数控车床零件加工.docx
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数控车床零件加工
前言
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
我国数控车床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。
目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。
根据不同的市场定位和需求，数控车床可分为经济型数控车床和全功能型数控车床。
下面结合宝鸡机床厂数十年研制和生产数控车床的经验和实践，谈谈我国数控车床在结构方面的现状及今后数控车床的整体发展趋势。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
当前数控车床呈现以下发展趋势。
1.高速、高精密化、高速、精密是机床发展永恒的目标。
随着科学技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也愈来愈高。
为满足这个复杂多变市场的需求，当前机床正向高速切削、干切削和准干切削方向发展，加工精度也在不断地提高。
另一方面，电主轴和直线电机的成功应用，陶瓷滚珠轴承、高精度大导程空心内冷和滚珠螺母强冷的低温高速滚珠丝杠副及带滚珠保持器的直线导轨副等机床功能部件的面市，也为机床向高速、精密发展创造了条件。
数控车床采用电主轴，取消了皮带、带轮和齿轮等环节，大大减少了主传动的转动惯量，提高了主轴动态响应速度和工作精度，彻底解决了主轴高速运转时皮带和带轮等传动的振动和噪声问题。
采用电主轴结构可使主轴转速达到10000r/min以上。
直线电机驱动速度高，加减速特性好，有优越的响应特性和跟随精度。
用直线电机作伺服驱动，省去了滚珠丝杠这一中间传动环节，消除了传动间隙（包括反向间隙），运动惯量小，系统刚性好，在高速下能精密定位，从而极大地提高了伺服精度。
直线滚动导轨副，由于其具有各向间隙为零和非常小的滚动摩擦，磨损小，发热可忽略不计，有非常好的热稳定性，提高了全程的定位精度和重复定位精度。
通过直线电机和直线滚动导轨副的应用，可使机床的快速移动速度由目前的10～20m/mim提高到60～80m/min，甚至高达120m/min。
2.高可靠性。
数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标。
数控机床能否发挥其高性能、高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。
3.数控车床设计CAD化、结构设计模块化 。
随着计算机应用的普及及软件技术的发展，CAD技术得到了广泛发展。
CAD不仅可以替代人工完成繁琐的绘图工作，更重要的是可以进行设计方案选择和大件整机的静、动态特性分析、计算、预测及优化设计，可以对整机各工作部件进行动态模拟仿真。
摘要
数控技术是制造自动化的关键基础,是现代制造装备的灵魂核心,是国家工业和国防工业现代化的重要手段,关系到国家战略地位,体现国家综合国力水平,其水平的高低和数控装备的拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。
通过对零件的加工过程分析设计，以提高数控加工的效率，提高数控加工的精度，以期对未来的数控发展、研究、探讨提供基础的理论借鉴。
Abstract
NCmanufacturingautomationtechnologyisthekeybasis,isthesoulofmodernmanufacturingequipmentcoreisthecountry'smodernindustryandthedefenseindustryanimportantmeansofabearingonthestatestrategicposition,thelevelofChina'soverallnationalstrength,itslevelandthelevelofCNCequipmentwiththenumberisameasureofacountryanimportantindicatorofindustrialmodernization.ThroughpartsofthedesignprocesstoimprovetheefficiencyofCNCMachining,CNCMachiningimprovetheaccuracywithaviewtothefutureofNCdevelopment,astudyonthetheoryprovidethebasisforreference.
关键词
数控加工工艺过程；加工工序；加工方案；数控机床；自动编程技术
Keywords
NCmachiningprocess；processes；processingprogram；CNCmachinetools；automaticprogrammingtechnology
引言1
摘要2
关键词2
一、零件分析4
二、工艺分析6
三、工艺过程及卡片6
四、加工工序及卡片8
五、有关编程尺寸的计算和程序13
六、零件程序15
参考文献16
致谢16
数控车床零件加工
设计目的：
1、能对数控车床零件进行加工工艺分析，制定有关卡；
2、掌握常见数控车削零件的编程，并能运用有关编程软件对复杂零件进行自动编程；
3、掌握数控车床日常保养与维护。
一、零件分析
装配图
此零件为45＃
毛坯为模锻件
硬度为HRC26—36
为中批量生产类型产品
技术要求：
1、中批量生产条件编程
2、不准用砂布及锉刀等修饰表面
3、未注倒角1x45,粗糙度3.2,
未注公差尺寸按GB1804-M
5、端面允许打中心孔
6、工件1毛坯尺寸100x75，工件2的毛坯尺寸120x75。
二、工艺分析
1．技术要求分析
零件1由径内孔ø50的外圆柱面，ø56+0.0350的外圆柱面，ø58,宽20+0.0800.030的外环切槽，ø42的内环切槽，角度为7.6º的椎孔ø40+0.0450的内孔，ø66+0.0350的外圆柱面等构成。
零件2左端由ø40-0.02-0.04的外圆面，ø42.422的外圆面，3X1的外环槽，ø70+0.050+0.020的左端面，右端由R8的圆弧，3XC1和3X2的两个外环槽，ø56±0.020的外圆面，ø38±0.1的外圆面和M33X1.5的螺纹组成。
该零件结构复杂，加工表面比较多，而且精度要求很高，适合于数控车床加工。
2．定位基准
零件先在铣端面打中心孔机床上完成两端面及中心孔的加工，为下道工序提供了定位基准。
零件1先左端车之后，再以车的外圆及端面为精基准，然后再加工右端的各部以及加工内腔和内槽零件2先车左端和槽之后，上道加工有面为基准再加工右端各部及槽，最后切螺纹。
3．加工方案的拟定
零件1
两端面和中心孔铣端面——钻中心孔
左端外圆各部粗车——精车
右端外圆及圆弧粗车——精车
环槽车
内孔及锥面钻孔——精镗
内槽车
零件2
两端面和中心孔铣端面——钻中心孔
左端外圆及锥面粗车——精车
环槽车
右端外圆及锥面粗车——精车
环槽车
螺纹车
4．加工设备的选择
铣端面打中心孔采用铣端面打中心孔机床，钻孔在摇臂钻床钻孔，零件1、2其余外圆及锥面、环槽、内孔及螺纹，都在数控车床上加工。
三、工艺过程及卡片
加工表面的尺寸精度和形状精度。
对于件1
ø56+0.0350的小外圆面ø58±0.1的中外圆面ø66+0.0350的大外圆面，外环槽的尺寸时性精度要求是20右端面直径尺寸ø70+0.050-0.020，ø58外圆左端面到外环槽左端面的尺寸要求25±0.03。
各加工表面之间以及加工表面与不加工表面这之间相对位置精度。
件1R18与件2部分的衔接应有间隙在0.05-0.15之间面A相对于面B的跳度0.02。
件1与件2有同轴度要求，且同轴度的尺寸公差为0.15。
加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求。
件1外表面和内孔表面各部的粗糙度为1.6，外圆面50的表面粗糙度为3.2。
加工余量的选择
影响加工余量大小的因素：
加工余量的大小对于工件的加工质量生产效率和生产成本均有较大影响。
加工余量过大，不仅增加机械加工的劳动量，降低成了生产率，而且增加材料、工具和电子消耗，加工成本增高。
零件1
零件名称
零件材料
毛坯种类
毛坯硬度
毛重
净重
车型
45﹟
模锻件
棒料
26—36HRC
工序号
工序名称
设备名称
夹具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
冷却液
1
铣端面打中心孔
铣端面打中心孔机床
随机夹具
90
180
300
1200
50
47.1
2
粗精车左端外圆
数控车床
随机夹具
100
600
56.1—103
乳化液
3
钻孔
摇臂钻床
专用夹具
111.2
180
13.57
4
粗精车右端外圆各部
数控车床
随机夹具
100
600
56.1—103
乳化液
5
精镗孔
数控车床
随机夹具
100
800
80
乳化液
6
切环槽
数控车床
随机夹具
30
300
40
乳化液
零件2
零件名称
零件材料
毛坯种类
毛坯硬度
毛重
净重
车型
45﹟
模锻件
26—36HRC
工序号
工序名称
设备名称
夹具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
冷却液
1
铣端面打中心孔
铣端面打中心孔机床
随机夹具
90
180
300
1200
50
47.1
2
粗精车左端外圆及锥面
数控车床
随机夹具
100
600
56.1—103
乳化液
3
切环槽
数控车床
随机夹具
30
300
40
乳化液
4
粗精车右端外圆各部
数控车床
随机夹具
100
600
56.1—103
乳化液
5
切环槽
数控车床
随机夹具
30
300
40
乳化液
6
切螺纹
数控车床
随机夹具
1．5
300
30
四、加工工序及卡片（把表格内容居中）
零件1：
1
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
1
铣端面打中心孔
专用夹具
铣端面打中心孔机床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
铣端面：
保证尺寸：
94Ra3.2
圆盘铣刀
0—150；0.02深度尺样板/
90
300
50
2
打中心孔：
保证尺寸：
5—5.1ø4ø126.0Ra3.2
中心钻
180
1200
47.1
2
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
2
粗精车左端外圆柱面
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
径向尺寸ø50208ø56+0.0350
机夹式外圆车刀
0-150；0.02游标卡尺；50-75千分尺
100
600
56.1—103
3
（工厂）
工序卡片
产品名称或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
3
钻孔
专用夹具
摇臂钻床
4
粗精车右端外圆各部
随机夹具
数控车床
5
精镗孔
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
25±0.03ø40+0.04503220+0.080+0.030R5R18ø70+0.050-0.020Ra1.6
机夹式外圆车刀
0—150；0.02游标卡尺
100
600
56.1—103
2
保证尺寸：
20+0.080+0.0307.6°3X12058Ra1.3
Ø36钻头；
内孔镗刀
0—150；0.02深度尺样板
100
800
80
4
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
6
切内环槽
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
１
保证尺寸：
3X132Ra1.6
内孔切槽刀
0—150；0.02内径千分尺
30
300
40
零件2：
1
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
1
铣端面打中心孔
专用夹具
铣端面打中心孔机床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
铣端面：
保证尺寸：
114.947Ra3.2
圆盘铣刀
0—150；0.02深度尺样板/
90
300
50
2
打中心孔：
保证尺寸：
5—5.1ø4ø126.0Ra3.2
中心钻
180
1200
47.1
2
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
2
粗精车左端外圆及锥面
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
ø42.422267.6°Ra1.6Ra3.2
机夹式外圆车刀
0—150；0.02游标卡尺
100
600
56.1—103
3
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
3
切环槽
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
3X120ø40-0.01-0.04Ra1.6
切槽刀
0—150；0.02游标卡尺
30
300
40
4
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
4
粗精车右端外圆各部
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
ø33ø70+0.050+0.020ø38±0.1ø56±0.020Ra3.2Ra1.6R8
机夹式外圆车刀
0-150；0.02游标卡尺
100
600
56.1—103
5
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
5
切环槽
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
3X23X113Ra3.2
切槽刀
0—150；0.02游标卡尺
30
300
40
6
（工厂）
工序卡片
产品名称、或代号
零件名称
材料
零件图号
工序号
工序内容
夹具
使用设备
车间
6
切螺纹
随机夹具
数控车床
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速（r/min）
切削速度（m/min）
1
保证尺寸：
MRa3.2
60°螺纹刀
Ø33的塞尺
1.5
300
30
五、有关编程尺寸的计算和程序
该零件的好多尺寸都有很高的精度要求,要想达到上述的精度要求,就要对有关的尺寸进行修改,考虑到车削外圆时刀具的磨损及让刀具变形,实际上加工的尺寸不能达到应有的要求,所以必须按平均尺寸确定编程尺寸.但这些尺寸一改,其他尺寸保持晃变,则有关圆弧的几何位置关系就不能保持,所以必须按前述步骤对有关尺寸进行修正,以确定编程尺寸值.
（1）将精度高的基本尺寸换算成中间尺寸
ø56+0.0350改为ø56.03
20+0.0800.030改为20.05
ø40+0.0450改为ø40.02
ø38±0.1改为ø38
ø40-0.02-0.04改为ø39.99
ø70+0.050+0.020改为ø70.03
ø56±0.020改为ø56
ø66+0.0350改为ø66.020
（2）保持原有关圆弧相切的几何关系,修改其他精度低的尺寸使之协调
（3）按调整后的尺寸计算有关未知节点的尺寸经过计算,各有关节点有坐标尺寸值（保留小数点后3位）如下：
主要是在零件1和零件2的人关圆弧的连接点上,这两个点的坐标分别是
零件1上R5与R18的连接点X=67Z=-1.8
零件2上R8R与48的连接点X=68.5Z=-1.1
零件1上内部孔锥面的直径ø42.656
（4）现代CAD／CAM技术的发展和进步使得数控加工的自动编程方法和过程发生了很大变化。
一般而言，对于简单或规则的表面加工编程并不需要借助CAD／CAM系统，可在加工中心的操作面板，直接输入指令代码进行，必须在加工零件具有复杂的曲面或具有不规则的曲线轮廓的零件时，才真正需要引入自动编程系统，根据目前CAD／CAM软件系统的流派，自动编程技术可分为两种：
若基特征的编程技术和基于曲面模型的自动编程技术。
由于目前CAM系统在CAD／CAM系统中仍处于相对独立的状态，这两种自动编程技术都需要在引入与切削用量，因而其编程过程基本相同。
有关的程序如下：
六、零件程序：
零件1程序：
01001
N10G92X100.Z20.
N20T0101;（外圆车刀）
N30M03S600M08;
N40G90G00X50.Z2.M08;
N50G71U1.0R1.5P50Q90X0.5Z0.5F80;
N60G01Z-20;
N70X56.3;
N80Z-28.;
N90X66.3;
N100G70P50Q90S800F60;
N110G00X80Z100M09
N120M05;
N130M30
01002
N10G92X100.Z20.;
N20T0101;
N30M03S600M08;
N40G90G00X71.Z2.;
N50G71U1.0R1.5P50Q90X0.5Z0.5F80;
N60G01Z0;（外圆切削循环）
N70G03X67.Z-8R18;
N80G20X66.5Z-10.R5;
N90G01Z-66.F100;
N100G71P50Q60S800F60;
N110G00X100.Z100.
N120T0202;（宽5的切槽刀）
N130G00X75.Z-41.
N140M03S300
N150G01X58.F30;
N160X70.F50;
N170Z-36.;
N180X58.F30;
N190X70.F50;
N200Z-32.;
N210X58.F30;
N220X70.F50;
N230Z-27.
N240X58.F30;
N250X58.F30;
N260X70.F50;
N270Z-22.;
N280X58.F30;
N290X70.F50;
N300Z-20.3;
N310X58.F30;
N320X70.F50;
N330Z-40.;
N340G00X80.Z100.M09;
N350M05;
N360M30
O1003
N10G92X100.Z20.;
N20T0303;（内孔镗刀）
N30M03S600M08;
N40G90G00X32.Z2.;
N50G71U1.0R1.5P50QX0.5Z0.5F80;
N60G01X42.656;（外圆切削循环）
N70Z0;
N80X40.02Z-20.;
N90Z-52.;
N100X30.;
N110G00Z10.;
N120G00X100.Z100.;
N130T0404;（内孔切槽刀）
N140M03S300;
N150G00X30.Z5.;
N160G01Z-52.
N170X42.02F40;
N180X30.F60;
N190G00Z10.
N200X100.Z100.M09;
N210M05;
N220M30
零件2的程序：
02001
N10G92X100.Z20.;
N20T0101;
N30M03S600M08;
N40G90G00X75.Z2.;
N50G71U1.0R1.5P50Q110X0.5Z0.5F80;
N60G00Z0;（外圆切削循环）
N70G01X39.97;
N80X36.97Z-1.5;
N90Z-29.;
N100X42.422Z-49.;
N110X71.;
N120Z-55.;
N130G70P50Q110S800F60;
N140G00X100.Z100.;
N150T0505;（宽为3的切槽刀）
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