典型轴零件的数控车削加工工艺及编程【9200字,20页】.doc

【SK008】典型轴零件的数控车削加工工艺及编程【9200字,20页】【数控技术专业毕业设计论文】

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sk008 典型 零件 数控 车削 加工 工艺 编程 20 数控技术 专业 毕业设计 论文
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  毕业设计说明书

  毕业设计题目: 数控车床编程设计

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  设计日期       年      月       日

  摘  要

  程序编的好不好就看数控加工的走刀路线,所谓走刀路线即按图纸、工艺单要求,确定加工路线,为保证零件的尺寸和位置的精度,选择适当的加工顺序和装夹方法。在其确定过程中,要注意遵循先粗后精、先近后远、走刀路线最短等一般性原则,编程中应将工件的余量考虑进去,避免事故发生。走刀路线非常的重要,只要能更快更好的用最短的加工路线完成所加工的零件,编程多些也不碍事的,但应尽量的减少编程量,能减的地方就减,能用简化编程的都用上。

  关键词: 走刀路线、加工顺序、最短

  目   录

  第一章数控加工工艺分析 .............................

  1.1 零件图.......................................

  1.2 零件结构分析.................................

  1.3 数值计算.....................................

  1.4 加工精度要求.................................

  1.5 零件装夹与定位基准选择.......................

  1.6 加工刀具分析与确定...........................

  第二章  数控车削加工

  2.1 零件装夹.....................................

  2.2 对刀.........................................

  2.3 数控机床坐标系规定和零件原点确定.............

  2.4 数控加工编程技巧.............................

  总  结...............................................

  致  射...............................................

  参考文献.............................................

  第一章  数控加工工艺分析

  1.1  零件图  如图1所示。

  图1  零件图

  1.2  零件结构分析

  该十进位制为单件生产,主要由圆柱、圆弧、凹槽以及孔等构成的轴类复合体。整体结构并不太复杂,加工过程难度并不算太高,但加工精度要求比较高,形位公关有要求,且公差范围大多在几丝以内,要加工出达标的零件主要的就是把精度作为加工的重点。

  1.3 数值计算

  在生活中,我们对几何信息的认知有多种方法,但常用的有,数形结合法(解析法)。如图1所示,X为直径值,以端面圆的中心点为原点,以此为基础。同时A、B两点位于1.5的倒角两端,故A点坐标Z值为0,B点的Z值为-1.5;同时B、C点同在Φ35圆柱上,故X值都为35,所以A点的X值为32;由书籍数据可得D、C点的Z值为-20,同时D点在Φ44的圆柱上,所以D点的X值为44,综上所述各点坐标为A(32,0)、B(35,-1.5)、C(35,-20)。但有时面对的图形,解析法会带来繁杂点的计算。

  AutoCAD作为一套专业的绘图软件,它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能。我们在操作界面中绘制图形后,就可以打开状态栏中的对象捕捉按钮,在绘图区捕捉相关的点,同时,在状态栏中就会看到这些点的坐标,因此,利用AutoCAD进行点坐标的捕捉与坐标显示,给编程过程提供了十分便利的条件。

  1.4 加工精度要求

  加工精度就是对加工零件尺寸偏差范围的要求,精度要求越高加工难度越大、成本就越高。实际应用中,虽然精度越高性价比也就越好,但一般会根据实际条件以及成本折中处理。本零件精度要求参见图1所示,零件的径向的精度与横向精度求教最优和了明确的要求,如尺寸公差 、、位置公差。要求达到加工精度,首先我们应先粗车毛坯,并留有一定精车的加工余量,其次走刀量和进给速度也极为关键。同时,为保证加工精度我们还可以在保证尺寸的前提下先把毛坯加工能力出一个台阶,再夹持这个台阶来加工基准面,从而降低因毛坯形状因素带来的影响,如图2所示。

  图2

  1.5  定位基准选择

  定位基准选择的原则:

  (1)基准重合原则

  (2)基准统一原则

  (3)便于装夹原则

  (4)便于对刀原则

  根据定位基准选择原则,避免不重合误差,同时便于编程,以工序的设计基准作为

  定位基准。参见图1所示该零件右端为Φ20mm的圆柱,左端为mm的圆柱,左边的圆柱比面边的圆柱的台阶长,装夹时不容量出现滑动等现象,零件从左到右直径逐渐增大且不同台阶的角度较大。如果夹持右边进行加工,左边由于离心力的作用容量出现摆动,从而降低加工精度,作为现加工的基准面精度也比较高,更利于保证整体的精度。综上所述,先以右端毛坯外圆柱圆加工出零件的左端,再以mm的圆柱面为定位基准加工零件的左端。

  1.6  加工刀具分析与确定

  参见图1所示在该零件的数控车削加工中,采用硬质合金 外圆车刀,副偏角取,断屑性能好。零件靠近圆柱Φ20mm的凹槽槽使用刀口宽度为1.5mm的切槽刀,再选一把镗孔刀车刀,就可满足加工所需。

  数控刀具卡

  由零件加工的上述工艺分析以及相关的加工条件,确定加工使用的设备、辅助工具与材料如下:

  1)案例加工选择在FANUC  Oi – TB数控系统的车床上进行;

  2)配备零件毛坯1件,毛坯材料为45#钢;毛坯尺寸为Φ50mm×98mm;

  3)刀具配备: 中心钻(B=2 mm)1支;

  Φ12mm钻头1支;

  外圆车刀(主偏角)1把

  切槽刀(刀刃宽B=1.5mm)1把

  镗孔刀(最小镗孔直径Φ10mm)1把

  第二章   数控车削加工

  2.1  零件装夹

  数控装夹的夹具主要有两大要求:

  一、夹具应该具有足够的刚度和精度;

  二、夹具应具有可靠的定位基准。

  本设计零件长度相对较短,直径也不太大,可以选用三爪卡盘自动定心装夹,

  不需要尾座及顶针。

  零件夹持步骤:

  一、用卡盘钥匙松开卡爪使之张开到一定的位置,使加工零件毛坯,既能轻松放进去,余量适当即可;

  二、用钥匙轻轻锁紧零件毛坯至三爪都均匀接触零件毛坯时,用手握住毛坯轻轻旋转一周,确保卡盘的中心纯种一零件的圆心线重合;

  三、用均匀的力慢慢地将零件毛坯锁紧,也可以用加力杆套在钥匙上一起使用,既省力又可以保证夹紧,如果没夹紧当卡盘高速运转时,由于离心力的作用将会零件毛坯甩出伤人,但也要注意不要用力过大,否则容易夹伤加工好的部位;

  四、零件毛坯装夹无误后,低速启动主轴转速,大约为200转每分钟,观察零件毛坯在运转的过程中有无擂`摆动以及其它不正常的运动,如没有即可正大加工,如有异常取下重新装夹。

  第1次装夹:

  夹持零件毛坯Φ50mm右端部位至68mm

  处,伸出长度为30mm ,自动平端面,加工零

  件毛坯的左端台阶以及锥孔,具体装夹部位示

  意图如图3所示。

  图3 第1次装夹示意图

  第2次装夹:

  先松开三爪卡盘,卸下毛坯调头夹持毛坯左端圆柱Φ35至20mm处,伸出长度为78mm,加工毛坯右端部分,如图4所示。

  图4 第2次装夹示意图

  2.2  对刀

  数控车床可用对刀仪或试切等方式进行对刀。还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置,即常说的对刀问题。数控机床上,目前,常用的对刀方法为手动试切对刀法。

  数控车床对刀方法基本相同,首先将工件在三爪卡盘装夹好之后,用手动方法操作机床,具体步骤如下:

  1)回参考点的目的    我们知道开启机床之后,首先第一件事就是回参考点,回参考点的目的就是要建立工作坐标系,也就是让机床知道你的工件装在机床的什么位置上,这样,机床才能按照编写的程序进行切削加工。回参考点时,要注意机床主轴的运动轨迹和工件之间是否有干涉,也就是不能使主轴和工件有相互碰撞的可能。

  2)回参考点的操作步骤     检查操作面板上回原点指示灯是否亮,若指示灯亮,则已进入回原点模式;若指示灯不亮,则点击“回原点”按钮,转入回原点模式。再在回原点模式下,先将X在原点,点击操作面板上的“X轴选择”按钮,X轴方向移动指示灯亮,点击“正方向移动”按钮,此时X轴将回原点,则X轴回原点灯变亮,同样,再点击“Z轴选择”按钮,使指示灯变亮,点击,Z轴将回原点,则Z轴回原点灯变亮,这样就完成了“回零”的操作。

  3)试切对刀     先用选好的刀具将工件外圆表面车一刀,如图5所示。保持X向尺寸不变,Z向退刀,然后,停止主轴,测量工件外圆直径D,根据不同的数控系统输入刀具的X向刀具长度补偿。再将工件端面车一刀,Z向尺寸不变,X向退刀,根据不同的数控系统输入刀具的Z向刀具长度补偿。

  图5  试切对刀

  4)建立工件坐标系     程序运行时,刀具添加相应对刀时的补偿值,刀具即处于编程的坐标系,工件坐标系即建立。

  2.3  数控机床坐标系规定和零件原点确定

  (1)数控坐标系是以刀具相对静止工件运动为原则

  数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系,其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标,如图7所示规定了X、Y、Z三个直角坐标轴的方向,这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。根据右手螺旋法则,我们可以确定出A、B、C三个旋转坐标的方向。

  Z轴坐标的确定:

  1)与主轴轴线平行的标准坐标轴即为Z轴;

  2)若无主轴则Z坐标垂直于工件装夹面;

  3)若有几个主轴,可选一个垂直于装夹面的轴作为主轴并确定为Z坐标。

  Z轴的正方向 —— 增加刀具和工件之间的距离的方向。

  X轴坐标的确定:

  1)在没有回转刀具或工件的机床上,X轴平行于主要切削方向且以该方向

  为正方向。

  2)在回转工作的机床上,X方向是径向于主要艽 削方向且以该方向为正

  方向的且平行于横向滑座,正方向为刀具离开工件回转中心的方向。

  3)在回转刀具的机床上,若Z坐标水平,由刀具主轴向工件看破,X坐标正向指向右方;若Z轴垂直,由刀具主轴向立柱看,X坐标正向指向右方。Y轴坐标方向由右手笛卡尔坐标确定。

  工件原点即工件坐标原点,也称程序原点或编程原点,它是编程时定义在工件上的几何基准点。工件原点要根据编程计算方便、机床调整方便、对刀方便以及零件的特点来确定。一般应选择在零件的设计基准、工艺基准、精度要求较高的工件表面上;对于几何元素对称的零件,工作原点应该设在零件对称中心上按编辑运动,必须使工件原点和机床原点重合, 们可以通对刀这一过程实现两点重合。

  2.4  数控加工编程技巧

  数控加工可获得精度高、质量好的产品,因而在机械制造领域得到了越来越广泛的应用,数控编程是应用数控机床进行零件加工的前提,因而如何合理地编制数控程序成为数控加工的关键。

  数控车床虽然加工比普通车床优越,但单就某一种零件的生产效率而言,与普通车床还存在一定的差距。因此,提高数控车床的效率便成为关键,而合理运用编程技巧,编制高效率的加工程序,对提高机床效率往往具有意想不到的效果。下面以FANUC Oi—TB系统数控机床为例,总结一下编程的技巧。

  现在浅谈一下数控车床车削编程技巧摘要:要充分发挥数控车床的作用,关键是程序的编制,得到理想的数控程序不仅应该保证加工出符合图样要求的合格工件,还应该是数控机床的功能要得到合理的应用和充分的发挥,以使机床能够安全、可靠、高效的工作。根据不同的零件的特点和精度要求,编制合理、高效的加工程序。

  2.4.1 常用的数控编程方法有手工编程和自动编程

  1、手工编程    手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序、输入程序到程序检验等各步骤主要由人工手动完成的编程过程。它适用于几何形状不太复杂的零件的加工,以及计算较简单、程序不多、出错几率比较小、编程易于实现的埸合等。对于几何形状复杂的零件,编制程序量很大的零件,用手工编程难以完成,因此要考虑采用自动编程。

  手工编程又可以根据运动的参考点不同分为绝对坐标编程和增量坐标编程。

  (1)绝对坐标编程

  在坐标系中所有的点的坐标,都是以某一固定点为坐标原点给出的,即以固定的坐标原点为起点,计算各点的坐标值,这种坐标系称为绝对坐标系。利用绝对坐标系确定刀具运动轨迹坐标的编程方法称为绝对坐标编程。绝对坐标值与刀具的运动方向无关,它是由运动轨迹终点在坐标系中的位置确定的。

  图6

  如图6所示刀具从A点运动到D点程序段可为:

  00011

  N10 G00 X100 Z30 M03 S600

  N20 X51 Z1

  N30 G01 X32 F0.3

  N40 Z-20

  N50 X35 Z-1.5

  N60 Z-20

  N70 X44

  N80 Z-25

  (2)增量坐标编程

  在坐标系中,刀具运动轨迹的坐标值是以前一个位置为零点计算的,这样坐标系统称为增量坐标系,又称为相对坐标系。利用增量坐标系确定刀具运动轨迹坐标值的编程方法,称为增量坐标编程。增量坐标值与刀具的运动方向相关,当刀具运动的方向与机床坐标系正方向相同为正,反之为负。如图7所示中的刀具从A点运动到D点程序段可为:

  00012

  N10 G00 X100 Z30 M03 S600

  N20 X51 Z1

  N30 G01 U-16 F0.3

  N40 W-1

  N50 U3 W-1.5

  N60 W-18.5

  N70 U9

  N80 W-5

  在实际编程过程中,我们手工编程并不局限于使用某一种编程方式,而是根据程序的具体情况采用最合理的编程方式。对于一些相对而言原点坐标明确的点就可以直接采用绝对坐标编程,对于一些相对于原点比较难于计算面相对于上一点坐标的位置比较确定的点就可以采用增量坐标编程。往往这些情况会在同一和谐段中交替出现,无论采用那一种都相对较复杂时,我们可以在同一段程序段中同时采用两种编程方式,这时二者的区别至为关键,不可混淆。如:绝对坐标编程点用X、Y、Z,增量坐标编程点用U、V、W。合理的编程方式可以减小我们对数据的计算量,从而提高编程的效率。

  2、自动编程    自动编程分为:APT软件编程和CAM软件编程。

  APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理,以得到加工程序的编程方法。在具体编程过程中,除所拟定工艺方案依然主要依靠人工进行外(有些自动编程的编程方法能自动确定最佳的加工工艺参数),其余的工作包括数值计算、编写程序单、置制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求,使用数控语言编写出零件加工源程序,送入计算机,由计算机自动地进行数据计算、后置处理,编写出零件加工程序单,并在屏幕上模拟显示加工过程,及时修改,直至自动穿出数控加工纸带,或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床,指挥机床工作。

  CAM软件是将加工零件以图形形式输入计算机,由计算机自动进行数值计算、前置处理,在屏幕上形成加工轨迹,及时修改,再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使各一些计算繁琐、手工编写困难或手工流动红旗写出 的程序都能够实现。

  本设计加工零件结构和尺寸,都由一些简单的几何体组成,没有什么特殊结构,数值不大且为整数,各点的坐标明确,手工编制程序也比较的容量,且条件容易满足,综上所述以及现有条件本设计采用手工编程来完成加工任务。

  2.4.2  合理确定走刀路线,并使其最短,以提高效率

  确定走刀路线的工作是加工程序编制的重点,进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径,是编写程序的重要依据之一,合理地选择进给路线对于数控加工是很低重要的。但应考虑以下几个方面:

  (1)巧用起刀点    如在循环加工中,

  根据工件的实际加工情况,将起刀点与对

  刀点分离,在确保安全和满足换刀需要的

  前提条件下,使起刀点尽量靠近工件,减

  少空走刀行程,缩短进给路线,节省在加

  工过程中的执行时间,如图7所示。                           图7

  (2)粗加工或半精加工时,毛坯余量较大,应采用合适的循环加工方式,如图8所示。在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下,采取最短的切削进给路线,减少空行程时间,提高生产效率,降低刀具磨损。

  图8

  程序编写的好不好就看数控加工的走刀路线,所谓走刀路线即按图纸、工艺单要求,确定加工路线,为保证零件的尺寸和位置的精度,选择适当的加工顺序和装夹方法。在其确定过程中,要注意遵循先粗后精、先近后远、走刀路线最短等一般性原则。编程中应将工件的余量考虑进去,避免事故发生。走刀路线非常的事故重要,只要能更快更好的用最短的加工路线完成所加工的零件,编程多些也不碍事的,但应尽量的减少编程量,能减的地方就减,能用简化编程的都用上,尽量缩短进给路线,减少空走刀行程,提高生产效率。由于精加工切削程序走刀路线刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的,因此主要内容是确定粗加工及空行程的走刀路线,如图9所示简要的描述了本设计零件的走刀路线。

  图9

  2.4.3 准确掌握各种切削指令的加工特点用其对工件加工精度所产生的影响,并进行合理选用

  在FANUC Oi — TB数控系统中,数控车床有很多种切削指令,每一种指令都有各自的加工特点,工件加工后的加工精度也有所不同,各自的编程方法也不尽相同。我们在选择的时候要仔细分析,合理选用,争取加工出精度高的零件。如凹槽的加工就有两种加工指令:G04单一指令割槽和G94复合指令割槽。由于切削刀具进刀方式的不同,使这两种加工方法有所区别,各自的编程方法也不相同,造成的加工误差也不同,工件加工后槽的加工精度也有所不同。G04割槽时必须与G01指令一起使用,单一使用没有实际意义,也割不了槽。对于比较深的槽,一次吃刀深度不能太深,用G04指令不能一次切割到位,而且G04指令割槽相邻两刀不受影响,容易出现相交之处有刀口印,从而影响整个槽的表面精度。G94克服了G04在割槽方面的缺陷,割槽过程中当加工一定深度时,就会自动停顿一段时间从而消除一次吃刀过深的影响,同时多刀加工同一个酮时,下一刀加工完成退刀时会移动到第一刀加工的位置再退回,从而保证同一槽表面精度。所以一般情况下,单纯割槽时几乎都采用G94指令,本设计加工的零件也是选用G94指令来割槽。

  不同的切削指令,决定程序的多少。   合理的使用循环切削指令不仅可以缩短程序段,同时也可以减小因为繁杂的程序段带来的错误,一般情况下都优先选用循环指令来提高实际工作效率,减小成本的投入。

  2.4.4  合理选择切削用量

  数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数,它包括:切削深度、主轴转速和进给速度。

  1、背吃刀量的选择:  轮廓粗车循环时选ap ≥3mm ,精车ap ≈1 ~0.05㎜  ;切槽粗车循环时之选ap =2mm。

  2、主轴转速的选择:车削直径时查表选粗车切削速度Vc = 90 m/min;精车切削速度为Vc = 130 m/min。

  然后利用公式Vc =πdn/1000 技术主轴转速n(粗车直径D=50mm,精车工件直径取平均值);粗车 n = 570 r/min ,精车n = 1200 r/min;车槽时,参照计算主轴转速n =400 r/min。

  3、进给速度的选择: 查表选择粗精车每转进给量,再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为:0.3mm/r ,精车每转进给量为:0.1mm/r,最后根据公式 Vf = nf 计算粗车、精车进给速度分别为:231m/min 和210m/min。

  它们的选择与普照一床所要求的基本对应一致,但数控车床加工的零件往往较复杂,切削用量按一定的原则初定后,还应结合零件的实际情况随时进行调整,调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关,随时进行调整。本设计在数据计算的基础上联系实际加工经验对数据做了小的调整。

  本次设计的编程总原则是先粗后精、先近后远、程序段最少、走刀路线最短,这就是要求我们在编程时,特别注意理论联系实际,并在大量的实践中,对所学的知识进行验证或修正,做到编制的程序最实用。

  本文总结的一些具体引进设备仅适用于FANUC Oi — TB数控车床,但是它表现的编程思想具有普遍意义。要编制合理高效的加工程序,必须要熟悉所使用的机床的程序语言并能加以灵活运用,了解机床的主参数,深入分析零件的结构特点、材料特性及加工工艺等。

  综上所述以及根据本文零件的结构特性,既可以选用计算机进行自动编程,也可选择手工编程方式进行编程,下面介绍一种手工编程。

  参考程序:

  O0001

  N10   T0101                              (外圆车刀)

  N20   G00 X100 Z30 M03 S600              (换刀点)

  N30   X51 Z1                             (循环起点)

  N40   G73 U17 W1 R5                     (粗车循环)

  N50   G73 P60 Q115 U0.3 W0.1 F0.3

  N60   G01 X32 F0.1

  N70   Z0

  N80   X35 Z-1.5                          (倒角1.5×45?)

  N90   Z-20                              (粗车外圆Φ35)

  N100  X44

  N110  Z-25                              (粗车外圆Φ44)

  N120  G00 X100 Z30

  N130  M00                              (程序暂停检查尺寸)

  N140  T0101

  N150  X51 Z1 M03 S1200

  N160  G70 P60 Q115                      (精车循环)

  N170  G00 X100 Z30

  N180  M00                        (程序暂停动手打孔Φ12mm深10mm)

  N190   T0100

  N200   T0202                                     (镗孔刀)

  N210   G00 X100 Z30 M03 S700

  N220   X10 Z1

  N230   G71 U5.1 R1                               (粗车镗孔循环)

  N240   G71 P250 Q276 U-0.3 W0.1 F0.3

  N250   G01 X18 F0.1

  N260   Z0

  N270   X14 Z-8

  N275   X13

  N276   G00 X13 Z1

  N280   X100 Z30

  N290   M00

  N300   T0202

  N310   G00 X10 Z1 M03 D1400

  N320   G70 P250 Q276                            (精车镗孔循环)

  N330   G00 X100 Z30

  N340   M05                                     (主轴停止)

  N350   M30                                     (程序结束)

  O0002

  N10    T0101

  N20    G00 X100 Z30 M03 S600

  N30    X51 Z1

  N40    G73 U10 W1 R10

  N50    G73 P60 Q165 U0.3 W0.1 F0.3

  N60    G01 X17 F0.1

  N70    Z0

  N80    X20 Z-1.5

  N90    Z-19.5                                  (粗车外圆Φ20)

  N100    X17 Z-21

  N110    X21

  N120    X24 Z-24.5

  N130    Z-38                                     (粗车外圆Φ24)

  N140    X30 Z-54

  N150    X35

  N160    G02 X44 Z-74 R50                         (粗车圆弧R50)

  N170    G00 X100 Z30

  N180    M00

  N190    T0101

  N200    G00 X51 Z1 M03 S1200

  N210    G70 P60 Q165

  N220    G00 X100 Z30

  N230    M00

  N240    T0100

  N250    T0303                                   (割槽刀1.5mm)

  N260    G00 X100 Z30 M03 S400

  N270    X25 Z-22.5

  N280    G94 X12 Z-22.5 F0.1

  N290    G94 X12 Z-23 F0.1                        (割槽 宽2mm)

  N300    G00 X100 Z30

  N310    M05                                    (主轴停止)

  N320    M30                                    (程序暂停)

  总   结

  本学期是在校求学的最后一个学期,也是完成我的毕业设计的时间表,在这最后一学期里,我学到了很多知识,其中有很多很有实用价值的。这在我以后的工作中有很大的帮助,本次毕业设计是我们三年所学知识做的一次部测验,是锻炼也是检验是我三年来所学知识和掌握、运用知识的能力,是我们学习的最后环节,也是学到最多实际知识的时候。通过这次设计,我学到了许多原来未能学到的东西,对过去没有掌握的知识得到位进一步的巩固。独立思考,综合运用所掌握理论知识的能力得到很大的提高,学会了从生产实际出发,针对实际课题解决实际问题,掌握了综合使用各种设计手册、图册、资料的方法,也是我们即将参加工作所做的必要准备,打下基础,更是我们三年学习知识的一次综合。还没有做到仔细、认真的消化,许多方面还只有一个大概的认识,没有深入探讨,对实际事物没有深刻的了解,没有做到理论联系实际,没有达到对所学知识熟悉运用的水平。反映出我们设计经验不足,思维不够开拓,不够灵活。从而得出一个结论:无论是现在还是以后的生活、工作中我们都应该虚心学习不断地完善自我提高。

  这是我三年学习以来的个人总结,毕业了,我会更加迫切要求自己充实再充实,完善自我的未来目标,我将以饱满的热情、坚定信心、高度的责任感投入到新的生活环境中,去迎接新的打挑战,攀登新的高峰,更好的实现自身人生价质。谢谢老师谢谢同学们……。

  致       谢

  这次毕业设计中,为了更好的完成设计,我仔细研究了零件图,查阅了相关书籍资料,也通过互联网收索到大量相关信息。但在设计过程中,因自己经验不足,遇到了很多实际问题,使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干,而不能代表能不给干好。所以我积极与设计指导老师沟通,在各位老师的全力帮助、指导下问题提到了全面解决,同时受到各位老师优良工作品质的影响,培养出了我缓中求稳、虚心求教、初速求事、一丝不苟的工作作风,为今后从事工作打下了良好的基础。

  通过毕业设计,我真正认识到理论与实践相结合的重要性,并培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力,使我建立了正确地设计思想,掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法,并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。还有,它提高了我的设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确应用技术资料、标准手册等工具书的独立工作能力,更培养了我勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。

  由于本人有限,缺少设计经验,设计中漏误在所难免,敬请各位老师指正批评,以使我对自己的不足得到及时的发现并修改,避免我在今后的工作中再次出现类似的问题。

  在这里,向在这次毕业设计中给予过我鼓励、指导及帮助的每位老师我虔诚和衷心的感谢!

QQ 29467473

内容简介:
1 毕业设计说明书 毕业设计题目: 数控车床编程设计 姓名: 专业: 班级: 学号: 指导教师: 设计日期 年 月 日 2 摘 要 程序编的好不好就看数控加工 的走刀路线 , 所谓走刀路线即按图纸、工艺单要求,确定加工路线,为保证零件的尺寸和位置的精度,选择适当的加工顺序和装夹 方法。在其确定过程中,要注意遵循先粗后精、先近后远、走刀路线最短等一 般性 原则,编程中应将工件的余量考虑进去,避免事故发生。走刀路线非常的重要 ,只要能更快更好的用最短的加工路线完成所加工的零件,编程多些也不碍事的 ,但应尽量的减少编程量 ,能减的地方就减,能用简化编程的都用上。 关键词: 走刀路线、加工顺序、最短 3 目 录 第一章 数控加工工艺分析 1 1 零件图 1 2 零件结构分析 1 3 数值计算 1 4 加工精度要求 1 5 零件装夹与定位基准选择 1 6 加工刀具分析与确定 第二章 数控车削加工 2 1 零件装夹 2 2 对刀 2 3 数控机床坐标系规定和零件原点确定 2 4 数控加工编程技巧 总 结 致 射 参考文献 4 第一章 数控加工工艺分析 1 1 零件图 如图 1 所示。 图 1 零件图 1 2 零件结构分析 该十进位制为单件生产,主要由圆柱、圆弧、 凹 槽以及孔等构成的轴类复合体。整体结构并不太复杂,加工过程难度并不算太高,但加工精度要求比较高,形位公关有要求,且公差范围大多在几丝以内, 要加工出达标的零件主要的就是把精度作为加工的重点。 1 3 数值计算 在生活中,我们 对几何信息的认知有多种方法,但常用的有,数形结合法(解析法)。如图1 所示, X 为直径值,以端面圆的中心点为原点,以此为基础。同时 A、 B 两点位于 1 5 的倒角两端,故 A 点坐标 Z 值为 0, B 点的 Z 值为 5;同时 B、 C 点同在 35 圆柱上,故 X 值都为35,所以 A 点的 X 值为 32;由书籍数据可得 D、 C 点的 Z 值为 时 D 点在 44 的圆柱上,所以 D 点的 X 值为 44,综上所述各点坐标为 A( 32, 0)、 B( 35, 5)、 C( 35, 。但有时面对的图形,解析法会带来繁杂点的计算。 5 为一套专业的绘图软件,它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能。我们在操作界面中绘制图形后,就可以打开状态栏中的对象捕捉按钮,在绘图区捕捉相关的点,同时,在状态栏中就会看到这些点的坐标,因此,利用 行点坐标的捕捉与坐标显示,给编程过程提供了十分便利的条件。 1 4 加工精度要求 加工精度就是对加工零件尺寸偏差范围的要求,精度要求越高加工难度越大、成本就越高。实际应用中,虽然精度越高性价比也就越好,但一般会根据实际 条件以及成本折中处理。本零件精度要求参见图 1 所示,零件的径向的精度与横向精度求教最优和了明确的要求,如尺寸公差 、 、位置公差 。要求达到加工精度,首先我们应先粗车毛坯,并留有一定精车的加工余量,其次走刀量和进给速度也极为关键。同时, 为保证加工精度我们还可以在保证尺寸的前提下先把毛坯加工能力出一个台阶,再夹持这个台阶来加工基准面,从而降低因毛坯形状因素带来的影响,如图 2 所示。 图 2 1 5 定位基准选择 定位基准选择的原则 : ( 1) 基准重合原则 ( 2) 基准统一原则 ( 3) 便于装夹原则 ( 4) 便于对刀原则 根据定位基准选择原则,避免不重合误差,同时便于编程,以工序的设计基准作为 定位基准。参见图 1 所示该零件右端为 20圆柱,左端为 圆柱,左边的 6 圆柱比面边的圆柱的台阶长,装夹时不容量出现滑动等现象,零件从左到右直径 逐渐增大且不同台阶的角度较大。如果夹持右边进行加工,左边由 于离心力的作用容量出现摆动,从而降低加工精度, 作为现加工的基准面精度也比较高,更利于保证整体的精度。综上所述,先以右端毛坯外圆柱圆加工出零件的左端,再以 1 6 加工刀具分析与确定 参见图 1 所示在该零件的数控车削加工中,采用硬质合金 093K 外圆车刀,副偏角取060 ,断屑性能好。零件靠近圆柱 20 凹 槽槽使用刀口宽度为 切 槽刀,再选一把镗孔刀车刀,就可满足加工所需。 数控刀具卡 由零件加工的上述工艺分析以及相关的加工条件,确定加工使用的设备、辅助工具与材料如下: 1) 案例加工选择在 控系统的车床上进行; 2) 配备零件毛坯 1 件,毛坯材料为 45#钢;毛坯尺寸为 5098 3) 刀具配备: 中心钻( B=2 1 支; 12支; 外圆车刀( 主偏角 093K ) 1把 切槽刀(刀刃宽 B=1把 镗孔刀(最小镗孔直径 101把 7 第二章 数控车削加工 2 1 零件装夹 数控装夹的夹具主要有两大要求: 一、 夹具应该具有足够的刚度和精度; 二、 夹具应具有可靠的定位基准。 本设计零件长度相对较短,直径也不太大,可以选用三爪卡盘自动定心装夹, 不需要尾座及顶针。 零件夹持步骤: 一、 用卡盘钥匙松开卡爪使之张开到一定的位置,使加工零件毛坯 , 既能轻松放进去 ,余量适当即可; 二、 用钥匙轻轻锁紧零件 毛坯至三爪都均匀接触零件毛坯时,用手握住毛坯轻轻旋转一周,确保卡盘的中心纯种一零件的圆心线重合; 三、用均匀的力慢慢地将零件毛坯锁紧,也可以用加力杆套在钥匙上一起使用,既省力又可以保证夹紧,如果没夹紧当卡盘高速运转时,由于离心力的作用将会零件毛坯甩出伤人,但也要注意不要用力过大,否则容易夹伤加工好的部位; 四、零件毛坯装夹无误后,低速启动主轴转速,大约为 200 转每分钟,观察零件毛坯在运转的过程中有无擂 摆动以及其它不正常的运动,如没有即可正大加工,如有异常 取下重新装夹。 第 1 次装夹: 夹持零件毛坯 50端部位至 68,伸出长度为 30自动平端面,加工零 件毛坯的左端台阶以及锥孔,具体装夹部位示 意图如图 3 所示。 图 3 第 1 次装夹示意图 8 第 2 次装夹: 先松开三爪卡盘,卸下毛坯调头夹持 毛坯左端圆柱 35 至 20,伸出长度为 78工毛坯右端部分,如图 4所示。 图 4 第 2 次装夹示意图 2 2 对刀 数控车床可用对刀仪或试切等方式进行对刀。还要确定刀具的刀 位点在工件坐标系中的位置,即常说的对刀问题。数控机床上,目前,常用的对刀方法为手动试切对刀法。 数控车床对刀方法基本相同,首先将工件在三爪卡盘装夹好之后,用手动方法操作机床,具体步骤如下: 1)回参考点的目的 我们知道开启机床之后,首先第一件事就是回参考点,回参考点的目的就是要建立工作坐标系,也就是让机床知道你的工件装在机床的什么位置上,这样,机床才能按照编写的程序进行切削加工。回参考点时,要注意机床主轴的运动轨迹和工件之间是否有干涉,也就是不能使主轴和工件有相互碰撞的可能。 2)回参考点的操作步骤 检查操作面板上回原点指示灯是否亮,若指示灯亮,则已进入回原点模式;若指示灯不亮,则点击“回原点”按钮,转入回原点模式。再在回原点模式下,先将 X 在原点,点击操作面板上的“ X 轴选择”按钮, X 轴方向移动指示灯亮,点击“正方向移动”按钮,此时 X 轴将回原点,则 X 轴回原点灯变亮,同样,再点击“ Z 轴选择”按钮,使指示灯变亮,点击, Z 轴将回原点,则 Z 轴回原点灯变亮,这样就完成了“回零”的操作。 9 3)试切对刀 先用选好的刀具将工件外圆表面车一刀,如图 5 所示。保持 X 向尺寸不变, Z 向 退刀,然后,停止主轴,测量工件外圆直径 D,根据不同的数控系统输入刀具的 X 向刀具长度补偿。再将工件端面车一刀, Z 向尺寸不变, X 向退刀,根据不同的数控系统输入刀具的Z 向刀具长度补偿。 图 5 试切对刀 4)建立工件坐标系 程序运行时,刀具添加相应对刀时的补偿值,刀具即处于编程的坐标系,工件坐标系即建立。 2 3 数控机床坐标系规定和零件原点确定 ( 1)数控坐标系是以刀具相对静止工件运动为原则 数控机床坐标系采用的是右手笛卡尔直角坐标系,其基本坐标轴为 X、 Y、 Z 直角坐标,如图 7 所示规定了 X、 Y、 Z 三个直角坐标轴的方向,这个坐标系的各个坐标轴与机床的主要导轨相平行。根据右手螺旋法则,我们可以确定出 A、 B、 C 三个旋转坐标的方向。 Z 轴坐标的确定: 1) 与主轴轴线平行的标准坐标轴即为 Z 轴; 2) 若无主轴则 Z 坐标垂直于工件装夹面; 3) 若有几个主轴,可选一个垂直于装夹面的轴作为主轴并确定为 Z 坐标。 Z 轴的正方向 增加刀具和工件之间的距离的方向。 X 轴坐标的确定: 1) 在没有回转刀具或工件的机床上, X 轴平行于主要切削方向且以该方向 10 为正方向。 2) 在回转工作的机床上, X 方向是径向于主要艽 削方向且以该方向为正 方向的且平行于横向滑座,正方向为刀具离开工件回转中心的方向。 3)在回转刀具的机床上,若 Z 坐标水平,由刀具主轴向工件看破, X 坐标正向指向右方;若 Z 轴垂直,由刀具主轴向立柱看, X 坐标正向指向右方。 Y 轴坐标方向由右手笛卡尔坐标确定。 工件原点即工件坐标原点,也称程序原点或编程原点,它是编程时定义在工件上的几何基准点。工件原点要根据编程计算方便、机床调整方便 、对刀方便以及零件的特点来确定。一般应选择在零件的设计基准、工艺基准、精度 要求较 高的工件表面上;对于几何 元素对称的零件,工作原点应该设在零件对称中心上按编辑运动,必须使工件原点和机床原点重合, 们可以通对刀这一过程实现两点重合。 2 4 数控加工编程 技巧 数控加工可获得精度高、质量好的产品,因而在机械制造领域得到了越来越广泛的应用,数控编程是应用数控机床进行零件加工的前提,因而如何合理地编制数控程序成为数控加工的关键。 数控车床虽然加工比普通车床优越,但单就某一种零件的生产效率而言,与普通车 床还存在一定的差距。因此,提高数控车床的效率便成为关键,而合理运用编程技巧,编制高效率的加工程序,对提高机床效率往往具有意想不到的效果。下面以 i 统数控机床为例,总结一下编程的技巧。 现在浅谈一下数控车床车削编程技巧摘要:要充分发挥数控车床的作用,关键是程序的编制,得到理想 的数控程序不仅应该保证加工出符合图样要求的合格工件,还应该是数控机床的功能要得到合理的应用和充分的发挥,以使机床能够安全、可靠、高效的工作。根据不同的零件的特点和精度要求,编制合理、高效的加工程序。 2 4 1 常用的数控编程方法有手工编程和自动编程 1、手工编程 手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序、输入程序到程序检验等各步骤主要由人工手动完成的编程过程。它适用于几何形状不太复杂的零件的加 11 工,以及计算较简单、程序不多、出错几率比较小、编程易于实现的埸合等。对于几何形状复杂的零件,编制程序量很大的零件,用手工编程难以完成,因此要考虑采用自动编程。 手工编程又可以根据运动的参考点不同分为绝对坐标编程和增量坐标编程。 ( 1)绝对坐标编程 在坐标系中所有的点的坐标,都是以某一固定 点为坐标原点给出的,即以固定的坐标原点为起点,计算各点的坐标值,这种坐标系称为绝对坐标系。利用绝对坐标系确定刀具 运动轨迹坐标的编程方法称为绝对坐标编程。绝对坐标值与刀具的运动方向无关,它是由运动轨迹终点在坐标系中的位置确定的。 图 6 如图 6 所示刀具从 A 点运动到 D 点程序段可为: 00011 00 30 600 51 30 32 40 50 60 70 80 2) 增量坐标编程 在坐标系中,刀具运动轨迹的坐标值是以前一个位置为零点计算的,这样坐标系统称为增量坐标系,又称为相对坐标系。利用增量坐标系确定刀具运动轨迹坐标值的编程方法,称为增量 12 坐标编程。增量坐标值与刀具的运动方向相关,当刀具运动的方向与机床坐标系正方向相同为正,反之为负。如图 7 所示中的刀具从 A 点运动到 D 点程序段可为: 00012 00 30 600 51 30 40 50 60 70 80 实际编程过程中,我们手工编程并不局限于使用某一种编程方式,而是根据程序的具体情况采用最合理的编程方式。对于一些相对而言原点坐标明确的点就可以直接采用绝对坐标编程,对于一些相对于原点比较难于计算面相对于上一点坐标的位置比较确定的点就可以采用增量坐标编程。往往这些情况会在同一和谐段中交替出现,无论采用那一种都相对较复杂时,我们可以在同一段程序段中同时采用两种编程方式,这时二者的区别至为关键,不可混淆。如:绝对坐标编程点用 X、 Y、 Z,增量坐标编程点用 U、 V、 W。合理的编程方式可以减小我们对数据的计算量,从而提高编程的效率。 2、自动编程 自动编程分为: 件编程和 件编程。 件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理,以得到加工程 序的编程方法。在具体编程过程中,除所拟定工艺方案依然主要依靠人工进行外(有些自动编程的编程方法能自动确定最佳的加工工艺参数),其余的工作 包括数值计算、编写程序单、置制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求,使用数控语言编写出零件加工源程序,送入计算机,由计算机自动地进行数据计算、后置处理,编写出零件加工程序单,并在屏幕上模拟显示加工过程,及时修改,直至自动穿出数控加工纸带,或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床,指挥机床工作。 件是将加工零件以图形形 式输入计算机,由计算机自动进行数值计算、前置处理, 13 在屏幕上形成加工轨迹,及时修改,再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使各一些计算繁琐、手工编写困难或手工流动红旗写出 的程序都能够实现。 本设计加工零件结构和尺寸,都由一些简单的几何体组成,没有什么特殊结构,数值不大且为整数,各点的坐标明确,手工编制程序也比较的容量,且条件容易满足,综上所述以及现有条件本设计采用手工编程来完成加工任务。 2 4 2 合理确定走刀路线,并使其最短,以提高效率 确定走刀路线的工作是加工 程序编制的重点,进给路线是刀具在整个加工工序 中的运动轨迹,即刀具从对刀点开始进给运动起,直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径,是编写程序的重要依据之一,合理地选择进给路线对于数控加工是很低重要的。但应考虑以下几个方面: ( 1)巧用起刀点 如在循环加工中, 根据工件的实际加工情况,将起刀点与对 刀点分离,在确保安全和满足换刀需要的 前提条件下,使起刀点尽量靠近工件,减 少空走刀行程,缩短进给路线,节省在加 工过程中的执行时间,如图 7 所示。 图 7 ( 2)粗加工或半精加工时,毛坯余量较大,应采用合适的循环加工方式 ,如图 8 所示。 在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下,采取最短的切削进给路线,减少空行程时间,提高生产效率,降低刀具磨损 。 图 8 14 程序编写的好不好就看数控加工的走刀路线,所谓走刀路线即按图纸、工艺单要求,确定加工路线,为保证零件的尺寸和位置的精度,选择适当的加工顺序和装夹方法。在其确定过程中,要注意遵循先粗后精、先近后远、走刀路线最短等一 般性原则。编程中应将工件的余量考虑进去,避免事故发生。走刀路线非常的事故重要,只要能更快更好的用最短的加工路线完成所加工的零件,编程多些也不碍事的,但应尽量的减少编程量,能减的地方就减,能用简化编程的都用上,尽量缩短进给路线,减少空走刀行程,提高生产效率。由于精加工 切削程序走刀路线 刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的,因此主要 内容是确定粗加工及空行程的走刀路线,如图 9 所示简要的描述了本设计零件的走刀路线。 图 9 2 4 3 准确掌握各种切削指令的加工特点用其对工件加工精度所产生的影响,并进行合理选用 在 i 控系统中,数控车床有很多种切削指令,每一种指令都有各自的加工特点,工件加工后的加工精度也有所不同,各自的编程方法也不尽相同。我们在选择的时候要仔细分析,合理选用,争取加工出精度高的零件。如 凹 槽的加工就有两种加工指令: 一指令割 槽和 合指令割槽。由于切削刀具进刀方式的不同,使这两种加工方法有所区别,各自的编程方法也不相同,造成的加工误差也不同,工件加工后槽的加工精度也有所不同。 槽时必须与 令一起使用,单一使用没有实际意义,也割不了槽。对于比较 深的槽,一次吃刀深度不能太深,用 令不能一次切割到位,而且 令割槽相邻两刀不受影响,容易出现相交之处有刀口印,从而影响整个槽的表面精度。 服了 割槽方面的缺陷,割槽过程中当加工一定深度时,就会自动停顿一段时间从而消除一次吃刀过深的影响,同时多刀加工同 15 一个酮时,下一刀加工完成退刀时会移动到第一刀加工的位置再退回,从而保证同一槽表面精度。所以一般情况下,单纯 割槽时几乎都采用 令,本设计加工的零件也是选用 令来割槽。 不同的切削指令,决定程序的多少。 合理的使用循 环切削指令不仅可以缩短程序段,同时也可以减小因为繁杂的程序段带来的错误,一般情况下都优先选用循环指令来提高实际工作效率,减小成本的投入。 2 4 4 合理选择切削用量 数控车削中的切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动大小的重要参数,它包括:切削深度、主轴转速和进给速度。 1、 背吃刀量的选择: 轮廓粗车循环时选 3精车 1 ; 切槽粗车循环时之选 2 2、主轴转速的选择:车削直径时查表选粗车切削速度 90 m 车切削速度为 130 m 然后利用公式 1000 技术主轴转速 n(粗车直径 D=50车工件直径取平均值); 粗车 n = 570 r 精车 n = 1200 r 槽时,参照计算主轴转速 n =400 r 3、进给速度的选择: 查表选择粗精车每转进给量,再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为: r ,精车每转进给量为: r,最后根据公式 算粗车、精车进给速度分别为: 231m 210m 它们的选择与普照一床所要求的基本对应一致,但数控车床加工的零件往往较复杂,切削用量按一定的原则初定后,还应结合零件的实际情况随时进行调整,调整方法是利用数控车床的操作面板上各种倍率开关,随时进行调整。本设计在数据计算的基础上联系实际加工经验对数据做了小的调整。 本次设计的编程总原则是先粗后精、先近后远、程序段最少、走刀路线最短,这就是要求我们在编程时,特别注意理论联系实际,并在大量的实践中,对所学的知识进行验证或修正,做到 16 编制的程序最实用。 本文总结的一些具体引进设备仅适用于 i 控车床,但是它表现的编程思想具有普遍意义。要编制合理高效的加工程序,必须要熟悉所使用的机床的程序语言并能加以灵活运用,了解机床的主参数,深入分析零件的结构特点、材料特性及加工工艺等。 综上所述以及根据本文零件的结构特性,既可以选用计算机进行自动编程,也可选择手工编程方式进行编程,下面介绍一种手工编程 。 参考程序: 10 (外圆车刀) 100 03 (换刀点) 1 (循环起点) 17 5 (粗车循环) 60 32 (倒角 45) (粗车外圆 35) (粗车外圆 44) 100 (程序暂停检查尺寸) 1 1200 60 (精车循环) 100 17 (程序暂停动手打孔 12 10 200 (镗孔刀) 100 03 1 1 (粗车镗孔循环) 250 18 270 276 13 280 30 300 310 10 03 320 250 (精车镗孔循环) 100 340 (主轴停止) ( 程序结束) 10 100 03 30 1 10 10 60 17 80 18 (粗车外圆 20) 110 120 130 (粗车外圆 24) 150 160 44 50 (粗车圆弧 100 180 190 200 51 03 210 60 220 100 230 240 250 (割槽刀 100 03 280 12 290 12 (割槽 宽 2 100 310 (主轴停止) (程序暂停) 19 总 结 本学期是在校求学的最后一个学期,也是完成我的毕业设计的时间表,在这最后一学期里,我学到了很多知识,其中有很多很有实用价值的。这在我以后的工作中有很大的帮助,本次毕 业设计是我们三年所学知识做的一次部测验,是锻炼也是检验是我三年来所学知识和掌握、运用知识的能力,是我们学习的最后环节,也是学到最多实际知识的时候。通过这次设计,我学到了许多原来未能学到的东西,对过去没有掌握的知识得到位进一步的巩固。独立思考,综合运用所掌握理论知识的能力得到很
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本文标题:【SK008】典型轴零件的数控车削加工工艺及编程【9200字,20页】【数控技术专业毕业设计论文】
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