。74号刀采用G97进行螺纹加工循环。（主轴转速为350r/min)8掉头加工左端的端面和圆弧倒角 4 轴类零件的编程4.1毛坯切削（轮廓）循环指令LCYC95LCYC95指令可沿着纵向和横向加工，也可以进行内轮廓的加工，在LCYC95指令中可以选择不同的切削工艺方式：粗加工、精加工或者综合加工。只要刀具不会发生碰撞就可以在任意位置调用此循环指令。这是一种非常实用的循环指令，可以大大简化编程工作量，并且在循环过程中没有空切削。LCYC95轮廓循环参数见下表：参数含义及数字范围参数含义及数字范围R

41、105加工方式：数值112R110粗加工退刀量R106精加工余量，无符号R111粗加工进给量R108背吃刀量R112精加工进给量R109粗加工切入角 R105为加工方式参数，纵向加工时，进刀方向沿着Z轴方向进行；横向加工时，进刀方向则沿着X轴方向进行，见下表：数值纵向横向外部内部粗加工精加工综合加工1纵向外部粗加工2横向外部粗加工3纵向内部粗加工4横向内部粗加工5纵向外部精加工6横向外部精加工7纵向内部精加工8横向内部精加工9纵向外部综合加工10横向内部综合加工11纵向内部综合加工12横向外部综合加工工件外形轮廓，可通过-CNAME名下的子程序调用。轮廓由直线或圆弧组成，并可以插入圆角和倒角。

42、编程的圆弧段最大可以为四分之一圆。加工的轮廓不能有凹处，否则系统将报警。循环开始之前，刀具所达到的位置从该位置回轮廓起始点时不发生刀具碰撞。轮廓的编程方向必须与精加工方向相一致。4.2 螺纹切削循环加工指令LCYC97 螺纹切削循环也是一种非常实用的编程指令，它可以按纵向或横向加工圆柱螺纹、圆锥螺纹、外螺纹、或内螺纹，既能用加工单线螺纹又能加工多线螺纹。背吃刀量可自动设定。在螺纹加工期间，进给修调开关和主轴修调开关均无效。LCYC97螺纹切削循环参数参数含义及数值范围参数含义及数值范围R100螺纹起始点直径（X向）R109空刀导入量，无符号R101螺纹起始点直径（Z向）R110空刀退出量，无符

43、号R102螺纹终点直径（X向）R111螺纹深度，无符号R103螺纹纵向终点坐标（Z向)R112起始点偏移，无符号R104螺纹导程值，无符号R113粗切削次数，无符号R105加工类型：数值1（外螺纹），数值2（内螺纹）R114螺纹线数，无符号R106精加工余量，无符号（1）R100、R101：螺纹起始点直径参数，他分别用于确定在X轴和Z轴方向上的起点。（2）R102、R103：螺纹终点直径参数，它分别用于确定在X轴和Z轴方向上的终点，若是圆柱螺纹，则其中必有一个数值和R100和R101相同。（3）R104：螺纹导程参数，它用于确定螺纹的导程，不含符号。（4）105：加工方式参数。R105=2，加

44、工外螺纹。若该参数编程了其他数值，则循环中断，并发出报警：（5）R 106精加工余量参数。精加工余量是指粗加工之后的切削余量。螺纹深度减去参数R106设定的精加工余量后剩下的部分划分为几次粗切削进给。（6）R109、R110:空刀导入量参数、空刀导入量参数。由于车螺纹起始时有一个加速过程，结束前有一个减速过程。在这段距离中，螺距不可能保持均匀。因此车螺纹时，为避免因车刀升降速而影响螺距的稳定，两端必须设置足够的空刀导入量和空刀导入量。（7）R111: 螺纹深度参数。螺纹牙型原始三角形高度可按经验公式H=0.6495P计算（8）R112：起始点偏移参数。该参数编程一个角度值，有该角度确定第一条螺

45、纹线的切入位置，即螺纹的加工起点。参数范围：0.0001359.999，没有特殊要求R112=0（9）R113:粗切削次数参数，根据参数R106和R111自动地计算出每次粗车的进刀深度。（10）R114:螺纹线数参数。该参数确定螺纹头数 应对称地分布在工件圆周。4.3非圆曲线的加工 数控车床一般只能做直线插补和圆弧插补。遇到回转轮廓是非圆曲线的零件时，数学处理的任务是用直线段或圆弧去逼近非圆轮廓。SIEMENS系统可借助R参数，并应用程序跳转等手段来完成非圆曲线的编程。4.3.1计算参数R 西门子系统共有250个计算参数可供使用，其中R100R249为加工循环传递参数。如在程序中没有加工循环，

46、则这部分计算参数也同样可以自由使用。 参数的赋值范围为（0.000000199999999）。例如：R1=20，表示给R1参数赋值为20，如在程序中出现G91 G01 Z=R1，就表示沿着Z轴直线移动20mm。 个程序中可以有多个赋值语句，也可以用计算表达赋值。通过给其他的NC地址分配计算参数或参数表达式，可以增加NC程序的通用性。除地址N、G和L外，可以用数值、算术表达式或R参数对NC地址赋值。赋值时在地址符之后写入符号“=”，赋值语句也可以赋值“负”号。给坐标轴的地址（运行命令）赋值时，要求有一独立的程序段，例如，N10 G00 X=R2；给X轴赋值。 计算参数时也遵循通常的数学运算规制。

47、圆括号内的计算优先进行。另外，乘法和除法运算优先于加法和减法运算，角度计算单位为度4.3.2程序的跳转 加工程序在运行时是以输入的顺序来执行的，但有时程序需要改变执行顺序，这时可应用程序跳转指令，以实现程序的分支运行。实现程序跳转需要跳转目标和跳转条件两个要素。 跳转目标只能是有标记符的程序段，此程序段必须位于该程序内，标记符可以自由选取，但必须有两个以上字母或数字组成，其中开始两个符号必须是字母或下划线。跳转目标程序段中标记符后面必须为冒号，标记符位于程序段有段号，则标记符紧跟着段号。 程序跳转包括绝对跳转和有条件跳转，跳转指令要求一个独立的程序段。有IF-条件语句表示有条件跳转，其程序格式

48、为： IF (条件)GOTOF(标记符) ；向前跳转 或IF (条件) GOTOB（标记符）；向后跳转在加工非圆曲面时，系统没有定义指令，这就需要借助计算参数R，并应用程序跳转等手段来完成曲面的加工。椭圆方程为=14.3.3参数R的应用加工以上的零件，选择刀具为90正偏刀，加工工艺路线为： I夹工件右端，车左端面 II粗精车工件左端圆柱38，25III挑头，用三爪自定心卡盘夹住左端20mm处，工件伸出卡盘外30mmIV车右端面V .车外圆至33mm25mm。VI.跳转指令和R参数程序设编程原点在椭圆的右端C点，用椭圆的右端长轴Z为变量，则上述子程序为：Chenya 子程序名N10 G00 X0

49、 Z2 快速进刀 N20 G01 X0 Z0 工件椭圆零点N30 R1=25 椭圆长轴25N40 LQ2:R3=2*16*SQRT(1-R1*R12525) 椭圆X轴变了表达式N50 G01 X=R3 Z=-(25-R1) 用直线插补拟合椭圆曲线N60 R1=R1-0.5 椭圆长轴Z轴变量每次减0.5mmN70 IF R340-R8*2 GOTOF LQ3 如果刀具在X向超过毛坯直径，返回椭圆加工起始点，以减少空刀量N80 IF R10 GOTOF LQ3 如果Z变量小于0，椭圆未加工完毕，往下跳转至LQ3标记，返回起始点N90 IF R1=25 GOTOB LQ2 如果Z变量小于等于25，椭

50、圆未加工完毕，返回LQ2标记处再粗加工N100 LQ3:G91 GOO X2 X方向退刀2mm N110 G90 G00 Z2 返回椭圆加工起始点N120 M17 子程序结在本设计中的非圆曲线方程为Z=以下加工程序单：CHENYAN123 子程序名称N10 G01 X0 Z2 做好工进抛物线（0,2）N20 R1=0 抛物线的起点（0,0）N30 LQ11:GO1 X=2*R1 Z=-(R1*R1/10) 抛物线的变量表达式N40 R1=R1+0.01 抛物线X轴变量每次增加0.01N50 IF R1=10 GOTOB LQ11 如果刀具在X向超过毛坯直径，返回抛物线加工的变量表达式，继续加工

51、。N60 G01 Z-26.5 进行下端加工程序4.4主要加工步骤及加工程序4.3.1确定编程原点，车床上编程坐标原点的位置是任意的，它是编程人员在编制程序时根据零件的特点选定的，为了编程方便，一般要根据工件的形状和标注尺寸的基准及计算最方便的原则来确定工件上某一个为编程坐标原点，具体应注意如下几点：1编程坐标原点应尽量在精度的精度表面，以提高被加工精度。2对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上3.Z轴方向的零件一般设在工作表面本设计选择零件20圆的圆心为工件编程X、Z轴的工作坐标原点4.3.2按工序编制各部分加工程序1.加工件1（1）车件右端面，采用三爪卡盘装夹毛坯，采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点在对刀结束后编程，用端面车刀车，主轴转速为600r/min，起刀