数控机床与编程课程设计模板.doc
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目录
一、零件图分析 3
二、基本要求 4
2.1、加工内容 4
2.2、精度要求 4
2.3、公差处理 4
2.4、基点和节点的坐标值 4
三、数控工艺分析 5
3.1、数控加工工艺过程 5
3.2、刀具和量具的选择 5
3.3、各工序切削参数选择 6
3.4、数控机床的型号选择 7
四、刀具的加工路线 8
五、数控加工程序 9
六、总结 12
一、零件图分析
分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案：
1.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。
2.在轮廓曲线上，有一处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。
3.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值。
4.本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工加工方案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高。
5.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，将螺纹的大径值减小0.18-0.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求。
选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度。
二、基本要求
2.1、加工内容
1.装夹工件，装夹刀具
2．输入程序并检查有无错误
3.对程序进行图形模拟确认正确
4.机床回零，建立机床坐标系
5.对刀，建立中心钻、钻头、铰刀、内孔镗刀的工件坐标系和长度补偿
6.将刀具调至工作位置
7.关上防护门，按单步按键，→自动按键，→循环启动按钮→程序自动运行开始加工零件
8.完成后，拉开防护门，卸下工件
9.卸刀，清理卫生，关闭电源，摆放工具，归还量具
2.2、精度要求
主要有4个方面：
尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度、表面粗糙度。
2.3、公差处理
在机械加工中，零件尺寸超出公差要求是难免的事情，对其的处理要根据材质、位置重要性、零件价值及修复成本、缺陷程度、缺陷形态等具体分析具体处理，一般来讲处理方式有如下几种：
1、报废
2、让步使用
3、返工
4、返修，让步使用
2.4、基点和节点的坐标值
数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标系，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。
编程原点也称工件原点，一般用G92或G54-G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）设置。
三、数控工艺分析
3.1、数控加工工艺过程
加工工艺过程可分为：
锻造→截断→热处理→车两端→钻孔→加工内表面→加工左端外圆→加工右端外圆→检验。
3.2、刀具和量具的选择
数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。
一般应遵循以下原则：
①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
综上所述：
本零件的加工，
（1）选用φ5mm中心钻钻削中心孔。
用ф20mm的钻头加工左端的孔，
（2）粗车及平端面选用35°硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr´=35°。
（3）为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。
刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。
刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量。
选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等。
与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求较高。
不仅要求精度高、钢度好、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。
3.3、各工序切削参数选择
（1）主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500r/min,精加工选择1000r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车600r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用350r/min更稳妥。
（2）进给速度（进给量）F（mm/r，mm/min）的选择
进给速度（进给量）F（mm/r，mm/min）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。
精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。
进给速度Vf可以按公式Vf=f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。
应选择较低的进给速度，得出下表
粗
精
外圆
0.2min/r
0.1min/r
内孔
0.2min/r
0.1min/r
槽
0.05min/r
（3）背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量（除去精车量），这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。
本例中，背吃刀量的选择大致为
粗
精
外圆
1.5-2（mm）
0.2-0.5（mm）
内孔
1-1.5（mm）
0.1-0.5（mm）
螺纹
随进刀次数依次减少
槽
根据刀宽，分两次进行
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。
合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。
（4）刀具切削参数与长度补偿值
表3.3.4-1刀具切削参数与长度补偿选用表
刀具参数
φ3中心钻
φ10
麻花钻
φ20
麻花钻
φ35
麻花钻
φ12
麻花钻
φ15.8麻花钻
φ16
机用铰刀
φ37.5粗镗刀
φ38
精镗刀
主轴转速（r/min）
1200
650
350
150
550
400
250
850
1000
进给率（mm/min）
120
100
40
20
80
50
30
80
40
刀具补偿
H1/T1
H2/T2
H3/T3
H4/T4
H5/T5
H6/T6
H7/T7
H8/T8
H9/T9
3.4、数控机床的型号选择
数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。
根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。
此类车床机构简单，价格相对较低，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。
根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。
数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件。
能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。
所以对加工时非常有利的。
四、刀具的加工路线
在数控加工中，刀具（严格说是刀位点）相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。
即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。
加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。
一般遵循以下几个原则：
①先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
②先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。
由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
③先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。
④基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。
所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。
例如，轴类零件顶尖孔的加工。
五、数控加工程序
左端内圆:
O0002;
N1;
T404;
调用4号内孔镗刀
M3S1000;
主轴正传，转速1000
G0X24Z2;
快速定位至循环起点
G71U1R0.5;
G71P10Q20U0.1W0.005F0.1;
N10G42G0X13;
G1X40;
X38C1;
Z-6.0025;
X30.5;
X28.5C1;
Z-34;
N20G40U-2;
G0X100Z100;
退回换刀点
M1;
N2;
T404;
M3S1000;
主轴正传，转速1000
G0X26Z2;
快速定位至循环起点
G70P10Q20;
精加工循环开始
G0X100Z100;
退回换刀点
M1;
选择停
N3;
T505;
调用5号内孔槽刀
M3S1000;
主轴正传，转速1000
G0X24Z-29;
快速定位至循环起点
G75R2;
切槽循环开始
G75X32.5Z-32P1000Q1500F0.1;
G0X100Z100;
退回换刀点
M1;
T606;
调用6号内螺纹车刀
M3S800
主轴正传，转速800
G0X28Z-4;
快速定位至循环起点
G76P010060Q100R0.05;
螺纹加工循环开始
G76X30Z-32P975Q500R0F0.1;
G0X100Z100;
退回换刀点
M1;
选择停
M30;
程序结束
左端外圆
N1;
T707;
调用7号仿形车刀
M3S1000;
主轴正传，转速1000
G0X54Z2;
快速定位至循环起点
G73U0.5W0R7;
切槽循环开始
G73P10Q20U-0.1W0.005F0.1;
N10G41G0X45.995Z0F0.05;
G1X47.995C1;
Z-25;
X18.67,Z-44.88A165;
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