數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計

1、沈陽大學(xué)科技工程學(xué)院課 程 設(shè) 計學(xué)院： 機(jī)械電子工程學(xué)院 班級：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化姓名： 年 月 日軸類零件數(shù)控加工程序編制專業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級：姓名： 課程設(shè)計任務(wù)書學(xué)院班級姓名設(shè)計起止日期自 至 設(shè)計題目：軸類零件數(shù)控加工程序編制設(shè)計任務(wù)（主要技術(shù)參數(shù)）：編制如圖所示軸類零件的數(shù)控車床加工程序。工作任務(wù)：1.零件的工藝分析2.數(shù)控機(jī)床的選擇3.程序中工藝指令的處理4.編制數(shù)控車床加工工藝卡5.編制數(shù)控加工程序6.設(shè)計說明書1份。指導(dǎo)教師評語：成績: 簽字：年 月 日目 錄1.課程性質(zhì)和任務(wù)11.1課程性質(zhì)11.2課程任務(wù)12.課程設(shè)計目的13.軸類零件數(shù)控車床加工程序編制

2、13.1軸類零件的工藝分析13.1.1數(shù)控加工工藝的基本特點13.1.2數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容23.1.3工序與工步的劃分33.1.4刀具的選擇與切削用量的確定393.1.5對刀點和換刀點的確定43.1.6加工路線的確定53.2數(shù)控機(jī)床的選擇63.3編制軸類零件數(shù)控車床加工工藝過程卡73.4編制數(shù)控加工程序8參考文獻(xiàn)10數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計 21.課程性質(zhì)和任務(wù)1.1課程性質(zhì)數(shù)控加工工藝與編程課程設(shè)計是近機(jī)類專業(yè)的重要的綜合性實踐教學(xué)課程。是學(xué)生對數(shù)控機(jī)床加工工藝、實施能力、數(shù)控編程及加工調(diào)整能力的綜合評價。1.2課程任務(wù) 本課程設(shè)計是在“數(shù)控加工工藝與編程2-1”課程的基礎(chǔ)上，結(jié)合本階

3、段已學(xué)課程及其它相關(guān)教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生能掌握數(shù)控機(jī)床加工的特點及其發(fā)展前景，掌握數(shù)控系統(tǒng)的工作原理和加工編程的方法，并能理論聯(lián)系實際解決數(shù)控機(jī)床加工編程的實際問題；培養(yǎng)學(xué)生數(shù)控加工編程的應(yīng)用能力。2.課程設(shè)計目的1.鞏固和加深學(xué)生所學(xué)課程的理論知識，培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計、計算、繪圖、計算機(jī)應(yīng)用能力，使學(xué)生逐步樹立正確的設(shè)計思想。2.掌握數(shù)控機(jī)床加工工藝的編制，學(xué)會使用常用功能指令和固定循環(huán)指令的編程方法及應(yīng)用；會選刀、換刀、刀補(bǔ)和固定循環(huán)編制一個軸類零件的數(shù)控加工程序。3.提高學(xué)生獨立分析問題的能力，逐步增強(qiáng)實際工程訓(xùn)練。4.訓(xùn)練學(xué)生圍繞設(shè)計內(nèi)容查閱有關(guān)規(guī)范、設(shè)計手冊等資料的能力。5.訓(xùn)練學(xué)生撰寫技術(shù)文

4、件的基本技能。6.加強(qiáng)理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、實事求是的工作作風(fēng)和勇于探索的創(chuàng)新精神。3.軸類零件數(shù)控車床加工程序編制3.1軸類零件的工藝分析3.1.1數(shù)控加工工藝的基本特點 數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工過程的整個過程是自動進(jìn)行的，因而又有其特點。1.數(shù)控加工工序內(nèi)容比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。這是因為數(shù)控機(jī)床價格昂貴，若只加工簡單的工序，在經(jīng)濟(jì)上不合算，所以在數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的工序，甚至是在普通機(jī)床上難以完成的那些工序。2.數(shù)控機(jī)床加工程序的編制比普通機(jī)床工藝編制復(fù)雜。這是因為在普通機(jī)床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對刀點

5、、換刀點及走刀路線的確定等問題，在數(shù)控加工時，這一切都無例外地都變成了固定的程序內(nèi)容，正由于這個特點，促使對加工程序的正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的差錯，否則加工不出合格的零件。3.1.2數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容數(shù)控加工工藝主要包括以下方面：1.選擇合適在數(shù)控機(jī)床上加工的零件和確定工序內(nèi)容；2.零件圖紙的數(shù)控工藝性分析；3.制訂數(shù)控工藝路線，如工序劃分、加工順序的安排、基準(zhǔn)選擇、與非數(shù)控加工工藝的銜接等。4.數(shù)控工序的設(shè)計，如工步、刀具選擇、走刀路線確定、測量、切削用量的確定等；在本實例中1.選擇合適在數(shù)控車床上加工的零件和確定工序內(nèi)容；由于加工零件表面形狀是復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件，適合在數(shù)控車

6、床上加工，所以選擇數(shù)控車床進(jìn)行加工。工序內(nèi)容包括：車端面，倒角，外圓，圓弧，切槽，檢驗。2.零件圖紙的數(shù)控工藝性分析；從零件的輪廓來看，有圓柱面、圓弧面、凹槽及倒角組成。有較高的尺寸精度和表面粗糙度要求，尺寸完整，輪廓描述清楚。工件材料為45鋼尺寸為30x70mm，無需熱處理和硬度要求。通過對零件的工藝分析，采取的工藝措施如下：(1)裝夾表面與夾具的選擇：第一次裝夾時，采用三爪自定心卡盤裝夾零件的右端，加工零件左端28圓柱面、圓弧半徑為15的圓弧面M20*1.5的螺紋和寬度為5的槽；第二次掉頭裝夾零件時，用三爪自定心卡盤配如圖特制形狀鉗爪進(jìn)行裝夾，加工右端15的圓柱面和圓弧面。(2)零件要求的

7、精度機(jī)床完全能滿足，所以編程時全部采用其基本尺寸。夾具圖示3.1.3工序與工步的劃分一般工序劃分有以下幾種方式1.按零件裝卡定位方式劃分工序由于每個零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時，其定位方式則各有差異。一般加工外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時又以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。2.按粗、精加工工序劃分工序根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先作粗加工再精加工。此時可用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。3.按所用刀具劃分工序為了減少換刀

8、次數(shù)，壓縮空行程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝中，盡可能用一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。 工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。 總之，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求等情況綜合考慮。在本實例中按所用刀具劃分1.車削端面：1號刀2.車削圓錐：1號刀3.車削凹槽：2號刀，刀刃寬3mm4.車削外圓：1號刀5.車削螺紋：3號刀, 60°的外螺紋機(jī)夾車刀6.車削圓?。?號刀

9、3.1.4刀具的選擇與切削用量的確定1.刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這是要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。2.切削用量的確定 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)數(shù)（切削速度）、切削深度若寬度、進(jìn)給速度（進(jìn)給量）等。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)。

10、合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。在本實例中1.選擇刀具根據(jù)加工要求需選用三把刀：1號刀為93°外圓機(jī)夾車刀加工；2號刀為切槽刀，刀刃寬3mm的機(jī)夾車刀；3號刀為60°的外螺紋機(jī)夾車刀。2.確定切削用量車端面，圓錐，外圓，圓?。褐鬏S轉(zhuǎn)速S800r/min，進(jìn)給量為F0.2mm/r；車削凹槽：主軸轉(zhuǎn)速S600r/min，進(jìn)給量為F0.08mm/r；車削螺紋：主軸轉(zhuǎn)速S400r/min3.1.5

11、對刀點和換刀點的確定對刀點與換刀點的確定是數(shù)控加工工藝分析的重要內(nèi)容之一。對刀點是在數(shù)控機(jī)床上加工工件時，刀具相對工件運動的起點。由于程序也從該點開始執(zhí)行，所以對刀點也叫做起刀點或程序起點。選擇對刀點的原則是：1.便于數(shù)學(xué)處理和程序編制。2.在機(jī)床上找正容易。3.加工過程中檢查方便、可靠。4.引起的加工誤差小。 對刀點可以設(shè)置在被加工工件上，也可以設(shè)置在夾具上，但必須與工件的定位基準(zhǔn)有一定的坐標(biāo)尺寸聯(lián)系，這樣才能確定機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系的相互關(guān)系。為了提高工件的加工精度，對刀點應(yīng)盡量選在工件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。對于以孔定位的工件，可以取孔的中心作為對刀點。對車削加工，則通常將對刀點設(shè)在工

12、件外端面的中心上。當(dāng)工件上沒有合適的部位用來對刀時，也可以加工出工藝孔來對刀。成批生產(chǎn)時，為減少多次對刀帶來的誤差，常將對刀點作為程序的起點，同時也作為程序的終點。 “換刀點”是為數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、加工中心等多刀加工數(shù)控機(jī)床加工過程中需要進(jìn)行換刀，故編程時應(yīng)考慮設(shè)置一個換刀位置(即換刀點)。換刀點往往設(shè)在工件的外部，以能順利換刀、不碰撞工件及機(jī)床上其他部件為準(zhǔn)。在車床上，則以刀架遠(yuǎn)離工件的行程極限點為換刀點。選取的這些點，都是便于計算的相對固定點。在本實例中 對刀點選在工件右端面與軸線交點處，因為便于數(shù)學(xué)化處理和簡化程序編制，在機(jī)床上找正容易，加工過程中檢查方便，引起的加工誤差小。換刀點的

13、位置應(yīng)設(shè)在工件或夾具的外部S，以刀架轉(zhuǎn)位時不碰工件及其它部件為準(zhǔn)，所以換刀點選在X80，Z80處。3.1.6加工路線的確定加工過程中，加工路線的確定原則主要有以下幾點： 1.應(yīng)能保證零件的加工精度和表面粗糙度的要求。2.應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時間。3.應(yīng)使數(shù)值計算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。在本實例中采用以下走刀路線第一次用三爪自定心卡盤裝夾工件右側(cè)，用第一把刀。粗加工左端輪廓直徑20.5mm,加工長度10.5mm留有余量。加工直徑10.5mm的圓柱面,加工長度5.25mm留有余量。加工半徑15.25mm的圓弧面,加工長度10.25mm留有余量。加工直徑28.5mm的圓

14、柱面,加工長度5.25mm留有余量。精加工至直徑20mm的圓柱面長度為10mm,加工至直徑為10mm的圓柱面長度為5mm。加工至半徑15mm的圓弧面長度為10mm。加工直徑至28mm的圓柱面長度為5mm。換第三把刀.加工車削螺紋,分四次進(jìn)給,第一次背吃刀量為0.8mm,第二次背吃刀量為0.6mm,第三次背吃刀量為0.4mm,第四次背吃刀量為0.16mm。 第二次用三爪自定心卡盤配特制銅鉗爪（如下圖）裝夾持工件左端直徑28mm的圓柱面，粗加工工件右端直徑15.5mm的圓柱面加工長度10.25mm留有余量。加工直徑25.5mm的圓弧面加工一定長度留有余量。加工半徑15.5mm的圓弧面加工一定長度留

15、有余量。精加工至直徑15mm的圓柱面長度為10mm。加工直徑25mm的圓弧面和半徑15mm的圓弧面至標(biāo)準(zhǔn)長度。3.2數(shù)控機(jī)床的選擇選擇合適的零件加工的數(shù)控機(jī)床類型和型號。包括主參數(shù)及工作臺尺寸。確定定位方案，夾緊方案。項目單位CAK6136床身上最大回轉(zhuǎn)直徑mm360最大工件長度mm750，1000最大切削直徑mm360(立式四工位刀架) 最大切削長度mm620，870（立式四工位刀架）主軸孔徑mm52主軸轉(zhuǎn)速范圍r/min98 2250主軸電機(jī)輸出功率kW4 / 5.5中心高距床身mm192距地面mm1052X軸快移速度m/min4Z軸快移速度m/min10X軸行程mm220X軸最小設(shè)定單位

16、mm0.001Z軸最小設(shè)定單位mm0.001工件長度mm750/10003.3編制軸類零件數(shù)控車床加工工藝過程卡零件名稱復(fù)雜輪廓軸類零件材料牌號45#毛坯種類圓料毛坯尺寸D30*70工序號工序名稱工步號工 序 、工 步 內(nèi) 容程序號設(shè)備型號工藝裝備工藝簡圖夾具刀具與刀位號量具1軸類零件右側(cè)數(shù)控車削1下料、粗、精車輪廓%0001數(shù)控車床自定心三爪卡盤T0101卡尺深度尺2切槽%0001數(shù)控車床自定心三爪卡盤T0202卡尺深度尺3切螺紋%0001數(shù)控車床自定心三爪卡盤T0304卡尺深度尺4去毛刺5檢驗數(shù)控車床卡尺深度尺2軸類零件右側(cè)數(shù)控車削1粗、精車輪廓%0002數(shù)控車床自定心三爪卡盤T0103卡

17、尺深度尺2去毛刺3檢驗卡尺深度尺3檢驗4綜合檢驗卡尺深度尺3.4編制數(shù)控加工程序數(shù)控車床程序卡編程原點工件右端面軸心線上編程系統(tǒng)華中數(shù)控零件名稱軸類零件零件圖號01材料45#鋼機(jī)床型號CAK6136夾具名稱自定心三爪卡盤車間數(shù)控中心工序一：程序號程序簡要說明序號%0001程序名N010T01011號刀位、1號刀偏N020M03 S800主軸正轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速800r/minN030G95 G00 X31 Z2每轉(zhuǎn)進(jìn)給，到程序起點N040G71 U1 R0.5 P50 Q130 X0.3 Z0 F0.2外徑/內(nèi)徑車削復(fù)合循環(huán)程序N050G00 X18外徑輪廓精加工程序N060Z0N070G01 X19

18、Z-1 F0.1N080Z-10N090X16.453 Z-15N100G03 X28 Z-25 R15N110G01 Z-30N120X32N130G00 X80N140Z80N150T0202加工螺紋退刀槽N160S600N170G00 X25 Z-10N180G01 X10N190G00 X25N200Z-12N210G01 X10N220G00 X25N230X80 Z80N240T0304加工螺紋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 主軸停止 N340M30程序結(jié)束工序二:程序號程序簡要說明序號%0002程序名N01051號刀位，3號刀偏N020M03 S800主軸正轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速800r/minN030G42 G95 G00 X31 Z431號刀補(bǔ)，每轉(zhuǎn)進(jìn)給，到程序起點N040G71 U1 R0.5 P50Q150 X0.3 Z0 F0.2外徑/內(nèi)徑車削復(fù)合循環(huán)程序N050S1200外徑輪廓精加工程序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