数控加工工艺课程设计.docx
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数控加工工艺课程设计
一、数控车床加工工艺
1.1数控车床加工工艺特点………………………………………2
1.2数控车床加工工艺内容…………………………………2
二、图纸的分析及工艺处理
2.1工艺分析…………………………………………………2
2.2工艺处理…………………………………………………3
2.3选择设备…………………………………………………3
2.4确定零件的定位基准和装夹方式………………………3
2.5确定加工顺序及进给路线………………………………3
2.6刀具选择……………………………………………………3
2.7切削用量选择……………………………………………4
2.8数控车零件程序清单………………………………………7
2.9数控仿真截图………………………………………………8
三、数控铣床加工工艺
3.1零件图工艺分析……………………………………………9
3.2确定装夹方案………………………………………………10
3.3确定加工顺序………………………………………………10
3.4刀具选择……………………………………………………10
3.5切削用量选择………………………………………………13
四、主要加工程序
4.1确定编程原点……………………………………………13
4.2机床的选择………………………………………………14
4.3数控铣XKG-028零件程序清单…………………………14
4.4数控仿真截图……………………………………………18
五、设计总结……………………………………………………19
六、参考文献……………………………………………………20
一、数控车床加工工艺
1.1、数控车床加工的工艺特点
数控车床加工与普通车床加工在许多方面遵循的原则基本上是一致的。
但数控车床加工自动化程度高，控制功能强，设备费用高，因此也就相应形成了数控车床加工工艺的自身特点。
1.2、数控车床加工工艺内容
（1）选择并确定适合在数控车床上加工的零件并确定工序内容。
（2）分析被加工零件图纸的数控加工工艺，明确加工内容与技术要求。
（3）确定零件加工反感，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序等。
（4）设计数控加工工序，制定定位夹紧方案，划分工步，规划走刀路线，选择刀辅具，确定切削用量，计算工序尺寸及工差等。
（5）数控加工专用技术文件的编写。
二、图纸的分析及工艺处理
2.1、工艺分析
轴类零件是机械加工中不可缺少的一类零件，在机械装配中起着举足轻重的作用。
工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。
工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件加工精度都有重要影响。
该零件右端有两个C1mm的倒角,该零件右端为螺纹，螺纹之后为退刀槽。
如下图1-1零件图所示。
工件总长为130mm，转直径为68mm的轴类零件250*65mm棒料装夹时应注意控制毛坯外伸量，提高装夹刚性。
在车削过程中先粗加工外轮廓，最后精加工时需要切削两次，以去除毛刺，以提高表面质量。
2.2、工艺的处理
（1）毛坯选择长度为130mm，最大回转直径为68mm，因此可选择Φ68x130mm，材料为45钢。
（2）数控加工前的零件预加工零件毛坯在热处理前先进行粗车加工，为数控车削加工工序提供可靠的工艺基准：
2.3、选择设备
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6240数控车床。
2.4、确定零件的定位基准和装夹方式
①内孔加工
定位基准：
内孔加工时以外圆定位；
装夹方式：
用三爪自动定心卡盘夹紧。
②外轮廓加工定位基准：
确定零件左端外圆为定位基准；
装夹方式：
加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，用三爪自动定心卡盘夹紧零件左端外圆。
加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。
结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。
由于该
零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行
2.5、确定加工顺序及进给路线装夹方式：
加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，用三爪自动定心卡盘夹紧零件左端外圆。
加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。
结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。
由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行
2.6、刀具选择
将所选定的刀具参数填入表1轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。
注意：
车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。
本例中选κ=55。
表1轴承套数控加工刀具卡片
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
2
T02
宽5mm硬质合金车槽刀
1
车槽刀
3
T03
可转位硬质合金93度偏头外圆车刀
1
车外圆
4
T04
可转位硬质合金外螺纹刀
1
车端部螺纹
2.7、切削用量选择根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式vc=πdn/1000和vf=nf，计算主轴转速与进给速度（计算过程略），计算结果填入表5-15工序卡中。
背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。
粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.1～0.4㎜较为合适。
表2各工序刀具切削参数
序号
加工内容要求
刀具号
刀具类型
主轴转速或切削速度
进给量
mm/r
备注
1
车外轮廓，不留单面余量至要求
T03
可转位硬质合金93度偏头外圆车刀
700r/min
0.3
2
切螺纹退刀槽
T01
可转位的45度硬质合金端面车刀
500r/min
0.1
3
车端部螺纹
T04
可转位硬质合金外螺纹刀
950m/min
0．1
机 械 加 工 过 程 卡 片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
异形轴
共页
第１页
材料牌号
45
毛坯种类
锻件
轴类尺寸
每毛坯可制造数
1
每台件数
备注
工序号
工序名称
工 序 容
车间
工段
设备
工 艺 装 备
工 时
准终
单件
5
检验
检查毛料材料牌号、状态及合格证，并记录。
10
标识
挂示牌
15
车
车外轮廓，不留单面余量
车床
切螺纹退刀槽
车端部螺纹
设计（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改标记
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
表5数控加工走刀路线图
数控加工走刀路线图
零件图号
NC01
工序号
工步号
程序号
O100
机床型号
XK5032
程序段号
N10～N170
加工内容
车轮廓周边
第8页
下转第9页
编程
校对
审批
符号
含义
抬刀
下刀
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
爬斜坡
铰孔
行切
2.8、数控车零件程序清单
O0001
N10G92X200.Z110.
N20G00X28.Z2.
S700M03
T03
N30X18.M08
N40G01X24.Z-1.F0.08
N50Z-25
N60X30.
N70X45.Z-45.
N80Z-50.09
N90G02X40.Z-116.62
R55.
N100G01Z-125.
N110G03X35.06
Z-176.59R44.
N120G02X30.Z-188.67
R20.1
N130G01Z-195.
N140X44.
N150X50.Z-198.
N160Z-210.
N170X60.
N180G00X200.Z110.M09
N190M01
N200G00X36.Z-25.
S500M03
T02M08
N220G01X20.F0.05
N230G00X50.
N240X200.Z110.M09
N250M01
N260G00X26.Z5.
S300M03
T0404M08
N280G32X22.8Z-21.5F1.5（切螺纹）
N290X22.5
N300X22.3
N310X22.268
N320G00X200.Z110.M09
三、数控铣床加工工艺
3.1零件图工艺分析
该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，表面粗糙度要求较高，可采用钻——扩——铰方案，。
没有要求的按IT11-IT12处理，平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。
在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣——精铣方案。
选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。
3.2确定装夹方案
由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，此工件从图样中可以看到轮廓的后表面和下表面粗糙度值要求较高，零件采用平口钳装夹。
在安装工件时，要注意工件安装，要放在钳口中间部位。
安装虎钳时，要对它的固定钳口找正，工件加工部分要高出钳口，避免刀具与钳口发生干涉。
安装工件时注意工件上浮，在零件粗加工时要保证夹紧力足够大，但又不能把工件夹压变形。
所有表面需铣削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都可以保证。
3.3确定加工顺序
加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。
按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）——粗、精加工上表面——外轮廓铣削——¢40mm外圆及其台阶面——钻孔——铣四角
3.4刀具选择
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，选择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比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
图为一面
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。
曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。
表2-1本设计中刀具的选择：
序号
刀具编号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径/mm
备注
1
T01
¢100mm硬质合金端面铣刀
1
铣削上下表面
0.5
2
T02
¢25硬质合金立铣刀
铣削外轮廓
0.2
3
T03
¢60硬质合金立铣刀
1
铣削外圆其台阶面
4
T04
¢15钻头
1
钻¢16底孔
5
T05
¢15.6扩孔钻
1
扩¢16底孔
0.2
25*25
6
T06
¢16铰刀
1
铰3*16底孔
0.2
7
T07
¢12立铣刀
铣四角
8
T08
¢16倒角刀
倒角
机 械 加 工 过 程 卡 片
产品型号
零件图号
产品名称
零件名称
共页
第2页
材料牌号
45
毛坯种类
锻件
毛坯外型尺寸
每毛坯可制造数
1
每台件数
备注
工序号
工序名称
工 序 容
车间
工段
设备
工 艺 装 备
工 时
准终
单件
15
划线
划出零件腹板中心线，保证余量均匀。
外形样板
按外形样板划出基准孔3-Φ16H8中心线
和缘条外形，保证零件外形按样板余量均匀
见草图1
20
铣
铣底平面保证尺寸33.5
XK52
铣上平面两处保证尺寸，周边见光即可
参考划线。
设计（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）
标记
处数
更改标记
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
数控加工走刀路线图
零件图号
工序号
工步号
程序号
机床型号
程序段号
加工内容
铣轮廓周边及孔、槽
第页
下转第页
编程
校对
审批
符号
含义
抬刀
下刀
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
爬斜坡
铰孔
行切
3.5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。
切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
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：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
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。
孔系加工切削用量见表2。
该零件材料切削性能较好，铣削平面、¢40mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
N=1000v/3.14D
确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
Vf=Fn=Fn*Zn
背吃刀量的选择应根据加工余量确定。
粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。
在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。
半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。
精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm.四、主要加工程序
四、主要加工程序
4.1确定编程原点
铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：
（1）编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。
（2）编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。
（3）对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。
（4）确定工件坐标系选中间Φ16H8孔为XY坐标原点，选距离被加工表面30mm处为工件坐标系Z0点，选距离工件5mm处为R点平面。
针对零件图样设定加工内容如下：
以下表面为精基准，粗铣上表面，选用Φ100面铣刀
1.用Φ25的硬质合金刀铣外轮廓
2.铣凸台，选用Φ60立铣刀铣选用
3.钻、铰孔3×Φ16H8，分别选用Φ15的钻头和Φ15.6扩孔钻头Φ16的铰刀
4.铣型腔，选用Φ12立铣刀铣选用
5.铣3×C1倒角，选用Φ16倒角刀
6.去毛刺，终检。
4.2．机床的选择
根据零件的加工尺寸范围、机床的精度与工序的安排、功率与工序的要求和生产率与工件生产类型，选择立式铣床XK5025
4.3、数控铣XKG-028零件程序清单
编写数控加工程序
O0001
N10G54G17G90S300M03M08T01粗铣定位基准面（底面）
N20G00X-130Y40
N30G43Z-33.5H01
N40G01X70F70
N50Y-40
N60X-130
N70G00G94Z0M05
N80G30Y0
N90G00X-130Y40
N100G43Z-34H01S350M03
N110G01X70F50F减小，此时为精铣
N120Y-40
N130X-130
N140G00G49Z0M05主轴停
N150M30换面，粗精铣上表面
N160G54G17G90S300M03M08T01
N170G00X-130Y40
N180G43Z-33.5H01
N190G01X70F70
N200Y-40
N210X-130
N220G00G94Z0M05
N230G30Y0
N240G00X-130Y40
N250G43Z-34H01S350M03
N260G01X70F50
N270Y-40
N280X-130
N290G00G49Z0M05
N300M30
N310G54G17G90S360M03M06T02换Φ25的硬质合金刀，对刀
N320G00X0Y0粗铣外轮廓
N330G43H02Z-30
N340G00X76Y51
N350Z-30
N360G01G42Y-51D03F100
N370G01G91X-152
N380G91Y102
N390G91X152精铣外轮廓
N400G49Z0
N410G54G17G96S900M03
N420G43H03Z-30
N430G00X75Y50
N440Z-30
N450G01G41Y-50D03F80
N460G91X-150
N470G91Y100
N480G91X150
N490G00G49Z0粗铣台阶面
N500G54G17G90S360M03M06M08T03
N510G00X0Y0
N520G43H03Z-30
N530G00X77Y0
N540Z-44
N550G01G41X0Y-52D04F100
N560G91X-77Y52
N570G91X77Y52
N580G91X77Y-52精铣台阶面
N590G00X75Y0
N600G01G41X0Y-50D04F70
N610G91X-75Y50
N620G91X75Y50
N630G91X75Y-50铣圆柱面
N640G54G17G90S400M03M08
N650G00X0Y0
N660X21.5
N670G01Z-39.6F70留精加工余量0.4mm
N680G02X21.5Y0R21.5
N690G00X0Y0
N700X20
N710G01Z-40F60
N720G02X20Y0R20
N730G00Z0M05钻削底孔循环
N740G30Y0M06T04
N750G00X0Y0
N760Z+60
N770G43Z0H05S1000M03
N780G90G99G81Z-112R-30F50
N790X-40Y0
N800X40Y0
N810G00G49Z0M05扩孔循环
N820G30Y0M06T05
N830G00X0Y0
N840Z+60
N850G43Z0H05S1000M03
N860G90G99G81Z-112R-30F50
N870X-40Y0
N880X40Y0
N890G00G49Z0M05铰孔循环
N900G30Y0M06T06
N910G00X0Y0
N920Z+60
N930G43Z0H05X1000M03
N940G90G99G85Z-112R-30F50
N950X-40Y0
N960X40Y0
N970G00G49Z0M05换刀铣各槽
N980G90G54M03M06M08T07
N990G00X56.7Y35.9顺时针从右上角开始铣槽1
N1000G01Z-59F70
N1010X75Y50
N1020G00Z-30抬高至安全高度
N1030X56.7Y-26.8顺时针从右上角开始铣槽2
N1040G01Z-59F70
N1050X75Y-50
N1060G00Z-30
N1070X-56.7Y-26.8顺时针从右上角开始铣槽3
N1080G01Z-59F70
N1090X-75Y-50
N1100G00Z-30
N1110X-56.7Y26.8顺时针从右上角开始铣槽4
N1120G01Z-59F70
N1130X75Y50倒角
N1140G00Z0M05M09
N1150M06T08
N1160G00X40Y0
N1170G01G43Z-45H08F70倒右边φ16孔角
N1180G00Z0
N1190X0Y0
N1200G01G43Z-35H08F7
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