毕业设计（论文）-典型轴类零件的数控加工工艺设计.doc

第 1 页 共 30 页 目录 摘要摘要2 绪论绪论3 一、选择本课题的目的及意义一、选择本课题的目的及意义3 二、数控机床及数控技术的应用与发展二、数控机床及数控技术的应用与发展4 （一）数控机床的应用与发展（一）数控机床的应用与发展4 （二）数控技术的应用与发展（二）数控技术的应用与发展4 三、对课题任务的阐述三、对课题任务的阐述4 正文正文5 一、零件图的加工工艺性分析5 （一）对零件的分析及毛坯的选择5 （二）设备的选择（二）设备的选择6 （三）确定零件的定位基准和装夹方式（三）确定零件的定位基准和装夹方式7 1 1粗基准选择原则粗基准选择原则 .7 2 2精基准选择原则精基准选择原则 .7 3 3定位基准定位基准 .7 （四）装夹方式（四）装夹方式.7 （五）工艺过程（五）工艺过程.8 1 1工序与工步的划分工序与工步的划分 .8 2 2工步的划分工步的划分 .8 （六）确定加工顺序及进给路线（六）确定加工顺序及进给路线.9 1 1零件加工必须遵守的安排原则零件加工必须遵守的安排原则 .9 2 2进给路线进给路线 .9 （七）选择刀具（七）选择刀具.9 （八）切削用量的选择11 1 1背吃刀量的选择背吃刀量的选择11 2 2主轴转速的选择主轴转速的选择 12 3 3进给量的选取进给量的选取 12 4 4进给速度的选取进给速度的选取 12 （九）编制工艺卡（九）编制工艺卡.13 编写程序编写程序.13 结论结论21 参考文献参考文献22 谢辞谢辞23 附录附录24 第 2 页 共 30 页 摘要摘要 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的渗透形成的机电一 体化产品，即所谓的数字化装备，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，对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展 起着越来越重要的作用，因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大 趋势。而数控加工技术是随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应 用技术，是机械制造业人员长期从事数控加工时间的经验总结。数控加工技术 就是用数控机床加工零件的方法。在数控加工中，利用工件的旋转运动和刀具 的直线运动或者曲线运动来改变毛坯的尺寸和形状，把毛坯加工成符合精度要 求的零件。数控车削加工是利用工件相对于刀具的旋转运动对工件进行切削加 工的方法。车削适合加工回转类零件、内外圆锥面、端面、圆弧面、沟槽、螺 纹和回转成形面等，所用的刀具主要是车刀。数控车削加工是现代制造技术的 典型代表，在制造业的各个领域得到广泛的应用如航天、汽车、精密机械等。 总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。已经成为这些行业不可或 缺的加工手段。 关键词：关键词：数控技术；车削加工；数控加工工艺；数控编程 第 3 页 共 30 页 绪论绪论 一、选择本课题的目的及意义一、选择本课题的目的及意义 目的目的：通过这次设计可以使我们学会对相关学科中的基本理论、基本知识进行 综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、 深化所学知识的目的，培养和提高综合分析问题和解决问题的能力，以及培养 科学的研究和创造能力。 意义：意义： 随着社会经济的快速发展，人们对生活用品的要求也越来越高，企业 对生产效率也有相应的提高。数控机床的出现实现了广大人们的这一愿望。数 控车削加工工艺是实现产品设计、保证产品的质量、保证零件的精度，节约能 源、降低消耗的重要手段。是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、安全 生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据。也是企业对高品质、高品种、高 水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。这不但满足了广大消费者的 目的，即实现了产品多样化、产品高质量、更新速度快的要求，同时推动了企 业的快速发展，提高了企业的生产效率。 机械工业是国民经济各部门的装备军，而数控加工在机械行业占有领头羊 的地位，因此国民经济各部门的生产技术水平和所取得的经济效益，在很大程 度上取决于机械行业和数控行业中所能提供的机械装备的技术性能、指令和可 靠性。因此数控加工技术水平和生产规模是衡量一个国家科技水平和经济实力 的重要标志。 数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工 艺文件，它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。本文通过对典型轴类 零件数控加工工艺的分析，对零件进行编程加工，给出了对于典型零件数控加 工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的意义。 二、数控机床及数控技术的应用与发展二、数控机床及数控技术的应用与发展 （一）数控机床的应用与发展（一）数控机床的应用与发展 随着电子信息技术的发展世界机床已经进入了以数字化制造技术为核心的 机电一体化时代，其中数控机床就是其代表机床之一。数控机床是制造业的加 工母机和国民经济的重要基础。随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越 来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向 发展。 第 4 页 共 30 页 我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距， 主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩 小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下 6 个方面着力研究： 1）加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障率； 2）跟踪国际水平，使数控机床向高效高精方面发展； 3）加大成套设计开发能力上求突破； 4）发挥服务优势，扩大市场占有率； 5）多品种制造，满足不同层次的用户的需求； 6）模块化设计，缩短 开发周期，快速响应市场。 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会 加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进 水平。 （二）数控技术的应用与发展（二）数控技术的应用与发展 数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械 制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程 自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展，数控技术已广泛地应用 于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展， 对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。 三、对课题任务的阐述三、对课题任务的阐述 （一）零件图的加工工艺性分析；（一）零件图的加工工艺性分析； （二）（二）确定装夹方案；确定装夹方案； （三）确定加工顺序及进给路线；（三）确定加工顺序及进给路线； （四）选择刀具；（四）选择刀具； （五）切削用量的选择；（五）切削用量的选择； （六）（六）编制数控加工工艺卡；编制数控加工工艺卡； （七）编写数控加工程序。（七）编写数控加工程序。 第 5 页 共 30 页 正文正文 一、零件图的加工工艺性分析一、零件图的加工工艺性分析 （一）对零件的分析及毛坯的选择（一）对零件的分析及毛坯的选择 该零件表面由圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹面、沟槽及内孔等表面组成。 该零件的几何元素之间的关系表达的很清楚完整，其中多个直径和内孔的尺寸 精度有较严格的要求，零件的表面部分表面粗糙度要求也较高。例如：55 、35的外圆面及 30、20的内孔面、 0 02 . 0 0 02 . 0 51 0 02 . 0 025 . 0 0 025 . 0 0 300.02、290.015 的外圆面、圆弧面 R15的精度，及它们的表面粗糙度 0 02 . 0 也较高是，55、30、35的同轴度公 umRa6 . 1 0 02 . 0 0 02 . 0 51 025 . 0 0 0 02 . 0 差要求是 0.02，零件的材料为 45 钢，调制处理 2636HRC，材料的加工性能 好。 根据上述零件几何机构的分析及其技术分析，该零件应该选择的毛坯为 58mm ×123mm，在数控车床上按照粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段 进行加工，粗加工时为保证精加工的表面粗糙度及加工精度，给精加工留余量 0.25mm 进行加工，根据基准统一及基准重合原则，在精加工的时候，以 30 的内孔面为基准，加工出零件的外部轮廓，按照“基准先行”的原则，则 02 . 0 0 要先加工出 30的端面。因为工件有一定的硬度要求，在进行粗加工之 025 . 0 0 前，要将工件进行调制处理，使工件的硬度得到保证，以便加工出符合要求的 零件。在加工过程中，为保证 55、30、35 0 02 . 0 0 02 . 0 51 025 . 0 0 的同轴度为 0.02，应该尽量减少零件的装夹次数，为保证加工过程中能 0 02 . 0 够及时的发现加工中的错误，应该在加工过程中插装安排检测等辅助工具，保 证零件加工过程中及时的发现错误，减少误操作时间，提高零件的加工效率。 为了加工出合格的产品，就必须得认真的选择切削用量：切削速度、背吃刀 Vc 量、主轴转速 n。 p a （二）设备的选择（二）设备的选择 第 6 页 共 30 页 据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺 寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技 术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。机床我们 选用 CK6142 车床,HNC 数控系统。其参数如下表: 表 1 CK6142 车床的主要技术参数 参数 型号 CK6142 床身上最大回转直径 mm 420 刀架上最大回转直径 mm 200 最大工件长度 mm 2000 最大车削长度 mm 1870 加工能力 床身导轨宽度 mm 400 主轴端部代号 C6 主轴孔径 mm 58 主轴 主轴锥孔 mm 主轴转速（四段无级） r/min 27.5-2200 63 X/Z 向最小进给增量 mm 0.0005/0.001 X/Z 向快移速度 mm/min 4000/8000 进给 X 向最大行程 mm 300 电动刀架工位数 H4 刀架 刀杆截面 mm 2525 尾座套筒直径 m 75 尾座套筒行程 150 尾座 尾座套筒锥孔 Morse 5 电机主电动机功率 kw 7.5 机床质量 kg 1900,2000,2500 3500,4500 机床外形尺寸（长、宽、高） mm 1806,2091,2376，2946,3516×1170×1600 （三）确定零件的定位基准和装夹方式（三）确定零件的定位基准和装夹方式 1 1粗基准选择原则粗基准选择原则 （1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基 准。 （2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。 （3）粗基准应避免重复使用。 （4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。 第 7 页 共 30 页 2 2精基准选择原则精基准选择原则 （1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准； （2）基准统一原则：自为基准原则，互为基准原则。 3 3定位基准定位基准 综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上用三爪卡盘装 夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯 58mm 的棒料的轴线和左端面 作为定位基准。 （四）装夹方式（四）装夹方式 数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与 编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部 待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。 装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，应先 装夹毛坯 35mm 的棒料的一端，夹紧其 78mm 的长度加工内孔。然后将棒料卸 下，装夹 55mm 的圆柱表面，加工另一端的沟槽及圆弧。这样两次装夹即可完 成零件的所有加工表面，且能保证其加工精度要求。 （五）工艺过程（五）工艺过程 1 1工序与工步的划分工序与工步的划分 工序划分有三种方法： 按零件的装夹定位方式划分； 1 按粗、精加工划分工序； 2 按所用的刀具划分工序。 3 由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各 有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分 工序，刀具有五把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀， 而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也 不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件 的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。 表 2 加工工序： 第 8 页 共 30 页 工序号工序内容设备 1 车左端面；打中心孔；钻底孔；精车内孔车床 2 车右端面；车外圆；切槽；车圆弧；切槽车床 2 2工步的划分工步的划分 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易 划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易： 车内孔的工步为：:90°外圆车刀平左端面中心钻打中心孔 1 mm4 90°外圆车刀车外圆麻花钻钻内孔 0 02 . 0 55 0 02 . 0 51 mm1818 90°硬质合金内孔车刀车内孔内孔93°外圆端 025 . 0 0 20 025 . 0 0 30 面机夹刀精车轮廓。 车削螺纹、圆弧、切槽的工步：90°外圆车刀平右端面60°硬质合金 2 刀粗精车螺纹90°外圆车刀车外圆切槽刀切槽 gM6230 mm35 5mm90°外圆车刀车外圆 5mm90°外圆车刀车圆弧90° 0 02 . 0 15R 外圆车刀车外圆 5mm90°外圆车刀车外圆 9mm切槽刀切槽 11.1mm 90°外圆车刀车外圆 9mm93°圆端面机夹刀精车轮廓。 （六）确定加工顺序及进给路线（六）确定加工顺序及进给路线 1 1零件加工必须遵守的安排原则零件加工必须遵守的安排原则 （1）基面先行 工面基准为后刀面的加工提供基准面，所以应该先平左端面作 为基准面； （2）先主后次 所加工的表面均为重要表面所以按照从左到有的顺序； （3）先粗后精 削去大部分的金属余量再进行成型切削，保证零件的尺寸要求 和质量要求； 先面后孔 工零件左端面，再加工零件内孔 4 第 9 页 共 30 页 综上所述，加工顺序为：平左端面粗车外圆加工内孔精 车轮廓粗精车螺纹粗车外圆切槽车削圆弧切槽 精车轮廓 2 2进给路线进给路线 编程时，为了保证被加工零件的精度和表面粗糙度能达到工件图样的要求， 精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓图顺序进行。其确定原则为：在保 证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的进给路线，即最短的空行程路线 和切削进给路线，使数值计算简单，以减少编程工作量。综上所诉确定该零件 的进给路线有两步如下图所示：（走刀路线图见附录） （七）选择刀具（七）选择刀具 选择 18mm 的高速钢麻花钻钻 20的底孔，及 4mm 的钻头钻零件 025 . 0 0 的中心孔，选择 90°硬质合金内孔车刀进行孔的精加工，粗车及其平端面选用 90°硬质合金右偏刀，精车零件轮廓时选用 93°外圆端面机夹刀，车螺纹选用 60°硬质合金螺纹车刀，取刀尖角 59°30，取刀尖圆弧半径为 0.150.2mm。 精车轮廓选用 93 度外圆端面机夹刀。所选刀具及其加工表面如下图所示。 表三 数控加工刀具卡片 产品名称或代号典型数控车工艺实例零件名称典型轴零件图号 Axis-01 序号刀具号刀具规格名称数量加工表面尺寸 1T0101 90 度硬质合金右偏刀 1 粗车轮廓L=90240 h=1050 b=1050 h1=1050 2T0202 93 度处圆端面机夹刀 1 精车处轮廓L=90240 h=1050 b=1050 h1=1050 3T0303 60 度硬质合金处螺纹车刀 1 粗精车螺纹L=90240 第 10 页 共 30 页 h=1050 b=1032 h1=1050 4T0404 90 度硬质合金内孔车刀 1 车 的内孔 025 . 0 0 30 L=125355 h=832 b=832 l=40160 5T0505 切槽车刀 2 切 11.1mm 和 5mm 的两个槽 L=90240 h=1050 b=1032 h1=1050 6T0606 18mm 的麻花钻 2 钻 18 的底孔螺旋角 =30 度 锋角 2Kr=118 度 后角 =12 度 横刃斜角 =4060 度 7T0707 4mm 中心钻 1 钻 4mm 中心孔螺旋角 =27 度 锋角 2Kr=118 度 后角 =16 度 横刃斜角 =4060 度 编制审核批准共 1 页第 1 页 （八）切削用量的选择（八）切削用量的选择 要遵循粗加工转速要低，精加工转速要高的基本原则。加工材料45 钢， b=200Mpa 工件尺寸坯件 D=58mm,车削后 d=55mm，加工长度=118mm，加工后 的要求车削后零件的便面粗糙度为 Ra1.6m 和 Ra3.2m，同轴度为 0.02m。车床ck6142，粗加工时用三爪卡盘自定心装夹，精加工用软爪。 1 1背吃刀量的选择背吃刀量的选择 第 11 页 共 30 页 选择背吃刀量： p a 背吃刀量是根据粗、精加工要求、已知的加工余量及加工系统刚性和机床功率 来确定。 粗加工：为提高生产效率，在刀具强度、加工系统刚性允许条件下，尽量一次 切除余量即：=A（A 为工件半径方向余量） p a 若余量多，表面粗糙一平、有硬皮等，可将加工余量分二次切除即： 1=( p a 3 2 )A； 2=（ ）A 4 3 p a 3 1 4 1 工件加工余量 3mm，分为粗加工和精加工两次走到粗加工余量取 2.5mm，由于加 工余量只有 2.5mm，故可一次走到完成。精加工余量为=（55.5-55） p a /2=0.25mm,由表 3 查得选取刀杆尺寸 B×H=16mm×25mm 刀片厚度为 4.5mm。粗 车毛坯，可以选择 YT15 硬质合金车刀。 2 2主轴转速的选择主轴转速的选择 车直线和圆弧轮廓时查表取粗车的切削速度，精车的切削速度 min/90mVc 。而主轴转速根据毛坯直径计算，并结合车床说明书选取：粗车 min/120mVc 时，取主轴转速；精车时，取主轴转速。车螺纹时 min/500rn min/700rn 取主轴转速，钻中心孔时，主轴转速；钻底孔时， min/320rn min/800rn 主轴转速。 min/500rn 3 3进给量的选取进给量的选取 在粗车碳素钢材料时根据附表 9，刀杆的尺寸为 16×25mm、a=2.5mm，及 p 工件的直径为 55mm，f=0.5mm-0.7mm/r 。 4 4进给速度的选取进给速度的选取 粗车时，选择，精车时，取，计算得：粗车进给 rmmf/5 . 0rmmf/2 . 0 速度；精车进给速度。车螺纹的进给量等于 min/250mmvf min/140mmvf 第 12 页 共 30 页 螺纹螺距，即。 rmmf/2 表五 切削用量表 切削用 量 背吃刀量/mm主轴转速 /（r/min） 进给量/（mm/r）进给速度 /（mm/min） 工步粗加工精加工粗加工精加工粗加工精加工粗加工精加工 平端面 500 钻中心孔 800 加工 底 20 孔 0.255007000.2140 车轮廓 30.255007000.50.5250350 车螺纹 0.10.130030022600600 （九）编制工艺卡（九）编制工艺卡 将个工序、工序内容、所用刀具和切削用量填入数控加工工序卡中，如下表 所示。 表六 数控车削加工工序卡 产品名称或代号零件名称零件图号单位名称 典型数控车削加工工艺分析实例典型轴 Axis-001 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 01Latheprg-001 三爪卡盘与活顶尖 CK6142/1000 数控中心 工步号工步内容刀具号刀具规格 /mm 主轴转速 /(r/min) 进给速度 /(mm/min) 背吃刀量 /mm 备注 1 平端面 T010125×25500 手动 2 钻中心孔 T07074800 手动 3 钻 20底孔 025 . 0 0 T060618500 手动 4 精车 20内孔 025 . 0 0 T040425×257001400.25 自动 5 粗车螺纹轮廓 T010125×255002503 自动 6 粗精车螺纹 T030325×253006000.1 自动 7 粗车轮廓 T010125×255002503 自动 第 13 页 共 30 页 8 精车轮廓 T020225×257003500.25 自动 9 切槽 T050525×253006003 自动 编制审核批准年 月 日共 1 页第 1 页 编写程序编写程序 一、孔加工程序一、孔加工程序 %001 N010 G92 G90 X60 Z0 ；设立工件坐标系、定义对刀点的位置 N020 M03 S500 ；主轴以 500r/min 正转 N030 G00 X100 Z100 T0404；刀具快速移到换刀点、换 4 号刀、调 4 号刀 补 N040 G00 X0 Z0 ；精加工孔的起始点 N050 G01 X30 Z10 ；精车 30内孔 025 . 0 0 N060 X20 Z18.66 ；精车内孔圆锥 N070 X20 Z30 ；精车 20内孔 025 . 0 0 N080 G00 X100 Z100 T0400 ；刀具快速移到换刀点，取消 4 号刀补 N090 M05 ；主轴停转 N100 M30 ；主程序结束并复位 二、螺纹加工程序二、螺纹加工程序 %002 N010 G92 G90 X60 Z0 ；设立工件坐标系、定义对刀点的位置 N020 M03 S500 F250 ；主轴以 500r/min 正转，进给量 250r/min 第 14 页 共 30 页 N030 G00 X100 Z100 T0400 ；刀具快速移到换刀点，取消 4 号刀补 N040 M06 T0101 ；刀具快速移到换刀点、换 1 号刀、调 1 号刀补 N050 G00 X65 Z5 ；退刀，离开工件 N060 G71 U3 R1.5 P070 Q090 X0.5 Z0.25；粗车螺纹廓循环，粗加工 余量 3mm，退 刀量均为 1.5mm N070 G00 X0 Z0 ；粗加工螺纹起始点 N080 G01 X30 ；倒角 1 ×45° N090 W15 ；粗加工 30 外圆 N100 X65 ；退刀，离开工件 N110 G00 X100 Z100 T0100 ；刀具快速移到换刀点，取消 1 号刀补 N120 M06 T0303 ；刀具快速移到换刀点、换 3 号刀、调 3 号刀 补 N130 S300 F600 ；主轴以 300r/min 正转，进给量 600r/min N140 G00 X35 Z5 ；精加工螺纹起始点 N150 G82 X29.1 Z-14 F2 ；第一次循环切螺纹，切深 0.9mm N160 X28.5 Z-14 F2 ；第二次循环切螺纹，切深 0.6mm N170 X27.9 Z-14 F2 ；第三次循环切螺纹，切深 0.6mm N180 X27.5 Z-14 F2 ；第四次循环切螺纹，切深 0.4mm N190 X27.4 Z-14 F2 ；第五次循环切螺纹，切深 0.1mm N200 G01 X65 ；退刀，离开工件 N210 G00 X100 Z100 T0300 ；刀具快速移到换刀点，取消 3 号刀补 N220 M05 ；主轴停转 N230 M30 ；主程序结束并复位 第 15 页 共 30 页 三、粗精车轮廓程序三、粗精车轮廓程序 %003 N010 G92 G90 X60 Z0 ；设立工件坐标系、定义对刀点的位置 N020 M03 S500 F250 ；主轴以 500r/min 正转，进给量 250r/min N030 G00 X100 Z100 T0300 ；刀具快速移到换刀点，取消 3 号刀补 N040 M06 T0101 ；刀具快速移到换刀点、换 1 号刀、调 1 号刀 补 N050 G00 X65 Z5 ；粗车轮廓起始点 N060 G71 U3 R1.5 P110 Q160 X0.5 Z0.25；粗车轮廓循环，粗加工余 量 3mm，退刀量均为 1.5mm N070 G00 X100 Z100 T00100 ；刀具快速移到换刀点，取消 1 号刀补 N080 M06 T0202 ；刀具快速移到换刀点、换 2 号刀、调 2 号刀 补 N090 S700 F350 ；主轴以 700r/min 正转，进给量 350r/min N100 G00 X65 Z5 ；精加工起始点 N110 G01 X35 W5 ；精加工第一外圆 35 0 02 . 0 N120 G02 X35 W19 R15 ；精加工圆弧 R15 N130 G01 X35 W5 ；精加工第二外圆 35 0 02 . 0 N140 X55 W8.9 ；精加工第一外圆 55 0 02 . 0 N150 W9 ；精加工第二外圆 55 0 02 . 0 N160 G01 X51 W40 ；精加工外圆 51 0 02 . 0 N170 G00 X65 ；退刀，离开工件 第 16 页 共 30 页 N180 Z49 ；第二次切槽起始点 N190 G01 X35 F10 ；切槽，进给 10mm/min N200 G04 P2 ；槽底暂停 2s N210 G00 X65 ；退刀，离开工件 N220 Z98 ；第二次切槽起始点 N230 G01 X24 F10 ；切槽，进给 10mm/min N240 G04 P2 ；槽底暂停 2s N250 G00 X65 ；退刀，离开工件 N260 X100 Z100 T0200 ；刀具快速移到换刀点，取消 2 号刀补 N270 M05 ；主轴停转 N280 M30 ；主程序结束并复位 四、数控仿真系统四、数控仿真系统 控制面板的切换 第 17 页 共 30 页 车床零件测量 第 18 页 共 30 页 放置零件放置零件 坐标点测 剖面图测量 第 19 页 共 30 页 华中数控世纪星机床面板操作 第 20 页 共 30 页 华中数控车床 G 指令表 HMDI-21THMDI-21THMDI-21THMDI-21T G00 G01 G02 G03 G04 G20 G21 G28 G29 G32¢G36¢G37¢ G40 G41 G42 G54 G55 G56 G57 G58 G59 G65¢G71 G72 G73 G76¢G80 G81 G82 G90 G91 G92 G94 G95 G96¢G97¢ 结论结论 本文就典型轴类零件的数控加工工艺设计作了较详细的分析与阐述。此次 设计主要涉及的技术问题有零件的加工工艺性分析、零件的装夹、工艺路线的 制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定以及车削加工程序的 编写。 在设计过程中遇到了零件的同轴度误差 0.02、表面粗糙度 Ra3.2 如何保证，以及孔的加工方法的合理选择等技术难题。我们通过减少装 夹次数，从左到右的加工方法有效保证了同轴度的精度要求，合理选择粗、精 加工的切削用量参数，尽量减少进给量使得表面粗糙度得到了保证，采用先钻 孔再扩孔的方法解决了孔加工的问题。但是，设计中仍然有不足的地方，例如 编程误差的解决问题。编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形 式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次 加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。我们是经 过笔算获得的数值，存在着较大的误差。为了尽可能的减少笔算误差，可以在 AutoCAD 上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” “查询” “点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到 0.001 级，这样能有效地将误 差控制在（0.10.2）倍的零件公差值内。 第 21 页 共 30 页 参考文献参考文献 1 陆剑中、周志明主编.金属切削原理与刀具. 北京: 机械工业出版社,2009 2 何伟主编.数控机床原理及应用. 北京: 机械工业出版社,2009 3 冯志刚主编.数控编程疑难解答. 北京: 机械工业出版社,2010 4 (美)斯密德著,罗学科等译. 北京: 化学工业出版社,2005 5 艾兴 肖诗纲主编.切削用量简明手册.北京：机械工业出版社，2002 6 王先奎主编.机械加工工艺手册（第 1 卷）.北京：机械工业出版社，2006 7 吴拓主编.机械制造技术基础.北京：清华大学出版社，2007 8 刘光启 赵海霞主编.机械制造算图手册.北京：化学工业出版社，2005 第 22 页 共 30 页 谢辞谢辞 通过四周的毕业设计，让我深刻的体会到什么是“学以致用” 。这段时间里 我们以小组为单位，遇到问题一起分析，找出问题的关键所在，使我们有问题 能及时提出来，找到解决问题的方法，如果实在不懂的就请教老师。在设计中 我们从中学到了许多以前没有学到的知识以及解决问题的方法，同时也体会到 了组员的团队合作精神、学习钻研精神对顺利完成此设计的重要。 饮其流时思其源，成吾学时念吾师。能够顺利完成本次设计，首先要感谢我 的父母，是他们让我有了求学的机会，其次要感谢学校三年来对我的精心培养， 使我能顺利完成学业。在此，特别要感谢我们的设计指导老师刘明生，他为我 们的设计花费了很多时间和心血。 本次设计是在我们设计小组的共同努力下完成的，在此向与我一起参与设计 的其他同学表示感谢。在设计过程中还借鉴了其他学者、前辈的有关技术资料， 学校的图书馆也为我们提供了许多宝贵的参考资料，同窗的学友、舍友也对我 们的设计提出了许多宝贵的意见和建议，在此一并致谢。 第 23 页 共 30 页 附录附录 附表七断削槽宽度 断削槽宽 Lb n 进给量 f/mm×r 1 背吃刀量 a/mm p 低碳钢、中碳钢合金钢、工具钢 0.30.5 0.30.5 0.30.6 13 25 36 3.23.5 3.54.0 4.55.0 2.83.0 3.03.2 3.23.5 附表八硬质合金 工件材料刀具材料楔角后角主偏角刃倾角副偏角副后角刀尖圆弧半径 低碳钢 （A3） YT5 YT15 20 30°5 10°4590°05°6 10°68°0.21° 中碳钢 45 钢正火 YT5 YT15 15 20°5 8°4590°-55°6 10°46°0.21° 中碳钢 45 钢调制 YT15 YT30 10 15°5 8°4590°-55°6 10°45°0.21° 合金钢 40Gr 正火 YT5 YT15 14 20°6 8°4590°-50°6 10°45°0.21° 合金钢 40 调制 YT15 YT30 10 14°5 8°4590°-50°6 10°45°0.21° 第 24 页 共 30 页 钢锻件 45 钢 40Gr YT5 YT15 10 14°5 7°4590°-50°6 10°46°11.5° 不锈钢 YG6 YA6 15 30°6 8°4590°-50°6 10°67°0.21° 淬火钢 YT20 YA6 -5-15°812°4575°-5-15°68°68°12 附表九 (粗加工)硬质合金车刀粗车外圆的进给量 背吃刀量 ap/mm 3 3558812 12 工件材料 车刀刀杆尺寸 B×H/（mm×mm ） 工件尺寸 d/mm 进给量 f/（mm.×） 1 r 16×25 20 40 60 100 400 0.30.4 0.40.5 0.50.7 0.60.9 0.81.2 0.30.4 0.40.6 0.50.7 0.71.0 0.30.5 0.50.6 0.60.8 0.40.5 0.50.6 碳素结构钢和 合金结构钢 20×30 25×25 20 40 60 100 600 0.30.4 0.40.5 0.60.7 0.81.0 1.21.4 0.30.4 0.50.7 0.70.9 1.01.2 0.40.6 0.50.7 0.81.0 0.40.7 0.60.9 0.40.6 注：1.加工断续表面及有冲击加工时,表内的进给量应该乘以系数 k=0.750.85。 2.加工耐热钢及其合金时，不采用大于 1.0mm/r 的进给量； 3.加工淬硬钢时，表面进给量应乘以 k=0.8（当材料硬度为 4456HRC 时）及 k=0.5（当 材料硬度为 5762HRC 时） 。 第 25 页 共 30 页 附表十 (精加工)不同表面粗糙度和刀尖圆弧半径时的进给量 f(单位：mm/r) 表面粗糙度 Ra/m 刀尖圆弧 半径 r/mm 25125632549634049254016251016 04 027025022020015010 08051043037032028022013 12069056049041036029018 16088068057047039031020 附表十一 按加工条件、加工材料刃倾角选用值 应用范围精车钢， 车细长轴 精车有色金属粗车钢和灰铸 铁 粗车余量不均匀钢断续车削钢、灰铸 铁 带冲击切削 淬硬钢 大刃倾刀具 薄切削 s 值0°+5°+5°+10°0°-5°-5°-10°-10°-15°-10°- 45° -45°- 75° 第 26 页 共 30 页 附表十二 硬质合金刀具加工不同材料前角 0参考值 碳钢 b (Gpa)工件材 料 05580784098 正火 40Cr 调质 40Cr 不锈钢高锰钢高强度 钢 高温合 金 钛合金 前角 015°20 ° 18°15 ° 10° 13°1 8° 10°1 5° 12°2 5° 3°- 5° -4°- 6° 5°1