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数控车削加工工艺及编程设计.doc

典型轴的数控车削加工工艺及编程设计【优秀】【数控编程类】【SK010】

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关键词：: 典型轴数控车削加工工艺编程数控编程

资源描述：

典型轴的数控车削加工工艺及编程设计【优秀】【数控编程类】【SK010】

【26页@正文9200字】【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609 】

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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

摘要2

引言5

1、数控加工基础5

1.1 数控机床简介5

1.2 数控车削加工指令简介5

1.2.1 F功能6

1.2.2 S功能6

1.2.3 T功能6

1.2.4 辅助功能字M6

1.2.5 准备功能字G6

2、典型车削零件的工艺分析6

2.1 零件图6

2.2工艺分析7

2.2.1 工艺分析方法7

2.2.2零件图的工艺性分析：7

2.2.3切屑用量的选择：7

2.3工件的装夹和夹具选择8

2.3.1夹具的分类：8

2.3.2工件在数控车床上的装夹：8

2.4数控刀具的使用8

2.4.1数控机床的刀具特点：8

2.4.2数控车削的刀具与选用：8

2.5 加工工艺设计9

2.5.1零件工艺分析9

2.5.2 确定装夹方案10

2.5.3 工步设计10

2.5.4确定走刀路线11

2.5.5 确定切削用量15

2.5.6加工刀具卡片15

3、数控车削加工程序编制15

3.1数控机床的编程方法15

3.1.1手工编程15

3.1.2自动编程15

3.2 数控加工程序编制15

3.2.1 数学处理16

3.2.2 加工程序清单18

3.3 零件加工的仿真19

结束语24

致谢25

参考文献26

数控车削加工工艺及编程设计

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

1.1 数控机床简介

数控机床又称数字控制（Numerical control,简称NC）机床。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，CNC,驱动装置，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： ⑴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 ⑵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⑶ 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）CNC装置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。

参考文献

1. 张超英, 《数控机床加工工艺、编程及操作实训》,高等教育出版社，2003.9

2. 倪森寿，《机械制造基础》，高等教育出版社，2005.1

3. 陈立德，《机械设计基础》，高等华教育出版社，2004.7

4. 李一民，《数控机床》,东南大学出版社,2005.7

5. 隋秀凛，《现代制造技术》，高等教育出版社，2002.11

6. 于荣贤等，《机械制图与计算机绘图》，机械工业出版社，2004.3

7．顾京，《数控加工编程及操作》，顾京主编，高等教育出版社，2003 .7

8．赵长明刘万菊，《数控加工工艺及设备》，高等教育出版社 2005.9

9．陈洪涛，《数控加工工艺及编程》，高等教育出版社，2006.10

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内容简介：: 综合实践报告姓名：学号：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，由于数控化加工可以让机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率方向发展,最重要的一点是还可以利用现有的普通车床，对其进行数控化改造，这样可以降低成本，提高效益。近年来,我国世界制造业加工中心地位逐步形成，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，我们机电一体化专业里也开设了数控技术这门课程，为了提高我们的就业能力,进一步提高我们的数控技术水平，让我们更清楚更明白更真实地学习数控技术，自2009年12月至2010年6月期间，学校安排我们出去顶岗实习，此次顶岗实习与在学校的实训有所不同，顶岗实习是安排我们去工厂实际操作，此次实习不仅是为了传授我们知识，更是教育我们职业道德的阶段，让我们真正体验数控技术的应用。记得在校的时候，我就在网上搜索相关知识，了解到数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。而如今，当自己真正踏入工厂时，发现那些数据更本反应不出什么，刚进厂时，看到厂内的设备，简直不敢想象这都是人做出来的吗？这时自己才真正意思到当今数控技术的应用之高超，数控机床它不仅解决了传统的难以加工的零件，更能够为人们减少大量的劳动力，加工高精度零件。此次实习时我被分配到了数控车组，在实习过程中,师傅耐心地给我讲解数控车床操作面板上面每个指令的使用，在师傅的指导下，我们很快就上手了，踏入了数控这个门槛，师傅还适当地给我布置些课后作业，当然只是用来检验我的学习效果，并不用来在机床上操作，我一直积极认真地对待师傅布置给我的每一个任务。在机床空闲时，师傅也会拿一些废品给我当试件，每次自己加工时心里总有种说不出的兴奋感，同时也有一定的压力，万一做不好把机床搞坏了咋办，每当我跟师傅这样说时，师傅总是在我背后支持我，同时也给与指导，一旦出现错误的地方他都及时的给我指出。下面来认识一下我此次实习过程中所操作的数控车床吧。项目 item名称 name单位unit数控车床 YF35-XC主轴 Main shaft轴承bearing 系列series前front 3后rear 2 锥度taper MT-6 莫氏Morse #6电机main shaft motorKW4(变频)frequency conversion转速rotating speed of main shaftr/min50-4000主轴通孔hole of main shaftmm56主轴鼻端 nose of the main shaft系列seriesA2-5床身 Lathe body床身与水平面倾斜度degrees between lathe and horizontal inclination度degree30机械钻铣削动力头power of processing 伺服电机servo motorKW气动钻铣削动力头power of pneumatics 气源压力gas pressureBarX/Z轴电机axle motor 伺服电机servo motorKW1.5冷却泵电机cooling bump motor自带电机attached KW0.125精度precision圆度circular100L(mm)0.003锥度 taper100L(mm)0.003同轴度coaxial100L(mm)0.003表面粗糙度surface coarseness系列series0.41.6位置精度accuracy of position 定位精度accuracy of position um2.5重复定位精度repositionum2.5快速进给速度rapid traverse X/Z轴axlem/min20/20行程travel移动范围moving range X/Zmm350/270刀架台到主轴中心高height from knife block to main shaftmm52加工范围processing range最大回转直径max rotary diametermm320最大可通棒材直径max processing diametermm45最大加工长度max processing lengthmm150刀架knife block刀架最大装刀量max amount of knivespiece8刀架方式mode of knife block系列series排刀horizontal structure其它others机床平均功率average power of the latheKW/h2.0润滑泵容量volume of the lubricating pumpL2机床液压站液压油hydraulic oil#30机床润滑油 lubricant#68机床重量weightkg2200机床外形尺寸dimension L/W/H1730X1300X1650实习总结时光总是匆匆而逝，很快6个月就这样过去了。马上临近毕业了，我们就要步入社会，面临就业了，就业单位不会像老师那样点点滴滴细致入微地把要做的工作告诉我们，更多的是需要我们自己去观察、学习、总结。不具备这项能力就难以胜任未来的挑战。随着科学的迅猛发展，新技术的广泛应用，会有很多领域是我们未曾接触过的，只有敢于去尝试才能有所突破，有所创新。6个月的数控实习带给我们的，不全是我们所接触到的那些操作技能，也不仅仅是通过几项工种所要求我们锻炼的几种能力，更多的则需要我们每个人在实习结束后根据自己的情况去感悟，去反思，勤时自勉，有所收获，使这次实习达到了他的真正目的。最后感谢学校给于我们这个实习的机会去认识新的环境，同时也感谢*公司给于我这样的发展平台，更加感谢*师傅毫无保留的教给我技术，也感谢我的父母辛辛苦苦把我养大，我会以你们为荣，将来成为社会上有用之人，用我所学的技术报效社会、报效祖国、孝敬父母，做个有情有义的好青年。第 1 页共 26 页*职业技术学院职业技术学院毕业论文（20102010 届）届）数控车削加工工艺及编程设计数控车削加工工艺及编程设计学生姓名学生姓名学学号号系系别别专专业业指导教师指导教师完成日期完成日期第 2 页共 26 页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：关键词：数控车床；毕业设计；刀具；车削加工第 3 页共 26 页目录摘要.2引言.51、数控加工基础.51.1 数控机床简介.51.2 数控车削加工指令简介.51.2.1 F 功能 .61.2.2 S 功能 .61.2.3 T 功能 .61.2.4 辅助功能字 M .61.2.5 准备功能字 G .62、典型车削零件的工艺分析.62.1 零件图.62.2 工艺分析.72.2.1 工艺分析方法.72.2.2 零件图的工艺性分析： .72.2.3 切屑用量的选择： .72.3 工件的装夹和夹具选择.82.3.1 夹具的分类： .82.3.2 工件在数控车床上的装夹： .82.4 数控刀具的使用.82.4.1 数控机床的刀具特点： .82.4.2 数控车削的刀具与选用： .82.5 加工工艺设计.92.5.1 零件工艺分析 .92.5.2 确定装夹方案.102.5.3 工步设计.102.5.4 确定走刀路线 .112.5.5 确定切削用量.152.5.6 加工刀具卡片 .153、数控车削加工程序编制.15第 4 页共 26 页3.1 数控机床的编程方法.153.1.1 手工编程 .153.1.2 自动编程 .153.2 数控加工程序编制.153.2.1 数学处理.163.2.2 加工程序清单.183.3 零件加工的仿真.19结束语.24致谢.25参考文献.26第 5 页共 26 页数控车削加工工艺及编程设计引引言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 1、数控加工基础、数控加工基础 1.1 数控机床简介数控机床又称数字控制（Numerical control,简称 NC）机床。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，CNC,驱动装置，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，直线第 6 页共 26 页滚动导轨等。2）CNC 装置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。 1.2 数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 FANUC 0T 数控系统简单介绍编程指令： 1.2.1 F 功能F 指令用于控制切削进给量在程序中有两种使用方法：（1）每转进给量单位 mm/r （2）每分进给量单位 mm/min 1.2.2 S 功能 S 功能指令用于控制主轴转速最高转速限制 G50 恒线速控制 G96 恒线速取消 G97 1.2.3 T 功能 T 功能指令用于选择加工所用刀具编程格式 T 1.2.4 辅助功能字 M M00 程序停止 M03 主轴顺时针旋转 M05 主轴旋转停止 M30 程序停止，程序复位到起始位置 1.2.5 准备功能字 G G00 快速移动点定位第 7 页共 26 页G01 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补G04 暂停 G41/42 刀具圆弧半径左/右补偿 G40 刀具圆弧半径补偿取消 G90 单一固定循环 G71 外圆粗切循环 G70 外圆切削循环精加工2 2、典型车削零件的工艺分析、典型车削零件的工艺分析2.1 零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 2.1 所示: 材料为 45 钢，毛坯为：40mm135mm下图为加工零件毛坯的二维图形如图 2.3 所示：第 8 页共 26 页图 2.3 毛坯图 2.2 工艺分析2.2.1 工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。2.2.2 零件图的工艺性分析：（1）分析零件的几何要素：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。2.2.3 切屑用量的选择：（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），在切削系统第 9 页共 26 页强度、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 0.2 0.4 mm （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。查阅切削用量手册生产实践经验2.3 工件的装夹和夹具选择2.3.1 夹具的分类：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，操第 10 页共 26 页作方便，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。2.3.2 工件在数控车床上的装夹：（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 Z 轴）找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 Z 轴与车床主轴的回转中心重合。（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。2.4 数控刀具的使用2.4.1 数控机床的刀具特点：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。2.4.2 数控车削的刀具与选用：第 11 页共 26 页（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 515。（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35。2.5 加工工艺设计 2.5.1 零件工艺分析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，精度上的要第 12 页共 26 页求较高，并且粗糙度的要求也较高，鉴于达到这种效果，故选用 FANUC 0T 系统的数控车床加工，(标准后置刀架)如图 2.4 所示：2.5.2 确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 0.2 精加工余量; （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 0.1 精加工余量；（2）切槽；（3）外圆精加工至尺寸；（4）车螺纹 M32。 2.5.3 工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 2-1 表所示：表 2-1 工步设计零件号SZ712零件名称轴编制日期2010.4 月程序号00001编制季健使用道具名称切削用量工步号程序段号工部内容刀片材质道具号S 功能F 功能切深/mm粗车刀1N4端面及外圆粗加工，(复合固定循环指令)留 0.2mm 精P10T0101S600F0.33mm第一次装夹第 13 页共 26 页加工余量精车刀2N21外圆精加工至尺寸P10T0101S800F0.10.1mm切槽刀3N24切槽P10T0202S600F0.36.5mm4N39端面及外圆粗加工(单一循环)留0.1mm 精加工余量P10T0101S600F0.22mm5N56切槽P10T0202S600F0.22.0mm6N48外圆精加工至尺寸(复合循环)P10T0101S800F0.10.1mm7N69P10T0303S800F1.51.299mm第二次装夹2.5.4 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 G71 指令进行粗加工，而后 G70 指令进行精加工完成。选用35菱形刀（刀尖半径 0.4）走刀路线及加工部位如下图 2.52.7 所示:第 14 页共 26 页图 2.5 第一次装夹循环车削走刀路线图图 2.6 第一次装夹精加工走刀路线图图 2.7 第一次装夹车槽走刀路线图第 15 页共 26 页二次装夹粗车用 G90 指令循环粗加工，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 0.4mm。走刀路线及加公路线如图 2.82.11 所示：图 2.8 第二次装夹轮廓粗车走刀路线图 2.9 第二次装夹车槽走刀路线图第 16 页共 26 页2.10 第二次装夹精加工路线图图 2.11 第二次装夹车螺纹走刀路线图2.5.5 确定切削用量（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。第 17 页共 26 页（2）表面及端面时主轴转速 S=600r/min 切槽时 S=600r/minF=0.2 车螺纹时S=800r/min f=1.5 其余部分 f=0.20.25。精车时主轴转速 S=800 进给量 f=0.1mm/r。 2.5.6 加工刀具卡片：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 2-2 所示：编制产品名称零件名称轴季健工步号刀具号刀具名称刀片型号刀尖半径 mm刀具长度mm1T01成型车刀35菱形刀0.4602T02切槽刀603T03螺纹刀60603 3、数控车削加工程序编制、数控车削加工程序编制3.1 数控机床的编程方法3.1.1 手工编程：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。3.1.2 自动编程：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 CAD/CAM 软件，实现造型及图象自动编程。最为典型的软件是 Master CAM，其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。3.2 数控加工程序编制第 18 页共 26 页3.2.1 数学处理图中未标出的尺寸通过画图得出，具体数值如图 2.12 所示：图 2.123.2.2 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2010.4 月程序号00001轴编制人季健00001程序名1G00 X120.0 Z50.0;确定起刀点2M03 S600;主轴转动3T0101;调用一号刀采用一号刀补4G00 X45.0 Z0.0;确定切端面的起点5G01 X-1.0 F100;切端面6G01 X45.0 Z5.0;确定 G71 的循环起点7G71 U3.0 R1.0;G71 指令参数8G71 p10 Q20 U0.2 W0.2 F100;G71 指令参数9N10 G00 G42 X21 F100 精加工程序开始第 19 页共 26 页S800;10G01 Z1.0;把刀移动到 Z1 的位置11X25 Z-1.0;切削倒角12Z-16.0;切削圆柱面13X34.0;把刀移到 34 外圆处14X38 Z-46.0;切削圆锥面15Z-56.0;切削圆柱面16X39;把刀沿 X 车到 39 外圆处17W-6.82;沿 Z 向切削圆柱18G02 W-19.36 R20.0;切削顺弧19G01 W-7.0;切削圆柱20N20 G00 X45.0;精加工程序结束21G70 P10 20;程序精加工22G00 X120.0 Z50.0;退刀到起刀点23T0100;取消一号刀补24T0202;调用二号刀且采用二号刀补25G00 X60.0 Z-56.0;把刀定到指定点26G01 X25 F100;切槽27G04 X1.0;暂停一秒28G01 X45.0;沿 X 向退刀 45 外圆处29Z-51.0;沿 Z 向移到 Z-5130X25;切槽31G04 X1.0;暂停一秒32G01 Z-56.0;光整槽33G00 60.0;沿 X 退刀远离工件34X120.0 Z50.0;回到起刀点35M05;主轴停止转动第 20 页共 26 页36M30程序停止（2）第二次装夹加工程序:00002程序名1G00 x120.0 z50.0建立工件坐标系2M03 S600;主轴转动3T0101;调用一号刀采用一号刀补4G00 X45.0 Z0.0;把刀定到相应点5G01 X-1.0 F80;切端面6G01 X42.0 Z5.0;定循环起点7G90 X38.0 Z-45.0 F0.2;单一固定循环切圆柱8X36.1;单一固定循环切圆柱9X34.0 Z-20.0;单一固定循环切圆柱10X32.1;单一固定循环切圆柱11G00 X120.0 Z50.0;退刀到起刀点12T0100;取消一号刀补13T0202;调用二号刀采用二号刀补14G00 45.0 Z5.0;快速移动刀到接近工件的某一点15G01 Z-45.0 F80;沿 Z 向移动刀到相应点16X32.0;切槽17G04 X1.0;暂停一秒18G00 X45.0;沿 X 向退刀离开工件19X120.0 Z50.0;回到起刀点20T0200;取消二号刀补21T0101;调用一号刀用一号刀补22G00 X32.0 Z5.0;把刀移到接近工件的一第 21 页共 26 页点23G01 Z-20.0 F80;精加工轮廓24X36.0 Z-22.0;精加工轮廓25Z-38.0;精加工轮廓26X32.0 Z-40.0;精加工轮廓27Z-45.0;精加工轮廓28X45.0;沿 X 向退刀离开工件29G00 X120.0 Z50.0;退刀到起刀点30T0100;取消一号刀补31T0303;调用三号刀采用三号刀补32G00 X40.0 Z-19.0;把刀移动到相应点33G97 S300取消恒线速转动34G92 X35.1 Z-38.0 F2.0;单一固定循环切削螺纹35X34.5;单一固定循环切削螺纹36X33.9;单一固定循环切削螺纹37X33.5;单一固定循环切削螺纹38X33.4;单一固定循环切削螺纹39G00 X120.0 Z50.0;退刀到起刀点40T0300;取消三号刀补41M05;主轴停止42M30程序结束3.3 零件加工的仿真（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第 22 页共 26 页模拟仿真的机床上。（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 MDI 控制的 Program 下输入 G01 U-X F0.3，点击循环启动，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。

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