轴的数控加工工艺及编程毕业设计.docx
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轴的数控加工工艺及编程毕业设计
**************技术学院
毕业设计（论文）
题目名称：
轴的数控加工工艺及编程
学生姓名：
学号：
255
系/专业：
机电工程学院/数控专业
指导教师：
前言…………………………………………………3-4
第一章数控技术概述 …………………………………………5-7
1.1数控机床的组成
1.2数控加工的工作过程
1.3数控加工工艺特点与内容
1.4数控加工的步骤
第二章刀具和切削用量的选择 ………………………7-8
2.1数控加工刀具材料的选择
2.2切削用量的选择
第三章夹具的选择 ………………………………8-9
3.1夹具的选择
3.2夹具的类型
3.3夹具的作用
3.4零件的安装
第四章数控机床的坐标系统 ………………………9
4.1机床坐标系
4.2工件坐标系
第五章数控车削工艺 …………………………………………9-21
5.1数控加工零件图样
5.2加工工艺卡
5.3工艺分析及处理
5.4螺纹加工的尺寸计算
5.5编写程序
第六章切屑液的合理选用…………………………22
第七章总结………………………………………23
致谢……………………………………………………24
参考文献………………………………………………25
前言
数控技术是先进制造技术的基础技术和共性技术，已成为衡量一个国家制造业水平的重要目标之一。
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，他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。
从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。
强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。
重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。
没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。
在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。
在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。
我国的数控技术及产业尽管在改革开放后取得了显著的成绩，开发出了具有自主知识的数控平台，但是我国的数控技术及产业与发达国家相比仍然有较大的差距，其原因有很多方面，最重要的是数控人才的匮乏，我很荣幸成为了其中的一员，我也会努力为国家，为社会做出贡献。
第一章数控技术的概述
1.1数控机床的组成
数控机床由信息载体，计算机数控装置，伺服系统，机床四大部分组成，其中，计算机数控装置是数控机床的核心，伺服系统是执行部分。
1.2数控加工的工作过程
数控加工过程包括以下几方面；
（1）输入
（2）译码
（3）数据处理
（4）插补
（5）伺服控制
（6）管理程序
1.3数控加工工艺特点与内容
1基本特点
在普通机床上加工零件时，使用数控加工必须遵循的原则
工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序，操作者按工艺卡上规定的程序加工零件。
数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在
原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。
（1）数控加工的工序内容比普通机床的工序加工内容复杂。
（2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。
2基本内容
数控加工工艺主要包括以下几个方面：
（1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。
（2）分析被加工的零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。
（3）设计数控加工工序。
如工步的划分零件的定位与家具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。
（4）调整数控加工工序的程序。
（5）分配数控加工的容差。
（6）处理数控机床上部分工艺指令。
1.4数控加工的步骤
必须利用设计前一到二周的时间研究设计计划和任务书，了解产品的工艺性和公差等级，在初步明确设计要求的基础上，可以步骤进行设计方案的论证。
（1）分析零件图样
根据任务书，画出零件图，并对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、刀具及等技术进行分析。
（2）确定加工工艺方案
根据上述的分析，选择加工方案，确定加工顺序，加工路线、装夹方式、切削用量材料等，要求有详细的设计过程和合理的参数。
（3）数值计算
根据零件图的尺寸，确定工艺路线及设计的坐标系，计算运动轨迹，得到刀位数据
（4）编写零件加工程序
根据数控系统的功能指令及程序格式，逐步编写加工程序单，写出有关的工艺文件如工序卡、数控刀具卡、刀具明细表、加工工序单等。
第二章刀具和切屑用量的选择
2.1数控加工刀具材料的选择
由于影响刀具磨损和刀具耐用度的出了工件以外，还有刀具材料，所以刀具的选择液很重要，刀具材料应具有高硬度，高耐磨性，足够的强度和韧性，高耐热性和良好的工艺性。
2.2切屑用量的选择
切屑用力的选择顺序应是先确定背吃刀量ap，再确定进给量f，最后确定切屑速度Vc，因为在切屑用量三要素中，背吃刀量对刀具耐用度的影响最小，而切屑速度对刀具耐用度的影响最大。
（1）背吃刀量的选择
第一次进刀ap1=（2/3---3/4）A
第二次进刀ap2=（1/3---1/4）A
A是单边余量
（2）切削速度的选择
Vc=[Cv/（Tm•ap的Xv次方•f的yv次方）]Kv
T合理的刀具耐用度
m刀具耐用度指数
Cv切削速度系数
Xvyv分别是背吃刀量，进给量对切削速度的影响指数
Kv切削速度修正系数
第三章夹具的选择
3.1夹具的选择:
零件由于采用的是华中数控车床加工该，我们所选的夹具为该车床上的标准夹具，也就是标准的三角卡盘。
3.2夹具的类型:
标准三角卡盘
3.3夹具的作用:
使零件固定，便于加工和定位，并保证加工精度。
3.4零件的安装:
零件伸出三抓卡盘265mm,找正并夹紧。
第四章数控机床的坐标系统
4.1机床坐标系
机床坐标系是机床固有的坐标系，其原点称为机床原点或机床零点，是固定的点。
4.2工件坐标系
工件坐标系是编程人员在编制零件加工程序时，根据零件图样所
确定的坐标系，是编程人员在编程时使用的，工件坐标系一旦确立，就一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。
第五章数控车削工艺
5.1数控加工零件图样
5.2数控加工零件的工艺性分析
1 确定加工顺序
第一次装夹三爪加持毛坯；
（1）首先钳工下料90×300的毛坯，
（2）等车工再加工，粗车外圆φ86——>φ81——>φ62——>Ф49精车各个尺寸——>φ85—>φ80——>Ф62——>斜边——>φ48——>切槽——>R70圆弧——>精车——>螺纹M48——>切断
（2）选择切削用量
数控加工的切削用量包括：
背吃刀量，主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。
具体数值根据数控机床的使用说明和金属切削原理中规定的方法及原则，结合实际加工经验来确定。
1）背吃刀量的确定：
背吃刀量是根据余量确定的，在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽量能选择较大的背吃刀量，以减少进给次数。
当工件表面粗糙度值要求在Ra3.2—Ra12.5um时，可
以粗车和半精车两步进行。
粗车的背吃刀量或侧吃刀量选取同前，粗车后留0.5—1.0mm余量，在精车时切除。
2）主轴转速的确定：
主轴转速n（r/min）要根据允许的切削速度Vc（m/min）来确定：
n=100Vc/πd （3—1）
式中：
d—刀具直径 单位mm
Vc—切削速度单位m/min
3）切削速度Vc
（3）加工余量的确定
A加工余量的因素
影响加工余量的因素有：
①前工序的加工表面质量（包括表面粗糙度和表面破坏深度）；②前工序的工序尺寸公差；③前工序的位置误差：
如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及误差等：
④本工序安装误差。
B加工余量的方法
加工余量的大小，直接影响零件的加工质量和生产率。
加工余量大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗、增加成本。
但是加工余量小，有不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。
因此必须合理的确定加工余量。
其确定的方法有：
①经验估算法：
经验估算法是根据工艺人员的经验来确定加工余量的。
②查表修正法：
根据手册，查表得出加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当的修正。
③分析计算法：
对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算式来计算加工余量的方法。
由于我院的设备限制和通过分析得出此零件采用经验估算法来确定加工余量，粗加工余量5mm，精加工0.5mm。
5.3工艺分析及处理
（1）零件图工艺分析。
零件是一个由圆弧面、外圆锥面、外圆柱面、螺纹构成的外形较复杂的轴类。
Φ85mm外圆柱面直径处简单工，其它各处加工精度要求一样，材料为45钢，选择毛坯为Φ90mm×300mm。
（2）加工方案及加工路线的确定。
以零件右端面中心作为坐标原点建立工件坐标系。
根据零件尺寸精度及技术要求，应将粗、精加工分开来考虑，确定的加工工艺路线为：
车削右端面→粗车Φ86Φ81mm、Φ63、外圆锥面、Φ49mm→粗车圆弧面→精车倒角、螺纹实际外圆Φ47.85mm、外圆锥面、Φ62mm外圆柱面、Φ80mmΦ85外圆柱面、圆弧面→切槽3×Φ45mm→车削M48mm×1.5mm的螺纹。
（3）零件的装夹及夹具的选择。
采用该机床本身的标准卡盘，零件伸出三爪卡盘265mm左右，找正并用顶尖配合夹紧工作。
（4）刀具选择。
刀具材料为W18Cr4V。
将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中
数控加工工艺过程卡如下；
零件加工工艺过程卡
工序号
工序内容
加工方式
机床
刀具
夹具
1
钳
钳工下90×300的棒料。
2
车
光端面
数控车
菱形刀1
通用夹具
3
粗车外形尺寸
用菱形刀片粗车外圆尺寸
数控车
菱形刀1
通用夹具
4
精车外形尺寸
用菱形刀片精车外圆尺寸
数控车
菱形刀2
通用夹具
5
切槽
用刀宽为3的切断刀
数控车
切断刀
通用夹具
6
车螺纹
用外螺纹刀刀车
数控车
螺纹刀
通用夹具
7
圆弧
用外螺纹刀刀车
数控车
螺纹刀
通用夹具
8
切断
用切断刀切断
数控车
切断刀
通用夹具
数控粗车工序卡
单位
数控加工工艺卡
产品名称或代号
零件名称
材料
云南国防工业职业技术学院
轴
45钢
数控加工室
数控车
工艺序号
工艺名称
1
车
工步号
工步内容
夹具
量具及检具
刀具
主轴转速
（r/min）
进给速度（mm/min）
背吃刀量
备注
1
车端面
三爪卡盘
游标卡尺
菱形刀
700
80
2
2
粗车
三爪卡盘
游标卡尺
菱形刀
700
80
1.5
编制
审核
批准
共2页
第1页
精车工序卡
单位
数控加工工艺卡
产品名称或代号
零件名称
材料
云南国防工业职业技术学院
轴
45钢
数控加工室
数控车床
工艺序号
工艺名称
3
车
工步号
工步内容
夹具
量具及检具
刀具
主轴转速
（r/min）
进给速度（mm/min）
背吃刀量
备注
1
精车
三爪
游标卡尺
菱形刀
1300
50
0.05
编制
审核
批准
共2
第2
数控加工刀具卡
产品名称
球径仪
零件名称
支撑筒
零件图号
程序号
工步号
刀具号
刀具名称
规格
刀尖半径
备注
1
T0101
外圆粗车刀
菱形刀片
2
T0202
外圆精车刀
菱形刀片
3
T0303
螺纹刀
外螺纹
M48×1.5
4
T0404
切断刀
3mm
5.4螺纹加工的尺寸计算
M48×1.5
P=3
D1=48-0.1x3=47.7
D2=48-
5.5编写程序
%1234
N1;WYCC（外圆粗车）
G95G00X150Z150T0101S700M03
M08
G01Z0F0.1
X0
G00X89Z2
G00X150Z150M09
M05
M00
N2;WYJC（外圆精车）
G95G00X150Z150T0202S1300M03
M08
N10G01Z0
X46
X47.7Z-1
Z-60
X48
X62Z-120
X62
Z-130
X80
Z-220
X85
Z-250
N20G00X86
G00X150Z150M09
M05
M00
N3;QC（切槽）
G95G00X150Z150T0404S700M03
M08
G00X49Z-60
G01X45F0.05
G00X49
G00X150Z150M09
M05
M00
N4;LW（车螺纹）
G95G00X150Z150T0303M03
M08
G00X49Z0
G82X47.50Z-57C2P180F3
G82X47.00Z-57C2P180F3
G82X46.50Z-57C2P180F3
G82X46.35Z-57C2P180F3
G00X46
GOOX150Z150M09
M05
M00
N5;YHCC（圆弧粗车）
G95G00X150Z150T0303S700M03
M08
G00X92Z-150
G00X150Z150M09
M05
M00
N6;YHJC（圆弧精车）
G00X150Z150S1300M03
M08
N30G01X80Z-150F0.6
G02X0Z-210R70
N40G00X85
G00X150Z150M09
M05
M00
N7;QD（切断）
G95G00X150Z150T0404S700M03
M08
G00X86Z-253
G01X80F0.05
G00X86
G01Z-252
X85
X83Z-253
X3F0.05
G00X86
G00X150Z150M09
M05
M30
第六章切削液的合理选用
切削液应根据工件材料，刀具材料，加工方法和技术要求等具体情况进行选用。
下述几条供参考。
1、高速的刀具红硬性差，需采用切削液，硬质合金刀具红硬性好，一般不加切削液；若硬质合金刀具使用切削液，必须连续、充分的浇注。
不能间断。
2、切削铸铁和铝合金时，一般不用切削液。
如要使用切削液，选用煤油为宜。
3、切削铜合金和有色金属时，一般不宜选用含底标压添加剂的切削液。
4、切削镁合金时，平禁使用乳化液作为切削液，以防燃烧引起事故。
5、粗加工时，以冷却为主，可选用水溶液或低浓度的乳化液，精加工时，主要以润滑为主，可选用切削油或浓度高的乳化液。
6、低速加工时，可选用油性较好的切削油；重切削时，可选用极压切削液。
7、粗磨时，可选用水溶性；精磨时，可选用乳化液或极压切削液。
第七章结 论
经过这次的毕业设计，使我受益非浅。
不仅使自己的专业技能有所发挥并且更为熟练，也加强了在大学阶段所学到专业理论知识。
在毕业设计的过程中，在零件加工方面，模型设计方面遇到了一些问题，经过老师和同学的指导，在加上自身不懈的努力，问题得到了解决。
这次的毕业设计使我对模型设计与加工有了一定的了解，在模型的设计过程中，不仅把大学三年所学到各种专业知识加深了，还能够把各科融会贯通的运用到实际中去。
在模型的加工过程中对CAD/CAM软件的应用AUTO/CAD软件的应用都有了更深的认识，能够更加熟练的运用。
在零件的加工过程中对加工中心的操作又熟练了一些。
在此设计和加工过程中还存在有大量的漏洞和不足，望老师提出宝贵的意见和建议。
致 谢
首先感谢***老师、****老师、***老师在这次毕业设计中对我的指导，在毕业设计过程中由于自身的学习和经验的不足，在理论上还有一定的欠缺，在实际生产操作经验上还有很大的差距。
所以在实习过程中得到各位老师和一些同事的帮助，在他们的认真指导和热心帮助下，才能得到顺利的做好这次毕业设计。
也要感谢各位帮助我完成毕业设计的老师和同学，有他们的帮助我才能顺利完成这次毕业设计，在此衷心的感谢他们。
本次我以轴为设计对象，本设计主要介绍数控加工技术概述、数控加工的切削基础、数控加工工艺设计及数控加工工艺文件、数控加工的工具系统、数控加工夹具、复杂形状零件的数控加工工艺、数控车削和加工中心的加工工艺，它的设计过程是一个典型的例子，通过这次设计我应用了AUTOCAD软件、CAD/CAM软件，数控车床等。
同时翻阅了许多有关方面的书籍和手册。
在指导老师和同学的帮助下顺利完成此次设计，在这里我由衷的感谢我的指导老师***老师对我的细心指点关心。
由于第一次做毕业设计，经验不足，在设计和说明中存在着大量的错误和不足，也有许多疏漏的地方。
希望各位老师，同学对我的设计存在的问题给予批评和指正。
参考文献
[1]赵长明.刘万菊.数控加工工艺及设备.北京：
高等教育出版社，2003.P227-P328.
[2]袁哲俊.金属切削刀具.上海：
上海科学技术出版社，1993.P163-P200.
[3]袁哲俊.刀具设计手册.北京：
机械工业出版社，1999.P156-P161.
[4]鞠加彬.数控技术.北京：
中国农业出版社，2004.P52-P62.
[5]王润孝.秦观生.机床原理与系统.西安：
西北工业大学出版社，1997.P32-39.
[6]王孝培.数控加工工艺及设备.北京：
高等教育出版社,2003.P68-P123.
[7]丁德全.金属工艺学.北京：
机械工艺出版社,2000.P98-P119.
[8]王茂元.机械制造技术.北京：
机械工业出版社,2001.P21-P65.
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