數(shù)控車削編程零件設(shè)計

1、數(shù)控車削編程零件設(shè)計姓名：XXX 班級：XXXXXXX 學(xué)號： 指導(dǎo)老師：摘要：對數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用進(jìn)行說明。簡要介紹了當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，及數(shù)控機(jī)床在對零件加工過程中的工藝選擇。了解數(shù)控車床的基本原理和各部分的功能；了解數(shù)控車床加工編程的內(nèi)容及步驟；掌握車床加工程序的編程結(jié)構(gòu)、格式和零件的數(shù)控編程

2、方法；在有條件下對零件進(jìn)行實際加工并對加工過程進(jìn)行總結(jié)。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 發(fā)展 原理 方法 軸類零件 數(shù)控車削 工藝分析數(shù)控編程目錄一，設(shè)計任務(wù)書1-1， 設(shè)計題目31-2， 設(shè)計目的31-3， 設(shè)計要求31-4， 設(shè)計任務(wù)41-5， 技術(shù)資料4 二，設(shè)計說明書2-1、緒論.52-1-1數(shù)控技術(shù)的概念.52-1-2數(shù)控技術(shù)發(fā)展現(xiàn)和發(fā)展趨勢.62-1-3數(shù)控技術(shù)原理及編程方法.62-2、工藝分析與選擇.82-2-1零件圖工藝分析82-2-2夾具和裝夾的分析.92-2-3刀具及對刀點、換刀點的分析.92-2-4切削用量分析102-2-5數(shù)控車床加工工序卡.112-3、主要步操作驟及加工112-3-

3、1確定編程原點.112-3-2按工序編制各部分加工工序.132-3-3 零件加工程序.13第一部分 設(shè)計任務(wù)書1-1、 設(shè)計題目數(shù)控車床編程及操作設(shè)計1-2、 設(shè)計目的（1）了解數(shù)控車床的基本原理和各部分的功能。（2）了解數(shù)控車床加工編程的內(nèi)容及步驟。（3）掌握車床加工程序的編程結(jié)構(gòu)、格式和零件的數(shù)控編程方法。1-3、設(shè)計要求（1）設(shè)計安全要求l 在編程操作前，熟悉數(shù)控車床的操作說明，并嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作。l 檢查數(shù)控車床各部分的完好性，個按鈕是否能實現(xiàn)復(fù)位操作。l 車間工具按照要求規(guī)范放置，愛護(hù)量具并保持量具清潔。l 操作過程中應(yīng)防范機(jī)床突然故障。（2）設(shè)計質(zhì)量要求根據(jù)零件圖紙對零件的要求

4、完成零件設(shè)計，在此過程中不斷總結(jié)出零件設(shè)計說明書。（3）零件圖及技術(shù)要求（如圖所示）該圖零件毛坯材料為圓柱體，尺寸為50X145mm1-4、技術(shù)任務(wù)（詳見第二部分 設(shè)計說明書）（1）、零件圖工藝分析。如該零件圖所示：該零件為形狀復(fù)雜的軸類件。左邊有螺紋，并用于小批量生產(chǎn)，適用于數(shù)控車床加工。（2）、確定裝夾方案。三抓卡盤（3）、確定加工順序。先加工左端螺紋和48的臺階，然后夾持已加工臺階加工零件右端。（4）、選擇加工刀具。A、外圓粗精車刀B、刀寬為2mm切槽刀，C、60螺紋車刀（5）、選擇切削用量。a粗加工切削深度為1.5mm，退刀量為2mm。b精加工余量為0.15mm，加工進(jìn)給量為0.25m

5、m。（6）、擬訂數(shù)控車床加工工序卡。（7）、更具加工工序步驟編寫加工程序。（8）、完成工件加工。（有條件下）1-5、技術(shù)資料（詳見第二部分 設(shè)計說明書）（1）、繪制裝夾方式圖。（2）、填寫數(shù)控加工工序卡。（3）、編制加工程序清單。第二部分 設(shè)計說明書2-1、緒論2-1-1數(shù)控技術(shù)的概念數(shù)控技術(shù)，簡稱數(shù)控（Numerical Control）。它是利用數(shù)字化的信息對機(jī)床運(yùn)動及加工過程進(jìn)行控制的一種方法。用數(shù)控技術(shù)實施加工控制的機(jī)床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱為數(shù)控（NC）機(jī)床。2-1-2數(shù)控技術(shù)發(fā)展和發(fā)展趨勢    數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過

6、程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控裝備則是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透而形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂核心，是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國家綜合國力水平，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 1、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展歷程自從1952年美國麻省理工學(xué)院研制出第一臺試

7、驗性數(shù)控系統(tǒng)以來，數(shù)控系統(tǒng)大致經(jīng)歷了以下四個階段： 19521969年研究開發(fā)階段   典型應(yīng)用：數(shù)控車床、銑床、鉆銑床   工藝方法：簡單工藝   數(shù)控功能：NC控制、3軸以下   驅(qū)動特點：步進(jìn)、液壓電機(jī) l97Ol985年推廣應(yīng)用階段   典型應(yīng)用：加工中心、電加工、鍛壓   工藝方法：多種工藝方法   數(shù)控功能：CNC控制、刀具自動交換、五軸聯(lián)動較好的人-機(jī)界

8、面   驅(qū)動特點：直流伺服電機(jī)  1982年系統(tǒng)化階段   典型應(yīng)用：性制造單元（FUC）、柔性制造系統(tǒng)(FUS)   工藝方法：完整的加工過程   數(shù)控功能：多臺車床和輔助設(shè)備協(xié)同。多坐標(biāo)控制，高精度、高速度，友好的人-機(jī)界面   驅(qū)動特點：交流伺服電機(jī)  1990年性能集成化階段   典型應(yīng)用：計算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)、無人化工廠   工

9、藝方法：復(fù)合設(shè)計加工   數(shù)控功能：多過程、多任務(wù)調(diào)度、模板化和復(fù)合化   驅(qū)動特點：數(shù)字智能化直線驅(qū)動2、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、復(fù)合化、智能化和開放式結(jié)構(gòu)。主要發(fā)展動向是研制開發(fā)軟、硬件都具有開放式結(jié)構(gòu)的智能化全功能通用數(shù)控裝置。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工自動化的基礎(chǔ)，是數(shù)控機(jī)床的核心技術(shù)，其水平高低關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合實力的水平。它隨著信息技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和檢測技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展。數(shù)控加工中心是一種帶有刀庫并能自動更換刀具，對工件能夠在一定的范圍內(nèi)進(jìn)行多種加工

10、操作的數(shù)控機(jī)床。在加工中心上加工零件的特點是：被加工零件經(jīng)過一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動選擇和更換刀具；自動改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對工件的運(yùn)動軌跡及其它輔助功能，連續(xù)地對工件各加工面自動地進(jìn)行鉆孔、锪孔、鉸孔、鏜孔、攻螺紋、銑削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自動地完成多種工序，避免了人為的操作誤差、減少了工件裝夾、測量和機(jī)床的調(diào)整時間及工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時間，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。加工中心按主軸在空間的位置可分為立式加工中心與臥式加工中心。2-1-3數(shù)控技術(shù)原理及編程方法數(shù)控加工就是將加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)輸入到數(shù)控機(jī)床，機(jī)床的控

11、制系統(tǒng)就對輸入的信息進(jìn)行運(yùn)算和控制，并不斷地向直接指揮機(jī)床的電動機(jī)功能部件機(jī)床的伺服機(jī)構(gòu)發(fā)送脈沖信號，伺服機(jī)構(gòu)對脈沖信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動機(jī)構(gòu)驅(qū)動數(shù)控機(jī)床，從而加工零件。所以數(shù)控加工的關(guān)鍵在于加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控程序是數(shù)控機(jī)床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進(jìn)行工藝分析的基礎(chǔ)上，確定零件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系的相對位置，即零件在機(jī)床上的安裝位置；刀具與零件相對運(yùn)動的尺寸參數(shù)；得到零件的所有運(yùn)動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號組成的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)控程序單。編制程序的工作可有人工進(jìn)行；對于形狀復(fù)雜的零件，則要在

12、專用的編程機(jī)或通用計算機(jī)上進(jìn)行自動編程（APT）或CAD/CAM設(shè)計。編好的數(shù)控程序，存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種存儲載體上，它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等，采用哪一種存儲載體，取決于數(shù)控裝置的設(shè)置類型。加工圖紙ð程序編制ó輸入裝置ó數(shù)控裝置CNCó伺服驅(qū)動及位置檢測ó機(jī)床，主運(yùn)動，進(jìn)給運(yùn)動、輔助動作ð加工零件輔助控制（強(qiáng)電控制裝置）數(shù)控機(jī)床的基本結(jié)構(gòu)數(shù)控設(shè)備的工作原理ó數(shù)控程序ó數(shù)控設(shè)備ó工作結(jié)果數(shù)控設(shè)備的工作原理本設(shè)計根據(jù)零件的具體加工部位和零件的結(jié)構(gòu)工藝特點，選擇手工編程的方式編程。2-2、工藝分

13、析與選擇2-2-1、零件圖工藝分析。數(shù)控機(jī)床上加工零件與在普通機(jī)床上有所不同，不僅要考慮夾具，刀具，切削用量等常規(guī)工藝的選擇，更要考慮對刀點、編程原點等設(shè)置。在保證質(zhì)量的前提下，盡可能的提高車床的加工效率。故在數(shù)控車床上完成加工，首先要進(jìn)行工藝分析，確定工藝方案。在實際車削過程中，各零件的結(jié)構(gòu)和形狀不盡相同，但其表面都是由平面、圓柱面螺紋面，曲面等構(gòu)成。本設(shè)計通過對以下零件圖紙分析來確定加工方案：如圖所示，該零件綜合了多種表現(xiàn)形式的構(gòu)成，有圓錐面、圓柱面、螺紋面以及槽。該零件的毛坯采用軸類鑄件尺寸為50X145mm，根據(jù)工作性能與條件，確定主要表面的加工方法。由于該零件大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用

14、車削與外圓磨削成形，但因為加工精度不高，數(shù)控機(jī)床通常能達(dá)到。48的外圓與零件的R22的圓弧曲面有同軸度要求，在加工中應(yīng)減少應(yīng)力集中對同軸度的影響，所以先加工該零件的螺紋端。該零件加工工序為兩個，先加工左端螺紋和48的臺階，后右端外圓面以及錐度。對于數(shù)控臥式車床，單項加工精度有：外圓車削、端面車削和螺紋切削。選擇以上方法完全可以保證該單項加工精度要求2-2-2、夾具和裝夾的分析：夾具和裝夾可采用兩種不同的工藝方案。本零件在夾具選擇的工藝方案方面可以選擇數(shù)控車床上的最通用的夾具三爪卡盤。但是除了使用卡盤，還能采用頂尖形成一夾一頂?shù)姆绞健樵黾友b夾的可靠性，能保證此類細(xì)長軸零件的同軸度要求。從而保證

15、了零件的整體加工質(zhì)量，綜合以上分析可見，在夾具的選用中，選用三爪卡盤。裝夾位置如圖所示：工序一裝夾位置圖 工序二裝夾位置圖 ： 2-2-3、具及對刀點、換刀點分析刀具的分析與普通機(jī)床相比，數(shù)控加工時對刀具提出了更高的要求，不僅要求剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、耐用度高、斷屑和排屑性能好，同時要求安裝調(diào)整方便，滿足數(shù)控機(jī)床的高效率。本零件設(shè)計過程中將采用以下刀具：1號刀為大偏角刀（T01號刀），分別用來車削端面，外圓及圓弧，采用較大的副偏角，可以避免連接圓弧時產(chǎn)生過切現(xiàn)象。2號刀外切槽刀（T02號刀）， 槽刀的選用可根據(jù)槽的寬度和深度而定，該零件圖中槽寬為3mm ,所以采用2mm的切槽刀3外

16、螺紋刀（T03號刀）。選用角度為60的螺紋刀。刀點、換刀點的位置分析工件裝夾方式確定后，即可通過確定工件原點來確定工件坐標(biāo)系。如果要運(yùn)行這一程序來加工工件，必須確定刀具在工件坐標(biāo)系開始運(yùn)動的起點。程序起始點或起刀點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱為對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設(shè)置原則是：便于數(shù)值處理和簡化程序編制易于找正并在加工過程中便于查找引起的加工誤差小對刀點可以設(shè)置在加工零件上，也可以設(shè)置在夾具或機(jī)床上。在本零件設(shè)計中，采用工件端面與軸線的交點作為對刀點，這樣便完全符合對刀點的設(shè)置原則，并對對刀點的處理方法較容易實施。而換刀點的選擇，以換刀時不碰工件或其他部件為

17、準(zhǔn)，所以選在了離對刀點X、Z方向分別為100，100的位置。2-2-4、切削用量分析數(shù)控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、進(jìn)給速度及背吃力量等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。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。主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）的分析實際切削速度應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工作（或刀具）直徑來選擇，根據(jù)本設(shè)計零件的加工要求，考慮工件材料為鑄件，粗加工

18、選擇轉(zhuǎn)速500r/min,精加工選擇800 r/min車削速度，考慮細(xì)牙螺紋切削力和切槽的切削力都較大，均采用200 r/min來車螺紋和槽。進(jìn)給速度的分析進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工速度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制，一般粗車選用較高的進(jìn)給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度，得出下表粗（mm/r）精（mm/r）外圓0.150.08螺紋0.050.02槽0.15被吃刀量的分析被吃刀量根據(jù)機(jī)床/工作和刀具的剛度來決定.在剛度允許的條件下,應(yīng)盡可能使被吃刀量等于工作的加工余量,這樣可以減少走

19、刀次數(shù),提高生產(chǎn)效率.為保證加工質(zhì)量,可留少量精加工余量,一般取0.20.5mm。本件加工被吃刀量如下： 粗（mm）精（mm）外圓10.1螺紋隨進(jìn)刀速度依次減小槽根據(jù)刀寬，對不同開槽處分步進(jìn)行2-2-5、數(shù)控車床加工工序卡。（見附表1）2-3、主要步操作驟及加工2-3-1確定編程原點A在確定編程原點的前提下需要分析數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸按標(biāo)準(zhǔn)JB3051-82 <數(shù)控機(jī)床及其數(shù)控機(jī)械的坐標(biāo)系和運(yùn)動方向的命名方法> 確定后，還要確定坐標(biāo)系原點的位置，這樣坐標(biāo)系才能確定下來。依原點的不同，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系統(tǒng)分為機(jī)床坐標(biāo)系和工件坐標(biāo)系。 機(jī)床坐標(biāo)系以機(jī)床原點為

20、坐標(biāo)原點建立起來的X、Y、Z軸直角坐標(biāo)系，稱為機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床原點為機(jī)床上的一個固定點，也稱機(jī)床零點。機(jī)床零點是通過機(jī)床參考點間接確定的，機(jī)床參考點也是機(jī)床上的一個固定點，其與機(jī)床零點間有一確定的相對位置，一般設(shè)置在刀具運(yùn)動的X、Y、Z正向最大極限位置。在機(jī)床每次通電之后，工作之前，必須進(jìn)行回機(jī)床零點操作，使刀具運(yùn)動到機(jī)床參考點，其位置由機(jī)械檔塊確定。這樣，通過機(jī)床回零操作，確定了機(jī)床零點，從而準(zhǔn)確地建立機(jī)床坐標(biāo)系，即相當(dāng)于數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)部建立一個以機(jī)床零點為坐標(biāo)原點的機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床坐標(biāo)系是機(jī)床固有的坐標(biāo)系，一般情況下，機(jī)床坐標(biāo)系在機(jī)床出廠前已經(jīng)調(diào)整好，不允許用戶隨意變動。 工件坐標(biāo)系工件圖樣給

21、出以后，首先應(yīng)找出圖樣上的設(shè)計基準(zhǔn)點。其他各項尺寸均是以此點為基準(zhǔn)進(jìn)行標(biāo)注。該基準(zhǔn)點稱為工件原點。以工件原點為坐標(biāo)原點建立的X、Y、Z軸直角坐標(biāo)系，稱為工件坐標(biāo)系。工件坐標(biāo)系是用來確定工件幾何形體上各要素的位置而設(shè)置的坐標(biāo)系，工件原點的位置是人為設(shè)定的，它是由編程人員在編制程序時根據(jù)工件的特點選定的，所以也稱編程原點。數(shù)控車床加工零件的工件原點一般選擇在工件右端面、左端面或卡爪的前端面與Z軸的交點上。在數(shù)控加工工序卡中的工藝見圖中“O” 點就是以工件右端面與Z軸的交點作為工件原點的工件坐標(biāo)系。同一工件，由于工件原點變了，程序段中的坐標(biāo)尺寸也隨之改變。因此，數(shù)控編程時，應(yīng)該首先確定編程原點，確定

22、工件坐標(biāo)系。編程原點的確定是在工件裝夾完畢后，通過對刀確定。B對刀在數(shù)控加工中，工件坐標(biāo)系確定后，還要確定刀具的刀位點在工件坐標(biāo)系中的位置。即常說的對刀問題。數(shù)控機(jī)床上，目前，常用的對刀方法為手動試切對刀。僅以數(shù)控車床的對刀說明數(shù)控車床對刀方法基本相同，首先，將工件在三爪卡盤上裝夾好之后，用手動方法操作機(jī)床，具體步驟如下：1）回參考點操作 采用ZERO（回參考點）方式進(jìn)行回參考點的操作，建立機(jī)床坐標(biāo)系。此時CRT上將顯示刀架中心（對刀參考點）在機(jī)床坐標(biāo)系中的當(dāng)前位置的坐標(biāo)值。2）試切對刀 先用已選好的刀具將工件外圓表面車一刀，保持X向尺寸不變，Z向退刀，按設(shè)置編程零點鍵，CRT屏幕上顯示X、Z坐標(biāo)值都清成零（即X0，Z0）；然后，停止主軸，測量工件外圓直徑D。如圖2所示。再將工件端面車一刀，當(dāng)CRT上顯示的X坐標(biāo)值為-（D/2）時，按設(shè)置編程零點鍵，CRT屏幕上顯示X、Z坐標(biāo)值都清成零（即X0，Z0），系統(tǒng)內(nèi)部完成了編程零點的設(shè)置功能。3）建立工件坐標(biāo)系 刀尖（車刀的刀位點）當(dāng)前位置就在編程零點（即工件原點）上。 2-3-2按工序編制各部分加工工序。A加工毛坯左端，工序號O0001:A1粗精加工外圓48mm，長52mm