数控设计课程设计说明书格式.docx
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数控设计课程设计说明书格式
《数控编程》课程设计
姓名：
郭俊超
系别：
机电工程学院
专业：
机械设计制造及其自动化
班级：
10机自本一班
指导教师：
陈小静
学号：
10050201037
新乡学院
2013年12月
前言3
一、任务说明4
1.1任务要求4
1.2任务内容概述4
二、数控加工工艺5
2.1工艺分析5
2.1.1.零件的工艺分析5
2.1.2.选择毛坯5
2.1.3.拟定工艺路线5
2.2确定装夹方案6
2.3数控机床的选择以及加工顺序6
2.4选择刀具和确定切削用量7
2.4.1刀具的选择7
2.4.2计算切削用量8
2.4.3.制定数控加工工序卡片8
2.5确定走刀路线10
三、数控加工程序的编制11
四、总结15
参考文献15
前言
数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件——机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行交换和放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件，所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。
数控编程及其发展数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。
在机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质上；最后输入到书空机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。
因此，把从零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。
课程设计任务说明书
一、任务说明
1.1任务要求
数控技术课程设计是学习数控技术课程后进行的一个重要的实践教学环节，可提高学生的数控编程能力，加深对数控原理及数控机床结构的理解，为学生进一步学习数控机床知识及从事相关工作打下基础。
本课程设计是学完数控技术之后，进行的实践性教学环节，它一方面要求学生能根据零件图，编制数控加工工艺，用ISO码编制数控加工程序，熟悉加工程序输入、检查、编辑及执行的方法，另一方面，为今后的毕业设计、今后从事数控加工进行一次综合训练。
1．培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生更深入掌握数控编程方法、数控原理等方面的知识。
2．使学生掌握数控加工工艺制定、手工编程方法。
3.掌握插补，刀补的使用方法。
【基本要求】掌握数控加工工艺特点及工序划分方法；掌握数控车床、铣床的手工及计算机辅助程序编写方法；掌握数控加工仿真的使用方法等。
1.2任务内容概述
根据相关的零件图及技术要求，进行相关数控加工工艺的制定，并用FUNUC数控系统（车削数控系统和铣削数控系统及加工中心）的编程指令编程，最后通过数控加工仿真软件加工出工件。
用数控编程做出以下基座零件
二、数控加工工艺
2.1工艺分析
2.1.1.零件的工艺分析
该零件主要有平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔磨孔及光加工方法选择原则。
2.1.2.选择毛坯
因零件不大，且较易加工，所以选择铸铁，选一个200X150X50的毛坯。
2.1.3.拟定工艺路线
中间Φ40孔的尺寸公差为H7，表面粗糙度要求较高，可采用钻——粗镗——精镗方案。
两端Φ13mm和Φ20mm孔处没有尺寸公差要求，可采用自由尺寸公差IT11-IT12处理，表面粗糙度要求不高，可采用钻Φ13mm——扩孔Φ20mm的方案；平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。
在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm,可采用粗铣——精铣方案。
选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。
2.2确定装夹方案
由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，加工上表面，Φ60mm外圆及其台阶面和孔系时可选用一面两孔定位方式，即以底面、Φ4H7和一个Φ13mm孔定位，选择上述装夹方式结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。
加工底面用夹具台虎钳。
工件装夹如下示
2.3数控机床的选择以及加工顺序
根据加工需要选择数控铣床XK714D，加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。
按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）——粗、精加工上表面——Φ60mm外圆及其台阶面——外轮廓铣削——精加工底面并保证尺寸40mm.
2.4选择刀具和确定切削用量
2.4.1刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、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。
图为一面选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
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，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。
曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀
数控加工刀具卡片
产品名称或代号
零件名称
基座
零件图号
程序号
工
步
号
刀
具
号
刀具名称
刀具型号规格
刀片
刀尖
半径
mm
备注
数量
材料
1
T01
硬质合金端面铣刀
Φ125mm
1
硬质合金
62.5
2
T02
硬质合金立铣刀
Φ63mm
1
高速钢
31.5
3
T03
钻头
Φ38mm
1
高速钢
19
4
T04
镗铣刀
Φ40mm
1
高速钢
20
5
T05
钻头
Φ18mm
1
高速钢
9
6
T06
硬质合金立铣刀
Φ25mm
1
硬质合金
12.5
编制
郭俊超
审核
郭俊超
批准
共页
第页
2.4.2计算切削用量
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。
切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
孔系加工切削用量见表2。
该零件材料切削性能较好，铣削平面、Φ60mm外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
N=1000v/3.14D
确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
Vf=Fn=Fn*Zn
背吃刀量的选择应根据加工余量确定。
粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。
在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。
半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。
精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm.
表2孔系加工刀具及切削用量参数
刀具编号
加工内容
刀具参数
主轴转速S/（r/min）
进给量f/（mm/min）
背吃刀量Ap/mm
01
Φ38钻孔
Φ38钻头
200
40
19
02
Φ40H7镗孔
镗铣刀
600
40
0.8
Φ40H7精镗
镗铣刀
500
30
0.2
03
2mmΦ13钻孔
Φ13钻头
500
30
6.5
2.4.3.制定数控加工工序卡片
零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作
表3.数控加工工序卡片
新乡学院机电工程学院
数控加工工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
数控技术课程设计
基座
铸铁
工序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
平口虎钳和一面两销
XK714D
数控车间
工
步
号
工步内容
刀
号
刀具
名称
刀具
规格
主轴
转速
r/min
进给
速度m/min
加工余量mm
备注
01
粗铣定位基准面（底面）
T01
硬质合金端面铣刀
Φ125
180
40
4
手动
02
粗铣上表面
T01
硬质合金端面铣刀
Φ125
180
40
4
手动
03
精铣上表面
T01
硬质合金端面铣刀
Φ125
180
25
0.5
手动
04
粗铣Φ60外圆及其台阶面
T02
硬质合金立铣刀
Φ63
360
40
5
手动
05
精铣Φ60外圆及其台阶面
T02
硬质合金立铣刀
Φ63
360
25
0.5
手动
06
钻Φ40H7底孔
T03
钻头
Φ38
200
40
2
手动
07
粗镗Φ40H7内孔表面
T04
镗铣刀
25x25
600
40
0.8
手动
08
精镗Φ40H7内孔表面
T04
镗铣刀
25x25
500
30
0.2
手动
09
粗铣外轮廓
T06
硬质合金立铣刀
Φ25
900
40
11
手动
10
精铣外轮廓
T06
硬质合金立铣刀
Φ25
900
25
22
手动
编制
郭俊超
审核
郭俊超
批准
共1页
第1页
2.5确定走刀路线
铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：
（1）编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。
（2）编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。
（3）对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。
（4）Z轴方向的零点一般设在工件表面。
本设计选择Φ40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。
按工序编制各部分走刀路线：
（1）选一个200X150X50的毛坯
（2）粗铣定位基准面（底面），采用平口钳装夹，在MDI方式下，用Φ125mm平面端铣刀，主轴转速为180r/min，可以用LCYC75指令铣基准面，主要确定几个R参数：
R101=5R102=3R103=0R104=2R116=0R117=0R118=200R119=150R120=0R121=4R122=100R123=100R124=1R125=1R126=2R127=1
（3）粗铣上表面，将初铣的底面反过来，（注意上表面应露出超过25mm）进行粗铣上表面，进给速度为100mm/min其余与步骤1相同。
（4）精铣上表面，进给速度为25mm/min，其余同步骤1
（5）粗铣Φ60外圆及其台阶面，在手动方式下，用Φ63平面端铣刀，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个Φ62的圆（注意刀具补偿）每刀进4mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉，再进4mm，直到把铣到20mm处为止；
（6）精铣Φ60的外圆及其台阶，将粗铣时留下的余量铣到，进给率应适当降低一些
（7）钻Φ4循环Φ40H7的底孔，在MDI方式下，用Φ38的钻头，主轴转速为200r/min可以用深孔钻削LCYC83，其中主要R参数：
R101=5R102=3R103=0R104=40R105=1R107=50R108=80R109=2R110=3R111=1R127=1
（8）粗镗Φ40H7内孔表面，使用镗刀，刀杆尺寸为25x25mm，主轴转速为600r/min使用LCYC85循环，其主要参数：
R101=5R102=3R103=0R104=40R105=1R107=60R108=100
（9）精镗Φ40H7内孔表面，主轴转速为600r/min
（10）钻2mmxΦ13mm螺孔，在MDI方式下，用Φ40H7的钻头，主轴转速为600r/min。
（11）粗铣外轮廓，装夹方式如图4，在手动方式下，用Φ25mm平面立铣刀，主轴转速为900r/min，主轴转速为360r/min，粗铣时的横向进给率为100mm/min，纵向进给率为50mm/min，先铣一个深4mm的外轮廓（注意刀具补偿）每刀进4mm，再依次将圆扩大，重复进行，直到把毛坯上多余的部分都铣掉
（12）精铣刀外轮廓，在手动的方式下进行用Φ25mm平面立铣刀，主轴转速为900r/min，在Z轴方向不分层，一次铣到位。
三、数控加工程序的编制
具体编程如下
铣底面，用Φ125应质合金端面铣刀
LI001
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N30GOOXOYO
N40Z5
R101=5R102=3R103=0R104=5R116=0R117=0R118=170R119=110R121=4R122=100R123=50R124=1
R125=1R126=2R127=1
N50LCYC75
N60G00Z40
N70M30
用Φ125应质合金端面铣刀
LI002
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N30GOOXOYO
N40Z5
R101=5R102=3R103=0R104=5R116=0R117=0R118=170R119=110R121=4R122=100R123=50R124=1
R125=1R126=2R127=1
N50LCYC75
N51M30
换刀，用Φ63应质合金立铣刀，对刀
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N55G00Z20T2D2
N60G00X30Y30G41
N70G01Z-9
N80G02X30Y30CR=30
N90G01Z-13
N100G02X30Y30CR=30
N105G01Z-17
N110G02X30Y30CR=30
N120G01Z-18.5
N130G02X30Y30
N140G01Z-19
N150G02X30Y30CR=30
N160G00Z5
N165M30
换刀，换Φ38的钻头，对刀
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N170G00X0Y0G40T3D1
R101=5R102=3R103=0R104=40R105=1R107=50R108=80R109=2R110=3R111=1
R127=1
N180LCYC83
N185M30
换刀，换Φ40H7镗孔刀，对刀
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N30GOOXOYO
N190G00Z10T4D1
R101=5R102=3R103=0R104=40R105=1R107=60R108=100
N200LCYC85
N205M30
换刀，换Φ13的钻头.对刀
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N210G00X80Y0
R101=5R102=3R103=0R104=22R105=1
107=50R108=80R109=2R110=3R111=1
R127=1
N220LCYC83
N230G00X-80Y0
N240LCYC83
N250G00Z20
N260G00X91Y0G42
N270G01Z-23
N280G02X91Y0CR=11
N290G01Z-27
N300G02X91Y0CR=11
N310G01Z-31
N320G02X91Y0CR=11
N330G00Z5
N340X-91Y0
N350G01Z-23
N360G02X91Y0CR=11
N370G01Z-27
N380G02X91Y0CR=11
N390G01Z-31
N400G02X91Y0CR=11
N410G00Z5
M30
换刀，换Φ25硬质合金立铣刀，换装夹方式，对刀
N10G94G90G54G17G71
N20S1000M03
N30GOOX0Y0
N420G00X69.24Y-17.11G42
N430G01Z-10
N440G03X69.24Y17.11CR=20
N450G01X13.87Y46.6
N460G03X-13.87Y46.6CR=30
N470G01X-69.24Y17.11
N480G03X-69.24Y-17.11CR=20
N490G01X-13.87Y-46.6CR=30
N500G03X13.87Y-46.6CR=30
N510G01X69.24Y-17.11
N520G01Z-15
N530G03X69.24Y17.11CR=20
N540G01X13.87Y46.6
N550G03X-13.87Y46.6CR=30
N560G01X-69.24Y17.11
N570G03X-69.24Y-17.11CR=20
N580G01X-13.87Y-46.6CR=30
N590G03X13.87Y-46.6CR=30
N600G01X69.24Y-17.11
N610G01Z-20
N620G03X69.24Y17.11CR=20
N630G01X13.87Y46.6
N640G03X-13.87Y46.6CR=30
N650G01X-69.24Y17.11
N660G03X-69.24Y-17.11CR=20
N670G01X-13.87Y-46.6CR=30
N680G03X13.87Y-46.6CR=30
N690G01X69.24Y-17.11
N700G01Z-25
N710G03X69.24Y17.11CR=20
N720G01X13.87Y46.6
N730G03X-13.87Y46.6CR=30
N740G01X-69.24Y17.11
N750G03X-69.24Y-17.11CR=20
N760G01X-13.87Y-46.6CR=30
N770G03X13.87Y-46.6CR=30
N780G01X69.24Y-17.11
N790G01Z-28
N800G03X69.24Y17.11CR=20
N810G01X13.87Y46.6
N820G03X-13.87Y46.6CR=30
N830G01X-69.24Y17.11
N840G03X-69.24Y-17.11CR=20
N850G01X-13.87Y-46.6CR=30
N860G03X13.87Y-46.6CR=30
N870G01X69.24Y-17.11
N880G00Z20
M30
四、总结
两个星期以来，从开始到课程设计完成，每一步对我们来说都是新的尝试和挑战，在做这次课程设计的过程中我学到很多，无论到无论做什么事情都要用心去做，才会使自己更快乐的成长。
我相信，通过这次的实践，我对数控加工能更进一步了解，并使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。
通过本课程的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。
经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和适用范围有了较深刻的了解，基本掌握数控机床刀具的选用方法，经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的基本原理、定位方式与定位原件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解，经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、几点坐标、辅助程序端的数值极端有了进一步的认识。
另外，我还学会了利用AUTOCAD软件负主队零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床输入加工等许多技术和方法。
工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中通过自己不断的学习，尤其是自主学习，和实践以及经验，我克服了许多的难题，这种成就感使我感到十分的喜悦和兴奋。
通过本设计的实践，我真切体会到理论与生产实践相结合。
教材中学到许多知识在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调整、修改才最终完成了零件的加工。
看到自己加工出的合格的零件，我对我自己和我所学的专业更加充满了信心！
参考文献
[1]董玉红主编.数控技术（第二版）。
高等教育出版社，2012年11月
[2]高凤英主编.数控机床
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