轴类零件的数控加工工艺分析

前 言在日益发展的生活中，机械行业的重要性是不言而喻的，而机械更新换代的迅捷也使得其竞争日益激烈。在其中，数控技术越来越起着决定性的作用。随着数控技术的发展，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，还其他的一些重要行业发展起着越来越重要的作用。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。本文是对典型轴套类零件加工技术的应用及工艺性分析，结合数控加工的特点，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、机床的选择、零件的装夹、刀具的选择、切削用量的确定、工艺路线的制订、数控加工工艺的填写、数控加工程序的编写，最终形成可以指导生产的工艺文件。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。目 录前言-2摘要-5第一章 零件加工工艺分析1.1 零件图的工艺分析-71.2 零件图纸中的尺寸标注分析-81.3 零件的结构工艺性分析-81.4 零件毛坯的选择-91.5 确定零件的定位基准和装夹方式-101.5.1 粗基准选择原则1.5.2 精基准选择原则1.5.3 定位基准1.5.4 装夹方式第二章 数控加工工艺方案的制定2.1 加工方法的选择-112.2 加工方案的确定-122.3 工序与工歩的划分-123.3.1 按工序划分3.3.2 按工歩的划分 2.4 确定加工顺序及进给路线-133.4.1 零件加工必须遵守的安排原则3.4.2 进给路线2.5 加工机床的选择-142.6 刀具的选择-142.7 量具的选择-162.8 冷却液的选择-17第三章 切削用量的选择3.1 切削用量的选择原则-183.2 背吃刀量的选择-193.3 主轴转速的选择-193.4 进给量或进给速度的选择-203.5 编程误差及其控制-213.5.1 编程误差3.5.2 误差控制第四章 SIEMENS 802C 常用编程指令 4.1 常用 G 指令代码功能表 -224.2 常用 M 指令代码功能表-23第五章 数控加工工艺过程卡片5.1 数控车削加工工艺过程卡片-245.2 数控车削加工零件工序卡片-255.3 数控车加工刀具卡片-26第六章 程序编制及模拟运行6.1 编写数控加工程序-276.2 程序的模拟运行-296.3 零件的加工-296.4 加工结果检测-29第七章 设备简介7.1 西门子 802C 数控系统简介-307.2 CK6141 数控车床简介-31毕业设计总结-33参考文献-34致谢-35摘 要本文是对典型轴类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、定位基准的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺卡片的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。关键词：数控；零件加工；分析；加工工艺。AbstractThis paper is the typical shaft parts processing technology and the application of nc machining technology analysis, is mainly to the parts diagram analysis, blank choice, the choice of the locating datum, parts of the clamping, process route of making, tool selection, cutting dosage, the determination of nc machining process card, and fill in the nc machining program writing. Choosing the right processing method, design reasonable processing process, give full play to the nc machining of high quality, high efficiency and low cost characteristics.Key Words: CNC; Parts processing; Analysis; Processing technology.第一章 零件加工工艺分析零件的数控加工工艺分析是编制数控程序中最重要而又极其复杂的环节，也是数控加工工艺方案设计的核心工作，必须在数控加工方案制定前完成。一个合格的编程职员对数控机床及其控制系统的功能及特点，以及影响数控加工的每个环节都要有一个清楚、全面的了解，这样才能避免由于工艺方案考虑不周而可能出现的产品质量题目，造成无谓的人力、物力等资源的浪费。全面公道的数控加工工艺分析是进步数控编程质量的重要保障。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行具体的数控加工工艺分析，以终极确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。零件工艺性分析也是数控规划的第一步，在此基础上，方可确定零件数控加工所需的数控机床、加工刀具、工艺装备、切削用量、数控加工工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案，终极满足零件工程图纸和有关技术文件的要求。 1.1 零件图的工艺分析零件材料处理为：45 钢，调制处理 HRC2636，下面对该零件进行数控车削工艺分析。零件如图 1.1 所示：图 1-1 零件图技术要求：(1)以小批量生产条件编程。(2)不准用砂布及锉刀等修饰表面。(3)未注公差尺寸按 GB1804-M。数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成，材料为 45 号钢。如图 1-1 所示的轴类零件适合采用数控车床加工。通常轴类零件上的圆柱面用于支撑传动零件（如带轮、齿轮等）和传递扭矩，圆锥面有传递扭矩、高精度定心和装卸方面等特点，端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置，螺纹常用于轴或轴上零件的锁紧，沟槽的作用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便，还可以对轴上的传动零件进行轴向定位。加工如图 1-1 所示轴类零件为该零件进行热处理后的零件工序图。该零件属于轴类零件。其主要技术要求为：不许用纱布锉刀修整表面，表面粗糙度为 3.2，左端 28 的外圆对 19 的槽的同轴度公差为 0.01mm。1.2 零件图纸中的尺寸标注分析对数控加工来说，最倾向与以同一基准引注尺寸或直接给坐标尺寸，这就是坐标标注法。这种标注法，即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，保证设计、定位、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来很多不便，事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性，因而改变局部的分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。图 1-1 所示即为尺寸标注法,这是基本采用数控设备制造并充分考虑数控加工特点所采取的一种设计原则。1.3 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，如图1.1，我要对该零件进行精度分析，选择合理的定位基准、确定适合的装夹方式，选择加工方法、拟定加工方案。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中由较严格直径尺寸精度要求的如：280.02mm, 24 mm,轴线长度的精度如：01.250.04mm，350.04mm 等要求。经上面的分析，我可以采用以下几点工艺措施：一、 尺寸精度控制轴是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为 IT6IT9，精密轴颈可达 IT5。套的外径精度相对于内径精度来说邀相对高一些。（1）该零件总长度为 100mm，与 R12 球头所连接的 24 外圆上偏差为+0.02，下偏差为-0.01 精度要求非常高。28 外圆的上偏差为+0.02,下偏差为-0.02。轴向两槽之间的间距为 35mm，上偏差为+0.04，下偏差为-0.04。零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱 280.02mm、24 mm，轴向01.2长度 50.04mm、350.04mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为 28mm、24.005mm 长度 5mm，35mm 即可。(2)在轮廓曲线上，有一球头和外圆上一凹圆弧，R12 球头可以采用直接编程，凹圆弧因为 802C 系统原因，需要另外为其提供一段程序。二、 表面粗糙度的要求根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为 Ra1.66.3m。随着机器运转速度的增大和精密度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。该零件表面粗糙度均为 3.2m。1.4 零件毛坯的选择毛坯材料为 45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切学性能、没有经过热处理、等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。轴毛坯下料长为50mm128mm。为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱 28mm。右端是依次相连的锥台面和圆弧，右端与左端相比较后，综合考虑右端留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱 28mm。调头装夹 28mm 的圆柱加工右端圆弧等等，毛坯最终选 30104mm。1.5 确定零件的定位基准和装夹方式1.5.1粗基准选择原则（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。（3）粗基准应避免重复使用。（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。1.5.2精基准选择原则（1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准；（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。1.5.3定位基准综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯 30mm 的棒料的轴线和右端面作为定位基准。1.5.4装夹方式根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘（如图 1-1）。三爪自定心卡盘可以自定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。图 1-1第二章 数控加工工艺方案的制定2.1 加工方法的选择加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如280.02mm，24 mm，50.04mm，350.04mm 等在普通车床是难以保01.2证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。2.2 加工方案的确定数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯 30mm 的棒料的一端，夹紧其 50mm 的长度加工螺纹。一直加工到零件左端的 28mm 外圆完毕，然后将棒料卸下。装夹 28mm 的圆柱表面，加工另一端。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。如图 2-1第一步加工图 图 2-1 第二步加工图2.3 工序与工歩的划分 2.3.1按工序划分工序划分有三种方法 按零件的装夹定位方式划分 按粗、精加工划分工序 按所用的刀具划分工序。由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。2.3.2按工歩的划分因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：车削螺纹端的工歩为:93正偏刀平端面右端面外圆车刀车削 1.545的倒角，23.8520mm28mm 端面28mm 外圆切槽刀切槽 5mm外螺纹车刀车削 M241.5mm。车削圆弧端的工歩为：93正偏刀平端面右端面外圆车刀圆弧 R12mm24mm 外圆圆弧 R15mm24mm 外圆锥台面28mm 外圆切槽刀切槽 5mm。2.4 确定加工顺序及进给路线2.4.1零件加工必须遵守的安排原则（1）基面先行 先加工基准面为后面的加工提供精基准面，所以我应车平右端面作为基准面。（2）先主后次 由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左依次加工 M241.5mm 螺纹，28mm 外圆调头后一次加工 R12mm，24mm，R15mm等。（3）先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。（4）先面后孔 由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。2.4.2进给路线在数控加工中，刀具选好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下：第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形23.85mmm、28mm 的圆柱面处后，精车外形路线和粗车一样，再换刀切削50.04mm 的槽，最后再换刀切削螺纹。第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R12mm、24mmm、R15mm、24mm 到锥面和锥面后 2mm，精车外形路线同粗车一样。最后切削 50.04mm 的槽。2.5 加工机床的选择要保证加工零件的技术要求，能加工出合格的产品。 1有利于提高生产率。 2尽可能降低生产成本即生产费用。 3根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。由于本校现使用的是西门子数控系统 802C，所以利用现有资源。我选择在本校型号为 CK6141 数控机床加工该零件。如图 2-2图 2-2 CK6141-750 数控车床2.6 刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具及切削用量。数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便,断屑及排屑性能好。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。综合考虑选择更为方便快捷的可转位式车刀，可转位车刀是将可转位的硬质合金刀片用机械方法夹持在刀杆上形成的。刀片具有供切削时选用的几何参数(不需磨)和三个以上供转位用的切削刃。当一个切削刃磨损后，松开夹紧机构，将刀片转位到另一切削刃后再夹紧，即可进行切削，当所有切削刃磨损后，则可取下再代之以新的同类刀片。可转位车刀是一种先进刀具，由于其不需重磨、可转位和更换刀片等优点，从而可降低刀具的刃磨费用和提高切削效率。所以具体选刀如下：1、平端面可选用 93硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我还选用一把 93硬质合金外圆车刀。为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择主偏角大一点的，还可以继续使用 93硬质合金外圆车刀。刀具及刀具材料选择这里参照金属切削与刀具实用技术一书，但综合考虑机床成本与加工速度，所以此处都选用 93硬质合金正偏车刀。 2、切槽时由于零件中槽宽 50.04mm，一般都选刀宽 4mm,刀杆 2525mm 材料为高速钢 W18CrV4R 的切断刀，切槽时选用 4mm 刀宽即可。切槽刀的选择及型号这里分别参照金属切削与刀具实用技术一书。3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用 W18CrV4R 高速金 60外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径R，R=0.150.2mm。刀具选材料参照金属切削与刀具实用技术一书即可。从左到右依次是 93硬质合金车刀、93 度硬质合金刀片、切槽刀、60螺纹刀片2.7 量具的选择外圆柱和长度用规格为 0150mm 游标卡尺进行测量端面、槽，外圆用 0-25mm 的千分尺，其中圆弧用 R 规测量，M24 螺纹用 M24X1.5 的通规和止规测量。如图（2-7）游标卡尺：测量范围：0-150mm：分度值：0.02mm0-25mm 千分尺如下图所示：通规与止规如下图所示： 2.8 冷却液的选择金属切削过程中，合理选择切削液，可改善工件与刀具之间的摩擦状况，降低切削力和切削温度，减小刀具磨损和工件的热变形，从而可以提高刀具的耐用度、加工效率和加工质量。切削液的选择应考虑下列几点因素：1.润滑 具有良好润滑能力的切屑液可减少刀具与工件或切屑间的直接接触，减轻摩擦和粘结，因此，可减少刀具磨损，提高工件表面质量。2.冷却 具有良好冷却作用的切屑液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。3.清洗 具有良好清洗能力的切屑液可以冲走切削区域与机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。4.防锈 切削液中加入防锈剂，如亚硝酸钠、磷酸三钠和石油磺酸钡等，可在金属表面形成一层保护膜，起防锈作用。常用切削液的种类如表所示常用冷却液冷却液名称 主要成份 主要作用水溶液 水，防锈剂 冷却乳化液 水、乳化油、乳化剂 冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、复合油润滑在加工此轴类零件时根据该工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求及冷却液的作用和价格来考虑，加工时选择乳化液比较合理。冷却液作用：冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。 第三章 切削用量的选择3.1 切削用量的选择原则数控编程时，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。这在实际中也很难把握，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。值得注重的是，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。确定切削用量时应根据加工性质、加工要求，工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的具体要求，通过查阅切削手册并结合经验加以确定，确定切削用量时除了遵循一般的原则和方法外，还应考虑以下因素的影响：（1）刀具差异的影响不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大，所以切削用量需根据实际用刀具和现场经验加以修正。（2）机床特性的影响切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制，必须在机床说明书规定的范围内选择。避免因机床功率不够发生闷车现象，或刚性不足产生大的机床振动现象，影响零件的加工质量、精度和表面粗糙度。（3）数控机床生产率的影响数控机床的工时费用较高，相对而言，刀具的损耗成本所占的比重较低，应尽量采用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率。3.2 背吃刀量的选择1）确定背吃刀量 ap（mm）背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度答应的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，一般留少量的余量（0.20.5mm） ，在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性答应的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。综合考虑得到：粗加工时选取 2.0mm 的背吃刀量。精加工余量取 0.10.2mm3.3 主轴转速的选择主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。外圆车削及其计算公式为： n=1000v/D 式中 v-切削速度，单位为 m/min，由刀具的耐用度决定；n-主轴转速，单位为 r/min；D-工件直径或刀具直径，单位为 mm。而车螺纹时的主轴转速如下：n p120-k式中：P工件螺纹的螺距或导程（mm） ；k保险系数，一般取 75-85 之间的值。计算的主轴转速 n 最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。切削速度 VC 与刀具耐用度关系比较密切，随着 VC 的加大，刀具耐用度将急剧下降，故 VC 的选择主要取决于刀具耐用度。主轴转速 n 确定后，必须按照数控机床控制系统所规定的格式写入数控程序中。在实际操作中，操作者可以根据实际加工情况，通过适当调整数控机床控制面板上的主轴转速倍率开关，来控制主轴转速的大小，以确定最佳的主轴转速。综上所述：切削零件外圆时主轴转速粗加工转速为 500 r/min，精加工转速为 1200 r/min。螺纹转速为 350 r/min。切槽转速为 350 r/min。3.4 进给量或进给速度的选择进给速度 F 是切削时单位时间内零件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为 mm/r 或 mm/min。进给量或进给速度在数控机床上使用进给功能字 F 表示的，F 是数控机床切削用量中的一个重要参数，主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料来确定。零件的加工精度要求越高，表面粗糙度要求越低时，选择的进给量数值就越小。实际中，应综合考虑机床、刀具、夹具和被加工零件精度、材料的机械性能、曲率变化、结构刚性、工艺系统的刚性及断屑情况，选择合适的进给速度。进给率数是一个非凡的进给量表示方法，即进给率的时间倒数FRN（Feed Rate Number 的缩写） ，对于直线插补的进给率数为：F进给量（mm/r） 。L程序段的加工长度，是刀具沿工件所走的有效距离（mm） 。程序段中编入了进给率数 FRN，实际上就规定了执行该程序段的时间 T，它们之间的关系是：程序编制时选定进给量 F 后，刀具中心的运动速度就一定了。在直线切削时，切削点（刀具与加工表面的切点）的运动速度就是程序编制时给定的进给量。但是在做圆弧切削时，切削点实际进给量并不等于程序编制时选定的刀具中心的进给量。在轮廓加工中选择进给量 F 时，应注重在轮廓拐角处的“超程”问题，非凡是在拐角较大而且进给量也较大时，应用在接近拐角处适当降低速度，而在拐角过后再逐渐提速的方法来保证加工精度。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、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。为了获得最高的生产率和单位时间的最高切除率，在保证零件加工质量和刀具耐用度前提下，应合理地确定切削参数。所以，此处我们应当根据经验和粗精加工而定, 粗车直线、圆弧时选取F=0.2mm/r，精车时选 F=0.1mm/r，切槽时选 F= 0.05mm/r，车螺纹时选F=1.5mm/r。 3.5 编程误差及其控制3.5.1编程误差编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算的数值，存在着较大的误差。3.5.2误差控制为了尽可能的减少笔算误差，我们采取在 AutoCAD 上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” “查询” “点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到 0.001 级，这样能有效地将误差控制在（0.10.2）倍的零件公差值内。第四章 SIEMENS 802C 常用编程指令4.1 常用 G 指令代码功能表 零件来调参图表 4.1.1 数控车床 G 功能指令代码 组 意义 代码 组 意义 代码 组 意义*G00 快速点定位 G28 回参考点 G52 局部坐标系设定G01 直线插补 G2900参考点返回 G5300机床坐标系编程G02 顺圆插补 *G40 刀径补偿取消G03 逆圆插补 G41 刀径左补偿*G54G59工件坐标系 16 选择G3301螺纹切削 G4209刀径右补偿 G9211工件坐标系设定G04 00 暂停延时 G43 刀长正补偿 G65 00 宏指令调用G07 16 虚轴设定 G44 *G11 单段允许 *G4910G1207单段禁止 *G50 *G17 XY 加工平面 G5104G18 ZX 加工平面 G24 G1902YZ 加工平面 *G2503G20 08 英制单位 G68 05 注：表内 00 组为非模态代码；只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。标有*的 G 代码为数控系统通电启动后的默认状态。4.2 常用 M 指令代码功能表表 4.2.2 常用 M 指令代码代码 作用时间 组别 意义 代码 作用时间 组别 意义 代码 作用时间 组别 意义M00 00 程序暂停 M06 00 自动换刀 M19 主轴准停M01 00 条件暂停 M07 # 开切削液 M30 00程序结束并返回M02 程序结束 M08 # 开切削液 M60 00 更换工件M03 # 主轴正转 M09 b关切削液 M98 00 子程序调用M04 # 主轴反转 M10 夹紧 M99 00 子程序返回M05 a主轴停转 M11 c松开 注：表内 00 组为非模态代码；其余为模态代码，同驵可相互取代。作用时间为“”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。第五章 数控加工工艺过程卡片综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在下列所示的数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度等。5.1 数控车削加工工艺过程卡片表 5.1.1数控车削加工工艺卡片单位名称 江苏城市职业学院 产品名称及代号 零件名称 零件图号工序号 程序编号：001 夹具名称：三爪卡盘 使用设备：西门子 802C 数控机床 车间：数控实训基地工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 刀具材料 主轴转速（r/min）进给速度（mm/r）加工方式1 对刀、平端面及试切外圆 T01 副偏角 55 硬质合金 500 手摇 手动2 从右至左粗车轮廓 T01 副偏角 55 硬质合金 500 0.2 自动3 从右至左精车轮廓 T01 副偏角 55 硬质合金 1200 0.1 自动4 切槽 T02 刀宽 4MM 硬质合金 350 0.05 自动5 粗车螺纹 T03 牙型角 60 硬质合金 350 1.5 自动6 精车螺纹 T03 牙型角 60 硬质合金 350 1.5 自动7 掉头装夹，控制总长 T01 副偏角 55 硬质合金 500 手摇 手动8 从右至左粗车轮廓 T01 副偏角 55 硬质合金 500 0.2 自动9 从右至左精车轮廓 T01 副偏角 55 硬质合金 1200 0.1 自动10 粗精加工 R15 凹圆弧 T01 副偏角 55 硬质合金 500/1200 0.1 自动11 切槽 T02 刀宽 4MM 硬质合金 350 0.05 自动编制 审核 批准 共 1 页 第 1 页5.2 数控车削加工零件工序卡片表 5.2.1 数控车削加工零件工序卡片产品名称或代号 材料 45 钢 零件图号：江苏城市职业学院 数控加工工艺卡夹具名称：三爪卡盘零件名称轴零件 调质处理 车间：实训车间刀具半径补偿工步号 工步内容 刀具号 刀具名称 刀具规格 刀具材料 主轴转速(r/min）进给速度（mm/r ) 号 值 加工方式 程序号1 装夹工件，伸出长 50mm2 对刀平端面及试切 30mm 外圆 T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 500 手摇 D1 0.2 手动3 粗车 C1.5 倒角、23.85、28 T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 500 0.2 D1 0.2 自动 AA1.MPF4 精车 C1.5 倒角、23.85、28 T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 1200 0.2 D1 0.2 自动 AA1.MPF5 粗精切槽 5X18 T02 切槽刀 刀宽 4mm 硬质合金 350 0.05 D2 0.2 自动 AA2.MPF6 粗精车 M24X1.5 螺纹 T03 螺纹刀 牙型角60 硬质合金 350 1.5 D3 0.2 自动 AA3.MPF7 掉头装夹工件 28 处8 车端面控制总长为 100mm T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 500 手摇 手动9 粗车 R12 圆弧，24 外圆 T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 500 0.2 D1 0.2 自动 AA4.MPF10 精车 R12 圆弧，24 外圆 T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 1200 0.1 D1 0.2 自动 AA4.MPF11 粗精车 R15 凹圆弧 T01 93正偏刀 副偏角55 硬质合金 500/1200 0.1 D1 0.2 自动 AAA.MPF12 粗精切槽 518 T02 切槽刀 刀宽 4mm 硬质合金 350 0.05 D2 0.2 自动 AA5.MPF13 卸下工件去毛刺，检测尺寸14 送检编制 审核 批准 共 1 页 第 1 页5.3 数控车加工刀具卡片表 5.3.1 数控车加工刀具卡片产品名称或代号 考试件 零件名称 轴类零件 零件图号序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注1 T01 93正偏刀 1 平端面、粗车轮廓、精车轮廓 正偏刀3 T02 硬质合金切槽刀 1 切槽 刀宽 4MM4 T03 60硬质合金外螺纹车刀 1 车削螺纹 60刀尖角编制 审核 批准 共 1 页 第 1 页第六章 程序编制及模拟运行6.1 编写数控加工程序左端外轮廓加工子程序 左端轮廓加工主程序BB1.SPF N10 G1 X20.85 Z2 N20 Z0 N30 X23.85 Z-1.5 N40 Z-20 N50 X28 N60 Z-45 N70X32 N80M2AA1.MPFN10 M43 M3 S500(粗加工 M43M3S500 精加工 M44M3SS1200)N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1 M8N40 G0 X32 Z2_CNAME=“BB1”R105=1 R106=0.2 R108=1 R109=7R110=1 R111=0.2 R112=0.1(粗加工 R105=1 精加工 R105=5)LCYC95N50 G90 G0 X100 Z100N60 M9N70 M5N80 M2左端切槽主程序 左端外螺纹加工主程序AA2.MPFN10 M43 M3 S350N20 G90 G0 X100 Z100N30 T2 M8N40 G0 X30 Z-19N50 G1 X18 F0.05N60 X30 F0.2N70 Z-20N80 X24 F0.2N90 X18 F0.05N100 Z-19N110 X24 F0.2N120 G90 G0 X100 Z100N130 M9N140 M5N150 M2AA3.MPFN10 M43 M3 S350N20 G90 G0 X100 Z100N30 T3 M8N40 G0 X26 Z2R100=23.85 R101=0 R102=23.85R103=-15 R104=1.5 R105=1R106=0.02 R109=3 R110=0.75R111=0.85 R112=0 R113=10R114=1LCYC97N50 G90 G0 X100 Z100N60 M9N70 M5N80 M2注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制右端外轮廓加工子程序 右端外轮廓加工主程序BB4.SPFN10 G1 X-1 Z2N20 Z0N30 X0N40 G3 X12 Z-12 CR=12N50 G1 Z-49N60 X28 Z-58N70 Z-60N80 X32N90 M2AA4.MPFN10 M43 M3 S500(粗加工 M43M3S500 精加工 M44M3SS1200)N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1 M8N40 G0 X32 Z2_CNAME=“BB4”R105=1 R106=0.2 R108=1 R109=7R110=1 R111=0.2 R112=0.1(粗加工 R105=1 精加工 R105=5)LCYC95N50 G90 G0 X100 Z100N60 M9N70 M5N80 M2右端凹弧加工子程序 右端切槽主程序BBB.SPFN10 G91N20 G1 X-2N30 G2 Z-15 CR=15N40 G1 X4N50 Z15N60 G1 X-4N70 M2右端凹弧加工主程序AAA.MPFN10 M43 M3 S500(粗加工 M43M3S500 精加工 M44M3SS1200)N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1 M8N40 G0 X30.4 Z-21N50 G1 28.4 F0.1N60 BBB P2(精加工 N50 G90 G1 X26 F0.1N60 BBB）N70 G90 G0 X100 Z100N80 M9N90 M5N100 M2AA5.MPFN10 M43 M3 S350N20 G90 G0 X100 Z100N30 T2 M8N40 G0 X30 Z-44N50 G1 X25 F0.2N60 X18 F0.05N70 X25 F0.1N80 Z-45N90 X18 F0.05N100 Z-44N110 X25 F0.1N120 G90 G0 X100 Z100N130 M9N140 M5N150 M2注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制6.2 程序的模拟运行数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。6.3 零件的加工装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。6.4 加工结果检测 将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。第七章 设备简介7.1 西门子 802C 数控系统简介一、SIEMENS 802C 是专门为中国数控机床市场而开发的经济型 CNC 控制系统。其特性如下：（1）结构紧凑，高度集成于一体的数控单元，操作面板，机床操作面和输入输出单元。（2）机床调试配置数据少，系统与机床匹配更快速、更容易。（3）简单而友好的编程界面，保证了生产的快速进行，优化了机床的使用。SIEMENS 802C 系统操作面板二、SIEMENS 802C 集成了所有的数控单元，PLC，人机界面，输入/输出于单元于一身：（1）可独立于其他部件进行安装。坚固而又节省空间的设计，使它可以安装到最方便用户的位置。 （2）操作面板提供了完成所有数控操作，编程的按键以及 8 英寸 LCD 显示器，同时还提供 12 个带有 LED 的用户自定义键。工作方式选择，进给速度修调，主轴速度修调，数控启动与数控停止，系统复位均采用按键形式进行操作。可以选配西门子机床操作扩展面板。 （3）SIEMENS 802C 的输入/输出点为：48 个 24V 的直流输入