數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及程序編制

1、題 目:數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及程序編制姓 名:李勝勝學(xué) 院:工學(xué)院專 業(yè):機(jī)電一體化班 級(jí):09機(jī)電一體化學(xué) 號(hào): 指導(dǎo)教師:徐秀英 職稱: 講師20 年 月 日成人教育學(xué)院制摘要：本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)數(shù)控加工工藝進(jìn)行分析與具體零件圖的加工，首先對(duì)數(shù)控加工技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，然后根據(jù)零件圖進(jìn)行數(shù)控加工分析。第一，根據(jù)本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相關(guān)因素選用刀具及刀柄和零件的輪廓特點(diǎn)確定需要7把刀具分別為外圓粗車刀、外圓精車刀、外切槽刀、外螺紋刀、內(nèi)鏜孔刀、內(nèi)切槽刀。第二，針對(duì)零件圖圖形進(jìn)行編制程序，此零件為軸類零件，外輪廓由直線、圓弧和螺紋組成，零件的里面要鏜出一個(gè)錐孔，在加工過(guò)程中，工

2、件需要調(diào)頭鉆孔再鏜孔，第三，早鉆孔對(duì)刀時(shí)要先回參考點(diǎn)，要以孔中心作為對(duì)刀點(diǎn)，刀具的位置要以此來(lái)找正，使刀位點(diǎn)與換刀點(diǎn)重合。關(guān)鍵字：刀具的確定、走刀路線的選擇、刀具的對(duì)刀點(diǎn)、工件的定位。Abstract: The design of the CNC machining process analysis and processing of specific parts diagram, a brief introduction, the first CNC machining technology and CNC machining parts diagram analysis. First, a

3、ccording to the parts and materials processing operations, the cutting parameters and other relevant factors, selection of tools and tool holders and parts of the outline of the characteristics of seven tools to determine the need for cylindrical rough turning tool, Finish Turning Tool, external gro

4、oving knife external thread cutter, within boring knife, cut inside slot knife. Second, for the part graphics programming, this part of the shaft parts, the outer contour line, arc, and thread the inside of the parts to boring a tapered bore in the process, the work piece need to turn around the dri

5、ll and then boring third, as early drilling on the knife, the first back reference point to the hole center point to the knife, the tool position to come to this is the knife point and tool change coincidence.Keywords: tool to determine the choice of the feed path, tool knife point, the positioning

6、of the work piece.目 錄第1章 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介1第2章 數(shù)控車削加工工藝及程序編制32.1 零件工藝分析32.2刀具選擇42.3刀具卡片52.4確定工件的定位與裝夾方案52.5 切削加工順序的安排52.6切削用量的選擇82.7數(shù)控加工工藝文件的填寫92.8保證加工精度的方法1029數(shù)控加工程序11第3章 加工成果233.1仿真軟件介紹233.2 仿真加工過(guò)程24結(jié) 論28參考文獻(xiàn)29第1章 數(shù)控加工基礎(chǔ)1.1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介1.1.1、數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀

7、、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等。1）具有高度柔性、適應(yīng)性強(qiáng)2）生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短3）工序高度集中4）生產(chǎn)效率和加工精高、質(zhì)量穩(wěn)定5）能完成復(fù)雜型面的加工6）技術(shù)含量高7）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、改善勞動(dòng)條件8）有利于生產(chǎn)管理、數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控設(shè)備的種類很多，各行業(yè)都有自己的數(shù)控設(shè)備和分類方法。在機(jī)床行業(yè)，數(shù)控機(jī)床通常從以下不同角度進(jìn)行分類。1按工藝用途分類按其工藝用途可以劃分為以下四大類：（1）金屬切削類  指采用車、銑、鏜、鉆、鉸、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機(jī)床。它又可分為兩類：普通數(shù)控機(jī)床      

8、60;                         數(shù)控加工中心（2）金屬成形類  指采用擠、壓、沖、拉等成形工藝的數(shù)控機(jī)床，常用的有數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控沖剪機(jī)、數(shù)控折彎?rùn)C(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。（3）特種加工類  主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成形機(jī)、數(shù)控激光與火焰切割機(jī)等。（4）測(cè)量、繪圖類&#

9、160; 主要有數(shù)控繪圖機(jī)、數(shù)控坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、數(shù)控對(duì)刀儀等。2按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類（1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：這類數(shù)控機(jī)床有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控沖床等。（2）點(diǎn)位直線控制數(shù)控機(jī)床：這類機(jī)床有數(shù)控車床和數(shù)控銑床等。（3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床：這類機(jī)床有數(shù)控車床、銑床、磨床和加工中心等。3按伺服系統(tǒng)的控制方式分類（1）開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床（2）半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床（3）閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床此外，按所用數(shù)控系統(tǒng)的檔次通常把數(shù)控機(jī)床分為低檔、中檔、高檔三類數(shù)控機(jī)床。中檔、高檔數(shù)控機(jī)床一般稱為全功能數(shù)控或標(biāo)準(zhǔn)型數(shù)控。、第2章 數(shù)控車削加工工藝及程序編制工藝分析是工藝員的中心工作也是設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它

10、是對(duì)工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期準(zhǔn)備。合理正確的工藝分析也是編制數(shù)控加工程序的重要依據(jù)。故工藝分析是數(shù)控加工不可缺少的。正確合理的工藝分析需完成如下工作步驟和內(nèi)容。零件尺寸的正確標(biāo)注：由于加工程序是以準(zhǔn)確的坐標(biāo)點(diǎn)來(lái)編制的，因此，各圖形幾何元素間的相互關(guān)系一定要明確；各種幾何元素的條件要充分，應(yīng)無(wú)引起沖突的多余尺寸或影響工序安排的封閉尺寸等；構(gòu)成零件輪廓的幾何尺寸的條件應(yīng)充分。識(shí)讀零件：零件圖紙直接反映零件的結(jié)構(gòu)，而零件的結(jié)構(gòu)決定工藝分析的合理性，所以我們要保證良好的零件結(jié)構(gòu)。工藝步驟：制定數(shù)控加工程序、劃分工步、工序，確定對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，刀具補(bǔ)償，選擇切削刀具、冷卻液，編制工藝文件等。編制加工程序：

11、將工藝分析融入加工程序，并對(duì)其程序進(jìn)行校驗(yàn)和優(yōu)化。2.1 零件工藝分析零件結(jié)構(gòu)分析1.如圖所示零件便面由柱面，圓錐面，順圓弧，逆圓弧及外螺紋構(gòu)成，外螺紋絞復(fù)雜其中多個(gè)直徑尺寸由較高的精度，表面粗糙，零件圖尺寸編注完整，符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為45鋼，毛胚為60mm*122mm零件技術(shù)要求分析小批量生產(chǎn)條件編程，不準(zhǔn)用砂布和銼刀修飾平面，這是對(duì)平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，調(diào)質(zhì)處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra6.3，毛胚尺寸60mm*122mm。加工難點(diǎn)及處理方案分析圖紙可知，此零件對(duì)平面度的要求高，左端更有內(nèi)輪廓加工，

12、為提高零件質(zhì)量，采用以下加工方案：1. 對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，編程時(shí)采用中間值。2. 在輪廓曲線上，有圓弧，因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行刀具半徑補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。本設(shè)計(jì)圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工-超精加工方案。選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度2.2 刀具選擇數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方

13、便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先銑后鉆 ；先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。綜上所訴：本零件的加工(1) 選用5mm中心鉆鉆削中心孔。用20的鉆頭加工左端的孔(2) 粗車及平端面選用90

14、6;硬質(zhì)合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，選Kr´=35°。(3) 為減少刀具數(shù)量和換刀次數(shù)，精車和車螺紋選用硬質(zhì)合金60°外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應(yīng)小于輪廓最小圓角半徑，取re=0.150.2mm 。2.3刀具卡片2.4確定工件的定位與裝夾方案 在數(shù)控車床上工件定位安裝的基本原則與普通機(jī)床相同。工件的裝夾方法影響工件的加工精度和效率，為了充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的工作特點(diǎn)，在裝夾工件時(shí)，應(yīng)考慮以下幾種因素： 1.盡可能采用通用夾具，必須時(shí)才設(shè)計(jì)制造專用夾具； 2.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要滿足精度要求； 3.易于定位和裝夾； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力

15、由足夠的剛度；工件的定位與基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致，應(yīng)防止過(guò)定位，對(duì)與箱體工件最好選擇“一面兩銷”作為定位基準(zhǔn)，定位基準(zhǔn)在數(shù)控機(jī)床上要仔細(xì)找正。 由于這個(gè)工件是個(gè)實(shí)心軸，末端要鏜一個(gè)30的錐孔，因軸的長(zhǎng)度不是很長(zhǎng)，所以采用工件的右端面和48的外圓作定位基準(zhǔn)，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中心為工件坐標(biāo)的原點(diǎn)，對(duì)刀點(diǎn)在（100.1000）處。2.5 切削加工順序的安排先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊 固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有

16、位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進(jìn)行。先面后孔 對(duì)于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩(wěn)定可靠，利于保證孔與平面的位置精度，減小刀具的磨損，同時(shí)也給孔加工帶來(lái)方便?；嫦刃?用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來(lái)。所以，第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工(有時(shí)包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工綜上所訴：此零件的的加工順序如下：1.先進(jìn)行右端部分的加工，右端部分首先加工主輪廓走刀路線如下圓弧段加工切槽螺紋加工2.調(diào)頭加工，調(diào)頭之后的加工在分成3部首先加工外輪廓，走

17、刀路線如下：鉆孔：鉆一個(gè)20深度為29的孔加工左端部分的內(nèi)輪廓，走刀圖如下以上為整個(gè)零件的加工路線2.6 切削用量的選擇切削速度、進(jìn)給量和切削深度三者稱為切削用量。它們是影響工件加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素。 車削時(shí)，工件加工表面最大直徑處的線速度稱為切削速度，以v(m/min)表示。其計(jì)算公式： v=dn/1000(m/min) 式中：d工件待加工表面的直徑（mm） n車床主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速（r/min） 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，外輪廓用采用90度外圓車刀，輪廓粗加工時(shí)留1mm的精車余量，粗加工時(shí)選主軸轉(zhuǎn)速為s=800r/min，精加工選擇1000 r/min，由公式計(jì)算得：切削速度v粗加工：v=

18、150(m/min) 精加工：v=188(m/min)2.7 數(shù)控加工工藝文件的填寫2.7.1.工藝過(guò)程卡片2.7.2.機(jī)械加工工序卡片2.8 保證加工精度的方法為了保證和提高加工精度，必須根據(jù)生產(chǎn)加工誤差的主要原因，采取相應(yīng)的誤差預(yù)防或誤差補(bǔ)償?shù)扔行У墓に囃緩酱胧﹣?lái)直接控制原始誤差或控制原始誤差對(duì)零件加工精度的影響。2.8.1刀具半徑的選定 1.刀具的半徑R比工件轉(zhuǎn)角處半徑大時(shí)不能加工。 2.刀具較小時(shí)不能用較大的切削量加工（刀具剛性差）。2.8.2采用合適的切削液1.切削液主要用來(lái)減少切削過(guò)程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對(duì)提高刀具耐用度和加工表面質(zhì)量、加工精度起重要的作用。2.

19、非水溶性切削液：切削油、固體潤(rùn)滑劑，非溶性切削液主要起潤(rùn)滑作用。3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷卻作用和清洗作用。故本設(shè)計(jì)加工時(shí)采用水溶液進(jìn)行冷卻。29數(shù)控加工程序本零件采用電腦軟件編程，由于程序過(guò)多，這里只打出一部分，這里只展示左端部分的程序O1234T0404M03 S1200M08 F1500G00 X77.917 Z13.100 G00 Z6.549 G00 X71.414 G01 X61.014 F5.000 G01 X59.600 Z5.841 G01 Z-14.200 F10.000 X60.000 G01 X61.414 Z-13.493 F20.000

20、 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X60.014 F5.000 G01 X58.600 Z5.841 G01 Z-14.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-13.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X59.014 F5.000 G01 X57.600 Z5.841 G01 Z-15.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X58.014 F5.000 G01 X56.600

21、 Z5.841 G01 Z-15.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X57.014 F5.000 G01 X55.600 Z5.841 G01 Z-16.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X56.014 F5.000 G01 X54.600 Z5.841 G01 Z-16.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z

22、-15.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X55.014 F5.000 G01 X53.600 Z5.841 G01 Z-17.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X54.014 F5.000 G01 X52.600 Z5.841 G01 Z-17.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.507 G01 X1.414 F5.0

23、00 G01 X0.000 Z5.800 G01 X51.600 F10.000 G01 Z-18.200 G01 X59.600 G01 Z-36.000 G01 X61.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.014 G00 Z6.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.300 G01 X50.600 F10.000 G01 Z-18.700 G01 X58.600 G01 Z-36.000 G01 X60.014 Z-35.293 F20.000 G01 X70.014 G00 Z5.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X

24、0.000 Z4.800 G01 X49.600 F10.000 G01 Z-19.200 G01 X57.600 G01 Z-36.000 G01 X59.014 Z-35.293 F20.000 G01 X69.014 G00 Z5.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.300 G01 X48.600 F10.000 G01 Z-19.700 G01 X56.600 G01 Z-36.000 G01 X58.014 Z-35.293 F20.000 G01 X68.014 G00 Z4.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3

25、.800 G01 X47.600 F10.000 G01 Z-20.200 G01 X55.600 G01 Z-36.000 G01 X57.014 Z-35.293 F20.000 G01 X67.014 G00 Z4.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.300 G01 X46.600 F10.000 G01 Z-20.700 G01 X54.600 G01 Z-36.000 G01 X56.014 Z-35.293 F20.000 G01 X66.014 G00 Z3.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.800 G01

26、 X45.600 F10.000 G01 Z-21.200 G01 X53.600 G01 Z-36.000 G01 X55.014 Z-35.293 F20.000 G01 X65.014 G00 Z3.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.300 G01 X44.600 F10.000 G01 Z-21.700 G01 X52.600 G01 Z-36.000 G01 X54.014 Z-35.293 F20.000 G01 X64.014 G00 Z2.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.800 G01 X43.600

27、 F10.000 G01 Z-22.200 G01 X51.600 G01 Z-36.000 G01 X53.014 Z-35.293 F20.000 G01 X63.014 G00 Z2.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.300 G01 X42.600 F10.000 G01 Z-22.700 G01 X50.600 G01 Z-36.000 G01 X52.014 Z-35.293 F20.000 G01 X62.014 G00 Z1.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.800 G01 X41.600 F10.000

28、 G01 Z-23.200 G01 X49.600 G01 Z-36.000 G01 X51.014 Z-35.293 F20.000 G01 X61.014 G00 Z1.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.300 G01 X40.600 F10.000 G01 Z-23.700 G01 X48.600 G01 Z-36.000 G01 X50.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.414 G00 X77.917 G00 Z13.100 G00 X100 Z100T0404M03 S1200G00 X70.318 Z11.144 G00

29、 Z0.707 G00 X59.414 G01 X-1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.000 G01 X40.000 F10.000 G01 Z-24.000 G01 X48.000 G01 Z-36.000 G01 X49.414 Z-35.293 F20.000 G01 X59.414 G00 X70.318 G00 Z11.144 G00 X100 Z100T0505M3S500G0X20.Z20G0X0.Z5.G0Z5.X100.Z100.G0 T0606G97 S3600 M03G0 X21.92 Z2.5 M8G50 S3600G96 S330G99 G1 Z-

30、23.8 F.2X20.X17.172 Z-22.386G0 Z2.5X23.84G1 Z-23.8X21.52X18.692 Z-22.386G0 Z2.5X25.76G1 Z-14.341X24.6 Z-15.965Z-23.8X23.44X20.612 Z-22.386G0 Z2.5X27.68G1 Z-11.653X25.36 Z-14.901X22.532 Z-13.487G0 Z2.5X29.6G1 Z-8.965X27.28 Z-12.213X24.452 Z-10.799G0 X19.5Z2.X30.G1 Z0.Z-9.X25. Z-16.Z-24.X20.X17.172 Z-22.586G0Z2.M9G28 U0. W0. M05T0606M30第3章 加工成果3.1仿真軟件介紹3.1.1軟件簡(jiǎn)介市面上的仿真軟件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龍、斐克，這里我們選用斯沃，南京斯沃軟件技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的，是結(jié)合機(jī)床廠家實(shí)際加工制造經(jīng)驗(yàn)與高校教學(xué)訓(xùn)練一體所開(kāi)發(fā)的國(guó)內(nèi)第一款自動(dòng)免費(fèi)下載更新的數(shù)控仿真軟件。通過(guò)該軟件可以使學(xué)生達(dá)到實(shí)物操作訓(xùn)練的目的，又可大大減少昂貴的設(shè)備投入。斯沃?jǐn)?shù)控