数控加工零件技术编程毕业论文Word格式.docx

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4.2数控车床的编程指令12

4.3加工路线的确定13

4.4零件及加工程序编制17

结论23

致谢24

参考文献25

第1章零件结构工艺分析、毛胚及加工定位基准的确定

1.1零件图分析

在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。

对于数控车削加工应考虑以下几方面：

1、构成零件轮廓的几何条件

在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；

在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。

因此在分析零件图时应注意：

（1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；

（2）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；

（3）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。

（4）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。

2、尺寸精度要求

分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。

在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。

在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。

3、形状和位置精度的要求

零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。

加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。

4、表面粗糙度要求

表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。

1.2工件的加工工艺分析

断屑处理可采用改变刀具切削部分的几何角度、增加断屑器和通过编程技巧以满足加工中的断屑要求。

（1）连续进行间隔式暂停

对连续运动轨迹进行分段加工，每相邻加工工段中间用G04指令功能将其隔开并设定较短的间隔时间（0.5s）。

其分段多少，视断屑要求而定。

（2）进、退刀交换安排

在钻削深孔等加工中，可通过工序使钻头钻入材料一段并经短暂延时后，快速退出配件后在钻入一段，并依次循环，以满足断屑、排泄的要求。

（3）进给方向的特殊安排

Z轴方向的进给运动在沿负轴方向走刀时，有时并不合理，甚至车坏工件。

1.3工件毛坯的确定

1、零件材料及其力学性能

零件的材料及其力学性能大致确定了毛坯的种类。

例如钢质零件若力学性能要求不太高且形状不十分复杂时可选择型材毛坯，但若要求较高的力学性能，则应选择锻件毛坯。

2、零件的结构形状与外形尺寸

如形状复杂的大型零件毛坯可采用砂型铸造；

一般用途的阶梯轴，若各台阶直径相差不大可用圆棒料，反之，则选择锻件毛坯较为合适；

对于锻件毛坯尺寸大的零件一般选择自由锻造，中小型零件可选择模锻。

1.4定位基准的选择

定位基准包括粗基准和精基准。

粗基准：

用未加工过的毛坯表面做基准。

精基准：

用已加工过的表面做基准。

1、粗基准的选择原则：

粗基准影响：

位置精度、各加工表面的余量大小（均匀？

足够？

）。

重点考虑：

如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。

（1）合理分配加工余量的原则

a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：

如外圆加工以轴线为基准；

b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；

如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；

（2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则

一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。

当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。

2、精基准的选择原则：

（1）基准重合的原则：

定为基准与设计基准重合

（2）基准统一原则:

尽量选用一组精基准定位，以此加工工件的大多数表面的工艺原则!

（3）互为基准原则

当某些表面位置精度要求很高时，采用互为基准反复加工的一种原则

（4）自为基准原则

当加工面的表面质量要求很高时，为保证加工面有很小的且均匀的余量，常用加工面本身作为基准进行加工的一种工艺原则!

（5）便于装夹的原则

第2章拟定加工工艺路线、制定工序卡片

2.1工序的划分

数控机床与普通机床加工相比较，加工工序更加集中，根据数控机床的加工特点，加工工序的划分有以下几种方式：

（1）根据装夹定位划分工序

这种方法一般适应于加工容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。

如加工外形时，以腔夹紧；

加工腔时，以外形夹紧。

（2）按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数和空程时间，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。

在专用数控机床或加工中心上大多采用这种方法。

（3）以粗、精加工划分工序

对易产生加工变形的零件，考虑到工件的加工精度，变形等因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。

在工序的划分中，要根据工件的结构要求、工件的安装方式、工件的加工工艺性、数控机床的性能以及工厂生产组织与治理等因素灵活把握，力求合理。

2.2加工顺序的安排

加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则：

（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧

（2）先加工工件的腔后加工工件的外轮廓

（3）尽量减少重复定位与换刀次数

（4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。

2.3控机床加工工序和加工路线的设计

数控机床加工工序设计的主要任务：

确定工序的具体加工容、切削用量、工艺装备、定位安装方式及刀具运动轨迹，为编制程序作好预备。

其中加工路线的设定是很重要的环节，加工路线是刀具在切削加工过程中刀位点相对于工件的运动轨迹，它不仅包括加工工序的容，也反映加工顺序的安排，因而加工路线是编写加工程序的重要依据。

确定加工路线的原则

①加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。

②设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。

③简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。

④据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。

⑤合理设计刀具的切入与切出的方向。

采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。

2.4刀具的选择

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、工件材科的性能、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。

（1）选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。

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；

加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；

对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。

（2）在进行自由曲面（模具）加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面的精加工。

而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。

另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。

（3）在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和按刀动作。

因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。

编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。

目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）2种，共包括16种不同用途的刀柄。

（4）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；

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。

2.5确定切削用量

1、确定主轴转速

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。

其计算公式为:

n=1000v/71D式中:

v——切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定;

N——主轴转速，单位为r/min,D—工件直径或刀具直径，单位为mm。

计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速。

2、确定进给速度

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精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。

确定进给速度的原则:

当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。

一般在100一200mm/min围选取;

在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20一50mm/min围选取;

当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20--50mm/min围选取;

刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。

3、确定背吃刀量

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，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，一般0.2——0.5mm,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。

切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。

所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、扭矩），在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。

第三章确定加工余量、工序尺寸和公差以及工艺尺寸链计算

3.1加工余量的确定

确定加工余量的方法有3种：

分析计算法、经验估算法和查表修正法。

（1）分析计算法

本方法是根据有关加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量。

用这种方法确定加工余量比较经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。

目前，只在材料十分贵重，以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。

（2）经验估算法

本方法是根据工厂的生产技术水平，依靠实际经验确定加工余量。

为防止因余量过小而产生废品，