数控轴类零件加工与编程

1、信息技术职业学院毕业设计（论文）任务书题目数控轴类零件加工及编程学生系部名称专 业学 号指导教师职 称信息技术职业学院毕业设计（论文）开题报告课题名称学院名称专业名称学生指导教师1. 目的经过两年多的专业知识学习我掌握了一定的基本知识，毕业设计是对我前两年专业知 识的综合也是一次回顾， 把所学的理论知识灵活的运用到实践操作中来这样更能强化我对专 业知识更深一步的理解。（1）数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专 业技能的重要组成部分。（2 ）是运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操 作的一次综合实训练习。（3 ）对教学计划和课程设计

2、的一次总结。2. 任务（1 ）确定加工方法的选择与加工方案（2 ）确定零件的安装与夹具的选择（3 ）工步与工序的划分（4 ）刀具的选择与切削用量的确定（5 ）对刀点和换刀点的确定（6 ）加工路线的确定（7 ）编程误差及其控制（8 ）通过编程及加工出满足题目所要求精度的零件3. 拟重点解决的问题（1 ）零件的装夹（2 ）刀具的对刀（3 ）工艺路线的制订(4 )工序与工步的划分(5 )刀具的选择(6 )切削用量的确定(7 )车削加工程序的编写(8 )机床的熟练操作二.主要容1. 主要技术指标(1 )以小批量生产条件编程。(2 )不准用砂布及锉刀等修饰表面。(3 )未注倒角采用 0.5 X 450。

3、(4 )未注公差尺寸按GB1804-M 。2. 设计方案、设计方法、设计手段(1 )设计方案直接用三爪卡盘装夹，加工螺纹一端，再调头加工圆弧一端装夹工件右端约 40 mm 处,用90硬质合金外圆车刀手动平端面1mm,再换右端面外圆车刀用 G71指令加工至血EX 10mm,再换切槽刀切槽 5 X 1.5mm,然后换螺纹刀加工螺纹。将工件调头用铁皮将切槽处包住装夹该处，先用车刀手动平端面约 18mm,再用外圆车刀G71指令加工至 5 X 1.5mm 点。(注：设计方案的具体装夹图见开题报告。)(2 )设计方法先对图纸进行分析确定该零件适合在哪类型的数控机床上加工比较合理再根据我两年来所学的专为业知

4、识对零件进行工艺分析最后编写加工程序并对它进行校验 校验无误后即可进行数控自动加工。（3 ）设计手段每六个人成为一组，每个组选一个题目，每个组都有一位指导老师辅导着我们做所选 的题目的毕业设计，要求每个人都要做出一份全格的毕业设计。3主要工作程序（1 ）开机（2 ）调试MDI（3 ）输入加工程序（4 ）装夹毛胚件（5）对刀（6 ）程序校验（7 ）自动加工三主要仪器设备HNC-CK6140游标卡尺其它的辅助工具四主要资料及参考文献1 詹华西编数控加工与编程电子科技大学2004年2 华编机械制造技术高等教育，2006年3 薛彦成主编公差配合与技术测量机械工业1999年4 吕士峰、王士柱主编数控加工

5、工艺国防工业2006年5 澄，闻百桥主编 机械制图 高等教育2003年6 方新主编数控机床与编程高等教育 2007年7 袁哲俊主编金属切削刀具（第三版）科学技术1993年8 聂建武主编金属切削与机床电子科技大学2006年9 艾兴、肖诗钢主编切削用量手册（第三版）机械工业1994年10 杰华、任昭蓉主编金属切削与刀具实用技术国防工业出版2006年选题是否合适：是口否口课题能否实现：能口不能口指导教师（签字）年 月日选题是否合适：是口否口课题能否实现：能口不能口审题小组组长（签字）年 月日摘要在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之 一，本文主要对模具加工所使用的动模板进行

6、 CNC 加工，采用 FANUC 系统对 动模板进行数控编程加工。 首先是对工件进行加工工序的确定， 并且进行工艺分 析，装夹方式的选择，切削用量的确定。再对刀具进行了选择。然后就工艺路线 进行编程加工。 当前数控加工的重点发展方向是无图化生产、 单件高精度并行加 工、少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性、 热稳定性、 高可靠性、网络化以及与之配套的控制系统， 最重要的是模具三维型 面加工特别注重机床的动态性能国已有一些公司引进了高速车床，并开始应用。 国机床厂陆续开发出一些准高速的车床， 并正开发高速加工机床。 数控技术是指 用数字、文字和符号组成的数字指令来实现

7、一台或多台机械设备动作控制的技 术。它所控制的通常是位置、 角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关 量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。 1908 年，穿孔 的金属薄片互换式数据载体问世； 19 世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能 的控制系统被发明； 1938 年在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输， 奠定了现代计算机， 包括计算机数字控制系统的基础。 数控技术是与机床控制密 切结合发展起来的。 1952 年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一 件划时代的事件，推动了自动化的发展。 数控机床是一种技术密集度及自动化 程度很高的机电一体化加工设备 ,是综

8、合应用计算机、自动控制、自动检测及精 密加工精度高 , 质量容易保证 ,发展前景十分广阔 ,因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要 关键词：数控技术；手工编程；精度AbstractIn the digitized manufacture technology, the computer numericalcontrol technology and the numerical control programming technology isone of most important technical, this article mainly moves thetemplate which

9、uses for the mold processing to carry on the CNCprocessing, uses the Simens system to move the template to carry onthe numerical control programming processing. First is carries on theprocessing working procedure to the work piece the determination, andcarries on the craft analysis, the attire clamp

10、s the way the choice,the cutting specifications determination. Again has carried on thechoice to the cutting tool. Then carries on the programming processingon the craft route.The current numerical control processing prioritize direction is doesnot have chart production, single unit high accuracy pa

11、rallelprocessing, few people nobody melts the processing, this requestnumerical control engine bed can satisfy high speed, the high dynamicprecision, the high rigidity, the thermostability, the redundantreliability, the network as well as with it necessary control system,most importantly the mold th

12、ree dimensional processingspecially paid great attention to the engine bed the dynamicperformance domestic to have some companies to introduce the highspeed milling machine, and started to apply. The domestic machine toolfactory develops some high speed milling machines one after another,and is deve

13、loping high speed processes the engine bed.The numerical control technology is refers with digital, the writingand the mark composition digital command realizes or a many mechanicaldevices movement control technology. It controls usually is theposition, the angle, the speed and so on the mechanical

14、quantity andflows to the related switch quantity with the mechanical energy. Thenumerical control production relies on data carrier and the binarymode data operation appearance. In 1908, the perforation sheet metalexchange type data carrier was published; 19 century's ends, and havethe assistanc

15、e function take the paper as the data carrier the controlsystem to invent; Has established the modern computer, including computer numericalcontrol system foundation. The numerical control technology isdevelops with the engine bed control close union. In 1952, the firstnumerical control engine bed w

16、as published, becomes in the worldmechanical industry history an epoch-making event, impelled theautomated development.Has established the modern computer, including computer numericalcontrol system foundation. The numerical control technology isdevelops with the engine bed control close union. In 1

17、952, the firstnumerical control engine bed was published, becomes in the worldmechanical industry history an epoch-making event, impelledtheautomated development第1 章 概 述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

18、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。1.1 典型轴类零件的加工工艺：1.1.1 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。 它在机械中主要用于支承齿轮、 带轮、 凸轮以 及连杆等传动件，以传递扭矩。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。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、孔和 螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同， 轴类零件可分为光轴、阶梯轴、 空心轴和

19、曲轴等。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。1.1.2 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

20、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 IT

21、6IT9 。几何形状精度主要指轴颈表面、 外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应 限制在尺寸公差围， 对于精密轴， 需在零件图上另行规定其几何形状精度。 该典型轴类零件 长度为 145mm ，螺纹大径为 30mm 、长度为 25mm ，外圆锥面的锥度为 20o 、长度为 29mm ，圆弧总长为 57mm 、半径分别有 24mm/9mm/8mm ，所镗的孔直径为 28mm 、 长度为 26mm 。相互位置精度包括、 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0.020.04之间，圆的径向跳动为 0.02

22、，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的表面与外表面也应保持 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 52mm 的外圆、外圆锥度及孔的表面的粗糙度均为 1.6 ，其它位置的粗糙度为 3.2 。 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 0.5mm 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。1.1.3 轴类零件加工的工艺路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对

23、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。 粗车半精车精车金刚石车对于有色金属， 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。 粗车半精粗磨精磨光整加工 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、镗孔七个步骤进行粗

24、加工和精加工。1.2 数控车床概述1.2.1 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） 。1.2.2 工作容根据零件图要求， 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。1.2.3 本零件的加工

25、所用机床型号、特点及数控系CNC6140D ：该车床可以实现轴类、盘类的外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工， 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。1.3 镗孔工艺： 根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。在一根镗杆上安排粗、 精切镗刀来分担余量的切除， 镗孔后再倒角。 为了不影响生产节拍， 两把粗、 精切镗刀需同时工作。 由于是在镗杆上钻孔及攻丝， 进一步削弱了镗杆的刚性及强 度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大， 两把镗刀同时工作使机床功率不足， 因此不

26、 可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：其中任何两把刀都不得同时工作。 采用该方案虽然可降低切削力， 但镗杆长度增加了两倍， 造成镗杆刚性不足； 同时单件加工 工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。安排两台机床， 即增加一台半精镗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，将采用镗刀对其进行加工， 并安排粗、 精镗来分担余量的切除， 镗孔 后再倒角。1.4 螺纹加工工艺1.4.1 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

27、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 0.1 到 0.5 。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。1.4.2 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，编程方法不同，造成加工误差也 不同。我们在操作使用

28、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。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，并且切削深度为递减式。因此， 此加工方法一

29、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

30、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 0.5mm ），须先倒角后车螺纹。1.5 分析加工对象（零件图样）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：1.5.1 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

31、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。1.5.2 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。1.5.3 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，

32、 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。1.5.4 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。1.5.5 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。第2 章 第二章 工艺分析及加工前的准备2.1 2.1 零件图工艺分析该零件表面由圆柱、 顺圆弧、 螺纹等表面组成。 其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；圆柱直径 40伽、60伽的尺寸公差要求较高。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为 45 钢。如图 2-1

33、C2善YQ寸®69IST 另丹X-賈一图2-1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即可。 在轮廓曲线上，有2处为圆弧，加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮 廓曲线的准确性。 为便于装夹和减小误差，坯件右端应先加工，然后再调头加工左断，为了 防止在加工左端时加紧右端碰伤右端表面， 顾在加紧右端时在表面包上均匀的棉 布。2.2数控加工工艺容的选择在选择时，一般可按下列顺序考虑:（1 ）通用机床无法加工的容应作为优先选择的容；（2）通用机床难加工，质量也难保证的容应作为重点选择的容； （3）通

34、用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的容，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。一般包括以下容：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工容，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。2.2 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

35、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

36、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

37、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。

38、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。2.3 加工工序的划

39、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

40、凡要进行粗、 精加工的都要将工序分综上所述，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。2.4编制工艺过程卡现代制造技术系机械加工工艺卡产品 名称图号零件名称典型轴 类零件共1页

41、第1页毛坯种类圆钢材料牌号45号钢毛坯尺寸&55mm*100mm序 号工种工步备注工具工艺容夹具/、刀具量具1下料55x100卡 盘游标 卡尺、 千分2车车端面、外粗车一端面、外圆、倒角外圆刀3床圆、倒角精车一端面、外圆、倒角中心钻卡盘尺4车圆锥粗车圆锥夕卜圆车刀5精车圆锥6车螺纹粗车螺纹螺纹刀7精车螺纹8车槽粗车车槽切槽刀9精车车槽10圆弧插补粗车圆弧尖刀11精车圆弧12镗孔镗孔（粗车）镗刀13镗孔（精车）2.5切削用量的确定背吃刀量ap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

42、一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5伽。本零件属于典型轴类零件，其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺容，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，粗镗孔为1.25、精镗孔为0.25,螺纹则为：粗车1.25、精车0.1。 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 mm /min以下）。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

43、取f=0.30.8 m/r，精车时常取f=0.10.3 m/r，切断时 f=0.050.2 m/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 0.14、精加工表面为0.04，粗镗孔为0.09、精镗 孔为 0.04 ，螺纹粗车为 0.08 、螺纹精车为 0.03 。2.5.3 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

44、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 <( 1200/P ) - k(5-1)式中P被加工螺纹螺距，伽；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 。第三章 加工路线图3.1 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

45、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) 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

46、走刀的路线；图 3-1(b) 为利用其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。(a)沿工件轮廓走刀(b) “三角形”走刀(c) “矩形”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第3 章 第四章数控机床编程3.1 4.1 数控车床的编程特点1）在一个程序段中，根据图样上标注的尺

47、寸，可以采用绝对值编程、增量值 编程或二者混合编程。2）由于被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时， 都是以直径值表示。 所以 直径方向用绝对值编程时， X 以直径值表示，用增量值编程时，以径向实际位移 量的二倍值表示，并附上方向符号 （正向可以省略 ）。3）为提高工件的径向尺寸精度， X 向的脉冲当量取 Z 向的一半。4）由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯， 加工余量较大，所以为简化编程， 数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。5）编程时， 常认为车刀刀尖是一个点， 而实际上为了提高刀具寿命和工件表 面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧， 因此为提高工件的加工精度， 当

48、 编制圆头刀程序时， 需要对刀具半径进行补偿。 大多数数控车床都具有刀具半径 自动补偿功能 （G41 、G42） 这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。对不具备 刀具半径自动补偿功能的数控车床，编程时，需先计算补偿量机床坐标轴数控车床是以其主轴轴线方向为 Z 轴方向，刀具远离工件的方向为 Z 轴正 方向。 X 坐标的方向是在工件的径向上，且平行于横向拖板，刀具离开工件旋转中心的方向为 X轴正方向。故此 CJK6O32 车床的各轴方向如图3-1 ,所 示:3-1图3.1.2 机床原点、参考点、机床坐标系参考点为机床上一固定点，如图1 一 1所示，（点O即为参考点）。其固定位置，由X向与Z向的机械

49、挡块及电机零点位置来确定，机械挡块一般 设定在Z轴正向最大位置。当进行回参考点的操作时，装在纵向和横向拖板上 的行程开关，碰到挡块后，向数控系统发出信号，由系统控制拖板停止运动，完 成回参考点的操作。机床原点也是机床上的一个固定点。车床的机床原点一般定义在主轴旋转中 心线与车头端面的交点或参考点上， CJK6O32 车床其机床原点与参考点重 合。见图1 一 1所示。如果以机床原点为坐标原点，建立一个Z轴与X轴的直角坐标系，则此坐标系就称为机床坐标系。当机床完成回参考点的操作时，即建立机床坐标系3.1.3 工件原点和 212 件坐标系工作原点（即程序原点） ，其是人为设定的点。没定的依据是：既要

50、符合图 样尺寸的标注习惯义要便于编程。 因此当编程时， 一般先找出图样上的设计基准 点，并通常以该点作为工作原点数控车床工件原点一般选择在轴线与工件右端 而、左端面或卡爪的前端面的交点上。如图 3-1 ，其以工作右端面与轴线的交 点作为工作原点。如果以工件原点为坐标原汽， 建立一个 z 轴与 x 轴的直角坐标系， 则此坐 标系就称为件坐标系。数控车床上工件坐标系的 2 抽一般与土轴轴线重合。3.1.4 绝对编程与增量编程确定轴移动的指令方法有绝对指令和增量指令两种。绝对指令是对各轴移 动到终点的坐标值进行编程的方法， 称为绝对编程法。 增量指令是用各轴的移动 量直接编程的方法， 称为增量编程法

51、。例如，当从 A 直线移动到 B ，如图 3-2 ， 两种方法编程如下：绝对指令编程： G90G01 X60230;增量指令编程： G91G01 X40Z 一 60 ;注： G9O 、 G91 为模态功能，可相互注销， G90 为缺省值。图3-23.1.5 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。如图1 一 2 ,用半径、直径编程法编辑其程序如下：半径编程：G90G01 X60230（绝对指令编程）G91 G01 X40Z 一 60 （增量指令编程）直径编程：G90

52、G01X120230（绝对指令编程）G91G01X802 一 60 （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3.2 4.2数控车床的程序本零件加工所用刀具：外圆车刀（T0101八切槽刀（T0202 ）、尖刀（T0303 ）、螺纹刀（T0404 ）、 镗刀（T0105 ）车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、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

53、，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

54、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螺纹刀T02023切槽刀T03034尖刀T04045镗刀T01054.2.2 、工艺路线首先粗车、精车外轮廓，然后进行切槽加工，最后车罗纹然后调头装夹，先粗车、精车外轮廓，然后进行钻孔加工，最后车罗纹4.2.3 确定切削用量粗车外轮廓：主轴转速为 500r/min ，进给速度为 F0.2mm/r; 精车外轮廓； 主轴转速为 700r/min ，进给速度为 F0.1mm/r; 切槽：主轴转速为 200r/min, 进

55、给速度为 F0.05mm/r; 车螺纹：主轴转速为 300r/min 。4.2.4 、数值计算外螺纹计算螺纹小径：D小=D公差一1.3X 螺距=32 1.3X2=29.4(mm)螺纹加工超越长度 2 =1.3P=1.3X2 3mm,引入长度i = 2 2 =6mm螺纹计算螺纹小径：D 小=D 公差一1.3X 螺距(mm )螺纹加工超越长度 2 引入长度i = 2 2 =4mm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 G94 FF 后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min 。例：G94 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 G50 S S 后面的数字表示的是最高转速： r/min 。例： G50 S3000 表示最高转速限制为 3000r/min。2)恒线速取消编程格式 G97 S S 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： G97 S3000 表示恒线速控制取消后主轴转速 3000 r/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