毕业设计（论文）-车削轴类零件数控加工工艺及编制.doc

诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日I毕业设计任务书设计题目：车削轴类零件数控加工工艺及编制 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 125011133 学生： 韩琼 指导教师（含职称）： 刘晓（讲师） 专业负责人： 张焕梅 一.设计的主要任务及目标1.运用CAXA或CAD软件设计零件图；2.查阅文献或相关资料研究分析零件并制定加工工艺流程；3.运用数控编程代码编制该零件的数控加工程序；4.运用数控车床进行加工操作。二设计的基本要求和内容基本要求：论文结构完整，层次分明，语言流畅；避免错别字和错误标点符号；论文格式符合学校学位论文格式的统一要求。内容：1.分析零件并制定加工工艺流程；2.运用数控编程代码编制该零件的数控加工程序；3.运用数控车床进行加工操作；4.了解数控技术和装置发展趋势及对策；5.参考文献、毕业设计小结、致谢词等部分三主要参考文献1吴明友.数控机床加工技术M.南京东南大学出版社.2000.6 2孙竹.数控机床编程与操作M.北京机械工业出版社.1996.4 3艾兴,肖诗.切削用量简明手册M.北京机械工业出版社.1983.3 4徐宏主.数控加工工艺M. 北京化工工业出版社.2003.3 5余英良.数控加工编程及操作M. 北京高等教育出版社.2004.4 6刘雄伟.数控机床与编程培训教程M. 北京机械工业出版社.2001.5 7杨学桐.世纪数控机床技术发展战略研究J. 北京北京国家机械工业局.2000.3 8 The Browm Hoisting Machinery. Database Systems M. 北京电子工业出版社2004.7 9 Frederick M Proctor James S Albums. Open-architecture Controllers. IEEE SPECTRUM JUNE 1997 4 进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅相关资料，了解课题研究的背景，意义并选择开发工具。2013.12.-2014.2.282撰写开题报告，准备开题答辩。2014.3.1.-2014.3.103运CAXA软件绘制零件图、分析零件并制定加工工艺流程。2014.3.12-2014.5.254运用数控编程代码编制该零件的数控加工程序等。2014.5.26-2014.6.85进行论文修改及定稿，准备毕业答辩。2014.6.10-2014.6.205 附图车削轴类零件数控加工工艺及编制摘要：技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用。机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。本文主要设计内容有：运用三维设计软件设计复杂零件图、分析零件并制定加工工艺流程、运用数控编程代码编制该零件的数控加工程序。 关键词：数控加工，加工路线，数控编程，操作实践 Turning shaft parts CNC machining technology and programmingAbstract：The rapid development of technology and economic competition becomes more intense, the speed of mechanical products more quickly, CNC machining technology as the representative of advanced productive forces, in the field of machinery and related industries play an important role. Competition in machinery manufacturing, and its essence is competitive CNC technology. This design is typically carried shaft parts CNC machining technology and programming, focusing on the parts of the process analysis, processing and processing procedures to determine the route of preparation. And draw the parts diagram, process roadmap. Analysis of technical rules which are part of this thesis focus and difficulty. The main design elements of this article are: the use of three-dimensional design software to design complex parts diagram, parts and develop process flow analysis, the use of CNC programming code compilation of the parts CNC machining process.Key Words: NC machining ,Processing route, CNC programming, Operational practices 目 录1.绪论11.1课题的来源及现实意义11.2数控机床的发展趋势21.3数控机床的分类21.4数控车床加工的优越性42.数控加工62.1数控机床的发展过程62.2数控系统的特点62.3课题零件图及分析82.4复杂轴类零件的加工工艺设计83.复杂轴类零件数控加工的编程233.1坐标系的确定233.2程序的编制234.复杂轴类零件的加工操作274.1零件加工模拟运行274.2零件加工274.3精度检查275.结论28参考文献29致谢30附录A太原工业学院毕业设计1.绪论数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的。系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。数控技术不断的发展，数控技术很快会普及中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志， 1.1课题的来源及现实意义 数控机床毕业设计是机械专业的学生必须要经历的一个重要实践环节。通过本环节的锻炼力争能把以前所学的知识融会贯通，从而达到温故而知新的目的，提高解决实际工程课题的能力。根据教学要求，结合自己的资料掌握状况，选择数控机床工业编程及操作加工作为毕业设计课题。装备工业的技术水平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新型高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞争能力。此外，世界各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造业技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。1.2数控机床的发展趋势 随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工工件的精度越来越高，而精度保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的发展方向，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然想模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还有一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩短与世界水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：1.加大力度实施质量工程，提高数控机床无故障率；2.跟踪国际水平，使数控机床向高效率高精度方面发展；3.加大成套设计开发能力上求突破；4.发挥服务优势，扩大市场占有率；5.多品种制造，满足不同层次的用户；6.模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。数控机床使用范围越来越大，国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。1.3数控机床的分类1.按加工工艺方法分类：金属切削类数控机床、特种加工类数控机床、板材加工数控机床（如图1）2.按控制运动轨迹分类：点位控制数控机床、直线控制数控机床、轮廓控制数控机床（如图2）3.按驱动装置的特点分类：开环控制数控机床、闭环控制数控机床、半闭环控制数控机床（如图3）4.混合控制数控机床图1 CK6130金属切削数控机床图2 车削中心TLS-150（运动方式为点位直线控制）图3 CK0625数控车床 （开环控制）1.4数控车床加工的优越性数控机床在机械制造中得到日益广泛的应用，是因为它具有如下特点：数控车削加工特点一：适应能力强，适于多批量零件的加工，在传统的自动或半自动车床上加工一个新零件，一般需要调整机床或机床附件，以使机床适应加工零件的要求；而使用数控车床加工不同形状的零件时，只要重新编制或修改加工程序（软件）就可以迅速达到加工要求，大大缩短了更换机床硬件的技术准备时间，因此数控车床适用于多品种、单件或小批量加工。数控车削加工特点二：加工精度高，加工质量稳定，由于数控机床集机电等新高技术为一体，加工精度普遍高于普通机床。数控机床的加工过程是由计算机根据预先输入的程序进行控制的，这就避免了因操作者技术水平的差异而引起的产品质量的不同。对于一些具有复杂形状的工件，普通机床几乎不可能完成，而数控机床只要编制较复杂的程序就可以达到目的，必要时还可以用计算机辅助编制或计算机辅助加工，利用软件进行精度校正和补偿。数控机床的加工过程不仅可以避免人为的误差，而且不受人的情绪化的影响。数控车削加工特点三：减轻劳动强度，改善劳动条件，数控机床的加工，出了装卸零件、操作键盘、观察机床运行外，其他的机床动作都是按加工程序要求自动连续地进行切削加工，操作者不需进行繁重的重复手工操作。普通机床需要人在全过程进行手工操作，包括工件的装夹、切削进给等，而数控车床加工时，只需输入相关程序，装夹工件，大大降低了劳动强度。数控车削加工特点四：具有较高的生产率和较低的加工成本，机床生产率主要是指加工一个零件所需要的时间，其中包括机动时间还和辅助时间。数控车床的主轴转速和进给速度变化范围很大，并可无极调速，加工时可选用最佳的切削速度和进给速度，可实现恒转速和恒切速，以使切削参数最优化，这就大大地提高了生产率，降低加工成本，尤其对大批量生产的零件，批量越大，加工成本越低。对于批量生产，特别是大批量生产，在保证加工质量的前提下，数控车床突出加工效率和加工过程的稳定性，其加工工艺与单件、小批量不同。本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工复杂轴类零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、数控编程、机床操作与零件自检过程等。2.数控加工2.1数控机床的发展过程自从1952年第一台数控铣床在美国诞生，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量技术的发展，数控机床得到迅速的发展和更新换代。数控技术的发展先后经历了电子管（1952）、小规模集成电路（1956）、大规模集成电路及小型计算机（1970）和微处理或计算机（1974）等五代数控系统。前三代数控系统采用专用电子线路实现硬件式数控，一般成为普通数控系统，简称NC。第四代和第五代系统是采用微处理器及大规模集成电路组成的软件式数控系统，称为现代数控系统，简称CNC（第四代）和MNC(第五代)。由于现代数控系统的控制功能大部分由软件技术来实现，因而使硬件得到进一步简化，系统可靠性提高，功能更加灵活和完善。目前现代数控系统几乎完全取代了以往的普通数控系统。2.2数控系统的特点1.选用高速微处理器微处理器是现代数控系统的核心部件，担负着运算、存储和控制等多重任务，其位数和运行速度直接关系到加工效率和加工精度。高速32位微处理器的采用，使得数控系统的输入译码、计算和输出等环境都在高速下进行，同时提高了多轴联动，进给速度和分辨率等指标。2.选用配置高速，功能强的可编程控制器 数控系统除了对位置进行信息控制外，还要对I/O状态量进行控制。数控系统中高速和强功能的可编程控制器能满足数控机床这方面的要求。同时，PLC输入/输出点数和PLC容量的增加可满足直接数字控制系统（DNC）和柔性制造单元（FMC）的控制要求。3.CRT图形显示、人机对话功能及自诊断功能代数控系统采用CRT和手能键盘配合，实现程序的输入，编辑、修改和删除等功能，具有前台操作、后台编辑的功能及用户宏程序等；可以有二维图形轨迹显示，有的还可以实现三维彩色动态图形的显示。系统具有硬件、软件及机床故障自诊断功能，提高了可维修性。4.具有多种监控、检测盒补偿功能 数控机床的效率及加工精度，有些数控机床配置可各种测量装置，如刀具磨损的检测、机床精度及热变形的检测等，于之相适应的，数控系统则有刀具寿命管理、刀具参数补偿、反向间隙及丝杠螺距误差补偿、热变形补偿等功能。5.CND智能化 数控系统中，引进了自适应控制技术。数控系统能检测对机床本身有影响的信息，并自动连续调整有关数据，以达到系统运行的最优化。在有的CNC系统中，有建立了切削率的数据库及切削用量的专家系统等。大多数现代数控系统都有学习及示教功能。6.通信功能 一般数控系统都有通信功能，如采用RS-232C串行接口与编程机、微机等外设通信。现代数控系统还要于其他数控系统或上级计算机通信，所以除了RS-232接口外，还有RS-422的DNC等多种通信接口。数控系统要单机的进入柔性制造系统进而形成计算机集成制造系统，就要求数控系统具有更高通信功能，为此有的数控系统开发了符合ISO开发系统互联七成网络模型的通信规约，为自动化技术的发展创造了条件。7.标准化、通信化和模块化 现代数控系统的性能越来越完善，功能越来越多样，促使数控系统的硬件和软件结构实现标准化、通信化和模块化。现在不同的标准化模块可以组成各种不同的数控机床控制系统。能方便的移植计算机行业或自动化领域的成果，也便于现有的数控系统进一步扩展 及升级。8.开放性 基于PC的开放式数控系统已成为数控技术发展的重要方向，通过制定必要的技术规范，在通用PC基础上一方面使硬件的体系结构和功能模块具有兼容性；另一方面使软件、接口等技术规范化和标准化，为机床制造厂或用户提供一个良好的开发环境。9.高可靠性 现代数控系统的平均无故障时间已达到30000h以上。数控系统与微机和通用机积极生产批量大小的区别，其制造过程包括原件筛选、印制电路板、焊接和贴附、生产过程及最终产品的检测盒出厂前整机的考机等措施，保证了数控系统有很高的可靠性。2.3课题零件图及分析1.零件图纸（见附录A）2.图纸分析如图，此零件为轴类零件，工件材料45号钢，毛胚为3580mm，零件有调制处理，其处理后的HRC为2636.有零件图可知，此零件外表面有圆柱面、圆弧、槽及螺纹组成。该零件有较高的精度和粗糙度，径向公差达到IT6-IT7，轴向公差达到IT8-IT9，并且其表面粗糙度到达Ra3.2，还有着形状和位置公差要求，同轴度要求为 0.025.2.4复杂轴类零件的加工工艺设计数控加工工艺设计首先需要选择定位基准，在确定所有加工表面的加工方法和加工方案，然后确定所有工步的加工顺序把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分，最后再将需要的其他工序如普通加工工序、辅助工序、热处理工序等插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。1.定位基准的选择1）精基准的选择精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也必须尽量使装夹方便，夹具结构简单可靠。精基准的选择用遵循以下原则：“基准重合”原则：即应尽可能选用设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合而引起的误差；“基准统一”原则：即在加工工件的多个表面是，尽可能使用同一组定位基准作为精基准，这样便于保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并能简化夹具的设计与制作；“互为基准”原则：当两个加工表面互为位置精度以及它们自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采用互为基准的原则，反复多次进行加工；“自为基准”原则：有些精加工或光整加工工序要求加工余量笑而均匀，在加工时就应该尽量选择加工表面本身作为精基准，而该表面与其他表面之间的位置精度则由先行工序保证。2）粗基准的选择 粗精准的选择主要影响不加工表面与加工表面之间的相互位置精度以及加工表的余量分配。粗精准的选择应遵循的原则是:如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置精度要求，则应以不加工表面为粗基准，如果工件上有多个不加工表面，则应以其中与加工表面要求较高的表面作为粗基准。若必须首先保证工件上某重要表面加工余量均匀，则应选择该表面作为粗基准。选作粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边、浇冒口等缺陷。粗基准一般只只用一次。2.加工方法的选择加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度和人表面粗糙度的加工方法有很多，因而在实际选择时，要结合零件的结构形状、尺寸大小和热处理要求等全方面考虑。例如，对于IT7级精度的孔采用镗削、铰削、磨削等加工方法均可达到精度要求，但箱体上较大的孔一般采用镗削，较小的孔宜选择铰削，而箱体上的孔不宜采用磨削。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及现有实际生产情况等。常用加工方法的经济加工精度和表面粗糙度可查阅有关工艺手册。3.加工顺序的安排零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序（如表面处理、清洗和检验等），这些工序的顺序直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。这里重点介绍切削加工工序的顺序安排原则。1）基面先行原则用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。又如箱体类零件总是先加工定位用的平面和两个定位孔，再以平面和定位孔为精基准加工孔系和其他平面。2)先粗后精原则各个表面的加工顺序按照“粗加工半精加工精加工光整加工”的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。3）先主后次原则零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛胚中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。4)先面后孔原则在一般情况下，离刀点近的部位先加工，离刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削而言，先近后远还有利于保持胚件或半成品的刚性，改善其切削条件。4.对刀点与换刀点的确定所谓对刀就是确定工件在机床的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。对刀过程一般是从各个坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点（即对刀点）来实现。选择对刀点的原则是：便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置；在机床上容易找正，加工过程中便于检查；引起的加工误差小。对刀点可选在工件上，也可选在夹具上或机床上，但必须与工件的定位基准（相当于与工件坐标系）有已知的准确尺寸关系，这样才能确定工件坐标系与机床坐标系的关系。当对刀精度要求较高时，对刀点应尽量选择零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。工厂常用的找正方法是将千分表装在机床主轴上，然后转动机床主轴，以使“刀位点”与对刀点一致，一致性越好，对刀精度越高。对刀时直接或间接地使对刀点与刀位点重合。所谓“刀位点”，是指编制数控加工程序时用以确定刀具位置的基准点，对于平头立铣刀、面铣刀类刀具，刀位点一般取为刀具轴线与刀具地端面的交点；对球头铣刀，刀位点为球心；对于车刀、镗刀类刀具，刀位点为刀尖；钻头则取为钻尖等。 对数控车床、加工中心等数控机床，加工过程中需要换刀时，在编程时应考虑选择合适的换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点（如加工中心上换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如数控车床）。换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转为时不碰工件及其他部位为准。5.工件的装夹与夹具的选择在数控加工时，无论数控机床本身具有多高的精度，如果工件因装夹不合理而产生变形或歪斜，就会因此降低零件加工精度。要正确装夹工件，必须合理地选用数控夹具，才能保证加工出高质量的产品。1)工件装夹的基本原则数控加工时，工件装夹的基本原则与普通机床相同，都要根据具体情况合理选择定位基准和夹紧方案。在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点：力求设计基准、工艺基准和编程计算的基准统一；尽量减少工件的装夹次数和辅助时间，即尽可能在工件的一次装夹中加工出全面待加工表面；避免采用占机人工调整方案，以充分发挥数控机床的效能；对于加工中心，工件在工作台上的安放位置要兼顾各个工位的加工，要考虑刀具长度及其刚度对加工质量的影响。2)选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调工件和机床坐标系的尺寸关系。除此以外，还要考虑以下几点：在单件小批生产条件下，应尽量采用组合夹具、可调夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间，提高生产率；在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单；采用辅助时间短的夹具，即工件的装卸要迅速、方便、可靠。为满足数控加工精度，要求夹具定位、夹紧精度高；夹具各零部件应不妨碍机床对工件各表面的加工，即夹具要敞开，其定位、夹紧机构元件不能影响加工时刀具的进给（如产生碰撞等）；便于清扫切削。6.刀具的选择数控编程时，正确选择刀具是数控加工工艺中的重要内容。选择刀具通常考虑工件材料、加工型面类型、切削用量以及其他相关因素。刀具选择总的原则是：安装方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择短的刀柄，以提高刀具加工时的刚性。表1 刀具表序号加工内容刀具规格类型材质1粗加工外圆90外圆车刀硬质合金2切断成品切断刀硬质合金3车削M16螺纹60标准螺纹车刀硬质合金4外圆车刀90外圆车刀硬质合金2.4.1复杂轴类零件加工的内容和工艺分析1.轴类零件加工的内容数控车床与普通车床相比，具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。但是数控车床价格较高和加工技术较复杂。复杂轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段。一般分为： 1)车削外圆：车削外圆是最常见、最基本的车削方法使用各种不同的车刀车削中小型零件外圆(包括车外回转槽)的方法。 2）车削内圆：车削内圆(孔)是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面。3）车削平面：车削平面主要指的是车端平面(包括台阶端面)常见的方法是用左偏刀车削平面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光洁，大、小平面均可使用车削。4）车削锥面：锥面可分为内锥面和外锥面，可以分别视为内圆、外圆的一种特殊形式。5）车削螺纹:在普通车床上一般使用成形车刀来加工普通螺纹、方牙螺纹、梯形螺纹和模数螺纹。6）车削槽：可使用标准的成型槽刀加工切削符合要求的沟槽、退刀槽等，虽然数控车床加工范围广泛，但是因受其自身特点的制约，某些零件仍不适合在数控车床上加工。 7）车端面2轴类零件加工工艺分析 数控加工工艺性分析涉及内容很多，在此仅从数控加工的必要性、可能性与方便性加以分析，它包括：分析零件图、重要尺寸与精度的分析、工件的定位、定位基准的选择、工件的夹紧、夹具设计、加工余量的确定、切削用量的选择、冷却液的选择、工件尺寸与公差的确定、机械加工精度与表面精度、加工所用的刀具的设计与选择（刀具的材质、几何角度与形状、各种参数的设计）、制定工艺工序卡；熟悉零件的标准与要求，了解质量检验的方法，并用一种典型的方法对所加工零件进行检验，并分析其误差。1)零件加工工艺分析决定零件进行数控加工的内容当某个零件采用数控加工时，并不等于它所有的加工内容都要由数控加工来完成，而进行数控加工的内容可能只是其中的一部分。因此，必须对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要数控加工的内容和工序来进行数控加工。在选择时，应结合实际生产情况，立足于解决难题和提高生产率，充分发挥数控加工的优势，一般了按下列顺序考虑：优先选择通用机床，无法加工的内容再进行数控加工；重点选择通用机床难以加工或质量难以保证的内容进行数控加工；采用通用机床加工效率低，劳动强度大的内容，在数控机床尚富裕能力的基础上选择数控加工。 通常，上述加工内容采用数控加工后，在加工质量、生产率与综合经济效益等方面都会得到明显的提高。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期和工序间周转情况等。总之，要尽量做到“优质、高产、低消耗“，要防止把数控机床降格为通用机床使用。2）零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性会使加工困难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工。因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。零件的内腔和外形最好采用统一的集合类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程方便，提高生产率。内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角半径不应太小。铣削零件槽底平面时，槽底圆角半径r不要过大。铣刀端面刃与细小平面的最大接触直径d=D-2r(D为铣刀直径)，当D一定时，r越大，铣刀端面刃铣削平面的面积越小，加工平面的能力就越差，效率越低，工艺性也越差。当r大到一定程度时，甚至必要用球头铣刀加工，这是应该尽量避免的。应采用统一的基准定位。在数控加工中若没有统一的定位基准，则会造成因工件重复定位和基准变换所引起定位误差以及生产率的降低。如果零件上没有合适的定位基准，则应在零件上设置辅助基准，以保证数控加工的定位准确、可靠、迅速方便。通过对零件的工艺分析，可以深入全面地了解零件，及时地零件结构和技术要求等作必要的修改，在某台机床上应完成零件的哪些工序或哪些表面的加工等。2.4.2复杂轴类零件加工的工艺路线的拟定1.工艺路线的确定1）车基准面，作为零件加工及编程的基准。2）车零件外圆28，车削零件最大外圆。 3）车零件外圆26。4）车零件外圆20。 5）车零件外圆16。 6）车削16右端面2x2倒角 。7）车削16-20锥面，此段必须保证零件尺寸和光洁度。 8）车削26右端面2x2倒角。 9）车削26面圆弧半径R10，此段加工要注意背吃刀量的选择。 10）车削28右端面的R1倒圆。 11）切削螺纹退刀槽，保证零件的光洁度。 12）车削M16螺纹，用成型刀切削螺纹，循环切削。 13）切断最左端装夹处2.辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、检验等。检验工序是主要的辅助工序，是合格证产品质量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件全部加工完成之后都要进行检验工序。2.4.3加工路线图的绘制图4 车削28外圆图5 车削26外圆图6 车削20外圆图7 车削16外圆图8 车16右端面倒角图9 车16-20锥面图10 车26右端面倒角图11 车26面R10圆弧图12 车削28右端面R1圆角图13 车削16面退刀槽图14 车削M16螺纹图15 切断最左端装夹处2.4.4切削用量等参数的确定1.切削用量的计算切削用量选择原则：在保证安全生产，不发生人身、设备事故，保证工件加工质量的前提下，能充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，在不超过机床的有效功率和工艺系统刚性所允许的额定负荷的情况下，尽量选用较大的切削用量。生产中由于有生产效率的要求，所以在粗加工时要在最短的时间内去除最大的余料，其切削参数尽量大些，而精加工时，在保证产品质量的前提下，尽量选择比较大的切削参数。2.确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件直径来选择。其计算公式为：n=1000v/d v-切削速度，单位为mm/min，由刀具的耐用度决定，硬质合金材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取100-150mm/min；n-主轴转速，单位为r/min，D-工件直径，单位为mm。最后根据经验、文献及实验设备，T01刀具的主轴转速取为600r/min。 D-工件直径，单位为mm。 3.确定进给速度 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原则，当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100-150mm/min范围内选取，车外圆，进给速度为150/r，车削螺纹时，进给速度为100/r。刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定默认最高进给速度。4.确定背吃刀量 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2一0.5mm,总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。本零件的切削参数设定如下：1）零件外圆28的加工参数粗加工：背吃刀量1mm 切削速度70mm/min 进给量F=150m/min n=31870/28=795r/min 取n=800r/min精加工： 背吃刀量0.1mm 切削速度90mm/min 进给量F=90m/min n=31890/28=1022r/min 取n=1000r/min 2）零件外圆26的加工参数粗加工：背吃刀量1mm 切削速度70mm/min 进给量F=150m/min n=31870/26=856r/min 取n=900r/min精加工： 背吃刀量0.1mm 切削速度90mm/min 进给量F=90m/min n=31890/26=1100r/min 取n=1100r/min3）零件外圆20的加工参数粗加工：背吃刀量1mm 切削速度70mm/min 进给量F=150m/min n=31870/20=1113r/min 取n=1200r/min精加工： 背吃刀量0.1mm 切削速度90mm/min 进给量F=90m/min n=31890/20=1431r/min 取n=1400r/min4）零件外圆16的加工参数粗加工：背吃刀量1mm 切削速度70mm/min 进给量F=150m/min n=31870/16=1391r/min 取n=1200r/min精加工： 背吃刀量0.1mm 切削速度90mm/min 进给量F=90m/min n=31890/16=1788r/min 取n=1500r/min5）切削螺纹退刀槽参数n=500r/min F=60mm/min6）切削螺纹参数 n=500r/min F=1.5mm/min5.填写数控加工工序卡加工工序卡单位名称产品名称或代号零件名称材料零件图号配合件45钢工序号程序编程夹具名称夹具编号使用设备车间三爪卡盘数控车床数控车间序号工步内容刀具号刀具规格主轴转速/(r/min)进给量/(mm/min)背吃刀量/mm128外圆T01外圆车刀粗800精1000粗150精90粗1 精0.1226外圆T01外圆车刀粗900精1100粗150精90粗1精0.1320外圆T01外圆车刀粗1200精1400粗150精90粗1精0.1416外圆T01外圆车刀粗1200精1500粗150精90粗1精0.15车锥面T01外圆车刀5006车螺纹退刀槽T02外切槽刀500607车削M16螺纹T03外螺纹车刀5001.5编制审核批准共1页6.程编误差及其控制程序编制中产生的误差主要由以下三部分组成：1）几何建模误差：这是用近似方法表达零件轮廓形状时所产生的误差。例如，当需要仿制已有零件而又无法考证零件外形的准确数学表达式时，只能实测一组离散点的坐标值，用样条曲线或曲面拟合后编程。近似方程所表示的形状与原始零件之间有误差，但一般情况下较难确定这个误差的大小。2）逼近误差：包括两个方面：一是用直线或圆弧段逼近零件轮廓曲线或复杂刀具轨迹所产生的误差，减小这个误差的最简单方法是减小逼近线段的长度，但这将增加程序段数量和计算时间。另一方面的误差是在三维曲面加工时采用行切加工方法对实际型面进行近似包络成形，减小这个误差的最简单方法是减小走刀行距，但这不仅会成倍增加程序段数量和计算时间，更重要的是将成倍降低加工效率。3）尺寸圆整误差：它是指计算过程中由于计算精度而引起的误差。在点位数控加工中，程编误差只包含尺寸圆整误差。在轮廓加工中，尺寸圆整误差所占比例较小，相对于其他误差来说，该项误差一般可忽略不计。 对于点位加工和由直线、圆弧构成的二维轮廓加工，基本上不存在程编误差问题。但在复杂轮廓加工特别是三维曲面加工时，程编误差（主要是逼近误差）的合理控制是必须充分重视的问题之一。3.复杂轴类零件数控加工的编程3.1坐标系的确定数控车床坐标系统分为机床坐标系和工件坐标系(编程坐标系)。无论哪种坐标系统都规定与车床主轴轴线平行的方向为z轴，且规定从卡盘中心至尾座顶尖中心的方向为正方向。在水平面内与车床主轴轴线垂直的方向为x轴，且规定刀具远离主轴旋转中心的方向为正方向。1）机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的x，z轴直角坐标系。称为机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，它是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础。2）工件坐标系(编程坐标系)工件坐标系是编程时使用的坐标系，所以又称为编程坐标系。数控编程时，应该首先确定工件坐标系和工件原点。零件在设计中有设计基准。在加工过程中有工艺基准，同时要尽量将工艺基准与设计基准统一，该基准点通常称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立的X、Z轴直角坐标系，称为工件坐标系。3.2程序的编制1.编程M03 S600 T0101; 主轴正转，转速为600 G00 X30 Z2; G01 X0 F150; G00 X30 Z2; G90 X29 Z-70 F15O; 直线循环切削 X28; X27 Z-60; X26; X25 Z-35; X24; X23; X22; X21; X20; X19 Z-20; X18; X17; X16; G00 X12; Z2; G01 X16 Z-2 F150; 切削零件最右端倒角： G00 X16; Z-20; G01 X20 Z-22 F150; 圆锥切削； G00 X16; Z-20; G01 X20 Z-24 F150; G00 X16; Z-2O; G01 X20 Z-26 F150; G00 X16; Z20; G01 X20 Z-28 F150; G00 X16; Z-2O; G01 X20 Z-30 F150; G00 X30 ； Z-35 ； X22 ；G01 X26 Z-37 F150 ；G00 X100 ； Z100 ；T0404 ；G00 X30 ； Z-43 ； X26； G01 Z-45 F150 ；G02 U0 W-10 R10； 顺时针加工圆弧 G00 X30 ； Z-60 ； X26； G03 U2 W-1 R1； 倒圆角 G00 X100 ； Z100 ；T0202 ；G00 X30 ； Z-20 ；G01 X12 F150 ； 加工退刀槽 G00 X100 ； Z100 ；T0303 ；G00 X30 ； Z2 ；G92 X16 Z-15.8 F1.5 ； 螺纹切削 导程为1.5； X15.5 ； X15 ； X14.5 ； X13.835； G00 X100； Z100；T0202；G00 X30； Z2； X28；G01 Z-74.4 X0 F150； G00 X100； Z100； M05； M30；2.数控车床常用的功能指令有准备功能指令G、辅助功能M、刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F。（如表2）表