轴的数控加工工艺规程设计毕业设计论文钱海燕江苏城市职业学院 毕业设计.docx
《轴的数控加工工艺规程设计毕业设计论文钱海燕江苏城市职业学院 毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴的数控加工工艺规程设计毕业设计论文钱海燕江苏城市职业学院 毕业设计.docx（28页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
轴的数控加工工艺规程设计毕业设计论文钱海燕江苏城市职业学院毕业设计
江苏城市职业学院
毕业论文
课题名称轴的数控加工工艺规程设计
姓名wyc
学号09050335114
专业数控专业
班级09数控
指导老师qhy
2011年11月
前言
制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。
21世纪是科学技术突飞猛进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。
数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。
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、盘类等回转体零件。
通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。
车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。
本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。
主要内容有关于数控车床的加工工艺分析、编程方法、刀具的选用、刀位轨迹计算。
下面就是本文的主题，关于数控车床的编程与实例。
目录
前言…………………………………………………………………………………………2
摘要…………………………………………………………………………………………4
第一章零件图工艺分析………………………………………………………………5
1.1数控加工工艺基本特点……………………………………………………………5
1.2设备选择 …………………………………………………………………………6
1.3确定零件的定位基准和装夹方式…………………………………………………6
1.3.1粗基准选择原则……………………………………………………………6
1.3.2精基准选择原则……………………………………………………………6
1.3.3定位基准 ……………………………………………………………………7
1.3.4装夹方式 ………………………………………………………………7
1.4加工方法的选择和加工方案的确定………………………………………………8
1.4.1加工方法的选择 …………………………………………………………8
1.4.2加工方案的确定 …………………………………………………………8
1.5工序与工歩的划分 ………………………………………………………………8
1.5.1按工序划分 ………………………………………………………………8
1.5.2工歩的划分 ………………………………………………………………9
1.6确定加工顺序及进给路线 ……………………………………………………9
1.6.1零件加工必须遵守的安排原则 …………………………………………9
1.6.2进给路线 ………………………………………………………………9
1.7刀具的选择 …………………………………………………………………11
1.8切削用量选择 ……………………………………………………………………12
1.8.1背吃刀量的选择 …………………………………………………………12
1.8.2主轴转速的选择 …………………………………………………………12
1.8.3进给速度的选择 …………………………………………………………12
1.9编程误差及其控制 ………………………………………………………………16
1.9.1编程误差 ……………………………………………………………16
1.9.2误差控制 ……………………………………………………………16
第二章编程中工艺指令的处理 ……………………………………………………17
2.1常用G指令代码功能表…………………………………………………………17
2.2常用M指令代码功能表…………………………………………………………18
第三章程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检…………………………………19
3.1程序编制 …………………………………………………………………………19
3.2模拟运行 …………………………………………………………………………21
3.3零件加工 …………………………………………………………………………21
3.4精度自检 ………………………………………………………………………21
设计小结……………………………………………………………………………………22
参考文献……………………………………………………………………………………23
致谢……………………………………………………………………………24
摘要
此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。
主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制订。
运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。
关键词：
数控；数控技术；
第一章零件图工艺分析
零件材料处理为：
45钢，调制处理HRC26～36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。
零件如图：
图1.1零件图
加工要求：
以小批量生产条件编程。
不准用砂布及锉刀等修饰表面。
未注公差尺寸按GB1804-M。
1．1数控加工工艺基本特点
数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：
①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。
②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。
这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。
否则加工不出合格的零件。
在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不可少的一步，如图1.1，我要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。
该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中由较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,Φ
mm,轴线长度的精度如5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面SΦ
mm。
可控制球面形状精度30°的锥度等要求。
经上面的分析，我可以采用一下几点工艺措施：
（1）零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱Φ28±0.02mm、Φ
mm，轴向长度5±0.04mm、27.5±0.04mm，球SΦ
mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为Φ28mm、Φ23.005mm长度5mm，27.5mm，球SΦ29.015mm即可。
（2）在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。
为了保证其轮廓曲线的准确性，我们通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为（5.884，0），与R17mm的圆弧切点坐标为（15.582，-6.136），R17与SΦ
mm的切点坐标为（22.420，-20.791），SΦ
mm与R5mm的切点为（24.542，-37.739），R5mm与Φ
mm的切点坐标为（23，-40.406）。
（3）为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱Φ28mm。
右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱Φ28mm。
调头装夹Φ28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选Φ30×120mm。
1.2设备选择
根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。
所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。
由于本校现使用的是西门子数控系统802C，所以利用现有资源。
我选择在本校型号为CK6141数控机床加工该零件。
1.3确定零件的定位基准和装夹方式
1.3.1粗基准选择原则
（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。
（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。
（3）粗基准应避免重复使用。
（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。
以便定位可靠。
1.3.2精基准选择原则
（1）基准重合原则：
选择加工表面的设计基准为定位基准；
（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。
1.3.3定位基准
综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯Φ30mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。
1.3.4装夹方式
数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。
装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。
由零件图可分析，我应先装夹毛坯Φ30mm的棒料的一端，夹紧其60mm的长度加工螺纹。
一直加工到零件左端的Φ28mm，然后将棒料卸下。
装夹Φ28mm的圆柱表面，加工另一端的圆弧。
这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。
装夹图如下：
图1.3.1
图1.3.2加工圆弧的装夹图
1.4加工方法的选择和加工方案的确定
1.4.1加工方法的选择
加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。
在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。
因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。
如Φ28±0.02mm，Φ29
mm，Φ23
mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。
1.4.2加工方案的确定
零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
该零件有两种加工方案：
①直接用三爪卡盘装夹、调头加工。
②用三爪卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。
1.5工序与工歩的划分
1.5.1按工序划分
工序划分有三种方法 ①按零件的装夹定位方式划分 ②按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。
由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。
在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。
该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。
1.5.2工歩的划分
因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：
①车削螺纹端的工歩为:
90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，Φ23.85×25mm─→端面Φ28mm→圆柱Φ28mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削M24×1.5mm。
②车削圆弧端的工歩为：
90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧R17mm─→球Φ29
mm─→圆弧R5mm─→Φ23
×5mm─→30°的锥台面──→切槽刀切槽5×1.5mm
1.6确定加工顺序及进给路线
1.6.1零件加工必须遵守的安排原则
（1）基面先行 先加工基准面为后面的加工提供精基准面，所以我应车平右端面作为基准面。
（2）先主后次 由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左依次加工M24×1.5mm，Φ28mm螺纹调头后一次加工R5mm，Φ29
mm，Φ23
mm等。
（3）先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。
（4）先面后孔 由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。
1.6.2进给路线
在数控加工中，刀具选好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。
编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；
（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；
（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。
（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示：
图1.6.1 零件轮廓
第一步:
车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形Φ23.85mmm、Φ28mm的圆柱面处后，精车外形路线统粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。
图1.6.2 零件左端加工路线
第二步:
车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、R17mm、Φ29
mm、Φ23
mm到30°的锥台面后2mm后精车外形路线同粗车一样。
最后切削5±0.04mm的槽。
图1.6.3 零件右端圆弧加工路线
1.7刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。
不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。
选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：
1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-1，表1-17。
2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm刀宽即可。
切槽刀的选择及型号这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3，表2-2。
3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。
刀具选材料参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3即可。
刀具表如表7-1所示：
表1.7.1 数控车加工刀具卡片
产品名称或代号
考试件
零件名称
轴类零件
零件图号
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
90°硬质合金外圆车刀
1
平端面、粗车轮廓
右偏刀
2
T02
右端面外圆车刀
1
精车轮廓
右偏刀
3
T03
硬质合金切槽刀
1
切槽
4
T04
60°硬质合金外螺纹车刀
1
车削螺纹
编制
审核
批准
共1页
第1页
1.8切削用量选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：
粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
1.8.1背吃刀量的选择
零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。
这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。
1.8.2主轴转速的选择
粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1200r/min，切槽时n=400r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。
粗车和精车的主轴转速的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。
1.8.3进给速度的选择
粗车直线、圆弧时选F=0.3mm/r，精车时选F=0.1mm/r，切槽时选F=0.05mm/r，粗车螺纹时选F=1.5mm/r，精车时选F=1.5mm/r。
综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在表1.8.1 所示的数控工艺卡上。
工艺卡片上其主要内容有：
工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。
表1.8.1数控车削加工工艺卡片
单位名称
江苏城市职业学院
产品名称及代号
零件名称
零件图号
考试件
轴零件
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
三爪卡盘
西门子802C数控机床
数控实训基地
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/（r·min-1）
进给速度/（mm·r-1）
背吃刀量/mm
备注
1
对刀、平端面及试切外圆
T01
25×25
500
手动
2
从右至左粗车轮廓
T02
25×25
800
0.3
2
自动
3
从右至左精车轮廓
T02
25×25
1200
0.1
0．2
自动
4
切槽
T03
25×25
400
0.05
1.5min/r
自动
5
粗车螺纹
T04
25×25
300
1.5
自动
6
精车螺纹
T04
25×25
300
1.5
自动
编制
审核
批准
共1页
第1页
表1.8.2 数控车削加工零件左端工序卡片
江苏城市职业学院
数控加工工艺卡
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
轴零件
45钢
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
车间
001
三爪卡盘
实训车间
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速/（r/min）
进给速度/（mm/r）
背吃刀量/mm
备注
1
对刀平端面及试切Φ30mm外圆
毛坯表面
T01
25×25
500
手动
2
粗车倒角1.5×45°mm
倒角面
25×25
800
0.3
2
自动
2
粗车ΦM23.85×25mm
Φ23.85的圆柱面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
3
粗车Φ28mm的端面
Φ28的端面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
4
粗车Φ28×13.169mm的圆柱表面
Φ28的圆柱表面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
5
精车倒角1.5×45°mm
倒角面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
6
精车ΦM23.85×25mm
Φ23.85的圆柱面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
7
精车Φ28mm的端面
Φ28的端面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
8
精车Φ28×13.169mm的圆柱表面
Φ28的圆柱表面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
9
切槽5×1.5mm
Φ18的外圆柱表面
T03
25×25
400
0.05
自动
10
粗车M24×1.5mm
M24×1.5螺纹面
T04
25×25
300
1.5
自动
11
精车M24×1.5mm
M24×1.5螺纹面
T04
25×25
300
1.5
自动
编制
审核
批准
共2页
第1页
表1.8.3 数控车削加工零件右端工序卡片
江苏城市职业学院
数控加工工艺卡
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
轴零件
45钢
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
车间
002
三爪卡盘
实训车间
1
平右端面
右端面
T01
25×25
800
2
手动
2
粗车R5mm的圆弧
R5的曲面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
3
粗车R17mm的圆弧
R17的曲面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
4
粗车SΦ29
mm的球面
车SΦ29
的球面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
5
粗车R5mm的圆弧
R5的曲面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
6
粗车Φ23
×4.406mm
Φ23
的圆柱面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
7
粗车30°的锥面
30°锥面
T02
25×25
800
0.3
2
自动
8
精车R5mm的圆弧
R5的曲面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
9
精车R17mm的圆弧
R17的曲面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
10
精车SΦ29
mm的球面
SΦ29
的球面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
10
精车R5mm的圆弧
R5的曲面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
11
精车Φ23
×4.406mm
Φ23
的圆柱面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
12
精车30°的锥面
30°锥面
T02
25×25
1200
0.1
0.2
自动
13
切槽5±0.04mm
Φ19的圆柱表面
T03
25×25
400
0.05
自动
编制
审核
批准
共2页
第2页
1.9编程误差及其控制
1.9.1编程误差
编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：
近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。
我们是经过笔算
升级会员 