数控毕业设计.docx
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数控毕业设计
毕业设计任务书
设计题目：
三角形圆锥外螺纹加工
任务与要求：
熟悉并掌握数控编程中坐标系与坐标原点、起始点的确定,以及程
序编制的相关知识。
从手工编程的角度出发,掌握和运用加工运行轨
迹和节点尺寸的数学计算。
说明程序中使用的工件装夹、刀具类型、加工工艺、数控粗、精加
工的内容和先后顺序。
画出数控加工走刀路线图,注意刀具切入和切出的方法。
编制数控车削加工程序。
掌握刀具、夹具的装夹与数控加工对刀等实际操作。
材料为硬铝
数控加工任务书
２０11年３月10日
工艺处
数控编程任务书
产品零件图号
零件名称
三角形圆锥外螺纹
使用数控设备
FANUＣ数控车床
主要工艺说明及技术要求：
1.数控车削加工零件上各部位轨迹曲线的尺寸精度达到图纸要求。
数控车削加工要求分为粗车加工和精车加工进行。
详见产品工艺卡片。
2.技术要求见零件图。
技术要求:
1、锐边倒角C1
2、未注公差尺寸按GB/180４-m
收到编程时间
月日
经手人
编制
审核
编程
审核
批准
２0１1年０3 月１0日
毕业设计进度计划表
日期
工作 内 容
执行情况
指导教师ﻫ签 字
02.16
0２.18
工艺分析
工艺处理
完成
０3.02
０3.03
加工刀具选择
数控加工工艺卡与切削用量选择
完成
03.04
机床刀具运行轨迹图与运行节点坐标
完成
０3.06
０3.07
数控加工程序单
使用设备、夹具、刀具与材料等
完成
03.08
０3．09
数控加工任务书
数控系统辅助参数确定
完成
0３．10
03．11
04.0２
数控加工刀具安装
数控夹具与工件安装
完成
03.13
０3.14
数控加工对到操作
设计小结、参考文献
完成
指导教师对进度计划实施情况总评
签名
年月 日
本表评定学生平时成绩的依据之一。
摘 要
本设计是利用UGX5.0来完成的一套完整的设计。
该说明书主要描素了该零件的整体建模过程，系统的阐述了该零件的工艺分析，有具体的零件分析和工艺路线,对零件的加工工艺、刀具的选择、机床工装的选择等，分析明确，有完整的分析过程和加工方案,且加工工艺路线合理和满足要求。
我相信经过指导老师的指导和我们本组同学的共同努力还有全班同学们的帮助,本次设计一定会使我们对实体零件的工艺分析和加工路线有了一定的深刻认识,对我们以后的工作和学习有很大的帮助。
关键词 工艺分析刀具运行轨迹数控编程
目 录
一、工艺分析1
1、零件结构分析ﻩ１
2、零件精度分析1
３、零件装夹分析ﻩ1
4、零件加工刀具分析ﻩ1
5、定位基准分析ﻩ1
6、毛坯余量分析1
7、数控车削加工方式分析ﻩ2
二、使用的设备、夹具、刀具与材料等２
三、工艺处理ﻩ2
1、零件预备加工工艺ﻩ2
2、零件数控加工工艺2
2.１数控车削加工时的零件装夹方式２
2.2 三角形圆锥外螺纹数控加工工序ﻩ2
3、零件后续工艺3
四、零件安装、工件坐标系零件设定ﻩ３
1、确定装夹方案ﻩ３
2、确定工件坐标系3
五、数控加工工艺卡与切削用量选择ﻩ3
1、切削用量选择ﻩ3
2、数控加工工艺卡3
六、加工刀具选择4
七、机床刀具运行轨迹图与运行节点坐标5
八、数控加工程序单ﻩ6
九、数控系统辅助参数的确定ﻩ7
十、数控加工刀具的安装ﻩ8
十一、数控夹具与工件装夹ﻩ9
1、工件的校正ﻩ9
2、三爪自动定心卡盘装夹工件ﻩ9
十二、数控加工对刀操作（X、Z向）ﻩ10
谢 辞ﻩ13
结 束 语ﻩ１4
参考文献１5
一、工艺分析
1、零件结构分析
在数控车削中，此零件属于典型的外螺纹车削加工。
此零件的加工包括曲面加工、螺纹加工、槽加工。
零件形状轨迹虽然并不复杂,但是为了保证要有严格的尺寸要求,所以加工难度大，必需要保证零件的尺寸精度和几何精度。
２、零件精度分析
在数控加工中，零件的长度要求为４０±0．1mm，零件的左端圆柱要求为Φ２２0－0.052,mm,零件的右端外螺纹长度要求为2００0.1ｍm。
零件右端的平面是实现上述部位加工的基准，必须予以保证。
３、零件装夹分析
采用数控车床三爪自动定心卡盘,根据对零件的分析可知这个工件需要一次装夹,螺纹轴一次装夹工件左侧，毛坯伸出45㎜，加工螺纹轴的左侧。
4、零件加工刀具分析
在零件的数控车削加工中，零件外圆粗加工应该使用外圆粗车刀，零件外圆精加工应该使用外圆精车刀、退刀槽加工，使用外圆切槽刀,外螺纹加工使用外螺纹车刀就可以满足加工要求。
5、定位基准分析
三角形圆锥外螺纹粗加工的轴向定位基准选择在Φ22外圆柱段的左端面，零件精加工的轴向定位基准选择在 Φ2２圆柱段的左端面。
螺纹轴的粗加工的轴向定位基准选择在Φ22外圆柱段的左端面,零件精加工的轴向定位基准选择在Φ２2的外圆柱段的左端面。
6、毛坯余量分析
零件采用棒料加工成形。
由于工件轮廓的切削余量不均匀,在切削过程中会产生变形。
因此应该分别进行粗、精车加工。
7、数控车削加工方式分析
数控车削加工方式分为粗加工和精加工，详见零件数控加工工艺。
二、使用的设备、夹具、刀具与材料等
设备：
FＡＮUＣ数控系统的数控车床上进行实际调试和加工。
夹具：
三爪自动定心卡盘等相关辅具。
刀具：
外圆车刀1把；
切槽刀1把（规格为外刀刃宽B＝4mm）;
螺纹车刀１把;
切断刀1把;
材料：
硬铝，毛坯尺寸为Φ25×５0mm。
三、工艺处理
1、零件预备加工工艺
加工零件左端面的22外圆、4mｍ的槽与左端面的螺纹部分。
2、零件数控加工工艺
2.1数控车削加工时的零件装夹方式
三角形圆锥外螺纹分为粗车加工和精车加工，粗、精车加工时都采用三爪自动定心卡盘装夹零件。
2.２三角形圆锥外螺纹数控加工工序
数控加工分粗车加工和精车加工两次切削进行,其工序如下：
① 粗车加工:
使用外圆粗车刀，车削加工零件左端各部外圆与所在端面。
工件各部均留精车余量2mｍ。
②精车加工:
使外圆精车刀、切槽车刀,精车加工零件右端各部外圆型面与所在端面、再车螺纹退刀,达到所规定的要求。
③ 粗车加工螺纹:
使用刀尖圆弧半径R２外圆精车车刀，车削加工零件左端各部外圆与所在端面。
工件各部外圆型面与所在端面要求。
④精车加工：
使用刀尖圆弧半径Ｒ2外螺纹车刀,精车加工零件右端各部外圆型面与所在端的螺纹达到要求。
３、零件后续工艺
零件边缘去毛刺。
使用砂布去毛刺工作时,工件转速应取高些,砂布移动速度要均匀。
去毛刺的方法是将砂布撕成条状，垫在锉刀下面进行（凹的圆弧面须用半圆锉）。
这样比较安全,而且去毛刺的工件表面质量也较好。
也可用手直接捏住砂布进行去毛毛刺,但这样不够安全。
四、零件安装、工件坐标系零件设定
１、确定装夹方案
为了保证加工精度，零件分为粗车加工和精车加工。
粗、精车加工时都采用三爪自动定心卡盘装夹零件。
２、确定工件坐标系
在水平面内选定垂直于工件旋转轴线的方向作为Ｘ轴,规定远离工件旋转中心方向为X轴正方向。
一般选取产生切削力的轴线作为Z轴，规定刀具远离工件的方向作为Z轴的正方向。
五、数控加工工艺卡与切削用量选择
1、切削用量选择
在数控精车削加工中，加工材料为硬铝，硬度较低,切削力较小，切削用量可选大些,主轴转速、进给速度参见数控加工工序卡（表１）。
２、数控加工工艺卡
详见三角形圆锥外螺纹数控加工工序卡
表1三角形圆锥外螺纹数控加工工序卡
11年03月1０日
机械厂
数控加工工序卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
三爪自动定心卡盘
FANUC数控车床
工序号
工序内容
刀具号
主轴转速
n/（ｒ.min）
进给速度
f/（㎜/ｒ）
背吃刀量
ap/㎜
备注
1
车右端面
Ｔ01
600
0．２
１－2
手动
2
粗加工圆锥螺纹外圆及Φ2２0－0.０５2外圆,留0.４mm精车余量
T０１
60０
0．2
1-2
粗车
3
精加工圆锥螺纹外圆及Φ220－0.052外圆至尺寸
T０2
800
0．１
0.2
粗车
4
车4mm×Φ1４mm螺纹退刀槽
Ｔ0３
400
０．０8
４
精车
5
粗、精车圆锥螺纹至尺寸
T0４
4０0
１.5
0.1-0.4
精车
６
切断工件,控制工件总长（40±0.1）mm
Ｔ03
4００
０.0８
4
六、加工刀具选择
详见数控刀具结构及明细表（表2）。
表2 三角形圆锥外螺纹数控刀具结构及明细表
１1年 ０3月 1１日
零件图号
零件名称
零件材料
数控刀具明细表
程序编号
车间
使用设备
硬铝
FANUC数控车床
刀具号
刀位号
刀具名称
刀具图号
刀具
刀补地址
换刀方式
加工部位
规格
长度/㎜
直径
长度
自动／手动
设定
补偿
设定
T01
1
外圆粗车刀
９0°
手动
零件右端
T02
2
外圆精车刀
90°
手动
零件右端
T03
３
切槽刀
４mm
自动
零件外形
Ｔ04
4
螺纹车刀
６0°
自动
零件内形
编制
审核
批准
年 月 日
共页第页
七、机床刀具运行轨迹图与运行节点坐标
表3三角形圆锥外螺纹左端刀具运行轨迹图及节点坐标
1１年03月12日
机械厂
机床刀具运行轨迹图
比例
共2页
第 １页
零件图号
零件名称
三角形圆锥外螺纹
程序编号
机床型号
数控车床
刀具号
T０1
粗车、精车三角形圆锥外螺纹左端轨迹图及节点坐标值（表中个点均为绝对坐标值）
点
坐标（Z，X）
点
坐标（Ｚ，Ｘ）
P1
（０,13.8５）
Ｐ4
（-２4.05,2１．974）
P2
（-２0.０5，17．8５）
P5
（-４0．－,21.97４）
P3
（-2４.0５,17．85）
备注
编程员
审核
八、数控加工程序单
表1数控加工程序单
零件名称：
三角形圆锥外螺纹加工
加工程序
说明注释
Ｏ0００1
N10 G40Ｇ99G80 G21；
Ｎ２0 M0３S600;
N３０Ｔ0101；
N40 G0０ＸO，Z５;
N５0 G01Ｚ0Ｆ0．2;
Ｎ60X22.4;
N70 Ｚ-4５；
N8０X26；
N90G00 Z3;
Ｎ100Ｘ18.４；
N１10G01 Ｚ-23.6;
N１20X24;
Ｎ130G0０Z3;
N140X14.４;
N150 Ｇ0１Z0 ；
N１60 G0１Ｘ１８.４ Z-20；
程序号
设置初始状态
设置工件的主轴正转转速为6００ｒ/ｍin
调用外圆车刀
刀具移动至进刀点
车至工件端面
车工件右端面
粗车Φ22mm外圆,留切断余量
刀具沿X方向退出
刀具沿Z方向退回
刀具沿X方向进刀
粗车圆锥螺纹外圆
刀具沿X方向退出
刀具沿Z方向退回
刀具X方向进刀
刀具车至工件端面
第二次粗车螺纹外圆
Ｎ１70 Z-23.6;
N180 X24;
N19０ G00X１０0 Z100；
N２0０ M０M5；
N210 Ｔ0２02;
Ｎ２2０M3S80０ F０.１;
Ｎ23０ G00 X1３.85 Z３；
N2４0G01Z0;
N250 X17．８５ Z－20.05 ;
N260 Z-24．0５ ;
N270 X21.９47，Ｃ１ ;
N２80Z-45；
N2９０ X２６；
N300G00X100Z20０;
N31０ ＭO M5；
N320 T0303;
N330 Ｇ00 Ｘ26 F0.2；
N340G01X14F0．08;
N3５０ Ｇ０4X2；
N3６0Ｇ01X２6F0.２;
N３７0 G0０ X100Z2００;
N380 MＯM5;
N390Ｔ0４04;
N400M03 S400;
N410 G０0X20X3;
Ｎ4２０ G７6P0211６0 Q100R5０；
Ｎ４３0 Ｇ76Ｘ１6.０5Ｚ-20 R-2P9７５Q4０0F１.5;
N440Ｘ10０Z200；
Ｎ4５0 ＭO Ｍ5;
N460T0３03;
Ｎ470M3 S400 ;
N480G0０X２9Z-44;
N490 G０1X0Ｆ0．0８;
Ｎ500 X26Ｆ０.２；
N510 G00 X100Z20０ ;
N520M30
粗车至台阶处
刀具沿X方向退出
刀具退回至换刀点
程序停、主轴停、测量
换外圆精车刀
设置精车用量
刀具移动至进刀点
精车至P1点
精车至P2点
精车至P3点
精车至P４点并倒角
精车Φ22ｍｍ外圆,留切断余量
刀具沿X方向退出
刀具退回至换刀点
主轴停、程序停、测量
换切刀槽
刀具移动至螺纹退刀槽处
车螺纹退刀槽
槽底暂停2秒
刀具沿X方向退出
刀具退回至换刀点
程序停、主轴停、测量
换螺纹车刀
车螺纹转速４0０r/ｍiｎ
车刀移至进刀点
设置螺纹参数,调用螺纹切削复合循环
设置螺纹参数,调用螺纹切削复合循环
刀具退回至换刀点
程序停、主轴停、测量
换切刀槽
设置切断转速
刀具移至切断处
切断工件
刀具沿X方向退出
刀具退回
程序结束
九、数控系统辅助参数的确定
刀具:
１号刀位→T１：
外圆车刀（可转换车刀）;
２号刀位→T２:
外圆精车刀（可转换车刀）;
3号刀位→T3：
切槽车刀（可转换车刀）；
4号刀位→T4：
外圆螺纹车刀（可转换车刀）；
刀补值未设定（加工中未使用刀具补偿）。
刀偏值未设定（加工中运用程序在起点处换刀）。
间隙补偿值为使用机床的间隙测量值。
快速运行值采用数控系统默认值。
十、数控加工刀具的安装
车削外圆、车削台阶面、车削端面包括车削螺纹时各种类型车刀的安装与要求相同。
车刀安装的是否正确，将直接影响切削能否顺利进行和工件的加工质量。
因此车到安装后必须做到:
刀尖严格对准工件中心,以保证车刀前角和后脚不变,否则车削工件端面时，工件中心将会留下凸头并损坏刀具。
车刀刀杆应该与进给方向垂直，以保证主偏角和副偏角不变。
为避免加工中产生振动，要求车道刀杆伸出的长度应该尽量短,一般不超过刀杆厚度的1~1.5倍。
最少要用刀台上的两个螺钉压紧车刀，并且要求轮流拧紧螺钉。
安装第一把外圆粗车刀,使用垫片来达到车刀刀尖时对准中心。
垫片一般用1５０～20０㎜的钢片。
垫片要垫实，垫片的数量应尽量少。
正确的垫法是:
使垫片在刀头一端与四方刀架垂直于刀杆的右边对齐。
当车刀压紧后，试车削端面,观察车刀刀尖是否对准中心,否则应该重新调整垫片并进行试切，直到车刀刀尖对准工件中心。
安装第二把外圆精车刀，使用垫片来达到车刀刀尖时对准中心。
垫片一般用150～200㎜的钢片。
垫片要垫实,垫片的数量应尽量少。
正确的垫法是：
使垫片在刀头一端与四方刀架垂直于刀杆的右边对齐。
当车刀压紧后,试车削端面,观察车刀刀尖是否对准中心,否则应该重新调整垫片并进行试切,直到车刀刀尖对准工件中心。
安装第三把切槽车刀,使用垫片来达到车刀刀尖时对准中心。
垫片一般用150～200㎜的钢片。
垫片要垫实，垫片的数量应尽量少。
正确的垫法是:
使垫片在刀头一端与四方刀架垂直于刀杆的右边对齐。
当车刀压紧后，试车削端面,观察车刀刀尖是否对准中心,否则应该重新调整垫片并进行试切,直到车刀刀尖对准工件中心。
安装第四把螺纹车刀，使用垫片来达到车刀刀尖时对准中心。
垫片一般用150～20０㎜的钢片。
垫片要垫实,垫片的数量应尽量少。
正确的垫法是：
使垫片在刀头一端与四方刀架垂直于刀杆的右边对齐。
当车刀压紧后,试车削端面,观察车刀刀尖是否对准中心，否则应该重新调整垫片并进行试切,直到车刀刀尖对准工件中心。
之后，再把外圆粗车刀换下,换上切槽刀,方法和安装外圆粗车刀的方法是一样的。
十一、数控夹具与工件装夹
1、工件的校正
由于三爪自动定心卡盘能够进行自动定心，所以当工件轴向长度不大并且加工精度要求不高时,可以不进行校正。
但是,当装夹较长的工件或者加工精度要求较高的工件时,因为远离三爪自动定心卡盘的工件端有可能与车床的轴心不重合，所以仍需进行工件的校正。
用划线盘校正工件外圆。
用划线盘校正工件端面。
用百分表校正工件外圆和端面。
2、三爪自动定心卡盘装夹工件
工件的装夹就是工件在车床上或夹具中定位和加紧的过程。
用扳手插入小锥齿轮的方孔转动时，小锥齿轮带动大锥齿轮的背面时平面螺纹，卡爪背面的螺纹与平面螺纹啮合,所以当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪同时作向心或离心运动。
对于质量较大，加工余量也较大的工作装夹,一般采取工件前端用三爪自动定心卡盘夹紧,工件后端用后顶尖顶紧的装夹方法。
对于加工精度要求较高的工件装夹,一般也采用一夹一顶的方式装夹工件。
为了防止工件的轴向窜动，工件限位支承进行轴向定位。
用工件上台阶限位进行轴向定位。
十二、数控加工对刀操作（X、Ｚ向）
在数控车削加工中,按程序坐标系中的坐标数据编制刀具（刀尖）的运行轨迹。
由于刀尖的初始位置（机床原点）与程序原点存在X向偏移距离和Z向偏移距离，使得实际的刀尖位置与程序指令的位置有同样的偏移距离，因此，须将该距离测量出来并设置进数控系统,使系统据此调整刀尖的运动轨迹。
最常用的方法就是手动试切对刀。
对刀步骤如下:
首先对第一把刀：
外圆粗车刀。
（１）使数控机床返回机床参考点。
（2）用“手动”方式车削工件右端面。
（３）沿+Ｘ方向退刀,并停下主轴（不要在+Z方向上移动刀架）。
（4）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“OFFSET”键,在相对应的刀号上输入Ｚ=0。
（5）用“手动”方式车削工件外圆。
（6）沿+ Z方向上退刀,并停下主轴（不要在+Ｘ方向上移动刀架）。
（7）测量车削后的外圆直径ｄ。
（8）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“OＦFSＥT”键，在相对应的刀号上输入X=d。
第二把螺纹刀：
（1）使数控机床返回机床参考点。
（2）用“手动”方式车削工件外圆，车刀轻触工件外圆,之后再显示屏内输入坐标（0，0）
（3）沿+X方向退刀,并停下主轴（不要在＋Z方向上移动刀架）。
（4）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“OFＦSEＴ”键,在相对应的刀号上输入Z=0。
（５）用“手动”方式车削工件外圆,（轻微的碰一下，之后再显示屏内输入坐标（0,0）
（6）沿＋Z方向上退刀,并停下主轴（不要在+ Ｘ方向上移动刀架）。
（7）测量车削后的外圆直径d。
（８）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“ＯFFＳET”键,在相对应的刀号上输入Ｘ=d。
对第三把切槽刀:
（１）使数控机床返回机床参考点。
（2）用“手动”方式车削工件外圆，车刀轻触工件外圆,之后再显示屏内输入坐标（0，0）
（3）沿+Ｘ方向退刀，并停下主轴（不要在+Ｚ方向上移动刀架）。
（4）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“ＯFＦSＥＴ”键，在相对应的刀号上输入Ｚ=０。
（5）用“手动”方式车削工件外圆。
（6）沿+Z方向上退刀,并停下主轴（不要在＋X方向上移动刀架）。
（7）测量车削后的外圆直径ｄ。
（８）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“OFＦSET”键，在相对应的刀号上输入X=ｄ。
第四把切槽刀:
（1）使数控机床返回机床参考点。
（2）用“手动”方式车削工件外圆，车刀轻触工件外圆,之后再显示屏内输入坐标（0,0）
（３）沿+Ｘ方向退刀,并停下主轴（不要在+Z方向上移动刀架）。
（4）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“OFFSET”键,在相对应的刀号上输入Z＝0
（5）用“手动”方式车削工件外圆。
（6）沿+Ｚ方向上退刀，并停下主轴（不要在+X方向上移动刀架）。
（7）测量车削后的外圆直径d。
（８）选择数控车床操作面板中的“刀补”键或是“OFFＳET”键,在相对应的刀号上输入X＝d。
零件做完之后需要切断，安装切断刀之后不需要对对刀,直接切下即可。
完成上述操作，将保证车刀刀尖圆弧中心置于工件加工起点。
需要指出的是由于误差的存在，还不能保证此时的工件加工起点，必须经过首件试切或粗加工后测量尺寸,经过X方向和Z方向尺寸的相应调整,才能最终确定工件加工起点。
ﻬ谢 辞
在整个毕业设计过程中,我们的毕业设计终于完成了。
这２个月来，从开始接到设计题目到设计的完成，每一步对我们来说都是新的尝试与挑战,设计在王老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。
衷心感谢指导老师,本毕业设计是在她的悉心关怀和精心指导下完成的。
本设计能顺利的完成也归功与各位老师的认真负责，使我们能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得一体现。
在此向吉林农业工程职业技术学院的机械工程系的全体老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。
在这次毕业设计过程中使我学到了很多，我感到不论做什么事都要真真正正用心去做,才会使自己更加的成长,没有学习就不可能有实践的能力,没有自己的实践就不会有所突破,希望这次的经历能让我们在以后的学习生活中不断成长与进步。
结束语
通过本次设计,我掌握了钻孔，内、外圆，内、外切槽及内、外螺纹的编程及加工方法。
刀具运行轨迹及节点的计算也是重点。
但由于没有上车床进行操作,所以缺少实践经验。
紧张而又辛苦的毕业设计结束了,踉踉跄跄地忙碌了两个月,我的毕业设计课题也终将告一段落。
但由于能力和时间的关系，总是觉得有很多不尽人意的地方,譬如很多工部，很多加工顺序，加工方法……数不胜数。
可是，我又会有点自恋式地安慰自己:
做一件事情，不必过于在乎最终的结果，可贵的是过程中的收获。
以此语言来安抚我尚没平复的心。
毕业设计，也许是我大学生涯交上的最后一
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