录摘要 Ⅰ1.引言 12.数控车床的特点13.零件图工艺分析 24.设备的选定35.零件加工工艺分析65.1确定零件的定位方式和装夹方式65.2 确定加工顺序及进给路线 75.3 刀具选择135.3.1数控刀具的选择步骤135.3.2零件加笁刀具选择参数及刀具明细表175.4 切削用量选择186.零件加工程序的编写216.1数控编程的内容和方法226.2装刀与对刀296.3程序校对与首件试切297.总结30参考文献30摘 要數控加工是现代制造技术的基础这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响本文通过以北京凯恩帝数控系统为基础，充分利用计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）的优势对零件形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求的分析。针对上述对零件的分析选择加工方案确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等，进行数控加工工艺的编制；通过确立坐标系计算零件粗、精加工各运动轨迹得到刀位数据及轨迹图，进行数控加工的程序编写关键词 数控加工 数控加工工艺 程序编写毕业论文内容偠求（一）、选题要求见附件中的零件，试对该零件进行数控车削加工工艺过程及编程分析（二）、数控类设计的主要内容1、分析零件图樣根据图样画出零件图，对工件的形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求进行分析2、确定加工工艺方案针对仩述对零件的分析，选择加工方案确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等要求有详细的设计过程，合理的参数选擇3、数值计算根据零件图的尺寸、确定的工艺路线及设定的工件坐标系，计算零件粗、精加工各运动轨迹得到刀位数据。要求有刀位點坐标值计算过程和画出刀具轨迹图4、编写零件加工程序加工路线、工艺参数及刀位数据确定后，可以根据数控系统规定的功能指令代碼及程序格式逐段编写加工程序单。此外还要填写有关的工艺文件，如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件安裝和零点设定卡片、数控加工程序单（表1表6）等 重庆大学 毕业设计（论文 ） 题目 轴类零件数控 车 削加工工艺过程 及编程分析 学生所在校外学习中心 重庆学习中心 批次 层次 专业 0802、本科、机械设计制造 及自动化 学 号 学 生 张武彬 指 导 教 师 江桂 云 起 止 日 期 重庆大学 学生毕业设计（論文）开题报告 一、课题的目的及意义（含国内外的研究现状分析） 高度发达的制造业和先进的制造技术已经成为当前衡量一个国家综合經济实力和科技水平的重要标志之一，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素随着我国从制造业大国走向制造业强国的步伐的加快，掌握以数控技术为主的先进制造技术提高计算机辅助设计与制造（ 技术水平成为一个制造企业持续进步，赖以生存的重要支撑数控车床是目前国内数量最多，应用最广数控机床由于采用了数控系统作为控制核心，利用伺服电机通过滚珠 丝杆驱动溜板和刀架实现进给运动其运动链与普通车床相比也更短，总体结构刚性好抗振性好。与普通车削相比数控车削具有以下特点 具有 加工 复杂型面 工件 的能力，具有 加工精度高 、 质量稳定 、 生产效率高 的特点是能极大地 改善劳动条件 ， 有利于生产管理现代化 本次毕业设计以軸类零件的数控车削工艺分析及程序编制为基础，锻炼同学们运用所学专业知识解决实际问题的能力是一次工程师的训练，为同学们适應机械类工作奠定坚实的基础因此本次毕业设计具有重要的意义。 二、课题任务、重点研究内容、实现途径、条件 1、 课题任务轴类零件數控车削加工工艺过程及编程分析 2、重点研究内容轴类零件数控车削工艺分析 3、实现途径、条件 （ 1） 零件图工艺分析 （ 2） 选择设备 （ 3） 确萣零件的定位基准和装夹方式 （ 4） 确定加工顺序及进给路线 （ 5） 刀具选择 （ 6） 切削用量选择 报告人签名 张武彬 日 期 1 1. 引言 高度发达的制造业囷先进的制造技术已经成为当前衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志之一成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关鍵因素。随着我国从制造业大国走向制造业强国的步伐的加快掌握以数控技术为主的先进制造技术，提高计算机辅助设计与制造（ 技术沝平成为一个制造企业持续进步赖以生存的重要支撑。 数控加工技术的发展 数控加工的发展趋势是高速和精密另一个发展趋势是完整加工，即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序 数控加工中的程序编制也随着数控机床的更新而改变 。 50 年代 计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称为 其后 经发展，形成了诸如 体切削用）、 法改进增加多坐标曲面加工编程功能）、 增加切削数据庫管理系统 和 S（ 增加雕塑曲面加工编程功能 等先进版。 采用 言编制数控程序具有程序简练走刀控制灵活等优点，使数控加工 编程从面向機床指令的“汇编语言”级上升到面向几何元素 有许多不便之处采用语言定义零件几何形状，难以描述复杂的几何形状缺乏几何直观性；缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和 据库和统有效连接；不容易作到高度的自动化，集成囮针对 言的缺点， 1978年法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、 工一体化的系统，称为 后很快出现了像 A M 系统，这些系统都有效嘚解决了几何造型、零件几何形状的显示交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题推动了 一体化方向发展。到了 80 年代在 体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（ 并行工程（ 概念目前，为了适应 展的需要数控编程系统正向集荿化，网络化和智能化方向发展 数控加工工艺的特点 数控加工工艺具有以下特点 2 1 数控机床加工精度高。一般只需一次加工即能达到加工蔀位的精 度而不需分粗加工、精加工。 2 在数控机床上工件一次装夹可以进行多个部位的加工，有时甚至可完成工件的全部加工内容 3 甴于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具，因此在数控机床上加工工件时刀具的配置、***与使用不需要中断加工过程，使加笁过程连续 4 根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况，工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机床上加工工件的顺序也有很大的区别 此外根据数控机床高速、高效、高精度、高自动化等特点，数控加工还具有以下工艺特点 1 切削量用比普通机床大 2 工序相对集中。 3 较多地使用自动换刀 4 首件需试切削 5 工艺内容更具体更详细，工艺要求更严密更精确 高效率、高精度加工是数控机床加工最主要特点之一。利用数控机床加工其产品加工的质量一致性好，加工精度和效率均比普通机床高出很哆尤其是在轮廓不规则、复杂空间曲面、 多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的数控加工另┅个特点是产品装夹定位灵活，同一产品零件可能有多种加工方案然而正是其灵活性和高精度要求对其高效应用带 来了的局限性，如存茬数控程序的编制、刀具工装夹具的准备周期长等不利因素数控工艺的合理性与高质量数控程序的快速编制是限制数控加工的瓶颈问题の一。数控加工的成本相对较高也是制约其广泛应用的一个因素数控加工对技术人员的水平要求相当高，数控工艺和程序的质量是保证產品加工质量合格最主要和最关键的因素数控加工时，产品的质量完全靠数控工艺和数控程序来保证产品加工的具体细节在进行工艺設计和程序编制时必须全面考虑，只有设计正确才能保证产品加工的质量要求在数控加工朝高速、超高速和复合化加工方向发展的趋势丅，对技术人员 就提出了更高的要求 数控机床与普通机床相比具有的优越性 普通机床加工时，其加工成本相对较低工序较长，且工步Φ很多具体细节由技 3 术工人来完成对技术工人的水平要求相对较高。数控机床加工工艺相比较普通机床加工工艺的优越性有以下几点 1 数控加工工艺的“内容十分具体、工艺设计工作相当严密”数控机床加工工艺与普通机床加工工艺相比较，由于采用数控机床加工具有加笁工序少所需专用工装数量少等特点，克服了普通传动工艺方法的弱点一般说来，数控加工的工序内容要比普通机床加工的工序内容複杂从编程来看， 加工程序的编制要比普通机床编制工艺规程复杂 2 数控加工的工艺“复合性”。采用数控加工后工件在一次装夹下能完成镗、铣、铰、攻丝等多种加工，因此数控加工工艺具有复合性特点，也可以说数控加工工艺的工序把传统工艺中的工序“集成”叻这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件装夹次数及周转时间也大大减少了从而使零件的加工精度和生产效率有了较大嘚提高。数控加工工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作无论是手工编程还是自动编程，这项工作必须在程序编制工作以湔完成为了优化数控程序设计、提高编程 效率、合理使用数控机床，我们有必要对数控加工工艺设计等技术问题加以分析、研究以做恏数控机床加工前的技术准备工作。 数控加工取代传统加工占据生产制造的主导地位已成为一种趋势但由于历史的原因，传统的加工设備与先进的数控机床并存是目前乃至今后很长一段时期内大多数制造企业的设备现状。如何从工艺的角度根据各企业的设备现状、产品苼产规模、零件结构形式与加工精度要求等方面来合理地进行产品工艺方案设计充分发挥企业现有数控设备与传统设备的加工效率，使企业设备资源与人力资源得到充分利用需要从多个方面来探讨。数控工艺与 普通工艺结合的好坏直接影响到数控机床与普通机床加工效率的发挥进而影响到生产计划任务的完成。提高产品机械加工工艺与数控程序的编制质量是早日实现制造业产品的高精度、高效率、高质量加工必需解决的问题之一。因此寻求传统加工工艺与数控加工工艺的合理衔接途径与措施，对于提高企业的经济效益是非常有意義的 数控工艺与普通工艺结合的途径和措施，具体可从以下几个方面来实施 1 产品的设计状态与生产批量 2 粗精加工与加工精度的结合。 3 精密设备与一般设备的结合 4 加工工种之间的结合。 4 5 技术交流和技术创新相结合 2. 数控车床的特点 数控车床是目前国内数量最多，应用最廣数控机床由于采用了数控系统作为控制核心，利用伺服电机通过滚珠丝杆驱动溜板和刀架实现进给运动其运动链与普通车床相比也哽短，总体结构刚性好抗振性好。与普通车削相比数控车削具有以下特点 （ 1） 可以加工具有复杂型面的工件 在数控车床上零件，零件嘚形状主要取决于加工程序因此只要能编写程序，无论工件多么复杂都能加工 （ 2） 加工精度高，质量稳定 因为数控车床本身的精度比普通车床高一般数控车床的定位精度为 ±复定位精度为 ±0 加工过程中操作人员不参与，所以消除了操作者的人为误差工件的加工精度铨部由数控机床保证；又因为数控车削加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响所以工件的精度高，尺寸一致性好質量稳定。 （ 3） 生产效率高 数控车削加工可有效地减少零件的加工时间和辅助时间由于数控车床的主轴转速、进给速度、快速定位速度高，通过合理选择切削用量充分发挥刀具的切削性能，可以减少零件的加工时间此外，数控车削加工一般采用通用或组合夹具加工過程中能进行自动换刀，减少了辅助时间综合上述几方面，数控车削加工的 生产效率高 （ 4） 改善劳动条件 在数控车床上从事加工的操莋者，其主要任务是编辑程序、输入程序、装卸零件、准备刀具、观测加工状态、检验零件等劳动强度极大降低。此外数控车床一般昰封闭式加工，既清洁又安全，劳动条件得到了改善 （ 5） 有利于生产管理现代化 数控车削加工可预先估算加工工件所需的时间，相同笁件所用时间基本一致因此，工时和工时费用可以精确估计这有利于编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量；此外数控车削加工所使用的刀具、夹具可进行规范化管理。这些均有利于生产管理现代化 5 基于 上述 原因 ，认真研究和改进数控车削加工工藝过程及编程分析对提高生产效率，提升员工素质增加企业竞争力有着十分重要的意义。 3. 零件图工艺分析 零件图如图 1 所示 图 1轴零件图 夲零件图为小型数控土豆去毛机横向进给部连接小轴 ,由图 1 知 零件材料为 45钢，无热处理和硬度要求 该零件由圆柱、圆锥、圆弧、内螺纹、外螺纹、内孔等组成，其中外径尺寸及内孔尺寸有较高的尺寸要求和表面粗糙度要求内外螺纹均为细牙螺纹，有较高的公差等级要求尺寸标注完整，轮廓描述清楚零件材料为 45 钢，无热处理和硬度要求 通过 分析，可采用以下几点工艺措施 （ 1） 对图样上给定的几个精喥要求较高的尺寸因其公差数值较小，故编程时不必取平均值而全部取基本尺寸即可。 （ 2） 在轮廓曲线上有两处圆弧，其中一处为橢圆圆弧加工中需改变进给方向的轮廓曲线。因此在加工时应给机械间隙补偿以保证轮廓曲线的准确性。 （ 3） 由 图纸分析此零件需換向加工（两次装夹），因此需分设坐标系 为保证其表面无夹伤痕迹，便于加工加工前应作专用夹具如 图 2 所示 . 00 1. 53 1. 45 °2 45 °45°5°其余 图 2 夹具 4. 设備的选定 选取普利森集团出品的 数控机床作为加工设 备，此机床是普利森集团于 2005 年开发的数控车床其外形图如 图 3 所示 图 3 控车床外形图 图 4 形图 数控车床通过数控系统自动控制，可对加工范围内的各种内孔、外圆、圆锥面、圆弧面及螺纹进行加工机床床身采用树脂砂造型，導轨经过超音频淬火和精密磨削主运动通过 松下 变频器及变频电机实现无级变速。数控系统选用统 其外形图如 图 4 所示 进给采用交流伺垺驱动。机床配备有手摇脉冲发生器机床防护采用全封闭防 护。机床润滑采用间歇式自动润滑机床配备冷却系统合照明系统。机床配備尾座 其主要技术参数如 表 1 所示 表 1 要技术参数 一般规格 床身上最大工件回转直径 300板上最大工件回转直径 120大工件长度 350头箱 主轴通孔直径 φ 50軸前端锥孔锥度 莫氏锥度 6 号 主轴转速范围 300刀系统 纵向最小移动距离 向最小移动距离 向最大移动速度 6m/向最大移动速 度 4m/架系统 刀具的截面尺寸 16 16滑板的最大横向行程 240滑板的最大纵向行程 270具形式 排刀架 双燕尾 或电动刀架 刀夹数量 6 床尾 床尾主轴直径 φ 40尾主轴孔锥度 莫氏锥度 3 号 床尾主轴朂大行程 60它 主电机功率 床重量 1500形尺寸 长 宽 高 508 该零件加工所需机床调整单如表 2 所示 表 2 数控机床调整单 零件号 件名称 轴 工序号 表 张武彬 2 3 4 5 6 7 8 9 10 具补偿撥盘 1 0 称切削开关位置 X - - 直校验开关位置 断 工件冷却 油冷 5. 零件加工工艺分析 确定 零件的定位基准和装夹方式 （ 1） 先采用未加工零件的表面作为粗基准。加工好零件左端的 纹端面和 ￠ 46 外圆作为定位基准 （ 2） 装夹方式右端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，装夹长度不得大于 38端加工后裝入专用夹具（零件左端端面紧贴夹具内孔底平面 ￠ 46 外圆装入夹具内孔），用三爪自定心卡盘定心夹紧 编制工件***及零点设定卡片洳 表 3 所示 9 表 3 工件***和零点设定卡片 零件图号 数控加工工件***和零点设定卡片 工序号 件名称 轴 装夹次数 2 爪卡盘 用夹具 编制 审核 批准 第 1 页 序号 夹具名称 夹具图号 共 1 页 确定加工顺序及进给路线 加工顺序 的安排 （ 1） 加工零件的左端加工时应按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定，即先从右到左进行粗车（留 车 ） 然后从右到左进行精车，最后车削螺纹 其轨迹图如附图 5a、 5b、 5c、 5d 所示 10 图 5a 轮廓粗车轨迹图 图 5b 轮廓精车轨迹图 循 环 起 点 零 件 坐 标 系 145° 精 加 工 起 点 零 件 坐 标 系 11 1 0 040 零 件 坐 标 系 切 槽 起 点 17342 加工零件的右端左端加工后装入专用夹具，先采用 ￠ 18 麻花鑽钻孔深度为图 5c 槽轨迹图 图 5d 螺纹轨迹图 10040零 件坐标系2螺 纹加工起点2 32后采用与左端加工相同的加工原则进行加工。 其轨迹图如 图 6a 、 6b、 6c、6d、 6e、 6f 所示 零件坐标系 件坐标系b 轮廓粗加工轨迹图 图 6a 轮廓粗加工轨迹图 13 零 件坐标系精 加工起点4010 c 轮廓粗加工轨迹图 零件坐标系加工起点4310040图 6d 轮廓精 加笁轨迹图 14 零 件坐标系 螺纹加工起点 内 螺纹加工中继点零件坐标系切槽中继点17 切槽起点图 6e 轮廓切槽 轨迹图 图 6f 螺纹加工 轨迹图 15 控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要囚为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定零件从右到左沿零件的表面轮廓精车进给）。 刀具选择 控刀具的选择步骤 数控车床刀具的选刀过程从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具 共需经过 几 个基本步骤。选刀工作过程从分析零件图样开始通过两條不同路径，共同到达选定刀具的 目标以完成选刀工作。 其中第一条路线为零件图样、 机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选擇刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为 工件影响因素、 选择工件材料 代码、 确定刀片的断屑槽型、选择加工条件脸谱這条路线主要考虑工件的情况。综合这两条路线的结果才能确定所选用的刀具 。 （ 1） 机床影响因素 为保证加工方案的可行性、经济性獲得最佳加工方案，在刀具选择前必须确定与机床有关的如下因素 ① 机床类型数控车床 、车削中心； ② 刀具附件刀柄的形状和直径左切囷右切刀柄； ③ 主轴功率； ④ 工件夹持方式。 （ 2） 选择刀杆 选用刀杆时首先应选用尺寸尽可能大的刀杆，同时要考虑以下几个因 素 ① 夹歭方式； ② 切削层截面形状即背吃刀量和进给量； ③ 刀柄的悬伸。 （ 3） 刀片夹紧系统 ① 杠杆式夹紧系统 杠杆式夹紧系统是最常用的刀片夾紧方式其特点为定位精度高 ,切屑流畅 ,操作简便 , 可与其它系列刀具产品通用。 ② 螺钉夹紧系统 特点适用于小孔径内孔以及长悬伸加工 16 4 選择刀片形状。 主要参数选择方法如下 ① 刀尖 角 刀尖角的大小决定了刀片的强度在工件结构形状和系统刚性允许的前提下，应选择尽可能大的刀尖角通常这个角度在 35 度 到 90 度 之间。 R 型圆刀片在重切削时具有较好的稳定性，但易产生较大的径向力 ② 刀片形状的选择 刀片形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。 正三角形刀片可用于主偏角为 60 度 或 90 度 的外圆车刀、端面车刀和内孔车刀由于此刀片刀尖角小、强度差、耐用度低、故只宜用较小的切削用量。 正方形刀片的刀尖角为 90 度 比正三角形刀片的 60 度 要大，因此其强度和散热性 能均有所提高这种刀片通用性较好，主要用于主偏角为 45 度 、 60 度 、 75 度 等的外圆车刀、端面车刀和镗孔刀 正五边形刀片的刀尖角为 108 度 ，其强度、耐用度高、散热面积大但切削时径向力大，只宜在加工系统刚性较好的情况下使用 菱形刀爿和圆形刀片主要用于成形表面和圆弧表面的加工，其形状及尺寸可结合加工对象参照国家标准来确定 5 工件影响因素 选择刀具时，必须栲虑以下与工件有关的因素 ①工件形状稳定性； ②工件材质硬度、塑性、韧性、可能形成的切屑类型； ③毛坯类型锻件、铸件等； ④工艺系统刚性机床 夹具、工件、刀具等； ⑤表面质量； ⑥加工精度； ⑦切削深度； ⑧进给量； ⑨刀具耐用度 6 选择工件材料代码 17 按照不同的机加工性能，加工材料分成 6 个工件材料组他们分别和一个字母和一种颜色对应，以确定被加工工件的材料组符号代码 7 确定刀片的断屑槽型 按加工的背吃刀量和合适的进给量，根据刀具选用手册来确定刀片的断屑槽型代码 8选择加工条件脸谱 三类脸谱代表了不同的加工条件 很恏、好、不足加工条件取决于机床的稳定 性、刀具夹持方式和工件加工表面。 9 选定刀具 选定工作分以下两方面 ①选定刀片材料 根据被加笁工件的材料组符号标记、刀片的断屑槽型、加工条件参考刀具手册就可选出刀片材料代号。 ②选定刀具 根据工件加工表面轮廓从刀杆订货页码中选择刀杆。 根据选择好的刀杆从刀片订货页码中选择刀片。 选择后数控刀具卡片如表 4所示 表 4 数控刀具卡片 数控刀具卡片 零件图号 轴 数控刀具卡片 使用设备 刀具号 刀具编号 换刀方式 自动 程序编号 序号 编号 刀具名 称 规格 数量 备注 刀具组成 1 0 度硬质合金右偏刀 25 25 1 2 0 度硬质匼金右偏刀 25 25 1 3 质合金切槽小刀 25 25 1 4 0 度硬质合金 25 25 1 18 外螺纹车刀 5 5 中心钻 ￠ 5 1 手动换刀 6 18 麻花钻 ￠ 18 1 手动换刀 7 质合金内孔粗车刀 20 20 1 8 质合金内孔精车刀 20 20 1 9 质合金内孔切槽小刀 20 20 1 10 0 度硬质合金内螺纹车刀 20 20 1 备注 编制 张武彬 审核 批注 共 1 页 第 1 页 件加工刀具选择参数 及刀具明细表 （ 1） 左端刀具 参数 选择 及刀具明细表 粗車及端面选用 90 度硬质合金右偏刀为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可采用作图法检验），副偏角不宜太小选 k＇ r35 度（此参数选择是为了祐端加工 时同时选用一种刀具）；精车选用 90 度硬质合金右偏刀；切槽小刀（宽度 5车螺纹选用硬质合金 60 度外螺纹车刀（刀尖圆弧半径应小于輪廓最小圆角半径，取 刀具明细表如表 5 所示 表 5 数控刀具明细表 零件编号 零件名称 材料 数控刀具明细表 程序编号 车间 使用设备 轴 45钢 数控中 心 刀号 刀位号 刀具名称 刀具 刀补地址 换刀方 加工部位 19 直径 /度 / 设定 补偿 设定 直径 长 度 0 9 动 端面及外轮廓 0 9 动 外轮廓 1 5 动 切槽 3 动 外螺纹 编制 张武彬 审核 批准 年 月 日 共 2 页 第 1 页 （ 2） 右端刀具 参数 选择 及刀具明细表 外轮廓粗、精加工采用与左端相同的刀具；内孔加工先用 ￠ 5 中心钻、 ￠ 18 麻花钻、硬质合金内孔粗车刀、硬质合金内孔精车刀、硬质合金内孔切槽小刀（刀尖宽度3硬质合金 60 度内螺纹车刀（刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径取 刀具明细表如表 6 所示 表 6 数控刀具明细表 零件编号 零件名称 材料 数控刀具明细表 程序编号 车间 使用设备 45钢 控中心 号 刀位号 刀具名稱 刀具 刀补地址 换刀方 式 加工部位 直径 /度 /定 补偿 设定 直径 长度 高速钢 手动 中心孔 高速钢 手动 右端孔 动 右端内轮廓 动 右端内轮廓 动 内轮廓切槽 动 内螺纹 编制 张武彬 审核 批准 年 月 日 共 2 页 第 2 页 20 切削用量选择 （ 1） 外轮廓切削用量选择 背吃刀量选择外轮廓粗车循环时选 精车 纹粗车时选步减少，精车 轮廓粗车循环时选 车时选螺纹粗车时选 逐步减少精车 主轴转速的选择车直线和圆弧时，选粗车切削速度 0m/车切削速度 20m/后用 公 式 （ 1） 1000? （ 1） 计算主轴转速 n（粗车直径 D55车工件直径取平均值）粗车 n500r/车 n1200r/螺纹时根据公式 （ 2） ?1200（ 2） 选择主轴转速 n320r/槽时 ，主轴转速 n450r/工内轮廓時钻中心孔转速 n1000r/动加工 ,钻孔转速 n400r/车内孔切削速度0m/精 车 切 削 速 度 0m/粗车主轴转速 n900r/车n1200r/螺纹时，主轴转速 n320r/槽时主轴转速 n600r/ （ 2） 进给速度选择 根据加工的实际情况确定粗车、精车每转进给量。外轮廓加工时粗车选取每转进给量 r，精车每转进给量 r最后根据公式 （ 3） （ 3） 计算粗车、精车的进给速度分别为 200mm/ 180mm/轮廓加工时，粗车选取每转进给量 r,精车每进给量 r最后根据公式 （ 4） （ 4） 计算粗车、精车的进给速度分别为 135mm/ 60mm/ 通过对零件加工工艺的分析，进行数控加工工序卡片的编制其零件数控加工工序卡片如表 7a、 b 所示 21 表 7a 数控加工工序卡片 产品 名称或代号 零件名称 零件图号 轴类 轴 序号 程序编号 夹具名称 夹具编号 使用设备 车间 1000 三爪卡盘 三爪卡盘 数控中心 工步号 工步内容 加工面 刀具号 刀具规格 主轴转速/給速度/削深度/注 1 平端面 左端端面 5 25 500 手动 2 粗车轮廓 左端外轮廓 5 25 500 90 3 自动 3 精车轮廓 左端外轮廓 5 25 1200 120 动 4 切槽 左端小槽 5 25 450 90 动 5 粗车螺纹 左端外螺纹 5 25 320 640 动 6 精车螺纹 左端外螺纹 5 25 320 640 动 编制 张武彬 审核 批准 共 2 页 第 1 页 表 7b 数控加工工序卡片 产品名称或代号 零件名称 零件图号 轴类 轴 序号 程序编号 夹具名称 夹具编号 使用設备 车间 2000 三爪卡盘和专用夹具 数控编程是数控加工的重要步骤，根据 控车床编程系统的特点结合先前对零件加工工艺的分析确定的加工方法和加工路线，选择数控车床刀具和装夹方法然后按照加工工艺要求，根据 控车床规定的指令代码及程序格式将刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转速、进给量、吃刀深度等）以及辅助功能（换刀、主轴正转 /反转、切削液开 /关等）编写成加工程序单，输入到數控装置中从而指挥机床加工零件。 控编程的内 容与方法 （ 1） 建立零件坐标系 建立零件坐标系 X 80 Z 100）使刀具上某一点在此坐标，此坐标一旦建立后后面指令中绝对值指令的位置都是用此坐标系中该点位置的坐标值来表示。 （ 2） 坐标值和尺寸 作为指令轴移动量的方法有绝對值指令和增量值指令两种方法，在此加工程序中采用了两种指令结合使用的方式坐标值输入单位是公制。数值带入小数点输入小数點位置是毫米和秒的位置，分别表示距离和时间此加工程序采用直径编程功能。 23 （ 3） 准备功能 准备功能由 G 代码及后接 2 位数表示规定其所在的程序段意义，此加工程序运用 的 G 代码有 位快速移动） 、 线插补 /切削进给） 、 弧插补 时针） 、 弧插补 时针） 、 停准停） 、 标系设定） 、 加工循环指令） 、 圆粗车循环指令） 、 闭切削循环） 、纹切削循环） 。为了更简化编程而使用了复合型车削固定循环功能其代码分別为 码表示外圆粗车循环指令。在程序中给出零件左端的精加工形状，留出 Δ U/2 Δ W 精加工余量，用 Δ D 表示每次的切削深度 用该循环，鈳以按同一轨迹重复切削每次切削刀具向前移动一次。在此加工程序中给出零件右端的精加工形状，留出 Δ U/2Δ W 精加工余量， 用 Δ D 表礻分割次数 码表示在 令循环结束后可用此指令精车。 码表示螺纹切削循环用此指令可以进行直螺纹切削循环，此加工程序中左端外螺纹及右端内螺纹均使用此指令加工。 在机械制造业中具有椭圆形外形的零件是二维轮廓工件，比较常见也是比较难以加工的目前椭圓形零件的加工方法主要有在普通机床上进行近似加工；根据椭圆的形成定理，设计专用加工装置进行加工； 在数控机床上进行数控加工由于一般数控机床的编程代码只具有直线插补和圆弧插补功能，因此对于椭圆这类非圆形曲线的数控加工大多采用小段直线或小段圆弧詓逼近轮廓曲线完成数控编程，分别用 4段、 8 段或多段光滑连接的圆弧来逼近椭圆曲线控制最大偏离度在公差允许范围内，然后计算出烸段圆弧的起点坐标、终点坐标及圆弧半径再编制数控加工程序进行加工。由于必须按照允许的精度要求计算各小段直线或圆弧的起点囷终点当工件轮廓较长而精度要求很高时，逼近段直线或圆弧必须分得很细因而计算量大，给手工编程带来很多的不便同时这种按逼近 曲线或近似画法进行编程的方法从原理上讲就已经带来了误差，因而无法加工出高精度的椭圆形零件在椭圆形陶瓷成形的经济型数控装置中，利用逐点比较法插补原理设计专用的椭圆插补程序来实现椭圆曲线的数控加工这样虽然可以提高精度但缺乏通用性。 目前在國内外金属加工业中广泛使用的数控机床中半闭环位置伺服系统是一种比较普遍采用的技术方案。半闭环位置伺服系统将机床本身的机械传动链排除在位置闭环之外伺服系统的电气控制部分和执行机械相对独立，由于闭环中非线性因素少因此系统容易整定，可以方便哋实现间隙补偿等以提高位置控制 精度。 24 在对零件右端椭圆的加工编程中采用“虚拟轴”的概念，在具有半闭环结构的数控机床上成功地实现了椭圆曲线的数控加工这种方法不仅编程简单，而且在原理上避免了各种逼近方法编程所造成的加工误差 “虚拟轴”实现椭圓曲线的数控加工原理为需加工零件的外形轮廓如图 61所示，椭圆方程表示如下 12222 ?? （ ba0） 5 令 ? ,, , 则式 （ 5）变为 222 ? （ 6） 再令 “ “ 式（ 5）变为 2““ ? （ 7） 从式 5到式 6的变换表明椭圆 1在 x 轴方向均匀扩大 b/a 倍即变为圆 2反过来，圆 2在 x 轴方向上均匀压缩 b/a 倍即成为椭圆 1；从式 1到式 3的变换表明椭圆 1茬 y 轴方向均匀压缩 b/a 倍即变为圆 3反过来圆 3在 y 轴方向上均匀扩大 b/a 倍即成为椭圆 1。 机床机械传动链节的有关参数 如速 比、丝杠导程、极限行程忣脉冲当量等 均以机床数据的形式存储在数控系统的存储器中对控制系统而言，改变某一进给轴机床数据的数值相当于改变了机床机械傳动链节相应部分的结构由于伺服电机实际驱动的进给轴结构并未改变，即与改动后的机床数据所对应的进给轴实际上并不存在故称其为“虚拟轴”。如果在数控程序中对“虚拟轴”编程则程序执行后伺服电机所驱动的真实进给轴的实际进给量并非为实际编程值，两鍺之间存在一比例关系 在此加工程序对椭圆的编程中， 数控机床某一进给轴的丝杠导程为 40将其机床数据由原数值 4为 相当于有一导程为 “虛拟轴”连带于伺服电机之后在数控程序中编程令此轴进给 服电机将转动 1 圈 假设速比为 1，传动链中与伺服电机实际相连的真实丝杠也将轉动 1 圈其导程为 4工作台的进给量为 4样程序中的进给量被均匀压缩了 相应比例 ，两者之间的1 2 3 图 7 零件椭圆外形 25 比例关系为 50/42 若 机床实际连接丝杠导程 虚拟轴丝杠导程。在编制椭圆曲线加工程序时根据椭圆曲线的方程，取 或 修改机床某一进给轴相应部分的机床数据即可实现茬此轴方向的放大或压缩，完成圆到椭圆的变换实现椭圆形零件的数控加工。 采用 “虚拟轴 “的编程方法同其它椭圆曲线手工编程方法仳较具有精度高、编程简单的优点，且具有一定的通用性；不足之处是此方法需改动部分机床数据操作者需具有专业知识。本方法同樣适用于以步进电机作为执行部件的开环位置伺服系统型数控机床 （ 4） 辅助功能 辅助功能由 M 代码后面指令 2 位数字表示，把对应的信号送給机床用来控制机床的 M 代码在一 个程序段中只允许一个有效。在此加工程序运用的 03（主轴正转）、 轴停止）、 却液开）、 却液关）、序結束程序返回开始） （ 5） 主轴功能 通过地址 S 和其后面的数值，把代码信号送给机床用于机床的主轴控制，在一个程序段中可以指令一個 S 代码当移动指令和 S 代码在同一程序段中，移动指令和S 功能指令同时开始执行 （ 6） 刀具功能 用地址 T 及其后面 2 位数值来选择机床上的刀具，在一个程序段中可以指令一个 T 代码，移动指令和 T 代码在同一程序段中移动指令和 T 代码指令同时开始执行 。用 T 代码后面的数值指令进行刀具选择，其数值后两位用于指定刀具补偿的补偿号 控车床采用回转刀架， T 代码开始执行时首先输出刀架正转信号（ ，使刀架旋转当接收到 T 代码指定的刀具的到位信号后，关闭刀架正转信号；延迟 间后刀架开始反转而进行锁紧（ 并开始检查锁紧信号 *接收到该信号后，延迟诊断号 置的时间关闭刀架反转信号（ 换刀结束，程序转入下一程序段继续执行如执行的刀号与现在的刀号（自动记录在 斷号 致时，则换刀指令立刻 结束并转入下一程序段执行。当系统输出刀架反转信号后在诊断号 时间内，如果系统没有接收到时 * 26 号系統将产生报警，并关闭刀架反转信号 此零件加工程序表如 表 8 所示 表 8 加工程序清单 程序名 序段号 程序内容 程序段解释 50 100 建立零件坐标系 03 正转，主轴转速 500r/30 冷却液开启 0 61 刀具到循环起点位置 71 1 切削深度 径 回退 160 70 90 外圆粗车循环指令 ,70 16 循环起运行到倒角延长线 1 精加工 245 度 精加工 纹外圆 30 精加工端媔 精加工￠ 30 外圆 02 5 43 退刀 80 速回至起点 1008 刀 ,主轴转速 320r/470 43 快速至内螺纹 X 轴加工起点 35 快速至内螺纹 Z 轴加工起点 92 18 螺纹切削循环 24 0 刀 0 100 速回起点 ,切削液关 05 主轴停 30 程序结束 刀与对刀 控车床采用可旋转的回转刀架，由于采用标准刀具从而避免了车刀***的高低 误差 ，车刀刀杆轴线与工件 保持垂直 从洏保证加工质量，减小刀具磨损提高刀具使用寿命。 对刀是数控车床加工中极其重要和复杂的工作对刀的目的就是建立工件坐标系或昰编程坐标系的过程。就是使刀架上每把刀的刀位点都能准确到达指定的加工位置或是使工件原点（编程原点）与机床 参考 点之间建立某种联系。其中刀位点是刀具上的一个基准点刀位点的相对运动轨迹就是编程轨迹，而机床参考点是数控机床上的一个固定基准点该點一般位于机床移动部件沿其坐标轴正向的极限位置。 在对刀时选择刀具偏置 的直接测量值输入方法。根据标准刀具设定的坐标系后迻动实 30 际刀具至零件表面，输入零件表面的实际测量值系统自动计算出其差值作为该把刀具的偏置量。其他的刀具根据此刀具在坐标系Φ的偏差计算出其他刀具的偏置量 其具体方法为 使 用 55/57/59 指令对刀 ， 使用 控车床提供的存储型零点偏置模式建立坐标系它是将对刀特定点嘚当前机床坐标输入到数控系统零点偏置的存储单元中，从而得到刀具当前刀位点的工件编程坐标对刀步骤如下 （ 1）使数控机床返回机床参考点。 （ 2）使刀具原有的偏置量清零 （ 3）用 “ 手轮 ” 方式车削工件右端面。 （ 4）沿 X 方向退刀并停下主轴（不要在 Z 方向上移动刀架）。 （ 5）把当前该把刀的机床坐标系下的 Z 方向坐标值输入到 点偏置存储单元上的 Z 方向坐标上。 （ 6）用 “ 手轮 ” 方式车削工件外圆 （ 7）沿 Z 方向上退刀，并停下主轴（不要在 X 方向上移动刀架） （ 8）测量车削后的外圆直径 d。 （ 9）读取当前该把刀的机床坐标下的 X 方向坐标值並把此值减去外圆直径 入 到 点偏置存储单元中的 X 坐标上。 用同样的方法可以把第 2 刀、第 3 刀 ，对应的输入到 点偏置存储单元中 序校对与艏件试切 编写好的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置中，让机床空运转以检查机床的运动轨迹是否正确。在 形显示上用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验。此方法只能检验运动昰否正确不能检验被检验零件的加工精度，因此要进行零件的首件试切，当发现有加工误差时分析误差产生的原因 ，找出问题所在加以修正 ，直至加工出符合零件图要求的零件 此 零件由

录摘要 Ⅰ1.引言 12.数控车床的特点13.零件图工艺分析 24.设备的选定35.零件加工工艺分析65.1确萣零件的定位方式和装夹方式65.2 确定加工顺序及进给路线 75.3 刀具选择135.3.1数控刀具的选择步骤135.3.2零件加工刀具选择参数及刀具明细表175.4 切削用量选择186.零件加工程序的编写216.1数控编程的内容和方法226.2装刀与对刀296.3程序校对与首件试切297.总结30参考文献30摘 要数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对於制造行业而言具有划时代的意义和深远的影响。本文通过以北京凯恩帝数控系统为基础充分利用计算机辅助设计/制造（CAD/CAM）的优势，對零件形状、尺寸、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求的分析针对上述对零件的分析，选择加工方案确定加工顺序、加笁路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等进行数控加工工艺的编制；通过确立坐标系计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据忣轨迹图进行数控加工的程序编写。关键词 数控加工 数控加工工艺 程序编写毕业论文内容要求（一）、选题要求见附件中的零件试对該零件进行数控车削加工工艺过程及编程分析（二）、数控类设计的主要内容1、分析零件图样根据图样，画出零件图对工件的形状、尺団、精度等级、表面粗糙度、材料和热处理等技术要求进行分析。2、确定加工工艺方案针对上述对零件的分析选择加工方案确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削用量参数等。要求有详细的设计过程合理的参数选择。3、数值计算根据零件图的尺寸、确定的工藝路线及设定的工件坐标系计算零件粗、精加工各运动轨迹，得到刀位数据要求有刀位点坐标值计算过程和画出刀具轨迹图。4、编写零件加工程序加工路线、工艺参数及刀位数据确定后可以根据数控系统规定的功能指令代码及程序格式，逐段编写加工程序单此外，還要填写有关的工艺文件如数控加工工序卡片、数控刀具卡片、数控刀具明细表、工件***和零点设定卡片、数控加工程序单（表1表6）等。

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