零件的数控车削加工与编程毕业设计.docx

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零件的数控车削加工与编程毕业设计

零件的数控车削加工与编程毕业设计

题目零件的数控车削加

工与编程

专业数控技术

班级07数控2班

学生姓名葛广顺

指导教师于辉

二零一零年四月十八日

一、摘要…………………………………………………………2

二、绪论…………………………………………………………3

三、毕业设计任务……………………………………………11

四、简单的轴类零件的编程与加工……………………………13

五、轴类零件二维图………………………………………13

六、轴类零件的工艺分析………………………………………13

七、轴类零件粗精加工手工编程………………………………16

八、轴类零件仿真操作注意事项………………………………20

九、简单的套类零件的编程与加工……………………………21

十、套类零件二维图……………………………………………21

十一、套类零件的工艺分析………………………………………22

十二、套类零件的实施………………………………………………23

十三、套类零件仿真操作注意事项………………………………28

十四、简单的盘类零件的编程与加工……………………………28

十五、盘类零件二维图……………………………………………29

十六、盘类零件的工艺分析………………………………………29

十七、盘类零件的实施……………………………………………30

十八、盘类零件仿真操作注意事项………………………………36

十九、设计小结……………………………………………………37

二十、参考文献……………………………………………………37

摘要

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。

　　车削加工是在车床上利用工件相关于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。

车削加工的切削能要紧由工件而不是刀具提供。

车削是最差不多、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。

车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都能够用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具要紧是车刀。

在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。

车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。

按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床能够分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。

数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、周密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。

为了子数控机床上加工出合格的零件，第一需依照零件图纸的精度和运算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。

编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。

但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令差不多上应实际加工工艺要求而设定的。

由于本人才疏学浅，缺乏知识和体会，在设计过程中难免显现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。

关键词：

车削加工刀具零件的工艺过程工艺参数程序编制

绪论

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产预备，打算调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。

工艺规程的编制是直截了当指导产品或零件制造的工艺过程和操作方法的工艺文件，他直截了当对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。

机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在专门大程度上取决与机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性，因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。

近年来，世界各国都把提高产业竞争力和进展技术、抢占以后经济制高点作为科技进展提出更高的要求，专门是制造技术更加得到了重视。

因此，我们要振兴机械工业，使之成为国民经济的支柱产业。

从而确定机械工业在国民经济中的重要地位，同时也向机械工业提出更高的要求。

一．数控机床的简介

数控机床是一种用电子运算机和专用电子运算装置操纵的高效自动化机床。

要紧分为立式和卧式两种。

立式机床装夹零件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是专门方便，但排屑性能好，散热专门高。

数控铣床分三坐标和多坐标两种。

三坐标机床（X、Y、Z）任意两轴都能够联动，要紧用于加工平面曲线的轮廓和开敞曲面的行切。

多坐标机床是在三坐标机床的基础上，通过增加数控分度头或者回转工作台，成为4坐标或者5坐标机床（甚至多坐标机床）。

多坐标机床要紧用于曲面轮廓或者由于零件需要必须摆角加工的零件，如法向钻孔，摆角行切等。

摆角形式4坐标的要紧为A或B；5坐标机床要紧为AB，AC，BC，可依照零件要求选用。

摆角大小由加工的零件决定。

数控机床从组成来看，要紧分为以下两方面：

1.机床本身技术参数：

数控机床要紧的技术参数有下面几个：

（1）作台工：

零件加工工作平台，尺寸大小应依照加工零件的大小进行选用。

（2）T形槽：

工作台上的T形槽要紧用于零件的装夹，其中T形槽的槽数、槽宽、相互间距，需要依照加工工件的特点进行规定。

（3）主轴：

主轴形式，主轴孔形式等，　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（4）进给范畴：

机床XYZ三个方向的可移动距离（行程），移动速度的大小；摆角（ABC）的摆动范畴，摆动的速度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（5）主轴的旋转：

主轴的转速，主轴的功率，伺服电机的转矩等　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

2．数控系统

数控系统是数控机床的核心。

现代数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微型运算机。

它由输入装置、操纵运算器和输出装置等构成，它同意操纵介质上的数字化信息，通过操纵软件和逻辑电路　　　　　　　进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令操纵机床的各个部分，进行规定、有序的动作。

作为用户，在考虑数控系统的时候，最关怀的是系统的可靠性、可能和优越的性价比，因此应该考虑以下几个方面：

（1）辨论率辨论率越高，能够清晰的进行操纵，适合工业环境使用　　　　　　　　　　　　　　　　　　

（2）操纵轴数和联动轴数应和购买的机床相配合，符合购买的机床情形　　　　　　　　　　　　　　　

（3）标准（差不多）功能项目功能越全越好，结合机床使用而定，专门是一些自动补偿、自适应技术模块等先进的检测、监控系统：

红外线、温度测量、功率测量、激光检测等先进手段的采纳，将在一定程度上大大提高机床的综合性能，保证机床更加可靠精确地自动工作

二．数控加工的概念

数控机床工作原理确实是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过操纵介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种操纵信号，操纵机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。

因此，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的猎取，即数控编程。

数控加工一样包括以下几个内容：

（1）对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；

（2）利用图形软件（PRO/EUG）对需要数控加工的部分造型；

（3）依照加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；

（4）轨迹的仿真检验；

（5）生成G代码；

（6）传给机床加工。

三．数控机床的特点

1.具有高度柔性

在保证工件表面精度，要紧取决于加工程序，它与一般机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。

因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。

也确实是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产预备周期，节约了大量工艺设备的费用。

2．加工精度高

数控机床的加工精度，一样可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式操纵的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一样为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。

3．加工质量稳固、可靠

加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳固。

4.生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时刻和辅助时刻，数控机床的主轴转速和进给量的范畴大，承诺机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时刻，提高了生产效率。

5.改善劳动条件

数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工终止。

操作者要紧是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具预备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。

另外，机床一样是封闭式加工，即清洁，又安全。

6.利于生产治理现代化

数控机床的加工，可预先精确估量加工时刻，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化治理。

数控机床使用数字信号与标准代码为操纵信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与运算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。

四．数控车削加工

车削加工是切削加工中最差不多的一种加工方法，它是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来加工工件的，因此车削加工是机械加工中运用最广泛的加工方法，车床占切削加工机床总数的40﹪左右。

1.数控车床的分类：

.按数控系统的功能分：

全功能型数控车床；

经济型数控车床

．按主轴的配置形式分：

卧房数控车床；

立式数控车床

．按数控系统操纵的轴数分：

两轴操纵的数控车床；

四轴操纵的数控车床

2.数控车削加工的要紧对象

数控车床要紧用于加工轴类、盘状类等回转体零件，通过执行数控程序，能够自动完成外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车操、钻孔、扩孔、铰孔等工作。

依照数控加工的特点，数控车床最适合切削具有以下要求和特点的回转体零件

.精度要求高的回转体零件

．表面形状复杂或难以操纵尺寸的回转体零件

．表面粗糙度要求好的回转体零件

．带专门螺纹的回转体零件

3.数控车削中的加工工艺分析

数控加工以数控机床加工中的工艺问题为要紧研究对象，以机械制造中的工艺理论为基础，结合数控机床的加工特点，综合运用多方面的知识来解决数控加工中的工艺问题。

工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率、零件的加工精度都有极为重要的阻碍。

（一）、确定工件的加工部位和具体内容

确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。

1.工件在本工序加工之前的情形。

例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。

2.前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。

3.本工序要加工的部位和具体内容。

4.为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛坯图及本工序加工图。

（二）、确定工件的装夹方式与设计夹具

依照已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。

数控车床多采纳三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采纳尾座顶尖支持工件。

由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采纳液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平稳，具有高转速（极限转速可达4000～6000r／min）、高夹紧力（最大推拉力为2000～8000N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。

为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采纳液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。

（三）、确定加工方案

1.确定加工方案的原则

制定加工方案的一样原则为：

先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线

最短以及专门情形专门处理。

这些原则并不是一成不变的，关于某些专门情形，则需要采取灵活可变的方案。

如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。

2.加工路线与加工余量的关系

在数控车床还未达到普及使用的条件下，一样应把毛坯件上过多的余量，专门是含有锻、铸硬皮层的余量安排在一般车床上加工。

如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。

安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。

（四）、确定切削用量与进给量

在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。

选择切削用量时，一定要充分考虑阻碍切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。

阻碍切削条件的因素有：

机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。

进给量f（mm／r）或进给速度F（mm／min）要依照零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。

最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。

制定加工工艺是数控车削加工的前期预备工作，工艺制定的合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要的阻碍。

数控车削加工工艺的内容是：

分析零件图样、确定工件在车床上的装夹方式、各表面的加工顺序何刀具进给路线以及切削用量的选择等。

五．数控车床的加工程序编制

数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。

数控车床要紧用于加工轴类、盘类等回转类零件。

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、扩孔以及铰孔等工作。

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，专门适合于复杂形状回转类零件的加工。

1.数控程序编制的差不多方法：

⑴分析零件图样和制定工艺方案

⑵数学处理

⑶编写零件加工程序

⑷程序检验

2.数控程序编制的方法：

手工编程;运算机自动编程

3.车床的工艺装备：

由于数控车床的加工对象多为回转体，一样使用三爪卡盘夹具。

4.控车床刀具的选刀过程：

第一条路线为：

零件图样、机床阻碍因素、选择刀杆、刀片夹紧系统和选择刀片形状，要紧考虑机床和刀具的情形；第二条路线为：

工件阻碍因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽形代码，这条路线要紧考虑工件的情形。

数控车床的编程特点：

加工坐标系：

机床坐标系是以机床原点为坐标系原点建立起来的Ｘ、Ｚ轴直角坐标系，成为机床坐标系。

车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。

机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一样不承诺随意变动。

加工坐标系与机床坐标系方向一致；

直径编程方式：

在车削加工的数控程序中，X轴的坐标值为零件图样上的直径值；

进刀与退刀方式：

快速走刀。

六.数控车床的组成和差不多原理

尽管数控车床种类较多，但一样均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。

1.车床主体：

是实现加工过程的实际机械部件，要紧包括主运动部件（如卡盘、主轴等）、进给运动部件（如工作台、刀架等）、支承部件（如床身、立柱等），以及冷却、润滑、转位部件和夹紧、换刀机械手等辅助装置。

2.数控装置和伺服系统

⑴数控装置：

它的核心是运算机及运行在其上的软件，它在数控车床中起“指挥”作用。

数控庄子接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发觉执行命令。

在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。

⑵伺服系统：

它通过驱动电路和执行文件（如伺服电机）。

准确地执行数控装置发出的命令，成数控装置所要求的各种位移。

数控车床的进给传动系统常用进给伺服系统代替，因此也常称为进给伺服系统。

3.数控车床的差不多工作原理

PLC

读一段加工程序→译码→数据处理↑→插补↑→位控→速度操纵→电动机→刀架

↑↑↓

∣∣检测

∣∣↑

￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣￣

七、数控车床安全操作规程

1.开机前应对数控机床进行全面细致的检查，内容包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，认无误后方可操作。

2.数控机床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无专门现象。

3.程序输入后，应认真核对代码、地址、数值、正负号、小数点进行认确实核对。

4.正确测量和运算工件坐标系。

并对所得结果进行检查

5.输入工件坐标系，并对坐标。

坐标值、正负号、小数点进行认确实核对。

6.未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无“超⑴

7.试切削时快速倍率开关必须打到最低挡位。

8.试切削进刀时，在刀具运行至工件30～50㎜处，必须在进给保持下，验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。

9.试切削和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。

10.程序修改后，要对修改部分认真核对。

11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。

12.操作中显现工件跳动、打抖、专门声音、夹具松动等专门情形时必须停车处理。

13.紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。

八、数控车床坐标系的确定

1.机床坐标系：

数控机床上的坐标系采纳右手笛卡尔直角坐标系。

2.机床参考点：

参考点也是机床上的一个固定点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。

它的要紧作用是用来给机床坐标系一个定位。

3.工件坐标系：

工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。

⑴工件坐标系原点：

在进行数控编程时，第一要依照被加工零件的形状特点和尺寸，将零件图上的某一点设定为编程坐标原点，该点称编程原点。

从理论上将，工件坐标系的原点选在工件上任何一点都能够，但这可能代理啊繁琐的运算问题，增加编程困难。

为了运算方便，简化编程，通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上，具体位置可考虑设置在工件的左端面（或右端面）上，尽量使编程基准与设计基准、定位基准重合。

⑵对刀：

机床坐标系是机床唯独的基准，因此必须要弄清晰程序原点在机床坐标系中的位置，通过对刀完成。

对刀的实质是确定工件坐标系的原点在机床坐标系中唯独的位置。

对刀是数控加工中的要紧操作和重要技能。

对到的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直截了当阻碍数控加工效率。

⑶换刀：

当数控机床加工过程中需要换刀时，在编程时就应考虑选择合适的换刀点。

所谓换刀点是指刀架转位换刀的位置，当数控车床确定了工件坐标系后，换刀点能够是某一固定点，也能够是相对工件原点任意的一点。

换刀点应设在工件或夹具的外部，以刀架转位换刀时不碰工件及其他部位谓准。

九、运动方向的规定

1.Z与主轴轴线重合，即Z轴远离工件像尾座移动的方向为正方向（即增大工件和刀具之间距离），向卡盘移动为负。

2.X轴垂直于Z轴，X坐标的正方向是刀具离开旋转中心线的方向。

毕业设计任务

一.设计的任务：

1.课题：

零件的数控车削加工与编程

2..设计课题的来源：

学校的毕业设计任务课题

3.课题零件图：

轴类零件图，套类零件图，盘类零件图，

4.课题要做的零件要求：

1）合金钢4.0CrNi：

具有较高的机械强度，热处理性能好，淬火性好，在传递大功率，要求结紧凑，耐磨性好，采纳合金钢。

2）毛坏是铸件（了解铸件的相关内容）

3）数控加工后形位加工公差尺寸表面粗糙度都要满足图纸要求。

4）数控工艺设计的每个参数都要有据可查，并写清出处

二.设计的要求及任务：

1.课题分析，绘制零件的AutoCAD二维图，分析图样，工件的装夹，选择加工刀具，切削用量的选择，确定加工路线。

2.详细数控加工工艺分析，拟定数控加工工序卡片，数控加工刀具卡。

3.手工编写零件粗精加工的数控加工程序。

4.设计小结

三.目的及关键问题

目的：

1.熟悉各个零件的数控车削的加工工艺流程；

2.熟悉AutoCAD软件操作并进行绘制零件图：

用CAD对所要加工的零件进行绘图；

3.熟悉数控系统：

指令系统、数控系统的特点、精度与往常所学的区别。

把握简单零件的数控编程技巧；

4.会选择各个零件在数控车削加工过程中常用的刀具；

5.熟悉数控机床车削零件的加工过程。

四.毕业设计的关键问题

1.毛坏的设定和材料的选择。

2.夹具的设计（如何样定位所加工的零件，设计出合理、简单的夹具）

3.刀具的选择（加工零件过程中要用到的刀，如外圆刀、镗刀、钻头以及刀具的参数、结构、国际）

4.切削用量的选择（车成型面主轴的转速，钻孔主轴的转速，镗空主轴的转速，切削主轴转速，进给速度的确定，背吃刀量包括粗精加工，要依照机床的自身情形决定）。

5.零件加工的顺序，先加工孔，再加工外圆面，加工零件的走刀路线。

6.零件粗精加工的手工编程。

7.零件数控机床车削零件的加工过程。

8.操作的注意事项。

简单轴类零件的编程与加工

依照下图所示的待车削零件，材料为45号钢，其中Ф85圆柱面不加工。

在数控车床上需要进行的工序为：

切削Ф80mm和Ф62mm外圆；R70mm弧面、锥面、退刀槽、螺纹及倒角。

要求分析工艺过程与工艺路线，编写加工程序。

图1-1轴类零件图

轴类零件分析

一．零件图工艺分析

该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面组成。

其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有操纵该球面形状（线轮廓）误差的作用。

尺寸标注完整，轮廓描述清晰。

零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。

通过上述分析，可采纳以下几点工艺措施。

对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小。

故编程时不必取平均值，而全部取其差不多尺寸。

在轮廓曲线上，有三处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。

毛坯选φ60㎜棒料。

二．零件的定位基准和装夹方式

确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。

左端采纳三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采纳活动顶尖支承的装夹方式。

三．选择设备

依照加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。

四．确定加工顺序及进给路线

　加工顺序按由粗到精＼由远到近（由右到左）的原则确定。

即先从右到左进行粗车（留０