配合零件加工工艺及程序编制

1、.论文名称：配合零件加工工艺及程序作 者： 苏晓明 学号：系别：专业：指导老师：专业技术职务摘要随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要 求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。 传统的通用、专用机床和工艺装备 已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。而数控机床作为电子信息技 术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电 等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、 精密、小批多变的零件加工问题，能满足高 质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换 代的需要，代表着当今机械加工技术的趋

2、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日益广泛的应用， 成为目前应用最广泛的数 控机床之一。但是，要充分发挥数控车床的作用，关键是编程，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。常用的数控编程方法有手工编程和自动编 程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂 的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。对于几何形状 复杂的零件，以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，用手工编程难以完成， 因此要采用

3、自动编程。根据不同的需要和结合加工的图纸要求，传统的加工无法达到足够的精度要求。比 如，我们在加工要求精度比较高的配合零件时， 这就往往在数控机床来加工完成。 配合 件在手工编程时要特别注意配合公差的问题， 所谓的公差就是指加工完成之后，得到加我们在手工编程工精度在图纸指定的范围之内，而零件之间能够彼此结合起来。时应注意以下问题：一、正确选择程序原点在数控车削编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立一个工件坐标系。工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方

4、便计算和编程，我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。二、合理选择进给路线进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的。应考虑以下几个方面：1. 尽量缩短进给路线，减少空走刀行程，提高生产效率。(1)巧用起刀点。如在循环加工 中，根据工件的实际加工情况，将起刀点与对刀点分离， 在确保安全和满足换刀需要的前提条件下，使起刀点尽量靠近工件，减少空走刀行程，缩短进给路线，节省在加工过程中的执行

5、时间。(2)在编制 复杂轮廓的加工程序时，通过合理安排“回零 ”路线 ，使前一刀的终点与后一刀的起点间的距离尽量短，或者为零，以缩短进给路线，提高生产效率。(3)粗加工或半精加工时，毛坯余量较大，应采用合适的循环加工方式，在兼顾被加工零件的刚性及加工工艺性等要求下，采取最短的切削进给路线，减少空行程时间，提高生产效率，降低刀具磨损。2. 保证加工零件的精度和表面粗糙度的要求。(1)合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳，没有冲击。为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，精加工时，最终轮廓应安排在最后一次走刀连续加工出来。 认真考虑刀具的切入和切出路线，尽量减少在轮廓处停刀，以避免切削

6、力突然变化造成弹性变形而留下刀痕。一般应沿着零件表面的切向切入和切出，尽量避免沿工件轮廓垂直方向进、退刀而划伤工件。(2)选择工件在加工后变形较小的路线。对细长零件或薄板零件，应采用分几次走刀加工到最后尺寸，或采取对称去余量法安排进给路线。在确定轴向移动尺寸时，应考虑刀具的引入长度和超越长度。(3)对特殊零件采用“先精后粗 ”的加工工序。在某些特殊情况下，加工工序不按“先近后远 ”、 “先粗后精 ”原则考虑，而作“先精后粗 ”的特殊处理，反而能更好地保证工件的尺寸公差要求。3. 保证加工过程的安全性要避免刀具与非加工面的干涉，并避免刀具与工件相撞。如工件中遇槽需要加工，在编程时要注意进退刀点应

7、与槽方向垂直，进刀速度不能用"G0®度。“G0旨令在退刀 时尽量避免“X Z”同时移动使用。4. 有利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量在实际的生产操作中，经常会碰到某一固定的加工操作重复出现，可以把这部分操作编写成子程序，事先存入到存储器中，根据需要随时调用，使程序编写变得简单、快捷。 对那些图形一样、尺寸不同或工艺路径一样、只是位置数据不同的系列零件的编程，可以采 用宏指令编程，减少乃至免除编程时进行烦琐的数值计算，精简程序量。三、准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合理选用。在 FANUC0-TD 数控系统 中，数控车床

8、有十多种切削循环加工指令，每一种指令都有各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的编程方法也不同，我们在选择的时候要仔细分析，合理选用，争取加工出精度高的零件。如螺纹切削循环加工 就有两种加工指令：G92直进式切削和G76斜进式切削。由于切削刀具进刀方式的不 同，使这两种加工方法有所区别，各自的编程方法也不同，造成加工误差也不同，工件加工后螺纹段的加工精度也有所不同。G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式进行螺 纹切削。螺纹中径误差较大。但牙形精度较高，一般多用于小螺距高精度螺纹的加工。加工程序较长，在加工中要经常测量； 迫螺纹切削循环采用斜进式进刀方式进行螺 纹切削。牙形精度较差。

9、但工艺性比较合理，编程效率较高。此加工方法一般适用于大 螺距低精度螺纹的加工。在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为简捷方便。所 以，我们要掌握各自的加工特点及适用范围， 并根据工件的加工特点与工件要求的精度 正确灵活地选用这些切削循环指令。比如需加工高精度、大螺距的螺纹，则可采用G92、 G76混用的办法，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进行精加工。需要注意的是 粗精加工时的起刀点要相同，以防止螺纹乱扣的产生。四、灵活使用特殊G代码，保证零件的加工质量和精度1 .返回参考点G28、G29指令参考点是机床上的一个固定点，通过参考点返回功能刀具可以容易地移动到该位置。参考点主要用作自动

10、换刀或设定坐标系， 刀具能否准确地返回参考点，是衡量其重复定 位精度的重要指标，也是数控加工保证其尺寸一致性的前提条件。实际加工中，巧妙利用返回参考点指令，可以提高产品的精度。对于重复定位精度很高的机床，为了保证 主要尺寸的加工精度，在加工主要尺寸之前，刀具可先返回参考点再重新运行到加工位 置。如此做法的目的实际上是重新校核一下基准，以确定加工的尺寸精度。2 .延时G04指令延时G04指令，其作用是人为地暂时限制运行的加工程序，除了常见的一般使用情 况外，在实际数控加工中，延时 G04指令还可以作一些特殊使用：(1)大批量单件加工时间较短的零件加工中，启动按钮频繁使用，为减轻操作者由于疲劳或频

11、繁按钮带来的误动作，用 G04指令代替首件后零件的启动。延时时间按完成 1件零件的装卸时间设定，在操作人员熟练地掌握数控加工程序后， 延时的指令时间可 以逐渐缩短，但需保证其一定的安全时间。 零件加工程序设计成循环子程序，G04指 令就设计在调用该循环子程序的主程序中，必要时设计选择计划停止 M01指令作为程 序的结束或检查。(2)用丝锥攻中心螺纹时，需用弹性筒夹头攻牙 ,以保证丝锥攻至螺纹底部时不会崩 断，并在螺纹底部设置G04延时指令，使丝锥作非进给切削加工，延时的时间需确保 主轴完全停止，主轴完全停止后按原正转速度反转，丝锥按原导程后退。(3)在主轴转速有较大的变化时，可设置G04指令。

12、目的是使主轴转速稳定后，再进 行零件的切削加工，以提高零件的表面质量。3 .相对编程G91与绝对编程G90指令相对编程是以刀尖所在位置为坐标原点，刀尖以相对于坐标原点进行位移来编程。就是说，相对编程的坐标原点经常在变换， 运行是以现刀尖点为基准控制位移， 那么连 续位移时，必然产生累积误差。 绝对编程在加工的全过程中，均有相对统一的基准点， 即坐标原点，所以其累积误差较相对编程小。数控车削加工时，工件径向尺寸的精度比 轴向尺寸高，所以在编制程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工时的方便， 轴向尺寸采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，也可以采用绝对编程。另外，为保证零件的某些相对位置，按照

13、工艺的要求，进行相对编程和绝对编程的灵活使用。总之，随着科学技术的飞速发展，数控车床由于具有优越的加工特点，在机械制造 业中的应用越来越广泛，为了充分发挥数控车床的作用，我们需要在编程中掌握一定的 技巧，编制出合理、高效的加工程序，保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时能使 数控车床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控车床能安全、可靠、高效地工作。1.2课题研究的意义配合件的编程与加工不仅结合了传统的加工知识，也在电气、机械等方面都需要有 一定的了解和掌握，这就对操作者不能局限于单一的专业知识，而是应从多方面、全方位地去攻关，这既锻练了一个人的操作能力，也提高了其专业技能，使其成为一个多层

14、 次的技能人才，这对于其今后的发展都有相当大的帮助，而且也会从侧面带来这个行业 的发展和进步。数控编程与加工随着社会的发展而不断地完善而应用广泛，具在提高加工效率和质量方面是以往机床加工无法比拟的，因而，数控编程与加工越来越来被各行业清睐和重视。第二章零件的数控加工工艺与编程2.1配合零件的数控加工工艺分析数控车学生组技能竞赛的实操考件一般为轴类零件的加工与配合，举例如下： 一.竞赛题用数控车床完成如图2-1所示零件的加工。此零件为配合件，件 1与件2相配，配全锥 面用涂色法检查，要求锥体接触面积不小于 50。零件材料为45钢，件1毛坯为： 53x105 mm.件2毛坯：53x95mm,按图样

15、要求完成零件节点，基点计算，设定工件坐 标系。制定正确的工艺方案，选择合理的刀具和切削工艺参数。编制数控加工程序。.评分标准准考证号操作时间300mi n得分试题编号1系统类型序号考核项目考核内容及要求评分标准分配检测结果扣分得分备注1件150IT每超差0.01扣1分32Ra1.6每降1级扣1分2344IT每超差0.01扣1分34Ra1.6每降1级扣12540IT每超差0.01扣1分36Ra1.6每降1级扣1分27M20X 2超差不得分88102每超差0.01扣1分2932IT每超差0.01扣1分310R16每降1级扣1分21172. 8每超差0.01扣1分51236. 5每超差0.01扣1分

16、11332. 41每超差0.01扣1分11410每超差0.01扣1分11515每超差0.01扣1分1135（3 处）每超差0.01扣1分314锥度形状超差不得分215R1.6每降1级扣1分216R5超差不得分217倒角（4处）错，漏1处扣1分418件250每超差0.01扣1分219M20X 2超差不得分82092每超差0.01扣1分221回轮廓度0.04每超差0.01扣1分122锥度形状超差不得分223Ra1.6每降1级扣1分226倒角（2处）错，漏1处扣1分427配合螺纹配合超差不得分828锥面配合超差/、得分829安全文明生产遵守机床安全操规则 刀具，工具，量具放置 规范设备保养，场地整洁

17、酌情扣15分330工艺合理工件定位夹紧及刀具选择合理加工顺序及刀具轨迹路线合理酌情扣15分331程序编指令正确，程序完整酌情扣15分5制数值计算止确，程序编 制写表现出一定的技 巧，简化计算各加工程 序刀具补偿功能运用正确，合理切削参数，坐标系选择 止确，合理32其他项目发生重大事故（人身和设备安全事故等0,严重违反工艺原则和情节严重的野蛮操作等，由裁判长决定取消其实操竞赛资格记 录 员监考人检验员考评人三.刀具的选择及切削参数的选择1 .刀具的选择1号刀:93o菱形外圆车刀；2号刀:60o外螺纹刀；3号刀:外车槽刀（2mm）;4号刀：内孔链刀；5号刀:60。内螺纹刀;6号刀：内车槽刀（2.5

18、mm）2 .切削参数和选择各工序刀具的切削参数见表2-1表2-3具的切削参数厅P加，向刀具号刀具类型主轴转速进给速度vf/mm min 11车外型T193o菱形外圆车刀粗800，精1500粗150，精802车外螺纹T260o外螺纹刀10001.53切外槽T3外车槽力600254镇内孔T4内孔镇刀粗800，精1200粗100，精805车内螺纹T560o内螺纹刀10001.56切内槽T6内车槽力600253. FANUC系统工艺分析工艺路线：粗、精加工加工件1左端外形.一用G71 G70粗、精加工工件1左端内形，精加工工件1 左端内形.一调头校正，手工车端面，保证总长102，钻中心孔，顶上顶尖.一

19、用G71 G70 粗、精加工工件1右端外形，精加工工件1右端外形.一车5XB4.53槽.一用G92螺纹 复合循环加工M2(X 2外螺纹.一用G71粗加工工件2内形,G70精加工工件2内形.一 用G92螺纹复合循环加工M20X 2内螺纹.一将件2旋入件1,粗、精加工件2外形.2.2配合零件的数控编程参考程序:件1左端加工程序:O0001主程序名N5G98绝对编程，分进给N10M3 S800 T0101转速800r/min ,换1号93度菱形外圆车刀N15G00X54. Z3.快进N20G90X53. Z-5 .F150粗车外径N25G90X51.5Z-5.N30G90X50.5Z-5.N35G0

20、 X100. Z50 .退刀N40M05主轴停转N45M00程序暂停N50S1500 M03 F80 T0101精车转速 1500r/min,进给速度80mm/minN55G00 X51. Z2.快速进刀N60G01 X50. Z0N65Z-5.精车外径N70X51.N75G00 X100. Z50.退刀N80M05主轴停转N85M00程序暂停N90S800 M03 T0404转速800 r/min ,换4号内孔链刀N95G00 X10. Z3.快进N100G71 U1 R0.5内径粗车U:每次背吃力量单边 1mm,R:退刀量单边0.5 mmN105G71 P110 Q150 U-0.5 W0

21、.1F150内径粗车P110:精加工第一程序段号，Q150:精加 工最后程序段号，X:精加工余量双边0.5mm,Z精加工余量0.1mm,F:粗车进给 速度 150mm/mimnN110G00 X32.N115G01 Z0.N120Z-15.N125X27.1666 Z-32.1959N130G02 X17.2638 Z-36.5R2N135G01 X12.N140Z-42.5N145X10.N150G00 Z3.N110N155内径循环轮廓程序N155M05主轴停转N160M00程序暂停N165S1500 M03 F50 T0404精车转速1500 r/min,进给速度80mm/minN170

22、G70 P110 Q150内径精车N175G00 X100. Z50.退刀N180M05主轴停转N185M30程序停止件1右端加工程序:O0002主程序名N5G98绝对编程，分进给N10M03 S800 T0101转速800 r/min,换1号93度菱形外圆车刀N15G00 X54.Z3.快速进刀N20G71 U1.5 R0.5外径粗车U:每次背吃力量单边1.5mm,R:退刀量单边0.5 mmN25G71 P30 Q80 U0.5 W0.2 F150外径粗车P30:精加工第一程序段号，Q80:精加工 最后程序段号,X:精加工余量双边 0.5mm,Z精加工余量0.2mm,F:粗车进给 速度 15

23、0mm/mimnN30G00 X18.N35G01 Z0.N40X20. Z-1.N45Z-29.15N50X30.N55X32. Z-30.15N60Z-47.65N65X40. Z-69.59N70Z-92.N75X54.N80G00 X100. Z10.N30N80外径循环轮廓程序N85M05主轴停转N90M00程序暂停N95M03 S1500 F50 T0101精车转速1500 r/min,进给速度50 mm/minN100G70 P30 Q80外径精车N105G00 X100. Z50.快退N110M05主轴停转N115M00程序暂停N120T0303 M03 S600 F25转速6

24、00 r/min,进给25 mm/min，换车槽刀N125G00 X33. Z-24.15进力车槽起点N130G01 X14.6车槽N135G00 X33.退刀N140Z-26.15进到倒角起点N145G01 X14.6车槽N150G00 X33.退刀N155Z-27.15N160G00 X33.N165X22. Z-23.15进刀N170G01 X20.进到倒角起点N175X14.53 Z-24.15倒角N180Z-27.15光走退刀槽N185X33.退刀N190G00 X100.Z50.快退N195M05主轴停转N200M00程序暂停N205T0202 M03 S1000转速1000 r/

25、min,换2号60度外螺纹力N210G00 X22.Z3.进到外螺纹复合循划、起力点N215G92 X19.2 Z-26. F2螺纹布削循环，导程为2 mmN220X18.4螺纹布削N225X17.8螺纹布削N230X17.4螺纹布削N235X17.3螺纹布削N240X17.3光走螺纹N245X17.3光走螺纹N250G00 X100.Z50.快退N255M05主轴停转N260M30程序停止件2加工程序:O0001主程序名N5G98绝对编程，分进给N10T0404 S800 M3转速800r/min,换4号内孔链刀N15G00 X54. Z5.快进N20G71 U1 R0.5内径粗车循环U:每

26、次背吃力量单边 1mm,R:退刀量单边 0.5 mmN25G71 P30 Q90 X-0.5 Z0.1 F150内径粗车循环P55:精加工第一程序段号，Q90:精加工 最后程序段号,X:精加工余量双边 0.5mm,Z精加工余量0.1mm,F:粗车进给 速度 150mm/minN30G00 X42. Z5快进到内径粗车循环起刀点N35G01 Z0.N40X40. Z-1.N45Z-22.41N50X32. Z-45.07倒角N55Z-61.85N60X30. Z-62.85倒角N65X22.N70X20. Z-63.85倒角N75Z-92.N80X18.N85G00 Z5.N90X42.N30N

27、90内径循环轮廓程序N95M05主轴停转N100M00程序暂停N105S1200 M03 T0404 F80精车转速1200 r/min,进给速度80mm/minN110G70 P30 Q90内径精刀循环N115G00 X100. Z50.快退N120M05主轴停转N125M00程序暂停N130M03 S1000 T0505转速1000 r/min,换5号60度内螺纹力N135G00 X18. Z5.快进N140Z-60.快进到螺纹循环起刀点N145G92 X17.1 Z-93. F2螺纹布削循环，导程为2 mmN150X17.9螺纹布削N155X18.7螺纹布削N160X19.5螺纹布削N1

28、65X19.7螺纹车削N170X19.8螺纹布削N175X19.8光走螺纹N180X19.8光走螺纹N185G00 Z5.快退N190X100. Z50.快退回到起点位置N195M05主轴停转N200M30程序停止配合件外圆加工程序O0001主程序名N5G98绝对编程，分进给N10M03 S800 T0101转速800r/min ,换1号93度菱形外圆车刀N15G00 X54.Z5.快进到加工起点N20G90 X52.Z-97. F150直线车削循环加二150mm/min匚，进给速度N25G90 X51.Z-97. F150直线车削循环加二150mm/min匚，进给速度N30G90 X50.2

29、 Z-97. F150直线车削循环加口150mm/min二，进给速度N35M05主轴停转N40M00程序暂停N45M03 S1500 T0101 F50精车转速1500 r/min,进给速度50mm/minN50G00 X48.快进到加工起点N55G01 Z0.进刀N60X50. Z-1.倒角N65Z-97.精车外径N70X51.退刀N80G00 X100. Z10.快退N85M05主轴停转N90M30程序停止第三章零件的数控加工3.1 配合零件的数控加工无论是传统的车床加工还是数控加工，都必须要经过加工对刀这一过程，而车床系 统根据是否采用标准刀具，可以分为绝对刀偏法和相对刀偏法设定刀具偏置

30、两种方法。 绝对刀偏法是指，每一把刀具独立建立自己的补偿偏置值， 该值将会反映到工件坐标系 上（注：绝对刀偏法时不存在标准刀具）。相对刀偏法是指有标准刀具，而其余的每一把 刀具的偏置是相对于标准刀具的偏置。该值将不会反映到工件坐标系上，此时只建立一 个由标刀确定的工件坐标系。因此，在零件进行加工之前首先对刀具进行修正，设计好准确的工件坐标系。在本配合零件中，根据对零件的工艺分析，一般先对零件 孔，得到类似工件：再利用内孔键刀进行内孔加工得到一个与卜而类似的零弓12进行加工，即先用18件：最后用内螺纹刀进行内螺纹加工得到一个与下面类似的零件:即初步完成零件2的加工。加工完零件2之后，再对零件1进

31、行加工，而根据工艺要求，首先加工零件左端, 即完成以下部份，形状大体为：同样利用钻头钻孔，得到类似下面的工件：再利用内孔键刀进行内孔加工得到一个与下面类似的零件:加工完左端之后，再调头加工右端零件，即用 93o菱形外圆车刀加工右端形状，得到类似下面零件：加工完基本形状之后，再用外车槽刀车螺纹退刀槽，即得到类似下面零件:最后利用60o外螺纹刀加工螺纹，得到类似下面零件:即基本完成零件1的基本形状。最后根据工艺要求，在完成零件1右端面加工之后，保留零件固定在车床上，然后, 将已加工完的零件2与零件1配合起来加工配合件的最后外轮廓，即最后类似下面的总 装配件：即完成总零件加工。3.2 提高加工精度和加工效率的技巧根据实际加工经验，即使是加工同一样产品，所需要的加工时间也不同，这就往往涉及到加工效率和产品的质量问题了。好的的质量和效率能大大地提高企业的效益，进行使企业在市场更具竞争力。因而如何提高产品的加工效率和精度就成为了企业技术人员所关注的首要问题。以下就以我自己的加工经验谈谈我的一些心得体会：就以本加工配合零件为例吧，在拿到加工图纸之后，我们首先是对图纸进行分析，根据图形来进行工艺分析，最后得出最佳的加工方案。随后， 就对图形进行节