配合轴数控车加工工艺设计与编程.docx

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配合轴数控车加工工艺设计与编程

镇江高专

ZHENJIANGCOLLEGE

毕业设计（论文）

配合轴数控车加工工艺设计与编程

（matchedaxisCNClathemachiningprocessdesignandprogramming）

前言……………………………………………………………………4

第一章绪论…………………………………………………………5

1.1本文的研究背景及意义………………………………………5

1.2数控编程技术的历史…………………………………………5

第二章数控编程中的加工工艺分析及设计……………………7

2.1数控加工工艺………………………………………………………7

2.1.1分析零件图………………………………………………………7

2.1.2数控加工工艺概念与工艺过程…………………………………7

2.1.3数控车床加工工艺的主要内容…………………………………9

2.2加工方法选择及加工方案确定……………………………………10

2.2.1数控机床的合理选用……………………………………………10

2.2.2加工方法的选择…………………………………………………10

2.2.3加工方案设计的原则……………………………………………10

2.3数控加工工艺路线的设计…………………………………………11

2.3.1数控车削加工零件的工序顺序…………………………………11

2.3.2按零件装夹定位方式划分工序…………………………………11

2.3.3数控车削工序的各工步顺序……………………………………11

2.4确定零件的夹紧方法和夹具的选择………………………………12

2.4.1工件的定位与夹紧方案的确定…………………………………12

2.4.2夹具的选择………………………………………………………12

2.5刀具的选择…………………………………………………………13

2.6切削用量的确定……………………………………………………13

2.6.1吃刀量的选择……………………………………………………13

2.6.2每齿进给量的选择………………………………………………13

2.6.3主轴转速的确定……………………………………………13

2.7数控加工工艺文件……………………………………………14

第三章数控加工工序分析………………………………………………15

3.1分析零件图…………………………………………………………15

3.2数控加工顺序………………………………………………………16

第四章加工程序编写及主要操作步…………………………………17

4.1XKNC系列小型精密数控车床简介…………………………………17

4.1.1机床标准式样……………………………………………………17

4.1.2NC系统式样……………………………………………………18

4.2程序编写的基本步骤和内容………………………………………18

4.3编写加工程序单……………………………………………………18

4．4程序校验和仿真加工……………………………………………19

结论…………………………………………………………………23

致谢…………………………………………………………………24

参考文献……………………………………………………………25

附录A…………………………………………………………………26

附录B…………………………………………………………………26

螺纹件配合件数控车加工工艺设计与编程

专业班级机械制造与自动化学生姓名孟凡帮

指导教师张飞霞职称讲师

摘要：

本文主要为设计螺旋配合件，零件工艺分析得出，以45钢为材料，因45钢的硬度相对较高，所以加工道具选硬质合金刀。

外圆加工用90°外圆车刀，内孔加工用棱形内孔刀，车螺纹用60°螺纹刀。

因零件尺寸不是很大，零件的精度要求较高，配合度要求高，零件表面粗糙度要求高，因此选用1XKNC系列小型精密数控车床。

螺旋配合件为轴类零件，且对称，所以选用三爪卡盘作为零件加工时的夹具。

为减小测量误差外圆测量时用千分尺，测量内孔时用内测千分尺，测量螺纹时用螺纹千分尺。

关键词:

加工工艺、夹具的选择、刀具的选择、加工编程。

Abstract:

Thispapermainlyfordesignspiralcooperateparts,partsprocessanalysis,theconclusionwith45steelmaterial,becauseof45steelhardnessisrelativetaller,soprocessingpropschoosecarbideknife.Externalcircularprocessingby90°externalcircularlathetools,insidetheholeprocessingwithrhombusinnerholeknife,carwith60°threadedscrewknife.Becausepartssizeisnotverybig,partsofthehigheraccuracy,cooperationdegreethedemandishigh,partssurfaceroughnessthedemandishigh,becausethischooses1XKNCseriessmallprecisionCNClathe.Spiralcooperatepartsasaxialparts,andsymmetrical,sochoosethreeclawschuckaspartsprocessingoffixture.Toreducethemeasurementerrorwhenmeasuringtheoutercirclewithmicrometer,measuringinnerholewithclosedmicrometer,measuringthreadwiththreadedmicrometer.

Keywords:

Processingtechnology,jigchoiceandtoolselection,processingprogramming.

前言

毕业设计（论文）是我们在完成本专业基础课和专业课的学习之后，综合运用知识的重要的教学环节，是机械系必修的课程，在教学体系中占有重要地位。

通过毕业设计（论文）使自己巩固和深化已学的专业理论知识，通过知识的运用加深对相关课程理论与方法的理解与掌握，加强对企业及其管理业务的了解，将学到的知识与实际相结合，灵活运用所学专业知识，在设计中发现并提炼问题，提出解决问题的思路和方法，提高分析问题及解决问题的能力。

为了提高我的就业能力，进一步提高我的数控技术水平，让我更清楚更明白更真实地学好数控技术我选择了做数控方面的毕业设计，并且设计目的是

1、能对数控车床零件进行加工工艺分析，制定有关卡；

2、掌握常见数控车削零件的编程，并能运用有关编程软件对复杂零件进行自动编程；

3、掌握数控车床日常保养与维护。

设计方式是：

在实践中检验，根据实际加工来调整设计结论，让我的设计更充分和丰富，同时也更有实践意义。

第一章绪论

1.1本文的研究背景及意义

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。

特别是最近几年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。

尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国，2004年中国机床主机消费高达94.6亿美元，国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显，70%以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。

由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力，究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控,系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。

我们应看清形势，充分认识国产数控机床的不足，努力发展先进技术，加大技术创新与培训服务力度，以缩短与发达国家之问的差距。

数控技术是支持现代装备制造业的关键技术群，直接决定制造装备的功能和性能，是信息化带动工业化进程中装备层的关键技术，属于支持先进制造技术的重要基础技术群。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用。

意义是大大的减少劳动力的浪费，并大大的提高工业产品的水平，特别在精度，生产周期等方面！

随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，由于数控化加工可以让机械加工行业朝高质量，高精度，高成品率，高效率方向发展，最重要的一点是还可以利用现有的普通车床，对其进行数控化改造，这样可以降低成本，提高效益。

1.2数控编程技术的历史

数控车床发展到今天，完全依赖于系统的发展。

自1952年美国第一台数控机床诞生起已经经历几代的变化：

第一代数控，1952年到1959年采用电子管原件构成的专用数控（NC）装置；

第二代数控，1959年到1964年采用晶体管电路的（NC）装置；

第三代数控，1965年到1970年采用小中规模集成电路的NC装置

第四代数控，1971年到1974年采用大规模集成电路的小型通用电子计算机控制的系统（CNC）;

第五代数控，自1974年开始采用微型电子计算机控制的NC装置；

目前，数控系统以价格低廉、工作可靠为数控机床的发展开辟了广阔天地。

第二章数控编程中的加工工艺分析及设计

2.1数控加工工艺

2.1.1分析零件图

对零件进行数控加工工艺分析主要包括两点：

（1）分析零件在数控机床上加工的内容即当某个零件在数控机床上加工并不等于它所有的加工内容都要由数控加工来完成，而进行的数控加工的内容可能只是其中的一部分。

因此必须对零件进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要数控加工的内容和工序进行数控加工。

而在本零件中由于工序相对集中所以，装夹和换刀次数较少所以就不必在普通机床上加工了。

（2）其次还有零件的结构工艺性分析，零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。

对零件的结构工艺性分析常有一下几个问题需要注意：

内槽圆角不宜过小，铣削零件的底平面时槽底圆角半径不宜过大。

因为在此零件中没有特殊的结构所以也就不需加以考虑。

2.1.2数控加工工艺概念与工艺过程

数控加工工艺就是指选择合适的机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等，只有选择合适的工艺参数及切削策略才能获得较理想的加工效果。

其过程包括:

一加工零件的工艺性分析：

零件加工工艺分析决定零件进行数控加工内容，当某个零件进行数控加工时并不等于所有的加工内容都要由数控加工来完成，而进行数控加工的内容可能是其一部分。

因此必须对其零件图样进行仔细的工艺分析。

一般可按下列顺序考虑：

（1）优先选择通用机床无法加工的内容进行数控加工。

（2）重点选择通用机床难以加工或质量难以保证的内容进行数控加工。

（3）采用通用机床加工效率低，劳动强度大的内容，在数控机床尚存富裕能力的基础上选择数控加工。

其次还有零件的结构工艺性分析，零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下，制造的可行性和经济性。

二：

定位基准的选择：

定位基准选择正确与否不仅直接影响数控加工零件的加工精度，还会影响到夹具结构的复杂程度和加工效率等。

它包括粗基准的选择和精基准的选择。

精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也必须尽量的使装夹方面，夹具结构简单可靠。

精基准的选择原则应遵循如下原则：

（1）基准重合原则即进可能选择设计基准作为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的误差。

（2）基准同一原则即在加工工件的多个表面时尽可能使用同一组定位基准作为精基准，这样便于保证各加工表面的位置精度，避免基准变换所产生的误差，并能简化夹具的设计和制造。

（3）互为基准原则当两个加工表面相互位置精度以及他们的自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可以采用互为基准的原则，反复多次进行加工。

（4）自为基准原则有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，在加工时就应尽量选择加工表面本身作为精基准。

粗基准的选择：

（1）如果必须保证工件上加工表面与不加工表面之间的相互位置要求，则应以不加工表面为粗基准。

如果工件上又多个不加工表面，则应以其中与加工表面位置精度要求较高的表面作为粗基准。

（2）若必须首先保证工件上某重要表面加工余量均匀，则应选择该表面作为粗基准。

（3）选择粗基准的表面应尽量平整光洁，不应有飞边浇冒口等缺陷。

（4）粗基准只使用一次。

三加工方法和加工方案的确定：

（1）加工方法的选择加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。

由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法很多，因此在实际选择时，要结合零件的结构形状，尺寸大小和热处理要求等全面考虑。

（2）加工方案的确定任何一种零件都是由平面内外圆柱面和成型表面等简单几何表面组成的。

因此确定各零件的加工方案，实际上就是依据零件要求的加工精度和表面粗糙度及零件的结构特点把每一几何表面确定下来，按合理的加工顺序排列起来，也就确定了零件的加工工艺方案。

确定加工方案时，首先应根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，初步确定为达到这些要求所需要的最终加工方法，然后在确定其前面的一系列加工方法，即获得该表面的加工方案。

四加工顺序的安排：

加工顺序的安排与否，将直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。

在安排加工顺序时应遵循以下原则：

（1）合理进行工序组合，尽量采用工序集中，即将工件的加工集中到少数工序完成，每道工序加工内容较多。

（2）定位基准面应在工艺过程一开始就进行粗、精加工，然后再加工期于表面。

（3）精度要求较高的主要表面的粗加工一般安排在次要表面的粗加工之前，这样有利于及时发现毛坯的内外缺陷（4）加工大表面时，内应力和热变形对工件影响较大，一般也需先加工，对于较小的表面一般都把粗降价共安排在一道道工序上完成（5）加工中容易损伤的表面（如螺纹）应放在加工股显得后面（6）尽量使工件的装夹次数、工作台转动次数、刀具更换次数及所有空行程时间简直最少，提高加工生产效率（7）为了提高机床的使用效率，在保证加工质量的前提下，可将粗加工和半精加工和为一道工序。

五对刀点和换刀点的确定：

所谓对刀是确定工件在机床上的位置，也即是确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置关系。

对刀过程一般是从各坐标方向分别进行，它可理解为通过找正刀具与一个在工件坐标系中有确定位置的点（即对刀点）来实行选择对刀点的原则是：

便于确定工件坐标系与机械坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差小。

六刀具走刀路线的确定：

走刀路线是指数控加工过程中刀具（刀位点）相对于被加工工件的运动轨迹。

设计好走刀路线是编制合理的加工程序的条件之一。

确定走刀路线的原则是：

（1）保证被加工工件的精度和表面质量。

（2）尽量缩短走刀路线，减少刀具的空行程，提高生产效率（3）应始数值计算简单，程序段少，以减少编程工作量。

七工件的装夹和夹具的选择：

在数控加工时无论数控机床本身具有多高的精度，如果工件因装夹不合理而产生变形和歪斜，就会因此降低零件的加工精度。

要正确装夹工件必须合理的选用数控夹具，才能保证出加工高质量的产品。

工件装夹的基本原则：

（1）力求设计基准、工艺基准与编程计算的基准同一。

（2）尽量减少工件的装夹次数和辅助时间，即尽可能在工件的一次装夹中尽可能加工出全部待加工表面（3）避免采用占机人工调整方案，以充分发挥处数控机床的效能。

选择夹具的基本原则

（1）在单件小批生产的条件下，应尽量采用组合夹具、可调夹具及其它普通夹具，以缩短普通生产时间，提高生产效率

（2）采用辅助时间短的家具，即工件的装卸要迅速。

方便、可靠。

（3）在成批生产时才考虑使用专用夹具，并力求结构简单（4）为满足数控加工精度，要求夹具定位、加紧精度高（5）便于清扫切屑。

八刀具的选择：

数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点一般应包括通用刀具通用连接刀柄及少量专用刀柄。

根据制造刀具所用的材料可分为：

高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、其它材料刀具如金刚石刀具、立方氮化硼刀具等。

2.1.3数控车床加工工艺的主要内容

（1）选择适合在数控车床上加工的零件，确定数控车床加工内容。

（2）对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工工艺及技术要求

（3）具体设计数控加工工序，如工步的划分，工件的定位与夹具的选择，刀具的选择，切削用量的确定等。

（4）处理特殊的工艺问题，如对刀点，换刀点的选择，加工路线的确定，刀具补偿等。

（5）编程误差及其控制。

（6）处理数控车床上部分工艺指令，编制工艺文件。

2.2加工方法选择及加工方案确定

2.2.1数控机床的合理选用

1.多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。

2.形状复杂，加工精度要求高，通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件。

3.在普通机床加工时，需要昂贵的工装设备（I具、夹具和模具）的零件。

4.具有难测量、难控制进给、难控制尺寸型腔的壳体或盒型零件。

5.必须在一次装夹中完成铣、镗、锪、铰或攻丝等多工序的零件。

6.价格昂贵，加工中不允许报废的关键零件。

7.需要最短生产周期的急需零件。

8.要保证被加工零件的技术要求，加工出合格的产品；

9.有利于提高生产率；

10.尽可能降低生产成本（加工费用）。

2.2.2加工方法的选择

加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。

由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法很多，因而在时机选择时，要结合零件的结构形状，尺寸大小和热处理要求等全面考虑。

加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。

数控车床在毛胚加工成型阶段，车床的主轴旋转选中速，一般为：

800r/min。

进给量适中一般为120mm/min，外圆精加工时主轴速度加快，一般为1200r/min。

进给量为80mm/min，切槽时，主轴转速不宜过快，S450就可，进给量一般为50mm/min，倍率也要相应降低。

螺纹加工时，主轴为S450，进给量一般为15mm/min。

再有就是零件加工过程中做适当的刀补。

这样以保证零件的加工精度要求

2.2.3加工方案设计的原则

任何一种零件都是由平面，内外圆柱面，内外圆锥面和成型表面等简单几何表面组成的。

因此，确定各种零件的加工方案，实际上就是依据零件要求的加工精度和表面粗糙度及零件的结构与特点，把每一几何表面的加工方案定下来，按合理的加工顺序排列起来，也就确定了零件的加工工艺方案。

确定加工方案时，首先应根据表面的加工精度和表面粗糙度要求，初步确定为达到这些要求所需要的最终加工方法，然后在确定期前面的一系列的加工方法，即获得该表面的加工方案。

2.3数控加工工艺路线的设计

数控加工工艺设计与普通加工工艺设计相似。

首先需要选择定位基准，在确定所有加工表面的加工方法和加工方案，然后确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分，最后在将需要的其他工序如普通加工工序，辅助工序，热处理工序等插入，并衔接与数控加工工序序列中，就得到了零件要求的数控加工工艺路线。

2.3.1数控车削加工零件的工序顺序

祥见工序卡

2.3.2按零件装夹定位方式划分工序

工件装夹时要注意以下几点：

1力求设计基准，工艺基准与编程计算的基准统一。

2尽量减少工件的装夹次数和辅助时间。

3避免采用占机人工调整方案。

4尽量选面积较大处装夹

5对准轴旋转时的中心

2.3.3数控车削工序的各工步顺序

加工件1的左端

（1）备料

50*95、

（2）人工时效热处理（去除加工时引起的内应力）（3）夹住毛坯粗加工、精加工¢30及弧外圆（4）在普车上用20钻头钻

20底孔（5）粗加工内孔¢22、¢28（6）精加工内孔¢22、¢28，检验尺寸是否合格（7）精加工R25圆弧、

24内孔，检验尺寸是否合格。

加工件1的右端

（8）粗加工端面去除各外圆处多余材料（9）粗车、精车¢27、斜面和¢42，然后检验尺寸是否达到要求，没达到要求在刀补里补正（10）切槽4×2，检验（11）车螺纹（12）光螺纹，用环规检测螺纹是否合格

件2的右端加工

（13）车A端面（14）粗加工、精加工¢42，检验尺寸是否合格（15）在普车钻¢24的孔（16）粗加工、精加工内孔¢24,检验尺寸是否合格。

件2的左端加工

（17）去除多余材料（18）车B端面（19）粗车、精车斜面，检验尺寸是否合格（20）粗加工、精加工内孔¢25.04并倒角（21）车螺纹（22）光螺纹，用环规检测螺纹是否合格

2.4确定零件的夹紧方法及夹具的选择

加工过程中，为保证工件定位是确定的位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力、重力等作用下产生位移和震动，须将工件夹紧。

这种保证加工精度和安全生产的装置，称为夹紧装置。

2.4.1工件的定位与夹紧方案的确定

由于是轴零件，用三爪卡盘，三爪自动定心卡将工件的轴线确定在要求的位置上。

三爪卡盘是安装在车床主轴上的夹具，零件直接装夹到三爪卡盘上即可。

三爪卡盘是一种自动定心的夹具，加工时用工具夹紧。

2.4.2夹具的选择

数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：

一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调工件和机床坐标系的尺寸关系。

因为采用的是XKNC系列小型精密数控车床，所以就用普通的三爪卡盘作为夹具。

三爪卡盘的定位多采用定心夹紧机构，它常用于外圆及端面的回转体的加工。

2.5刀具的选择

刀具的选择总的原则是：

安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。

因为零件材料为45#，故在此选用钨钛钴类（WC-TiC-Co）硬质合金刀具。

其代号为YT。

该类合金适用于加工钢材。

常用的牌号有YT5，YT15，YT30，它们分别适用于粗加工，半精加工和精加工。

2.6切削用量的确定

2.6.1吃刀量的选择

根据合理选取切削用量的原则：

粗加工时一般以提高机床效率为主所以要选取大的吃刀量半精加工和精加工时为保证加工质量一般选择较小的吃刀量并且吃刀量还主要是根据机床、夹具和工件所组成的加工工艺系统的刚度来确定的所以根据以上原则在此零件中轮廓的粗加工的吃刀量是2.0（半径）镗孔的粗加工的吃刀量是1.0（半径）半精加工和精加工是0.2（半径）。

2.6.2每齿进给量的选择

每齿进给的选择原则与吃刀量相同即粗加工时选取大的进给，半精加工和精加工时选取小的进给根据经验选取在此零件中外圆刀、钻头、槽刀粗加工时为0.2mm/r半精加工和精加工为0.1mm/r镗刀用于精加工用进给为0.05mm/r。

2.6.3主轴转速的确定

主轴转速的确定与背吃刀量和每齿进给正好相反即粗加工时选择低的转速，半精加工和精加工时选择高的转速。

主轴转速n（r/min）主要根据要