数控车床加工曲线形零件

1、目录目录.1摘要.2关键词.2一、数控机床简介4二数控加工的概念4三、数控机床的特点4四、数控车削加工41. 定义.42组成和基本原理.53分类.54加工的主要对象.55坐标的确定.56. 数控加工工艺设计. 67.数控车床安全操作规.6五、数控车床加工曲线形零件案例7结束语18参考18附录19数控车床加工曲线形零件摘 要:在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地

2、位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。 在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。 数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加

3、工手段。 为了数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。 由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。关键词：车削加工 刀具 零件的工艺过程 工艺参数 程序编制 Abstract： Lathe, linear motion, curvilinear motion of the

4、 rotary motion of the workpiece and tool to change the shape and size of the rough, it processed into line drawings of the request. Turning the workpiece relative to the tool rotation of the workpiece machining on a lathe. Turning cutting the workpiece rather than the tool provided. Turning is the m

5、ost basic, the most common method of cutting production occupies a very important position. Turning rotary surface suitable for processing, most of the rotation surface of the workpiece can be the turning method of processing, such as the external cylindrical surface, internal and external conical s

6、urface, face, groove, thread, and rotary forming surface used tool is a turning tool. In various types of metal cutting machine tools, the lathe is the most widely used, accounting for 50% of the total number of machine tools. The workpiece, the lathe can be car knife turning, and also use drills, r

7、eamers, taps and knurled knife for drilling, reaming, tapping and knurling. Technological features, layout, form and structure characteristics of different lathe can be divided into horizontal lathe, floor lathes, vertical lathes, turret lathes and copying lathe, horizontal lathe. CNC Turning is a t

8、ypical representative of modern manufacturing technology, in all areas of manufacturing an increasingly wide range of applications in various industries such as aerospace, automotive, mold, precision machinery, household appliances, etc., has become an indispensable means of processing these industr

9、ies. Machined on a CNC machine tools in order to sub-qualified parts, the first to be based on accuracy and computational requirements of part drawings, part of the process, process parameters, such as content analysis to determine the CNC programming code and the format of the provisions of the pre

10、paration of the CNC machining process. . Programming should be noted that the specific numerical control system or machine, should be strictly in accordance with the provisions in the machine tool programming manual programming. However, CNC machining content Essentially, the instructions of the CNC

11、 system are the actual processing requirements set. Because of my talent and less learning, lack of knowledge and experience in the design process will inevitably lead to inappropriate, and hope you give correction and valuable advice.一数控机床的简介 数控机床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效自动化机床。主要分为立式和卧式两种。立式机床装夹零件方便，

12、但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便，但排屑性能好，散热很高。二数控加工的概念数控机床工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容： (1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； (2)利用图形软件（PRO/E UG）对需

13、要数控加工的部分造型； (3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）； (4)轨迹的仿真检验； (5)生成G代码； (6)传给机床加工。 三 数控机床的特点 1具有高度柔性在保证工件表面精度，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。2加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉

14、冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 3加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。4生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。5改善劳动条件数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要

15、是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。6利于生产管理现代化数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。四数控车削加工 1定义车削加工是切削加工中最基本的一种加工方法，它是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来加工工件的，因此车削加工是机械加工中运用最广泛的加工方法，车床占

16、切削加工机床总数的40左右。2组成和基本原理虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。 （1）车床主体车床主体是实现加工过程的实际机械部件，主要包括主运动部件（如卡盘、主轴等）、进给运动部件（如工作台、刀架等）、支承部件（如床身、立柱等），以及冷却、润滑、转位部件和夹紧、换刀机械手等辅助装置。 （2）数控装置数控装置：它的核心是计算机及运行在其上的软件，它在数控车床中起“指挥”作用。数控庄子接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发现执行命令。在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。 （3）伺

17、服系统伺服系统：它通过驱动电路和执行文件（如伺服电机）。准确地执行数控装置发出的命令，成数控装置所要求的各种位移。数控车床的进给传动系统常用进给伺服系统代替，因此也常称为进给伺服系统。3数控车床的分类 （1）按数控系统的功能分： 全功能型数控车床； 经济型数控车床 （2）按主轴的配置形式分： 卧室数控车床； 立式数控车床 （3）按数控系统控制的轴数分： 两轴控制的数控车床；四轴控制的数控车床 4 加工的主要对象 数控车床主要用于加工轴类、盘状类等回转体零件，通过执行数控程序，可以自动完成外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车操、钻孔、扩孔、铰孔等工作。 根据数控加工的特点，

18、数控车床最适合切削具有以下要求和特点的回转体零件 ：（1）度要求高的回转体零件 （2）面形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件 （3）面粗糙度要求好的回转体零件 （4）特殊螺纹的回转体零件 5坐标系的确定 （1）机床坐标系：数控机床上的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。 （2）机床参考点：参考点也是机床上的一个固定点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。它的主要作用是用来给机床坐标系一个定位。 （3）工件坐标系：工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。 工件坐标系原点： 在进行数控编程时，首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸，将零件图上的某一点设定为编程坐标原点，该

19、点称编程原点。从理论上将，工件坐标系的原点选在工件上任何一点都可以，但这可能代理啊繁琐的计算问题，增添编程困难。为了计算方便，简化编程，通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上，具体位置可考虑设置在工件的左端面（或右端面）上，尽量使编程基准与设计基准、定位基准重合。 对刀： 机床坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机床坐标系中的位置，通过对刀完成。对刀的实质是确定工件坐标系的原点在机床坐标系中唯一的位置。对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。对到的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。 换刀：当数控机床加工过程中需要换刀时，在编程时就应考虑选择合适

20、的换刀点。所谓换刀点是指刀架转位换刀的位置，当数控车床确定了工件坐标系后，换刀点可以是某一固定点，也可以是相对工件原点任意的一点。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位换刀时不碰工件及其他部位谓准。6数控加工工艺设计（1）数控车削中的加工工艺分析 数控加工以数控机床加工中的工艺问题为主要研究对象，以机械制造中的工艺理论为基础，结合数控机床的加工特点，综合运用多方面的知识来解决数控加工中的工艺问题。工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率、零件的加工精度都有极为重要的影响。（2）数控加工工艺设计准备·选择并决定进行数控加工的内容·对零件图进行数控加工工艺性分析

21、3;零件毛坯的工艺性分析（3）加工方法的选择与加工方案的确定·加工方法的选择·加工方案确定的原则·加工余量的选择（4）切削用量的确定切削用量包括切削深度、主轴转速、进给量。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 （5）数控程序编制的基本方法：·分析零件图样和制定工艺方案 ·数学处理 ·编写零件加工程

22、序 ·程序检验 （6）数控程序编制的方法：手工编程和计算机自动编程 （7）车床的工艺装备：由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用三爪卡盘夹具。 （8）数控车床刀具的控车床刀具的选刀过程选刀过程：第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统和选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽形代码，这条路线主要考虑工件的情况。 7数控车床安全操作规程 ·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。 ·机床通电后，检查各开关、按钮和按

23、键是否正常、灵活、机床有无异常现象。 ·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。 ·正确测量和计算工件坐标系。并对所得结果进行检查 ·输入工件坐标系，并对坐标。坐标值、正负号、小数点进行认真的核对。 ·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“超程”。 ·削时快速倍率开关必须打到最低挡位。 ·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。 ·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

24、值和刀补号。 ·序修改后，要对修改部分仔细核对。 ·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。 ·做中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。 ·急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。五、数控车床加工曲线形零件案例如图1-1所示,毛坯为Ø60×90mm和Ø60×120mm的45钢,试分析其加工工艺并编写其数控车加工程序。件1件2件3组合图4图1-11图表1-1工艺分析该组合图零件表面由圆柱、圆锥、外圆圆切槽、外圆切槽、端面切槽、顺圆弧、逆圆弧及内外螺纹等

25、表面组成。其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求；尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。 ·对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小。故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸。 ·在轮廓曲线上，有过象限圆弧改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。2工艺知识（1）加工难点分析1）加工时间的合理安排本题工件为三件配合，加工时间7小时。因此，正确合理地安排加工时间也是本课题的加工难点。为此，在加工过程中应合理安排加工时间，提高加工效率。现将常用于

26、提高考试加工效率的方法归纳如下：·快速熟练地进行装夹校正，通常一次装夹与校正不能超过10分钟；·快速正确地编程，通常后道工序的编程可在前道工序的加工过程中进行，即采用后台操作得的方式进行编程。·在可靠的装夹前提下，选择合适的切削用量参数；·对机床的各种加工方式操作熟练，既可采用编程加工，也可采用手动或MDI方式加工；·合理选择工序、工步，不能有做一步看一步的心理，应全盘考虑加工流程；·快速进行测量，减小修正时间；·减少无效的辅助时间。2）数控车加工过程中的程序调试程序调试是加工过程中必不可少的一个步骤。程序调试的作用有三个：

27、一是检验坐标系设定和对对刀刀补值的正确性；二是检验输入数控系统程序的正确性；三是检验坐标系的设定与所加工的程序是否匹配。批量生产零件过程中正确的程序调试步骤如下：·按清晰的程序单将程序输入数控机床；·校对程序的正确性；·设定坐标系和对刀；·在不安装试件的情况下单步运行程序；·试切首件，检验试切完成的工件。3）加工半圆槽 加工R5mm内凹圆弧时，无法用切槽刀进行加工，需要用如图1-2所示的圆弧形车刀进行加工。图1-2圆弧形车刀和椭圆的极角4）偏心工件 本件2、3的内外偏心配合，加工时采用三爪卡盘垫垫片的方式装夹，暂不考虑偏心过程中的修正值，初步计

28、算出垫片厚度为：x=1.5e=1.5×1=1.5mm(e为偏心距)，然后实践的偏心距在计算偏心距修正值。(如图1-3)图1-3 偏心（2）加工方案分析加工本课题时，应特别注意工件各表面的加工次数，其加工方案如下。1）装夹，要考虑组合，所以选料60120mm先车件2左端内外圆，切断长为55mm件2,在车件3两边内孔、内螺纹和左边外圆便于和件1配合。2）再选料6090mm车件1右端，配合件2、3，调头夹件2车件1左端，在调头夹件1车件2、3右端外圆，去毛刺，拆零件。3）零件加工工艺规格卡片(附录1-4)4）零件加工过程综合卡片（附录5-8） 3零件的定位基准和装夹方式确定坯件件1、2、3

29、轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。采用三爪自定心卡盘定心夹紧，组合加工右采用一夹一顶的装夹方式。 4选择设备 根据加工零件的外形和材料等条件，选用CKY400B数控车床。加工中使用的工具、量具、夹具见表2-1。表2-1 技师数控车工具、刃具、量具清单序号名称规格数量备注1游标卡尺0-150 0.0212千分尺0-25，25-50，50-75 0.01各13万能量角器0-320º 2´14螺纹塞规M30×1.5-6H15百分表0-10 0.0116磁性表座17R规R4-R10,R20-R25,R50-R6018椭圆样板长轴86mm，短轴58mm19内径量表18

30、-35 0.01110塞尺0.02-11副11外圆车刀95º，45º112不重磨外圆车刀R型、V型、T型、S型刀片各1选用13内、外螺纹车刀三角形螺纹各114内、外切槽刀刀宽4mm各115内孔车刀Ø20mm盲孔、通孔116麻花钻中心钻，Ø10、Ø20、Ø24各117材料Ø10×120mm,Ø60×90各118外圆圆切槽Ø5mm119辅具莫氏钻套、钻夹头、活络顶尖各120其它铜棒、铜皮、毛刷等常用工具选用21计算机、计算器、编程用书等5切削用量的选择（1） 背吃刀量的选择：轮廓粗车循环时

31、选ap=3，精车ap=0.25；螺纹粗车循环时选ap=0.4，精车ap=0.1。 （2） 主轴转速的选择：车直径和圆弧时，查表选粗车切削速度vc=90m/min 精车切削速度vc=120m/min 然后利用公式vc=dn/1000技术主轴转速n（粗车直径D=60，精车工件直径取平均值）；粗车500r/min 精车1200r/min。车螺纹时，参照式计算主轴转速n=320r/min （3） 进给速度的选择 查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4/r ，精车每转进给量为0.15/r，最后根据公式Vf =nf计算粗车、进给速度分别为200m/min和180m/m

32、in。6编写程序 按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清单。该工件的加工程序如下:23试件1内孔NK00.MPF(内孔主程序)G90G94G64M03S600T1F100G00X20Z5CYCLE95(NK1,1,0,0,0,100,50,50,3,0,0,1)G00X20Z100M30NK1.SPF(试件1内孔子程序)G00X26Z5G01Z0X24Z-1Z-23X20M17试件1左外圆，偏心WY00.MPFG90G94G64M03S800T2F100G00X62Z5CYCLE95(WY1,1,0,0,0,100,50,50，1,0,0,1)G00X100Z

33、100M30WY1.SPF(试件1左外圆，偏心子程序)G00X32Z5G01Z0X34Z-1Z-11.5X38.421Z-20X62M17试件2右内孔，偏心NK01.MPF(内孔主程序)G90G94G64M03S600T1F100G00X20Z5CYCLE95(NK2,1,0,0,0,100,50,50,3,0,0,1)G00X20Z100M30NK2.SPF（试件2右内孔，偏心子程序）G00X40Z5G01Z0X38.287 RND=0.6X34Z-8Z-20X20M17试件2左内孔NK02.MPF(内孔主程序)G90G94G64M03S800T1F100G00X20Z5CYCLE95(NK

34、3,1,0,0,0,100,50,50,3,0,0,1)G00X20Z100M30NK3(试件2左内孔子程序)G00X40Z5G01Z0X38.123 RND=0.6X32.478Z-16X30.5X28.5Z-17Z-40X20M17试件2左外圆WY01.MPF(外圆主程序)G90G94G64M03S800T2F100G00X62Z5CYCLE95(WY2,1,0,0,0,100,50,50，1,0,0,1)G00X100Z100M30WY2.SPF(试件2左外圆)G00X48.202Z5G01Z0X50.202 RND=0.6X53.376Z-9X56X58Z-10Z-23X62M17WL

35、W1(试件2内螺纹)G90G94G64M03S600 T4G00 X28 Z5CYCLE97(1,0,0，-41,28.5,28.5,0,1,0.9,0，-30°，0,8,1,4,1,1)G00 Z100X100M30试件3右外圆WY02.MPF(外圆主程序)G90G94G64M03S800T2F100G00X62Z5CYCLE95(WY3,1,0,0,0,100,50,100，1,0,0,1)G00X100Z100M30WY3(试件3右外圆)G00 X22 Z5G01 Z0X24 Z-1Z-23X26X29.8 Z-25Z-39X26 Z-41Z-45X33.5 X35.316 Z

36、-51X56X58 Z-52X60M17DMC.MPF(试件3端面槽)G90G94G64M03S500T1F100G00 X42.03 Z5G01 Z-9Z5X38.29Z-9Z5X35.5Z0X38.29 Z-9Z5X45.2Z0X42.03 Z-9Z7X33Z6X38.29 Z-9Z10G00X100Z100M30WLW2.MPF(试件3外螺纹)G90G94G64M03S600 T4G00 X32 Z5CYCLE97(1.5,0,0，-41,29.8,29.8,0,1,0.9,0，-30°，0,8,1,3,1,1)G00 X100 Z100M30WLN.MPF(件1右端端面槽)G94G90G64M03S800T3F100G00X50Z5G01Z0Z-9G00Z5X47G01Z-9G00Z5X44G01Z-9G00Z5X53.2G01Z0X50.026Z-9X44G00Z5X40G01Z0X44Z-9G00Z539.116G01Z0X42.259Z-9X