数控编程工艺分析论文

1、毕业论文（设计与制造）题目：零件加工工艺分析与编程学生姓名： 王成 学号 班 级： 08数控 专 业： 数控技术与应用 分 院： 湖州市技师学院分院 指导教师： 王伟 2010 年 10 月 19 日摘 要在数控车削中，程序贯穿整个零件的加工过程。由于每个人的加工方法不同，编制加工程序也各不相同，但最终的目的是为了提高数控车床的生产效率，因此对于选择最合理的加工路线显得尤为重要。本文将从确定走刀路线、选择合适的G指令等细节出发,分析在数控车削中程序的编制方法。关键词：编制程序 走刀路线 G指令 车削过程一、确定加工零件本论文所加工的零件典型轴类零件则属于阶梯轴。?二 零件的加工所用机床型号CN

2、C6140D：该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。本零件将采用FANUC系统进行加工：主要特点FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点。三 零件加工的工艺及路线对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车精车”的车削方式，即分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工。3.1镗孔工艺：根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。 在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再倒角。为了不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。由于是在镗杆上钻孔及攻

3、丝，进一步削弱了镗杆的刚性及强度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大，两把镗刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：其中任何两把刀都不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长度增加了两倍，造成镗杆刚性不足；同时单件加工工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。 安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该方案虽可解决问题，但工件加工成本太高。对于本零件中的孔，将采用镗刀对其进行加工，并安排粗、精镗来分担余量的切除，镗孔后再倒角。32 螺纹加工工艺321 普通螺纹的尺寸分析数控车床

4、对普通螺纹的加工需要一系列尺寸，普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面：螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径D/d0.1P，即螺纹大径减0.1螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1到0.5。螺纹加工进刀量螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。螺纹小径为：大径倍牙高；牙高=0.54P（P为螺距）螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。3.2.2普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中，螺纹切削一般有三种加工方法：G32直进式切削方法、G76斜进式切削方法和G82直进式切削方法，由于切削方法的不同，编程方法不同，造

5、成加工误差也不同。我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高的零件。G32直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长；由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。G76斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加

6、工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时，可采用两刀加工完成，既先用G76加工方法进行粗车，然后用G32加工方法精车。但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。G82直进式切削方法，螺纹切削循环同G32螺纹切削一样，在进给保持状态下，该循环在完成全部动作之后再停止动作。螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施，当螺纹牙顶未尖时，增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大，增大量视材料塑性而定，当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小，根据这一特点要正确对待螺纹的切入

7、量，防止报废。本零件中螺纹的切削加工就采用G82直螺纹切削循环加工的方法，并且使用粗车与精车结合切削方式（精加工余量为0.5mm），须先倒角后车螺纹。3.3切削用量的确定3.3.1背吃刀量ap的确定在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5。本零件属于典型轴类零件，其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺内容，其背吃刀量分别为：粗加工表面为1.5、精加工表面为0.1，加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表面时一样，粗镗孔为1.25、精镗孔为0.25,

8、螺纹则为：粗车1.25、精车0.1。3.3.2进给量f（有些数控机床用进给速度Vf）进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般取f=0.30.8/r，精车时常取f=0.10.3/r，切断时f=0.050.2/r。本论文中加工该典型轴类零件采用的进给量为：粗加工表面（圆锥、圆弧、切槽等）为0.14、精加工表面为0.04，粗镗孔为0.09、精镗孔为0.04，螺纹粗车为0.08、螺纹精车为0.03。3

9、.4主轴转速的确定（1）光车外圆时主轴转速光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。加工本零件时的主轴转速为：粗加工时500、精加工时800。（2）车螺纹时主轴的转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为： n （1200/P）k (5-1) 式中 P被加工螺纹螺距，； k保险系数，一般取为80。加工该典型轴类零件时的主轴转速为：粗车时50

10、0、精车时800。3.5编制加工工序卡数控加工工序卡1零件名称典型轴类零件图号图1夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称加工螺纹工序号1 工步号工步内容切削用量刀具量具nfap编号名称名称1粗车端面500014151T0101游标卡尺2精车端面800004011T0101千分尺3粗车外圆500014151T0101游标卡尺4精车外圆800004011T0101千分尺5倒角500014151T01016粗车螺纹5000081252T0202游标卡尺7精车螺纹800003012T0202千分尺数控加工工序卡2零件名称典型轴类零件图号图2夹具名

11、称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称加工圆锥工序号2?工步号工步内容切削用量刀具量具nfap编号名称名称1粗车外圆50001415T0101外圆车刀游标卡尺2精车外圆80000401T0101外圆车刀千分尺3倒角50001415T0101外圆车刀4粗车圆锥50001415T0101外圆车刀游标卡尺5精车圆锥80000401T0101外圆车刀千分尺数控加工工序卡3零件名称典型轴类零件图号图3夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称切槽工序号3?工步号工步内容切削用量刀具量具nfap编号名称名

12、称1车槽（粗车）50001415T0303切槽刀游标卡尺2车槽（精车）800004001T0303切槽刀千分尺数控加工工序卡4零件名称典型轴类零件图号图4夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称车圆弧工序号4?工步号工步内容切削用量刀具量具nfap编号名称名称1粗车端面50001415T0101外圆车刀游标卡尺2精车端面800004001T0101外圆车刀千分尺3粗车外圆50001415T0101外圆车刀游标卡尺4精车外圆800004001T0101外圆车刀千分尺5粗车圆弧50001415T0404尖刀游标卡尺6精车圆弧800004001T

13、0404尖刀千分尺数控加工工序卡5零件名称典型轴类零件图号图5夹具名称卡盘设备名称及型号数控车床CNC6140D材料名称及牌号45号钢硬度HRC68工序名称镗孔工序号5?工步号工步内容切削用量刀具量具nfap编号名称名称1镗孔（粗车）500009125T0105镗刀游标卡尺2镗孔（精车）800004025T0105镗刀千分尺四加工路线图41 刀具加工进给路线的确定：(1)合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这

14、样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。(2)切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼(3)图3-1为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图3-1 (a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行走刀的路线；图3-1(b)为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图3-1 (c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”

15、走刀路线。(a)沿工件轮廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀图3-1走刀路线示例本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。42 绘制刀具加工路线图刀具加工路线图五数控刀具表/数控编程5.1 本零件加工所用刀具：外圆车刀（T0101）、切槽刀（T0202）、尖刀（T0303）、螺纹刀（T0404）、镗刀（T0105）车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切

16、断刀、切槽刀等多种形式。外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面，它分为直头和弯头两种。弯头车刀通用性较好，可以车削外圆、端面和倒棱。外圆车刀又可分为粗车刀、精车刀和宽刃光刀，精车刀刀尖圆弧半径较大，可获得较小的残留面积，以减小表面粗糙度；宽刃光刀用于低速精车；当外圆车刀的主偏角为90度时，可用于车削阶梯轴、凸肩。端面及刚度较低的细长轴。外圆车刀按进给方向又分为左偏刀和右偏刀。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。整体车刀主要是整体高速钢车刀，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行刃磨；整体车刀耗用刀具材料较多，一般只用作切槽。切断刀使用。焊接车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固

17、定在普通碳钢刀体上。它的优点是结构简单、紧凑、刚性好、使用灵活、制造方便，缺点是由于焊接产生的应力会降低硬质合金刀片的使用性能，有的甚至会产生裂纹。机械夹固车刀简称机夹车刀，根据使用情况不同又分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。序号名称刀具号1外圆车刀T01012螺纹刀T02023切槽刀T03034尖刀T04045镗刀T01055.2 零件加工程5 湖州市技师学院毕业论文（设计） O2010；N001 G00 G97 S500 T0101N002 M03N003 M08N004 G00x58z2N005 G01z-2F50N006 x25N007 x5N008 x0N009 G00x100z10

18、0N010 G00x58z0N011 G71U1R1P016Q024x0.5z0.1F100N012 G00x100z100N013 M05N014 M00N015 G00 G97 S800 T0101N016 G00x58z0N017 G01x26F80N018 z-2N019 G01x30W-2F70N020 G01z-35F100N021 x50F70N022 x52z-36F70N023 z-53F100N024 x41.75z-84F70N025 G00x100N026 z100N027 M05N028 M00N029 G00 G97 S600 T0202N030 M03N031 M

19、08N032 G00z0N033 x29.8N034 G01z-27F70N035 x32F120N036 z0N037 G82x29.2z-27F2N038 G82x28.8z-27F2N039 G82x28.4z-27F2N040 G82x28.2z-27F2N041 G82x28.0z-27F2N042 G82x28.0z-27F2N043 G00x100z100N043 M05N044 M00N045 G00 G97 S600 T0303N046 M03N047 M08N048 G00x53z-33N049 G01x52F100N050 z-61N051 x39F70N052 x52F

20、120N053 z-65N054 x39F70N055 x52F120N056 z-69N057 x39F70N058 x52F120N059 G00x100N060 z100N061 M05N062 M00N063 G00 G97 S600 T0101N064 M03N065 M08N066 G00x57z2N067 G01z-3F120N068 x20F100N069 x5F70N070 x0F50N071 G00x100z100N072 M05N073 M00N074 G00 G97 S600 T0404N075 M03N076 M08N077 G00x57z2N078 G71U1R1P084Q089x0.5z0.1F100N079 M05N08