数控轴类零件加工及编程Word格式.docx

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（4）刀具的选择与切削用量的确定

（5）对刀点和换刀点的确定

（6）加工路线的确定

（7）编程误差及其控制

（8）通过编程及加工出满足题目所要求精度的零件

3.拟重点解决的问题

（1）零件的装夹 

（2）刀具的对刀

（3）工艺路线的制订

（4）工序与工步的划分

（5）刀具的选择 

（6）切削用量的确定 

（7）车削加工程序的编写 

（8）机床的熟练操作

二.主要内容

1.主要技术指标

（1）以小批量生产条件编程。

（2）不准用砂布及锉刀等修饰表面③。

（3）未注倒角采用0.5×

45o。

（4）未注公差尺寸按GB1804-M。

2.设计方案、设计方法、设计手段

（1）设计方案

直接用三爪卡盘装夹,加工螺纹一端,再调头加工圆弧一端. 

①装夹工件右端约40mm处,用90硬质合金外圆车刀手动平端面1mm,再换右端面外圆车刀用G71指令加工至фE×

10mm,再换切槽刀切槽5×

1.5mm,然后换螺纹刀加工螺纹。

②将工件调头用铁皮将切槽处包住装夹该处,先用车刀手动平端面约18mm,再用外圆车刀G71指令加工至5×

1.5mm点。

（注：

设计方案的具体装夹图见开题报告。

）

（2）设计方法

①先对图纸进行分析确定该零件适合在哪类型的数控机床上加工比较合理 

②再根据我两年来所学的专为业知识对零件进行工艺分析 

③最后编写加工程序并对它进行校验 

④校验无误后即可进行数控自动加工。

（3）设计手段

每六个人成为一组，每个组选一个题目，每个组都有一位指导老师辅导着我们做所选的题目的毕业设计，要求每个人都要做出一份全格的毕业设计。

3.主要工作程序

（1）开机

（2）调试MDI

（3）输入加工程序

（4）装夹毛胚件

（5）对刀

（6）程序校验

（7）自动加工

三.主要仪器设备

HNC-CK6140

游标卡尺

其它的辅助工具

四.主要资料及参考文献

[1]詹华西编《数控加工与编程》西安电子科技大学出版社 

2004年

[2]李华编《机械制造技术》高等教育出版社，2006年

[3]薛彦成主编《公差配合与技术测量》北京机械工业出版社1999年

[4]吕士峰、王士柱主编《数控加工工艺》北京国防工业出版社2006年

[5]李澄,闻百桥主编《机械制图》北京高等教育出版社2003年

[6]方新主编《数控机床与编程》高等教育出版社 

2007年

[7]袁哲俊主编《金属切削刀具》（第三版）上海科学技术出版社1993年

[8]聂建武主编《金属切削与机床》西安电子科技大学出版社2006年

[9]艾兴、肖诗钢主编《切削用量手册》（第三版）机械工业出版社1994年

[10]刘杰华、任昭蓉主编《金属切削与刀具实用技术》国防工业出版2006年

选题是否合适：

是□否□

课题能否实现：

能□不能□

指导教师（签字）

年月日

审题小组组长（签字）

摘要

在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一，本文主要对模具加工所使用的动模板进行CNC加工，采用FANUC系统对动模板进行数控编程加工。

首先是对工件进行加工工序的确定，并且进行工艺分析，装夹方式的选择，切削用量的确定。

再对刀具进行了选择。

然后就工艺路线进行编程加工。

当前数控加工的重点发展方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性、热稳定性、高可靠性、网络化以及与之配套的控制系统，最重要的是模具三维型面加工特别注重机床的动态性能国内已有一些公司引进了高速车床，并开始应用。

国内机床厂陆续开发出一些准高速的车床，并正开发高速加工机床。

数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。

1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；

19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；

1938年在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。

数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。

1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。

数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备,是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要

关键词：

数控技术；

手工编程；

精度

Abstract

Inthedigitizedmanufacturetechnology,thecomputernumericalcontroltechnologyandthenumericalcontrolprogrammingtechnologyisoneofmostimportanttechnical,thisarticlemainlymovesthetemplatewhichusesforthemoldprocessingtocarryontheCNCprocessing,usestheSimenssystemtomovethetemplatetocarryonthenumericalcontrolprogrammingprocessing.Firstiscarriesontheprocessingworkingproceduretotheworkpiecethedetermination,andcarriesonthecraftanalysis,theattireclampsthewaythechoice,thecuttingspecificationsdetermination.Againhascarriedonthechoicetothecuttingtool.Thencarriesontheprogrammingprocessingonthecraftroute..Thecurrentnumericalcontrolprocessingprioritizedirectionisdoesnothavechartproduction,singleunithighaccuracyparallelprocessing,fewpeoplenobodymeltstheprocessing,thisrequestnumericalcontrolenginebedcansatisfyhighspeed,thehighdynamicprecision,thehighrigidity,thethermostability,theredundantreliability,thenetworkaswellaswithitnecessarycontrolsystem,mostimportantlythemoldthreedimensionalprocessingspeciallypaidgreatattentiontotheenginebedthedynamicperformancedomestictohavesomecompaniestointroducethehighspeedmillingmachine,andstartedtoapply.Thedomesticmachinetoolfactorydevelopssomehighspeedmillingmachinesoneafteranother,andisdevelopinghighspeedprocessestheenginebed.Thenumericalcontroltechnologyisreferswithdigital,thewritingandthemarkcompositiondigitalcommandrealizesoramanymechanicaldevicesmovementcontroltechnology.Itcontrolsusuallyistheposition,theangle,thespeedandsoonthemechanicalquantityandflowstotherelatedswitchquantitywiththemechanicalenergy.Thenumericalcontrolproductionreliesondatacarrierandthebinarymodedataoperationappearance.In1908,theperforationsheetmetalexchangetypedatacarrierwaspublished;

19century'

sends,andhavetheassistancefunctiontakethepaperasthedatacarrierthecontrolsystemtoinvent;

Hasestablishedthemoderncomputer,includingcomputernumericalcontrolsystemfoundation.Thenumericalcontroltechnologyisdevelopswiththeenginebedcontrolcloseunion.In1952,thefirstnumericalcontrolenginebedwaspublished,becomesintheworldmechanicalindustryhistoryanepoch-makingevent,impelledtheautomateddevelopment.Hasestablishedthemoderncomputer,includingcomputernumericalcontrolsystemfoundation.Thenumericalcontroltechnologyisdevelopswiththeenginebedcontrolcloseunion.In1952,thefirstnumericalcontrolenginebedwaspublished,becomesintheworldmechanicalindustryhistoryanepoch-makingevent,impelledtheautomateddevelopment

第1章

概述

机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。

通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。

一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。

在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件，最重要的就是要编制出零件的工艺规程。

1.1典型轴类零件的加工工艺：

1.1.1轴类零件的功用、结构特点

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。

按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。

它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

本论文所加工的零件——典型轴类零件则属于阶梯轴。

1.1.2轴类零件一般加工要求及方法

◆轴类零件加工工艺规程注意点:

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。

一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点。

1）粗基准选择：

有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。

对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。

且选择平整光滑表面，让开浇口处。

选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。

2）精基准选择：

要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。

符合基准统一原则。

尽可能在多数工序中用同一个定位基准。

尽可能使定位基准与测量基准重合。

选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。

工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。

一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。

◆轴类零件加工的技术要求:

尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；

另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。

几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。

其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

该典型轴类零件长度为145mm，螺纹大径为30mm、长度为25mm，外圆锥面的锥度为20o、长度为29mm，圆弧总长为57mm、半径分别有24mm/9mm/8mm，所镗的孔直径为28mm、长度为26mm。

相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

该典型轴类零件外圆相互位置精度为0.02～0.04之间，圆的径向跳动为0.02，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。

孔的表面与外表面也应保持平行。

◆表面粗糙度:

轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

该典型轴类零件的直径为52mm的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为1.6，其它位置的粗糙度为3.2。

在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮廓时，必须保证0.5mm的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。

1.1.3轴类零件加工的工艺路线

外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。

①粗车—半精车—精车

对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。

②粗车—半精车—粗磨—精磨

对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。

③粗车—半精车—精车—金刚石车

对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。

④粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工

◆对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。

◆对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车—精车”的车削方式，即分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工。

1.2数控车床概述

1.2.1数控车床特点

数控车床与其他类型的车床相比有下列特点：

1）通用性强，生产率高，加工精度高且稳定，操作者劳动强度低。

2）适合于复杂零件的加工。

3）换批调整方便，适合于多种中小批柔性自动化生产。

4）便于实现信息流自动化，在数控车床基础上，可实现CIMS（计算机集成制造系统）。

1.2.2工作内容

根据零件图要求，工作人员进行数控编程，输入到数控车床数控系统；

将零件原料按规定要求放置在预定位置上；

等数控车床自动生产出产品后，使用测量检测仪器，对有精度误差的产品进行误差补偿；

日常的车床维护和保养及常用故障排除。

1.2.3本零件的加工所用机床型号、特点及数控系

CNC6140D：

该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。

本零件将采用FANUC系统进行加工：

主要特点

FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点。

1.3镗孔工艺：

根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。

◆在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再倒角。

为了不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。

由于是在镗杆上钻孔及攻丝，进一步削弱了镗杆的刚性及强度。

而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大，两把镗刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。

◆在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：

其中任何两把刀都不得同时工作。

采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长度增加了两倍，造成镗杆刚性不足；

同时单件加工工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。

◆安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。

该方案虽可解决问题，但工件加工成本太高。

◆对于本零件中的孔，将采用镗刀对其进行加工，并安排粗、精镗来分担余量的切除，镗孔后再倒角。

1.4螺纹加工工艺

1.4.1普通螺纹的尺寸分析

数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸，普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面：

◆螺纹加工前工件直径

考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径D/d－0.1P，即螺纹大径减0.1螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1到0.5。

◆螺纹加工进刀量

螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。

螺纹小径为：

大径－２倍牙高；

牙高=0.54P（P为螺距）

螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。

1.4.2普通螺纹的编程加工

在目前的数控车床中，螺纹切削一般有三种加工方法：

G32直进式切削方法、G76斜进式切削方法和G82直进式切削方法，由于切削方法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不同。

我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高的零件。

◆G32直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。

在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；

但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。

由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长；

由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。

◆G76斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。

但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。

因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。

由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。

在加工较高精度螺纹时，可采用两刀加工完成，既先用G76加工方法进行粗车，然后用G32加工方法精车。

但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。

◆G82直进式切削方法，螺纹切削循环同G32螺纹切削一样，在进给保持状态下，该循环在完成全部动作之后再停止动作。

螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施，当螺纹牙顶未尖时，增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大，增大量视材料塑性而定，当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小，根据这一特点要正确对待螺纹的切入量，防止报废。

本零件中螺纹的切削加工就采用G82直螺纹切削循环加工的方法，并且使用粗车与精车结合切削方式（精加工余量为0.5mm），须先倒角后车螺纹。

1.5分析加工对象（零件图样）

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：

1.5.1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：

◆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；

◆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；

◆零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。

◆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。

1.5.2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。

1.5.3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。

1.5.4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。

1.5.5材料与热处理要求

零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。

第2章第二章工艺分析及加工前的准备

2.12.1零件图工艺分析

该零件表面由圆柱、顺圆弧、螺纹等表面组成。

其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；

圆柱直径40㎜、60㎜的尺寸公差要求较高。

尺寸标注完整，轮廓描述清楚。

零件材料为45钢。

如图2-1

图2-1

通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。

①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，而全部取其基本尺寸即可。

②在轮廓曲线上，有2处为圆弧，加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

③为便于装夹和减小误差，坯件右端应先加工，然后再调头加工左断，为了防止在加工左端时加