数控编程工艺分析论文

1、毕业论文（设计与制造）题目：零件加工工艺分析与编程学生姓名：王成学号班 级：08数控专 业：数控技术与应用分 院：湖州市技师学院分院指导教师：王伟2010 年 10 月 19 日在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。由于每个人的加工方法不同, 编制加工程序也各不相同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率，因此 对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。本文将从确定走刀路线、选择合适的 g指令等细节出发，分析在数控车削屮程序的编制方法。关键词：编制程序走刀路线g指令车削过程一、碗dim牛本论文所加工的零件典型轴类零件则屈丁阶梯轴。二零件的加工所用机床型号cnc6140d：该车床可以实现轴类、

2、盘类的内外表而，锥而、圆弧、螺纹、 镇孔、狡孔加工，也可以实现非圆曲线加工。本零件将采用fanuc系统进行加工：主要特点fanuc公司的数控系统具冇高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生 产机械的特点。三 零件加工的工艺及路线对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车一精车”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、i员i弧、镇孔七个步骤 进行粗加工和精加工。3.1镇孔工艺：根据工件的加工要求，可选择三种锐削方案。在一根锤杆上安排粗、精切铎刀來分担余量的切除，備孔后再倒角。为了 不影响生产节拍，两把粗、精切镇刀需同时工作。由于是在镇杆上钻孔及攻丝， 进一步削弱了镇

3、杆的刚性及强度。而镇削余量的不均匀分布使得切削力很大，两 把铿刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工 件加工精度和表而粗糙度要求。在同一根锤杆上安排粗、精切锂刀来分担余量的去除：其中任何两把刀都 不得同时工作。采用该方案虽然口j降低切削力，但镇杆长度增加了两倍，造成镇 杆刚性不足；同吋单件加工工吋也增加了一倍，保证不了生产节拍。安排两台机床，即增加一台半精铿床来分担余量的精加工。该方案虽可解 决问题，但工件加工成本太高。对于本零件中的孔，将采用镇刀对其进行加工，并安排粗、糟铎來分担余 量的切除，锂孔后再倒角。3. 2螺纹加工工艺3. 2. 1普通螺纹的尺寸分析数控车

4、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 分析主要包括以卜两个方面：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/d-0.1p,即螺纹大径 减0.1螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0到0.5。螺纹加工进刀量螺纹加进刀量口j以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。螺纹小径为：大径一2倍牙高；牙高=0.54p （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。3. 2. 2普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中，螺纹切削一般有三种加工方法:g32直进式切削方法、 g76斜进式切削方法和g82直进式切削方法，由于切削方法的不同

5、，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-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。g76斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使 加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃 工作，刀具负载较小，排屑容易

6、，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一 般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺 纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时，可采 用两刀加工完成，既先用g76加工方法进行粗车，然后用g32加工方法精车。 但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。 g82直进式切削方法，螺纹切削循环同g32螺纹切削-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才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

7、则大径成比例减小，根据这一特点耍正确对待 螺纹的切入量，防止报废。木零件屮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0.5mm）,须先倒角后车螺纹。33切削用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00.5 mm。本零件屈于典型轴类零件, 其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、铎孔等工艺内容，其背吃刀量分别为：粗 加工表面为1.5、精加工表面为0.1,加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表 面时一样,

8、粗镇孔为1.25、精镇孔为0.25,螺纹则为:粗车1.25、精车0.1。3. 3. 2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(2000 nmi/min以下)。在切断、车削深孔或榕 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f=0.30.8 mm/r,精车时常取f=0.10.3 mm/r,切断时f=0.05 0.2 mm/ro本论文屮加工该典型轴类零件采用的进给量为：粗加工表而(圆锥、 圆弧、切槽等)为0.14、精加工表面为0.04,

9、粗備孔为0.09、精锤孔为0.04,螺 纹粗车为0.08、螺纹精车为0.03o3. 4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來确定。加工本零件时的主轴转速为：粗 加工时500、精加工时800。(2) 车螺纹吋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、张动 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n(r/min)为:n w (1200/p) -k(5-1

10、)式中p被加工螺纹螺距，nun；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500、精车时800。3. 5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hrc68工序名称加工螺纹 工序号12x45 -一 2s 33x0.021459q8工步号工步内容切削用量刀具量具nfap编号名称名称1粗车端而5000141. 51t0101游标卡尺2精车端面8000. 040. 11t0101千分尺3粗车外圆5000141. 51t0101游标卡尺4精车外圆8000. 040. 11t0101千分尺

11、5倒角500014151t01016粗车螺纹5000. 081. 252t0202游标卡尺7精车螺纹8000. 030. 12t0202千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45号钢硬度iirc68工序名称加工圆锥工序号2及牌号 03.025 a2x45/o§o 1ikj25一丄jw 330.02 n29651450.08工步切削用量刀具量具工步内容号nf%编号名称名称1粗车外圆5000.141. 5t0101 外圆车刀游标卡尺2精车外圆800 0.040. 1t0101 外圆车刀千分尺3倒角5000.141. 5

12、t0101外圆车刀4粗车圆锥5000. 141. 5t0101外圆车刀游标卡尺5精车圆锥8000. 040. 1t0101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3夹具名称k盘数控车床cnc6140d材料名45号钢破度1irc68丁序名称切槽t-序号设备名称及型号称及牌2x45/25-33.0?010).025.0383-3、0.0329145*0.080-v-o oout e工步内容车槽（粗车）车槽（精车）切削用量0148000. 04651. 50. 01刀具编号t0303t0303名称切槽切槽量具名称游标卡尺千分尺145*0.08 00.025 agu) n 0卜寸kc数

13、控加工工序卡4零件名称典型轴类零件图号图4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工序名称车圆弧工序号4工步号工步内容切削用量刀具量具nfclp编号名称名称1粗车端面5000. 141. 5t0101外圆车丿j游标卡尺2精车端面8000. 040. 01t0101外圆车刀千分尺3粗车外圆5000. 141. 5t0101外圆车丿j游标卡尺4精车外圆8000. 040. 01t0101外圆车刀千分尺5粗车圆弧5000. 141. 5t0404尖刀游标卡尺6精车岡弧8000. 04 0. 01 t0404尖刀千分尺零件名称典型轴类零件图号图5夹具名称卡

14、盘设备名称及型号数控车床cnc6140d材料名称及牌号45号钢硕度hrc68工序名称镇孔工序号5数控加工工序卡5 0o.o25|a69ojx0cw2533s.0b2x45/5f_15oo3e6p呢296514558工步号工步内容切削用量刀具量具nfhp编号名称名称1锤孔（粗车）5000. 091. 25to 105镇刀游标卡尺2镇孔（精车）8000. 040. 25to 105锂刀千分尺!1!加工路线图4. 1刀具加工进给路线的确定：（1）合理安排“冋零”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，乂便于校核，编程者有时将毎一刀加工完后的刀 具终点通过执行“回零

15、”（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) 图3-1为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图3-1 (a) 表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行 走刀的路线；图3-1 (b)为利用其

16、程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图 3-1 (c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。(b) “三角形”走刀图3-1走刀路线示例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。4. 2绘制刀具加工路线图刀具加工路线图五.数控刀具表/数控编程5.1本零件加工所用刀具：外圆车刀(t0101)、切槽刀(t0202)、尖刀(t0303)、螺纹刀(t0404)、 镇

17、刀(t0105)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 表而粗糙度；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i员i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

18、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 乂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螺纹刀t02023切槽刀t03034尖刀t04045镇刀t01055.2零件加工程02010；n001 goo g97 s500 t0101n002 m03n003 m08n004 g00x58z2n005 g01z-2f50n006x25n007

19、x5n008x0n009 gooxloozloon010 g00x58z0n011 g71u1r1p016q024x0. 5z0. 1f100n012 gooxloozloon013 m05n014 moon015 goo g97 s800 t0101n016 g00x58z0n017 g01x26f80n018z-2n019 g01x30w-2f70n020 g01z-35f100n021x50f70n022x52z-36f70n023z-53f100n024x41.75z-84f70n025 gooxloon026zloon027 m05n028 moon029 goo g97 s600

20、t0202n030 m03n031 m08n032 goozon033x29.8n034 g01z-27f70n035x32f120n036zon037 g82x292z-27f2n038g82x28.8z-27f2n039g82x28.4z-27f2n040g82x28.2z-27f2n041g82x28.0z-27f2n042g82x28.0z-27f2n043gooxloozloon043mosn044moon045goo g97 s600 t0303n046m03n047m08n048g00x53z-33n049g01x52f100n050z61n051x39f70n052x52f120n053z65n054x39f70n055x52f120n056z69n057x39f70n058x52f120n059gooxloon060zloon061mosn062moon063goo g97 s600 t0101n064m03n065m08n066g00x57z2n067g01z-3f120n068x20f100n069x5f70n070x0f50n071gooxloozloon072mosn073moon074 goo g97 s600 t0404n075 m03n076 m08n077 g00x57z2n078 g71u1r1p0