数控加工工艺与编程课程设计

1、沈阳大学科技工程学院课 程 设 计学院： 机械电子工程学院 班级：机械设计制造及其自动化姓名： 年 月 日轴类零件数控加工程序编制专业：机械设计制造及其自动化班级：姓名： 课程设计任务书学院班级姓名设计起止日期自 至 设计题目：轴类零件数控加工程序编制设计任务（主要技术参数）：编制如图所示轴类零件的数控车床加工程序。工作任务：1.零件的工艺分析2.数控机床的选择3.程序中工艺指令的处理4.编制数控车床加工工艺卡5.编制数控加工程序6.设计说明书1份。指导教师评语：成绩: 签字：年 月 日目 录1.课程性质和任务11.1课程性质11.2课程任务12.课程设计目的13.轴类零件数控车床加工程序编制

2、13.1轴类零件的工艺分析13.1.1数控加工工艺的基本特点13.1.2数控加工工艺的主要内容23.1.3工序与工步的划分33.1.4刀具的选择与切削用量的确定393.1.5对刀点和换刀点的确定43.1.6加工路线的确定53.2数控机床的选择63.3编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡73.4编制数控加工程序8参考文献10数控加工工艺与编程课程设计 21.课程性质和任务1.1课程性质数控加工工艺与编程课程设计是近机类专业的重要的综合性实践教学课程。是学生对数控机床加工工艺、实施能力、数控编程及加工调整能力的综合评价。1.2课程任务 本课程设计是在“数控加工工艺与编程2-1”课程的基础上，结合本阶

3、段已学课程及其它相关教学内容，使学生能掌握数控机床加工的特点及其发展前景，掌握数控系统的工作原理和加工编程的方法，并能理论联系实际解决数控机床加工编程的实际问题；培养学生数控加工编程的应用能力。2.课程设计目的1.巩固和加深学生所学课程的理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用能力，使学生逐步树立正确的设计思想。2.掌握数控机床加工工艺的编制，学会使用常用功能指令和固定循环指令的编程方法及应用；会选刀、换刀、刀补和固定循环编制一个轴类零件的数控加工程序。3.提高学生独立分析问题的能力，逐步增强实际工程训练。4.训练学生围绕设计内容查阅有关规范、设计手册等资料的能力。5.训练学生撰写技术文

4、件的基本技能。6.加强理论联系实际，培养学生科学严谨、实事求是的工作作风和勇于探索的创新精神。3.轴类零件数控车床加工程序编制3.1轴类零件的工艺分析3.1.1数控加工工艺的基本特点 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，但数控加工过程的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。1.数控加工工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在普通机床上难以完成的那些工序。2.数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点

5、、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。3.1.2数控加工工艺的主要内容数控加工工艺主要包括以下方面：1.选择合适在数控机床上加工的零件和确定工序内容；2.零件图纸的数控工艺性分析；3.制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等。4.数控工序的设计，如工步、刀具选择、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等；在本实例中1.选择合适在数控车床上加工的零件和确定工序内容；由于加工零件表面形状是复杂的回转体零件，适合在数控车

6、床上加工，所以选择数控车床进行加工。工序内容包括：车端面，倒角，外圆，圆弧，切槽，检验。2.零件图纸的数控工艺性分析；从零件的轮廓来看，有圆柱面、圆弧面、凹槽及倒角组成。有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，尺寸完整，轮廓描述清楚。工件材料为45钢尺寸为30x70mm，无需热处理和硬度要求。通过对零件的工艺分析，采取的工艺措施如下：(1)装夹表面与夹具的选择：第一次装夹时，采用三爪自定心卡盘装夹零件的右端，加工零件左端28圆柱面、圆弧半径为15的圆弧面M20*1.5的螺纹和宽度为5的槽；第二次掉头装夹零件时，用三爪自定心卡盘配如图特制形状钳爪进行装夹，加工右端15的圆柱面和圆弧面。(2)零件要求的

7、精度机床完全能满足，所以编程时全部采用其基本尺寸。夹具图示3.1.3工序与工步的划分一般工序划分有以下几种方式1.按零件装卡定位方式划分工序由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。2.按粗、精加工工序划分工序根据零件的加工精度、刚度和变形等因素划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先作粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。3.按所用刀具划分工序为了减少换刀

8、次数，压缩空行程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装中，尽可能用一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。 总之，工序与工步的划分要根据具体零件的零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。在本实例中按所用刀具划分1.车削端面：1号刀2.车削圆锥：1号刀3.车削凹槽：2号刀，刀刃宽3mm4.车削外圆：1号刀5.车削螺纹：3号刀, 60°的外螺纹机夹车刀6.车削圆弧：1号刀

9、3.1.4刀具的选择与切削用量的确定1.刀具的选择 刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这是要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。2.切削用量的确定 切削用量包括主轴转数（切削速度）、切削深度若宽度、进给速度（进给量）等。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。

10、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，但也应考虑经济性和加工成本；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。在本实例中1.选择刀具根据加工要求需选用三把刀：1号刀为93°外圆机夹车刀加工；2号刀为切槽刀，刀刃宽3mm的机夹车刀；3号刀为60°的外螺纹机夹车刀。2.确定切削用量车端面，圆锥，外圆，圆弧：主轴转速S800r/min，进给量为F0.2mm/r；车削凹槽：主轴转速S600r/min，进给量为F0.08mm/r；车削螺纹：主轴转速S400r/min3.1.5

11、对刀点和换刀点的确定对刀点与换刀点的确定是数控加工工艺分析的重要内容之一。对刀点是在数控机床上加工工件时，刀具相对工件运动的起点。由于程序也从该点开始执行，所以对刀点也叫做起刀点或程序起点。选择对刀点的原则是：1.便于数学处理和程序编制。2.在机床上找正容易。3.加工过程中检查方便、可靠。4.引起的加工误差小。 对刀点可以设置在被加工工件上，也可以设置在夹具上，但必须与工件的定位基准有一定的坐标尺寸联系，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的相互关系。为了提高工件的加工精度，对刀点应尽量选在工件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的工件，可以取孔的中心作为对刀点。对车削加工，则通常将对刀点设在工

12、件外端面的中心上。当工件上没有合适的部位用来对刀时，也可以加工出工艺孔来对刀。成批生产时，为减少多次对刀带来的误差，常将对刀点作为程序的起点，同时也作为程序的终点。 “换刀点”是为数控车床、数控镗铣床、加工中心等多刀加工数控机床加工过程中需要进行换刀，故编程时应考虑设置一个换刀位置(即换刀点)。换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件及机床上其他部件为准。在车床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。选取的这些点，都是便于计算的相对固定点。在本实例中 对刀点选在工件右端面与轴线交点处，因为便于数学化处理和简化程序编制，在机床上找正容易，加工过程中检查方便，引起的加工误差小。换刀点的

13、位置应设在工件或夹具的外部S，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准，所以换刀点选在X80，Z80处。3.1.6加工路线的确定加工过程中，加工路线的确定原则主要有以下几点： 1.应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。2.应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。3.应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。在本实例中采用以下走刀路线第一次用三爪自定心卡盘装夹工件右侧，用第一把刀。粗加工左端轮廓直径20.5mm,加工长度10.5mm留有余量。加工直径10.5mm的圆柱面,加工长度5.25mm留有余量。加工半径15.25mm的圆弧面,加工长度10.25mm留有余量。加工直径28.5mm的圆

14、柱面,加工长度5.25mm留有余量。精加工至直径20mm的圆柱面长度为10mm,加工至直径为10mm的圆柱面长度为5mm。加工至半径15mm的圆弧面长度为10mm。加工直径至28mm的圆柱面长度为5mm。换第三把刀.加工车削螺纹,分四次进给,第一次背吃刀量为0.8mm,第二次背吃刀量为0.6mm,第三次背吃刀量为0.4mm,第四次背吃刀量为0.16mm。 第二次用三爪自定心卡盘配特制铜钳爪（如下图）装夹持工件左端直径28mm的圆柱面，粗加工工件右端直径15.5mm的圆柱面加工长度10.25mm留有余量。加工直径25.5mm的圆弧面加工一定长度留有余量。加工半径15.5mm的圆弧面加工一定长度留

15、有余量。精加工至直径15mm的圆柱面长度为10mm。加工直径25mm的圆弧面和半径15mm的圆弧面至标准长度。3.2数控机床的选择选择合适的零件加工的数控机床类型和型号。包括主参数及工作台尺寸。确定定位方案，夹紧方案。项目单位CAK6136床身上最大回转直径mm360最大工件长度mm750，1000最大切削直径mm360(立式四工位刀架) 最大切削长度mm620，870（立式四工位刀架）主轴孔径mm52主轴转速范围r/min98 2250主轴电机输出功率kW4 / 5.5中心高距床身mm192距地面mm1052X轴快移速度m/min4Z轴快移速度m/min10X轴行程mm220X轴最小设定单位

16、mm0.001Z轴最小设定单位mm0.001工件长度mm750/10003.3编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡零件名称复杂轮廓轴类零件材料牌号45#毛坯种类圆料毛坯尺寸D30*70工序号工序名称工步号工 序 、工 步 内 容程序号设备型号工艺装备工艺简图夹具刀具与刀位号量具1轴类零件右侧数控车削1下料、粗、精车轮廓%0001数控车床自定心三爪卡盘T0101卡尺深度尺2切槽%0001数控车床自定心三爪卡盘T0202卡尺深度尺3切螺纹%0001数控车床自定心三爪卡盘T0304卡尺深度尺4去毛刺5检验数控车床卡尺深度尺2轴类零件右侧数控车削1粗、精车轮廓%0002数控车床自定心三爪卡盘T0103卡

17、尺深度尺2去毛刺3检验卡尺深度尺3检验4综合检验卡尺深度尺3.4编制数控加工程序数控车床程序卡编程原点工件右端面轴心线上编程系统华中数控零件名称轴类零件零件图号01材料45#钢机床型号CAK6136夹具名称自定心三爪卡盘车间数控中心工序一：程序号程序简要说明序号%0001程序名N010T01011号刀位、1号刀偏N020M03 S800主轴正转、转速800r/minN030G95 G00 X31 Z2每转进给，到程序起点N040G71 U1 R0.5 P50 Q130 X0.3 Z0 F0.2外径/内径车削复合循环程序N050G00 X18外径轮廓精加工程序N060Z0N070G01 X19

18、Z-1 F0.1N080Z-10N090X16.453 Z-15N100G03 X28 Z-25 R15N110G01 Z-30N120X32N130G00 X80N140Z80N150T0202加工螺纹退刀槽N160S600N170G00 X25 Z-10N180G01 X10N190G00 X25N200Z-12N210G01 X10N220G00 X25N230X80 Z80N240T0304加工螺纹N250G00 X20 Z0N260S400N270G82 X19.2 Z-12.5 F1.5N280X18.6 Z-12.5 F1.5N290X18.2 Z-12.5 F1.5N300X1

19、8.04 Z-12.5 F1.5N310G00 X80N320Z80N330M05 主轴停止 N340M30程序结束工序二:程序号程序简要说明序号%0002程序名N01051号刀位，3号刀偏N020M03 S800主轴正转、转速800r/minN030G42 G95 G00 X31 Z431号刀补，每转进给，到程序起点N040G71 U1 R0.5 P50Q150 X0.3 Z0 F0.2外径/内径车削复合循环程序N050S1200外径轮廓精加工程序N060G00 X-0.5 Z42 F0.08N070Z42 F0.08N080G01 Z35N090X2.163 Z33.127N100G02 X12.792 Z27.740 R15N110G03 X17.857 Z8.252 R12.5N120G02 X15 Z4.753 R5N130G01 Z0N140X32N150G00 X80N160Z80N170G40N180M