1、完整word版轴类零件的数控编程与加工工艺 正文 . 1 一、数控机床加工工艺概述 . 1 1数控车床及其程序指令概述 . 1 2数控加工工艺的概念及其内容 . 2 二、数控车削加工工艺的制定 . 3 1.轴类零件图工艺分析 . 3 2数控加工工艺设计方法 . 6 3毛坯尺寸的确定 . 7 4.刀具的选择 . 7 5确定加工顺序及进给路线 . 8 6切削用量的选择 . 9 三、加工程序的编制过程 . 10 1. 编程坐标系及编程原点的确定 . 10 2宏程序的概念 . 10 3. 程序单 . 14 四、仿真加工过程和结果 . 16 1.数控仿真系统的操作过程 . 16 2仿真加工截图 . 18
2、 总结 . 21 参考文献 . 22 致谢 . 23 附录 . 24 正文 一、数控机床加工工艺概述 1数控车床及其程序指令概述 1.1数控车床的发展 数控技术，简称“数控”。英文：Numerical Control（NC）。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和和机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计
3、算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是和机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。 车削加工就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求 机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社
4、会生产力发展水平的重要标志。 数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的使用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。 数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。 数控编程常用程序指令1.2 G代码(准备功能) 数控车床 FANUC 工件坐标系设定 G50 最快速移动 G00 G00 数控车床 FANUC 直线插补 G01 G01 圆弧插补 G0
5、2/G03 G02/G03 外圆车销固定循环 G71 端面车销固定循环 G90 数控车床 FANUC 横轴 众轴 主轴正转 M03 主轴反转 M04 主轴停止 M05 冷却液开 M07 M08 冷却液关 M09 M98调用子程序 M99子程序结束 数控车床FANUC 切刀切槽 G75 进给量 R 切削速度 F 2数控加工工艺的概念及其内容 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，使用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种使用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。 其内容为：分析形位公差，确定设计基准，并考虑如何设定定
6、位基准、分析 产品尺寸公差，考虑利用何种设备才能达到公差要求、根据产品形状，材料等条件，考虑产品刀具的选择使用、考虑产品的特殊要求，例如是否需要挤压，热处理或者表面处理等、根据那个书上说的什么先粗后精，先内后外等原则安排工艺。总之一句话以最少的成本，最高的效率，加工出符合图纸要求的合格产品就是工艺。 在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是
7、数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。 二、数控车削加工工艺的制定 1.轴类零件图工艺分析 在图样分析中，应正确的分析零件图，在确定加工的部位和加工顺序后，再根据零件图的技术要求，分析零件的形状、基准面、粗糙度等级等。来确定走刀路线和刀具选择。如图1轴类件 图1零件图 该零件是材料为铝合金且一端带有抛物线的轴类零件。本零件上由圆柱面、内圆锥面、顺圆弧面、逆圆弧面、抛物线等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构 形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。 、）R=1.6m该零件重要的径向加工部位有39mm圆柱段（表面粗糙度圆柱面连接区、32mm、50mm圆柱面和圆柱段（表面
8、粗糙度R=1.6m）25.287mm（表面粗段2(-32)=1.6m）、抛物线X=ZR12mm和R5mm圆弧过渡区（表面粗糙度R 。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整。m）糙度R=1.6 加工前的零件预加工1.1 为数控车削加工工序提供可靠的工艺基准：零件毛胚在热处理前先行粗车加工，余量；经2mm-3mm用车床三爪卡盘装夹零件，零件的内孔、外圆以及所在端面均留调质处理后进行的半精车加工工序中，零件的各外圆及零件端面的曲线轨迹均留 0.5mm余量；1 数控编程任务书见表 数控编程任务书1产品零件图任务书编数控编1数零件名任务数控车使用数控设1主要工艺说明及技术要数控车削加工零件的尺寸
9、精度和表面质量均需达到图纸要求此零件在工艺方面还有以下要求:132m5毛坯尺未注倒角C未注公差的尺寸，允许误差0.0级未注形位公差1编程时经手201梁绍李莉梁绍李莉1.轴类零件数控加工工艺内容的选 ）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；1（ （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。 1.3数控加工工序的划分 （1）以一次安装、加工作为一道工序。 （2）以同一把刀具加工的内容划分工序。 （3）以加工部位划分工序。 （4）以粗、精加工划分工序。 1.4顺序安排原则 （1）上道
10、工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑； （2）先进行内腔加工，后进行外形加工； （3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数和挪动压板次数。 1.5 确定装夹方案 (1）定位安装的基本原则 1）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后加工出全部待加工面。 2）力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一。 3）避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。 (2）选择夹具 保证夹具的坐标方向和机床的坐标方向相对固定不变；要协调零件和机床坐标 系的尺寸关系。 零件采用机床携带标准的三爪卡
11、盘，找正并夹紧，需进行两次装夹。第一次装夹夹住的部分为毛坯的外表面，加工右端外轮廓，第二次装夹夹住已经加工过的右端外圆柱面，然后再夹住右端31mm处加工左端。夹紧时一定要注意夹紧力的大小要适当，在夹紧时要防止工件变形。 确定坯件轴线和左端面为定位基准。左端和右端均采用三爪自定心卡盘定心夹紧并找正。 2数控加工工艺设计方法 数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。 2.1确定走刀路线和安排加工顺序 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的
12、依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点： (1)寻求最短加工路线 (2)最终轮廓一次走刀完成 (3)选择切入切出方向 (4)选择使工件在加工后变形小的路线 2.2确定定位和夹紧方案 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题： （1）尽可能做到设计基准、工艺基准和编程计算基准的统一； （2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加 工表面； （3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案； （4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 2.3确定刀具和工件的相对位置 对刀点是指通过对刀确定刀具和工件相对位置的基准点。，对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：
13、 （1）所选的对刀点应使程序编制简单； （2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置； （3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置； （4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。 换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床，也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。 2.4 确定切削用量 编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。 3毛坯尺寸的确定 毛坯制造尺
14、寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量。由于现有毛坯制造工艺技术的限制，加之产品零件的精度和表面的要求有越来越高，所以毛坯上某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工使毛坯得到最大的利用率来达到零件的质量要求。 根据要求和零件尺寸分析本零件应该选择选择52x130mm的铝合金材料。 刀具的选择4. 刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合理和否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响到加工质量。因此，掌握刀具的种类及用途在 数控车削加工中至关重要。经过分析该轴类零件比较简单，只需加工外轮廓，因此选择两把外圆刀即可所硬质合金刀，为防止副后刀面和工件轮廓以完成所有加工粗车和精车选用
15、两把35 =35。干涉，副偏角不宜太小，选Kr 2：刀具明细表如下表 2刀具明细表表数控加程序编零件名使用设 工刀具 车间材料零件图号明细数控3PT铝合轴类O0001加工刀补刀具换刀刀位刀具规外圆外圆3011T01自偏刀外圆外圆3202T02自偏刀确定加工顺序及进给路 加工顺序按由粗到精、由近及远（从左到右）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.2mm的精加工余量），然后从右到左进行精加工，之后，再掉头装夹，同左端相似，先从右到左进行粗车（留0.2mm的精加工余量），再从右到左进行精加工。 加工工序表如下表3 ： 表3数控加工工序卡机产品名称或代零件名零件图数控加工工序轴的加工夹具程序加工车
16、使用设夹具编号 三爪卡 数控车床 机O0001 3 盘主轴转背吃刀进给速工步工步内容 刀具号 刀具规格 速度量mm mm/r 号 r/min 0.2 T0101 931 外圆车刀500 2 车右端端面T0101 0.2 932 2 外圆车刀500 粗车右端外轮廓T0101 精车右端外轮廓3 930.1 外圆车刀1000 T0101 车右端抛物线4 930.1 外圆车刀500 0.5 2 外圆车刀0.2 500 R5车右端圆弧T0202 5 920.2500粗车左端外轮6T01019外圆车1000精车左端外轮97外圆车T01010.1 审梁绍1编批切削用量的选 一般应遵循下述原则： 1）粗车时，
17、切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精车时，则选择较高的切削速度。 2）工件材料的加工性较差时，应选较低的切削速度。故加工灰铸铁的切削速度应较加工中碳钢低，而加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。 3）刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金刀具的切削速度可选得比高速钢高度好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石个立方氧化硼刀具的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多。 此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时，应注意避开积屑瘤和鳞刺产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激震动的临界速度，在加工带硬皮的铸锻件时，加工大件、细长件和薄壁件时，以及断续
18、切削时，应选用较低的切削速度。 根据对此轴类零件图的分析得出 ap=0.1mm ；精车时ap=0.2mm背吃刀量：粗车时 Vc=1000r/min。车外轮廓时主轴转速Vc=500r/min，精车时的切削速度 f=0.1 mm/r。进给速度：粗车外圆时，f=0.2mm/r，精车外圆时， 三、加工程序的编制过程 编程坐标系及编程原点的确定1. 上的某一已知点为 工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件称为工件坐标系。工件坐标系一旦 原点（也称程序原点），建立一个新的坐标系， 建立便一直有效，直到被新的 工件坐标系所取代。引起的加工误差小等条 工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸
19、换算少，对车床编程而言，一般情况下，程序原点应选在尺寸标 注的基准或定位基准上。件。选在，工件轴线和工件的前端面、后端面、卡爪前端面的交点工件坐标系原点一般 点在机床坐标系 对刀点是零件程序加工的起始点，对刀的目的是确定程序原 上。何便于对刀之处，但该点和程序原中的位置，对刀点可和程序原点重合，也可在任 将相对于程序原点的任意点的坐标 CNC 点之间必须有确定的坐标联系。 可以通过 转换为相对于机床零点的坐标。程序在编写过程中需要进行坐标点的计算，需要认真仔细。样图中没有的坐标捕捉出来。总之在编程的过程中需要静下心来认真对待，因为Auto CAD 需要通过 这是加工零件相对比较重要的方面。 2
20、宏程序的概念在编程工作中，我们经常把能够完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器，用一个总指令来代表他们，使用时只需要给出这个总指令就能执行其功能所存入的依稀凌志玲称作用户宏程序本体，简称宏程序。这个总指令称作用户宏程 序调用指令。在编辑时，编程员只要记住宏程序指令而不必记住宏程序。宏程序本体既可以有机床生产厂提供，也可以由机床用户自己编制。使用时， 先将用户宏主体像子程序一样存入到内存里，然后用子程序调用指令调用。 (1)变量的表示和使用 1）变量表示 式子#或)#I(I=1,2,3, 例：#5，#109，#501，#1+#212 2)变量的使用 变量号可用变量代替 例：#30，设#3
21、0=3 则为#3 变量不能使用地址O，N，I 例：下述方法下允许 O#1； I#2 6.00100.0; N#3 Z200.0； 变量号所对应的变量，对每个地址来说，都有具体数值范围 例：#30=1100时，则M#30是不允许的 #0为空变量，没有定义变量值的变量也是空变量 （2)控制指令 控制指令起到控制程序流向的作用。 控制指令分为无条件转移指令、条件转移指令和循环指令三种。 1)无条件转移指令 GOTO n 该指令为无条件转移指令。当执行该程序段时，将无条件转移到n程序段执行。 例：GOTO N1000 当执行该程序段时，将无条件转移到N1000程序段执行。 2）条件转移指令 1IF条件
22、表达式 GOTO n 如果指定的条件表达式成立，则转移到顺序号为N的程序段 ；否则，执行下一个程序段。 例：IF#1 GT 10 GOTO N20;其变量#1的值大于10条件成立，则执行N20程序段；否则按顺序执行。 2IF条件表达式 THEN; 如果条件表达是成立，执行预先定义的宏程序语句，且只执行一个宏程序语句。 。0赋值给#3IF#1EQ#2 THEN #3=0,例：如果#1和#2的值相等，: 说明条件表达式必须包括运算符。运算符插在两个变量之间或常数和变量之间， a、 并且用 括起来。表达式可以替代变量。字母表示见运算符号 运算符有两个英文字母构成，用来判断大、小或相等。b、 对照表3
23、.1。 表4运算符号对照表含义 含义运算符 运算符大于或等于（）GE LE 小于或等于（）小于（NELT不等于（等于（GTEQ大于（ 宏程序格式2.1 粗加工O001 T0101M04S500 G00X_Z_ #1=_x_设#1为X，值设为第一刀，刀具到达曲线坐标系中的X值 #2=_z_设#2为Z，值设为第一刀，刀具到达曲线坐标系中的Z值 WHILE#2LE0DO1当Z小于等于零时do1如果满足则进行do1至end1间程序， 如果不满足则跳到end1之后 GOOX2*#1 Z#2-?刀具第一刀所达到工件坐标系中的z值 G00U1 G00Z2 #2=#2+2 #1=_表达式 End1 精加工 G00X0 Z0 #1=0 #2=0 WHILE#2GE-?DO1 GO1X2*#1 Z#2-? GOOU1 GOOZ2 #2=#2-0.1 #1=_表达式 END13. 程序单 O0001 程序开始 T0101M04S500 G0X120Z30 X52
