数控车床加工方案设计机械设计制造及自动化毕业设计论文学习教案

1、数控车床加工数控车床加工(ji gng)方案设计机械设计方案设计机械设计制造及自动化毕业设计论文制造及自动化毕业设计论文第一页，共29页。五、数控刀具(doj)的选用 175.1 数控机床的刀具(doj)特点 175.2 刀具(doj)材料 175.3数控刀具(doj)的选择 185.4切屑用量的选择 19六、夹具选择和装夹 206.1夹具的分类： 206.2工件在数控车床上的装夹： 20七、零件加工编程实例 227.1 零件的工艺分析 227.2确定加工路线 237.3制定加工方案 237.4选择刀具(doj)及对刀 237.5 确定工件坐标系、对刀点和换刀点 23八、结 论 30九、致谢

2、31参考文献 32第1页/共29页第二页，共29页。第2页/共29页第三页，共29页。第3页/共29页第四页，共29页。第4页/共29页第五页，共29页。第5页/共29页第六页，共29页。第6页/共29页第七页，共29页。第7页/共29页第八页，共29页。第8页/共29页第九页，共29页。第9页/共29页第十页，共29页。第10页/共29页第十一页，共29页。第11页/共29页第十二页，共29页。4.2 数控编程步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。1分析零件图样和工艺处理 根据图样对零件的几何形状尺寸，技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、

3、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。 同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点，切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。 2数学处理 编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图纸的要求，制定加工路线，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点(jiodin)或切点的坐标值。 3编写零件程序清单 加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的指定代码及程序段格式，编写零件程序清单。 4程序输入 5。程序校验与首件

4、试切如图4-1所示，编程工作主要包括：图4-1数控程序编制的流程图第12页/共29页第十三页，共29页。4 M功能：M00：程序暂停，可用NC启动命令(mng lng)（CYCLE START）使程序继续运行；M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；M02：程序停止；M03：主轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；M05：主轴旋转停止；M08：冷却液开；M09：冷却液关；M30：程序停止，程序复位到起始位置。M98：调用子程序。M99：子程序结束，返回主程序。4 G功能：例如一些常用的编程代码：G00 快速点定位；G01 直线插补； G02、G03

5、顺圆和逆圆插补；G04 暂停；G28 自动返回参考点；G31 等导程螺纹切削；G32 跳步功能；G90 绝对值输入；G91 相对值输入；第13页/共29页第十四页，共29页。5.2 刀具材料刀具材料数控车床使用的刀具材料一般数控车床使用的刀具材料一般(ybn)为高速钢、硬质合金、涂为高速钢、硬质合金、涂层硬质合金和陶瓷。在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切层硬质合金和陶瓷。在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和摩擦，数控刀具在屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和摩擦，数控刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和振动，因此数控高温下进行切削的

6、同时，还承受切削力、冲击和振动，因此数控刀具材料应满足以下基本条件：刀具材料应满足以下基本条件：1硬度硬度 刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在在62HRC以上，并要求保持较高的高温硬度。以上，并要求保持较高的高温硬度。2耐磨性耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。学性能、组织结构和化学性能的综合反映。3强度和韧性强度和韧性 一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾硬度和耐磨性两方面的性能，有所侧重。

7、满足高切削力、冲击顾硬度和耐磨性两方面的性能，有所侧重。满足高切削力、冲击和振动的条件。和振动的条件。4耐热性耐热性 数控刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、数控刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。5导热性和膨胀系数导热性和膨胀系数 在其他条件相同的情况下，刀具材料的在其他条件相同的情况下，刀具材料的热导率越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和热导率越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可

8、减少刀具的热变形。6工艺性工艺性 为了便于制造，要求数控刀具材料有较好的可加工为了便于制造，要求数控刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊、切削加工和可耐磨性、热处理特性。材料性，包括锻、轧、焊、切削加工和可耐磨性、热处理特性。材料的高温特性对热轧刀具十分重要。的高温特性对热轧刀具十分重要。五、数控刀具五、数控刀具(doj)的选用的选用第14页/共29页第十五页，共29页。5.4切屑用量的选择切屑用量的选择数控加工数控加工(ji gng)时对同一加工时对同一加工(ji gng)过程选用不同的切削用过程选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量量，会产生不同的切

9、削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量要求（如加工要求（如加工(ji gng)精度和表面粗糙度），在切削系统强度、精度和表面粗糙度），在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削性能，并保证刀具具有一定的使用寿命。性能，并保证刀具具有一定的使用寿命。1 粗车时切削用量的选择粗车时切削用量的选择粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工(ji gng)成本。成本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产率。其中切削提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产

10、率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所以考虑粗加工以考虑粗加工(ji gng)切削用量时首先应选择一个尽可能大的切切削用量时首先应选择一个尽可能大的切削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。2 精车、半精车时切削用量的选择精车、半精车时切削用量的选择精车和半精车的切削深度是根据零件加工精车和半精车的切削深度是根据零件加工(j

11、i gng)精度和表面粗精度和表面粗糙度要求及粗车后留下的加工糙度要求及粗车后留下的加工(ji gng)余量决定的，一般情况是余量决定的，一般情况是一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留 0.2 0.4 mm （直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切（直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。第15页/共29页第十六页，共29页。6.2工件在数控车床上的装夹工件在数控车床上的装夹1常用装夹方式：三爪自定

12、心卡盘装夹；常用装夹方式：三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。爪定心卡盘装夹。2采用找正的方法：找正装夹时必须将工采用找正的方法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐标系标系Z轴）找正到与车床主轴回转中心重合。轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过一般为打表找正。通过(tnggu)调整卡爪，调整卡爪，使工件坐标系使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重轴与车床主轴的回转中心重合。合。3薄壁零件的装夹：薄壁零件容易变形，薄壁零件的装夹：薄壁零件容易变形，普通

13、三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用点，采用轴形。也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。向夹紧的方式。第16页/共29页第十七页，共29页。7.1 零件的工艺分析1分析零件图样如图7-1所示，该零件包括有圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面(biomin)；其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面(biomin)粗糙度值等要求；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。该零件材料为45#钢，可以用60mm棒料，无热处理和硬度要求。2

14、选定设备根据被加工零件的外形和材料等条件，选定数控车床；其数控系统为FANUC3确定零件的定位基准和装夹方式定位基准：确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。装夹方式：左端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶的装夹方式。4、确定切削用量（1）背吃刀量：粗车时，确定其背吃刀量为3mm左右；精车时为0.25mm。（2）主轴转速：车直线和圆弧轮廓时的主轴转速。根据实践经验确定其切削速度为90m/min；粗车时确定主轴转速为500r/min，精车时确定主轴转速为800 r/min。编程中还可以对直线、圆弧采用不同的主轴转速。车螺纹时的主轴转速。主轴转速定为320 r/min。 （3）进

15、给速度：粗车时，按式f=nf可选择f1=200mm /min；精车时，兼顾到圆弧插补运行，故选择其f2=60mm /min左右；短距离空行程的f3=300mm /min。第17页/共29页第十八页，共29页。第18页/共29页第十九页，共29页。第19页/共29页第二十页，共29页。7.5 确定确定(qudng)工件坐标系、对刀点和换刀点工件坐标系、对刀点和换刀点1、加工坐标系如图、加工坐标系如图72所示所示O为坐标原点为坐标原点2、确定对刀点及换刀点位置（1）确定对刀点：确定对刀点距离车床主轴轴线30 mm，距离坯件右端端面140 mm；其对刀点在正X和正Z方向并处于消除机械间隙状态。（2）

16、确定换刀点：为使其各车刀在换刀过程中不致碰撞(pn zhun)到尾座上的顶尖，故确定换刀点距离车床主轴轴线60mm，即在正X方向距离对刀点30mm，距离坯件右端端面0 mm，即在Z方向与对刀点一致。零件加工(ji gng)编程实例2图72 工件坐标系加工如图73所示零件,毛坯为45棒料，切断刀宽 4mm，工件程序原点如图所示。1.工艺分析(1)确定加工路线按先主后次，先粗后精的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，再加工螺纹，最后切断。(2)装夹方法和对刀点的选择采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。第20页/共29页

17、第二十一页，共29页。加工工序加工工序刀具号刀具号刀具类型刀具类型主轴转速主轴转速S(r/min)进给速度进给速度F(mm/r)粗车外圆T1外圆车刀3360.3精车外圆T2外圆精车刀4750.08切退刀槽T3切槽刀3360.05车螺纹、凹弧T4螺纹刀1701.5切断T3切槽刀3360.05各工序(gngx)的切削速度和进给速度 表712.刀具的选择刀具的选择根据加工要求，选用四把刀，根据加工要求，选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，号为粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，号为切槽刀，4号为车螺纹刀。采用试切法对刀，号为车螺纹刀。采用试切法对刀，对刀的同时对刀的

18、同时(tngsh)把端面加工出来。把端面加工出来。3.切削参数的选择切削参数的选择第21页/共29页第二十二页，共29页。4程序编制程序编制 数控系统为数控系统为FANUC0i程序程序 说明说明O0004;N1;工序(一)外形轮廓粗加工G99T0101;M43;M03;G00X40.0Z1.0;G71U1.5R0.5;G71P10Q11U0.5W0.15;N42X0;G01Z0;X19.8X27.8Z-20.0;X28.0;Z-45.0;X36.0Z-50.0;第22页/共29页第二十三页，共29页。Z-59.0;N40X40.0;G00X100.0Z100.0;N2;工序(二)外形轮廓精加工T0202;M44;G00X40.0Z1.0;G70P10Q0.08;G00X100.0Z100.0;N3;工序(三)切槽加工T0303;M43;G00X30.0Z-24.0;G01X0.05;G01X0.2;G00X100.0Z100.0;第23页/共29页第二十四页，共29页。N4;工序(四)锥螺纹与凹圆弧加工T0404;M41;G00X30.0Z5.0G92X28.4Z-22.0R1.5;X27.8;X27.4;X27.2;X27.0;X26.9;X26.85;X26.85;G00X32.0;Z-27.0;M44;M98P041234;调用O1234子程序4次加工凹圆