数控技术课程设计指导书.docx
《数控技术课程设计指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控技术课程设计指导书.docx（21页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
数控技术课程设计指导书
武汉工程大学邮电与信息工程学院
数控技术课程设计指导书
第一版
机电工程学院
机械制造及自动化教研室
2009-11
1.课程的地位、任务和作用
2.课程设计题目及要求
3.课程设计基本内容及学时分配
4.完成的技术文件
5.成绩评定
6.主要参考书
7.数控编程讲解
7.1数控编程的内容和步骤
7.2数控加工工艺
7.2.1数控加工工艺性分析
7.2.2数控加工工艺路线的设计
7.3数控加工工艺设计方法
7.3.1确定毛坯的形状、尺寸和材料
7.3.2确定走刀路线和安排加工顺序
7.3.3确定定位和夹紧方案
7.3.4确定刀具与工件的相对位置
7.3.5确定切削用量
7.4填写数控加工技术文件
7.4.1数控加工工序卡片
7.4.2数控加工走刀路线图
7.4.3数控刀具卡片
7.4.4数控程序清单
8.数控加工零件题图
1.课程的地位、任务和作用
本课程设计是在《数控技术》理论课程学习完后进行。
《数控技术及应用》是机械设计制造及自动化专业必修的主干专业课之一，对实际应用能力要求很高；通过该课程设计使学生进一步掌握和消化数控机床基本内容，了解数控机床编程的特点和步骤，深化工艺处理技术和编程方法，通过调试，掌握一种数控机床的操作方法和实际动手能力，为今后从事数控领域工作打下扎实基础。
2.课程设计题目及要求
本课程设计共有2类课题，多个具体题目：
1）车削类零件数控加工程序编制；
2）铣削类零件数控加工程序编制。
参加本课程设计的学生每人选择一个编程题，要求每个同学都能独立完成自己的课程设计。
学生需要达到如下目标：
1）针对设计任务选择合适的实现方案；
2）培养学生查阅技术手册和有关技术资料的能力；
3）培养学生程序设计能力；
4）培养学生程序调试能力；
5）培养学生编制技术文档的能力；
6）培养学生严肃认真、一丝不苟和实事求是的科学态度。
3.课程设计基本内容及学时分配
共3周，每个设计包括的项目及学时分配为：
1）数控编程讲解、准备有关资料（1.5天）；
2）绘制零件图（0.6天）；
3）分析零件数控加工工艺（0.9天）；
4）设计数控加工工艺卡（0.6天）；
5）编写数控加工走刀路线图（0.9天）；
6）编写数控加工程序（1.5天）；
7）上机调试程序（4.5天）；
8）编写设计说明书（3天）；
9）答辩（1.5天）；
4.完成的技术文件
（1）绘制零件图一份；
（2）数控加工工序卡一份；
（3）走刀路线图一份；
（4）数控加工程序清单一份；
（5）设计说明书一份。
（分析零件结构；选择机床设备、刀具；编写数控加工工艺；写出数值计算过程）
5.成绩评定
依据下列几个方面对学生进行考核，以五级评分制（优秀、良好、中等、及格、不及格）综合评定成绩：
1）设计过程中的表现（独立完成的能力、分折问题的能力、工作态度）；
2）提交的设计质量；
3）答辩中的表现。
6.主要参考书
廖效果.数控技术.武汉：
湖北科技出版社
蔡汉明.新编实用数控加工手册.北京：
人民邮电出版社
从娟.数控加工工艺与编程.北京：
机械工业出版社
杨继宏.数控加工工艺手册.北京：
化学工业出版社
7.数控编程讲解
7.1数控编程的内容和步骤
7.2数控加工工艺
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。
在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序。
根据实际应用需要，数控加工工艺的主要内容包括以下内容：
（1）选择并确定进行数控加工的内容；
（2）对零件图纸进行数控加工的工艺分析；
（3）零件图形的数学处理及编程尺寸的确定；
（4）数控加工工艺方案的制定；
（5）工步、进给路线的确定；
（6）数控机床类型的选择；
（7）刀具、夹具、量具的选择和设计；
（8）切削参数的确定；
（10）首件试切加工与现场问题处理；
（11）数控加工工艺技术文件的定型与归档。
7.2.1数控加工工艺性分析
a）尺寸标注应符合数控加工的特点
在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。
因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。
b）几何要素的条件应完整、准确
在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。
c）定位基准可靠
在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。
因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。
在完成定位加工后再除去。
7.2.2数控加工工艺路线的设计
数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：
一、工序的划分
根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：
（1）以一次安装、加工作为一道工序。
这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。
（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。
有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，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（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。
此外，程序太长会增加出错与检索的困难。
因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。
（3）以加工部位划分工序。
对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。
（4）以粗、精加工划分工序。
对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。
二、顺序的安排
顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。
顺序安排一般应按以下原则进行：
（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；
（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；
（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；
（4）如一次装夹进行多道加工工序时，应把对工件刚度削弱较小的工序安排在先，以减小加工变形；
7.3数控加工工艺设计方法
在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。
数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。
7.3.1确定毛坯的形状、尺寸和材料
根据零件图纸要求与确定的加工工艺过程，确定毛坯形状、尺寸和材料。
7.3.2确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。
走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线时应注意以下几点：
1、寻求最短加工路线
2、最终轮廓一次走刀完成
为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。
3、选择切入切出方向
考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成塑性变形），以免留下刀痕。
4、选择使工件在加工后变形小的路线
对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。
安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。
7.3.3确定定位和夹紧方案
在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：
（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；
（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；
（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
7.3.4确定切削用量
编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。
也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。
在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。
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，最大限度地提高生产率，降低成本。
具体选择原则见表7-1。
表7-1切削用量三要素的选择原则
切削用量要素
选择原则
背吃刀量
背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。
对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可以比普通机床加工的余量小一些。
进给量
进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统性能的限制。
确定进给速度的原则是当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100～200mm/min范围内选取；刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以采用该机床数控系统设定的最高进给速度。
主轴转速
主轴转速的选择，主要考虑切削加工的经济性，必须保证刀具的经济寿命，同时切削负荷不应该超过机床的额定功率。
原则是主轴转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。
可以用计算或查表法来选取。
加工
材料
硬度
HBS
背吃刀量
ap
（mm）
高速钢刀具
硬质合金刀具
陶瓷（超硬材料）刀具
未涂层
涂层
υ
（m/min）
ƒ
（mm/r）
υ
（m/min）
ƒ
（mm/r）
说明
υ（m/min）
ƒ
（mm/r）
材料
υ
（m/min）
ƒ
（mm/r）
焊接式
可转位
易切碳钢
低碳
100~200
1
4
8
55~90
41~70
34~55
0.18~0.2
0.40
0.50
185~240
135~185
110~145
220~275
160~215
130~170
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
320~410
215~275
170~220
0.18
0.40
0.50
550~700
425~580
335~490
0.13
0.25
0.40
切削条件较好时可用冷压Al2O3陶瓷，切削条件较差时宜用Al2O3＋TiC热压混合陶瓷
中碳
175~225
1
4
8
52
40
30
0.2
0.40
0.50
165
125
100
200
150
120
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
305
200
160
0.18
0.40
0.50
520
395
305
0.13
0.25
0.40
碳钢
低碳
125~225
1
4
8
43~46
34~33
27~30
0.18
0.40
0.50
140~150
115~125
88~100
170~195
135~150
105~120
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
260~290
170~190
135~150
0.18
0.40
0.50
520~580
365~425
275~365
0.13
0.25
0.40
中碳
175~275
1
4
8
34~40
23~30
20~26
0.18
0.40
0.50
115~130
90~100
70~78
150~160
115~125
90~100
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
220~240
145~160
115~125
0.18
0.40
0.50
460~520
290~350
200~260
0.13
0.25
0.40
高碳
175~275
1
4
8
30~37
24~27
18~21
0.18
0.40
0.50
115~130
88~95
69~76
140~155
105~120
84~95
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
215~230
145~150
115~120
0.18
0.40
0.50
460~520
275~335
185~245
0.13
0.25
0.40
合金钢
低碳
125~225
1
4
8
41~46
32~37
24~27
0.18
0.40
0.50
135~150
105~120
84~95
170~185
135~145
105~115
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
220~235
175~190
135~145
0.18
0.40
0.50
520~580
365~395
275~335
0.13
0.25
0.40
中碳
175~275
1
4
8
34~41
26~32
20~24
0.18
0.40
0.50
105~115
85~90
67~73
130~150
105~120
82~95
0.18
0.40~0.50
0.50~0.75
TY15
TY14
TY5
175~200
135~160
105~120
0.18
0.40
0.50
460~520
280~360
220~265
0.13
0.25
0.40
高碳
175~275
1
4
8
30~37
24~27
18~21
0.18
0.40
0.50
105~115
84~90
66~72
135~145
105~115
82~90
0.18
0.50
0.75
TY15
TY14
TY5
175~190
135~150
105~120
0.18
0.40
0.50
460~520
275~335
215~245
0.13
0.25
0.40
高强度钢
225~350
1
4
8
20~26
15~20
12~15
0.18
0.40
0.50
90~105
69~84
53~66
115~135
90~105
69~84
0.18
0.40
0.50
TY15
TY14
TY5
150~185
120~135
90~105
0.18
0.40
0.50
380~440
205~265
145~205
0.13
0.25
0.40
﹥300HBS时宜用W12Cr4V5Co5及
W2MoCr4VCo8
车削加工常用钢材的切削速度参考数值
7.4填写数控加工技术文件
数控加工技术文件主要有：
数控编程任务书、工件安装和原点设定卡片、数控加工工序卡片、数控加工走刀路线图、数控刀具卡片、数控程序清单等。
7.4.1数控加工工序卡片
数控加工工序卡与普通加工工序卡有许多相似之处，所不同的是：
工序简图中应注明编程原点与对刀点，要进行简要编程说明（如：
所用机床型号、程序编号、刀具半径补偿、镜向对称加工方式等）及切削参数（即程序编入的主轴转速、进给速度、最大背吃刀量或宽度等）的选择。
7.4.2数控加工走刀路线图
为简化走刀路线图，一般可采用统一约定的符号来表示。
表1数控加工走刀路线图
数控加工走刀路线图
零件图号
NC01
工序号
工步号
程序号
O100
机床型号
XK5032
程序段号
N10～N170
加工内容
铣轮廓周边
共1页
第1页
编程
校对
审批
符号
含义
抬刀
下刀
编程原点
起刀点
走刀方向
走刀线相交
轨迹重叠
爬斜坡
铰孔
行切
7.4.3数控加工刀具卡片
数控加工时，对刀具的要求十分严格，一般要在机外对刀仪上预先调整刀具直径和长度。
数控加工刀具卡是调刀人员准备刀具和调整刀具，同时也是机床操作人员输入刀补参数的主要依据。
主要反映使用刀具的名称、编号、规格长度和半径补偿值，以及所使用刀柄的型号等内容。
表2是加工刀具卡的一种格式。
表2数控加工刀具卡
零件号
编制
审核
程序号
日期
日期
工步号
刀具号
刀具型号及相关参数
刀长及半径补偿量
备注
T
H=
D=
T
H=
D=
T
H=
D=
T
H=
D=
T
H=
D=
T
H=
D=
T
H=
D=
7.4.4数控程序清单
8.数控加工零件题图
8.1铣削零件
8.2车削零件图
升级会员 