數(shù)控軸類零件加工與編程

1、信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目數(shù)控軸類零件加工及編程學(xué)生系部名稱專 業(yè)學(xué) 號指導(dǎo)教師職 稱信息技術(shù)職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱學(xué)院名稱專業(yè)名稱學(xué)生指導(dǎo)教師1. 目的經(jīng)過兩年多的專業(yè)知識學(xué)習(xí)我掌握了一定的基本知識，畢業(yè)設(shè)計是對我前兩年專業(yè)知 識的綜合也是一次回顧， 把所學(xué)的理論知識靈活的運用到實踐操作中來這樣更能強化我對專 業(yè)知識更深一步的理解。（1）數(shù)控加工與編程畢業(yè)設(shè)計是數(shù)控專業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)知識及專 業(yè)技能的重要組成部分。（2 ）是運用數(shù)控原理、數(shù)控工藝、數(shù)控編程、專業(yè)軟件等專業(yè)知識和數(shù)控機床實際操 作的一次綜合實訓(xùn)練習(xí)。（3 ）對教學(xué)計劃和課程設(shè)計

2、的一次總結(jié)。2. 任務(wù)（1 ）確定加工方法的選擇與加工方案（2 ）確定零件的安裝與夾具的選擇（3 ）工步與工序的劃分（4 ）刀具的選擇與切削用量的確定（5 ）對刀點和換刀點的確定（6 ）加工路線的確定（7 ）編程誤差及其控制（8 ）通過編程及加工出滿足題目所要求精度的零件3. 擬重點解決的問題（1 ）零件的裝夾（2 ）刀具的對刀（3 ）工藝路線的制訂(4 )工序與工步的劃分(5 )刀具的選擇(6 )切削用量的確定(7 )車削加工程序的編寫(8 )機床的熟練操作二.主要容1. 主要技術(shù)指標(biāo)(1 )以小批量生產(chǎn)條件編程。(2 )不準(zhǔn)用砂布及銼刀等修飾表面。(3 )未注倒角采用 0.5 X 450。

3、(4 )未注公差尺寸按GB1804-M 。2. 設(shè)計方案、設(shè)計方法、設(shè)計手段(1 )設(shè)計方案直接用三爪卡盤裝夾，加工螺紋一端，再調(diào)頭加工圓弧一端裝夾工件右端約 40 mm 處,用90硬質(zhì)合金外圓車刀手動平端面1mm,再換右端面外圓車刀用 G71指令加工至血EX 10mm,再換切槽刀切槽 5 X 1.5mm,然后換螺紋刀加工螺紋。將工件調(diào)頭用鐵皮將切槽處包住裝夾該處，先用車刀手動平端面約 18mm,再用外圓車刀G71指令加工至 5 X 1.5mm 點。(注：設(shè)計方案的具體裝夾圖見開題報告。)(2 )設(shè)計方法先對圖紙進行分析確定該零件適合在哪類型的數(shù)控機床上加工比較合理再根據(jù)我兩年來所學(xué)的專為業(yè)知

4、識對零件進行工藝分析最后編寫加工程序并對它進行校驗 校驗無誤后即可進行數(shù)控自動加工。（3 ）設(shè)計手段每六個人成為一組，每個組選一個題目，每個組都有一位指導(dǎo)老師輔導(dǎo)著我們做所選 的題目的畢業(yè)設(shè)計，要求每個人都要做出一份全格的畢業(yè)設(shè)計。3主要工作程序（1 ）開機（2 ）調(diào)試MDI（3 ）輸入加工程序（4 ）裝夾毛胚件（5）對刀（6 ）程序校驗（7 ）自動加工三主要儀器設(shè)備HNC-CK6140游標(biāo)卡尺其它的輔助工具四主要資料及參考文獻1 詹華西編數(shù)控加工與編程電子科技大學(xué)2004年2 華編機械制造技術(shù)高等教育，2006年3 薛彥成主編公差配合與技術(shù)測量機械工業(yè)1999年4 呂士峰、王士柱主編數(shù)控加工

5、工藝國防工業(yè)2006年5 澄，聞百橋主編 機械制圖 高等教育2003年6 方新主編數(shù)控機床與編程高等教育 2007年7 袁哲俊主編金屬切削刀具（第三版）科學(xué)技術(shù)1993年8 聶建武主編金屬切削與機床電子科技大學(xué)2006年9 艾興、肖詩鋼主編切削用量手冊（第三版）機械工業(yè)1994年10 杰華、任昭蓉主編金屬切削與刀具實用技術(shù)國防工業(yè)出版2006年選題是否合適：是口否口課題能否實現(xiàn)：能口不能口指導(dǎo)教師（簽字）年 月日選題是否合適：是口否口課題能否實現(xiàn)：能口不能口審題小組組長（簽字）年 月日摘要在數(shù)字化制造技術(shù)中，計算機數(shù)控技術(shù)和數(shù)控編程技術(shù)是最重要的技術(shù)之 一，本文主要對模具加工所使用的動模板進行

6、 CNC 加工，采用 FANUC 系統(tǒng)對 動模板進行數(shù)控編程加工。 首先是對工件進行加工工序的確定， 并且進行工藝分 析，裝夾方式的選擇，切削用量的確定。再對刀具進行了選擇。然后就工藝路線 進行編程加工。 當(dāng)前數(shù)控加工的重點發(fā)展方向是無圖化生產(chǎn)、 單件高精度并行加 工、少人化無人化加工，這就要求數(shù)控機床能滿足高速、高動態(tài)精度、高剛性、 熱穩(wěn)定性、 高可靠性、網(wǎng)絡(luò)化以及與之配套的控制系統(tǒng)， 最重要的是模具三維型 面加工特別注重機床的動態(tài)性能國已有一些公司引進了高速車床，并開始應(yīng)用。 國機床廠陸續(xù)開發(fā)出一些準(zhǔn)高速的車床， 并正開發(fā)高速加工機床。 數(shù)控技術(shù)是指 用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)

7、一臺或多臺機械設(shè)備動作控制的技 術(shù)。它所控制的通常是位置、 角度、速度等機械量和與機械能量流向有關(guān)的開關(guān) 量。數(shù)控的產(chǎn)生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。 1908 年，穿孔 的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世； 19 世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能 的控制系統(tǒng)被發(fā)明； 1938 年在美國麻省理工學(xué)院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸， 奠定了現(xiàn)代計算機， 包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。 數(shù)控技術(shù)是與機床控制密 切結(jié)合發(fā)展起來的。 1952 年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一 件劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。 數(shù)控機床是一種技術(shù)密集度及自動化 程度很高的機電一體化加工設(shè)備 ,是綜

8、合應(yīng)用計算機、自動控制、自動檢測及精 密加工精度高 , 質(zhì)量容易保證 ,發(fā)展前景十分廣闊 ,因此掌握數(shù)控車床的加工編程技術(shù)尤為重要 關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)；手工編程；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 述機械加工的目的是將毛坯加工成符合產(chǎn)品要求的零件。 通常，毛坯需要經(jīng)過 若干工序才能轉(zhuǎn)化為符合產(chǎn)品要求的零件。一個相同結(jié)構(gòu)相同要求的機器零件， 可以采用幾種不同的工藝過程完成， 但其中總有一種工藝過程在某一特定條件下 是最經(jīng)濟、最合理的。在現(xiàn)有的生產(chǎn)條件下，如何采

18、用經(jīng)濟有效的加工方法，合 理地安排加工工藝路線以獲得符合產(chǎn)品要求的零件， 最重要的就是要編制出零件 的工藝規(guī)程。1.1 典型軸類零件的加工工藝：1.1.1 軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。 它在機械中主要用于支承齒輪、 帶輪、 凸輪以 及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空 心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受 載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、孔和 螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同， 軸類零件可分為光軸、階梯軸、 空心軸和

19、曲軸等。軸的長徑比小于 5 的稱為短軸，大于 20 的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。 本論文所加工的零件典型軸類零件則屬于階梯軸。1.1.2 軸類零件一般加工要求及方法軸類零件加工工藝規(guī)程注意點 ：軸類零件中工藝規(guī)程的制訂， 直接關(guān)系到工件質(zhì)量、 勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。 一零件可以有 幾種不同的加工方法， 但只有某一種較合理， 在制訂機械加工工藝規(guī)程中， 須注意以下幾點。1) 粗基準(zhǔn)選擇： 有非加工表面， 應(yīng)選非加工表面作為粗基準(zhǔn)。 對所有表面都需加工的鑄件軸， 根據(jù)加工余量最小表面找正。 且選擇平整光滑表面， 讓開澆口處。 選牢固可靠表面為粗基準(zhǔn)， 同時，粗基準(zhǔn)不可重復(fù)使用。2) 精基準(zhǔn)

20、選擇： 要符合基準(zhǔn)重合原則， 盡可能選設(shè)計基準(zhǔn)或裝配基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。 符合基 準(zhǔn)統(tǒng)一原則。盡可能在多數(shù)工序中用同一個定位基準(zhǔn)。盡可能使定位基準(zhǔn)與測量基準(zhǔn)重合。 選擇精度高、安裝穩(wěn)定可靠表面為精基準(zhǔn)。工藝規(guī)程制訂得是否合理， 直接影響工件的質(zhì)量、 勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益。 一個零件可以用 幾種不同的加工方法制造，但在一定的條件下，只有某一種方法是較合理的。軸類零件加工的技術(shù)要求 ： 尺寸精度軸類零件的主要表面常為兩類，一類是與軸承的圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸， 用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5IT7 ;另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，通常為 IT

21、6IT9 。幾何形狀精度主要指軸頸表面、 外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應(yīng) 限制在尺寸公差圍， 對于精密軸， 需在零件圖上另行規(guī)定其幾何形狀精度。 該典型軸類零件 長度為 145mm ，螺紋大徑為 30mm 、長度為 25mm ，外圓錐面的錐度為 20o 、長度為 29mm ，圓弧總長為 57mm 、半徑分別有 24mm/9mm/8mm ，所鏜的孔直徑為 28mm 、 長度為 26mm 。相互位置精度包括、 外表面，重要軸面的同軸度、 圓的徑向跳動、 重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。該典型軸類零件外圓相互位置精度為0.020.04之間，圓的徑向跳動為 0.02

22、，端面與軸心線保持垂直，兩端端面要保持平行?？椎谋砻媾c外表面也應(yīng)保持 平行。 表面粗糙度：軸的加工表面都有粗糙度的要求， 一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。 該典型軸類零件 的直徑為 52mm 的外圓、外圓錐度及孔的表面的粗糙度均為 1.6 ，其它位置的粗糙度為 3.2 。 在加工該軸類零件時， 需采用粗車與精車結(jié)合的方法， 在粗加工零件表面輪廓時， 必須保證 0.5mm 的精加工余量，必要時需使用刀偏表，對刀具進給時進行誤差的控制，有效地減小 誤差，方能確定該零件在加工精度方面的各種要求。1.1.3 軸類零件加工的工藝路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。 粗車半精車精車 對

23、于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。 粗車半精車粗磨精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續(xù)工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車半精車精車金剛石車對于有色金屬， 用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度， 因為有色金屬一般比較軟， 容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 粗車半精粗磨精磨光整加工 對于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。 對于本文所加工的典型軸類零件， 將采用“粗車精車”的車削方式，即分別對本零件的 兩個端面、外圓、螺紋、外圓錐度、切槽、圓弧、鏜孔七個步驟進行粗

24、加工和精加工。1.2 數(shù)控車床概述1.2.1 數(shù)控車床特點數(shù)控車床與其他類型的車床相比有下列特點：1 ）通用性強，生產(chǎn)率高，加工精度高且穩(wěn)定，操作者勞動強度低。2 ）適合于復(fù)雜零件的加工。3 ）換批調(diào)整方便，適合于多種中小批柔性自動化生產(chǎn)。4 ）便于實現(xiàn)信息流自動化，在數(shù)控車床基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)CIMS （計算機集成制造系統(tǒng)） 。1.2.2 工作容根據(jù)零件圖要求， 工作人員進行數(shù)控編程， 輸入到數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng)； 將零件原料按規(guī)定要 求放置在預(yù)定位置上； 等數(shù)控車床自動生產(chǎn)出產(chǎn)品后， 使用測量檢測儀器， 對有精度誤差的 產(chǎn)品進行誤差補償；日常的車床維護和保養(yǎng)及常用故障排除。1.2.3 本零件的加工

25、所用機床型號、特點及數(shù)控系CNC6140D ：該車床可以實現(xiàn)軸類、盤類的外表面，錐面、圓弧、螺紋、鏜孔、鉸孔加工， 也可以實現(xiàn)非圓曲線加工。本零件將采用 FANUC 系統(tǒng)進行加工：主要特點FANUC 公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、 高性能、 全功能， 適用于各種機床和生產(chǎn)機械的特點。1.3 鏜孔工藝： 根據(jù)工件的加工要求，可選擇三種鏜削方案。在一根鏜桿上安排粗、 精切鏜刀來分擔(dān)余量的切除， 鏜孔后再倒角。 為了不影響生產(chǎn)節(jié)拍， 兩把粗、 精切鏜刀需同時工作。 由于是在鏜桿上鉆孔及攻絲， 進一步削弱了鏜桿的剛性及強 度。而鏜削余量的不均勻分布使得切削力很大， 兩把鏜刀同時工作使機床功率不足， 因此不

26、 可避免地要引起切削振動，無法滿足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來分擔(dān)余量的去除：其中任何兩把刀都不得同時工作。 采用該方案雖然可降低切削力， 但鏜桿長度增加了兩倍， 造成鏜桿剛性不足； 同時單件加工 工時也增加了一倍，保證不了生產(chǎn)節(jié)拍。安排兩臺機床， 即增加一臺半精鏜床來分擔(dān)余量的精加工。 該方案雖可解決問題， 但工件 加工成本太高。對于本零件中的孔，將采用鏜刀對其進行加工， 并安排粗、 精鏜來分擔(dān)余量的切除， 鏜孔 后再倒角。1.4 螺紋加工工藝1.4.1 普通螺紋的尺寸分析數(shù)控車床對普通螺紋的加工需要一系列尺寸， 普通螺紋加工所需的尺寸計算分析主要包括以 下

27、兩個方面：螺紋加工前工件直徑考慮螺紋加工牙型的膨脹量，螺紋加工前工件直徑 D/d 0.1P ，即螺紋大徑減 0.1 螺距， 一般根據(jù)材料變形能力小取比螺紋大徑小 0.1 到 0.5 。螺紋加工進刀量 螺紋加進刀量可以參考螺紋底徑，即螺紋刀最終進刀位置。螺紋小徑為：大徑2倍牙高；牙高 =0.54P（ P為螺距）螺紋加工的進刀量應(yīng)不斷減少，具體進刀量根據(jù)刀具及工作材料進行選擇。1.4.2 普通螺紋的編程加工在目前的數(shù)控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32 直進式切削方法、 G76 斜進式切削方法和 G82 直進式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也 不同。我們在操作使用

28、上要仔細分析，爭取加工出精度高的零件。G32 直進式切削方法，由于兩側(cè)刃同時工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削 時，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從 而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。 由于其刀具移動切削均靠編程來完成， 所以加工程序較長； 由于刀刃容易磨損， 因此加工中 要做到勤測量。G76 斜進式切削方法，由于為單側(cè)刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面 不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負載較小，排 屑容易，并且切削深度為遞減式。因此， 此加工方法一

29、般適用于大螺距螺紋加工。 由于此加 工方法排屑容易， 刀刃加工工況較好， 在螺紋精度要求不高的情況下， 此加工方法更為方便。 在加工較高精度螺紋時，可采用兩刀加工完成，既先用G76 加工方法進行粗車，然后用G32 加工方法精車。但要注意刀具起始點要準(zhǔn)確，不然容易亂扣，造成零件報廢。 G82 直進式切削方法，螺紋切削循環(huán)同 G32 螺紋切削一樣，在進給保持狀態(tài)下，該循環(huán) 在完成全部動作之后再停止動作。螺紋加工完成后可以通過觀察螺紋牙型判斷螺紋質(zhì)量及時采取措施，當(dāng)螺紋牙頂未尖時， 增加刀的切入量反而會使螺紋大徑增大， 增大量視材料塑性而定， 當(dāng)牙頂已被削尖時增加刀的 切入量則大徑成比例減小，根據(jù)這

30、一特點要正確對待螺紋的切入量，防止報廢。本零件中螺紋的切削加工就采用 G82 直螺紋切削循環(huán)加工的方法，并且使用粗車與精車結(jié) 合切削方式（精加工余量為 0.5mm ），須先倒角后車螺紋。1.5 分析加工對象（零件圖樣）在設(shè)計零件的加工工藝規(guī)程時， 首先要對加工對象進行深入分析。 對于數(shù)控車削加工應(yīng)考慮 以下幾方面：1.5.1 構(gòu)成零件輪廓的幾何條件 在車削加工中手工編程時， 要計算每個節(jié)點坐標(biāo)； 在自動編程時， 要對構(gòu)成零件輪廓所有幾 何元素進行定義。因此在分析零件圖時應(yīng)注意：零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構(gòu)成；零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標(biāo)注不清，使編程無法

31、下手； 零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學(xué)處理困難。 零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床加工的特點，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出 坐標(biāo)尺寸。1.5.2 尺寸精度要求分析零件圖樣尺寸精度的要求， 以判斷能否利用車削工藝達到， 并確定控制尺寸精度的工藝 方法。在該項分析過程中， 還可以同時進行一些尺寸的換算， 如增量尺寸與絕對尺寸及尺寸鏈計算 等。在利用數(shù)控車床車削零件時， 常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作 為編程的尺寸依據(jù)。1.5.3 形狀和位置精度的要求 零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。 加工時， 要按照其要求確定 零件的定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，

32、 還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進行一些技術(shù)性處理， 以便有 效的控制零件的形狀和位置精度。1.5.4 表面粗糙度要求表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求， 也是合理選擇數(shù)控車床、 刀具及確定切削 用量的依據(jù)。1.5.5 材料與熱處理要求 零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車床型號、確定切削用量的依據(jù)。第2 章 第二章 工藝分析及加工前的準(zhǔn)備2.1 2.1 零件圖工藝分析該零件表面由圓柱、 順圓弧、 螺紋等表面組成。 其中多個直徑尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求；圓柱直徑 40伽、60伽的尺寸公差要求較高。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為 45 鋼。如圖 2-1

33、C2善YQ寸®69IST 另丹X-賈一圖2-1通過上述分析，可采用以下幾點工藝措施。 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 在輪廓曲線上，有2處為圓弧，加工時應(yīng)進行機械間隙補償，以保證輪 廓曲線的準(zhǔn)確性。 為便于裝夾和減小誤差，坯件右端應(yīng)先加工，然后再調(diào)頭加工左斷，為了 防止在加工左端時加緊右端碰傷右端表面， 顧在加緊右端時在表面包上均勻的棉 布。2.2數(shù)控加工工藝容的選擇在選擇時，一般可按下列順序考慮:（1 ）通用機床無法加工的容應(yīng)作為優(yōu)先選擇的容；（2）通用機床難加工，質(zhì)量也難保證的容應(yīng)作為重點選擇的容； （3）通

34、用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的容，可在數(shù)控機床 尚存在富裕加工能力時選擇。工藝規(guī)程是指導(dǎo)施工的技術(shù)文件。一般包括以下容：零件加工的工藝路線，各工序的具體加工容，切削用量、工時定額以及所采用的設(shè)備和工藝裝備等。工藝規(guī)程的主要容1）產(chǎn)品特征，質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2）原材料、輔助原料特征及用于生產(chǎn)應(yīng)符合的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。3）生產(chǎn)工藝流程。4）主要工藝技術(shù)條件、半成品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。5）生產(chǎn)工藝主要工作要點。6）主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)和成品質(zhì)量指標(biāo)的檢查項目及次數(shù)。7）工藝技術(shù)指標(biāo)的檢查項目及次數(shù)。8）專用器材特征及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。2.2 工藝過程 在生產(chǎn)過程中，那些與有原材料轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)品直接相關(guān)的過程稱為工藝過程。它包括毛

35、坯制造、零件加工、熱處理、質(zhì)量檢驗和機器裝配等。而為保證工藝過 程正常進行所需要的刀具、 夾具制造， 機床調(diào)整維修等則屬于輔助過程。 在工藝 過程中， 以機械加工方法按一定順序逐步地改變毛坯形狀、 尺寸、相對位置和性 能等，直至成為合格零件的那部分過程稱為機械加工工藝過程。為了便于工藝規(guī)程的編制、 執(zhí)行和生產(chǎn)組織管理， 需要把工藝過程劃分為不同層次的單元。它們是工序、安裝、工位、工步和走刀。其中工序是工藝過程中 的基本單元。零件的機械加工工藝過程由若干個工序組成。 在一個工序中可能包 含有一個或幾個安裝，每一個安裝可能包含一個或幾個工位， 每一個工位可能包 含一個或幾個工步，每一個工步可能包括

36、一個或幾個走刀。工序一個或一組工人，在一個工作地或一臺機床上對一個或同時對幾個 工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程稱為工序。 劃分工序的依據(jù)是工作地點是否變 化和工作過程是否連續(xù)。例如，在車床上加工一批軸，既可以對每一根軸連續(xù)地 進行粗加工和精加工，也可以先對整批軸進行粗加工，然后再依次對它們進行精 加工。在第一種情形下，加工只包括一個工序；而在第二種情形下，由于加工過 程的連續(xù)性中斷，雖然加工是在同一臺機床上進行的，但卻成為兩個工序。工序 是組成工藝過程的基本單元，也是生產(chǎn)計劃的基本單元。本論文中所加工的典型 軸類零件將分五個工序來完成整個加工過程。安裝 在機械加工工序中，使工件在機床上或在夾具

37、中占據(jù)某一正確位置 并被夾緊的過程，稱為裝夾。有時，工件在機床上需經(jīng)過多次裝夾才能完成一個 工序的工作容。在數(shù)控車床上加工本零件將采用卡盤進行裝夾，在加工必要時將 采用鉆頭進行輔助加工。工位 采用轉(zhuǎn)位（或移位）夾具、回轉(zhuǎn)工作臺或在多軸機床上加工時，工 件在機床上一次裝夾后， 要經(jīng)過若干個位置依次進行加工， 工件在機床上所占據(jù) 的每一個位置上所完成的那一部分工序就稱為工位。簡單來說，工件相對于機床 或刀具每占據(jù)一個加工位置所完成的那部分工序容，稱為工位。為了減少因多次 裝夾而帶來的裝夾誤差和時間損失，常采用各種回轉(zhuǎn)工作臺、回轉(zhuǎn)夾具或移動夾 具，使工件在一次裝夾中，先后處于幾個不同的位置進行加工。

38、工步 在加工表面不變，加工工具不變的條件下，所連續(xù)完成的那一部分 工序容稱為工步。生產(chǎn)中也常稱為“進給”。整個工藝過程由若干個工序組成。 每一個工序可包括一個工步或幾個工步。 每一個工步通常包括一個工作行程， 也 可包括幾個工作行程。 為了提高生產(chǎn)率， 用幾把刀具同時加工幾個加工表面的工 步，稱為復(fù)合工步，也可以看作一個工步，例如，組合鉆床加工多孔箱體孔。走刀 加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分稱為走刀。 例如 軸類零件如果要切去的金屬層很厚， 則需分幾次切削， 這時每切削一次就稱為一 次走刀。因此在切削速度和進給量不變的前提下刀具完成一次進給運動稱為一次 走刀。2.3 加工工序的劃

39、分數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進行。（1 ）刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，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、第三把完成它們可以完成的其它部位。 這樣可減少換刀次數(shù) ,壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。（2）以加工部位分序法 對于加工容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工 部分分成幾個部分，如形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后 加工孔；先加工簡單的幾何形狀， 再加工復(fù)雜的幾何形狀； 先加工精度較低的部 位，再加工精度要求較高的部位。（3）以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可 能發(fā)生的變形而需要進行校形， 故一般來說

40、凡要進行粗、 精加工的都要將工序分綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性，機床的功能，零件數(shù)控加工容的多少，安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則， 要根據(jù)實際情況來確定，但一定力求合理。而本文中的零件則需采用第二種方法，即“以加工部位分序法”，該零件由螺紋、圓錐、槽、圓弧、鏜孔五部分組成，分別用不同的加工刀具，所以用這種 分序法最為合適。運用編制加工工藝過程卡與工序卡的方式來敘述本零件的加 工，顯得簡易明了，通俗易懂，是數(shù)控加工本零件的必然要求。2.4編制工藝過程卡現(xiàn)代制造技術(shù)系機械加工工藝卡產(chǎn)品 名稱圖號零件名稱典型軸 類零件共1頁

41、第1頁毛坯種類圓鋼材料牌號45號鋼毛坯尺寸&55mm*100mm序 號工種工步備注工具工藝容夾具/、刀具量具1下料55x100卡 盤游標(biāo) 卡尺、 千分2車車端面、外粗車一端面、外圓、倒角外圓刀3床圓、倒角精車一端面、外圓、倒角中心鉆卡盤尺4車圓錐粗車圓錐夕卜圓車刀5精車圓錐6車螺紋粗車螺紋螺紋刀7精車螺紋8車槽粗車車槽切槽刀9精車車槽10圓弧插補粗車圓弧尖刀11精車圓弧12鏜孔鏜孔（粗車）鏜刀13鏜孔（精車）2.5切削用量的確定背吃刀量ap的確定在工藝系統(tǒng)剛度和機床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進給次數(shù)。當(dāng)零件精度要求較高時，則應(yīng)考慮留出精車余量，其所留的精車 余量

42、一般比普通車削時所留余量小，常取0.10.5伽。本零件屬于典型軸類零件，其中包含了螺紋、圓錐、切槽、圓弧、鏜孔等工藝容，其背吃刀量分別為： 粗加工表面為1.5、精加工表面為0.1，加工圓錐、切槽及圓弧的背吃刀量與加 工表面時一樣，粗鏜孔為1.25、精鏜孔為0.25,螺紋則為：粗車1.25、精車0.1。 進給量f （有些數(shù)控機床用進給速度Vf）進給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，可以選擇較高的進給速度（2000 mm /min以下）。在切斷、車削深孔或 精車時，應(yīng)選擇較低的進給速度。當(dāng)?shù)毒呖招谐烫貏e是遠距離“回零”時，可以 設(shè)定盡量高的進給速度。粗車時，一般

43、取f=0.30.8 m/r，精車時常取f=0.10.3 m/r，切斷時 f=0.050.2 m/r 。本論文中加工該典型軸類零件采用的進給量為：粗加工表面（圓錐、圓弧、切槽等）為 0.14、精加工表面為0.04，粗鏜孔為0.09、精鏜 孔為 0.04 ，螺紋粗車為 0.08 、螺紋精車為 0.03 。2.5.3 主軸轉(zhuǎn)速的確定(1) 光車外圓時主軸轉(zhuǎn)速 光車外圓時主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑， 并按零件和刀具材料 以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。 加工本零件時的主軸轉(zhuǎn)速為： 粗 加工時 500 、精加工時 800 。(2) 車螺紋時主軸的轉(zhuǎn)速在車削螺紋時，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到

44、螺紋的螺距 P (或?qū)С?大小、驅(qū)動 電機的升降頻特性， 以及螺紋插補運算速度等多種因素影響， 故對于不同的數(shù)控 系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇圍。 大多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床推薦車螺紋時的主軸 轉(zhuǎn)速 n(r/min) 為：n <( 1200/P ) - k(5-1)式中P被加工螺紋螺距，伽；k 保險系數(shù)，一般取為 80 。 加工該典型軸類零件時的主軸轉(zhuǎn)速為：粗車時 500 、精車時 800 。第三章 加工路線圖3.1 刀具加工進給路線的確定：(1)合理安排“回零”路線 在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時，為使其計 算過程盡量簡化， 既不易出錯， 又便于校核， 編程者有時將每一刀加工完后的刀 具終

45、點通過執(zhí)行“回零”(即返回對刀點)指令，使其全都返回到對刀點位置， 然后再進行后續(xù)程序。 這樣會增加走刀路線的距離， 從而大大降低生產(chǎn)效率。 因 此，在合理安排“回零”路線時，應(yīng)使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量 減短，或者為零，即可滿足走刀路線為最短的要求。(2)切削進給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗等。在安排粗 加工或半精加工的切削進給路線時， 應(yīng)同時兼顧到被加工零件的剛性及加工的工 藝性等要求，不要顧此失彼(3) 圖 3-1 為粗車工件時幾種不同切削進給路線的安排示例。 其中，圖 3-1 (a) 表示利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復(fù)合循環(huán)功能而控制車刀 “沿著工件輪廓” 進行

46、走刀的路線；圖 3-1(b) 為利用其程序循環(huán)功能安排的“三角形”走刀路線；圖 3-1 (c) 為利用其矩形循環(huán)功能而安排的“矩形”走刀路線。(a)沿工件輪廓走刀(b) “三角形”走刀(c) “矩形”走刀圖 3-1 走刀路線示例本文零件的加工刀具進給路線為 “沿工件輪廓走刀” ，因為本零件屬于典型軸類零件，結(jié)合了螺紋、圓錐、槽、圓弧和孔五個工藝，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不論是走刀路線或是工藝編程將會非常麻煩，而采用“沿工 件輪廓走刀”就會避免這樣的問題，使整個加工過程變得簡單易操作第3 章 第四章數(shù)控機床編程3.1 4.1 數(shù)控車床的編程特點1）在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺

47、寸，可以采用絕對值編程、增量值 編程或二者混合編程。2）由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時， 都是以直徑值表示。 所以 直徑方向用絕對值編程時， X 以直徑值表示，用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移 量的二倍值表示，并附上方向符號 （正向可以省略 ）。3）為提高工件的徑向尺寸精度， X 向的脈沖當(dāng)量取 Z 向的一半。4）由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯， 加工余量較大，所以為簡化編程， 數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進行多次重復(fù)循環(huán)切削。5）編程時， 常認為車刀刀尖是一個點， 而實際上為了提高刀具壽命和工件表 面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧， 因此為提高工件的加工精度， 當(dāng)

48、 編制圓頭刀程序時， 需要對刀具半徑進行補償。 大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑 自動補償功能 （G41 、G42） 這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。對不具備 刀具半徑自動補償功能的數(shù)控車床，編程時，需先計算補償量機床坐標(biāo)軸數(shù)控車床是以其主軸軸線方向為 Z 軸方向，刀具遠離工件的方向為 Z 軸正 方向。 X 坐標(biāo)的方向是在工件的徑向上，且平行于橫向拖板，刀具離開工件旋轉(zhuǎn)中心的方向為 X軸正方向。故此 CJK6O32 車床的各軸方向如圖3-1 ,所 示:3-1圖3.1.2 機床原點、參考點、機床坐標(biāo)系參考點為機床上一固定點，如圖1 一 1所示，（點O即為參考點）。其固定位置，由X向與Z向的機械

49、擋塊及電機零點位置來確定，機械擋塊一般 設(shè)定在Z軸正向最大位置。當(dāng)進行回參考點的操作時，裝在縱向和橫向拖板上 的行程開關(guān)，碰到擋塊后，向數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號，由系統(tǒng)控制拖板停止運動，完 成回參考點的操作。機床原點也是機床上的一個固定點。車床的機床原點一般定義在主軸旋轉(zhuǎn)中 心線與車頭端面的交點或參考點上， CJK6O32 車床其機床原點與參考點重 合。見圖1 一 1所示。如果以機床原點為坐標(biāo)原點，建立一個Z軸與X軸的直角坐標(biāo)系，則此坐標(biāo)系就稱為機床坐標(biāo)系。當(dāng)機床完成回參考點的操作時，即建立機床坐標(biāo)系3.1.3 工件原點和 212 件坐標(biāo)系工作原點（即程序原點） ，其是人為設(shè)定的點。沒定的依據(jù)是：既要

50、符合圖 樣尺寸的標(biāo)注習(xí)慣義要便于編程。 因此當(dāng)編程時， 一般先找出圖樣上的設(shè)計基準(zhǔn) 點，并通常以該點作為工作原點數(shù)控車床工件原點一般選擇在軸線與工件右端 而、左端面或卡爪的前端面的交點上。如圖 3-1 ，其以工作右端面與軸線的交 點作為工作原點。如果以工件原點為坐標(biāo)原汽， 建立一個 z 軸與 x 軸的直角坐標(biāo)系， 則此坐 標(biāo)系就稱為件坐標(biāo)系。數(shù)控車床上工件坐標(biāo)系的 2 抽一般與土軸軸線重合。3.1.4 絕對編程與增量編程確定軸移動的指令方法有絕對指令和增量指令兩種。絕對指令是對各軸移 動到終點的坐標(biāo)值進行編程的方法， 稱為絕對編程法。 增量指令是用各軸的移動 量直接編程的方法， 稱為增量編程法

51、。例如，當(dāng)從 A 直線移動到 B ，如圖 3-2 ， 兩種方法編程如下：絕對指令編程： G90G01 X60230;增量指令編程： G91G01 X40Z 一 60 ;注： G9O 、 G91 為模態(tài)功能，可相互注銷， G90 為缺省值。圖3-23.1.5 直徑編程和半徑編程數(shù)控車床加：工的是回轉(zhuǎn)體類零件，其橫截面為圓形，所以尺寸有直徑指定和半徑指定兩種方法。當(dāng)用直徑值編程時，稱為直徑編程法：用半徑值編程時,稱為半徑編程法。如圖1 一 2 ,用半徑、直徑編程法編輯其程序如下：半徑編程：G90G01 X60230（絕對指令編程）G91 G01 X40Z 一 60 （增量指令編程）直徑編程：G90

52、G01X120230（絕對指令編程）G91G01X802 一 60 （增量指令編程）數(shù)控車床出廠時一般設(shè)定為直徑編程。如需用半徑編程，要改變系統(tǒng)中相關(guān) 參數(shù)，使系統(tǒng)處于半徑編程狀態(tài)；本章以后，若非特殊說明，各例均為直徑編程。注：當(dāng)用半徑或直徑編程法時，系統(tǒng)參數(shù)中（機床參數(shù)）“直徑編程/半徑3.2 4.2數(shù)控車床的程序本零件加工所用刀具：外圓車刀（T0101八切槽刀（T0202 ）、尖刀（T0303 ）、螺紋刀（T0404 ）、 鏜刀（T0105 ）車刀按用途分為外圓車刀、端面車刀、孔車刀、切斷刀、切槽刀 等多種形式。外圓車刀用于加工外圓柱面和外圓錐面，它分為直頭和彎頭兩種。 彎頭車刀通用性較好

53、，可以車削外圓、端面和倒棱。外圓車刀又可分為粗車刀、 精車刀和寬刃光刀，精車刀刀尖圓弧半徑較大，可獲得較小的殘留面積，以減小 表面粗糙度；寬刃光刀用于低速精車；當(dāng)外圓車刀的主偏角為90度時，可用于車削階梯軸、凸肩。端面及剛度較低的細長軸。外圓車刀按進給方向又分為左偏 刀和右偏刀。車刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車刀、焊接車刀和機械夾固式車刀。整體車刀主要 是整體高速鋼車刀，截面為正方形或矩形，使用時可根據(jù)不同用途進行刃磨； 整 體車刀耗用刀具材料較多，一般只用作切槽。切斷刀使用。焊接車刀是將硬質(zhì)合 金刀片用焊接的方法固定在普通碳鋼刀體上。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、剛性 好、使用靈活、制造方便，缺點是由于

54、焊接產(chǎn)生的應(yīng)力會降低硬質(zhì)合金刀片的使 用性能，有的甚至?xí)a(chǎn)生裂紋。機械夾固車刀簡稱機夾車刀，根據(jù)使用情況不同 又分為機夾重磨車刀和機夾可轉(zhuǎn)位車刀。序號名稱刀具號1外圓車刀T01012螺紋刀T02023切槽刀T03034尖刀T04045鏜刀T01054.2.2 、工藝路線首先粗車、精車外輪廓，然后進行切槽加工，最后車羅紋然后調(diào)頭裝夾，先粗車、精車外輪廓，然后進行鉆孔加工，最后車羅紋4.2.3 確定切削用量粗車外輪廓：主軸轉(zhuǎn)速為 500r/min ，進給速度為 F0.2mm/r; 精車外輪廓； 主軸轉(zhuǎn)速為 700r/min ，進給速度為 F0.1mm/r; 切槽：主軸轉(zhuǎn)速為 200r/min, 進

55、給速度為 F0.05mm/r; 車螺紋：主軸轉(zhuǎn)速為 300r/min 。4.2.4 、數(shù)值計算外螺紋計算螺紋小徑：D小=D公差一1.3X 螺距=32 1.3X2=29.4(mm)螺紋加工超越長度 2 =1.3P=1.3X2 3mm,引入長度i = 2 2 =6mm螺紋計算螺紋小徑：D 小=D 公差一1.3X 螺距(mm )螺紋加工超越長度 2 引入長度i = 2 2 =4mm數(shù)控機床常用編程指令(功能字) F功能F 功能指令用于控制切削進給量。在程序中表示每分鐘進給量編程格式 G94 FF 后面的數(shù)字表示的是每分鐘進給量，單位為 mm/min 。例：G94 F100 表示進給量為100mm/min。 S功能S 功能指令用于控制主軸轉(zhuǎn)速。編程格式SS 后面的數(shù)字表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min 。在具有恒線速功能的機床上， S 功能指令還有如下作用。1) 最高轉(zhuǎn)速限制編程格式 G50 S S 后面的數(shù)字表示的是最高轉(zhuǎn)速： r/min 。例： G50 S3000 表示最高轉(zhuǎn)速限制為 3000r/min。2)恒線速取消編程格式 G97 S S 后面的數(shù)字表示恒線速度控制取消后的主軸轉(zhuǎn)速，如 S 未指定，將保留 G96 的最終值。例： G97 S3000 表示恒線速控制取消后主軸轉(zhuǎn)速 3000 r/min 。 T功能T 功能指令用于選擇加工所用刀具。編程格式 TT 后面