数控加工课程设计

1、潍坊学院机械设计制造及其自动化专业专业课程设计A（二）任务书学生姓名： 班级： 学号：题目：零件的数控加工工艺设计、编程及数控加工1、给定数据及要求（1）图1-1轴类零件的工艺分析、数值计算、工艺卡填写、刀具卡填写、数控编程。用数控车床加工；毛坯选60mm、材料45号钢；粗车、精车均选用35°菱形涂层硬质合金外圆左偏车刀，刀号分别为T0101、T0202（刀尖半径均为0.4mm）；螺纹车刀选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀号为T0303）图1-1 （2）图1-2盖板零件的工艺分析、数值计算、工艺卡填写、刀具卡填写、数控编程。用数控铣床加工各孔、其余面已加工：T01为8mm钻头

2、，T02为22mm锪钻，T03为12mm铣刀），T04为粗镗刀。图1-2（3）图1-3盖板类零件的工艺分析、数值计算、工艺卡填写、刀具卡填写、数控编程。用数控铣床加工各孔、其余面已加工：T01为16立铣刀，T02为16立铣刀，T03为6键槽铣刀，T04为中心钻，T05为11钻头，T06为11.85铰刀，T07为11.95铰刀，T08为12H7铰刀，T09为8.5钻头，T10为M10丝锥。 （4）利用宇龙软件对图1-1和图1-2进行模拟加工。 2、应完成的工作及进度安排（1）任务安排、资料准备。0.5天（2）零件工艺分析、数控编程。5天（3）数控机床操作训练、零件加工等。2天（4）编写50008

3、000字的说明书。2.5天（5）答辩准备及成绩评定。1天3、主要参考资料1 杜国臣主编.机床数控技术J. 北京大学出版社，20062 杜国臣主编.数控机床编程J. 机械工业出版社，20053 艾兴主编.切削用量手册J. 机械工业出版社，19854 济南第一机床厂.MJ460数控车床编程与操作数明书.19995 全国数控培训网络天津分中心. 数控编程. 北京：机械工业出版社，19976 于春生主编. 数控机床编程及应用. 北京：高等教育出版社，20017 华茂发主编. 数控机床加工工艺. 北京：机械工业出版社，20008 FANUC SYSTEM操作说明书. 北京：北京发那科公司，19999 许

4、祥泰等编著. 数控加工编程实用技术. 北京：机械工业出版社，200210 杨伟群主编. 数控工艺员培训教程. 北京：清华大学出版社，200211 罗学科等编著. 数控机床编程与操作实训. 北京：化学工业出版社，200112 张超英等主编. 数控机床加工工艺. 北京：机械工业出版社，200313 张超英等主编数控加工综合实训北京：化学工业出版社，20031、（1）图1-1轴类零件的工艺分析、数值计算、工艺卡填写、刀具卡填写、数控编程。用数控车床加工；毛坯选60mm、材料45号钢；粗车、精车均选用35°菱形涂层硬质合金外圆左偏车刀，刀号分别为T0101、T0202（刀尖半径均为0.4mm

5、）；螺纹车刀选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀号为T0303）图1 轴类零件1-1零件图工艺分析该零件表面有圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45号钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，采取以下几点工艺措施。1）对图样上给定的几个精度（IT7IT8）要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。2）在轮廓曲线上，有三处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时

6、应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。3）为便于装夹，毛坯件左端应预先车出夹持部分（双点划线部分），右端面也应先车出并钻好中心孔。毛坯选60mm棒料。1-2确定装夹方案确定毛坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧、右端采用活动顶尖支承的装夹方式。1-3确定加工顺序加工顺序按由粗到精的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.20mm精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。MJ460数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自行确定其加工路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其加工路线。但精车的加工路

7、线需要人为确定，该零件是从右到左沿零件表面轮廓进给加工。1-4选择刀具1）粗车、精车均选用35°菱形涂层硬质合金外圆车刀，副偏角48°，刀尖半径0.4mm，为防与工件轮廓发生干涉，必要时应用AutoCAD作图检验。2）车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，取刀尖圆弧半径0.2mm。1-5选择切削用量（1）背吃刀量 粗车循环时，确定其背吃刀量ap=2mm；精车时，确定其背吃刀量ap=0.2mm。M30螺纹共分5次车削，但每次背吃刀量不同，查表3-7确定为（直径量）：0.9、0.6、0.6、0.4、0.1（mm）。（2）主轴转速1）车直线和圆弧轮廓时的主轴转速：查表取粗

8、车时的切削速度v=90m/min ,精车时的切削速度v=120m/min，根据坯件直径（精车时取平均直径），利用式n=1000v/d计算，并结合机床说明书选取：粗车时，主轴转速n=500r/min；精车时，主轴转速n=1200r/min。2）车螺纹时的主轴转速：按公式np1200（n为主轴转速，p为螺距）。取主轴转速n=320r/min。（3）进给速度 粗车时，选取进给量f = 0.3 mm/r，精车时选取f = 0.05 mm / r。车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f = 2mm/r。1-6数控加工工艺文件的制定1）按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及其切削用量等填入表1数控加工工序卡片

9、中。2）将选定的各工步所用刀具的型号、刀片型号、刀片牌号及刀尖圆弧半径等填入表2数控加工刀具卡片中。表1 数控加工工序卡片（单位）数控加工工序卡产品名称产品代号零件名称零件图号轴（工序图略）工序号工序名称设备名称数控车床夹具编号夹具名称设备型号三爪卡盘MJ460材料名称材料牌号切削液45号钢45#乳化液程序编号工 时车 间工步号工 步 内 容刀具号刀具规格（mm）主轴转速（r·min-1）切削速度（m·min-1）进给速度（mm·min-1）或进给量（mm·r-1）背吃刀量（mm）备注1粗车轴表面，留精车余量0.2mmT010135°菱形500

10、900.322精车轴表面至尺寸T020235°菱形12001200.050.23车螺纹M30×2T030360°320302设 计日期校 对日 期审 核日 期共1页第1页标记处数更改文件号签字日期1-7数控加工程序设计 精加工程序如下：O3000； 程序名N010 G50 X280 Z130； 建立工件坐标系N020 M04 S1200 T0200； 启动主轴，换2号刀N030 G00 X26 Z3 M08； 快速接近工件，并打开冷却液N040 G42 G01 Z0 T0202 F0.05； 建立右刀补N050 X29.567 Z-2； 倒角N060 Z-18；

11、车螺纹外表面29.567N070 X26 Z-20； 倒角N080 W-5； 车26槽N090 U10 W-10； 车锥面N100 W-10； 车36外圆柱面N110 G02 U-6 W-9 R15； 车R15圆弧N120 G02 X40 Z-69 R25； 车R25圆弧N130 G03 X38.76 Z-99 R25； 车S50球面N140 G02 X34 W-9 R15； 车R15圆弧N150 G01 W-5； 车34圆柱面N160 X56 Z-154.05； 车锥面N170 Z-165； 车56圆柱面N180 G40 G00 U10 T0200 M05 M09； 取消刀补并关闭冷却液N1

12、90 G28 U2 W2； 返回参考点N200 M04 S320 T0300； 主轴换速，换3号螺纹刀N210 G00 X40 Z3 T0303 M08； 刀具定位并建立位置补偿N220 G92 X28.667 Z-22 F2； 螺纹循环第一刀N230 X28.067； 螺纹循环第二刀N240 X27.467； 螺纹循环第三刀N250 X27.067； 螺纹循环第四刀N260 X26.969； 螺纹循环第五刀N270 G00 X45 T0300 M09； 取消刀具位置补偿并关冷却液N280 G28 U2 W2； 返回参考点N290 M30； 程序结束2、图1-2盖板零件的工艺分析、数值计算、工

13、艺卡填写、刀具卡填写、数控编程。用数控铣床加工各孔、其余面已加工：T01为8mm钻头，T02为22mm锪钻，T03为12mm铣刀），T04为粗镗刀。2-1、工艺分析1） 分析图纸，确定机械加工工艺过程和数控加工内容该零件属于平面端盖类零件。主要由平面、孔系及外轮廓组成。零件标注完整，轮廓描述清晰。零件材料为HT200，切削加工性能较好，无热处理要求。该零件在数控铣床加工前已将四个轮廓面和底面在普通铣床上加工完成，在数控铣床上加工个孔隙2） 确定数控机床和数控系统根据零件的结构特点及加工要求，选取在数控机床上进行，选用配备西门子系统的SINUMERIK802D上加工该零件比较合适。3） 工件的安

14、装和夹具的确定根据对零件图的分析可知，该零件只需要一次装夹就能完成，装夹工件下半部分约1112mm厚，精加工孔隙，粗精加工分开。4） 刀具、量具的确定钻2x13螺孔选用13钻头。锪2x22孔选用22锪钻。40孔选用35扩孔钻、39.5粗镗刀、40H7精镗刀各孔用3中心钻引钻。5） 工件加工方案的确定数控加工刀具卡（单位）数控加工刀具卡产品名称产品代号零件名称零件图号端盖设备名称加工中心设备型号工序号工序名称程序编号工 步刀具号工步内容刀具规格主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）背吃刀量（mm）备 注1T01钻中心孔3150075-自动2T13钻2x13螺孔、40H7底孔1350030

15、6.5自动3T02扩40H7孔至35353004011自动4T03粗镗40孔至39.539.5600402.25自动5T04精镗40H7内孔至尺寸40H710001200.25自动6T052x22锪孔22350404.5自动编制审核批准2014年3月共1页共1页2-2、确定并绘制走刀路线该零件加工能在一次装夹中完成。为了减少编程工作量，利用子程序加工，孔用固定循环切削完成。2-3、零件的数控加工程序编制主程序：02010；/G21 G14 G40 G49 G80 G94 G97 G98；/G91 G28 Z0；G90 G54 G43 G00 H03 S500 M13；G99 G81 X-60

16、Y0 R43 Z-5 F30；X0；G98 X60；G91 G28 Z0；M06 T05；G90 G54 G43 G00 Z80 H03 S300 M13；G81 X0 Y0 R43 Z-3 F40；G91 G28 Z0；M06 T06；G90 G54 G43 G00 Z80 H03 S600 M13；G81 X0 Y0 R43 Z-2 F40；G91 G28 Z0；M06 T06；G90 G54 G43 G00 Z80 H03 S1000 M13；G76 X0 Y0 R43 Z-2 P5000 Q0.2 F120；G91 G28 Z0；M06 T06；G90 G54 G43 G00 Z80

17、H03 S250 M13；G76 X0 Y0 R43 Z-2 P5000 Z-5 F40；G91 X60；G91 G28 Z0；M30；子程序：02009：G91 Z-3；M98 P2009；M99；3、本工序的工序图如图3-1-1所示：图3-1-1 五边形凸台零件图由零件的加工方案可知：本工序加工内容中精度要求较高的有：带圆角的矩形凸台的长为（取100.018±0.017）,宽为（取80.015±0.015），深为。带圆槽的凸台宽度为70±0.02，深为;两型腔的长、宽均为（取15.009±0.009），深（取3.005±0.005）。通孔为

18、。螺纹孔为右旋螺纹孔，孔深为，孔距分别为，。3.1 切削用量的选择合理选择切削用量的原则是：粗加工时，以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。3.1.1 背吃刀量、侧吃刀量的确定背吃刀量和侧吃刀量的确定主要根据机床、夹具、刀具、工件的刚度和被加工零件的精度要求来决定。由此原则，再结合该工序所要保证的表面粗糙度要求，确定粗铣时的背吃刀量或侧吃刀量取35mm；半精铣时背吃刀量或侧吃刀量取1.5mm；精铣时背吃刀量或侧吃刀量取0.5mm.3.2 数控工序加工工步设计3.2.1 数控工序加工工步设计根据全部加工表面按先

19、粗，半精，再精加工分开进行；在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面的原则，以及对所要加工零件加工内容的分析，确定如下加工顺序： 表3-2-1 数控加工工序卡片数控加工工序卡片夹具名称零件名称材料零件图号机用虎钳盖板类45#钢0703工步号程序编号使用设备XH714D车间数控车间工步内容刀号刀量具规格/mm主轴转速S（r/min）进给速度F(mm/min)备注1粗铣100×80带圆角凸台粗铣带圆槽凸台、粗铣五边形凸台T01166973142精铣五边形凸台、精铣70凸台、精铣100×80凸台T0216697843粗、精铣2×15-15型腔T0361062106

20、.24钻各孔中心孔T0431061855钻12H7孔到11mmT05117241456粗铰12H7孔11.85mmT0611.851351087粗铰12H7孔至11.95mmT0711.951331088精铰12孔至图纸要求T0812H71301069钻M10螺纹底孔T098.5106.242.510攻丝T10M10-6H7201080表3-2-2 数控加工刀具卡片工步号刀具号刀具名称刀具型号刀具补偿值/mm备注直径/mm长度/mm补偿号H补偿号D1T0116立铣刀BT40-ER40-9016H01D012T0216立铣刀BT40-ER16-5016H02D023T036键槽铣刀BT40-ER

21、11-506H03D034T043中心钻BT40-ER40-453H04D045T0511钻头BT40-M1-4511H05D056T0611.85铰刀BT40-M1-4511.85H06D067T0711.95铰刀BT40-M1-4511.95H07D078T0812H7铰刀BT40-M1-4512H7H08D089T098.5钻头BT40-M1-1008.5H09D0910T10M10丝锥BT40-G12-130M10H10D103.3 程序编制及程序说明综上分析，编制出该零件数控加工的程序及其说明见表3-3-1：表3-3-1 数控加工的程序及其说明%程序开始符O0001 ;主程序程序名G

22、17G49G40G64G80G69G90;安全代码G91G28 Z0 ;回参考点T01M06 ;选换一号刀G54G90G00 X-80.Y0.S697M03 ;快速定位,主轴正转G43H01Z50.M08 ;建立刀具长度正补偿，冷却液开G01Z0.F100;下刀至工件上表面M98P00030002;调用3次2号子程序G90G00Z50.;Z方向快速定位G00X-80.Y0.;快速定位G01Z0F150;以 的速度下刀至工件上表面M98P00020003;调用2次3号子程序G90G00Z50.;Z方向快速定位G00X-70.Y-35.;快速定位G01Z0F200;下刀至工件上表面M98P0002

23、0004;调用2次4号子程序G90G01Z20.F200;抬刀G49G00Z50.;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28 Z0 ;回参考点T02M06 ;选换2号刀G54G90G00 X0.Y-50.S697M03 ;快速定位，主轴正转G43H01Z50.M08 ;建立刀具长度补偿G01Z20.F100;下刀G41G01X0Y-39.2705D02;建立刀具半径左补偿G01Z-5.0F84;下刀（精铣五边形凸台轮廓）G01X-14.2658Y4.6353；X0Y15.;X14.2658Y4.6353;X8.8168Y-12.1353;X-17.7542Y-12.1353;G90G0

24、1Z20.;抬刀G00X-50.Y0.;快速移动G01Z-10.0；下刀（精铣带圆槽凸台轮廓）G02X-35.7071Y35.R50.;G01X35.7071;G02X48.9898Y10.R50.;G01X45.;G03X45.Y-10.R10.;G01X48.9898;G02X35.7071Y-35.R50.;G01X-35.7071;G02X-48.9898Y-10.R50.;G01X-45.;G03X-45.Y10.R10.;G01X-70.;G90G00Z20.;抬刀G90G00X-70.Y40.;快速定位G01Z-15.F84;下刀（精铣带圆角矩形凸台）G01X40.0Y40.0;

25、G02X50.0Y30.0R10.0;G01Y-30.0;G02X40.Y-40.R10.0;G01X-40.0F100;G02X-50.0Y-30.0R10.0;G01Y30.0;G02X-40.0Y40.0R10.0;G01X70.0;G00Z20.0;抬刀G40G00X80.Y0;取消刀具半径补偿G49G00Z50;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T03M06;换3号刀G54G90G00X-28.5788Y16.5S1062M03;快速定位，主轴正转G43H03Z50.M08 ;建立刀具长度正补偿G01Z0.F100;下刀M98P00020005;调用2次5

26、号子程序G90G01Z30.F300;抬刀G90G00X28.5788Y-16.5;快速定位G90G01Z0.F100;下刀M98P00020005;调用2次5号子程序G90G01Z20.F300;抬刀G49G00Z50;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T04M06;选换4号刀G54G00G90X-25.0Y-20.0S1061M03;快速定位G43H04Z80.M08 ;建立刀具长度正补偿G90G01Z50.F150;到达开始平面G98G81X-25.0Y-20.0Z-8.0R10.F85;钻中心孔，回到开始平面X25.0Y20.0G99G81X0Y0Z-3.0

27、R10.F85;钻中心孔，回到R平面G49G00Z100;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T05M06;换5号刀G54G90G00X0Y0S724M03;快速定位G43H05Z50.;建立刀具长度补偿G98G81X0Y0Z-43.R10. F145;钻孔，回到开始平面G49G00Z50.;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T06M06;换6号刀具G54G90G00X0Y0S135M03;快速定位G43H06Z50.;建立刀具长度正补偿G98G85X0Y0Z-43.R10. F108;铰孔，回到开始平面G49G00Z50.;取消刀具长度补

28、偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T07M06;选换7号刀G54G90G00X0Y0S133M03;快速定位G43H07Z50.;建立刀具长度补偿G98G85X0Y0Z-43.R10. F106;铰孔G49G00Z50.;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T08M06;选换8号刀G54G90G00X0Y0S106.2M03;快速定位G43H07Z50.;建立刀具长度正补偿G98G85X0Y0Z-43.R10. F42.5;铰孔G49G00Z50.;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T09M06;选换9号刀G54G90G00X

29、25.Y20.S749.3M03;快速定位G43H08Z40.;建立刀具长度正补偿G99G83X25.Y20.Z-43.R20. Q4.4F112.4;钻螺纹底孔X-25.Y-20.；G49G00Z50.;取消刀具长度补偿M05;主轴旋转停止G91G28Z0;回参考点T10M06;（攻螺纹）换10号刀G54G90G00X25.Y20.S720M03;快速定位G43H09Z50.;建立刀具长度补偿G98G84X25.Y20.Z-27.R5.F1.5;攻螺纹X-25.Y-20.;G49G00Z50.;取消刀具长度补偿M30;程序停止并返回开始处O0002;2号子程序G91G01Z-5.F314;增

30、量方式下刀粗铣、半精铣带圆角矩形凸台G90G01X-60.Y50.;X-60.Y-50.;X60.Y-50.;X60.Y50.;X-60.Y50.;G42G01X-53.756Y0D01;G01X-50.0088Y-30.0075;G03X-40.0088Y-40.0075R10.;G01X40.0088;G03X50.0087Y-30.0075R10.;G01Y30.0075F;G03X40.0088Y40.0075R10.;G01X-40.0087;G03X-50.0087Y30.0075R10.;G01Y-75.;G40X-80.Y0F300;M99；返回子程序O0003;3号子程序名G

31、91G01Z-5.F314; 增量方式下刀粗铣带圆槽凸台G90G42G01X-60.Y10.D01;G01X-45.;G02X-45.Y-10.R10.;G01X-48.9898;G03X-35.7071Y-35.R50.;G01X35.7071;G03X48.9898Y-10.R50.;G01X45.;G02X45.Y10.R10.;G01X48.9898;G03X35.7071Y35.R50.;G01X-35.7071;G03X-50.Y0.R50.;G40G01X-80.Y0.F200;M99；返回子程序O0004;4号子程序名G91G01Z-2.5F;增量方式下刀粗铣五边形凸台G90G01X35.7071Y-35.;G03X48.9898Y-10.R50.;G01X45.;G02X45.Y10.R10.;G01X48.9898F;G03X35.7071Y35.R50.;G01X-35.7071;G03X-48.9898Y10.R50.;G01X-45.;G02X-45.Y-10.R10.;G01X-48.9898F100;G03X-43.3013Y-25.R50;G01X43.3031;G03X47.697Y-15.R50.;G01X16.8234；G01X