數(shù)控車削加工工藝及編程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、摘要數(shù)控機(jī)床的加工工藝與普通機(jī)床的加工藝雖有諸多相同之處，但也有許多不同之處。為此，分析了數(shù)控車削的加工工藝。 數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生20世紀(jì)40年代，隨著科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的發(fā)展，機(jī)械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對零件的加工質(zhì)量要求越來越高，零件的形狀越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法已無法達(dá)到零件加工的要求，迫切需要新的加工方法。數(shù)控車床又稱為cnc（computer numerical control）車床，即用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的車床，是國內(nèi)使用量最大、覆蓋面最廣的一種數(shù)控機(jī)床。cnc車床能加工各種形狀不同的軸類、盤類即其它回轉(zhuǎn)體零件。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 車削加工工藝 工藝分析 目錄第一章 緒論3第二章 零

2、件圖紙分析62.1 零件的特征62.2 數(shù)值計(jì)算6第三章工件的定位與裝夾83.1加工精度要求83.2定位基準(zhǔn)的選擇83.3裝夾方式93.4工藝過程制定9第四章 車削工藝分析104.1 選擇夾具104.2 工步設(shè)計(jì)104.3 刀具選擇104.4 設(shè)計(jì)走刀路線13第五章 切削用量165.1 切削用量165.2 主軸轉(zhuǎn)速的確定16第六章 數(shù)控車床的對刀176.1 刀位點(diǎn)176.2 待加工毛坯的對刀176.3 刀偏值的測定17第七章 編程18第八章 結(jié)論23參考文獻(xiàn)24后記25數(shù)控車削加工工藝及編程第一章 緒論一、數(shù)控車削加工工藝的內(nèi)容 數(shù)控車削加工工藝是采用數(shù)控車床加工零件時所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的

3、總和。其主要內(nèi)容包括以下幾個方面： （一）選擇并確定零件的數(shù)控車削加工內(nèi)容；（二）對零件圖紙進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析；（三）工具、夾具的選擇和調(diào)整設(shè)計(jì)；（四）工序、工步的設(shè)計(jì)；（五）加工軌跡的計(jì)算和優(yōu)化；（六）數(shù)控車削加工程序的編寫、校驗(yàn)與修改；（七）首件試加工與現(xiàn)場問題的處理；（八）編制數(shù)控加工工藝技術(shù)文件；總之，數(shù)控加工工藝內(nèi)容較多，有些與普通機(jī)床加工相似。 二、數(shù)控車削加工工藝分析 工藝分析是數(shù)控車削加工的前期工藝準(zhǔn)備工作。工藝制定得合理與否，對程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。為了編制出一個合理的、實(shí)用的加工程序，要求編程者不僅要了解數(shù)控車床的工作原理、性能特點(diǎn)及

4、結(jié)構(gòu)。掌握編程語言及編程格式，還應(yīng)熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地進(jìn)行數(shù)控車削加工工藝分析。其主要內(nèi)容有：根據(jù)圖紙分析零件的加工要求及其合理性；確定工件在數(shù)控車床上的裝夾方式；各表面的加工順序、刀具的進(jìn)給路線以及刀具、夾具和切削用量的選擇等。 （一）零件圖分析 零件圖分析是制定數(shù)控車削工藝的首要任務(wù)。主要進(jìn)行尺寸標(biāo)注方法分析、輪廓幾何要素分析以及精度和技術(shù)要求分析。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。 1尺寸標(biāo)注方法分析 零件圖上的尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，以同一基

5、準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。如果零件圖上各方向的尺寸沒有統(tǒng)一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，可考慮在不影響零件精度的前提下選擇統(tǒng)一的工藝基準(zhǔn)。計(jì)算轉(zhuǎn)化各尺寸，以簡化編程計(jì)算。 2輪廓幾何要素分析 在手工編程時，要計(jì)算每個節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在零件圖分析時，要分析幾何元素的給定條件是否充分。 3精度和技術(shù)要求分析 對被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。其主要內(nèi)容包括：分析精

6、度及各項(xiàng)技術(shù)要求是否齊全、是否合理；分析本工序的數(shù)控車削加工精度能否達(dá)到圖紙要求，若達(dá)不到，允許采取其他加工方式彌補(bǔ)時，應(yīng)給后續(xù)工序留有余量；對圖紙上有位置精度要求的表面，應(yīng)保證在一次裝夾下完成；對表面粗糙度要求較高的表面，應(yīng)采用恒線速度切削（注意：在車削端面時，應(yīng)限制主軸最高轉(zhuǎn)速)。 （二）夾具和刀具的選擇 1工件的裝夾與定位 數(shù)控車削加工中盡可能做到一次裝夾后能加工出全部或大部分代加工表面，盡量減少裝夾次數(shù)，以提高加工效率、保證加工精度。對于軸類零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對于套類零件，則以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)。數(shù)控車床夾具除了使用通用的三爪自動定心卡盤、四爪卡盤、液壓、電動及氣動

7、夾具外，還有多種通用性較好的專用夾具。實(shí)際操作時應(yīng)合理選擇 。 2刀具選擇 刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。刀具直徑越大，能承受的切削用量也越大。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。第二章 零件圖紙分析2.1 零件的特征一、零件材料 該零件是一回轉(zhuǎn)體零件（單位：mm），以45#調(diào)質(zhì)處理的毛坯，毛坯尺寸70112mm。二、零件特點(diǎn) 從圖紙中我們可以看出該零件輪廓由直線、圓弧、螺紋共同構(gòu)成一個復(fù)雜成型曲線回轉(zhuǎn)軸。加工部分包括螺紋，外圓，一個退刀槽，錐面，倒角，等2.1 數(shù)值計(jì)算 生活中，我們對幾何信息的認(rèn)知有多種方法

8、，常用的有數(shù)形結(jié)合法（解析法）。但有時面對復(fù)雜的圖形，解析法會帶來繁重的數(shù)學(xué)計(jì)算。auto cad作為一套專業(yè)的繪圖軟件，它強(qiáng)大的信息處理功能為圖形中繁雜點(diǎn)的計(jì)算帶來了可能。我們在操作界面中繪制圖形后就可以打開狀態(tài)欄中的捕捉、對象捕捉按鈕，在繪圖區(qū)捕捉相關(guān)的點(diǎn)。同時，在狀態(tài)欄中就可以看到這些點(diǎn)的坐標(biāo)。第三章 工件的定位與裝夾3.1加工精度要求加工圖紙如上圖，零件加工部分包括m343螺紋，70 外圓，一個28退刀槽， r12圓弧，2826孔等。零件的主體尺寸長度為110mm，最大位置直徑為70。3.2定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)選擇原則（1）基準(zhǔn)重合原則（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則（3）便于裝夾原則（4）便于對

9、刀原則 根據(jù)定位基準(zhǔn)選擇原則，避免不重合誤差，便于編程，以工序的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。零件加工時，先以70外圓的軸線作為軸向定位基準(zhǔn)，加工零件；然后以零件軸線作為軸向定位基準(zhǔn)，以軸臺的端面的中心作為該軸件剩余工序的軸向定位基準(zhǔn)，并且把編程原點(diǎn)選在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)上。3.3裝夾方式1選擇夾具夾具的作用是保證工件在機(jī)床上的正確位置和牢固的安裝，即定位和夾緊，從而使數(shù)控加工順序進(jìn)行，保證工件的位置精度，同時也保證工件坐標(biāo)系能夠建立在正確的位置上。 車削加工的工件一般是回轉(zhuǎn)體，對于回轉(zhuǎn)體零件，一般選擇三爪自定心卡盤。本零件選擇三爪自定心卡盤作夾具。3.4工藝過程制定 由于每個零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各表面的技術(shù)要求

10、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?？紤]到零件的形狀不易裝夾，故先加工零件的左邊的部分，然后以左面的零件軸線為定位基準(zhǔn)加工右面的部分。并且考慮到加工原則中的先近后遠(yuǎn)先粗后精制定加工工藝如下：為減少換刀，對刀次數(shù)及減少輔助時間，選用90外圓車刀進(jìn)行粗加工和精加工、用切斷刀進(jìn)行切槽加工 調(diào)頭用三爪卡盤固定住左端70外圓。留有5mm長以防刀具與夾具發(fā)生干涉并用活動頂尖頂住工件右端，保證同軸度和精度并防止工件轉(zhuǎn)動時搖晃不定。用90外圓車刀依次進(jìn)行粗精加工；用刀寬為5mm的切槽刀車退刀槽，用螺紋車道粗、精加工

11、m343螺紋。第四章 車削工藝分析4.1 選擇夾具對于回轉(zhuǎn)體零件，一般選擇三爪自定心卡盤。本零件選擇三爪自定心卡盤作夾具。4.2 工步設(shè)計(jì)該零件從棒料開始加工，要進(jìn)行粗加工、精加工、切槽以及車螺紋加工等工步：1）粗車外圓。2）精車循環(huán)。3）切槽。4）車螺紋。4.3 刀具選擇為適應(yīng)數(shù)控機(jī)床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件裝夾次數(shù)少的要求，數(shù)控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重復(fù)定位精度.可靠度和耐用度 。選擇刀具通常要考慮（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工藝的類別（3）被加工工件的幾何形狀，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，進(jìn)給速度，切削速度考慮到以上因素故粗車時，要選用強(qiáng)度高，

12、耐用度高的刀具以滿足粗車時大吃刀量，大進(jìn)給量的要求.精車時要選用精度高,耐用度好的刀具以保證加工精度的要求. 1）粗車90外圓車刀t0101。2）精車90外圓車刀t0202。3）切槽切斷刀（刀寬5mm）t0303。4）車螺紋螺紋車刀t0404。刀具列表如下生產(chǎn)企業(yè)衡陽技師學(xué)院產(chǎn)品名稱車削加工程序編號材料牌號45#鋼工序號零件名稱軸類夾具名稱三爪自定心卡盤車間數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地工序名稱零件圖號設(shè)備名稱數(shù)控車床數(shù)控加工工序卡片共 2 頁第 1頁裝配圖號設(shè)備型號廣數(shù)980td工步號工步內(nèi)容加工部位刀具名稱刀具圖號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度切削深度備注1粗車90外圓車刀18002自動換刀8精車90外圓車刀21

13、200自動換刀9切槽切斷刀35300自動換刀10車螺紋螺紋車刀4150自動換刀工藝員審核批準(zhǔn)時間修訂（90外圓車刀）待添加的隱藏文字內(nèi)容3（切斷車刀）(螺紋車刀)4.4 設(shè)計(jì)走刀路線（1）粗車循環(huán)粗車的主要任務(wù)是去除余量，可以用復(fù)合循環(huán)指令來設(shè)定。設(shè)計(jì)走刀路線時，應(yīng)設(shè)定工件坐標(biāo)系xoz。要求：畫出刀具形狀；標(biāo)注工件坐標(biāo)系；標(biāo)明進(jìn)刀點(diǎn)，起刀點(diǎn)，每層切深，退刀量，精車余量，；畫出刀具運(yùn)動軌跡，如圖所示。,起刀點(diǎn)（100，200）為安全位置，進(jìn)刀點(diǎn)（72，3）為接近工件點(diǎn)，切深d=2，退刀量 e=0.5，精車余量=1、=0.5。 粗車外圓走刀路線（2）精車精車外圓即在粗車基礎(chǔ)上車一刀即可，其走刀路線

14、較為簡單，主要需標(biāo)出關(guān)鍵點(diǎn)，畫出刀具軌跡，如圖所示，起刀點(diǎn)坐標(biāo)為（100，100），進(jìn)刀點(diǎn)（接近）坐標(biāo)為（0，3），退刀點(diǎn)坐標(biāo)為（72，-85），將每一走刀段都標(biāo)上序號，以便編程時一一對應(yīng)。要算出所有基點(diǎn)坐標(biāo)，并標(biāo)在圖上。 精車外圓走刀路線(3)切槽切槽即在工件上切一個退刀槽，用切斷刀加工，刀寬5mm。切槽時，只能x向進(jìn)退刀，不能z向切削，否則易打刀（刀具折斷），當(dāng)?shù)秾挼扔诓蹖?，切槽刀只切一次；?dāng)?shù)秾捫∮诓蹖挄r，應(yīng)根據(jù)情況切多次，路線為先x向退刀，z向平移，再x向進(jìn)刀。如圖所示，起刀點(diǎn)坐標(biāo)（100，100），進(jìn)刀點(diǎn)坐標(biāo)為（36，-24），基點(diǎn)a坐標(biāo)為（28，-24）。 切槽走刀路線（4）車螺紋

15、車螺紋車刀走的軌跡是平行于z軸的直線，只是進(jìn)給的速度為每轉(zhuǎn)進(jìn)給一個導(dǎo)程。如圖所示標(biāo)出了起刀點(diǎn)坐標(biāo)為（100，100），進(jìn)刀點(diǎn)坐標(biāo)為（36，3），終止點(diǎn)為坐標(biāo)為（30，-21.5）及每層進(jìn)刀量x1、x2，（螺紋的外徑在車螺紋前應(yīng)加工到比公稱直徑小0.2，即33.8）。 車螺紋走刀路線第五章 切削用量5.1 切削用量切削用量包括切削速度,背吃刀量和進(jìn)給量.對于不同的加工方法需要選擇不同的切削用量。粗加工時一般以加工效率為主通常選擇較大的背吃刀量和進(jìn)給量,采用較小的切削速度 .精加工時通常選擇較小的背吃刀量和進(jìn)給量采用較高的切削速度，對于原材料45#，粗加工時ap取3 ，vf取800m/min ，f

16、取0.4mm/r;精加工時ap取0.25 ， vf取1000m/min ，f取0.2/r。對于牙型較深，螺距較大時，可分?jǐn)?shù)次進(jìn)給，每次進(jìn)給的背吃刀量用螺紋深度減速去精加工背吃刀量所得之差按遞減速：所以粗車s800,f0.3；精車s1200,f0.15；切槽s300,f0.05；車螺紋s150,f3(螺距)5.2 主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸的轉(zhuǎn)速是由切削刃上選定點(diǎn)相對于工件的主運(yùn)動的線速度主運(yùn)動速度 n=1000vc/d 單位為r/min 第六章 數(shù)控車床的對刀6.1 刀位點(diǎn)在進(jìn)行數(shù)控加工的編程時，往往將整個刀具濃縮視為一個點(diǎn)，那就是刀位點(diǎn)，它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參照點(diǎn)。對刀操作就是要測定出程序

17、起點(diǎn)處刀具刀位點(diǎn)相對機(jī)床原點(diǎn)以及工件原點(diǎn)的坐標(biāo)位置。在對刀時，常用的儀器有：對刀測頭、千分表或?qū)Φ睹闇?zhǔn)儀等。對刀點(diǎn)可以設(shè)置在零件、夾具上或機(jī)床上面（盡可能設(shè)置在零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上）。6.2 待加工毛坯的對刀試切端面 ： 將兩端面已經(jīng)加工好的待加工毛坯裝夾到主軸上，在工件的伸出端安裝z 軸向設(shè)定器?？煲频毒呓咏絲 軸向設(shè)定器，改用增量方式控制刀具工進(jìn)，至到指示燈亮?xí)r停止動作，保持 z軸 向不動，取出軸向設(shè)定器。然后在機(jī)床操作面板上調(diào)出刀具補(bǔ)償菜單欄中刀偏表，在相關(guān)的試切長度填空欄中鍵入有關(guān)數(shù)值（當(dāng)前刀具刀位點(diǎn)相對于程序原點(diǎn)的距離）。試切外圓：快速將刀具刀位點(diǎn)移動刀毛坯端面角附近，然后用

18、增量方式調(diào)節(jié) x 、z 軸向進(jìn)給至刀位點(diǎn)剛好切到毛坯外表面，再用mdi方式運(yùn)行進(jìn)行外圓車削。同時保持x軸軸向坐標(biāo)不變，退出刀具。用游標(biāo)卡尺測量出試切外圓直徑。然后在刀偏表中鍵入試切直徑。6.3 刀偏值的測定刀偏值就是各刀具相對于基準(zhǔn)刀具的幾何補(bǔ)償。用點(diǎn)動或步進(jìn)方式操作移動刀具，使基準(zhǔn)刀具刀位點(diǎn)對準(zhǔn)工件的基準(zhǔn)點(diǎn)，然后進(jìn)行x軸 z軸坐標(biāo)清零，退刀。換置刀具，再用點(diǎn)動或步進(jìn)方式使該刀具刀位點(diǎn)對準(zhǔn)工件上的同以一基準(zhǔn)點(diǎn)，此時屏幕上顯示的坐標(biāo)既是該刀號刀具的幾何偏置 xj, zj .同理，可依次測定出其它刀具相對于基準(zhǔn)刀具的幾何偏置。在相應(yīng)的刀偏表中依次鍵入選用刀具刀位點(diǎn)的幾何補(bǔ)償。第七章 編程程序車削（

19、華中hnc-21系統(tǒng)）o0001 （程序號）g99 g97 s800 m03; （粗車部分，每轉(zhuǎn)進(jìn)給，主軸正轉(zhuǎn)，速度800r/min）t0101 m08； （選一號刀具，設(shè)定1號刀補(bǔ)及坐標(biāo)系，切削液開）g00 x100 z2; （快速定位，x軸到100，z軸到2。）g71 u2. r0.5; （粗車循環(huán)，設(shè)定每次進(jìn)刀背吃刀量2mm，退刀量0.5mm）g71 p10 q20 u1 w0.0 f0.15; (設(shè)定精車程序段起始序號10，終止序號20，精車余量x1,z0.5進(jìn)給量0.15mm/r) n10 g00 x0 z2; (對應(yīng)走刀路線快進(jìn)至（0，2）點(diǎn))g01 z0 f0.15 s1200;

20、 （對應(yīng)走刀路線段，公進(jìn)至（0，0）進(jìn)給量0.15mm/r）x30; (對應(yīng)走刀路線段，工進(jìn)至(30,0)點(diǎn),x34 z -2; （對應(yīng)走刀路線段，工進(jìn)至（34，-2）點(diǎn)，若嚴(yán)格按車螺紋工藝34應(yīng)小于0.2為33.8）z -29; （對應(yīng)走刀路線段，工進(jìn)至（34，-29點(diǎn)）g02 w -12 r12； （對應(yīng)走刀路線段，順時針圓弧進(jìn)給至（34.-41）點(diǎn)，半徑r12）g01 w -11; （對應(yīng)走刀路線段，工進(jìn)至（34，-52點(diǎn)）x55 w -13; （對應(yīng)走刀路線段,工進(jìn)至(55,-65)點(diǎn)）g01 z -85; (對應(yīng)走刀路線段,工進(jìn)至(55,-58)點(diǎn))n20 x72; (精車程序結(jié)束段

21、，對應(yīng)走刀路線段，工進(jìn)至（72，-85）點(diǎn))g00 x100 z200 t0100; （對應(yīng)走刀路線段，快速退之（100，200）點(diǎn)，撤銷刀補(bǔ)）t0202; （換2號刀具）g70 p10 q20; （精車循環(huán)指令，加工零件的外圓部分）t0303 s300; （切槽部分，換3號刀具設(shè)定3號刀補(bǔ)，轉(zhuǎn)速降至300r/min）g00 x36 z -24; （快進(jìn)至（36，-24）點(diǎn)）g01 x26 f0.05； （工進(jìn)切槽至（26，-24）點(diǎn)）g04 p1; （暫停1s）g01 x36; （工退至（36，-24）點(diǎn)）g00 x100 z100 t0300; （快速退刀至（100，100）點(diǎn)撤銷3號刀補(bǔ)）t0404 s150; （車螺紋部分，換4號刀建4號刀補(bǔ) 轉(zhuǎn)速降至150r/min）g00 x36 z3; （快進(jìn)至(36,3)點(diǎn)） g92 x32.5 z -21.5 f3; （簡單車螺紋循環(huán)，第一次循環(huán)螺紋，終點(diǎn)為（32.5，-21.5）x31.5; (第二次循環(huán)螺紋，終點(diǎn)為（31.5，-21.5）)x31; （第三次循環(huán)螺紋，終點(diǎn)為（31，-21.5）x30.75; （第四次循環(huán)螺紋，終點(diǎn)為（30.75，-21.5）g00 x100 z100 ; （快退至（100，100）點(diǎn)，）m05； （主軸