数控零件图加工与分析.docx
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数控零件图加工与分析
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前言
数控技术是现代重要的机电一体化高新技术,也是高精度.高生产率．高柔
性．高自动化的数控设备和数控机床的核心技术。
数控技术的发展和应用水平，
在很大程度上标志综合国力的水平，也是实现制造系统自动化.柔性化.集成化和
系统化的基础。
另外数控技术已成为现代制造技术的基础，数控机床已成为组成
现代机械制造生产系统，实现设计（CAD）、制造（CAM）、检验（CAT）与生产
管理等全部生产过程自动化的基本设备。
随着机电技术、伺服驱动技术和计算
机控制技术在机床上的普及应用，数控机床的机械结构也在不断地改进和完善。
摘要：
本文较全面的介绍了数控技术和数控机床的基本知识，并结合实际生
产的实例介绍了数控编程在实际生产中的应用，进一步将理论与实际结合起来，
其中数控加工工艺和数控加工编程的步骤与方法更是说明了要掌握数控加工，不
仅要有一定的专业知识更要具有与专业相关的其它知识如：
机械制造技术和工程
材料与材料成型工艺以及涉及到电器方面的相关知识，从数控机床的工作原理到
数控机床的组成分类及特点都明确的介绍了数控机床不仅是一个纯机电一体化
产品，而且还是一个具有划时代意义的高科技含量的机器，它应用领域之广泛在
实际的生产中提高了生产率，节约了时间，创造了更高的价值，同时其加工精度
高、加工质量好，备受广大机床需求量大的厂家喜爱。
它充分发挥了微电子、计
算机技术特有的优点，易于实现信息化、智能化和网络化，科较容易组成各种先
进制造系统，如：
FMS、FTL、FA和CIMS等，能最大限度的提高工业生产效
率。
关键词：
数控技术制；数控机床；数控加工与编程；数控加工工艺
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第一章
数控简介…………………………………………………………………1
第二章
1．零件图工艺分析………………………………………………………3
2．加工工艺路线设计……………………………………………………4
3．工序设计………………………………………………………………5
4.加工阶段的确定………………………………………………………6
5．选择切削用量…………………………………………………………7
6．选择刀具……………………………………………………………11
7．编写程序……………………………………………………………12
致谢……………………………………………………………………20
参考文献………………………………………………………………21
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第一章
数控简介
数控（英文名字：
NumericalControl简称:
NC）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。
数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序
控制，因此数控也称为计算机数控（ComputerNumericalContr
ol），简称CNC，国外一般都称为CNC，很少再用NC这个概念
了。
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，香农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。
现在，数控技术也叫计算机数控技术（CNC，ComputeNu
mericalControl），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技
术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运
动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。
由于采用计算机替代原
先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入操作指令的存贮、处
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理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软
件来完成，处理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或
液压执行元件带动设备运行。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技
术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新
兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，
如数控机床等。
其技术涉及多个领域：
（1）机械制造技术；
（2）信息
处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）
传感器技术；（6）软件技术等。
数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能
技术和最基本的装备。
世界各国信息产业、生物产业、航空、航
天等国防工业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高
对市场的适应能力和竞争能力。
工业发达国家还将数控技术及数
控装备列为国家的战略物资，不仅大力发展自己的数控技术及其
产业，而且在"高精尖"数控关键技术和装备方面对我国实行封锁
和限制政策。
因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已
成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的
重要途径。
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第二章
1、零件图工艺分析。
（1）根据零件1分析，该零件表面由内外圆柱面、内圆锥面、槽、逆
圆弧及外螺纹等表面形成的，其中多个直径尺寸有较高的尺寸精度和
表面粗糙度的要求。
零件尺寸的标注完整，符合数控尺寸标注要求；
零件描述完整；零件材料为45＃钢，加工切削性能加好，y硬度要求
为HRC25~35。
通过上述分析，可以采取一下几点工艺措施：
①对图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取平均值，
而取基本尺寸即可。
②左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左
右端面车出来。
③内孔尺寸较小，镗锥孔和切槽及圆弧时需要掉头装夹。
零件2分析，该零件表面由外圆锥面，顺圆弧及内螺纹孔和内圆弧孔
等表面形成的，其中多个直径尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度的
要求。
零件尺寸的标注完整，符合数控尺寸标注要求；零件描述完整；
零件材料为45＃钢，加工切削性能加好，y硬度要求为HRC25~35。
通过上述分析，可以采取一下几点工艺措施：
①对图样上带公差的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取平均值，
而取基本尺寸即可。
②左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应该先将左
右端面车出来。
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加工球头偏心套选用毛坯为ф65×130mm的棒料（记为零件一）
加工薄壁偏心套选用毛坯为ф65×70mm的棒料（记为零件二）
加工双锥螺套选用毛坯为ф65×85mm的棒料（记为零件三）
加工多阶套选用毛坯为ф70×85mm的棒料（记为零件四）
2.加工工艺路线设计
2.1确定典型表面的加工方法和加工方案。
外圆面选用车削加工，在卧式车床上进行（粗车-半精车）
不通孔加工选用粗镗-半精镗
2.2划分加工阶段
先加工表面，再加工孔和螺纹
2.3划分工序
①按安装次数划分工序。
以每一次的装夹作为一道工序。
零件1需要
两面加工，即先加工其左端面，再加工其右端面。
②按加工部分划分工序。
按零件的结构特点分成几个加工部分，每一
部分作为一道工序。
③按所用刀具划分工序。
为了减少换刀次数，减少换刀时间和尽可能
缩短走刀路线，减小不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加
工零件，即用同一把刀具或同一类刀具加工完成零件上所有需要加工
的部位，以达到节省时间、提高效率的目的。
④按粗、精加工划分工序。
对易变形或精度要求较高的零件常按粗、
精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工，再精加工，对轴上有孔、
螺纹加工的工件，应先加工表面而后加工孔、螺纹。
此时，可用不同
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的机床或不同的刀具顺次同步进行加工。
对单个零件要先粗加工、半
精加工，而后精加工。
或者一批零件，先全部进行粗加工、半精加工，
左后进行精加工。
通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面
粗、精加工完毕后，再加工零件的其他表面；否则，可能会在对新的
表面进行打切削两加工过程中，因切削力太大而引起已精加工完成的
表面变形。
2.4安排加工顺序
机械加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯的状况，以及定位、安
装与夹紧的需要来考虑，一般应遵以下原则：
①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。
②以相同的安装方式或使用同一把刀具加工的的工序，最好连续进
行，以减少重新定位或换刀所引起的误差。
③先经行内腔加工，再进行外形加工。
一步一步加工完毕。
3、工序设计
3.1机床的选择
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6240数控车床。
3.2确定定位基准和装夹方案。
①内孔加工
定位基准：
内孔加工时以外圆定位。
装夹方式：
用三爪自动定心卡盘夹紧。
②外轮廓加工
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定位基准：
确定零件轴线为定位基准。
装夹方式：
加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需
要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中
心孔并用尾座顶尖紧以提高工艺系统的刚性。
3.3确定走刀路线和安排工步顺序。
加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，
在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。
结合本零件的结构特
征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。
由于该零件为单件
小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路
线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。
4.加工阶段的确定:
按照零件的外形，可以按照以下顺序进行加工：
球头偏心轴
1.加工零件的右端外轮廓至82mm
2.切4×∮20mm槽
3.加工零件的左端的外轮廓
薄壁偏心套
1.加工毛坯的外轮廓至45mm
2.钻∮30mm的孔至43mm
3.钻∮60mm的孔至30mm
4.从长40mm处切断
双锥螺套
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（从左至右加工）
先加工毛坯的外轮廓至60mm
1.切∮45×5mm的槽
2.钻∮21mm的孔至60mm
3.钻∮28~∮24mm的锥孔至16mm处
（从右端开始加工）
4.钻∮40的孔至10mm处
5.车M48×2mm的外螺纹
多阶套
（从左至右加工）
1.加工零件的外轮廓至70mm处
2.切14×∮65mm的槽和72×12mm的槽
3.钻∮38mm的孔至68mm处
4.钻∮52mm的孔至20mm处
5.钻∮62mm的孔至9mm处
（从右端加工）
6.钻∮42mm的孔至35mm处
7.钻∮46mm的孔至27mm处
8.钻∮62mm的孔至7mm处
9.车5×∮50的退刀槽
10.车∮48×2的内螺纹
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5.选择切削用量
1.切削用量的选择
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。
切削用量的选用原则是：
保证零
件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具的切削性能，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。
【1】确定主轴转速n（r/min）
①光车时主轴转速
光车时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀
具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度vc（m/min）来确定。
切削速度为切削用量中对切削加工影响最大的因素。
增大切削速
度，可提高切削效率，减小表面粗糙度值，但却使刀具耐用度降低。
因此，要综合考虑切削条件和要求，选择适当的切削速度。
通常以经
济切削速度切削工件。
经济切削速度是指刀具耐用度确定为60～
100min的切削速度。
切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实
践经验确定。
需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，
因而切削速度不能太低。
切削速度确定之后，用下式计算主轴转速：
1000vc
n=
（2—1）
d
式中n————工件或刀具的转速，r/min；
vc————切削速度，m/min；
D————切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，mm。
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零件1
1000vc
n=
光车时主轴转速
d
=1000×160/3.14×60
≈849
零件2
1000vc
d
光车时主轴转速n=
=1000·160/3.14·60
≈849
（2）车螺纹时主轴转速
在切削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大
小、驱动电动机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，
故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。
如大多数普
通型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下：
1200
n≤
—k
（2—2）
P
式中n——主轴转速，r/min；
P——工件螺纹的螺距或导程，mm；
k——保险系数，一般取为80。
零件1
车螺纹时主轴转速
n≤1200/3-80
≤320
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【2】确定进给速度vf（mm/min）
进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给
速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。
进给
速度包括纵向进给速度和横向进给速度。
一般根据零件的表面粗糙
度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取每转进给量f，
再按下式计算进给速度：
vf=fn
（2—3）
式中f——每转进给量，mm/r。
式中每转进给量f，粗车时一般选取为0.3～0.8mm/r，精车时常取
0.1～0.3mm/r，切断时常取0.05～0.2mm/r。
【3】背吃刀量ap的确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来确定。
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，
提高生产率。
为了保证加工表面质量，可流少许加工余量，一般为
0.2～0.5㎜。
在进行粗车、精车时，切削用量可采用一下原则:
①粗车时，首先优先选大的背吃刀量，其次选择较大的进给量f最后
确定合理的切削速度v。
增大背吃刀量可使走刀次数减少，增大进给
量f有利于断屑，这样选择有利于提高生产率，减少刀具消耗，降低
加工成本。
②精车时，应选用较小的切削深度和进给率，尽可能选用较高的切削
速度。
在切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，可选择低速来进
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行精车。
精车时加工精度和表面质量要求较高，加工余量小儿均匀。
因此选择精车切削用量的出发点是在保证达到加工质量要求的前提
下，尽可能提高生产率。
提高切削速度，可使切削变形、切削力减小，
而且能抑制积削瘤和鳞刺的产生。
增大进给量，有利于断屑，但使残
留表面积高度和切削力增大。
增大切削深度，会使切削力显著增加，
对加工质量不利。
6.刀具的选择
加工刀具为93°外圆车刀（T0101），宽3mm切槽刀（T0202）和外螺
纹车刀（T0303）60°，∮20的麻花钻（T0404）
换刀点的确定：
X、Z坐标为（100,150）
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7.编程
编程（毛坯为∮60）
工序卡一
零件名称
零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重净重
45＃钢
主轴切削速
进给量
工序号工序名称设备名称
夹具
转速
度
mm/r
r/min
m/min
TND360
三爪
卡盘
三爪
卡盘
三爪
卡盘
件一
件一
件一
车外圆
0.3
1200
160
0.36
0.036
0.216
数控车床
TND360
数控车床
TND360
数控车床
内螺纹加
工
0.2
切断
0.3
720
工序一刀具卡
编号刀具名称刀具规格/mm数量
用途
备注
T0101
T0202
外圆刀
切槽刀
1
1
车外轮廓
切槽
93°
3
菱形刀片
T0303外螺纹刀
60°
1
车螺纹
三角形螺纹刀片
零件一数控加工程序单
（程序名）
（顺（程序内容）
序号）
（程序名注释）
（程序段注释）
O0001
N1
N2
N3
M03S1200;
T0101;
G00X80.Z80.;
选择刀具
快速移动刀具到加工起始点
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N4
G41G01X63.Z2.;
G71U2.R1.;
建立刀尖圆弧半径补偿
外圆粗车复合循环加工
N5
N6
G71P10Q20U1.W0.5F0.2;
N10G01X36.;
Z0.;
N7
N8
N9
X39.9Z-20.;
X51.954;
N10
N11
N12
N13
N14
N15
N16
N17
N18
N19
N20
N21
N22
N23
N24
N25
N26
N27
N28
N29
N30
N31
N32
N33
N34
N35
N36
N37
N38
N39
N40
N41
Z-38.2;
X47.954Z-40.2;
X42.;
G02X32.Z-48.97R15;
X38.6Z-58.118R15.;
G03X31.984Z-105.691;
G01Z-119.2;
X39.984Z-120.2;
X80.;
N20G00Z80.;
G70P10Q20F0.05;
G40;
精加工
取消刀尖圆弧半径补偿
换刀
T0202；
G00X80.;
Z-124.8;
G01X-2.;
G01X-2.;
Z80.;
返回
M30;
O00002；
M03S1200;
T0202;
G00X60.Z2.;
G71U1W0.5;
G71P10Q20U0.05W0.01F0.1;
N10G01X24.;
Z0.;
快速移动刀具到加工起始点
外圆粗车复合循环加工
X21.7Z-2.;
Z-25.;
N20Z2.;
G70P10Q20F0.05;
精加工
N42G00X100Z100;
刀具退刀
N43
N44
T0303;
换刀
G00X217Z2.;
快速移动刀具到加工起始点
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N45
N46
N47
N48
N49
N50
N51
N52
N53
N54
N55
N56
N57
N58
N59
N60
G01Z-20.6;
X27.;
第一次切削循环
第二次切削循环
第三次切削循环
X21.7;
Z-25.;
X27.;
X20.;
Z5.;
G00X80.;
Z80.;
M30;
程序停止并返回开始处
M03S160;
T0303;
G00X60.Z2.F0.3;
G01X24.;
ZO.;
快速移动刀具到加工起始点
G92X22.5Z-23.F1.5;
螺纹第一次切削
螺纹第二次切削
螺纹第三次切削
螺纹第四次切削
螺纹第五次切削
螺纹第六次切削
N61G92X22.9;
N62X23.3;
N63X23.7;
N64X24.；
N65X24.5；
N66GOOX100.;
N67Z100.;
刀具移动到安全位置
结束程序
N68
M30;
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工序卡二
零件名称
零件材料毛坯种类
45＃钢
毛坯硬度毛重净重
工序号
工序名称
设备名称夹具
进给量
主轴切削速度
mm/r
转速
r/min
1200
m/min
件二
件二
件二
车外圆
切断
TND360数四转卡盘
控车床
0.3
0.3
0.2
0.36
TND360数四转卡盘
控车床
1200
400
0.36
钻孔
TND360数四转卡盘
控车床
0.08
件二
铣孔
铣头摆动式四转卡盘
铣床
0.1
800
0.08
工序二刀具卡
编号刀具名称刀具规格/mm数量
用途
备注
T0101
T0202
外圆刀
切槽刀
1
1
车外轮廓
切槽
93°
3
菱形刀片
T0404
钻花
1
钻孔
∮20
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零件二数控加工程序单
（程序名）
（顺序（程序内容）
号）
（程序名注释）
（程序段注释）
O0003
N1
M03S1200;
T0101;
N2
选择刀具
N3
G00X80.Z80.;
G01X63.Z2.;
G71U2.R1;
G71P10Q20U1.W0.5F0.2;
N10G01X52.08;
Z0.;
快速移动刀具到加工起始点
N4
N5
粗车复合循环加工
N6
N7
N8
N9
Z-47.’
N10
N11
N12
N13
N14
N15
N16
N17
N18
N19
N20
N21
N22
N23
N24
N25
N26
N27
N28
N29
N30
N31
N32
N33
N34
N35
N20G00X63.;
Z2.;
G70P10Q20F0.1;
G00X80.Z80.;
M30;
精加工
程序停止
换刀
T0202;
M03S1200;
G00X60.;
Z-48.;
G01X-2.;
G00X80.;
Z80.;
O0004；
M03S400;
T0404;
换刀
G00X60.Z2.;
G71U1.R0.05;
G71P10Q20U0.05W0.01F0.1;
N10G01X34.;
Z0.;
精加工
X30.Z-2.;
Z-23.;
N20Z2.;
G70P10Q20F0.05;
G00X80.;
粗车复合循环
X80.;
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N36
N37
N38
N39
N40
N41
N42
N43
N44
N45
N46
N47
N48
N49
N50
N51
N
升级会员 