毕业论文-轴类零件数控加工工艺与编程仿真

贵阳职业技术学院毕业论文毕业设计（论文）轴类零件数控加工工艺与编程仿真 姓 名： 学 号： 班 级： 16机制一班 年 级： 2016级 专 业： 机械制造与自动化 院 系： 装备制造分院 指导教师： 完成时间： 【摘要】随着当今科技的飞速发展，社会需求发生较大改变。传统机械生产已经不能很好地适应高精度、高效率、多样化加工的要求。而数控机床能有效地解决复杂精密。小批量的零件加工问题，满足不同机械产品快速更新换代的需要，成为当今机械加工技术的趋势与潮流其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到广泛应用。但是，要充分发挥数控车床的作用，核心点在编程，即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。目前在国内制造业对数控加工高速增长的需求形势下，数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术相结合的产物，成为当机械加工技术的趋势与潮流，而数控车床作为目前应用广泛的数控机床之一，它的编程也成了需求热点，掌握好加工编程技术显得尤为重。关键词：数控加工；数控车；编程abstractWith the rapid development of science and technology today, social needs have changed greatly. Traditional mechanical production has not been able to meet the requirements of high precision, high efficiency and diversified processing. However, numerical control machine tools can effectively solve complicated and precise problems. The processing of small batch parts to meet the needs of rapid upgrading of different mechanical products has become the trend and trend of todays mechanical processing technology. CNC lathes are widely used in the mechanical manufacturing industry due to their high efficiency, high precision and high flexibility. However, to give full play to the role of numerical control lathe, the core point is programming, that is, according to the characteristics and precision requirements of different parts, to compile reasonable and efficient processing programs.At present, in the situation of the rapid growth of domestic manufacturing demand for numerical control machining, numerical control machine tools, as a product of the combination of electronic information technology and traditional machining technology, have become the trend and trend of machining technology. As one of the widely used numerical control machine tools, the programming of numerical control lathe has also become the hot spot of demand, and mastering the machining programming technology is especially important.Key words: NC machining; Numerical control vehicle; Programming引言装备工业的技术水平和现代化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兴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。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，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。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。III目录第一章 数控车床的概括及编程基础21.1数控车床概述21.2 FANUC数控车床的坐标系41.3 快速定位与直线插补指令71.4 G代码及M代码表(常用的)81.5 数控车床的日常维护和保养8第二章 轴类零件的编程与加工122.1 数控车床加工程序122.2封闭切削循环指令132.2 圆弧面及倒角的编程142.3 螺纹零件的编程152.4 梯形螺纹的编程16第三章 编程与加工实例173.1确定加工零件图纸173.2数控加工零件工艺性的分析173.3数控机床的合理选择173.4加工方案的确定173.5刀具的选择与切削用量的确定213.6加工程序的编写24第四章 轴类零件的加工254.1加工前的准备254.2程序的输入254.3程序的模拟仿真25总结26致谢26参考文献271 工程材料与加工基础 余岩主编.北京：北京理工大学出版社，2007.2271 数控机床维修与维护 夏罗生主编.北京：航空工业出版社，2011.7271数控车床Fanuc系统编程与操作实训 崔昭国主编.中国劳动社会出版社27附录：图纸27第一章 数控车床的概括及编程基础1.1数控车床概述一、数控车床概述数字控制技术，简称数控（NumericalControl缩写为NC）技术，是以数字或数字代码的形式来实现控制的一门技术。根据不同的被控对象，有各种数控系统存在，如果一种设备的操作命令是以数字或数字代码的形式来描述，工作过程是按照指定的程序自动地进行，那么这种加工设备就称之为数控设备。其中最早产生的、目前应用最为广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统，即以加工机床为被控对象的数字控制系统，例如：数控车床、数控铣床、数控线切割机、数控加工中心、数控雕刻机、电脑绣花机、衣料开片机等等。二、数控机床的组成数控机床是典型的机电一体化产品，是集现代机械制造技术、自动控制技术、检测技术、计算机信息技术于一体的高效率、高精度、高柔性和高自动化的现代机械加工设备。数控机床一般由I/O设备、CNC装置、伺服单元、驱动装置(或称执行机构)、可编程控制器PLC及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。图1-1所示为数控机床的组成框图，其中除机床本体之外的部分统称为CNC系统。数控机床的组成框图 1-1（1）机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床由于切削用量大、连续加工发热量大等因素对加工精度有一定影响，加之在加工中是自动控制的，不能像在普通机床上那样由人工进行调整、补偿，所以其设计要求比普通机床更严格，制造要求更精密，采用了许多新的加强刚性、减小热变形、提高精度等方面的措施。（2）CNC装置计算机数控装置(CNC装置)是CNC系统的核心，也是现代数控机床的中枢。CNC装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。CNC装置主要包括微处理器CPU、存储器、局部总线、外围逻辑电路及与CNC系统的其他组成部分联系的接口等。数控机床的CNC系统完全由软件来处理数字信息，因而具有真正的柔性化，可处理逻辑电路难以处理的复杂信息，使数字控制系统的性能大大提高。（3） I/O设备 键盘、磁盘机等是数控机床的典型输入设备。数控系统一般配有CRT显示器或点阵式液晶显示器，显示的信息比较丰富，并能显示图形。数控加工程序可通过键盘，用手工方式直接输入数控系统，也可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。零件加工程序输入过程有两种不同的方式:一种是边读入边加工;另一种是一次性将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从存储器中逐段调出进行加工。（4）伺服单元 伺服单元是CNC和机床本体的联系环节，它把来自CNC装置的微弱指令信号放大成控制驱动装置的大功率信号。根据接收指令的不同，伺服单元有脉冲式和模拟式之分，而模拟式伺服单元按电源种类又可分为直流伺服单元和交流伺服单元。（5）驱动装置 驱动装置把经放大的指令信号变为机械运动，通过简单的机械连接部件驱动机床，使工作台精确定位或按规定的轨迹做严格的相对运动，最后加工出图纸所要求的零件。和伺服单元相对应，驱动装置有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机等。伺服单元和驱动装置可合称为伺服驱动系统，它是机床工作的动力装置。CNC装置的指令要靠伺服驱动系统付诸实施，所以，伺服驱动系统是数控机床的重要组成部分。从某种意义上说，数控机床功能的强弱主要取决于CNC装置，而数控机床性能的好坏主要取决于伺服驱动系统。（6）PLC 辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运算，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启停，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。291.2 FANUC数控车床的坐标系一、机床坐标系（标准坐标系）1.机床坐标系的定义 在数控机床上加工零件，机床的动作是由数控系统发出的指令来控制的。为了确定机床的运动方向和移动距离，就要在机床上建立一个坐标系，这个坐标系就叫机床坐标系，也叫标准坐标系。2.机床坐标系中的规定 数控车床的加工动作主要分为刀具的运动和工件的运动两部分，因此，在确定机床坐标系的方向时规定：永远假定刀具相对于静止的工件而运动。 对于机床坐标系的方向，统一规定增大工件与刀具间距离的方向为正方向。数控机床的坐标系采用符合右手定则规定的笛卡尔坐标系。如图1-2左图所示，大拇指的方向为X轴的正方向，食指指向Y轴的正方向，中指指向Z轴的正方向。右图则规定了转动轴A、B、C轴转动的正方向。对工件旋转的主轴（如车床主轴），其正转方向（+C）与+C方向相反。对前置刀架式的各类车床，现称的“正转”，按标准应为反转（-C），其“正转”是指习惯上的俗称。图1-2右手笛卡尔坐标系3. 机床坐标系的确定数控车床的机床坐标系方向如图1-3、图1-4所示，其确定方法如下：（1）Z坐标方向Z坐标的运动由主要传递切削动力的主轴所决定。对任何具旋转主轴的机床，其主轴及与主轴轴线平行的坐标轴都称为Z坐标轴（简称Z轴）。根据坐标系正方向的确定原则，刀具远离工件的方向为该轴的正方向。 （2）X坐标方向X坐标一般为水平方向并垂直于Z轴。对工件旋转的机床（如车床），X坐标方向规定在工件的径向上且平行于车床的横导轨，同时也规定其刀具远离工件的方向为X轴的正方向。确定X坐标方向时，要特别注意前置刀架式数控车床（图1-3）与后置刀架式数控车床（图1-4）的区别。 （3）Y坐标方向及确定各轴的方法Y坐标垂直于X、Z坐标轴。按照右手笛卡尔坐标系确定机床坐标系中各坐标轴时，应根据主轴先确定Z轴，然后再确定X轴，最后确定Y轴。数控车床坐标系如图1-3及图1-4所示。 （4）旋转轴方向旋转坐标A、B、C对应表示其轴线分别平行于X、Y、Z坐标轴的旋转坐标。A、B、C坐标的正方向分别规定在沿X、Y、Z坐标轴正方向并按照右旋螺纹旋进的方向，如图1-1中的右图所示。水平床身前置刀架式数控车床的坐标系 1-3 倾斜床身后置刀架式数控车床的坐标系 1-42、 机床原点和机床参考点1.机床原点 机床原点（亦称为机床零点）是机床上设置的一个固定的点，即机床坐标系的原点。机床原点在机床装配、调试时就已调整好，一般情况下不允许用户进行更改，因此它是一个固定的点。 机床原点又是数控机床进行加工或位移的基准点。有一些数控车床将机床原点设在卡盘中心处（图1-5），还有一些数控机床将机床原点设在刀架位移的正向极限点位置（图1-6）。机床原点位于卡盘中心 1-5 机床原点位于刀架正向运动极限点 1-62. 机床参考点机床参考点是数控机床上一个特殊位置的点。通常，数控车床的第一参考点一般位于刀架正向移动的极限点位置，并由机械挡块来确定其具体的位置。机床参考点与机床原点的距离由系统参数设定，其值可以是零；如果其值为零则表示机床参考点和机床零点重合。 对于大多数数控机床，开机第一步总是先使机床返回参考点（即所谓的机床回零）。当机床处于参考点位置时，系统显示屏上的机床坐标系显示系统参数中设定的数值（即参考点与机床原点的距离值）。开机回参考点的目的就是为了建立机床坐标系，即通过参考点当前的位置和系统参数中设定的参考点与机床原点的距离值（图1-7中的a和b）来反推出机床原点位置。机床坐标系一经建立后，只要机床不断电，将永远保持不变，且不能通过编程来对它进行改变。机床原点与参考点 1-7三、工件坐标系1.工件坐标系的概念 机床坐标系的建立保证了刀具在机床上的正确运动。但是，由于加工程序的编制通常是针对某一工件根据零件图样进行的，为了便于尺寸计算、检查，加工程序的坐标系原点一般都与零件图样的尺寸基准相一致。这种针对某一工件，根据零件图样建立的坐标系称为工件坐标系（也称编程坐标系）。2.工件坐标系原点 工件坐标系原点也称编程坐标系原点，该点是指工件装夹完成后，选择工件上的某一点作为编程或工件加工的原点。工件坐标系原点在图中以符号表示。数控车床工件坐标系原点选取如图1-8所示。X向一般选在工件的回转中心，而Z向一般选在完工工件的右端面（O点）或左端面（O点）。采用左端面作为Z向工件原点有利于保证工件的总长，而采用右端面作为Z向工件原点则有利于对刀。工件坐标系原点 1-81.3 快速定位与直线插补指令一、快速点定位指令（G00）（1）指令格式G00 XZ；XZ为刀具目标点坐标，当使用增量方式时，XZ为目标点相对于起始点的增量坐标，不运动的坐标可以不写。例G00 X30.0 Z10.0；（2） 指令说明G00不用指定移动速度，其移动速度由机床系统参数设定。实际操作时，也能通过机床面板上的按钮“F0”、“F25”、“F50”和“F100”对G00移动速度进行调节。快速移动的轨迹通常为折线形轨迹，如图1-20所示，图中快速移动轨迹OA和BD的程序段如下所示：OA：G00 X20.0 Z30.0；BD：G00 X60.0 Z0；对于OA程序段，刀具在移动过程中先在X轴和Y轴方向移动相同的增量，即图中的OB轨迹，然后再从B点移动至A点。同样，对于BD程序段，则由轨迹BC和CD组成。由于G00的轨迹通常为折线形轨迹，因此，要特别注意采用G00方式进、退刀时，刀具相对于工件、夹具所处的位置，以避免在进、退刀过程中刀具与工件、夹具等发生碰撞。G00轨迹实例 1-93、 直线插补指令（G01）（1）指令格式G01XZF；XZ为刀具目标点坐标。当使用增量方式时，XZ为目标点相对于起始点的增量坐标，不运动的坐标可以不写。F为刀具切削进给的进给速度。例图1-21中切削运动轨迹CD的程序段为：G01X40.0Z0F0.2；（2）指令说明G01指令是直线运动指令，它命令刀具在两坐标轴间以插补联动的方式按指定的进给速度作任意斜率的直线运动。因此，执行G01指令的刀具轨迹是直线形轨迹，它是连接起点和终点的一条直线。在G01程序段中必须含有F指令。如果在G01程序段中没有F指令，而在G01程序段前也没有指定F指令，则机床不运动，有的系统还会出现系统报警。G01轨迹实例 1-101.4 G代码及M代码表(常用的)G 代码表G00快速移动点定位G71外圆粗切循环G01直线插补G72端面粗切循环G02顺时针圆弧插补G73封闭车削循环G03逆时针圆弧插补G74深孔钻循环G04暂停G75外径切槽循环G40刀具补偿注销G76复合螺纹切削G41刀具补偿左G81定点钻孔循环G42刀具补偿右G92螺纹切削循环G70精加工循环G代码表 1-11M 代码表M00程序停止M05主轴旋转停止M30程序结束M01计划停止M06换刀M03主轴顺时针旋转M08冷却液开M04主轴逆时针旋转M09冷却液关M代码表 1-121.5 数控车床的日常维护和保养一、数控车床的定期检查对数控机床进行预防性保养和定期检查可延长元器件的使用寿命，延长机械部件的磨损周期，防止意外恶性事故的发生，保证机床长时间稳定工作。因此，维护人员应该严格按照维护说明书的要求对机床进行定期检查。数控车床的定期维护检查内容见表1-13。图 1-13二、数控车床常见故障分类及常规处理（1）数控车床常见操作故障数控车床的故障种类繁多，有电气、机械、系统、液压、气动等部件的故障，产生的原因也比较复杂，但很大一部分故障是由于操作人员操作机床不当引起的，数控车床常见的操作故障有：防护门未关，机床不能运转。机床未回参考点。主轴转速S超过最高转速限定值。程序内没有设置F或S值。进给修调F%或主轴修调S%开关设为空挡。回零时离零点太近或回零速度太快，引起超程。程序中G00位置超过限定值。刀具补偿测量值设置错误。刀具换刀位置不正确(换刀点离工件太近)。（2）故障常规处理方法数控车床出现故障，除少量自诊断功能如存储器报警，动力电源电压过高报警等可以显示故障外，大部分故障是由综合因素引起，往往不能确定其具体原因。一般按以下步骤进行常规处理。充分调查故障现场机床发生故障后，维护人员应仔细观察寄存器和缓冲工作寄存器中尚存内容，了解已执行程序内容，向操作者了解现场情况和现象。当有诊断显示报警时，打开电气柜观察印制线路板上有无相应报警红灯显示。做完这些调查后，就可以按动数控机床上的复位键，观察系统复位后报警是否消除，如消除，则属于软件故障，否则即为硬件故障。对于非破坏性故障，可让机床再重演故障时运行状况，仔细观察故障是否再现。将可能造成故障的原因全部列出加工中心上造成故障的原因多种多样，有机械的、电气的、控制系统的，等等。此时，要将可能发生的故障原因全部列出来，以便排查。逐步选择确定故障产生的原因根据故障现象，参考机床有关维护使用手册罗列出诸多因素，经优化选择综合判断，找出导致故障的确定因素。故障的排除找到造成故障的确切原因后，就可以“对症下药”修理、调整和更换有关元部件。三、数控车床的安全操作规程数控机床的操作，一定要做到规范操作，以避免发生人身、设备、刀具等的安全事故。为此，数控机床的安全操作规程如下：1.操作前的安全操作零件加工前，一定要先检查机床的正常运行。可以通过试车的办法来进行检查。在操作机床前，请仔细检查输入的数据，以免引起误操作。确保指定的进给速度与操作所要的进给速度相适应。当使用刀具补偿时，请仔细检查补偿方向与补偿量。CNC与PMC参数都是机床厂设置的，通常不需要修改，如果必须修改参数，在修改前请确保对参数有深入全面的了解。机床通电后，CNC装置尚未出现位置显示或报警画面前，请不要碰MDI面板上的任何键，MDI上的有些键专门用于维护和特殊操作。在开机的同时按下这些键，可能使机床产生数据丢失等误操作。2.机床操作过程中的安全操作（1）手动操作当手动操作机床时，要确定刀具和工件的当前位置并保证正确指定了运动轴、方向和进给速度。（2）手动返回参考点机床通电后，请务必先执行手动返回参考点。如果机床没有执行手动返回参考点操作，机床的运动不可预料。（3）手轮进给在手轮进给时，一定要选择正确的手轮进给倍率，过大的手轮进给倍率容易产生刀具或机床的损坏。（4）工作坐标系手动干预、机床锁住或镜像操作都可能移动工件坐标系，用程序控制机床前，请先确认工作坐标系。（5）空运行通常，使用机床空运行来确认机床运行的正确性。在空运行期间，机床以空运行的进给速度运行，这与程序输入的进给速度不一样，且空运行的进给速度要比编程用的进给速度快得多。（6）自动运行机床在自动执行程序时，操作人员不得撤离岗位，要密切注意机床、刀具的工作状况，根据实际加工情况调整加工参数。一旦发现意外情况，应立即停止机床动作。3.与编程相关的安全操作（1）坐标系的设定如果没有设置正确的坐标系，尽管指令是正确的，但机床可能并不按照想象的动作运动。（2）公英制的转换在编程过程中，一定要注意公英制的转换，使用的单位制式一定要与机床当前使用的单位制式相同。（3）回转轴的功能当编制极坐标插补或法线方向（垂直）控制时，请特别注意旋转轴的转速。回转轴转速不能过高，如果工件安装不牢，会由于离心力过大而甩出工件引起事故。（4）刀具补偿功能在补偿功能模式下，发生基于机床坐标系的运动命令或参考点返回命令，补偿就会暂时取消，这可能会导致机床不可预想的运动。4.关机时的注意事项确认工件已加工完毕。确认机床的全部运动均已完成。检查工作台面是否远离行程开关。检查刀具是否已取下，主轴锥孔内是否已清洁并涂上油脂。检查工作台面是否已清洁。关机时要求先关系统电源再关机床电源。第二章 轴类零件的编程与加工2.1 数控车床加工程序一、车外圆复合循环指令G71 U(d) R(e)G71 P(ns) Q(nf) U(u) W() F(f)d:粗车的背吃刀量；e：粗车退刀量；ns：精加工轮廓开始段号；nf：精加工轮廓结束段号；u：x轴精加工余量；：z轴精加工余量；f：进给量；例：毛坯选用51mm60mm的钢料或尼龙棒。 O0001 程序号N10 T0101; 1号刀N20 M03 S800; 主轴正转，转速800N30 G00 X100 Z50; 进刀点N40 X52 Z1; 接近工件表面N50 G71 U1 R0.5; 复合循环/粗车N60 G71 P70 Q110 U0.4 W0.1 F0.2;N70 G01 X40 F0.1; 车第一个台阶N80 Z-25; N90 X50; 车第二个台阶N100 Z-55;N110 X52； N120 G00 X100 Z50; 退刀位置N130 M05; 主轴旋转停止N140 M00; 程序停止N150 M03 S800; N160 G00 X52 Z1;N170 G71 P70 Q110; 精车加工N180 G00 X100 Z50;N190 M05;N200 M30; 程序结束2.2封闭切削循环指令G73 U(i) W(k) R(d)G73 P(ns) Q(nf) U(u) W() F(f)i:x轴方向总退刀量（半径值）；k:z轴方向总退刀量；d:重复加工次数；ns,nf:精加工轮廓开始和结束段号；u:x轴精加工余量；:z轴精加工余量；f：进给量；例：加工如图所示工件，毛坯选用42mm42mm的45钢。O0002 程序号；N10 T0101; 1号刀；N20 M03 S800; 主轴正转，转速800；N30 G00 X100 Z50; 快速起刀点；N40 X43 Z1; 靠近工件表面；N50 G73 U20 W0.9 R20; G73封闭切削循环指令；N60 G73 P40 Q160 U0.4 W0.1 F10; N70 G01 X18 F5; 车1:3锥度；N80 Z0; Z轴工件零点切削；N90 X23 Z-15; N100 X28; C1倒角定位；N110 X30 Z-16; 车C1倒角；N120 Z-27; 车30外圆台阶；N130 X38; C1倒角定位；N140 X40 Z-28; N150 Z-40; 车40外圆台阶；N160 X43; 程序循环结束；N170 G00 X100 Z50; 退刀；N180 M05; 主轴停止旋转；N190 M00; 程序停止,测量；N200 M03 S800; N210 G00 X43 Z1; 精车加工； N220 G70 P20 Q160;N230 G00 X100 Z50; 退刀；N240 M05; 主轴停止旋转N250 M30; 程序结束；2.2 圆弧面及倒角的编程圆弧指令格式： 例：如图所示工件，毛坯51*40mm铝件。G02 X_Z_R_; G03 X_Z_R_; 倒角指令格式：G01_X_F_;Z_;X_Z_;O003 T0101;M03 S800;G00 X100 Z50;X51 Z1;G71 U1 R0.5; 粗车循环车削； G71 P70 Q150 U0.4 W0.1 F0.2; G01 X25 F0.1; 车C5倒角；Z0;X30 Z-5;Z-15; 车30外圆台阶；G03 X35 Z-20 F0.1; 圆弧车削；X46;X50 Z-22; 车C2倒角；Z-40; 车50外圆台阶；X51;G00 X100 Z50;M05 M00;M03 S800;G00 X51 Z1; G70 P70 Q150; 精车循环加工；G00 X100 Z50;M05 M30; 程序结束；2.3 螺纹零件的编程G76P（m）（r）（）Q（dmin）R（d）；G76X（U）Z（W）R（I）F（f）P（k）Q（d）；式中，m精加工重复次数；r倒角量；刀尖角；dmin最小切入量；d精加工余量；X（U）Z（W）终点坐标；I螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。k螺牙的高度（X轴方向的半径值）；d第一次切入量（X轴方向的半径值）；f螺纹导程。例：如图所示，50*105mm的铝料车M30*2的螺纹。O0004 程序号；T0303; 螺纹刀；M03 S300; 主轴正转，转速300G00 X30 Z2; 螺纹起刀点；G76 P010060 Q100 R0.05; 螺纹切削G76 X27.6 Z-49 P900 Q400 F2;G00 X100 Z50; 退刀；M05; 主轴停止；M30; 程序结束；2.4 梯形螺纹的编程G76P（m）（r）（）Q（dmin）R（d）；G76X（U）Z（W）R（I）F（f）P（k）Q（d）；式中，m精加工重复次数；r倒角量；刀尖角；dmin最小切入量；d精加工余量；X（U）Z（W）终点坐标；I螺纹部分半径之差，即螺纹切削起始点与切削终点的半径差。加工圆柱螺纹时，I0。加工圆锥螺纹时，当X向切削起始点坐标小于切削终点坐标时，I为负，反之为正。k螺牙的高度（X轴方向的半径值）；d第一次切入量（X轴方向的半径值）；f螺纹导程。梯形螺纹计算方式：Tr 牙型角 a=30; W牙底槽宽 W=0.366P-0.536ac;D 大径 车小0.3-0.5mm; 牙顶间隙 P 1.5-5 6-12 14-44D2 中径 D2=D-0.5p; ac 0.25 0.5 1D3 小径 D3=D-2H3;H3 牙高 H3=0.5P+acF 牙顶宽 f=0.366pO0005T0404;M03 S300;G00 X42 Z12;G76 P100030 Q50 R0.05;G76 X37 Z-30 P1500 Q300 F6;G00 X42 Z11.5;G76 P100030 Q50 R0.05;G76 X37 Z-30 P1500 Q300 F6;G00 X42 Z12.05;G76 P100030 Q50 R0.05;G76 X37 Z-30 P1500 Q300 F6;G00 X42 Z15;G76 P100030 Q50 R0.05;G76 X33 Z-30 P3500 Q500 F6;G00 X100 Z50;M05;M30;例：车TR40*6的梯形螺纹，螺纹长29mm.第3章 编程与加工实例3.1确定加工零件图纸我们所学的专业主要是应用数控车床加工零件。数控车床主要是加工轴类零件和盘套类零件的。本次的毕业设计主要内容是叙述用数控车床加工出一个零件的所有工艺过程。3.2数控加工零件工艺性的分析 轴类零件是适宜车削加工的主要零件，它在机器中应用最为广泛，主要用来支撑传动零部件、传动扭矩和承载载荷，如机床中的主轴、齿轮等。对它们的机械性能要求具有较高的强度与较好的韧性、较高的疲劳抗力和轴颈耐磨性。 轴类零件是回转体零件，其长度大于直径，轴长颈比小于5的称为短轴，大于25的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴类零件加工表面通常由外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽、花键、横向孔及沟槽等组成。3.3数控机床的合理选择由第二章我们可知，数控机床分为经济型数控车床、全功能型数控车床以及加工中心。经济型数控车床一般是在普通车床的基础上进行改造设计的。这种车床一般精度较低、价格便宜、功能简单，使用于自动化要求不高的场合。全功能型数控车床一般采用闭环或半闭环控制系统，它具有高刚度、高精度和高效率等特点，但全功能型数控机床的功能齐全、价格较贵，它适用于加工复杂零件。车削中心的主体是数控车床，配以动力刀座和机械手，可实现车、铣复加工、如高效车削、铣削凸轮槽和螺旋槽，但这种车床功能齐全、价格昂贵，适用于精密和超精密加工。 经观察图纸发现：我们所要加工的轴类零件结构简单，加工精度的要求也不是很高。所以，用经济型数控车床足以满足我所加工的零件的加工要求；在者，从经济角度考虑，用经济型数控车床可以节约成本。3.4加工方案的确定根据工件毛坯情况及图样上的技术要求，考虑加工路线首先要保证加工精度的前提，符合加工工艺的原则，以最短的加工路径完成零件的加工。从图纸和材料选择上可知:我所加工的工件，必须要掉头加工才能完成。因此，可先粗、精加工一头，待完成后再掉头粗精加工另一头。工艺路线如下：（1）零件图。（2）夹住50mm X 30mm毛坯，粗精车端面、48mm外圆、R10圆弧、车M301.5外螺纹、粗精车倒角C2。（3）调头夹住50mm的外圆：粗精车端面并保证总长为108mm、精粗车39mm外圆、粗精车锥度、粗精车圆弧R2、粗精车外圆25、粗精车倒角C1。工序与工步的划分数控加工工艺卡工序工部名称工艺要求刀具号加工性质如图一一1用卡盘夹持50mm*110mm毛坯，粗精车端面T0101手动2粗精加工48mm的外圆T0101自动3粗精加工40mm的外圆T0101自动4粗精车M301.5外螺纹T0303自动5粗精车倒角C2T0101自动图一1调头装夹，夹住48mm的外圆，粗精车端面，并保证工件总长T01手动 如图二 2粗精车加工39mm的外圆T01自动3粗精车锥度4.5：11T01自动4粗精车圆弧R2mm的圆弧T01自动5粗精车25mm的外圆T01自动6粗精车倒角C1T01自动图二零件的安装与夹具的选择卡盘是数控车床的通用夹具，卡盘分为三爪自定心卡盘和四爪卡盘。使用三爪自定心卡盘加工轴类零件，零件的轴心线与卡盘的中心线重合，一般不需要找正，装夹速度快，在装夹零件过程中主要防止杂物（主要是切削)在卡爪与工件中间。使用四爪卡盘时需用人工校正零件，四爪卡盘可以夹持非圆柱形的零件，或者被夹持部分与加工部分不同轴的零件。对于精度较高的零件，常用以下装夹方法：（1）用两顶尖装夹 对于较长的或必须经过多次装夹才能加工完成的工件。如长轴、长丝杠等零件的车削，工序较多，在车削后还有转削或磨削的工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。两顶尖装夹工件方便，不需找正，装夹精度高。数控加工用两顶尖装夹工件，必须钻出中心孔。（2）用一顶一夹安装 批量加工长轴类零件时，采用一顶一夹方式更合理。用两顶尖装夹工件虽然精度高，但刚性差，影响切削用量的提高。因此，车削一般的轴类零件，尤其是较重的轴类零件，不能用两顶尖装夹，而用一端夹住，另一端用后顶尖顶住的装夹方式。 观察图纸可以知道，我们的零件加工精度不高(达到0.01mm)，所以夹具选择三爪自定心卡盘装夹，这样即好找，又符合实际。3.5刀具的选择与切削用量的确定（1） 刀具的选择（1）数控车刀的特点是精度高、刚性好、装夹调整方便、切削性能强、耐用度高。合理选择刀具既能提高加工效率，又能提高产品质量。刀具选择应考虑的主要因素有以下几点：被加工工件的材料：如金属或非金属，材料的硬度、刚性、韧性及耐磨性等。加工工艺类别：粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。刀具能承受的切削用量。机床的加工能力及零件装夹方式等。工件的几何形状、加工余量、零件的经济技术指标。（2）外圆车刀的结构车刀从结构上分为四种形式，即整体式、焊接式、机夹式、可转位式。加工轴类零件的车削刀具常选用焊接式和可转位式车刀。焊接式车刀将硬质合金的刀片用焊接的方法固定在刀体上称为焊接式。这种车刀的优点是结构简单，这种方便，刚性较好。缺点是由于存在焊接应力，使刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能重复利用，造成刀具材料的浪费。刀具各切削部位的几何形状和角度参数要由操作者手工刃磨才能获得，所以刀具的寿命和切削效果主要由刃磨质量来保证，手工刃磨车刀是操作人员的基本技能之一。由于焊接式刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，又多用在经济型四刀位的数控车床上，加工稳定性和加工精度因在操作者的技术经验水平不同而有所差异。因此，被必须合理安排刀具的排列顺序尽量减少刀具数量，一把刀装夹后，尽量完成其所能进行的所有加工部位。同时，粗、精加工的刀具应分开使用，以保证加工精度和刀具寿命。可转位车刀在数控车床上，高性能的刀具是加工精度和生产效率的保障。可转位车刀是将预先预先制造好并带有若干个切削刃的多边形刀片，用机械夹固的方法夹紧在刀体上的一种刀具。当在使用过程中一个切削刃磨了以后，只要将刀片的夹紧松开，转位或更换刀片，使新的切削刃投入工作位置，再夹紧就可以继续使用。其特点是刀片未经焊接，无热应力，可充分发挥刀具材料的性能，避免了焊接刀的缺点，刀片可快换转位；节约辅