数控车床典型零件加工工艺分析及编程设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 *职业技术学院 毕业论文 （ 20*届） 数控车床典型零件加工工艺分析及编程 学生姓名 学 号 系 别 专 业 指导教师 完成日期 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 随着科学技术的进步，现代机械产品日趋精密复杂，改型换代频繁，发展现代数控 机床是当前机 械制造业技术改造、技术更新的必由之路。数控机床当中数控车床应用比 较广泛 ,该设计内容是对数控车床简单了解。 本毕业设计从内容上可以看出，车床所适合的零件的形状、刀具的选择、工序的划 分、零件的装夹、走刀路线的轨迹；在表现形式上除文字内容外，还附有图片。通过本 毕业设计读者可以掌握较完整的数控机床程序编制的知识，并适应现代制造业的发展需求。 从零件图上看出该零件需要两次装夹，从零件的精度和粗糙度考虑应该先加工工件 的右半部分，之后第二次装夹工件，再加工工件左半部分，由于第一次装夹过程中有凹 弧，故应选择后 角大的刀具，本设计采用同一把刀粗、精加工，所以精加工的刀具即为 粗加工所用的刀具；因为两次装夹加工过程中有槽的加工，而槽的宽度一个为 5 毫米， 一个为 10 毫米，所以选择刃宽为 5 毫米的切槽刀；螺纹刀就是 60刀尖角的刀具。 本毕业设计主要内容：通过对具体的普通零件的车削加工，了解数控车床加工的基 本特点、工艺分析与工艺设计方法；数控编程基础知识。 本毕业设计构思新颖，结构合理，图文并茂，针对性强，注重实际应用。并配有走 刀路线图和详细的程序说明加以分析，便于灵活应用。 关键词： 数控车床；毕业设计；刀具；车削 加工 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 摘 要 . 2 引 言 . 5 1、数控加工基础 . 5 控机床简介 . 5 控车削加工指令简介 . 5 功能 . 6 功能 . 6 功能 . 6 助功能字 M . 6 备 功能字 G . 6 2、典型车削零件的工艺分析 . 6 件图 . 6 . 7 艺分析方法 . 7 . 7 . 7 . 8 . 8 . 8 . 8 . 8 . 8 工工艺设计 . 9 . 9 定装夹方案 . 12 步设计 . 10 . 11 定切削用量 . 15 . 15 3、数控车削加工程序编制 . 15 . 15 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 . 15 . 15 控加工程序编制 . 15 学处理 . 16 工程序 清单 . 18 件加工的仿真 . 19 结 束 语 . 24 致 谢 . 25 参 考 文 献 . 26 交流 14951605 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 数控车床典型零件加工工艺分析及编程 引 言 制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的 40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。 21 世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志 。 数控车 床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工 。 本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算 。 1、数控加工基础 控机床简介 数控机床又称数字 控制（ 称 床。它是 20 世纪 50年代初发展起来的一种高效的自动化加工设备，是一个装有程序控制系统的机床，该统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。此种程序控制系需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 统，即数控系统。数控系统是一种控制系统，它自动阅读输入载体上事先给定的数字值，并将其译码，从而使机床动作和加工零件。数控机床的组成：主机， 动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备。 1）主机 主机是数控机床的主体，是用 于完成各种切削加工的械部分。根据不同的零件加工要求 ，有车床、铣床、钻床、镗 床、磨床、重型机床、电加工机床及其它类型 。与普通机床不同的是，数控机床的主 机结构上具有以下特点： 由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统， 因此，数控机床的机械传动结构到了简化，传动链较 为了适应数控机床连续地自 动化加工，数控机床机械结构具有较高态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小 更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副，直线滚动导轨等。 2）这是数控机 床的核心。用于实现输入数字化的零件程序，并成输入信息的存储、数据的变换、插 补运算以及实现各种控 制功能。现代数控机床的数控装置都具有下面一些功能。 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。它主要用于加工类，盘类等回转体零件通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成型表面螺纹和端 面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔及铰孔等工作。 控车削加工指令简介 数控车削加工对象是回转体零件，主要是内外圆柱面、圆锥面、成型表面、螺纹和 端面等工序的切削加工，并能进行车槽、 钻孔、扩孔及铰孔等工作。下面将结合配置 0 功能 （ 1）每转进给量 单位 mm/r （ 2）每分进给量 单位 mm/功能 最高转速限制 恒线速控制 恒线速取消 功能 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 编程格式 T 助功能字 M 序停止 轴顺时针旋转 轴旋转停止 序停止，程序复位到起始位置 备功能字 G 速移动点定位 线插补 时针圆弧插补 时针圆弧插补 停 2 刀具圆弧半径左 /右补偿 具圆弧半径补偿取消 一固定循环 圆粗切循环 圆切削循环精加工 2、典型车削零件的工艺分析 件图 下图为加工零件的二维， 试利用数控加工知识将毛坯加工成图 示 : 材料为45 钢，毛坯为： 40135要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 下图为加工零件毛坯的二维图形如图 示： 图 坯图 艺分析方法 数 控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序 。 （ 1） 分析零件的几何要素 ： 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 首先从零件图的分析中 ,了解工件的外形、结构 ,工件上须加工的部位 ,及其形状、尺寸精 度、和表面粗糙度；了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；了解工件材料及其它技术要求。从中找出工件经加工后，必须达到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度 。 （ 2） 分析了解工件的工艺基准 ： 包括其外形尺寸、在工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装配使用要求，找准工件的工艺基准 。 （ 1） 确定合理切削用量的意义 ： 数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量 要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削性能，并保证刀具具有一定的使用寿命 。 （ 2） 选择切削用量的一般原则 ： 粗车时切削用量的选择 ： 粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所以考虑粗加工切削用量时首先应选择一个尽可能大的切削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个 合理的切削速度 。 精车、半精车时切削用量的选择 ： 精车和半精车的切削深度是根据零件加工精度和表面粗糙度要求及粗车后留下的加工余量决定的，一般情况是一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留 0.4 直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量 。 （ 3） 如何选择切削用量 ： 切削用量一般可以根据刀具供应商所提供的刀具样本数据来确定，这是比较快捷而 稳妥的方法；也可以根据经验或试切来确定 。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 查阅切削用量手册 生产实践经 验 机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具： 通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。 专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。 结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大量生产。 组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新组合成其他加工过程的夹具。适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。 可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，它们都是通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具适用范围较宽，加工对象并不十分明确；成组夹具是根据成组工艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的， 其加工对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。 （ 1） 常用装夹方式：三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。 （ 2） 采用找正的方法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐标系 正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系 （ 3） 薄壁零件的装夹：薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用点，采用 轴向夹紧的方式。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入 “ 三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化） ” 的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发 展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶 。 （ 1） 刀片形状的选择：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。 （ 2） 一般外圆车削常用 80 凸三角形、四方形和 80 菱形刀片；仿形加工常用 55 、 35 菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小 的刀片。 （ 3） 前角的作用。大负前角用于：切削硬材料；需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件。 大正前角用于：切削软质材料易切削材料被加工材料及机床刚性差时。 （ 4） 后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃强度高时。大后角用于：切削软材料；切削易加工硬化的材料。 （ 5） 主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削细而长的工件；机床刚性差时。小主偏角用于：工件硬度高，切削温度大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高时。 （ 6） 副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为 5 15 。 （ 7） 刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为 3 5 。 工工艺设计 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 该零件为需要两头加工的回转体，主要由圆柱面、圆锥面、槽、螺纹、平面及圆弧组成。几何要素的条件完整，准确定位基准可靠，结构形状复杂，加工部位多，由 于该零件存在这些特点，应该采用数控车床进行加工。 该零件经加工容易变形，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校核，故一般来说该零件以粗精加工划分工序。 该零 件需要两次装夹才能完成工件的成型加工，根据零件图应先装夹工件左半部分加工工件右半部分，右半部分精加工完成后，然后调头再加工工件的左半部分。 从零件图上可以看出，该零件所要加工的 32、 39、 25 外圆，精度上的要求 较高，并且粗糙度的要求也较高，鉴于达到这种效果，故选用 T 系统的数控 车床加工， (标准后置刀架 )如图 定装夹方案 该零件在数控车床上用三爪卡盘装夹加工，以粗精加工划分工序。 第一次装夹加工工序为： （ 1）端面及外圆粗加工（复合固定循环），留 工余量 ; （ 2）外圆精加工至尺寸。（复合固定循环） ; （ 3）切槽。 第二次装夹加工程序： （ 1）外圆粗加工（单一固定循环）留 加工余量； （ 2）切槽； （ 3）外圆精加工至尺寸； （ 4）车螺纹 步设计 该零件数控工序的工步内容， 使用刀具及其补偿号， 切削用量选择如 2 表 2步设计 零件号 S 件名称 轴 编制日期 程序号 00001 编制 季 健 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 工步号 程序段号 工部内容 使用道具名称 切削用量 第一次装夹 刀片材质 道具号 切深 / 面及外圆粗加工， (复合固定循环指令 )粗车刀 10 圆精加工至尺寸 精车刀 10 槽 切槽刀 10 面及外圆粗加工 (单一循环 )二次装夹 0101 5 槽 10 圆精加工至尺寸 (复合循环 ) 10 10 确定走刀路线 （ 1）最终轮廓一次走刀完成 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 续加工出来。 （ 2）选择切入切出方向 考虑刀具的切入，切出路线时，刀具切入切出点应沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑。应避免在工件轮廓面上垂直上下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停，以免留下痕迹。 一次粗车用 令进行粗加工，而后 令进行精加工完成。选用 35菱形刀（刀尖半径 刀路线及加工部位如下图 图 图 一次装夹精加工走刀路线图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 一次装夹车槽走刀路线图 二次装夹粗车用 令循环粗加工，切槽刀切槽， 而后一次精加工完成，螺纹刀车螺纹。选用 35 度菱形刀片，由于是精车，刀尖圆弧半径取较小值 刀路线及加公路线如图 图 二次装夹轮廓粗车走刀路线 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 二次装夹车槽走刀路线图 二次装夹精加工路线图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 二次装夹车螺纹走刀路线图 定切削用量 （ 1）切削用量的选择： 数控车削加工的切削用量包括：背吃刀量，主轴转速，进给量。 背吃刀量是根据余量确定的，在工艺系统刚性和机床功率允许下，尽量选择较大的 背吃刀量， 以减小进给次数。 主轴转速确定：光车时主轴转速应根据零件上被加工部分直径，并按零件和刀 具材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。 进给量的确定：进给量指单位时间内刀具沿进给方向移动的距离（ mm/r）。切断应选择较低的进给速度。 （ 2）表面及端面时主轴转速 S=600r/槽时 S=600r/螺纹时S=800r/f=余部分 f= 精车时主轴转速 S=800 进给量 f=r。 选刀过程：根据零件的图 样、机床影响因素、（工件夹持方式、刀柄形状、主轴功率），加工的零件的材料为 45钢，被加工零件复杂的几何形状，较高的精度要求。根据不同的加工余量和不同的切削用量（背吃刀量，进给量，切削速度）选刀具如表2 产品名称 零件名称 轴 编 制 季 健 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 工步号 刀具号 刀具名称 刀片型号 刀尖半径 具长度 型车刀 35菱形刀 0 2 槽刀 60 3 纹刀 60 60 3、数控车削加工程序编制 由人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件，但是，非常费时，且编制复杂零件时，容易出错 。 自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现。 利用 现造型及图象自动编程。最为典型的软件是 可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐标和五坐标、车削、线切割的编程，此类 软件虽然功能单一，但简单易学 。 控加工程序编制 学处理 图中未标出的尺寸通过画图得出，具体数值如图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 图 加工程序清单 （ 1）第一次装夹加工程序： 零件号 0001 零件名称 编制日期 程序号 00001 轴 编制人 季 健 00001 程序名 1 确定起刀点 2 600; 主轴转动 3 调用一号刀采用一号刀补 4 确定切端面的起点 5 100; 切端面 6 确定 7 8 20 9 00 21 精加工程序开始 10 把刀移动到 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 11 切削倒角 12 切削圆柱面 13 把刀移到 34外圆处 14 切削圆锥面 15 切削圆柱面 16 把刀沿 9外圆处 17 沿 18 切削顺弧 19 切削圆柱 20 00 精加工程序结束 21 10 20; 程序精加工 22 退刀到起刀点 23 取消一号刀补 24 调用二号刀且采用二号刀补 25 把刀定到指定点 26 25 切槽 27 暂停一秒 28 沿 5外圆处 29 沿 0 切槽 31 暂停一秒 32 光整槽 33 沿 34 回到起刀点 35 主轴停止转动 36 序停止 （ 2）第二次装夹加工程序 : 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 00002 程序名 1 立工件坐标系 2 600; 主轴转动 3 调用一号刀采用一号刀补 4 把刀定到相应点 5 80; 切端面 6 定循环起点 7 单一固定循环切圆柱 8 单一固定循环切圆柱 9 单一固定循环切圆柱 10 单一固定循环切圆柱 11 退刀到起刀点 12 取消一号刀补 13 调用二号刀采用二号刀补 14 快速移动刀到接近工件的某一点 15 80; 沿 16 切槽 17 暂停一秒 18 沿 19 回到起刀点 20 取消二号刀补 21 调用一号刀用一号刀补 22 把刀移到接近工件的一点 23 80; 精加工轮廓 24 精加工轮廓 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 25 精加工轮廓 26 精加工轮廓 27 精加工轮廓 28 沿 29 退刀到起刀点 30 取消一号刀补 31 调用三号刀采用三号刀补 32 把刀移动到相应点 33 300 取消恒线速转动 34 单一固定循环切削螺纹 35 单一固定循环切削螺纹 36 单一固定循环切削螺纹 37 单一固定循环切削螺纹 38 单一固定循环切削螺纹 39 退刀到起刀点 40 取消三号刀补 41 主轴停止 42 序结束 件加工的仿真 （ 1） 对刀点的确定 所选的对刀点应使程序编制简单 ;对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原 点的位置；对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；对刀点的选择应有利于提高加工精度。根据这些要求对刀点选在工件的右端面。 （ 2）定义毛坯和选择刀具 按照所需刀具和毛坯要求 ,进行选刀和定义毛坯 ,选定之后 ,把刀具和毛坯安装到模 拟仿真的机床上。 （ 3）对刀 应该手动对刀，方法为： 手动状态下，将刀具移至工件外圆处，主轴启动，切需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 削外圆，之后，将刀具沿向移出，且远 离工件，停主轴，测量切削后的直径值 X，在 制的 输入 击循环启动，把所得到的坐标值输入所建立的工件坐标系下，然后 W 清零，在 U 清零 ，把第一把刀远离工件 ,换第二把刀，将刀具移至外圆处，记下 U 值 ,输入刀补，将刀具移到端面处，记下 W 值，输入刀补，按此步骤 对第三把刀。 （ 4）输入程序 在 态下 ,输入程序。 （ 5） 加工零件 在 制下 ,按循环启动加工零件 ,加工完成之后 ,测量工件的尺寸 ,根据所得尺寸和所需尺寸的比较对零件进 行补偿。 （ 6）加工后的零件图（图 图 工后的零件图 图 工后的零件图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （ 7）仿真走刀路线图（图 图 图 一次装夹走刀路线 结 束 语 此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。 经过这几周的设计 ,成功地完成了数控车零件的工艺设计和编程 。通过本壳体躲设计，我对数控加工地整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的特点和数控刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具