基座数控加工工艺及编程设计

摘要本文主要研究了基座的作用以及工艺编制及编程。首先分析了基座零件的工艺性，其次确定了其毛坯的制造形式，然后制定了基座零件的工艺过程设计，再次确定其机械加工余量及毛坯尺寸、设计毛坯图，进行工序设计，最终进行编程。基座零件的加工是通过数控机床进行加工的，数控技术是现在的机床的发展趋势，降低了人们的劳动程度，提高了工作效率，现在各国都非常注重数控技术的应用，并不断发展，以取得更高的劳动效率。关键词： 基座 编程 毛坯尺寸 工序 数控机床目录1第22.1.................2.2.................2.3.................第3.................第4.................4.1.................4.2.................第5.................5.1.................5.2.................第6.................6.1.................6.2.................6.3.................第7.................7.1第8.................8.18.2致 谢........................................................................................前言1、高速、高精加工技术及装备的新趋势（1、高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。2、五轴联动加工和复合加工机床快速发展5轴联动对三效率也大幅度提高。2、五轴联动加工和复合加工机床快速发展33、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势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。44、重视新技术标准、规范的建立关于数控系统设计开发规范 开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展划，并进行开放式体系结构数控系统规范的研究和制定，世界 3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定预示了数控技术的一个新的变革时期的来临我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。关于数控标准数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983G，M代码描述如何加工，CNC系统标准ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。第1章绪论数控机床的介绍数字控制（NumericalControlNC）技术是近代发展起来的一种用数还包括其他各类机床，如线切割机床，三坐标测量机等。数控系统System）数控机床（NCMachineTools）CNC数控机床的组成计算机数控装置（CNC）（伺服单元，驱动装置和PLC），CNC伺服单元，驱动装置和监测装置CNC控制面板（系统进行信息交换的和显示器等部分组成。控制介质与程序输入输出设备CNCCNC备是磁盘和磁盘驱动器等此外，现代数控系统一般可以利用通信方式进行信息交换。这种方式是实现CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）的集成，FMS(柔性制造系统),CIMS(有：串行通信自动控制专用接口网络技术PLC（可编程序控制器），I/O（输入/输出）电路和装置PLCI/OI/OI/OCNCM、S、T控制辅助装置完成机床的开关动作；I/OCNC输出给指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。机床本体（APC）系统、自动刀具交换系统和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等组成。数控加工的介绍数控加工过程与传统加工比较，数控加工与普通机床加工方法与内容上有许多相似之处，不同点主要表现在控制方式上以机械加工为例用普通机床加工零件时工序的安排机床运动的先后次序走刀线路及有关切削参数的选择等都是由操作者自行考虑和确定的而且是用手工操作方式来进行控制的操作者总是根据零件和工序卡的要求在加工过程中不断改变刀具与工件的相对运动轨迹和加工参（位置速度等使刀具对工件进行切削加工从而得到所需要的合格零件如果采用自动车床仿形车床和仿形铣床加工虽然也能达到对加工过程的自动控制目的，但其控制是通过预先配置的凸轮、挡块及靠模来实现的。而在 CNC机床上传统的人工操作均被数控系统的自动控制所取代其工作过程是首先要将被加工的零件图上的几何信息和工艺信息数字化即将刀具与工件的相对运动轨迹加工过程中主轴速度和进给速度的变换冷却液的开关工件和刀具的交换等控制和操作按规定的代码和格式编成加工程序然后将该程序送入数控系统。数控系统则按照程序的要求，先进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。数控加工中的数据转换过程CNC系统的数据转换过程如图所示加工程序译码刀补处理插加工程序译码刀补处理插补处理进给伺服系统成形运动 PLC控制切削运动、机床I/OPLC控制切削运动、机床I/O装置译码（ASCII表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所需要的数据结构（格式），结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括：X、Y、Z刀补处理（计算刀具中心轨迹）为方便编程，零件加工程序通常是按零件轮廓或按工艺要求设计的进给路线编（准确地说是刀位点的处理程序插补计算的插补周期定时运行，它将由各种线性（直线、圆弧等）组成的零件轮廓，F，实时计算出各个进给轴在内的位移指令（XY），并送给进给伺服系统，实现成形运动。1 1PLC控制CNCCNCPLC最终实现零件的自动化加工。数控编程的分类数控编程一般分为手工编程和自动编程两种:1）手工编程手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会2）自动编程自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程APT（有些自动编程系统能确定最佳的加工工艺参数其余的工方式送入数控机床，指挥机床工作。CAM或手工无法编出的程序都能够实现。第2章零件的分析零件作用利用基座可以整平测量设备和对中地面标志点。要想取得正确的测量成果，必须用螺栓将基座牢牢地固定在三脚架头上，保证仪器正确、可靠地安装在基座上。三脚架和基座的稳定性是测量数据可靠性的主要影响因素。保证测量精度性可言。下图所示即为基座的零件图：零件的工艺性分析（1）基座主要有两个加工表面，分别是左右两个端面，其表面粗糙度均是6.3μm。（2）基座轴向中心线上面的1100.036外圆，∮102内孔，1000.087内孔以及∮0.07194.8

0.0360.071

0外圆的表面粗糙度为Ra3.2，∮94.8内孔的粗糙度要求为Ra6.3μm,其余均为Ra1.8.基座Φ141MMRa12.5μm.以及160.027的孔的表面0粗糙度为3.2μm。8-∮1112.5μm.。2.3确定加工方案左 右 端 面 ：粗糙度6.3μm 粗车—半精车1000.087内孔 ：粗糙度1.6μm 粗镗—半精镗--精镗0∮102内孔 ：粗糙度1.6μm 粗镗—半精镗--精镗∮94.8内孔 ：粗糙度6.3μm 粗镗—半精镗∮14深1mm孔： 粗糙度12.5μm 钻—扩160.027

孔 ： 粗糙度3.2μm 钻—铰8-01孔： 粗糙度12.5μm 钻—扩17.2MM键槽： 粗糙度6.3μm 粗铣—半精去毛刺镀锌入库2.4确定生产类型生产纲领 企业在计划期限内应当生产的产品产量和进度计划年生产纲是包括备用品和废品在内的某些产品的产量。生产类型 企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型。已知该零件的年产量为2000台，其设备品率为10%，机械加工废品率为1%，现制定基座的机械加工工艺规程。NQn

=2000×1（1+10％+1％）件年=2220件年基座零件的年产量为2220件，现已知该产品属于中型机械，根据《机械制造工艺简明手册》表1.1—2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批生产。第3章确定毛坯制造形式毛坯选择应考虑的因素：（1）零件的力学性能 相同的材料采用不同的毛坯制造形式，其力学性能有所不同。铸件的强度。压力浇注和压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸件依次递减钢质零件的铸造毛坯其力学性能高于钢质棒料和铸钢件(2)时宜采用锻件。制造方式，生产纲领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。该零件的材料为45#，考虑到零件的形式及结构较为简单，所受的冲击力不大，且是大批生产，根据《机械制造工艺设计简明手册》表1.3—1，选择锻造中的模锻锻造。其强度=145MPa，硬度为160—180HBS。b第4章确定零件的工艺过程基准的选择粗基准的选择12.5μm。精基准的选择所以用已经加工过的外圆面作为精基准，其经过粗车达到的粗糙度为3.2μm，其要求的表面的粗糙度值较高。制定工艺路线方案一：工序一：锻造工序二：时效处理工序三：粗车左右端面工序五：粗镗、半精镗Φ94.8mm、Φ102mm、1000.087内孔，精镗1000.087内孔。0 0工序六：钻底孔Φ13.5mm，扩孔至Φ14mm；钻底孔Φ13.5mm，铰孔至160.027mm.钻0底孔Φ10.5mm，扩孔钻Φ11mm.工序七：粗铣17.2mm键槽工序八：半精铣17.2键槽工序九：去毛刺工序十：镀锌工序十一：检验入库方案二：工序一：锻造工序二：时效处理工序三：粗车左右端面工序五：粗镗、半精镗Φ94.8mm、Φ102mm、1000.087内孔，精镗1000.087内孔。17.2mm17.2键槽

0 0工序八：钻底孔Φ13.5mm，扩孔至Φ14mm；钻底孔Φ13.5mm，铰孔至160.027mm.钻0底孔Φ10.5mm，扩孔钻Φ11mm.工序九：去毛刺工序十：镀锌工序十一：检验入库方案一按照先面后孔的原则，以及先粗后精的原则，方案二则没有注意先面后孔的原则，所以选择方案一。第5章确定机械加工余量，毛坯尺寸及毛坯图确定机械加工余量可以由表查出。加工余量经济精度等级尺寸表面粗糙度表5.1加工余量经济精度等级尺寸表面粗糙度磨削0.2H717.50.8μm精铣1.0H817.71.6μm粗铣2.3H918.73.2μm毛坯3.5H10216.3μm表5.1—2 内孔的加工余量表加工余量 经济精度等级尺寸表面粗糙度磨削0.5 H790.8μm精车1.0 H89.51.6μm粗车3.0 H910.53.2μm毛坯4.5 H1013.56.3μm表5.1—3 直孔加工余量表加工余量 经济精度等级尺寸表面粗糙度铰孔1.0 H817.53.2μm钻2.5 H918.56.3μm毛坯3.5 H10216.3μm表5.1—4 外圆表面加工余量加工余量 经济精度等级尺寸表面粗糙度半精车1.0 H8503.2μm粗车2.5 H9516.3μm毛坯3.5 H1053.56.3μm表5.1—5 键槽的加工余量加工余量 经济精度等级尺寸表面粗糙度精铣0.25精铣0.25H8半精铣0.75H9粗铣1.0H101.6μ3.2μ6.3μm确定毛坯尺寸基座除了左右端面以及∮146.3μm3.2μm1.6μm12.5μm，只需要进行钻和扩孔两个工序即可，Φ14行钻孔和扩孔既可，160.027孔只需要进行钻和铰孔两道工序就行了。0第6章工序设计夹具选择基座是台阶轴类零件，主要在车床、钻床、铣床上进行加工，所以采用虎口钳。刀具、量具的选择粗车、半精车左右端面参考文献[1]4.2-38（P161）0-125/0.02mm、通用夹具、外圆车刀。粗镗、半精镗、精镗Φ94.8mm、Φ102mm、1000.087内孔0考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用卧式镗床T6113，参考文献[1]表4.2-38（P161）。游标卡尺0-125/0.02mm、镗刀YG15X。3）钻扩绞端面上的∮14，160.027孔，8-∮110考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用钻床Z3050，文献[1]4.2-38（P161）0-125/0.02mm、麻花钻头φ13.5、扩孔钻φ14，绞刀φ15.4）粗铣、半精铣17.2mm键槽。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用铣床X5032，参考文献[1]表4.2-38（P161）。游标卡尺0-125/0.02mm、通用夹具、面铣刀机床选择工序20到40是粗车和半精车。用的是外圆车刀，切断车刀，应选用卧式车床。考虑到本零件属于成批生产，所以选用的机床使用范围较为广泛为宜故常常选用的是CA6140型数控车床能满足加工要求 （《切削用量简明手册》表3.30）工序50T6133（7.2—3）工序60不大，加工余量较小选用较为精密的钻床才能满足要求。故选用的是摇臂钻床（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2—32）7017.2mmX5032（2.36）第7章确定切削用量以及基本时间切削用量一般包括切削深度、经济量以及切削速度三个部分。其确定的方法是首先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。切削用量以及基本时间的确定本次设计所需数据和计算公式均从《机床夹具设计手册》和《切削用量简明手册》中查阅。工序一：车端面，打中心孔。工序二：车削加工。（一）粗车右端外圆车床：选用CA6140型卧式车床。刀具：硬质合金刀 量具：游标卡尺ap

1.5mm，走刀次数m2。f0.4mm/r。车刀后刀面最大磨损限度取为1.4mm，硬质合金车刀寿命T60min。确定切削速度VCkC v

Tmaxvpv

fy(m/min)v根据表1.27，其中修正系数kvvm0.2，所以：

1.18，Cv

242，xv

0.15，yv

0.35，V 2421.18 285.56 285.56163.19(m/min)；C 600.21.50.150.40.35 2.2681.0630.726 1.889确定主轴转速：d70mmn1000v1000151.17(3.1470)219.8688r/min按照C620-1车床的转速，选择n710r/min则实际切削速度Vnd1000110m/min（二）粗车左端外圆。车床：选用CA6140型卧式车床。刀具：硬质合金刀 量具：游标卡尺ap

1.5mm，走刀次数m2。f0.4mm/r。车刀后刀面最大磨损限度取为1.4mm，硬质合金端车刀寿命T60min。确定切削速度VCkC v

Tmaxvpv

fy(m/min)v，其中修正系数kvv所以：

1.18v

242v

0.15v

0.35，m0.2， 2421.18 285.56 V 163.19(m/min)；C 600.21.50.150.40.35 2.2681.0630.726 1.889确定主轴转速：d70mmn1000v1000151.17(3.1470)219.8688r/min按照C620-1车床的转速，选择n710r/min则实际切削速度Vnd1000110m/min（三）半精车右端外圆车床：选用CA6140型卧式车床。刀具：硬质合金车刀 量具：游标卡尺ap

1mm，走刀次数m3。f0.3mm/r。）车刀后刀面最大磨损限度取为 1.0mm，硬质合金车刀寿命T60min。确定切削速度CkV (m/min)C Tmafp1.27kv所以：

1.18v

242v

0.15v

0.350.2，242285.56285.56242285.56285.56C6002 015 040352.26810.7261.375确定主轴转速：d 70mmn d 100070)681r/min取标准转速n 900r/min则实际切削速度V nd1000 156m（四）半精车左端外圆车床：选用CA6140型卧式车床。刀具：硬质合车刀 量具：游标卡尺a ，走刀次数m 3。p进给量f 。车刀后刀面最大磨损限度取为，硬质合金端车刀寿命T 60min。确定切削速度V CkC Tmaxfp

(m/min)1.2kv242242285.56C6002 015 040352.26810.7261.375V

v

242v

v

，149.67(m/min)确定主轴转速：d 70mmn d 100070)681r/min取标准转速n 900r/min则实际切削速度V nd1000 156m第8章零件的数控编程加工数控编程的定义及分类数控编程的定义（主运（刀具夹紧松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控编程的分类数控编程又可分为手工编程和自动编程两类。熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备有机械加工工艺知识和数值计算能多，手工编程即可实现。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作有计算机来实现。数控车程序的确定编程方法的确定用手工编程的方式编制其加工程序。编程原点的确定8.1图8.1坐标原点主要加工工序程序清单20程序O0001T0101（90°外圆车刀）

程序号1

解释说明M03S500M08G00X55Z2G90X53Z-112F120X52.2Z-112G00X100Z100

主轴正转，转速500切削液开快速运动至切削起点粗车外圆至Ф155mm粗车外圆至Ф155mm快速运动至换刀位置T0202（84°外圆车刀）M03S800G00X51.99Z2G01Z-112F80X53G00X100Z100T0303（5mmM03S350G00X54Z-72G01X34.7G00X100Z100T0404（70°外圆车刀）M03S500G00X54Z-71G73U8.5W0.5R7G73P100Q200U0.2W0.2F100N100G01X34.7F120Z-72G03X44.592Z-101.31R25G02X52Z-111R7N200G01X53M03S750G70P100G00X100M05M09M30

换2号刀主轴正转，转速800快速运动至切削起点半精车外圆至Ф150mm退刀快速运动至换刀位置换3号槽刀主轴正转，转速350快速运动至切削位置切槽4主轴正转，转速500快速运动至循环起点G73设定起终程序段、精加工余量径向进刀轴向进刀车圆弧R11车圆弧R11退刀主轴正转，转速750精车圆弧面主轴停止50程序O0003

程序号

解释说明T0101（90°外圆车刀）M03S500M08G00X54Z2G71U1R1G71P100Q200U0.5W0.5F120N100G00X0G01Z0F80X33

1切削液开快速运动至循环起点建立G71车削循环设定起终程序段，精加工余量快速进刀靠近工件平端面X35Z-1倒角Z-15车外圆G02X45Z-20R5倒圆角G01X47.99平端面X51.99W-2倒角N200X54退刀G00X100Z100快速运动至换刀点M00程序暂停，用尾座钻头钻孔T0202（60°镗刀）换2号刀M03S400主轴正转，转速400M08切削液开G00X19.8Z2快速运动切削起点G01Z-30.5F100粗镗内孔G00X16退刀Z2退刀X20.01进刀至精镗位置M03S750主轴正转，转速750G01Z-30.5F50精镗内孔G00X16