毕业论文-数控车床轴套零件加工设计

毕业设计（论文）（说明书）题目数控车床轴套零件加工毕业设计姓名编号平顶山工业职业技术学院年月日摘要数控加工是机械行业一门新的专业，数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。随着社会需求个性化、多样化的发展，生产规模沿着小批量大批量多品种变批量的方向发展，以及以计算机为代表的高技术和现代化管理技术的引入，渗透与融合，不断地改变着传统制造技术的面貌和内涵，从而形成了先进制造技术。数控就是一种自动控制技术，它所控制的一般是位置、角度、速度等机械量。数控机床，就是采用了数控技术的机床，它是一个装有程序控制的机床，该系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。本设计从数控加工前应做的准备开始到数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制等内容以及数控加工时应注意的问题做了一一的说明。关键词数控机床,工艺设计,程序编制ABSTRACTNCMACHININGISANEWPROFESSIONALMACHINERYINDUSTRY,THENUMERICALCONTROLTECHNOLOGYISTHEDIGITALPROGRAMCONTROLOFCNCMACHINETOREALIZEAUTOMATICWORKINGTECHNOLOGYITISWIDELYUSEDINMECHANICALMANUFACTURINGANDAUTOMATION,BETTERSOLVETHEMANYVARIETIES,SMALLBATCHANDCOMPLEXPARTSPROCESSINGANDAUTOMATIONOFPRODUCTIONPROCESSESWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFCOMPUTER,AUTOMATICCONTROLTECHNOLOGY,NUMERICALCONTROLTECHNOLOGYHASBEENWIDELYUSEDINCNCMACHINETOOLS,ROBOTSANDALLKINDSOFELECTROMECHANICALINTEGRATIONEQUIPMENTATTHESAMETIME,THERAPIDDEVELOPMENTOFSOCIALECONOMY,THENCEQUIPMENTANDCNCMACHINERYHAVERAPIDLYDEVELOPEDANDIMPROVEDINTHEASPECTSOFTHEORYANDAPPLICATIONWITHTHEDEVELOPMENTOFSOCIALDEMANDFORPERSONALIZED,DIVERSIFIED,THESCALEOFPRODUCTIONALONGTHESMALLBATCHMASSMULTIPLESPECIESANDBATCHOFTHEDIRECTIONOFDEVELOPMENT,ANDTHEINTRODUCTIONOFHIGHTECHNOLOGYANDMODERNMANAGEMENTTECHNOLOGYWITHCOMPUTERTECHNOLOGYASTHEREPRESENTATIVE,PENETRATIONANDINTEGRATION,CONSTANTLYCHANGINGAPPEARANCEANDCONNOTATIONOFTRADITIONALMANUFACTURINGTECHNOLOGY,WHICHFORMEDTHEADVANCEDMANUFACTURINGTECHNOLOGYNUMERICALCONTROLISAKINDOFAUTOMATICCONTROLTECHNOLOGY,ITSCONTROLISPOSITION,ANGLE,SPEEDMECHANICALQUANTITYCNCMACHINETOOLS,CNCTECHNOLOGYISTHEUSEOFTHEMACHINE,ITISLOADEDWITHTHEPROGRAMCONTROLMACHINETOOL,THESYSTEMCANLOGICALLYPROCESSINGHASPROVISIONSFORTHEUSEOFNUMBERSOROTHERSYMBOLSCODEDINSTRUCTIONPROGRAMITSHOULDBENOTEDTHATTHEDESIGNFROMTHENCPROCESSINGSHOULDBEDONEBEFORETHESTARTTOTHECNCMACHININGPROCESSANALYSISANDSELECTION,CNCTOOL,WORKPIECECLAMPINGANDMACHININGFIXTURESELECTION,PROGRAMMINGANDNCMACHININGPROBLEMSOFTHEONEONEINSTRUCTIONSKEYWORDSCNCMACHINETOOL,PROCESSDESIGN,PROGRAM目录摘要1ABSTRACT2第1章绪论511数控机床21世纪最新发展趋势5111个性化是市场适应性发展趋势5112个性化的发展趋势5113开放性是体系结构的发展趋势612数控加工原理和特点6121数控加工原理6122数控加工的特点713数控加工工艺概念和工艺过程7131数控加工工艺7132数控加工工艺过程7133数控加工工艺与数控编程的关系714数控车削加工的主要对象及加工过程8141加工对象8142加工过程8第2章零件的工艺分析1021轴承套零件图的工艺分析10211轴承套零件图的工艺分析10212工艺措施1122轴承套定位基准和装夹方式的选择11221定位基准的选择11222装夹方式的选择12223确定轴承套的定位基准和装夹方式1223轴承套加工顺序和进给路线的确定13231加工顺序安排的原则13232进给路线的确定13233确定轴承套的加工顺序及进给路线1424轴承套加工刀具的选择16241数控车刀的类型及选用16242轴承套数控加工的刀具选择1625轴承套加工切削用量的选择17251切削用量的选用原则17252轴承套加工的切削用量选择18第3章轴承套的数控编程与加工2131轴承套零件图的数学处理21311编程原点及换刀点的选择21312走刀轨迹点参数值的计算2132编制零件加工程序22321数控编程注意事项22322编制加工程序2233轴承套的加工29331装刀具29332装工件30333对刀3034零件加工时的注意事项31341固定进刀退刀模式31342换刀点设定模块化31343养成规范的调试动作3135程序输入、校验及首件试切3136数控加工工艺文件的编制32总结33参考文献34致谢35第1章绪论11数控机床21世纪最新发展趋势高速化、高精度化、高可靠性、复合化、智能化、柔性化、集成化和开放性是当今数控机床行业的主要发展方向。111个性化是市场适应性发展趋势当今的市场，国际合作的格局逐渐形成，产品竞争日趋激烈，高效率、高精度加工手段的需求在不断升级，用户的个性化要求日趋强烈，专业化、专用化、高科技的机床越来越得到用户的青睐。112个性化的发展趋势1复合化数控机床的功能复合化的发展，其核心是在一台机床上要完成车、铣、钻、攻丝、绞孔和扩孔等多种操作工序，从而提高了机床的效率和加工精度，提高生产的柔性。2高速化、高精度化、高可靠性高速化提高进给速度与提高主轴转速。高精度化其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级高可靠性一般数控系统的可靠性要高于数控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，因为商品受性能价格比的约束。3智能化智能化的内容包括在数控系统中的各个方面为追求加工效率和加工质量方面的智能化；为提高驱动性能及使用连接方便等方面的智能化；简化编程、简化操作方面的智能化；还有如智能化的自动编程、智能化的人机界面等，以及智能诊断、智能监控等方面的内容，方便系统的诊断及维修。4柔性化、集成化当今世界上的数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是从点数控单机、加工中心和数控复合加工机床、线FMC、FMS、FTL、FML向面工段车间独立制造岛FA、体CIMS、分布式网络集成制造系统的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。113开放性是体系结构的发展趋势新一代数控系统的开发核心是开放性。开放性有软件平台和硬件平台的开放式系统，采用模块化，层次化的结构，并通过形式向外提供统一的应用程序接口。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年的一个新的焦点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机。数控技术的问世已有40多年的历史，它是由机械学、控制学、电子学、计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合性新型学科。技术发展的需要对21世纪的数控技术提出了更高的要求。12数控加工原理和特点121数控加工原理当我们使用机床加工零件时，通常都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时，这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自动机床和仿形机床加工时，上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽能加工比较复杂的零件，且有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图11所示。图11数控加工原理框图122数控加工的特点总的来说，数控加工有如下特点1自动化程度高，具有很高的生产效率。2对加工对象的适应性强。3加工精度高，质量稳定。4易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。13数控加工工艺概念和工艺过程131数控加工工艺数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用的各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的总结。132数控加工工艺过程数控加工工艺过程是指利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品和半成品的过程。数控加工工艺过程往往不是从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。133数控加工工艺与数控编程的关系数控加工工艺是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就没有真正可行的数控加工程序。而数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。14数控车削加工的主要对象及加工过程141加工对象1轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的回转体零件因车床数控装置都具有直线和圆弧插补功能，还有部分车床数控装置具有某些非圆曲线插补功能，故能车削由任意直线和平面曲线轮廓组成的形状复杂的回转体零件。2精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。例如尺寸精度高（达0001MM或更小）的零件，圆柱度要求高的圆柱体零件，素线直线度、圆度和倾斜度均要求高的圆锥体零件等。3带特殊螺纹的回转体零件这些零件是指特大螺距（或导程）、变（增减）螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺纹面之间作平滑过渡的螺纹零件，以及高精度的模数螺纹零件（如圆柱、圆弧蜗杆）和端面（盘形）螺纹零件等。数控车床车削螺纹时，主轴转向不必像普通车床那样交替变换，它可以一刀又一刀不停顿地循环，直到完成，因此它车螺纹的效率很高。由于数控车床一般采用硬质合金成型刀片，可以使用较高的转速，因而车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度小。4淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件，这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工有困难，因此，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。142加工过程1分析零件图纸要分析零件的材料、形状、尺寸、精度及毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适宜在数控机床上加工，或适宜在哪类数控机床上加工。有时还要确定在某台数控机床上加工该零件的哪些工序或哪几个表面。2确定工艺过程确定零件的加工方法如采用的工夹具、装夹定位方法等和加工路线如对刀点、走刀路线，并确定加工用量等工艺参数如切削进给速度、主轴转速、切削宽度和深度等。3数值计算根据零件图纸和确定的加工路线，算出数控机床所需输入数据，如零件轮廓相邻几何元素的交点和切点，用直线或圆弧逼近零件轮廓时相邻几何元素的交点和切点等的计算。4编写零件程序单根据加工路线计算出的数据和已确定的加工用量，结合数控系统的程序段格式编写零件加工程序单。此外，还应填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、工件安装和零点设定卡片等。5程序输入即将编制好的程序输入到数控车床中。6程序校验与首件试切在数控车床上对程序进行验证，检查程序是否能在系统中通过，并在机床上进行试切加工，完成工艺方面的调整。第2章零件的工艺分析如图21为典型轴套类零件，该零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，试对该零件进行数控车削工艺分析（单件小批量生产）。图21轴承套零件21轴承套零件图的工艺分析211轴承套零件图的工艺分析该零件主要由内外圆柱面、内圆锥面、圆弧面及外螺纹等表面组成，零件图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。其中50、52外圆有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，并且对32孔的径向圆跳动公差为001MM；左端面则对32孔轴线的垂直度公差为001MM；78外圆有较高的表面粗糙度要求，外圆柱面表面粗糙度为RA16M。零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。212工艺措施通过上述分析，采用以下几点工艺措施1对图样上带公差的尺寸，编程时全部取其平均值。2左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左右端面车出来。3外圆对内孔的径向圆跳动要求在001MM内，掉头装夹时，除了要包一层铜皮外，夹紧时用力要适中，不可过大。如果不能保证，则采用软卡爪装夹。4内孔与左端面应在一次装夹中加工出，以保证端面与内孔轴线的垂直度。5轴承套外圆为IT7级精度，采用粗车半精车精车可以满足要求。6内孔尺寸较小，镗120锥孔与镗32孔及15锥面时需掉头装夹。22轴承套定位基准和装夹方式的选择221定位基准的选择1精基准的选择原则（1）基准重合原则。为避免基准重合误差，方便编程，应选用设计基准作为定位基准，并使设计基准、定位基准、编程原点三者统一，这是最佳考虑的方案。因为当加工面的定位基准与设计基准不重合，且加工面与设计基准不在一次安装中同时加工出来的情况下，会产生基准重合误差。（2）基准统一原则。在多工序或多次安装中，选用相同的定位基准，这样既可保证各加工表面间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差。（3）自为基准原则。精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，因此选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。（4）便于装夹原则。所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用，操作方便灵活，能加工尽可能多的内容。（5）便于对刀原则。批量加工时，在工件坐标系已经确定的情况下，采用不同的定位基准为对刀基准建立工件坐标系，会使对刀的方便性不同，有时甚至无法对刀。这时就要分析此种定位方案是否能满足对刀操作的要求，否则原设工件坐标系须重新设定。2粗基准的选择原则（1）非加工表面原则。为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准。（2）加工余量最小原则。以余量最小的表面作为粗基准，以保证各加工表面有足够的加工余量。（3）重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。（4）不重复使用原则。粗基准未经加工，表面比较粗糙且精度低，二次安装时，其在机床上（或夹具中）的实际位置可能与第一次安装时不一样，从而产生定位误差，导致相应加工表面出现较大的位置误差。因此，粗基准一般不应重复使用（5）便于工件装夹原则。作为粗基准的表面，应尽量平整光滑，没有飞边、冒口、浇口或其他缺陷，以便使工件定位准确、夹紧可靠。222装夹方式的选择1在三爪自定心卡盘上装夹三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需找正。三爪自定心卡盘装夹工件方便、省时，自动定心好，但夹紧力较小，因此适用于装夹外形规则的中、小型工件。用三爪自定心卡盘装夹精加工过的表面时，被夹住的工件表面应包一层铜皮，以免夹伤工件表面。2在两顶尖之间顶两头装夹3用卡盘和顶尖一夹一顶装夹车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住，另一端用后顶尖支撑。为了防止工件由于切削力的作用而产生轴向位移，必须在卡盘内装一限位支承或利用工件的台阶面限位，这样比较安全，能承受较大的轴向切削力，且安装刚性好，轴向定位准确，因此应用比较广泛。223确定轴承套的定位基准和装夹方式1内孔加工定位基准内孔加工时以外圆定位；装夹方式用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。2外轮廓加工定位基准确定零件轴线为定位基准；装夹方式用三爪自动定心卡盘夹紧，掉头装夹加工时，使用百分表进行找正，并在装夹部位包一层铜皮。23轴承套加工顺序和进给路线的确定231加工顺序安排的原则1先粗后精对于粗精加工在一道工序内进行的加工内容，应先对各表面进行全部粗加工，然后再进行半精加工和精加工，以逐步提高加工精度。此工步顺序安排的原则要求粗车在较短的时间内将工件各表面上的大部分加工余量切掉。若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求，则要安排半精车，以此为精车做准备。为保证加工精度，精车一定要一刀切出。2先近后远先近后远即在一般情况下，离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对车削而言，先近后远还可以保持工件的刚性，有利于切削加工。3先内后外、内外交叉先内后外、内外交叉的原则是指粗加工时先进行内腔、内形粗加工，后进行外形粗加工；精加工时先进行内腔、内形精加工，后进行外形精加工。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，需要采用灵活可变的方案。232进给路线的确定1最短的空行程路线确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单的计算。（1）灵活设置程序循环起点。在车削加工编程时许多情况下采用固定循环指令编程。（2）合理安排返回换刀点。在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，在不换刀的前提下，执行退刀动作时，应不用返回到换刀点。安排走刀路线时，应尽量缩短前一刀终点与后一刀起点间的距离，方可满足走刀路线最短的要求。2最短的切削进给路线若能使切削进给路线最短，就可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗。安排最短切削进给路线时，应同时兼顾工件的刚性、加工工艺性等要求，不能顾此失彼。3零件轮廓精加工一次走刀完成如果需要以一刀或多刀进行精加工，则其最后一刀要沿轮廓连续加工而成，尽量避免在连续的轮廓中安排切入、切出、换刀或停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，使光滑连接的轮廓上产生刀痕等缺陷。233确定轴承套的加工顺序及进给路线1加工顺序的确定加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定。在一次装夹中加工出较多的工件表面外。结合本零件结构特征，轴承套左、右端面分别为多个尺寸的设计基准，故可先加工一端内孔及外轮廓表面，然后掉头再加工另一端内孔及外轮廓表面。确定的加工顺序为平端面钻中心孔钻32孔的底孔26粗镗32内孔、15锥面及C05倒角精镗32内孔、15锥面及C05倒角粗车50外圆、58台阶面、R5圆弧、C2倒角及78外圆面半精车50外圆、58台阶面、R5圆弧、C2倒角及78外圆面精车50、78外圆面掉头装夹平端面保证总长尺寸粗镗120锥孔精镗120锥孔粗车螺纹大径、52外圆及C2倒角半精车螺纹大径、52外圆及C2倒角精车52外圆车螺纹退刀槽车M45外螺纹。2进给路线的确定进给路线的确定主要在于确定粗加工及空行程的进给路线。在保证加工质量的前提下，使加工具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行，还能减少一些不必要的刀具损耗及机床进给机构滑动部件的磨损。根据以上分析，在FANUC0IMATETC系统数控车床上加工零件时，该零件走刀路线很简单，都只要采用G71、G70粗车、精车循环指令加工内孔和外圆，可免去许多复杂的计算过程，而且程序变得简化。经过分析后，该零件外轮廓表面的粗车走刀路线见表21和表22。表21轴承套装夹及外轮廓加工走刀路线图零件图号ZCT01工艺序号01零件名称轴承套工件装夹及外轮廓加工走刀路线图装夹次数一次最后一刀路线ABCDEA表22轴承套装夹及外轮廓加工走刀路线图零件图号ZCT01工艺序号02零件名称轴承套工件装夹及外轮廓加工走刀路线图装夹次数一次最后一刀路线ABCDEA24轴承套加工刀具的选择241数控车刀的类型及选用数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。当数控车床进行粗加工时，要求刀具强度高，耐用度好，以满足粗加工背吃刀量大、进给速度高的要求。当数控车床进行精加工时，要选用精度高，锋利、耐用度高的刀具，以保证加工精度。为方便对刀和减少刀具安装时间，尽量使用机夹刀，刀具材料最好选用涂层硬质合金刀片。刀片的几何结构（如刀尖圆角、几何角度等）应根据加工零件的形状决定。特别要注意的是在加工球面时要选用副偏角大的刀具，以免刀具的后刀面与工件产生干涉。242轴承套数控加工的刀具选择选用45硬质合金端面车刀车端面，刀号T01；选用315中心钻钻315的中心孔，刀号T02；选用26锥柄麻花钻钻底孔，刀号T03；选用不通孔硬质合金镗刀粗精镗内孔，刀号T04；选用93硬质合金外圆粗车刀粗车外轮廓表面，刀号T05；选用93硬质合金外圆精车刀精车外轮廓表面，刀号T06；选用5MM宽的硬质合金切槽刀车螺纹退刀槽，刀号T07；选用60外螺纹车刀车M45外螺纹，刀号T08。将所选刀具参数填入表23轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。表23轴承套数控加工刀具卡片产品名称或代号SKC01零件名称轴承套零件图号ZCT01程序编号01、02序号刀具号刀具名称加工表面刀尖半径（MM）备注1T0145硬质合金端面车刀车端面2T02315中心钻钻中心孔3T0326锥柄麻花钻钻底孔4T04不通孔硬质合金镗刀粗精镗内孔045T0593硬质合金外圆粗车刀粗车外轮廓表面126T0693硬质合金外圆精车刀精车外轮廓表面047T075MM宽的硬质合金切槽刀车螺纹退刀槽8T0860外螺纹车刀车M45外螺纹25轴承套加工切削用量的选择251切削用量的选用原则切削用量选择是否合理，对于能否充分发挥机床的潜力和刀具的切削性能，实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。切削用量的选择原则是粗车时，首先考虑选择尽可能大的背吃刀量P，其次选择较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度VC。增大背吃刀量P可使走刀次数减少，增大进给量F有利于断屑。精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，选择切削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量P和进给量F，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度VC。252轴承套加工的切削用量选择1背吃刀量的选择粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。根据被加工表面质量要求、刀具材料、工件材料和机床性能，参考切削用量手册或有关资料选取粗车外轮廓P2MM，半精车外轮廓P075MM，精车P04MM；粗镗P1MM，精镗P03MM。2进给量的选择粗加工时，根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量，参照切削用量手册或有关资料并结合机床使用说明书，选取粗车F02MM/R，粗镗F015MM/R；半精加工、精加工时，按照表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径和切削速度，选取半精车F015MM/R，精车F01MM/R，精镗F01MM/R。3主轴转速的选择根据已确定的背吃刀量、进给量和工件、刀具材料耐用度，参考切削用量手册或有关资料，查表选取切削速度VC，粗车VC120M/MIN，半精车VC130M/MIN，精车VC140M/MIN，粗镗VC60M/MIN，精镗VC70M/MIN，然后利用公式（25）计算出主轴转速。VCDN/1000（25）式中N为工件或刀具的转速R/MINVC为切削速度M/MIND为切削刃选定点所对应的工件或刀具的回转直径MM结合实践经验，最终确定的主轴转速为粗加工N600R/MIN，半精车N800R/MIN，精车N1000R/MIN，精镗N700R/MIN，车螺纹N500R/MIN。4数控加工工艺卡片拟订将前面分析的各项内容综合成表24、表25所示的数控加工工艺卡片。表24轴承套数控加工工序卡片单位名称产品名称或代号零件名称材料零件图号平顶山工业职业技术学院机械工程系SKC01轴承套45钢ZCT01工序号程序编号夹具名称使用设备车间01O2001三爪卡盘CKA6150数控车床数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格（MM）主轴转速（R/MIN）进给量（MM/R）背吃刀量（MM）备注1平端面T012525600手动2钻315中心孔T02315400手动3钻32孔的底孔26T0326400手动4粗镗32内孔、15锥面、R1圆角及C05倒角T0420206000151自动5精镗32内孔、15锥面、R1圆角及C05倒角T0420207000103自动6粗车50外圆、58台阶面、R5圆弧、C2倒角及78外圆面T052525600022自动7半精车50外圆、58台阶面、R5圆弧、C2倒角及78外圆面T062525800015075自动8精车50、78外圆面T06252510000104自动编制徐汝男审核批准2014年4月20日共1页第1页表25轴承套数控加工工序卡片单位名称产品名称或代号零件名称材料零件图号平顶山工业职业技术学院机械工程系SKC01轴承套45钢ZCT01工序号程序编号夹具名称使用设备车间02O2002三爪卡盘CKA6150数控车床数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格（MM）主轴转速（R/MIN）进给量（MM/R）背吃刀量（MM）备注1掉头装夹平端面保证总长尺寸T012525600手动2粗镗120锥孔T0420206000151自动3精镗120锥孔T0420207000103自动4粗车螺纹大径、52外圆及C2倒角T052525600022自动5半精车螺纹大径、52外圆及C2倒角T062525800015075自动6精车52外圆T06252510000104自动7车螺纹退刀槽T07252550001自动8车M45外螺纹T08252550015自动编制徐汝男审核批准2014年4月20日共1页第1页第3章轴承套的数控编程与加工31轴承套零件图的数学处理311编程原点及换刀点的选择从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。但实际上，原点选择的不恰当会使下一步的坐标计算变得很麻烦。所以，确定编程坐标系原点的原则有以下几点1编程原点的选择要便于坐标计算。尽量选择能直观地确定零件基点坐标值的一些特殊点为坐标原点，可以简化计算的工作量，也便于程序检查。2编程原点的选择要便于加工中的对刀。因为对刀的目的是要确定编程原点在工件毛坯上的位置，即找出该点在机床坐标系中的坐标值，使图样上的编程坐标系转化为加工中的工件坐标系。3编程原点要尽量选在设计基准上并以设计基准为定位基准。这样可避免基准不重合而产生的误差，以利于保证加工精度。4对称零件的编程原点应选在对称中心。具体应用哪条原则，要视具体情况，在保证质量的前提下，按按操作方便和效率高来选择。对于该零件，其左右端面为其设计基准，其编程原点便设在零件的左端面或右端面与主轴轴线的交点处。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外部，以刀架转位时不碰到工件或其他部件为准，并留有一定的安全区。该零件的换刀点设在点（150，200）处。312走刀轨迹点参数值的计算根据加工零件图样，按照设定的编程坐标系、已确定的加工路线和允许的编程误差，计算编程时所需要的数据。1对图样上带公差的尺寸，各尺寸应按公差取其中间值。如50取4997，52取5196，35取3504215锥面的起点定在其延长线Z2MM处，X的值根据斜度15求得。X12TAN151202683216。因此，在Z2MM的延长线上，X切入点为X322321638432MM。3计算锥孔小端直径D（DD）/L120，D（20DL）/20（203278）/20281MM。镗锥孔时，起刀点设在其延长线处，即Z2MM处，该点X321MM。4加工外圆柱螺纹M45时，外圆柱应实际车削到的尺寸为D1D013P450131544805MM；车螺纹时螺纹底径应车削到的尺寸为D1D125P451251543125MM。5其他轨迹点坐标值可直接根据图样尺寸算出。32编制零件加工程序321数控编程注意事项1养成良好的编程习惯。在程序段第一行设定指令，保证编制的程序在执行是不受到前面程序执行时留下的影响，如在第一段写入N10G54G99G21G40G97G992熟悉所使用机床的力学性能、所规定使用的指令、编程格式，能充分发挥数控机床的功能。3编程坐标系与工件坐标系选择，合理运用编程指令中坐标系变换指令，保证运算和使用简便。4使用优化结构编制高效程序。5对零件加工工艺等方面知识了解充分，制定合理工艺方案。选择最短的加工路线，能充分缩短加工时间，提高生产效率。322编制加工程序根据零件的加工顺序和工艺参数，应用数控系统的各种功能指令，编写零件加工程序。该轴承套零件轮廓简单，使用G71、G70粗车、精车循环指令加工内孔和外圆，编程容易，程序结构得到简化。程序按加工部位分四部分，每部分后都有M05（主轴停）、M00（程序暂停）程序。这样便于对每个部位加工后进行检查。轴承套数控加工程序工艺序号01程序编号O2001零件名称轴承套使用设备CKA6150数控车床程序段号程序注释N10G54建立工件坐标系N20M03S600主轴正转，转速600R/MINN30T0404调04号镗刀，04号刀补N40M08切削液开N50G99G00X26Z5转进给，快速进刀至起刀点N60G71U1R1内孔粗加工循环程序N70G71P80Q170U06W01F015精加工单边余量03N80G00X38432N90G42G01Z2F01建立刀具半径右补偿N100G01X32Z10F01N110G01Z29F01N120G03X30Z30R1F01N130G01X291F01N140G01X281Z305F01N150G01Z33F01N160G01X24F01N170G40G00Z5取消刀具半径右补偿N180M03S700主轴变速，转速为700R/MINN190G70P80Q170内孔精加工N200G00X150Z200返回换刀点N210M05主轴停止N220M09切削液关N230M00程序暂停N240M03S600主轴正转，转速为600R/MINN250T0505调05号外圆粗车刀，05号刀补N260M08切削液开N270G99G00X80Z5转进给，快速进刀至起刀点N271G71U2R1外圆粗加工循环程序N280G71P290Q390U15W01F02半精加工单边余量075N290G00X4597N300G42G01Z0F015建立刀具半径右补偿N310G01X5077Z24F015N320G01Z30F015N330G01X58F015N340G02X68Z35R5F015N350G01X74F015N360G01X788Z374F015工艺序号02程序编号O2002零件名称轴承套使用设备CKA6150数控车床程序段号程序注释N10G54建立工件坐标系N370G01Z63F015N380G01X85F015N390G40G00Z5取消刀具半径右补偿N400G00X150Z200返回换刀点N410T0606调06号外圆精车刀，06号刀补N420M03S800主轴正转，转速800R/MINN430G00X80Z5快速进刀至起刀点N440G70P290Q390半精加工外轮廓N450G00X150Z200返回换刀点N460M05主轴停止N470M09切削液关N480M00程序暂停N490M03S1000主轴正转，转速为1000R/MINN500M08切削液开N510G99G00X4997Z3转进给，快速进刀至起刀点N520G01Z30F01精车50外圆N530G01X78F01N540G01Z63F01精车78外圆N550G01X85F01N560G00Z200N570X150返回换刀点N580M05主轴停止N590M09切削液关N600M30程序暂停N20M03S600主轴正转，转速600R/MINN30T0404调04号镗刀，04号刀补N40M08切削液开N50G99G00X26Z5转进给，快速进刀至起刀点N60G71U1R1内孔粗加工循环程序N70G71P80Q120U06W01F015精加工单边余量03N80G00X321N90G42G1Z2F01建立刀具半径右补偿N100G01X281Z78F01N110G01X26F01N120G40G00Z5取消刀具半径右补偿N130M03S700主轴变速，转速为700R/MINN140G70P80Q120精加工内孔N150G00X150Z200返回换刀点N160M05主轴停止N170M09切削液关N180M00程序暂停N190M03S600主轴正转，转速600R/MINN200T0505调05号外圆粗车刀，05号刀补N210M08切削液开N220G99G00X80Z5转进给，快速进刀至起刀点N230G71U2R1粗加工外轮廓循环程序N240G71P250Q330U15W01F02半精加工单边余量075N250G00X40805N260G42G01Z0F015建立刀具半径右补偿N270G01X44805Z2F015N280G01Z35F015N290G01X5276F015N300G01Z45F015N310G01X74F015N320G01X80Z48F015N330G40G00Z5取消刀具半径右补偿N340G00X150Z200返回换刀点N350T0606调06号外圆精车刀，06号刀补N360M03S800主轴正转，转速800R/MINN370G00X80Z5快速进刀至起刀点N380G70P250Q330精加工外轮廓N390G00X150Z200返回换刀点N400M05主轴停止N410M09切削液关N420M00程序暂停N430M03S1000主轴正转，转速1000R/MINN440M08切削液开N441G99G00X5196Z3转进给，快速进刀至起刀点N450G00Z30N460G01Z45F01精车52外圆N470G01X85F01N480G00Z200N490X150返回换刀点N500M05主轴停止N510M09切削液关N520M00程序暂停N530M03S500主轴正转，转速500R/MINN540T0707调07号切槽刀，07号刀补N550G00X58N560Z3504进刀至切槽起刀点N570G01X40F01切槽N580G04P200槽底暂停02SN590G00X58X向退刀N600Z200Z向退刀N610X150返回换刀点N620M05主轴停止N630M09切削液关N640M00程序暂停N650T0808调08号螺纹刀，08号刀补N660M08切削液开N670G99G00X50Z4转进给，快速进刀至车螺纹起刀点N680G92X44305Z33F15车M45螺纹循环程序N690X44055N700X43955N710X43855N720X43755N730X43655N740X43555N750X43455N760X43355N770X43255N780X43125N790X43125N800G00X150Z200返回换刀点N810M05主轴停止N820M09切削液关N830M30程序结束33轴承套的加工331装刀具加工轴承套采用的CKA6150数控车床是六工位自动刀架，装刀须调整刀尖与主轴中心线等高，调整办法加垫片。刀杆伸出长度应为刀杆厚度的152倍。装刀的一般原则是功能相近的刀具就近安装，工序切换和更换刀具应在较短的时间内完成。332装工件数控车床一般均采用三爪自定心卡盘，工件的安装、找正与卧式车床基本相同。对于圆棒料在装夹时，应水平放置在卡盘的卡爪中，并经校正后旋紧卡盘的扳手，工件夹紧找正随即完成。333对刀刀位点是刀具的基准点，也是对刀时的注视点，一般是刀具上的一点，对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。对刀点的选择原则1选定的对刀点位置应便于数学处理和使程序编制简单2在机床上容易找正3加工过程中便于检查4引起的加工误差小对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。在一定条件下，对刀的精度可以决定零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。对刀一般分为手动对刀和自动对刀两大类。目前，绝大多数的数控机床（特别是车床）采用手动对刀，其基本方法有定位对刀法、光学对刀法、ATC对刀法和试切对刀法。在FANUC数控系统中常用的对刀方法是设置刀具偏移量补偿的试切对刀方法。其步骤如下1用外圆车刀试车一外圆，沿Z轴退出并保持X坐标不变。测量外圆直径，记为D。2按“OFSETSET”（偏移设置）键进入“形状”补偿参数设定界面将光标移到与刀位号相对应的位置后，输人XD，按“测量”键，系统自动计算出X方向刀具偏移量3用外圆车刀试车工件端面，沿X轴退出并保持Z坐标不变。4按“OFSETSET”键进人“形状”补偿参数设定界面将光标移到与刀位号相对应的位置后，输人Z0，按“测量”键，系统自动计算出Z方向刀具偏移量。同样也可以自行“输入”偏移量。5设置的刀具偏移量在数控程序中用T代码调用。这种方式具有易懂、操作简单、编程与对刀可以完全分开进行等优点。因此在对刀中应用最为普遍。34零件加工时的注意事项341固定进刀退刀模式每把车刀从换刀点以G0模式运动到进刀点，进刀点应在X、Z两个方向离工件有一定距离，太远太近都不行。太远会增加G01进给的空行程，造成加工效率低；太近会增加安全隐患。进刀时（从起刀点到加工开始点）必须以G01方式进刀，退刀时必须以G01方式退到退刀点（退刀点距离工件有一定的安全距离）后再以G0方式运动。342换刀点设定模块化换刀点的设定关系到加工的效率和安全问题。换刀点设得太远，刀具从换刀点运动到进刀点的时间就会加长，降低了效率；若太近，在换刀时就可能会和工件发生干涉，造成刀具、工件及机床的损坏。因此，自己设定换刀点，该点就可能被设得或远或近，所以我根据刀具及工件的实际情况用子程序把换刀点固定下来，换刀时只需将刀具回到退刀点，然后调用子程序即可，这样事故发生率就大大降低了。343养成规范的调试动作1我们必须把G0速度选择开关打在F0挡上，让刀具以较慢的速度靠近工件，否则，如果刀具的刀偏值有误的话，刀具从换刀点以G0方式极快地运动到进刀点时，可能会与工件发生强烈的碰撞，让操作者无所适从，来不及排除险情；相反我们让刀具以较慢的速度靠近时，即使刀偏值有误，我们也有充裕的时间来调整。2在调试时，必须使机床处于单步执行状态。操作者在机床执行上一句语句后，必须再次检查下一句的正误性和合理性，并相应作出调整。机床在运动时，操作者必须时刻观察屏幕上刀具坐标的变化和程序中的运动终点坐标与刀具实际运动坐标是否一致。3调试过程中，操作者可将一只手指放在循环开始按钮上，另一只手指放在循环保持按钮边，以便在紧急时刻能及时停止程序的执行。另外时刻记住紧急按钮的位置，以便不时之需。以上做法是为了减少在数控车中由于编程和操作不当而造成对数控车床的损害，减少事故的发生，确保工作、实习的安全性。35程序输入、校验及首件试切将编制好的程序输入到数控车床中，并利用图形模拟功能，检查显示的刀具轨迹是否正确，然后在机床上进行首件试切加工，对每个工件部位加工后进行检测，根据检测数据和图样要求，修正参数或刀补值，以达到该工序的要求，便可投入批量生产。在批量生产时，可将程序中间的M05及相应程序取消掉，用一次启动完成一次装夹的全部加工，以缩短间歇时间，提高生产效率。并定量进行抽检及时修正刀补，以防刀具磨损造成废品。36数控加工工艺文件的编制编写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。同时还为产品零件重复生产积累了必要的工艺资料，完成了技术储备。技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具几其他问题。数控加工技术文件主要有数控加工刀具卡片、工件安装和原点设定卡片、数控加工走刀路线图、数控加工工序卡片等。不同的机床或不同的加工目的可能会需要不同形式的数控加工专用技术文件。在工作中，可根据具体情况设计文件格式。数控加工技术文件的编写要求1字迹工整、文字简练达意。2加工图清晰、尺寸标注准确无误。3应该说明的问题要全部说得清楚、正确。4文图相符，不能互相矛盾。5当程序修改时，相应文件要同时更改。6准备长期使用的程序和文件要统一编号，办理存档手续。总结毕业设计，让我结合生产实际，培养了我分析和解决数控加工中实际问题的能力，使我做到学以致用。进一步训练了我的基本能力，比如加强了我的识图并利用软件绘图的技能、学会翻阅相关资料的能力。同时，也让我学会了编写技术文件。另外，最重要的是它培养了我的规范意识，使我养成了遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范，对使用的图表、文字、技术