1、数控机床编程课程结课考核数控机床编程课程结课考核典型零件数控加工工艺设计作者姓名： 学 号：201110470000专业班级：2011级机械设计制造及其自动化0班任课教师：赵成涛 职 称：讲 师机 械 工 程 学 院二一四年六月论文题目：典型零件数控加工工艺设计论文提交日期：2014年6月声 明本人呈交给的这篇论文，除了所列参考文献和世所公认的技术外，全部是本人独立完成的，不存在剽窃、抄袭等有违学术道德的行为。 学生 签 名： 日 期：摘 要随着科学技术的飞速发展，现代社会和现代高薪技术企业急需在数控方面有着扎实基础和先进技术的人才。无论先进的科学技术是如何的高端，他都是从基本的零件图纸到获得
2、数控加工程序的全过程。人们生活水平越来越高，对科技的要求也越来越高，这就使得技术在人们生活水平的要求下不断提升；同时，各大企业在追求经济效益的同时对生产效率的要求也越来越高。恰逢此时，数控编程的出现让这一切成为了现实。它不但满足了企业对生产的要求，也实现了人们胜过水平的极大提高。数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件，它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、套筒类、盘状类等精度要求高、表面质量要求高、表面形状复杂、带特殊螺纹的回转体零件。通过执行数控程序。可以自动完成内外圆柱面、圆锥面、成型表面
3、、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工件。关键词：数控技术，数控加工，数控加工工艺，数控编程，机床1 绪 论现代数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，是典型的的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床。基于半个学期对数控编程的学习，在老师和同学们的帮助下，自己对数控编程有了些许了解。这次设计，是将自己所学知识应用于实际运用中，检验自己综合素质与实践能力。本文对典型零件的数控编程进行了深入研究，结合数控加工的特点，主要完成了下列工作：对典型轴类零件数控加工工艺的分析，机床的选择，刀具与切削量的选择，工件的定位，加工顺序和加工路线的确定，
4、对零件进行编程，给出了对于典型零件数控加工工艺分析的方法。1.1 本文背景 经过一个学期紧张而又充实的学习，我们完成了数控编程一书的学习。对数控加工技术有了了解，特别是在实训大楼数控机床和加工中心得到了具体的实践。但课堂的理论知识运用并不能在一次短短的实训中完全体现，因此为了加深对这门学科的了解，同时巩固所学的知识，这次我们通过考核的方式，对数控技术进行一次独立性的，实践性的操作，希望能对我们的技能有巨大的帮助。1.1.1 数控技术在当前工业中的应用与地位随着我工业化进程的加速、产业结构的调整和升级，数控技术在现在企业中广泛应用，是制造业朝着数字化的方向迈进。同时，经济发展对高素质技能人才的需
5、求不断上升，急需一批熟练掌握数控技术的应用型人才。现代数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，是典型的的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床。在机械产品的性能、结构、形状和材料的不断改进，精度不断提高，生产类型有大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对零件加工质量和精度的要求越来越高。要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且要求加工过程实现自动化，但这种设备的一次性投资费用大，生产准备时间长，不适用于频繁改型和多种产品的生产，同时，也与精度要求较高、零件形状复杂的宇航、船舶等其他国防工业的要求不相适应，数控机床就是在这种情况下发展起来的一种自动化机床。
6、数控技术已成为先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。实用的高速加工技术跟随引进的先进数控自动生产线、刀具（工具）、数控机床（设备），在机械制造业得到广泛应用，数控装备的整体水平也逐渐成为一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱标志。我国只有采取有效的竞争战略对策，实施切实可行的竞争方案，通过信息化系统不断提升企业的自主创新能力、管理水平和服务质量，坚持培育长期的、可持续发展的核心竞争能力，才能使我国的机械制造企业在国际化竞争中永远立于不败之地！1.2 目的与意义在这次作业的目的不仅是一次期末的测试，他同时也是对学习的加深，让我们更加了解数控知识，使我们对数控的了解
7、不仅停留在仅仅是知识点的层面，让我们了解了，加工零件的需要，和数控编程时的要求，让我们更好的接触和了解它，再加上上阶段的接触机床，观看了机床的运动过程，是我们可以了解集成的加工路线，可以在脑海中想象他的加工，这对我们未来的操作有很大的帮助。虽然这是作业性质的一次论文写作但它的意义在于我们对这种方式的熟悉，是我们在下次遇到是可以更快的进入状态，让我们逐渐培养自己思考，动手，仔细认真对我态度，这一切都对我们有益。1.3 本文主要工作内容本文的主要内容为，一个数控车床加工，一个数控加工中心加工，具体内容为，材料分析，夹装方案，刀具选择，切削用量，车床运行原理，加工原理，包括零件的具体的零件图，和模拟
8、图。工作内容为，阅读材料精心选着零件，进行修改，计算加工的刀具选择，装夹方案选择，计算车床刀具的运行路线，写出程序，并进行模拟。2 数控车削加工工艺设计2.1 引 言数控加工工艺与编程是数控技术应用专业和机电类专业的主要专业必修知之一。通过学习及有关教学环节的配合，掌握数控加工工艺及程序编制的基本知识和基本理论；学会选择机床、道具、夹具及零件表面的加工方法；掌握数控加工工艺及编程的能力；同时，还能分析解决生产中一般工艺问题。其主要内容有：根据图纸分析零件的加工要求及其合理性；确定工件在数控车床上的装夹方式；各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。2.2 任务2.2.1
9、 图纸（详见附录一）2.2.2 分析 这是一个典型的轴类零件，主要加工面有内外圆柱面、外圆锥面、内外螺纹、半椭圆面和圆弧面的加工。2.3 工艺设计2.3.1 工艺分析根据零件图样可知该零件材料为45号钢，零件加工完毕后的最终尺寸长为97mm,最大直径46mm。根据这些尺寸可以确定，其毛坯尺寸为50mm100mm。零件工艺路线序号工序内容1用一号刀进行G71毛坯固定循环，粗加工零件2右端外轮廓（椭圆除外）2用二号刀进行G70固定循环，精加工零件2右端外轮廓（椭圆除外）3粗加工椭圆4精加工椭圆至最终尺寸5掉头夹36mm17mm，用一号刀进行G71粗加工零件2左端外形6用2号刀进行G70精加工件左端
10、外形之最终尺寸7用3号刀车40mm5mm外圆的槽8暂停，用20mm麻花钻钻一个20mm35mm的盲孔9用4号刀进行G71毛坯固定循环，粗加工件左端内孔10用5号刀进行G70固定循环，精加工两件左端内孔至尺寸11用6号刀车25mm4mm的内槽12用7号刀进行G76螺纹符合循环加工，M241.5内螺纹加工路线为A-B-C-D-E-F-G,如图所示各基点坐标值：A（X0.0 ,Z0.0）E(X43.0，Z-46.0)B (X26.0，Z-19.0 )F(X45.992，Z-47.5)C(X35.988，Z-29.0)G(X45.992，Z-52)D(X35.988，Z-46.0)零件掉头，继续加工，
11、加工路线如图各基点坐标值A（X32.0，Z0.0）E(X40.0,Z-25.0)B(X33.992，Z-1)F(X40.0，Z-35.0)C(X33.992，Z-5.2)G(X40.0，Z-45.0)D(X45.99，Z-15.0)H(X45.99，Z-45.0)左端内孔走刀路线各基点坐标值A(X26.5，Z0.0)B(X22.5，Z-2.0)C(X22.5，Z-22.0)D(X22.01，Z-22.0)E(X22.01，Z-32.05)主轴转速计算公式： n=1000v/(D)v-切削速度，m/s;D-刀具直径，mm。进给速度计算公式： F=fZN(mm/min)f-刀具的每齿进给量，mm/
12、r;Z-刀具的齿数；N-主轴的转速，r/min。2.3.2 机床分析该零件的主要加工面有内外圆柱面、外圆锥面、内外螺纹、半椭圆面和圆弧面，故选择卧式数控机床即可完成所有面的加工要求，具体说，有粗精车外形、车槽、镗内孔、车内槽、车内螺纹等。选择国产CKG6132型卧式数控车床即可。该床规格为460500mm,X轴行程为225mm，Z轴行程为600mm，尾座体行程380mm，推力为9000N，主轴转速范围为304000r/min。X/Z定位精度和重复定位精度分别为0.005mm和0.003mm.刀架容量为7把。数控系统为FANUC Oi。2.3.4 刀具与切削用量分析 刀片的形状主要依据被加工工件
13、的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素而定。零件所需要的刀具主要有外圆粗、精车刀，内孔粗、精车刀，内螺纹车刀，内、外切槽刀等。 刀具切削参数表刀具号加工内容 刀 具 规 格主轴转速/(r/min) 进 给 速 度类型材料T0101粗加工外轮廓菱形刀片硬质合金800150mm/minT0202精加工外轮廓120080mm/minT0303车槽5mm刃宽外车槽刀40040mm/minT0404粗镗内轮廓内孔镗刀800100mm/minT0505精镗内轮廓内孔镗刀100080mm/minT0606车内槽2.5mm刃宽内车槽刀40025mm/minT0707车M241.5内螺纹60内螺纹
14、车刀6001.5/mm/r2.3.5 夹具分析 车床夹具是指安装在机床上，用以装加工件或引导刀具，使工件和刀具具有正确的相互位置关系的装置。数控车床上所使用的通用夹具为三爪自定心卡盘，这种夹具具有装夹简单、夹持范围答、装夹速度快、能满足车槽等一般常见的加工和自动定心的特点。因此，选择三爪自定心卡盘作为全程加工的夹具2.3.6 数控程序设计右端外轮廓的程序N10T0101N20G90G00X100.0Z100.0N30S800M03N40G00X51.0Z2.0N50G71U1.0R0.5N60G71P70Q130U0.5W0.1F150N70G01X25.0F80N80Z-19.0N90X35
15、.988Z-29.0N100Z-46.0N110X43.0N120X45.992Z-47.5N130Z-52.0N140G00X100.0N150Z100.0N160T0202N170S1200M03N180G00X51.0Z2.0N190G70P70Q130N200G00X100.0Z100.0N210S800M03F150N220G00X27.0Z2.0N230#150=26.0N240IF#150LT1GOTO280N250M98P0003N260#150=#150-2N270GOTO240N280G0X32Z2N290S1200M03F80N300#150=0N310M98P0003N
16、320G00X100.0Z100.0N330M05N340M30椭圆加工程序N10#101=20.0N20#102=13.0N30#103=20.0N40IF#103LT0.5GOTO100N50#104=SQR#101*#101-#103*#103N60#105=13*#104/20N70G01X2*#105+#105Z#103-20N80#103=#103-0.5N90GOTO40N100G00U2.0Z2.0N110M99左端外轮廓程序N10T0101N20G0X100.0Z100.0N30S800M03N40G00X51.0Z2.0N50G71U1.0R1.0N60G71P70Q110
17、U0.5W0.1F150N70G01X32.0N80Z0.0N90X33.992Z-1.0N100G01Z-5.2N110G02X4599Z-15.0R11.0N120G01Z-45.0N130G00X100.0Z100.0N140T0202N150S1200M03F80N160G00X51.0Z2.0N170G70P60Q110N180G00X100.0Z100.0N190T0303N200S600M03F25N210G00X48.0Z-10.0N220M98P0006L3N230G00X100.0N240Z100.0N250M05N260M30零件内孔加工编程程序N10T0404N20G0
18、0X10.00Z100.0N30S800M03N40G00X20.0Z2.0N50G71U1.0R0.5N60G71P70Q130U-0.5W0.1F100N70G01X24.0F80N80Z0.0N90X22.5Z-2.0N100Z-22.0N110X22.01N120Z-32.025N130X19.0N140G00X100.0Z100.0N150T0505N160S1200M03N170G00X26.0Z1.0N180G70P70Q130N190G00X100.0Z100.0N200T0606N210S600M03F25N220G00X20.0Z5.0N230G01Z-22.0N240X2
19、5.0N250G04P300N260G01X20.0N270Z-20.5N280X25.0N290G04P300N300G01X20.0N310Z2.0N320G00X100.0Z100.0N330T0505S1000M03N340G00X21.0Z2.0N350G76P10160Q80R0.1N360G76X24.05Z-19R0P930Q350F1.5N370G00Z100.0N380X100.0N390M05N400M30加工零件外槽编程程序N10G00W-10.0N20G01X40.0N30G04P300N40G01X48.0N50M992.3.7 宇龙或者斯沃仿真2.4 本章小结本章
20、主要研究了数控机床在轴类零件的操作过程，如何使用以及使用过程中出现问题时的处理，建立了全面而又系统的理论及实践体系，提出了对车床的选择刀具的选择以及装夹方案，分析了零件在加工过程中可能出现以及出现的问题及其数控编程程序，给出了详细的解答及作业过程，定义了图纸轴类零件的仿真模型，在整个作业过程中取得了成功。3 数控加工中心工艺设计3.1 引 言数控机床是按照事先编制好的数控加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。为了能充分发挥、利用数控机床的各种功能，是数控机床能安全、可靠、高效地工作，在这里选择了一件最适宜在数控机床加工的零件，进行数控加工工艺分析、数控刀具及其切削参数的选择、工件装夹方
21、式与数控加工夹具的编制等。3.2 任务3.2.1 图纸（见附录二）3.2.2 分析 所选零件属于板类零件，二维加工，而且内外轮廓表面的几何要素都是由直线和圆弧组成的，故采用手工编程凡是夹克完成全部数控编程的实际效果，在这里还采用了数控仿真技术来及时校验整个程序的加工效果。3.3 工艺设计3.3.1 工艺分析数控加工图反映的是零件在加工过程中所经历的工序过程 各腔基点坐标A点（0，0）B点（8.000，-12.000）C点（20.000,0）D点（39.723,28.185）E点（28.185,39.723）F点（-28.185,39.723）G点（-39.723,28.185）H点（-39.7
22、23，-28.185）I点（-28.185，-39.723）J点（28.185，-39.723）K点（39.723，-28.185）L点（8.000,12.000）外轮廓各基点坐标M点（0,60）N点（25,50）O点（-25,50）P点（20,50）Q点（-20,50）R点（15,50）S点（-15，50）T点（10,50）U点（-10,50）钻孔坐标A点（36.641,36.641）B点（-36.641,36.641）C点（-36.641，-36.641）D点（36.641，-36.641）机床加工工艺流程序号工艺路线1用10mm的键槽铣刀粗铣零件内腔，加工路线为：A-B-C-D-E-F-
23、G-H-I-J-K-L-A2用10mm的键槽铣刀粗铣外轮廓3用10mm立铣刀精铣零件的内腔，加工路线为：A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-K-L-A4用10mm立铣刀精铣零件的外轮廓5用中心钻对410mm的通孔进行打眼6用9mm的钻头钻410mm的通孔7用10mm的铰刀铰410mm的通孔3.3.2 机床分析 所选零件属于板类零件，二维加工，而且内外轮廓表面的几何要素都是由直线和圆弧组成的，故采用手工编程凡是夹克完成全部数控编程的实际效果，3.3.4 刀具与切削用量分析由于该工件的材料为45号钢，切削性能尚好，选用高速钢为材质的刀具进行切削可以满足此零件的的加工工艺要求。通过详细计算，型腔
24、中最小的尺寸为10.3mm故选用10mm的键槽铣刀作为粗加工、选用10mm的立铣刀作为精加工内外轮廓只用，这样可以提高加工速率。 刀具及切削参数刀具规格加工内容长度补偿半径补偿主轴转速经济速度10mm的键槽铣刀粗加工内外轮廓H01D01=5.25008010mm的立铣刀精加工内外轮廓H02测量、修正刀补值800503mm的中心钻给四个孔打中心孔H031000509.9mm的直柄麻花钻给四个孔粗钻孔H045508010mm的机用铰刀给四个孔精铰孔H05300403.3.5 夹具分析 由于该零件毛坯选用的是一长方体形，而且六个表面皆已加工到位，故选用平口钳进行装夹，使其固定钳口侧与数控机床的X轴一
25、致。并在其内侧用两块平行垫铁工件垫起，保证工件上表面平行就可以用平口钳夹紧，满足加工要求。3.3.6 数控程序设计%01000T10 M98 P1001G54 G90 G17 G00 X0.0 Y0.0G43 H01 Z50. M08 M03 S800Z5.0G01 Z-4.8 F50M98 P1003T02 M98 P1001G43 H02 Z50.0 M08M03 S1000Z5.0G01 Z-5.0 F50M98 P1002G00 X0.0 Y60.0M98 P0003G00 Z100.0T03 M98 P1001G54 G90 G17 G00 X0.0 Y0.0 G43 H03 Z50
26、.0 M08M03 S1000G99 G90 G81 X36.641 Y36.641 Z-4.0 R5.0 F50X-36.641Y-36.641%X36.641G00 Z100.0 T04 M98 P1001G54 G90 G17 G00 X0.0 Y0.0G43 H04 Z50.0 M08M03 S600G99 G90 G81 X36.641 Y36.641 Z-24.0 R5.0 F50X-36.641 Y-36.641X36.641G00 Z100.0T05 M98 P1001G54 G90 G17 G00 X0.0 Y0.0G43 H05 Z5.0 M08M03 S300 G99 G
27、90 G81 X36.641 Y36.641 Z-24.0 R5.0 F50X-36.641Y-36.641X36.641G00 Z100.0 T05 M98 P1001G54 G90 G17 G00 X0.0 Y0.0G43 H05 Z50.0 M08M03 S300G99 G90 G81 X36.641 Y36.641 Z-24.0 R5.0 F50X-36.641 Y-36.641X36.641G00 Z100.0 M05M3001001M05M09G80 G40G91 G28 Z0.0G49M06 M9901002G41 G01 X8.0 Y-12.0 D01 F50G03 X20.0
28、 Y0.0R12.0G02 X39.723 Y28.185 R30.0G03 X28.185 Y39.723 R-9.0G02 X-28.185 Y39.723 R30.0G03 X-39.723 Y28.185 R-9.0G02 X-39.723 Y-28.185 30.0G03 X-28.185 Y-39.723 R-9.0G02 X28.185 Y-39.723 R30.0G03 X39.723 Y-28.185 R-9.0G02 X20.0 Y0.0 R0.0G03 X8.0 Y12.0 R12.0 G01 G40 X0.0 Y0.0G00 Z5.0M9901003M98 P1004G68 X0.0 Y0.0 R90.0M98 P0004G68 X0.0 Y0.0 R180.0M98 P1004G68 X0.0 Y0.0 R270.0M98 P1004G69G00 Z100.0M99
