毕业论文-典型轴类零件数控车床加工编程设计与工艺设计.doc

浙江工业职业技术学院毕业论文（2013届）典型轴类零件数控车床加工编程设计与工艺设计 学生姓名 卢泽昌 学 号 100201209 院 系 数字控制技术分院 专 业 数控技术 指导教师 金维法 完成日期 2013年5月 典型轴类零件数控车床加工编程设计与工艺设计 摘 要 数控车床是应用数控技术的车床，也就是装了数控系统的车床，是严格按照从外部输入加工程序来自动对被加工零件进行车削加工。它是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高科技的产物 数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。本论文主要通过对典型轴类零件的加工工艺分析和加工编程设计，进一步了解与掌握数控原理的理解，零件的识图与合理加工工艺的设计，并且进一步加强对数控G代码编程的熟练应用。关键词 数控 加工工艺 编程 G代码The typical shaft parts CNC lathe programming design and process designAbstract CNC lathe application lathe CNC technology, lathe CNC system that is installed, in strict accordance with the input from the external processing program to automatically turning machining parts to be machined.It is a comprehensive application of computer, automatic control, automatic detection and precision machinery and other high-tech products CNC technology is the modern manufacturing automation, flexible foundation for integrated production, left the CNC technology, advanced manufacturing technology became a forest without trees. The extensive use of CNC technology to bring profound changes to the mode of production, machinery manufacturing, production structure, management style, and its associated benefits and the ability to radiate more difficult to estimate. NC and CNC equipment has become the countrys strategy and reflects the countrys comprehensive national strength level of basic industry, the level of core mark is a measure of the degree of modernization of a countrys manufacturing industry, numerical control machine tools and production process has become manufacturing the development direction of the industry. This thesis through the typical shaft parts processing technology analysis and processing of programming designed to further understanding and mastery the CNC understanding of the principles, parts of the knowledge map and reasonable process design, and further strengthen the skilled application of CNC G-code programming.Keywords CNC machining process programming G code目 录引 言4第一章 数控技术51.1 国内外数控发展概况51.2数控技术发展趋势6 1.2.1性能发展方向61.2.2 功能发展方向8第二章 零件图纸设计与分析122.1 零件图纸设计122.2 机床的选择12第三章 零件的夹具与刀具设计143.1 数控机床夹具143.1.1机床夹具的组成143.1.2机床夹具的作用163.1.3 零件的夹具设计173.2 数控机床的刀具173.2.1 数控刀具的分类173.2.2 数控刀具的选用183.3.3 零件的刀具选用23第四章 零件的加工工艺244.1 数控车削的加工工艺内容244.2数控车削的加工工艺分析244.2.3 零件的工艺步骤27第五章 零件切削用量的选定285.1 切削用量的选择285.2 切削用量的内容28第六章 零件主要操作步骤及程序的编制306.1加工顺序及路线306.2机床的操作步骤:306.3零件的安装及装夹方式30夹具是机床的一种附加装置，工件的装夹与数控车床一般使用三爪自动定心卡盘装夹工件。在机械加工前，必须使工件在机床上或夹具中占据某一正确的位置，当工件定位后，采取一定的机构用外力将工件夹紧，使工件在加工过程中保持定位位置不变，如果工件过长可按一夹一顶工艺安装。306.4数控加工程序的编写31结 论40参考文献42引 言 数控机床是近代发展起来的具有广阔发展前景的新型自动化机床,是高度机电一体化的产品。它综合了电子计算机、自动控制、液压与气动以及精密机械等方面的技术，具有高柔性、高精度与高度自动化的特点。随着数控机床的发展与普及，越来越需要那些既懂得数控加工技术，又能进行数控加工编程的技术人才。 随着现代工业的飞速发展，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高,更新换代频繁。应用数控加工技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造业，并已取得了巨大的经济效益。 数控技术及数控机床的应用，提高了自动化程度高、加工精度高、加工质量稳定、对加工对象的适应性强、生产效率高、易于建立计算机通信网络。成功的解决了加工自动化的问题。用数控机床加工零件，有准确地计划零件的加工工时，减少检验的必要，无需复杂夹具、减小存储空间，减少因误操作造成废品和损坏刀具的可能性。 本论文包括任务书，进度安排表，开题报告等内容，对各种刀具量具的选择和使用，对零件图纸的绘制及标注，对零件的编程操作及加工。第一章 数控技术1.1 国内外数控发展概况 近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、 电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺， 据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5%，中级工占35%，初级工占60%。而发达国家技术工人中，高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。这表明，我们的高级技工在未来510年内仍会有大量的人才缺口。 随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。 而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。而对于数控加工专业，不仅要求从业人员有过硬的实践能力，更要掌握系统而扎实的机加理论知识。因此，既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人。1.2数控技术发展趋势1.2.1性能发展方向 (1)高速高精高效化 速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。 （2）柔性化 包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。 (3)工艺复合性和多轴化 以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。 (4)实时智能化 早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。 1.2.2 功能发展方向 (1)用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟 。(2) 科学计算可视化 科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域.可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示。 （3）插补和补偿方式多样化 多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、样条插补（A、B、C样条）、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。 （4）内装高性能PLC 数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。 （5）多媒体技术应用 多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。1.2.3 体系结构的发展 （1）集成化 采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。 （2）模块化 硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。 （3）网络化 机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。 （4）通用型开放式闭环控制模式 采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。 1.3.智能化新一代PCNC数控系统 当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。 第二章 零件图纸设计与分析2.1 零件图纸设计图1-12.2 机床的选择如上图所示，是由外圆柱面，外圆弧面，外圆锥面，槽，外螺纹，内圆柱面，内圆球面组成，精度公差在0.05mm之间，在普通车床上加工难以保证这样的精度要求，故应在数控车床上加工。此零件采用HNC21华中世纪星的CK6136S高精密卧式数控车床上加工。此系列车床可以对各类轴类与盘类零件的内外圆柱面、锥面，圆弧面，端面等工序的自动切削加工，并能车削公制及英制螺纹、模数及径节螺纹。第三章 零件的夹具与刀具设计3.1 数控机床夹具在机床上加工工件时,为了在工件的某一部位加工出符合工艺规程要求的表面，加工前首先要使工件在机床上占有正确的位置,即定位。由于在加工过程中工件受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还应采用一定的机构，使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。在采用工件定位与夹紧的过程又称为工件的装夹,在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备就称为机床夹具.如数控车床上使用的三爪自定心卡盘或四爪单动卡盘及顶尖,数控铣床上使用的平口钳、风度头等,都是机床夹具. 3.1.1机床夹具的组成 机床夹具按其作用和功能通常可由定位元件、加紧装置、安装连接元件、导向元件、对刀元件和夹具体等几个部分组成。（1）定位元件 定位元件用于确定工件在夹具中的位置，使工件在加工时相对刀具及运动轨迹有一个正确的位置。定位元件是夹具的主要功能元件之一，其定位精度将直接影响工件的加工精度。常用的定位元件有V型块、定位销、定位块等，如图中，定位销2即是定位元件。（2）夹紧装置 夹紧装置用于保持工件在夹具中的既定位置，使工件不致因加工时受到切削力、离心力、振动等外力而改变位置。夹紧装置也是夹具的主要功能元件之一，它通常包括夹紧元件（如压板、压块）、增力装置（如杠杆 、螺旋、偏心轮）和动力源（如气缸 、液压缸）等组成部分.图中快卸垫圈5、螺母7及定位销2上的螺栓构成了夹紧装置。（3）安装连接元件安装连接元件用于确定夹具在机床上的的位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。（4）导向元件和对刀元件用于确定刀具位置并引导刀具进行加工的元件，称为导向元件，如图 中的钻套3就是引导钻头用的导向元件。用于确定刀具在加工前的正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。这类元件共同用于确定夹具与刀具之间所应具有的相互位置，从而保证工件与刀具之间的正确加工位置。（5）夹具体 夹具体是夹具的基础件，用来连接夹具上各个元件或装置使之成为一个整体，夹具体也用来与机床有关部位相连接。如图中夹具体（6）其他元件或装置 根据加工需要，有些夹具上还可以有分度装置、靠模装置、上下料装置、顶出器和平衡块等其他元件或装置3.1.2机床夹具的作用 机床夹具是机械加工过程中必不可少的部分.在机床加工过程中,其最主要的作用是用于装夹工作,使工件在机床上有一个正确的定位.在定位的基础上,机床夹具能起到以下作用; （1）有利于保证工件的加工精度使用夹具能有效保证工件加工质量，提高机床的加工精度等级。如在摇臂钻床上使用钻夹具加工平行孔系时，其位置精度可达0.10-0.20mm，而按普通的划线找正法加工时其位置精度仅能控制在0.40-1.00mm。同时由于受操作者的影响，同批生产零件的质量也不稳定。 （2）可扩大机床的工艺范围 如在数控车床的床鞍上或摇臂钻床的工作台上装上镗模，可以进行箱体或支架类零件的镗孔加工，用以代替镗床加工；在刨床上加装夹具后可代替拉床进行拉削加工等。 （3）可提高生产效率使用夹具后，不仅可省去划线找正刀等辅助时间，而且有时还可采用高效率的多件、多位、机动夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产效率。 （4）可减轻劳动强度 如采用气动、电动夹紧。3.1.3 零件的夹具设计 此零件为轴类零件，零件较简单，采用卧式车床加工，故其夹具为三爪自定心卡盘、车床尾座及活络顶尖等组成。3.2 数控机床的刀具数控刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具；同时“数控刀具”除切削用的刀片外，还包括刀杆和刀柄等附件。3.2.1 数控刀具的分类 数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。（1）根据刀具结构可分为：整体式：刀具为一体，由一个坯料制造而成，不分体；焊接式式：采用焊接方法连接，分刀头和刀杆；机夹式：机夹式又可分为不转位和可转位两种；通常数控刀具采用机夹式！特殊型式：如复合式刀具，减震式刀具等。（2） 根据制造刀具所用的材料可分为：（3） 高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。（3）从切削工艺上可分为车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切断、切槽刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。3.2.2 数控刀具的选用 （1）刀具材料性能 刀具材料不仅是影响刀具切削性能的重要因素，而且它对刀具耐用度、切削用量、生产率、加工成本等有着重要的影响。因此，在机械加工过程中，不但要熟悉各种刀具材料的种类、性能和用途，还必须能根据不同的工件和加工条件，对刀具材料进行合理的选择。 切削时，刀具在承受较大压力的同时，还与切屑、工件产生剧烈的摩擦，由此而产生较高的切削温度；在加工余量不均匀和切削断续表面时，刀具还将受到冲击，产生振动。为此，刀具切削部分的材料应具备下列基本性能。 硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必须大于工件材料的硬度，一般情况下，要求其常温硬度在60HRC以上。通常，刀具材料的硬度越高，耐磨性也越好，刀具切削部分抗磨损的能力也就越强。耐磨性还取决于材料的化学成分、显微组织。刀具材料组织中硬质点的硬度越高，数量越多，晶粒越细，分布越均匀，则耐磨性越好。此外，刀具材料对工件材料的抗黏附能力越强，耐磨性也越好。 强度和韧性。由于切削力、冲击和振动等作用，数控车床刀具材料必须具有足够的抗弯强度和冲击韧性，以避免刀具材料在切削过程中产生断裂和崩刃。 耐热性与化学稳定性。耐热性是指刀具材料在高温下保持其硬度、耐磨性、强度和韧性的能力。耐热性越好，则允许的切削速度越高，同时抵抗切削刃塑性变形的能力也越强。 化学稳定性是指刀具材料在高温下不易和工件材料、周围介质发生化学反应的能力。化学稳定性越好，刀具的磨损越慢。除此之外，刀具材料还应具有良好的工艺性和经济性。如工具钢淬火变形要小加工中心，脱碳层要浅及淬透性要好；热轧成形刀具应具有较好的高温塑性等。(2) 常用刀具材料 高速钢。高速钢是一种加入较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢，有较高的热稳定性，切削温度达500650C时仍能进行切削，有较高的强度、韧性、硬度和耐磨性。其制造工艺简单，容易磨成锋利的切削刃，可锻造，这对于一些形状复杂的工具，如钻头、成形刀具、数控车床拉刀、齿轮刀具等尤为重要，是制造这些刀具的主要材料。 高速钢的品种繁多；按切削性能可分为普通高速钢和高性能高速钢；按化学成分可分为钨系、钨钼系和钼系高速钢；按制造工艺不同，分为熔炼高速钢和粉末冶金高速钢。 a普通高速钢。国内外使用最多的普通高速钢是W6M05Cr4V2(M2钼系)及W18Cr4V(W18钨系)钢，含碳量为0?09，硬度6366HRC，不适于高速和硬材料切削。 新牌号的普通高速钢W6M03Cr4V(W9)是根据我国资源情况研制的含钨量较多、含钼量较少的钨钼钢。其硬度为65665HRC，有较好硬度和韧性的配合，热塑性、热稳定性都较好，焊接性能、磨削加工性能都较高，磨削效率比M2高20，表面粗糙度值也小。 b高性能高速钢指在普通高速钢中加入一些合金，如Co、A1等，使其耐热性、耐磨性又有进一步提高，热稳定性高。但综合性能不如普通高速钢，数控车床不同牌号只有在各自规定的切削条件下，加工中心才能达到良好的加工效果。我国正努力提高高性能高速钢的应用水平，如发展低钴高碳钢W12M03Cr4V3CoSSi、含铝的超硬高速钢W6MoSCr4V2A!、W10M04Cr4V3A1，提高韧性、热塑性、导热性，其硬度达6769HRC，可用于制造出口钻头、铰刀、铣刀等。 c粉末冶金高速钢。可以避免熔炼法炼钢时产生的碳化物偏析。其强度、韧性比熔炼钢有很大提高。可用于加工超高强度钢、不锈钢、钛合金等难加工材料。用于制造大型拉刀和齿轮刀具，特别制造是切削时受冲击载荷的刀具效果更好。 硬质合金。硬质合金是由高硬度、高熔点的金属碳化物(如WC、TiC等)粉末，以钴(C。)为黏结剂，用粉末冶金方法制成的。硬质合金的硬度、耐磨性、数控车床耐热性都很高，硬度可达8993HRA，在8001000C还能承担切削，耐用度较高速钢高十几倍，允许采用的切削速度达100300mmiD_，甚至更高，约为高速钢刀具的410倍，并能切削一般工具钢刀具不能切削的材料(如淬火钢、玻璃、大理石等)。但其抗弯强度较高速钢低，仅为0915GPa；冲击韧度差，切削时不能承受大的振动和冲击负荷。 硬质合金以其切削性能优良被广泛用作刀具材料，如车刀、加工中心端铣刀以至深孔钻等。它制成各种形式的刀片，然后用机械夹紧或用钎焊方式固定在刀具的切削部位上。 常用的硬质合金牌号按其金属碳化物的不同分为三类： 钨钴类(国家标准代号为YG，数控车床ISO标准代号为K)； 钨钛钴类(国家标准代号为YT，IS()标准代号为P)； 钨钛钽(铌)类(国家标准代号为YW，ISO标准代号为M)。 常用硬质合金刀片牌号性能及用途。 按不同加工对象所排出的切屑形状又可分为： P类适于加工长切屑的黑色金属(钢)，以蓝色为标志； M类适于加工长切屑或短切屑的黑色金属和有色金属，以黄色为标志； K类适于加工短切屑的黑色金属(铸铁)、有金属及非金属材料，以红色为标志。 其他刀具材料。 a涂层刀具。涂层刀具是在韧性较好的硬质合金基体或高速钢刀具基体上，加工中心涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属化合物而获得的。常用的涂层材料有TiC、TiN等。 b陶瓷。陶瓷分纯A1：()，陶瓷及A12()：TiC混合陶瓷两种，它们有很高的硬度(9195HRA)和耐磨性；有很高的耐热性，在1200C以上还能进行切削；切削速度比硬质合金高25倍；但其脆性大，抗弯强度低，冲击韧度差，易崩刃，使其使用范围受到限制。 c金刚石。金刚石与立方氮化硼称为超硬刀具。金刚石是碳的同素异形体，是目前最硬的物质，显微硬度可达10000HV。 d立方氮化硼。立数控车床方氮化硼(CBN)是由六方氮化硼(白石墨)在高温高压下转化而成的，是20世纪?o年代发展起来的新型刀具材料。其主要优点如下： 有很高的硬度(80009000HV)及耐磨性，仅次于金刚石；加工中心有比金刚石高得多的热稳定性，1400C时不发生氧化，与大多数金属、铁系材料都不起化学作用，因此能高速切削高硬度的钢铁材料及耐热合金，刀具的黏结与扩散磨损较小；有较好的导热性，与钢的摩擦因数较小；抗弯强度与断裂韧性介于陶瓷与硬质合金之间。3.3.3 零件的刀具选用（1） 零件的外圆柱面及端面用到95端面车刀、93外圆车刀。（2） 零件的外螺纹用到60外螺纹车刀（3） 零件的内孔面用到93内孔车刀（4） 零件的外槽用到4mm外槽刀（5） 其他刀具：5mm中心钻、30麻花钻第四章 零件的加工工艺4.1 数控车削的加工工艺内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。其主要内容包括以下几个方面： （一）选择并确定零件的数控车削加工内容；（二）对零件图纸进行数控车削加工工艺分析；（三）工具、夹具的选择和调整设计；（四）工序、工步的设计；（五）加工轨迹的计算和优化；（六）数控车削加工程序的编写、校验与修改；（七）首件试加工与现场问题的处理；（八）编制数控加工工艺技术文件；总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。4.2数控车削的加工工艺分析 工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定得合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。为了编制出一个合理的、实用的加工程序，要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理、性能特点及结构。掌握编程语言及编程格式，还应熟练掌握工件加工工艺，确定合理的切削用量、正确地选用刀具和工件装夹方法。因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地进行数控车削加工工艺分析。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数控车床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。4.2.1零件图分析 零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务。主要进行尺寸标注方法分析、轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析。此外还应分析零件结构和加工要求的合理性，选择工艺基准。 1尺寸标注方法分析 零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点，以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准，可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准。计算转化各尺寸，以简化编程计算。 2轮廓几何要素分析 在手工编程时，要计算每个节点坐标。在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此在零件图分析时，要分析几何元素的给定条件是否充分。 3精度和技术要求分析 对被加工零件的精度和技术进行分析，是零件工艺性分析的重要内容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方式、刀具及切削用量等。其主要内容包括：分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求，若达不到，允许采取其他加工方式弥补时，应给后续工序留有余量；对图纸上有位置精度要求的表面，应保证在一次装夹下完成；对表面粗糙度要求较高的表面，应采用恒线速度切削（注意：在车削端面时，应限制主轴最高转速)。 4.2.2 划分工序及拟定加工顺序 （1）工序划分的原则 在数控车床上加工零件，常用的工序的划分原则有两种。 保持精度原则。工序一般要求尽可能地集中，粗、精加工通常会在一次装夹中全部完成。 为减少热变形和切削力变形对工件的形状、位置精度、尺寸精度和表面粗糙度的影响，则应将粗、精加工分开进行。 提高生产效率原则。为减少换刀次数，节省换刀时间，提高生产效率，应将需要用同一把刀加工的加工部位都完成后，再换另一把刀来加工其他部位，同时应尽量减少空行程。 确定加工顺序 制定加工顺序一般遵循下列原则 ： 先粗后精。按照粗车半精车精车的顺序进行，逐步提高加工精度。 先近后远。离对刀点近的部位先加工，离对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。此外，先近后远车削还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。 内外交叉。对既有内表面又有外表面需加工的零件，应先进行内外表面的粗加工，后进行内外表面的精加工。 基面先行。用作精基准的表面应优先加工出来，定位基准的表面越精确，装夹误差越小。 4.2.3 零件的工艺步骤(1) 先夹住毛胚左端，用95端面车刀平端面。(2) 用93外圆车刀车削48、锥度11外圆锥面，22外圆弧面，31、18两档外圆柱面至精度要求。(3) 用63外螺纹车刀18x3(P1.5)的螺纹达到通规通止规止。(4) 退刀至安全点。(5) 掉头装31的外圆。 (6) 平左端面控制好总长。(7) 用5mm中心孔打麻花钻指引空。(8) 用93外圆车刀车削42外圆柱面，R4圆弧倒角面，c1x45倒角至加工精度要求。(9) 用刀宽为4mm的切槽刀加工槽至达到精度要求。(10)用20的麻花钻钻深度为33mm的孔。(11)用30内孔刀按先粗后精的加工工序加工内孔32的孔和R16的内圆弧面至精度要求。(12)退刀至安全点。(13)卸零件进行精度测量。第五章 零件切削用量的选定5.1 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，包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等，并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。这在实际中也很难掌握，要有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。切削用量的选择原则是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。值得注意的是，切削用量（主轴转速、切削深度及进给量）是一个有机的整体，只有三者相互适应，达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。5.2 切削用量的内容 切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命，一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。 （1）切削速度：是指刀具切削刃上某一点相对于工件主运动的瞬间速度。大多数切削加工的主运动采用回转运动。回转体（刀具或工件）上外圆或内孔某一点的切削速度Vc（m/s或m/min）的计算公式为： 式中 d工件或刀具上某一点的回转直径（mm）； n工件或刀具的转速（r/s或r/min）；在转速n一定时，切削刃上各点的切削速度不同，考虑到切削用量将影响刀具的磨损和已加工表面的质量等，确定切削用量时应取最大的切削速度，如外圆车削时应取待加工表面的切削速度。（2） 进给量：是工件或刀具每转一周时两者沿进给运动方向的相对位移。符号用 f。，单位为mm/r。（3） 背吃刀量：是指待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，单位mm。它表示切削刃切入工件的深度，因而在切削用量手册中常称为切削深度。第六章 零件主要操作步骤及程序的编制6.1加工顺序及路线 平端面车削工件粗车外圆锥度圆弧精车外圆锥度圆弧调头平端面车槽车螺纹。6.2机床的操作步骤:先将机床开机回零、刀具安装上架、工件装夹好，将工件程序输入并验证程序，根据加工步骤的顺序进行对刀并设定刀具数据，偏置原点单段加工运行，程序修正后，偏置原点连续加工运行，修改刀具数据控制工件精度，程序修止，返回原点单段运行将工件加工至精度要求。程序结束，取下工件进行另端加工，步骤与上相同。6.3零件的安装及装夹方式 夹具是机床的一种附加装置，工件的装夹与数控车床一般使用三爪自动定心卡盘装夹工件。在机械加工前，必须使工件在机床上或夹具中占据某一正确的位置，当工件定位后，采取一定的机构用外力将工件夹紧，使工件在加工过程中保持定位位置不变，如果工件过长可按一夹一顶工艺安装。6.4数控加工程序的编写下面是零件图1-1的加工程序，采用华中系统编程。数控车床程序卡零件毛坯50X136mm编写日期零件名称圆弧锥度阶梯轴图号零 件图（1）材料45车床型号CK6136S夹具名称三爪卡盘实训车间数控实训中心程序号O0001编程原点：工件左端面与中心轴线交点程 序段 号程 序说 明N10O0001文件名N200001程序名N30G90绝对编程N40M03S800主轴正转，转速800r/minN50T0101刀具选择：1号刀N60G00X53Z5快速点定位，工件加工起始点N70G71U2R5P1Q2X0.5Z0.3F120循环指令N80G00X100退刀N90Z100退刀N100M05主轴停止旋转N110M00程序停止N120M03S1000主轴正转，转速为1000r/minN130T0101刀具选择：1号刀N140G00X53Z5循环开始，快速定位N150N1G00X14快速定位N160G01Z0F120开始加工，进给120mm/minN170X18Z-2车削2X45的倒角N180Z-28车削X18Z-28的台阶N190X29定位到X19N200X31Z-29车削1x45的倒角N210X31Z-51车削x31z-51的台阶N220G03X44Z-67R22车削R22的圆弧N230G01X48Z-88车削X48Z-88斜度N240X48Z-91车削X48Z-91的台阶N280N2G00X53快速退刀N290G00X100退刀N300Z100退刀N300M05主轴停转N310M30程序结束程序号O0002编程原点:工件左端面与中心轴线交点程序段号程 序说 明N10O0002文件名N200002程序名N30G90绝对编程N40M03S400主轴正转，转速400r/minN50T0404刀具选择：4号刀N60G00X22Z5快速点定位，工件加工起点N70G82x17.7z-20f3三角螺纹加工指令N80X17.5螺纹第一刀切削N90X17.3螺纹第二刀切削N100X17.1螺纹第三刀切削N110X16.9螺纹第四刀切削N120X16.7螺纹第五刀切削N130X16.5螺纹第六刀切削N140X16.3螺纹第七刀切削N150X16.1螺纹第八刀切削N160X16.05螺纹第九刀切削N170G00X100退刀N180Z100退刀N190M05主轴停转N200M30程序结束程序号O0003编程原点：工件左端面与中心轴线交点程序段号程序说明N10O0003文件名N200003程序名N30G90绝对编程N40M03S700主轴正转，转速700r/minN50T0101刀具选择：1号刀N60G00X45Z5快速点定位,工件加工始点N70G71U1R2P1Q2X0.5Z0.1F100循环指令N80G00X100退刀N90Z100退刀N100M05主轴旋转停止N110M00程序停机N120M03S1000主轴正转,转速1000r/minN130T0101刀具选择:3号刀N140G00X45z5循环开始,快速定位在X45Z5的位置N150N1G00X34Z4快速定位到x34z4N170G01Z0F120开始加工,进给120mm/minN180G03X42Z-4F4车削R4Y圆弧倒角N190G01x42z34车削x42z-34的台阶N200X40z-35车削x40z-35的倒角N210X40Z-43车削x40z-43的台阶N220N2G01x45退刀N230G00x100退刀Z100退刀N240M05主轴旋转停止N250M30程序结束程序号O0004刀宽4mm，