【精品】毕业论文 毕业设计 数控专业 数控车削加工工艺及零件加工程序编制.doc

毕业设计（论文）题目数控车削加工工艺及零件加工程序编制学生姓名专业班级08数控一班学号所在系机械工程系指导教师完成时间2010年3月15日数控车削加工工艺及零件加工程序编制I数控车削加工工艺及零件加工程序编制摘要数控加工是机械制造中的先进加工技术，是一种高效率、高精度与高柔性特点的自动化加工方法，数控加工技术可有效解决那些形状复杂、精密和批量小的零件。充分适应了现代化生产的需要，大力发展数控加工技术已成为各国技术经济发展，提高综合国力的重要途径。本毕业设计对零件的数控加工工艺分析，零件的数控加工都做了详细的介绍和分析，通过本设计了解到了数控加工在社会生产行业中发展状况及其重要性，通过数控加工工艺分析方面的内容，可以了解到在生产过程中如何编制数控加工工艺，以及数控加工工艺设计的基本要求等，本设计从实际出发，详细介绍了数控基本知识、数控指令的生成及功能指令的应用，通过详细的过程说明让读者清楚明白地了解数控加工的各项功能及相关的数控加工。本毕业设计主要部分是数控编程的应用和加工中走刀路线及实现加工，着重说明零件加工工艺的分析。本毕业设计对零件的数控加工工艺分析，零件的数控加工都做了详细的介绍和分析，通过本设计了解到了数控加工在社会生产行业中发展状况及其重要性，通过数控加工工艺分析方面的内容，可以了解到在生产过程中如何编制数控加工工艺，以及数控加工工艺设计的基本要求等，本设计从实际出发，详细介绍了数控基本知识、数控指令的生成及功能指令的应用，通过详细的过程说明让读者清楚明白地了解数控加工的各项功能及相关的数控加工。本毕业设计根据工艺与程序的设计的具体要求和零件图的技术要求拟定工艺流程简卡、编制数控加工工序卡，数控程序的编制及零件的装夹。关键词数控加工工艺；数控编程；自动化加工；数控功能指令数控车削加工工艺及零件加工程序编制IITHENUMERICALCONTROLTURNINGPROCESSINGTECHNOLOGYANDPARTSPROCESSINGPROGRAMMINGABSTRACTCNCMACHININGISAMECHANICALMANUFACTURINGOFADVANCEDPROCESSINGISAHIGHEFFICIENCY,HIGHPRECISIONANDHIGHFLEXIBILITYCHARACTERISTICSOFAUTOMATICPROCESSINGMETHODS,NUMERICALCONTROLMACHININGTECHNOLOGYCANBEANEFFECTIVESOLUTIONTOTHESECOMPLEXSHAPE,PRECISIONANDBATCHSMALLPARTSFULLYADAPTEDTOMODERNPRODUCTIONNEEDS,TODEVELOPCNCMACHININGTECHNOLOGYHASBECOMEATECHNOLOGICALANDECONOMICDEVELOPMENTINANIMPORTANTWAYTOENHANCETHECOMPREHENSIVENATIONALSTRENGTHTHEGRADUATIONPROJECTISTHEMAINPARTOFTHEAPPLICATIONOFNUMERICALCONTROLPROGRAMMINGANDPROCESSINGROUTEANDTAKETHEKNIFETOACHIEVEPROCESSING,HIGHLIGHTINGTHEPARTSMODELINGANDNUMERICALCONTROLMACHININGPROCESSANALYSISTHEGRADUATIONOFTHENCMACHININGPROCESSANALYSISCOMPONENTS,SPAREPARTSCNCMACHININGHAVEDONEADETAILEDINTRODUCTIONANDANALYSISLEARNEDTHROUGHTHEDESIGNOFCNCMACHININGINDUSTRYINTHEDEVELOPMENTOFSOCIALPRODUCTIONANDITSIMPORTANCE,THROUGHTHERESPECTOFNCMACHININGPROCESSANALYSISCONTENT,YOUCANUNDERSTANDHOWINTHEPRODUCTIONPROCESSOFTHEPREPARATIONOFCNCMACHININGTECHNOLOGY,ASWELLASCNCMACHININGPROCESSDESIGNOFTHEBASICREQUIREMENTS,THEDESIGNOFPROCEEDINGFROMREALITY,DETAILINGTHEBASICKNOWLEDGEOFNUMERICALCONTROL,CNCINSTRUCTIONGENERATIONANDFUNCTIONOFTHEAPPLICATIONINSTRUCTIONS,THROUGHDETAILEDDESCRIPTIONOFTHEPROCESSSOTHATTHE数控车削加工工艺及零件加工程序编制READERCLEARUNDERSTANDINGOFTHEVARIOUSFUNCTIONSOFCNCMACHININGANDRELATEDCNCMACHININGTHEGRADUATIONPROJECTPROCESSANDPROCEDURESAREDESIGNEDACCORDINGTOSPECIFICREQUIREMENTSANDPARTSOFTHETECHNICALREQUIREMENTSOFTHEDEVELOPMENTPROCESSFLOWDIAGRAMSIMPLECARD,THEPREPARATIONOFCNCMACHININGPROCESSESCARD,DETAILEDMAPPINGOFPARTSANDNCPROGRAMPREPARATIONANDPARTSOFTHEFIXTUREKEYWORDSNCPLUSPROCESSNCPROGRAMMINGAUTOMATICPROCESSINGNCFUNCTIONINSTRUCTION数控车削加工工艺及零件加工程序编制目录摘要IABSTRACTII前言1第1章零件图纸分析311零件图的内容312零件的视图选择4121主视图的选择原则和选择方法413零件图的尺寸标注4131尺寸标注的基本要求4132标注尺寸的步骤5133合理选择尺寸基准5134尺寸标注的注意事项514读零件图6141读零件图的目的6142读零件图的步骤615零件图的概述7151零件图分析7152零件图的尺寸与组成716零件图上的技术要求8161零件图粗糙度8162极限与配合9163形状和位置公差1017零件图的重点和难点10第2章机床的选择1121数控车床简介1122数控车床的结构组成11数控车削加工工艺及零件加工程序编制23毕业设计所选数控车床的结构布局及功能特点1124选择CAK6140型卧式数控车床的原因1225刀具选择12251数控刀具的种类13252数控刀具的特点13253数控刀具材料14254数控刀具的选择15第3章工艺流程设计1631数控车床加工工艺概述16311数控车床加工的主要对象16312数控车床加工工艺的基本特点16313数控车床加工工艺的主要内容1632数控车床加工零件的工艺性分析17321零件图分析17322零件的结构工艺性分析1733数控车床夹具介绍18331机床夹具的分类18332夹具的组成18333机床夹具的作用19334毕业设计夹具的选用2034数控车床加工工序的设计20341确定走刀路线和工步顺序20342刀具的选择20343切削用量的选择21344对刀点与换刀点的确定2235设计零件数控车床加工工艺分析22351零件图工艺性分析22352确定装卡方案23353确定加工顺序及走刀路线23354刀具的选择23355车削用量的选择23356两工件的加工方案24第4章加工程序的编制28致谢37数控车削加工工艺及零件加工程序编制参考文献38附录139附录240数控车削加工工艺及零件加工程序编制1前言毕业设计是高等职业教育教学计划的重要组成部分，是加强理论与实际相结合的实践性教学环节，是各专业的必修课程，在学生完成所有专业课程学习、结合毕业实习进行。数控加工是机械制造中的先进加工技术，是一种高效率、高精度与高柔性特点的自动化加工方法，数控加工技术可有效解决那些形状复杂、精密和批量小的零件。充分适应了现代化生产的需要，大力发展数控加工技术已成为各国技术经济发展，提高综合国力的重要途径，目前，国内数控机床使用越来越普遍，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，数控加工工艺的水平是制约数控加工质量的关键因素，而正确合理的数控加工工艺是实现产品加工高精度高质量、高效率的有效保障。本毕业设计内容主要包括1零件图纸的分析，其中主要介绍零件图的公差，加工内容，零件的重点、难点，配合件配合出加工方案，加工工艺的选择及加工路线的确定，数控车削的加工工艺的参数的确定，工件轮廓加工实例，以及车削的加工指令的应用，数控车削的编程和操作等；2机床的选择，其中主要介绍机床的特点，工艺加工方法，机床配置，及为何选择此机床的说明，选用工件材料的选择，根据选择工件材料和形状选择刀具的，选择夹具，切削速度，选择主轴转速，选择切削液等；3夹具的设计，主要介绍夹具设计所应注意的问题，定位误差，夹具的尺寸和设计数据等；4工艺流程设计，主要介绍工艺方案应注意的问题，工艺方案确定的原则，工艺的制定等。本毕业设计对零件的数控加工工艺分析，零件的数控加工都做了详细的介绍和分析，通过本设计了解到了数控加工在社会生产行业中发展状况及其重要性，通过数控加工工艺分析方面的内容，可以了解到在生产过程中如何编制数控加工工艺，以及数控加工工艺设计的基本要求等。通过毕业设计，我真正认识到理论和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，使我建立了正确的设计思想，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，它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数数控车削加工工艺及零件加工程序编制2控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力，能根据被加工零件图纸和技术要求，解决加工中的工艺分析、工艺方案论证、工艺计算，更培养了我勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。培养解决工艺生产问题的能力，为即将进行的毕业设计和去工厂从事数控加工、数控工艺打下坚实的基础。能够提高实际动手操作的能力，使我们所学的理论知识得到升华；培养综合运用数控工艺学及相关专业课程（数控加工工艺学、数控原理与系统、数控加工编程及程序教程、机械设计基础等）的理论知识结合金工实习，数控仿真加工与实际操作实训中所学到的实践知识，独立的分析和解决数控加工工艺问题，初步具有加工一个中等复杂程度零件的能力。由于本人能力有限，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，也使我在今后的工作中避免再次出现。数控车削加工工艺及零件加工程序编制3第1章零件图纸分析机械图样是用来表达和交流设计思想的语言，是设计、机械制造的技术资料，而零件图是指导进行零件生产和检验的技术文件，是完整地表达零件结构形状，大小和技术要求的图样。在生产过程中，要根据零件图进行生产准备，加工制造和检验。零件图纸分析，就是要根据零件图样想象出零件的结构形状，同时弄清零件的自然概况、尺寸类别、尺寸标准和技术要求等，以便在制造零件时，采用合理的加工方法。11零件图的内容图11为本毕业设计的零件图，从该图中可以看出一张零件图应包含以下内容图11零件图（1）一组图形用适当的视图、剖视图等各种表达方法，正确、完整、清晰、简便地表示出零件的内外结构形状。（2）尺寸应正确、完整、清晰、合理地标注出制造和检验该零件所需的全部数控车削加工工艺及零件加工程序编制4尺寸。（3）技术要求用国家标准中规定的符号、数字、或文字等，说明零件在制造、检验、材质处理等过程中应达到的各项技术要求，如表面粗糙度、极限与配合，形位公差及热处理等。（4）标题栏填写零件的名称、数量、材料、图样代号、绘图比例、以及责任人签名和日期等。12零件的视图选择绘制零件图之前，首先要根据零件的结构形状、加工方法和在机器中的位置确定零件合理的表达方案。内容包括主视图的选择、其他视图和表达方法的确定。121主视图的选择原则和选择方法主视图时一组视图的核心。无论是绘图还是识图，都应从主视图入手。在选择零件的主视图时，应考虑以下三个原则。（1）结构形状特征原则主视图的选择应尽可能多地反映各组成部分的结构形状特征和位置特征，大小及层次位子关系。（2）加工位置原则主视图投射方向，应尽量与零件主要加工位置一致。（3）工作位置原则主视图投射方向，应符合零件在机器中的工作位置，对支架、箱体等加工方法和加工位置多变的零件，主视图应选择工作位置，以便与装配图直接对照以上是零件主视图的选择原则，在运用时必须灵活掌握。三项原则中，在表达清楚结构形状特征的前提下，先考虑加工位置原则。但有些零件形状比较复杂，在加工过程中装卡位置经常发生变化，加工位置难分主次，则主视图应考虑选择其工作位置。还有一些零件无明显的主要加工位置，有无固定的工作位置，或者工作位置倾斜则可将它们主要部分放正，以便于布图和尺寸标注。数控车削加工工艺及零件加工程序编制513零件图的尺寸标注131尺寸标注的基本要求（1）正确尺寸标注包括尺寸数字书写、尺寸线、尺寸界线以及箭头的画法，应满足国家标准的规定才能保证尺寸标注正确。（2）完整所标注的尺寸，应能完全确定物体形状大小及相对位置，且不允许有遗漏和重复，用形体分析法去标注尺寸，可以达到完整的要求。（3）清晰为了保证所标注尺寸布置整齐、清晰醒目应注意以下几点尺寸应尽量标注在视图外，与两视图有关的尺寸，最好注在两视图之间。定形、定位尺寸要尽量集中，并要集中注在反应形状特征和位置特征明显的视图上。直径尺寸应尽量注在非圆的视图上，圆弧半径的尺寸要注在有圆弧投影的视图上，且细虚线上尽量不要标注尺寸。尺寸线与尺寸界线尽量不要相交。132标注尺寸的步骤（1）形体分析。（2）选择尺寸标准。（3）按形体分析法标注每个组成部分的定形尺寸。（4）由尺寸基准出发标注确定个组成部分之间相对位置的尺寸。（5）标注总体尺寸。（6）依次检查三类尺寸，保证正确、完整、清晰，注意尺寸间的协调。133合理选择尺寸基准尺寸基准分为设计基准和工艺基准，根据零件的结构和设计要求而确定的基准叫设计基准，任何零件的长、宽、高的方向尺寸，每个方向只能选择一个设计基准；零件在加工过程中，为满足加工和测量要求而确定的基准叫工艺基准。为了减小误差，保证零件的设计要求，在选择基准时最好使设计基准和工数控车削加工工艺及零件加工程序编制6艺基准重合。134尺寸标注的注意事项（1）直接标出功能尺寸零件的功能尺寸又称主要尺寸，是指影响机器规格性能、工作精度和零件在部件中的准确位置及有配合要求的尺寸，这些尺寸应该直接标出，而不应有计算机得出。（2）避免标注成封闭的尺寸链。（3）标注尺寸要尽量适应加工方法及加工过程。（4）标注尺寸应符合使用的工具。（5）标注尺寸应考虑加工的可能性。（6）应可能不标注不便于测量的尺寸。（7）同一个工序的尺寸要集中。14读零件图141读零件图的目的读零件图，就是根据零件图想象零件的结构，弄清零件的基本概况，为制造零件做好准备工作，有时可以通过读零件图搞清楚零件在机器和部件中的作用。142读零件图的步骤（1）读标题栏从标题栏中可以了解到零件的名称，绘图比例等零件的一般情况，结合对全图的浏览，可对零件有个初步的了解。明确这个零件属于哪一类零件，在机器中大致起什么作用。从零件标题栏中可以看出，该零件是数控车削加工配合类零件，绘图比例11。（2）读各视图读图时，不应急于求成，将眼睛放在一个视图上。要首先分析表达方案，弄清各视图的关系，首先纵观全图，想象零件整体形状,零件图有两个视图，即主视图。一个主视图采用全剖视图用平行于正面、通过M2415螺纹内孔的轴线的单一剖切平面剖开；另一个则直接给出主视全图。（3）读尺寸标注数控车削加工工艺及零件加工程序编制7读尺寸标注，确定各部位结构尺寸的大小和位置。读尺寸时，应首先找出三个坐标方位的尺寸标准，然后，从基准出发，按形体分析法，找出组成各部分的定位尺寸、定位尺寸和总体尺寸；深入了解尺寸基准之间、尺寸和尺寸之间的关系。通过分析可以看出，零件长度方向的尺寸基准，是通过零件主体轴线的正平面，零件宽度方向的尺寸基准，是通过零件主体的侧平面。然后再用形体分析法分析三类尺寸。（4）读技术要求读技术要求时，全面掌握零件的质量指标。分析零件图上所标注的表面粗糙度、极限配合与配合、形位公差、热处理及表面等技术要求。15零件图的概述151零件图分析（1）结构特点本零件图是为内、外螺纹配合零件，零件上有孔、槽、椭圆、螺纹、锥面等结构。（2）尺寸标注回转形零件主要有两个方向的尺寸，即长、宽尺寸，以下分析它的尺寸基准、轴孔的定位尺寸和主要尺寸。（3）尺寸基准本零件为配合零件，根据螺纹的旋和关系来进行配合，零件在机械加工时可以先加工尺寸较大的那一件，然后以此件为基准配合较小件的加工。（4）轴孔的位置尺寸该零件的尺寸标注应特别注意各轴孔的位置尺寸以及轴孔之间的位置尺寸，因为这些尺寸的正确与否，将直接影响传动轴的位置和传动的准确性。（5）技术要求本设计零件为配合件，其表面粗糙度值要小，有配合要求的尺寸应给出恰当的尺寸公差。152零件图的尺寸与组成本毕业设计的零件为配合件，如图11所示。毛坯尺寸为长100MM，直径数控车削加工工艺及零件加工程序编制860MM和长55MM,直径为45MM的回转零件，长100MM,直径为60MM的回转零件它主要有圆弧、锥面、槽、内螺纹、及椭圆等组成。M2415的孔为细牙普通内螺纹孔，公称直径为24MM,螺距为15,螺纹孔深度为18MM，椭圆大径为40MM，小径为26MM,并且椭圆的中心与锥面相接处偏移1MM。长为55MM,直径为45MM的回转零件主要有圆柱面、圆弧面、槽以及外螺纹组成。16零件图上的技术要求161零件图粗糙度（1）表面粗糙度的基本概念零件经过机械加工后的表面看似光滑平坦，但如果在显微镜下观察，会发现许多不平的凸峰和凹谷。零件表面具有这种较小间距的峰和谷所组成的微观几何形状特征，称为表面粗糙度，表面粗糙度与加工方法、所用刀具以及材料等因素都有密切关系。（2）表面粗糙度的评定参数表面粗糙度的评定参数有轮廓算术平均参数RA和轮廓最大高度RZ等，常用的主要评定参数是RA。一般来说，凡是零件上有配合要求或有相对运动的表面，RA值要小，RA值越小，表面质量要求越高，加工成本也越高。因此，在满足使用要求前提下，尽可能选用较大的RA值。（3）表面粗糙度的标注方法一般标注法表面粗糙度符号、代号一般应标注在可见轮廓线、尺寸界线、指引线或他们的延长线上，符号的尖端必须从材料外指向表面。大部分表面要求相同标注法当大部分表面具有相同的表面粗糙度要求时，对其中使用最多的一种符号统一注在图样的右上角，并加注“其余”两字。当所有表面具有相同的表面粗糙度要求时，其符合可在图样的右上方统一标注，其大小是图中标注大小的14倍。简化标注法为了简化标注方法，或者标注位置受到限制时，可以标注简化代号，也可采用省略的注法，但必须在标题栏附近说明这些简化代号及省略标注的意义。数控车削加工工艺及零件加工程序编制9如中心孔、键槽、圆角、倒角的表面粗糙的可以采用简化标注法。（4）毕业设计零件图的表面粗糙度长97MM，直径为46MM零件圆柱表面粗糙度值为16M，其余表面粗糙度为32M；长52MM，直径为24MM零件圆柱表面粗糙度值为16M，其余表面粗糙度为32M，两个零件加工精度都较高。162极限与配合（1）基本概念在成批货大量成产中，要求零件具有互换性，互换性是指从加工完的一批规格相同零件中任取一件，不经修配就能立即装配到机器或部件上，并能保证使用要求。零件的这种性质成为互换性。零件具有互换性，不仅给机器的装配、维修带来方便，而且满足生产各部门广泛的协作要求，为大量生产、流水作业提供条件，从而缩短生产周期，提高劳动效率和经济效益。尺寸公差零件在制造的过程中，由于加工或测量等因素的影响，加工后一批零件的实际尺寸总存在一定的误差。为了保证零件的互换性，必须将零件的实际尺寸控制在允许的变动范围内，这个允许的尺寸变动范围称为尺寸公差。极限偏差允许尺寸变化的两个极限。实际尺寸应位于其中，也可达到极限尺寸。允许的最大尺寸称为最大极限尺寸；允许的最小尺寸称为最小极限尺寸。偏差是某一尺寸减去基本尺寸所得的代数差。最大极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差称为上偏差，最小极限尺寸减去基本尺寸所得的代数差称为下偏差。上下偏差统称为极限偏差。实际尺寸减去基本尺寸所得的代数差称为实际偏差。偏差可以为正、负或零值。配合基本尺寸相同的、相互结合的孔和轴公差带之间的关系称为配合。常见的配合制度有A基孔制基本偏差为一定的孔的公差带，与不同基本偏差的轴的公差带形成各种配合的一种制度。基孔制的孔称为基准孔，GB/T18001规定孔的下偏差为零，基本偏差代号为H。B基轴制基本偏差为一定的轴的公差带，与不同基本偏差的孔的公差带形成数控车削加工工艺及零件加工程序编制10各种配合的一种制度。基轴制的轴称为基准轴，GB/T18001规定孔的下偏差为零，基本偏差代号为H。（2）零件图中的极限与配合本设计零件外形尺寸有极限偏差的要求，对配合也有一定的要求，采用的是基轴制。163形状和位置公差（1）形状和位置公差的基本概念在实际加工中，经过加工的零件，不但会产生尺寸误差，而且会产生形状和位置误差。由于零件的表面形状和相对位置的误差过大会影响机器的性能，因此对精度要求高的零件，除了尺寸精度外，还应控制形状和位置的误差。对形状和位置误差的控制是通过形状和位置公差来实现的。（2）形位公差和尺寸公差的关系同一个被测要素上，既有尺寸公差又有形位公差时，确定尺寸公差和形位公差之间相互关系的原则，称为公差原则。分为独立原则和相关要求。独立原则独立原则是指图样中给定的尺寸公差和形位公差相互无关，各自独立，分别满足要求的公差原则，在标注时不需要附加任何表示相互关系的符号。相关要求相关要求是指图样中给定的尺寸公差和形位公差相互关系，包括包容要求，最大实体要求，最小实体要求和可逆要求。17零件图的重点和难点本设计零件图重点在于零件图中椭圆，内外螺纹配合的的加工，对于椭圆应采用宏程序进行编程，两工件之间的配合和尺寸公差的要求也是零件的难点之一。本设计零件图的难点在于如何把握好车削螺纹的粗加工尺寸以及宏程序的正确编制。数控车削加工工艺及零件加工程序编制11第2章机床的选择21数控车床简介数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一，能够加工轴类、盘类等回转体类零件。目前已迅速发展起来的数控车削中心、可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高了加工精度和生产效率。22数控车床的结构组成数控车床的结构除车床基础部件外，有下列部分组成（1）主传动系统。（2）进给系统。（3）实现工件回转、定位的装置和附件。（4）实现某些部件功能和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统和排屑、防护等装置。（5）刀架。（6）特殊功能装置如刀具破损监控、精度检测和监控装置。（7）为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。基础元件指床身、底座、主轴、滑座、工作台等，它是整台车床的基础和框架。23毕业设计所选数控车床的结构布局及功能特点毕业设计所选机床为CAK6140型卧式数控车床，主要技术参数见表23所示。该机床配置FANUC0IMC数控系统，具有两坐标联动功能。机床有机身、主轴箱及主传动系统、工作台及进给系统，以及电柜、冷却、润滑、操作等辅助装置组成。该机床具有良好的刚性；主轴的变速范围广，低转矩较大，可进行强力高速切削；各轴的伺服电机经弹性联轴器直接驱动滚丝丝杠，可实现无间隙传动。数控车削加工工艺及零件加工程序编制12表23CAK6140型卧式数控车床的主要技术参数名称规格名称规格工作台尺寸/MM480X1000主轴电机功率/KW75X向行程/MM220主轴转速范围/R/MIN202000Z向行程/MM1000快速进给速度MM/MIN15000床身上最大工件回转直径/MM400定位精度/MM001工作台最大承受量/KG500重复定位精度/MM000524选择CAK6140型卧式数控车床的原因（1）进给传动机构简单数控机床的进给传动机构是滚珠丝杠副，伺服电动机与滚珠丝杠直接连接，传动机构简单。滚珠丝杠副通过预紧可消除反向间隙，传动精度高，运动平稳。（2）具有高度的柔性，适用性强。（3）加工精度高，质量稳定。（4）生产效率高。（5）零件的加工尺寸在机床加工参数范围内。25刀具选择刀具的选择是数控加工工序设计的重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控机床的主轴比普通机床高1到2倍，且主轴输出功率大，因此，与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用性高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并合理选择刀具结构、几何参数。数控车削加工工艺及零件加工程序编制13刀具的选择应考虑工件材质，加工轮廓类型，机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用性等因素。一般情况下应优先选择标准刀具，必要时也可采用各种高生产效率的复合刀具及其他一些专用刀具。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。251数控刀具的种类数控机床加工时都必须采用数控刀具，数控刀具主要是指数控车床、数控铣床、加工中心等机床上使用的刀具。随着数控机床结构、功能的发展，现代数控机床上所使用的刀具，不是普通机床所采用的那种“一机一刀”的模式，而是多种不同类型的刀具同时在数控机床的主轴上。数控刀具按不同的分类方式分为以下几类（1）数控刀具从结构上可分为整体式，既有整块材料磨制而成，使用时可根据不同用途将切削部分修磨成所需的形状。镶嵌式，分为焊接式和机夹式，机夹式又根据刀具结构的不同，可分为不转位和转位两种。减振式，当刀具的工作臂长度与直径比大于4时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，所采用的一种特殊结构的刀具，主要用于镗孔。内冷式，即刀具的切削冷却液通过机床主轴或刀盘传递到刀的内部由孔喷射到切削刃部位。特殊形式，包括强力加紧、可逆攻丝、复合刀具等。（2）数控刀具从制造所用材料上可分为高速钢刀具。硬质合金刀具。陶瓷刀具。立方氮化硼刀具。聚晶金刚石刀具。（3）数控刀具从切削工艺上分车削刀具，其有外圆切刀、端面切刀和成形车刀。钻削刀具，其有普通麻花钻、可转位浅孔扩孔钻。数控车削加工工艺及零件加工程序编制14镗削刀具，其有单刃镗刀、双刃镗刀、多刃组合镗刀。铣削刀具，分面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、成形铣刀等刀具。252数控刀具的特点近几年来，数控机床的制造及使用已有很大发展。为适应数控机床加工精度高、加工效率高、加工工序集中及零件装夹次数减少等要求，数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在数控机床上所使用的刀具应有以下特点（1）刀片和刀具几何参数和切削参数的规范化、典型化。（2）刀片和刀具材料及切削参数与被加工工件的材料之间匹配的选用原则。（3）刀片和刀具的耐用性及其经济寿命指标的合理化。（4）刀片及刀柄的定位基准的优化。（5）刀片及刀柄对机床主轴的相对位置的要求高。（6）对刀柄的强度、刚度及耐磨性的要求高。（7）刀柄或工具系统的装机重量限制的要求。（8）对刀柄的转位，装拆和重复精度的要求。（9）刀片及刀柄切入的位置和方向的要求。（10）刀片及刀柄高度的通用化、规则化、系统化。（11）整个数控工具系统自动换刀系统的优化。253数控刀具材料在金属切削中，刀具材料的切削性能直接影响着加工效率、工件的加工精度和已加工表面的质量、刀具的消耗和加工成本。选择合适的刀具材料对于切削加工尤为重要。先进所采用的刀具材料，大致分为五大类高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石。（1）高速钢高速钢指的是加入了较多的钨、钼、铬、钒等合金元素的高合金工具钢，由于高速钢刀具热处理技术的进步以及成形金切工艺的更新，使得高速钢刀具的红硬性、耐磨性和表面质量都得到了很大的提高和改善。因此高速钢是数控机床刀具的选择对象之一。（2）硬质合金数控车削加工工艺及零件加工程序编制15硬质合金指的是将钨钴类、钨钛类等硬质碳化物以CO为结合剂烧结而成的物质。硬质合金刀具是在较好的工具表面涂上一层耐磨、耐热、耐腐蚀的物质，使得刀具在切削过程中不易破损，保证加工精度。254数控刀具的选择数控机床刀具的选择和确定是数控加工工序设计的重要内容，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。另外，数控机床与传统加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用性高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并合理选择刀具结构、几何参数。数控刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的，应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具和刀柄，刀具选择总的原则是安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。数控车削加工工艺及零件加工程序编制16第3章工艺流程设计31数控车床加工工艺概述数控车床加工工艺是以普通车床的加工工艺为基础，结合数控车床的特点，综合运用多方面的知识解决数控车床加工过程中面临的工艺问题，其内容包括金属切削原理与刀具、加工工艺、典型零件加工及工艺性分析等方面的基础知识和基本理论。本章从工程实际操作应用方面，介绍数控车床加工工艺的基本知识和基本原则，以便合理设计加工工艺，充分发挥数控铣床的特点，实现数控加工中的优质、高产、低耗。311数控车床加工的主要对象数控车削是机械加工中最常用和最主要的数控加工加工方法之一，它除了能车削普通车床所能铣削的各种零件表面外，还能车削普通铣床不能车削的需要25坐标联动的复杂回转面的加工。根据数控车床的特点，从车削加工角度考虑，适合数控车削的主要加工对象有以下几类（1）轴类零件。（2）盘类零件。312数控车床加工工艺的基本特点工艺规程是加工时的指导性文件。数控车床加工的程序和加工工艺的编写是否合理是正确操作数控车床的前提。数控车床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令进行的。因此，数控车床加工程序与普通机床工艺规程有较大差别，涉及的内容也较多。数控车床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及车床的运动过程等。因此对数控车床的性能、特点、运动方式、刀具系统、切削规范都要非常熟悉。工艺方案的好坏不仅会影响车床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。313数控车床加工工艺的主要内容（1）选择合适在数控车床上加工的零件，确定加工内容。数控车削加工工艺及零件加工程序编制17（2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。（3）确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序、处理与非数控加工工序的衔接等。（4）加工工序的设计，如工步划分、刀具选择和确定切削用量等。（5）数控加工程序的调整，如选取对刀点和换刀点、确定刀具补偿及确定加工路线等。32数控车床加工零件的工艺性分析在选择并决定数控车床加工零件及其加工内容后，应对零件的数控车床加工工艺性进行全面、认真、仔细的分析。主要内容包括产品的零件图分析、零件结构工艺性分析。321零件图分析首先应熟悉零件在产品中的作用、位置、装配关系和工作条件，搞清各项技术要求对零件装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。（1）尺寸标注方法分析（2）零件的完整性与正确性分析（3）零件技术要求分析（4）零件材料分析322零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。而较差的零件结构工艺性，会使加工苦难，浪费工时和材料，有时甚至无法加工，因此，零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点。（1）零件的内外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，使编程简单，提高生产率。（2）应采用统一的基准定位。此外，还应分析零件所要求的加工精度、尺寸公差等是否可以得到保证，有没有引起矛盾的多余尺寸或影响加工安排的封闭尺寸等。数控车削加工工艺及零件加工程序编制1833数控车床夹具介绍331机床夹具的分类机床夹具的种类较多，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机床夹具等；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、真空夹具和自夹紧夹具等；按其通用化程度，一般分为通用夹具、专用夹具、成组夹具以及组合夹具等。（1）通用夹具通用夹具的结构、尺寸已经规格化，且具有很大的通用性，无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。采用这种夹具可缩短生产准备周期，减少夹具种类，从而降低生产成本。其缺点就是定位于夹紧费时，生产率低，适用于单件，小批量生产。（2）专用夹具专用夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计和制造的。因为不需要考虑其通用性，所以夹具可设计的结构紧凑、操作方便。由于这种夹具设计和制造周期较长，产品变更后无法使用，因此适用于大批量生产。（3）成组夹具成组夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的，它是在加工加工某种工件后，经过调整或更换个别元件，即可加工另外一种工件的夹具。它按成组原理设计，用于加工形状相似和尺寸相近的一组工件。（4）组合夹具组合夹具是一种有一套标准元件组装而成的夹具，这类夹具用后可拆卸存放，当重新组装时又可循环重复使用。332夹具的组成数控夹具按其作用和功能通常可由定位元件、夹紧装置、安装连接元件和夹具体等几个部分（1）定位元件由于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形块、定位销、定位块等，定位装置是由定位元件及其组合而构成的，用于确定工件在夹具中的正确位置。数控车削加工工艺及零件加工程序编制19（2）夹紧装置夹紧装置也是夹具的主要功能元件之一，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、重力、离心力、振动等外力而改变原定的位置。它通常包括夹紧元件、增力装置和动力源等组成。（3）安装连接元件用于确定夹具在机床上的位置，从而保证工件与机床之间的正确加工位置。（4）夹具体夹具体是夹具的基础件，用于连接夹具上各个元件与装置，使之成为一个整体，以保证家具的精度和刚度。（5）其他元件与装置根据加工需要，有些夹具上还可有定位键、操作件和分度装置，以及标准化连接元件等。333机床夹具的作用（1）易于保证工件的加工精度。使用夹具的作用之一就是保证加工工件表面的尺寸与位置精度。（2）使用夹具可改变和扩大原机床的功能，实现一机多用。（3）使用夹具后，不仅省去画线找正等辅助时间，而且有时还可采用多效率的多件、多机、机床夹紧装置，缩短辅助时间，从而大大提高劳动生产率。（4）用夹具装夹工件方便、省力、安全。当采用气动、液压等夹紧装置时，可减轻工人的劳动强度，保证生产安全。（5）在批量生产中使用夹具时，由于劳动生产率的提高和允许实用技术等级较低的工人操作，故而明显降低生产成本。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，还应考虑以下几点单件小批量生产时，优先选择组合夹具，可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。在批量生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。数控车削加工工艺及零件加工程序编制20夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。334毕业设计夹具的选用本毕业设计零件为回转体形零件，机用三爪卡盘就能满足其装夹要求，故用三爪卡盘作为本次零件加工的夹具。34数控车床加工工序的设计当数控车床加工工艺路线确定之后，各道工序的加工内容以基本确定，接下来便可以着手数控车床加工工序的设计。数控车床加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择车床、刀具及量具，确定定位夹紧方案、走刀路线与工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差，切削用量和工时定额等，为编制加工程序做好充分准备。341确定走刀路线和工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映了工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一，因此，在确定走刀路线时最好画一张工序简图，将已经拟定的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求为提高工件表面的精度和减小粗糙度，可以采用多次走刀的方法，精加工余量一般为0205MM为宜，而且精加工宜采用较大的主轴转速及较小的进给速度以减少零件被加工表面粗糙度的值。（2）应使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。（3）设法减少装卡次数，尽可能做到一次定位装卡后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装卡误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。342刀具的选择选用数控车床刀具应注意以下几点（1）在数控车床上车削外表面时，应采用机夹式硬质合金刀具，一般采用两次走刀，一次粗车、一次精车。数控车削加工工艺及零件加工程序编制21（2）加工余量较小，并且要求表面粗糙度较低时，应采用立方氮化硼或陶瓷车刀。（3）外轮廓的加工要充分考率刀具的角度关系。（4）在数控车床上加工工件要重视刀尖中心与工件回转中心的关系。343切削用量的选择（1）切削用量的选择原则车削加工切削用量包括主轴转速、背吃刀量、进给速度。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量都有显著影响。数控加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高。粗、精加工时切削用量的选择原则如下粗加工是切削用量的选择原则首先选取尽可能大的背吃刀量，其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。精加工时切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量，其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。（2）切削速度的选择根据已选定的吃刀量、进给量和刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实际经验选取。实际编程中，切削速度VT确定后，还可计算出车床主轴转速NN1000VT/D相关车削速度的参考值如下表34所示数控车削加工工艺及零件加工程序编制22表34车削速度参考值车削速度M/MIN工件材料硬度（HBS）高速钢硬质合金小于225184260150225325123654120钢3254256213675小于1002136401001002003164060铸铁20030045102060在选择切削速度时，还应考虑以下几点A应尽量避开积屑瘤产生的区域。B断续切削时，为减小冲击和热效应，要适当降低切削速度。C在易发生震动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。D加工大件、细长件和薄壁件时，应选用较低的切削速度。E加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。344对刀点与换刀点的确定在编程时，应正确的选择对刀点与换刀点的位置，对刀点就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起始点，由于程序段从该点开始执行，所以对刀点又称程序起点或起刀点。对刀点的选择原则是（1）便于用数字处理和简化程序编制；（2）在机床上找正容易，加工中便于检查；（3）引起的加工误差小。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点，所谓换刀点是指刀架转位换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以免刀架转位时碰到工件及其他部位。数控车削加工工艺及零件加工程序编制2335设计零件数控车床加工工艺分析351零件图工艺性分析毛坯尺寸长100MM,直径为60MM和长55MM,直径为45MM，长100MM,直径为60MM零件主要有圆柱面、锥面、槽、内螺纹、圆弧以及椭圆组成。M2415的孔为细牙普通内螺纹孔，公称直径为24MM,螺距为15,螺纹孔深度为18MM，直径为40MM的是三等距的槽，椭圆大径为40MM，小径为26MM,并且椭圆中心与锥面相接处偏移1MM。长55MM,直径为45MM零件主要有圆柱面、圆弧面,槽以及外螺纹组成。根据上述分析，零件外轮廓的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。352确定装卡方案根据零件的结构特点，该工件分两次装夹进行加工，采用三爪卡盘机构夹紧；换头装夹时，仍采用三爪卡盘机构夹紧。353确定加工顺序及走刀路线加工顺序的拟定按照先粗后精的原则确定。为保证加工精度，粗、精加工应分开。354刀具的选择根据零件的结构特点，车削外轮廓时，车刀角度受到外轮廓复杂程度的限制，当外轮廓有凹圆弧,应经过适当的计算来选择合适的主偏角,副偏角。以防止过切或其它事故发生。355车削用量的选择车削加工中的切削用量包括；背吃刀量、主轴转速、或切削速度用于恒线速度切削,进给速度或进给量。（1）背吃刀量的确定在工艺系统刚性和机床功许可的情况下,尽可能取大的背吃刀量,以减少走刀次数。当余量过大使,工艺系统刚性不足时可分次切除余量,各次的余量按递增原理确定；当零件的精度要求较高时,应采用半精加工,余量常取052MM，数控车削加工工艺及零件加工程序编制24精加工余量常取0104MM。（2）进给速度的确定进给速度是指在单位时间内,刀具沿进给方向移动的距离MM/MIN。有些数控机床规定可以选用进给量MM/R表示进给速度。合成进给速度的计算合成进给速度是指刀具作合成（斜线及圆弧插补等）运动时的进给速度。如加工圆弧及斜面等轮廓零件时，这时刀具的进给速度由纵、横两个坐标轴同时运动的速度决定，即VSQRTV1V1V2V2式中V1切削时沿X方向的进给速度V2切削时沿Y方向的进给速度由于计算合成进给速度的过程比较繁琐，因此，除特殊情况外，在编制程序时，大多凭实践经验或通过试切来确定速度。（3）主轴转速的确定光车时主轴转速在光车时，主轴转速应根据零件被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件允许地切削速度来确定。切削速度除计算和查表选择外，还可根据实际经验来确定。需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出转矩小，因此切削速度不能太低。车螺纹时主轴转速在切削螺纹时，车床的主轴转速受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电机的矩频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同地数控系统，推荐使用不同的主轴转速选择范围。如大多数数控车床系统推荐车螺纹时地主轴转速如下N（1200/P）K式中P工件螺纹的导程，单位为MMK保险系数，一般取80。356两工件的加工方案加工顺序