毕业设计（论文）-螺纹配合件零件的数控加工及编程仿真（全套图纸）.pdf

重庆航天职业技术学院重庆航天职业技术学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 设计题目设计题目_配合件零件加工及工装设计配合件零件加工及工装设计 专专 业业 数控技术数控技术 班班 级级 学学 号号_ _ 姓姓 名名_ _ _ 指导教师指导教师 起止日期起止日期 2014.10.25-2014.12.20 机电信息工程系机电信息工程系 毕业设计任务书毕业设计任务书 指导老师： 班级： 12061031 学号：20121156 姓名： 所选题号：t030 设计题目：配合轴零件加工及工装设计零件加工及工装设计 一、设计目的：一、设计目的： 1能对典型数控零件进行定位、装夹分析，制定有关工艺规程； 2掌握常用的夹具使用方法，会选用通用夹具选择，能对简单夹具进行设 计； 3会选用刀具和设置刀具参数，会选用切削用量； 4会编写零件加工工艺和加工程序； 5会使用常见的 cad/cae/cam 软件，绘制二维零件图、三维设计图，能进 行零件的自动编程设计； 6会基本的办公软件，编写设计说明书，并排版打印等处理。 二、设计条件：二、设计条件： 1、配合轴零件如图所示： 附后 2、技术要求如下： （1）以中批量生产条件编程。 （2）不准用砂布及锉刀等修饰表面。 （3）未注倒角 c1,锐角倒钝 c0.2。 （4）未注公差尺寸按 gb1804-m。 （5）端面允许打中心孔。 （6） 确定毛坯形状和尺寸。 （7）材料：45#,调质处理 hrc 2636。 三、设计要求与任务：三、设计要求与任务： 1绘零件二维图；确定毛坯形状和尺寸；绘制毛坯图 2分析零件图，设计零件机械加工工艺规程，拟定加工工艺方案； 3. 零件定位方案选择，零件装夹方案确定； 4. 典型工序的夹具设计方案与工件装夹图； 5. 重要工序的数控加工程序编制与加工效果图。 6. 三维造型设计、走刀路线设计； 7仿真模拟加工；自动编程轨迹； 8选择刀具，填写刀具明细表； 9编制加工工序卡； 10编写数控加工程序； 11. 进行仿真加工验证 （可以用 cad/cam 软件， 也可以采用数控仿真软件） 。 12.编写设计说明书，不少于 10000 字（30 页） 。 四、按照毕业设计文本格式要求提交设计说明书一份四、按照毕业设计文本格式要求提交设计说明书一份 1根据给定的零件图样完成设计说明书一份（电子文档、纸制文档） ，字 数不少于 10000 字（30 页） ，必须包含 “设计要求与任务设计要求与任务”中的所有内 容。 2上交资料见解独到，有自己的思路及设计方法；有自己的思路及设计方法；有详细的表格及图样。 3格式内容请参考“12 级毕业设计文本格式要求数控设计参考.doc”文 档 五、指导老师及联系方式五、指导老师及联系方式 1指导老师：刘昭琴 2. 邮箱：391871742 3手机六、提交时间六、提交时间 电子稿审核时间：电子稿审核时间：2014.11.20-2014.12.15 纸质稿截止时间：纸质稿截止时间：2014.12.20 目目 录录 摘 要 . i abstract . i 一、 任务分析 2 二、制定计划 . 5 2.1 零件工艺性分析 5 1、结构性分析 . 5 2、尺寸分析 . 5 3、表面粗糙度分析 . 5 2.2 装夹方案和定位基准确定 5 1、确定生产类型，选用设备 . 5 2、工件的定位与夹紧 . 6 2.3 刀具及切削用量选择 6 1、选用刀具 . 6 2、切削用量的选择 . 7 3、加工顺序及进给路线拟定 . 7 2.4 相关知识点与技能点的应用 8 1、与零件特征相关的知识点 . 8 2、与零件特征相关的工艺方案知识 . 8 3、与零件特征相关的刀具方案知识 . 8 4、与零件特征相关的程序编写知识 . 9 5、与零件特征相关的工件装夹知识 . 9 6、与零件特征相关的提高质量的方法 . 9 7、与零件特征相关的编程方法 . 9 三、零件工艺文件编制 11 3.1 编制机械加工工艺过程卡 . 11 3.2 编制数控加工工序卡 . 11 3.3 编制加工直管的刀具调整卡 . 16 四、零件加工程序确定 17 4.1 建立工件坐标系，计算坐标点位 . 17 4.2 填写加工程序单 . 19 五、仿真验证 24 5.1 零件仿真加工 . 24 5.2 零件加工操作步骤 . 24 5.3 操作中应注意的问题 . 25 5.4 仿真加工效果图 . 28 六、检测控制 35 6.1 量具准备及检测方法 35 1、检测方式 35 2、量具 36 6.2 检测项目及检测结果填写 37 6.3 质量分析 37 1、尺寸精度达不到要求可能出现的原因 37 2、表面粗糙度达不到要求可能出现的原因 38 七、总结与体会 39 八、参考文献 40 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 摘摘 要要 数控车床是现代加工车间里面重要的加工设备， 现代的 cad/cam 都是建立在 数控技术之上的。现代数控加工技术知识是现代机械专业学生必需掌握的。在数 控加工过程中，要考虑到零件加工工艺路线的安排、加工机床型号的选择、切削 刀具的选择、零件加工的定位装夹及数控程序的编制等一系列因素的影响。所涉 及到的知识面非常广阔。 本文根据数控车床的加工特点，针对装配件一和件二，进行了零件图分析、 加工方法工艺方案的确定，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，数控加工 程序的编制及仿真检验。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控加工设备 在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 关键词关键词 工艺分析 加工方案 进给路线 控制尺寸 abstract cnc lathe is modern processing plant inside an important processing equipment, modern cad/cam is based on technology of numerical control. the modern nc machining technology of knowledge is the modern machinery professional students must master. in nc machining process, a series of factors to take into account the processing positioning parts route arrangement, machine type selection, cutting tool selection, machining clamping and cnc programming etc the knowledge involved in a very wide. according to the processing characteristics of nc lathe, in view of the assembly piece and piece two, were carried out to determine the parts diagram analysis, processing method of process scheme, the scheme determination of tooling, cutting tools and cutting parameters selection, compilation and simulation test of cnc machining program. through the process of making the whole process, fully embodies the cnc machining equipment to ensure the machining accuracy, processing efficiency, the advantages of the simplified procedures. analysis of processing scheme of feed line control size technology 一、一、 任务分析任务分析 使用 cad 软件绘制零件的二维图如图 1.1 图 1.1 零件二维图 图 1.2 零件三维图 技术要求如下： （1）以中批量生产条件编程。 （2）不准用砂布及锉刀等修饰表面。 （3）未注倒角 c1,锐角倒钝 c0.2。 （4）未注公差尺寸按 gb1804-m。 （5）端面允许打中心孔。 （6） 确定毛坯形状和尺寸。 （7）材料：45#,调质处理 hrc 2636。 本次任务的目的： 针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方 案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工 程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工 精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 本次任务的意义： 机械工艺是国民经济各部门的装备军，而数控加工 在机械行业占有领头羊的地位，因此国民经济各部门的生产技术水平和所 取得的经济效益，在很大程度上取决于机械行业和数控行业中所能提供的 机械装备的技术性能、指令和可靠性。因此数控加工技术水平和生产规模 是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。 数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法 的工艺文件，它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。本文通过对 典型轴类零件数控加工工艺的分析，对零件进行编程加工，给出了对于凸 台板零件的数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有 一定的意义。 主要任务如下 （1）绘制零件二维图及三维图； （2）分析零件结构、技术要求等； （3）对零件进行工艺分析； （4）制定合理的加工方案； （5）对零件编程及仿真加工。 二、制定计划二、制定计划 2.1 零件工零件工艺性分析艺性分析 1、结构性分析结构性分析 零件一为回旋体零件，主要由倒角、外螺纹、切槽、斜边、圆弧、内 孔等特征组成，形状结构比较复杂。普通车床无法完成加工，适合数控车 床加工，并且是数控车床常见的加工类型。 零件二为回旋体零件，主要由倒角、内螺纹、斜边、圆弧、内孔等特 征组成，形状结构比较复杂。普通车床无法完成加工，适合数控车床加工， 并且是数控车床常见的加工类型。 2、尺寸分析尺寸分析 零件一零件尺寸精度等级较高，其中外圆尺寸精度最高为 0.025mm， 内轮廓尺寸精度最高为 0.025mm，长度尺寸精度最高为 0.04mm；配合精度 有 m24x1.5-6g（等等，其余的请参照零件图纸） ； 零件二零件尺寸精度等级较高，其中外圆尺寸精度最高为 0.025mm， 长度尺寸精度最高为 0.04mm；配合精度有 m24x1.5-7h（等等，其余的请参 照零件图纸） ； 3、表面粗糙度分析表面粗糙度分析 两个零件的表面粗糙度要求一般，全部表面粗糙度精度要求为 ra3.2um。 2.2 装装夹夹方方案和定位基准确定案和定位基准确定 1、确定生产类型，选用确定生产类型，选用设设备备 本零件为轴类零件，中批量生产并且是回旋轴类零件，是车床中常见 的加工零件。 分析零件图可知，本设计加工的零件特征包括：外圆、槽、螺纹、圆 弧、内孔，加工工序复杂。为减少换刀和对刀时间，保证良好精度和表面 粗糙度要求，选择广州数控设备有限公司生产的 ck61401000，该机床项 目技术参数项目技术参数床身上最大回转直径 400mm，卡盘直径 250mm，拖板上最大回转直径 210mm，主轴转速机械：25-1600rpm ， 变频：300-2000rpm，x 轴最大行程 250mm， z 轴最大行程 1000mm，尾座套 筒移动量 140mm，最大加工长度 800mm，尾座套筒直径 60mm，x/z 轴快速 进给速度 5/10m/min，定位精度 0.01mm，主电机功率 5.5kw，重复定位精 度 0.006m。 2、工件的定位与夹紧、工件的定位与夹紧 基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称 为粗基准，用己加工过的表面作为定位基准称为精加工。除第一道工序用 粗基准外，其余工序都应使用精基准。 选择基准要遵循基准重合原则，即力求没计基准、工艺基准和编程基 准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量， 并且能有效地减少装夹次数。 根据该零件的结构特性，确定其粗基准选择为毛坯外圆，以此基准加 工右端面中心孔；精基准为左端面及轴中心线，以此基准加工其外轮廓及 螺纹。 该零件为轴类零件，在数控车削中，通常选择三爪卡盘进行装夹，该 零件也不例外，三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具。三爪 卡盘最大的优点是可以自动定心。它的夹持范围大，但定心精度不高，不 适合于零件同轴度要求高时的二次装夹。 2.3 刀具及切削用量选择刀具及切削用量选择 1、选用刀具、选用刀具 在数控加工中，大多数刀具与普通加工中所用的刀具基本相同，但对 一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊的零件，所选用的刀具必 须具有较高要求，或需作进一步的特殊处理，才能使数控机床真正发挥效 率。 （1）刀具的选择原则 刀具的选用应遵循以下原则： 应尽可能选择通用的标准刀具，不用或少用特殊的非标准刀具。 尽量使用不重磨刀片，少用焊接式刀片。 大力推广标准的模块化刀夹（刀柄和刀杆）等。 不断推进可调试刀具（如浮动可调镗刀头）的开发和应用。 刀具确定好后，要把刀具规格、专用刀具代号和该刀所要加工的内容 列表记录下来。 （2）刀具的确定 综上所述， 该零件的数控加工中主要为车外圆、镗内孔、切外槽、车 外螺纹，具体的刀具见刀具卡 2、切削用量的选择、切削用量的选择 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形 式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给速度。对于不同 的加工方法，需要选择不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零 件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用 度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。 根据经验及查表确定该零件在数控加工过程中的切削用量如表 2.3 所 示。 表 2.3 数控加工切削用量表 加工表面 主轴转速（r/min） 背吃刀量（mm） 进给速度（mm/min） 粗车外圆 500 2 120 精车外圆 800 0.2 80 粗镗内孔 450 1.5 80 精镗内孔 750 0.2 60 切外槽 500 45 车外螺纹 400 程序自动计算 6 车内螺纹 400 程序自动计算 6 3、加工顺序及进给路线拟定、加工顺序及进给路线拟定 工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因 此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序 的顺序。 切削加工工序的安排原则 1）基准先行 选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提 供可靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内 孔和一端面等，都应安排在初始工序加工完成。 2） 先粗后精 各表面均应按照粗加工半精加工精加工的顺序依次 进行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、装配面、工作面） ，后 加工次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等） ，次要表面常穿插进行加工， 一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。 根据以上原则及该零件的结构特性，确定零件一加工顺序为：车外圆 打中心孔钻孔镗孔掉头装夹车外圆车内螺纹 根据以上原则及该零件的结构特性，确定零件二其加工顺序为：车外 圆打中心孔钻孔镗孔掉头装夹车外圆切槽车螺纹 2.4 相关知识点与技能点的应用相关知识点与技能点的应用 1、与零件特征相关的知识点、与零件特征相关的知识点 组合件就是由若干个不同的零件加工后，按图样组合(装配)达到一定 的技术要求，由多个零件组合而成。不管组合件的件数多少，复杂程度如 何，组合件的组合类型不外乎以下几种：圆柱配合、圆锥配合、偏心配合、 螺纹配合。应从影响组合件配合的因素着手分析，并针对各个因素在加工 过程中提出具体的应对措施，减少各个因素对配合的影响，使加工更加容 易快捷，并保证工件满足精度要求及配合要求，从而实现组合件的装配并 满足装配精度。 2、与零件特征相关的工艺方案知识、与零件特征相关的工艺方案知识 数控加工工艺方案设计是数控编程的核心部分。数控加工工艺方案设 计的质量，完全取决于编程员的技术水平和加工经验，这其中包含对数控 技术等相关技术的了解程度和熟练应用能力，同时也需要一些具体的应用 技巧和操作技能。数控加工工艺方案设计的水平原则上决定了数控程序的 质量，这是因为编程员在进行数控编程的过程中，相当多的工作内容集中 在加工工艺分析和方案设计，以及数控编程参数设置这两个阶段，因而在 一定程度上决定了数控编程的质量。 3、与零件特征相关的刀具方案知识、与零件特征相关的刀具方案知识 图 3.2 图 3.3 经过以上两图的对比，发现图 3.2 的刀具和和图 3.3 的刀具均能加工 本零件，无过切情况，均能满足加工的要求。但是图 3.2 所示的刀具不能 大量的切削，增加了加工时间，图 3.3 的刀具能够承受较大的吃刀量，减 少加工时间，所以选择图 3.3 上 90外圆车刀作为本次加工刀具。 4、与零件特征相关的程序编写知识、与零件特征相关的程序编写知识 编程是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数 （主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、 冷却液开关、刀具夹紧松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组 成的代码，按一定格式编写成加工程序。 5、与零件特征相关的工件装夹知识、与零件特征相关的工件装夹知识 本零件需要使用数控车床进行加工，并且为轴类零件，由零件图得， 三爪卡盘更稳定，方便装夹。所以夹具选用三爪卡盘，方便快捷，减少加 工时间和费用。 6、与零件特征相关的提高质量的方法、与零件特征相关的提高质量的方法 为了提高零件的加工精度，可采用多次走刀方法，能控制零件变形误 差。合适的加工路线同样是提高加工精度的重要保障，刀具的切向切入和 切向切出是始终要坚持的一项原则。 为提高零件加工表面质量，应尽量选择较高的切削速度，而这样便对 刀具提出了更高的要求。 7、与零件特征相关的编程方法、与零件特征相关的编程方法 数控编程主要分为手工编程与自动编程。 1）手工编程 整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员 不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备有机械加工工艺知识和 数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算 较简单，程序段不多，手工编程即可实现。 2） 自动编程 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有计算机来实现。 （3）编程方法的选择 该零件的结构为圆弧与直线组成，无双曲线、抛物线、正弦曲线、椭 圆等高级曲线，故其所有加工程序均选用手工编制。 三、零件工艺文件编制三、零件工艺文件编制 3.1 编制编制机机械械加工工加工工艺过艺过程程卡卡 表 3.1 零件一机械加工工艺过程卡 机械加工 工艺过程卡 产品名称 零件名称 零件图号 材料 毛坯规格 配合轴 配合轴件一 1 45 钢 工序 号 工序名 称 工序简要内容 设备 工艺装备 工时 车端面 车端面保证零件 长度 数控车 外圆车刀、游标卡尺 车端面 10 车轮廓 车削左端外轮廓 数控车 外圆车刀、千分尺 20 打中心 孔 打中心孔 数控车 中心钻、 30 钻孔 钻孔22 数控车 麻花钻、游标卡尺 40 镗孔 对内孔进行加工 数控车 内孔镗刀、千分尺 50 掉头 掉头装夹 数控车 60 车轮廓 车削右端外轮廓 数控车 外圆车刀、千分尺 70 切槽 切宽 5 的槽 数控车 切槽刀、游标卡尺 80 车螺纹 车削 m24x1.5 螺 纹 数控车 螺纹车刀、通规止规 90 去毛刺 去毛刺、终检 钳工 锉刀 编制 审核 批准 共 1 页 第 1 页 3.2 编制编制数控加工工数控加工工序卡序卡 表 3.2 零件一数控加工工序卡 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 10 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 1 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 车端面保证零件总长度 外圆车刀、游标卡尺 500 50 1.5 编制 校对 批准 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 20 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 2 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 车削左端外轮廓 外圆车刀、千分尺 600 50 1.5 编制 校对 批准 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 30 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 3 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 打中心孔 中心钻、 800 手动 1 2 钻孔22 麻花钻、游标卡尺 500 手动 1.5 3 对内孔进行加工 内孔镗刀、千分尺 800 50 1.5 编制 校对 批准 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 40 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 4 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 车削右端外轮廓 外圆车刀、千分尺 600 50 1.5 编制 校对 批准 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 50 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 5 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 切宽 5 的槽 外切槽刀、千分尺 600 50 1.5 编制 校对 批准 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 60 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 6 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 车削 m24x1.5 螺纹 螺纹车刀、通规止规 400 50 1.5 编制 校对 批准 重庆航天职业技术学院机电系 机械加工工序卡片 零件图号 1 零件名称 配合件一 工序号 70 工序名称 材料 45 钢 数量 设备型号 ck6140 夹 具 三爪卡盘 量具 游标卡尺、千分尺 切削液 乳化液 第 7 页 共 页 工 步 号 工步内容 工艺装备 主轴转速 进 给量 切削 深度 进给 次数 r/min mm/r mm 1 去毛刺、终检 锉刀 编制 校对 批准 3.3 编制加工直管的刀具调整卡编制加工直管的刀具调整卡 表 3.3 数控加工刀具调整卡 产品名称或代号 配合轴 零件名称 配合轴 零件图号 1 序号 刀具号 刀具名称及规格 刀具参数 刀补地址 刀尖半径 刀杆规格 半径 形状 1 t01 外圆车刀 0.4 2 t02 外切槽刀 宽 3mm 3 t03 外 60螺纹车刀 4 中心钻 0.5 5 麻花钻 10 6 t04 内孔镗刀 7 t05 内孔螺纹刀 编制 审核 批准 共 页 第 页 四、零件加工程序确定四、零件加工程序确定 4.1 建立建立工件工件坐标坐标系系，计计算坐标点位算坐标点位 图 4.1 件一右端工件坐标系原点 图 4.2 件二右端工件坐标系原点 图 4.3 件一右端工件坐标系原点 图 4.4 件二左端工件坐标系原点 图 4.3 零件一点位图 图 4.4 零件二点位图 4.2 填写加工程序单填写加工程序单 零件一左边加工程序 加工程序单 4.1 程序程序 解释说明解释说明 o0002 程序号 t0101; 换 1 号刀，外圆车刀 m03 s500; 主轴正转，转速为 500 g00 x52 z2; 快速运动至循环起点 g71 u1.5 r1; 建立复合车削循环 g71 p100 q200 u0.3 w0.3 f120; 给定起终点，精加工余量 n100 g00 x40; 快速运动至切削起点 g01 z0; 靠近工件 g02x48w-8r10; 车削圆弧 g01z-30; z 向车削 n200 g00 x52; 退刀 g00x100z100 返回换刀点 t0202; 换 2 号刀，内孔镗刀 m03 s500; 主轴正转，转速为 500 g00 x22 z2; 快速运动至循环起点 g71 u1.5 r1; 建立复合车削循环 g71 p100 q200 u-0.3 w0.3 f120; 给定起终点，精加工余量 n100 g00 x36; 快速运动至切削起点 z0 x34w-1 z-15 n200 x22 g00 z100 快速运动至换刀点 m30 程序结束 零件一右边加工程序 加工程序单 4.2 程序 解释说明 o0002 程序号 t0101; 换 1 号刀，外圆车刀 m03 s500; 主轴正转，转速为 500 g00 x52 z2; 快速运动至循环起点 g71 u1.5 r1; 建立复合车削循环 g71 p100 q200 u0.3 w0.3 f120; 给定起终点，精加工余量 n100 g00 x22; 快速运动至切削起点 g01 z0; 靠近工件 x24w-1; 倒角 c1 z-26; z 向进刀 x29 车削台阶 x36.1w-14; 车削斜边 x46; x48w-1; 倒角 c1 n200 g00 x52; 退刀 g00 x100 z100 快速运动至换刀点 t0202; 换 2 号刀，外切槽刀 m03 s450; 主轴正转，转速为 450 g00 x52z-26; 快速运动至第一个切槽点 g01 x20 f45; 切槽 x52; 退刀 g00 x100z100; 快速返回换刀点 t0303; 换 3 号刀，外螺纹车刀 m03 s500; g00 x25 z2; 快速走刀至循环起点 g76 p020060 q100 r200; 建立复合螺纹切削循环 g76 x22.05 z-22 p900 q400 f1.5; 设定切削参数 g00 x100 z100; 快速走刀至换刀点 m30; 程序结束 零件二左边加工程序 加工程序单 4.3 程序程序 解释说明解释说明 o0002 程序号 t0101; 换 1 号刀，外圆车刀 m03 s500; 主轴正转，转速为 500 g00 x52 z2; 快速运动至循环起点 g71 u1.5 r1; 建立复合车削循环 g71 p100 q200 u0.3 w0.3 f120; 给定起终点，精加工余量 n100 g00 x38; 快速运动至切削起点 g01 z0; 靠近工件 g01z-16; z 向车削 x48 z-24 n200 g00 x52; 退刀 t0202; 换 2 号刀，内孔镗刀 m03 s500; 主轴正转，转速为 500 g00 x22 z2; 快速运动至循环起点 g71 u1.5 r1; 建立复合车削循环 g71 p100 q200 u-0.3 w0.3 f120; 给定起终点，精加工余量 n100 g00 x36.1; 快速运动至切削起点 z0 靠近工件 x29w-14 车削斜边 x24 x22w-1 倒角 z-46 z 向车削 n200 x22 g00 z100 快速运动至换刀点 m30 程序结束 零件二右边加工程序 加工程序单 4.4 右端加工程序表 程序程序 解释说明解释说明 o0002 程序号 t0101; 换 1 号刀，外圆车刀 m03 s500; 主轴正转，转速为 500 g00 x52 z2; 快速运动至循环起点 g71 u1.5 r1; 建立复合车削循环 g71 p100 q200 u0.3 w0.3 f120; 给定起终点，精加工余量 n100 g00 x32; 快速运动至切削起点 g01 z0; 靠近工件 x34w-1; 倒角 c1 z-14; z 向进刀 x40 车削台阶 g02x48w-8r10 车削斜边 n200 g00 x52; 退刀 g00 x100 z100 快速运动至换刀点 t0202; 换 3 号刀，内螺纹车刀 m03 s500; g00 x22 z2; 快速走刀至循环起点 g76 p020060 q100 r200; 建立复合螺纹切削循环 g76 x24 z-22 p900 q400 f1.5; 设定切削参数 g00 x100 z100; 快速走刀至换刀点 m30; 程序结束 五、仿真验证五、仿真验证 5.1 零件零件仿真仿真加工加工 数控加工过程仿真，保证了数控编程的质量，减少了试切的工作量和 劳动强度，提高了编程的一次成功率，引入教学培训，在数控行业推广， 都可产生巨大的经济和社会效益. 模拟真实数控机床的操作,学习数控技 术、演示讲解数控操作编程、工程技术人员检验数控程序防止碰刀提高效 益的工具软件。通过在 pc 机上操作该软件，能在很短时间内掌握各种系统 数控车、数控铣及加工中心的操作。我所使用的是斯沃数控仿真软件。 5.2 零件加工零件加工操作步骤操作步骤 打开斯沃数控仿真软件，选择 fanuc oit 系统，进入后将看到如图 4.3 所示操作界面，打开机床，进行急停解除、程序解锁、机床回零等操作。 图图 4.3 fanuc oit 操作界面操作界面 首先将所编制的程序复制到记事本中，将程序导入到机床中记录。 根据该零件的毛坯，在仿真机床中设置其毛坯，如图 4.4 所示。 图图 4.5 设置毛坯设置毛坯 根据刀具卡片中的刀具，在仿真机床中设置好卡片中的刀具，首先打 开菜单栏中“机床操作”下的“刀具管理” ，在里面加入所需要的刀具。 设置好刀具和毛坯后，接下来的工作就是对刀了，对刀是在数控加工 中必不可少的环节，它的准确性直接影响到零件的加工质量，下面来介绍 下对刀操作。 首先在刀具管理中，将 1 号刀转到加工位置（一般机床默认 1 号刀在 加工位） ，然后单击菜单栏中“工件操作”下的“快速定位” ，得到如图 4.6 所示对话框，选择默认对刀点。 图图 4.6 刀具定位刀具定位 图图 4.7 刀补设置界面刀补设置界面 将刀具移到轴中心后，然后在操作面板中单击“刀补”按钮，将出现 如图 4.7 所示界面，选择 mdi（录入）方式，根据现在位置（相对位置） 下的坐标值，将其输入至 1 号刀补中，如：先输入“x50，再按“测量”键； 然后再输入“z2” ，按下“测量”键，这样第 1 把刀的刀补就设置好了。 同理将其他刀也进行相应的设置。 5.3 操作中应注意操作中应注意的的问问题题 数控车床目前已被广泛应用，由于简易数控车床价格低廉，许多私营 机械加工厂也配备了数控车床，使越来越多的人投身于数控加工这个热门 行业。技校学生和数控厂家培训生是数控操作工的两大来源，大部分技校 学生理论知识掌握的较好而实践能力较差些，数控厂家培训的操作工实践 技能较强而理论知识较弱。由于学习的侧重点不同，在实际操作中暴露出 许多问题。现仅就常见的几个问题进行些许探讨。 一.“对刀”问题 对于初学者来说，“对刀”是一个难点问题，不同的机床对刀方法不 尽相同。在实际操作中，由于对刀错误造成的撞刀事故屡见不鲜，给企业 造成了一定的经济损失，也打击了操作者的信心。 有对刀仪的数控车床对刀方法比较简便，也容易掌握，没有对刀仪的 数控车床一般多采用试切法对刀。具体操作方法是：工件和刀具装夹完毕 后，先驱动主轴旋转，再移动刀架至工件试切一段外圆或内孔。然后保持 x 轴不变移动 z 轴使刀具离开工件，停主轴，然后测量出该段外圆或内孔 的直径。将其输入到相应刀具的 x 坐标存储器中（具体输入方法因机床的 不同有所差别） ， 系统会自动用刀具当前 x 坐标减去试切出的那段外圆或内 孔的直径，即得到工件坐标系 x 原点的位置。再移动刀具试切工件一端端 面，在相应刀具参数 z 坐标中输入 z0，系统会自动将此时刀具的 z 坐标减 去刚才输入的数值，即得工件坐标系 z 原点的位置。 需要注意的是： 1试切工件直径时，可以退出刀具的 z 轴坐标，但刀具的 x 轴坐标绝 对不能变，试切工件端面时刚好相反，可以退出刀具的 x 轴坐标，但不能 移动刀具的 z 轴坐标。 2试切工件采用手动操作，当刀具接近工件 2-3mm 时应改变手轮的进 给倍率为 1 或 10，切削工件时保持这个倍率不变，这是为了避免刀具 在快移的情况下撞到工件上而发生撞刀事故。 3对刀前一定要“回零”。有的数控车床，对刀时没有执行“回零” 操作，一旦关闭车床电源，下次重新启动后，刀具坐标就会发生变化，极 易撞车，这是因为数控车床的编码器有相对编码器与绝对编码器两种，对 加装相对编码器的数控车床当机床断电后重新启动或故障排除复位后会失 去对参考点的记忆，此时，若不进行回参考点的操作，就进行对刀或自动 加工，势必造成数据读写错误，进而引发车刀与工件或机床碰撞。因此对 刀前执行“回零”操作，并养成习惯，以后不论操作何种数控车床，都能 做到万无一失。 二刀具安装与换刀问题 1装夹刀具问题。 在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、钻头、镗刀、切断刀、螺纹加 工刀具等，其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。刀片或刀杆若安装不 正确，极易造成工件的加工尺寸不稳定，无法加工出合格的产品。在刀具 安装过程中应注意以下问题： 安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤。 将刀杆安装在刀架上时，保证刀杆方向正确，长度合适，位置合理。 要紧固好刀片或刀杆，尤其是紧固带刀套刀座的镗刀杆或内螺纹刀 杆时，最好用合适的扳手钳住刀杆的上下平面，一边小幅度的上下转动刀 杆，一边紧固压紧刀杆的螺钉，这样才能把刀杆装的最紧，避免加工时出 现振刀现象。 正确使用扳手，避免因使用扳手不当造成螺丝损坏而无法拆卸刀片 或刀杆。 安装刀具时应注意使刀尖的高度与主轴的回转中心一致。 上面提到的四个注意事项看似无关紧要，但是在实际操作中如果有一 项处理不好，导致的后果可能是相当严重的。就拿正确使用扳手来说，在 实际操作中经常遇到，使用扳手看似简单，其实技巧性很强，用力不当或 扳手使用不正确时，扳手与螺丝可能同时损坏，为了松开损坏的螺丝，真 能让你大费周章，浪费很多时间。在企业时间可是金钱呀！另外，在加工 过程中如果出现尺寸不稳定的现象时，首先应考虑刀片或刀杆松动，因为 大部分尺寸不稳定现象是刀片或刀杆松动造成的。 2换刀问题。 换刀点指定不合适，发生碰撞。换刀点选得离工件太近或离尾座太 近或离机床其他部位太近，刀架在转位时刀具就容易碰撞工件或机床，要 避免这种情况发生，就得遵循换刀点的选用原则，即换刀点必须在工件与 尾座之间，尽量靠近工件，且刀架在转位时不得碰着工件、尾座及机床的 任何部位。尤其是刀架上装有钻头或长刀杆时。更应注意。 如果钻头或长刀杆上下相邻的两把刀，都是在加工中需要用到的刀 具，即使指定了合适的换到点，也不能冒然运行加工程序。正确的做法应 该是，分别把钻头或长刀杆上下相邻的两把刀手动靠近工件，看看钻头或 长刀杆与工件是否发生碰撞，如果不发生碰撞，则继续靠近工件，直到距 工件端面 1-3mm 时停止，x 向则停在这把刀具最终要加工的直径的位置。 然后用手慢慢转动卡盘，观察卡抓与钻头或长刀杆是否发生碰撞，如果发 生碰撞，就需要改变刀具的安装位置，改变位置后重新执行上面的步骤， 直到不发生碰撞为止，然后才能运行加工程序。 三.确定工件坐标系时计算毛坯端面的去除量。 有的初学者在确定工件坐标系时，不知道毛坯端面该去除多少量，尤 其是需要给工件另一端预留量时，不知如何计算，更有甚者，根本不给工 件另一端预留量，最终导致工件另一端无法加工。所以这个问题应引起初 学者足够的重视，忽视这个问题造成的损失可能是无法估量的。 计算毛坯端面的去除量时，一般情况是用毛坯的总长减去图纸要求的 工件的总长，得出的数值除以 2，就是毛坯一端的去除量，也是另一端的 预留量。当然，实际工作中，有时情况比较复杂，上面的计算方法不一定 适用，这就需要在工作中加强学习，多请教老师傅，不断积累经验。 作为数控机床初学者，首先要对自己操作的机床和系统有一个全面的 了解，其次在操作中掌握正确的操作方法，并且做到细心、谨慎，才能做 到万无一失，避免不必要的损失，从而提高自己的操作技能。 5.4 仿真加工效果图仿真加工效果图 在设置好刀具补偿后，可以开始仿真加工了，首先关闭机床窗门，然 后将功能键中的“循环启动”打开，再按下“循环启动”按钮，开始切削， 最终得到的零件如图所示。由于软件限制，装夹方式无法根据要求装夹。 图 5.41 仿真加工效果图 图 5.42 仿真加工效果图 图 5.42 仿真加工效果图 图 5.43 仿真加工效果图 图 5.44 仿真加工效果图 图 5.45 仿真加工效果图 六、检测控制六、检测控制 6.1 量具准备量具准备及及检测检测方法方法 1、检测检测方式方式 一、经验法 经验法是通过观察、敲击和感觉来检验和判断零件技术状况的方 法。这种方法虽然简单易行，但它要求技术人员有对各种尺寸、间隙、紧 度、转矩和声向的感觉经验，它的准确性和可靠性是有限的。 1.目测法 对于零件表面有毛糙、沟槽、刮伤、剥落（脱皮），明显裂纹和 折断、缺口、破洞以及零件严重变形、磨损和橡胶零件材料的变质等，都 可以通过眼看、手摸或借助放大镜观察检查确定出来。对于齿轮中心键槽 或轴孔的磨损，可以与相配合的零件配合检验，以判定其磨损程度。 2.敲击法 汽车上部分壳体、盘形零件有无裂纹，用铆钉连接的零件有无松动， 轴承合金与底板结合是否紧密，都可用敲击听音的方法进行检验。用小锺 轻击零件，发出清脆的金属响声，说明技术状况是好的；如发出的声音沙 哑，则可判定零件有裂纹、松动或结合不紧密。 3.比较法 用新的标准零件与被检验零件相比， 从中鉴别被检验零件的技术状况。 用此法可检验弹簧的自由长度和负荷下的长度、滚动轴承的质量 等。 如将新旧弹簧一同夹在虎钳上，用此法可判定其弹力大小。用比较法 检验弹簧弹力 二、测量法 零件因磨损或变形引起尺寸和几何形状的变化，或因长期使用引 起技术性能（如弹性）的下降等。这些改变，通常是采用各种量具和仪器 测量来确定的。如轴承孔和轴孔的磨损，一般用相配合的零件进行配合检 验，较松旷时，可插入厚薄规检查，判定其磨损程度，确定是否可继续使 用；要求较高的气缸损坏时，应用量缸表或内径测微器进行测量，确定其 失圆和锥形程度。 轴类零件一般用千分尺来检查。对于磨损较均匀的轴，只检查其外径 大小，但对某些磨损不均匀的轴，还需检查其椭圆度及锥度的大小。测量 曲轴连杆轴颈时，先在轴颈油孔两侧测量，然后转 90再测量。轴颈同一 横断面上差数最大值为椭圆度，轴颈同一纵断面上差数最大值为锥度。 用量具和仪器检验零件，一般能获得较准确的数据，但要使用得当， 同时在测量前必须认真检查量具本身的精确度，测量部位的选择以及读数 等都要正确。 三、探测法 1.浸油锤击检验 这是一种探测隐蔽缺陷的简便方法。检验时，先将零件浸入煤油 或柴油中片刻，取出后将表面擦干、撒上一层白粉，然后用小铁锤轻轻敲 击零件的非工作面。零件有裂纹时，由于震动，浸入裂纹的煤油（柴油） 渗出，使裂纹处的白粉呈黄色线痕。根据线痕即可判断裂纹位置。 2.磁力探伤检验 磁力探伤的原理是：用磁力探伤仪将零件磁化，即使磁力线通过 被检测的零件，如果表面有裂纹，在裂纹部位磁力线会偏移或中断而形成 磁极，建立自己的磁场。若在零件表面撒上颗粒很细的铁粉，铁粉即被磁 化并附在裂纹处，从而显现出裂纹的位置和大小。 进行磁力探伤时，必须使磁力线垂直通过裂纹，否则裂纹便不会 被发现。 经过分析，本次零件使用测量法就能达到要求。 2、量具、量具 1. 量具的选择原则和方法( 1 )从工艺方面进行选择 ( 工艺性)在单 件 、 小批 量生产 中应选通用量具 ，如各种规格 的游标卡尺 、千分尺 及百 分表等。 对于大 批量生产的 零件则应采用专用量具， 如卡板 、 塞 规和一些专用检具。 2.依测量精度考 虑 ( 科 学 性)每种量具都有它的 测量不确定度 ( 测量的 极限误差 ) ， 不可避免会将一部分量具的误差带入测量结果 中去。为了避免 “ 误 收”或 “ 误废” 的发生 ，对部分量具的选择做 了具体的规定 ， 同时还规定 了 在车间条件下检测工件时应将 验收极限 尺寸向公差带 内移 。 3.从经济价值选 择 ( 经济性)在保证测量精度和测量效率