数控编程椭球手柄设计说明书.docx
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数控编程椭球手柄设计说明书
目录
1.设计任务书1
2.前言2
3.车床加工零件分析步骤3
3.1零件图分析3
3.2工艺分析3
3.2.1加工方案的确定3
3.2.2确定装夹方案3
3.2.3确定加工工序3
3.3程序编制的步骤5
3.3.1刀具及切削参数的确定5
3.3.2进给路线的确定6
3.3.3刀具的选择7
3.3.4合理选择切削用量7
4.编写零件加工程序7
4.1确定编程坐标系及编程原点8
4.2加工程序9
5.零件仿真加工及检验11
5.1仿真软件介绍11
5.1.1软件简介11
5.1.2斯沃界面11
5.2加工过程及程序仿真图形17
心得体会19
主要参考文献19
2前言
在机械加工工艺教学中，机械设计与制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。
让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。
数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。
以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。
对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。
本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。
在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。
最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。
通过此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼：
1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。
了解并掌握宏程序的一般知识。
2、提高编程能力。
根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。
3、学会使用各类设计手册及图表资料。
3车床加工零件分析步骤
3.1零件图分析
该零件表面由圆柱、顺、逆圆弧、椭圆弧、内槽、内螺纹等表面组成。
尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，Φ65mm×135mm，零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件加工表面上不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷，调质处理230～260HBW。
3.2工艺分析
3.2.1确定加工方案
零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。
毛坯先夹持右端，车右端轮廓40mm处，左端加工Φ60mm、C2mm、钻Φ30的孔、切宽5mm内槽、车Φ46mm、R3mm、M36×4.调头装夹已加工Φ60mm外圆，右端加工椭圆、R30mm.
该椭球手柄加工顺序为：
预备加工---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---钻孔---切槽---粗车内表面---精车内表面---车内螺纹---工件调头---粗车右端轮廓---精车右端轮廓。
3.2.2确定装夹方案
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。
工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：
1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具；
2.结构设计要满足精度要求；
3.易于定位和装夹；
4.易于切削的清理；
5.抵抗切削力由足够的刚度；
工件是棒料，为回转体使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）。
零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑椭圆不方便装夹，因此先加工左端，然后调头夹住已加工的Φ60mm外圆加工右端椭圆。
3.2.3确定加工工艺过程卡
零件毛坯为棒料，所需要加工的余量较多，为了能够保证加工的精度，在加工时，先采用钻孔、G72粗车循环，再用G73仿形粗车循环来进行粗加工，再采用G70来进行精加工。
加工工艺见表1和表2
表1数控加工工艺过程卡
编制人：
汪健年06月05日
零件名称
零件图号
材料
件数
毛坯类型
毛坯尺寸
椭球手柄
45钢
1000
棒料
Φ65×135mm
工序号
工序名称
工序内容
使用机床
工装
1
下料
按Φ65×135mm准备坯料，每一毛坯加工1个工件
锯床
V型压板夹具
2
车削
粗、精车左端各部，保证尺寸精度要求
数控车床
三爪子定心卡盘
3
车削
以φ60mm外圆装夹定位，车削右端各部至图样要求
数控车床
三爪子定心卡盘
4
钳工
清理、打标牌印记
5
检验
按图检验各档尺寸
各种量具
6
入库
清洗、封装入库
工艺设计
汪健
日期
2012.06.04
共页
第页
表2数控加工工序卡
编制人：
汪健年06月05日
零件名称
椭球手柄
零件图号
使用机床
数控车床
数控系统
FANUC0iT
工序号
10
夹具
三爪子定心卡盘
加工材料
45
安装
工步
工步内容
（走刀路线）
G功能
T功能
转速S（r/min）
进给速度F（mm/r）
背吃刀量ap（mm）
夹持右端加工左端
1
车端面
G01
T0101
600
0.3
2
粗车φ60外圆
G01
T0101
600
0.3
2
3
精车φ60外圆
G01
T0101
1000
0.1
0.5
4
钻φ30孔（深38mm）
G01
T0202
400
0.2
15
5
切槽5mm
G01
T0303
250
0.08
4
6
粗镗内表面
G72
T0404
600
0.15
1.5
7
精镗内表面
G70
T0404
1000
0.05
0.4
8
车螺纹
G92
T0505
300
零件名称
椭球手柄
零件图号
使用机床
数控车床
数控系统
FANUC0iT
工序号
20
夹具
三爪子定心卡盘
加工材料
45
安装
工步
工步内容
（走刀路线）
G功能
T功能
转速S（r/min）
进给速度F（mm/r）
背吃刀量ap（mm）
夹持左端加工右端
1
粗车外轮廓
G73
T0606
600
0.25
2
2
精车外轮廓
G70
T0606
1000
0.1
0.5
3.3程序编制的步骤
3.3.1刀具及切削参数的确定
表3刀具卡
编制人：
汪健年06月05日
零件名称
椭球手柄
零件图号
使用机床
数控车床
数控系统
FANUC0iT
序号
刀具号
（T功能）
刀具名称及规格
刀具材料
刀具半径R（mm）
刀位点
加工表面
1
T0101
90右偏外圆刀
硬质合金
0.8
刀尖
外圆、端面
2
T0202
φ30钻头
高速钢
钻φ30底孔
3
T0303
内切槽刀（B=5mm）
高速钢
0.4
左刀尖
内沟槽
4
T0404
镗刀
硬质合金
0.8
刀尖
内表面
5
T0505
内螺纹刀
硬质合金
刀尖
内螺纹
6
T0606
93右偏外圆刀
硬质合金
0.8
刀尖
椭圆、外圆
3.3.2进给路线的确定
3
车端面及φ60外轮廓的走刀路线如图（a）所示。
z
各点坐标
点1（70.0,5.0）
点2（70.0,0）
点3（-2.0,0）
点4（56.0,5.0）
点5（56.0,0）
点6（60.0,-2.0）
点7（60.0,-40）
点8（65.0,-40）
O
0
x
9
（a）车端面及φ60外轮廓的走刀路线
4
6
5
1
2
8
7
z
2
精车右端外轮廓（椭圆、圆弧）的走刀路线如图（C）所示，粗车外轮廓走刀路线略。
x
3
1
O
5
4
（C）精车右端外轮廓的走刀路线
图（C）中各点坐标见表5。
表5外轮廓加工基点坐标
1
（68.0，5.0）
2
（-2，2.0）
3
（44.72，72.36）
4
（60.0，100.0）
5
（75.0，100.0）
3.3.3刀具的选择
数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具及切削用量。
数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便,断屑及排屑性能好。
3.3.4合理选择切削用量
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是:
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
-7-
4编写零件加工程序
数控加工的特点：
1.采用数控机床加工零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。
2.数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。
3.采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高2～3倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。
4.可以实现一机多用。
5.采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。
数控编程的分类：
数控编程一般分为两种：
一种是手工编程，另一种是自动编程。
手工编程是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序的输入和检验都是由工人完成的。
特点：
对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济，及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的无法编程序。
自动编程：
用计算机编制数控加工程序的过程。
特点：
计算机自动识图编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。
但由于掌握知识有限，椭球手柄相对比较简单，本零件采用手动编程来完成的。
4.1确定编程坐标系及编程原点
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，根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求：
1.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。
2.编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。
3.引起的加工误差小。
4.一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处
4.2加工程序
表6程序卡
编制人：
汪健年06月06日
零件名称
椭球手柄
零件图号
使用机床
数控车床
数控系统
FANUC0iT
夹持右端加工左端
O6361；
程序名
N10
G97G99G21；
初始化程序
N20
M03S600T0101；
主轴正转600r/min换1号刀
N30
G00G40X70.0Z5.0M08；
快速定位循环起点1（图a），取消刀具半径补偿,开切削液
N40
G94X-2.0Z.0F0.3；
切端面点3（图a）
N50
G00G42X57.0；
快速定位φ57mm建立刀具半径补偿
N60
G01X61.0Z-2.0F0.3；
粗车外圆
N70
Z-40.0；
车至40mm
N80
U5.0；
X向退刀5mm
N90
G00Z5.0；
Z向退刀
N100
M03S1000；
主轴正转1000r/min
N110
X56.0；
4（图a）
N120
G01Z0F0.1；
5（图a）
N130
X60.0Z-2.0；
6（图a）
N140
Z-40.0；
7（图a）
N150
G40U5.0M09；
8，取消刀具半径补偿，切削液关
N160
G00X100.0Z100.0M05；
快速退至换刀点，主轴停转
N170
M03S400T0202；
主轴正转400r/min换2号刀
N180
G00X0Z50.0；
快速定位，开切削液
N190
G01Z-38.0F0.2；
钻φ30mm孔，深38mm
N200
Z30.0；
Z向退刀
N210
G00X100.0Z100.0M05；
快速退刀至换刀点，主轴停转
N220
M03S250T0303；
主轴正转250r/min换3号刀
N230
G00X25.0Z5.0；
快速定位至φ25mm，切内槽
N240
Z-33.0；
Z向进刀
N250
G01X38.0F0.08；
X向进刀至φ38mm
N260
X25.0；
X向退刀至φ25mm
N270
G00Z5.0M09;
Z向退刀至5mm,切削液关
N280
X100.0Z100.0M05；
快速退至换刀点，主轴停转
N290
M03S600T0404；
主轴正转600r/min换4号刀
N300
G00X25.0Z5.0M08；
主轴快速定位至φ25mm,开切削液
N310
G72W2.0R1.0；
每次切深2mm，退刀1mm
N320
G72P330Q410U-0.4W0.2F0.15；
G72循环粗车加工，X余量0.4mm，Z向余量0.2mm
N330
G00X50.0S1000；
快速定位点1（图b）主轴转速1000r/min
N340
G01G41Z0F0.05；
2（图b），建立刀具半径补偿
N350
X46.0Z-2.0；
3（图b）
N360
Z-5.0；
4（图b）
N370
G03X40.0Z-8.0R3.0；
5（图b）
N380
G01X35.67；
6（图b）
N390
X31.67Z-10.0；
7（图b）
N400
Z-30.0；
8（图b）
N410
X25.0；
9（图b）
N420
G70P330Q410；
G70循环精车加工
N430
G00X100.0Z100.0M05M09；
快速退至换刀点，主轴停转,切削液关
N440
M03S300T0505；
主轴正转300r/min换5号刀
N450
G00X25.0Z2.0M08；
快速定位至φ25mm,开切削液
N460
G92X33.17Z-30.0F4.0；
车内螺纹
N470
X33.98；
N480
X34.58；
N490
X35.18；
N500
X35.58；
N510
X35.88；
N520
X36.0；
N530
G00X100.0Z100.0M05M09；
快速退至换刀点，主轴停转,切削液关
N540
M30；
程序结束
夹持左端加工右端
O6362；
程序名
N10
G97G99G21；
初始化程序
N20
T0606M03S600；
主轴正转600r/min换6号刀
N30
G00G40X68.0Z5.0M08；
快速定位循环起点1（图C），并取消刀具半径补偿,开切削液
N40
G73U27.0W0R13；
X向余量27mmZ向余量0mm，13次走刀
N50
G73P60Q160U1.0W0.5F0.3；
G73循环粗车，X留1.0mm，Z留0.5mm，精车余量
N60
G00G00X-2.0Z2.0；
2（图C）
N70
G42G02X0Z0R2.0F0.1；
O，建立刀尖半径补偿
N80
#26=50；
定义变量#26为Z坐标
N90
WHILE[#26GE-22.36]DO1；
宏程序精加工椭圆
N100
#24=25*SQRT[1-#26*#26/2500]；
计算变量#24坐标（直径值）
N110
G01X[2*#24]Z[#26-50]F0.1；
椭圆右端精加工
N120
#26=#26-0.1；
步长为0.1mm
N130
END1；
循环1结束
N140
G01X44.72Z-72.36F0.1；
3（图C）
N150
G02X60.0Z-100.0R30.0；
4（图C）
N160
G01G40U15.0F0.3；
X向切出至点5，并取消刀具半径补偿
N170
M03S800；
主轴正转，转速800r/min
N180
G70P60Q160；
G70循环精加工外轮廓
N190
G00X150.0Z150.0M05；
快退至换刀点，主轴停转
N200
M09
切削液关
N210
M30；
程序结束
5零件仿真加工及检验
5.1、仿真软件介绍
5.1.1软件简介
市面上的仿真软件有很多，例如：
南京斯沃和上海宇龙、，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。
通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。
斯沃数控仿真（数控模拟）软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。
具有、SIEMENS（SINUMERIK）、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。
斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件
5.1.2斯沃界面
1）打开软件，选择FANUC0iT
3）工作界面
5.2加工过程及程序仿真图形
1.导入程序
2.装入刀具
3.设置毛胚
4.对刀，输入刀补
5.开始加工
加工左端，因为有内部轮廓的加工，这里选择剖视模式，便于观察。
1）车端面
2）车外轮廓
3）钻孔钻一个φ30mm深度为38mm的孔
4）车内沟槽（B=5mm）
5）车内表面轮廓
6）车内螺纹
7）工件掉头
8）车右端椭圆、圆弧
工序10
工序20
心得体会
数控技术课程设计是很注重实际操作应用的一次设计，在做课程设计的工程中我遇到了许许多多的一系列的问题，有些问题通过与同学讨论以及询问得到了答案，但还有些一直也没有找到答案，一直徘徊在我的心头。
课程设计不仅暴露了我对于实际操作的缺乏经验，让我在设计过程中一次又一次的出现问题单总是找不到解决的方法。
但同样也增加了我各方面的知识。
为了完成设计，我一次又一次的编程，刚开始我以为会很容易。
一开始程序很快就编写出来了，我很直还检查了还几次，没想到一放到仿真模拟程序上去试车时，不是提示我程序编写错误，就是零件被车坏了。
苦恼了一次又一次，终于发现自己懂得哪些仅仅只是一些皮毛而已。
辛苦了一个星期课程设计总算是完成了。
我收获的有辛酸也有快乐。
我想我以后会更加注重自己的动手操作能力，一些设计都都离不开现实实际。
这次的设计我增加操作能力，对数控机床的操作有了更深入的熟悉与了解。
我也懂得了只有踏踏实实掌握好牢固的基础知识，在以后工作中才不会再犯同样的错误，通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。
结论总结如下：
1.对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。
而往往只是其中的一部分适合于数控加工。
这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
2.在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。
3.有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：
控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。
此外，程序太长会增加出错与检索困难。
因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。
参考文献
（1）数控编程与操作，主编：
顾晔张秀玲金山，人民邮电出版社；
（2）数控加工工艺与编程，主编：
杨丰黄登红，国防工业出版社；
（3）机械设计课程设计，主编：
陆玉，机械工业出版社；
（4）数控加工工艺基础，主编：
潭岭，重庆大学出版社；
（5）机械制造技术课程设计指导，主编：
宁传华，北京理工大学出版社。
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