毕业设计：配合件的数控加工工艺的分析及程序编制

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目：配合件的数控加工工艺的分析及程序编制

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，是制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的发展和应用领域的扩大对归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，在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证，数控加工与编程毕业设计是数控技术专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了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，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。

此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制定、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定、对刀的精度、工艺路线的制定。

关键词：数控加工 工艺分析 编程

Numerical control technology is the mechanical movement and process control of the use of digital information technology, numerical control equipment is a new technology of numerical control technology as the representative of the traditional manufacturing industries and emerging manufacturing form the infiltration of electromechanical integration products, the so-called the digital equipment. Numerical control technology application has brought the revolutionary change for the traditional manufacturing industry, manufacturing industry has become a symbol of industrialization, and with some important industry to expand the development of NC technology and application field of the people's livelihood of the (IT, automotive, medical, light) plays a more and more important role in the development of digital, because these industries need equipment is the major trend of modern development, in the new environment of China's accession to the WTO and the further opening up of our country, the development of numerical control technology and equipment is a guarantee to improve the importance of China's manufacturing industry informatization level and international

competition ability, CNC machining and programming of the graduation design is an important part of NC machining technology of professional knowledge and professional skills teaching system in CNC technology professional, through the graduation design so that we learn to use the basic knowledge of basic theory in some subjects, at the same time, make the system more complete to the professional, so as to consolidate, expand, deepen the knowledge of the purpose, culture and improve the comprehensive ability to analyze and solve problems and to cultivate the scientific research and innovation ability.

This graduation design mainly solves the problem that the clamping, tool presetting, process development, working procedures and steps of partitioning, tool selection, cutting the amount determined, turning programming, machine tool operation. The main difficulty is the two clamping level Z length is difficult to guarantee, cutting parameters are set, the accuracy of the knife, the process of making.

Keywords: CNC machining process analysis program

目录 摘要 前言

第一章 数控技术概述

1.1 数控加工简介

1.2 数控加工必须遵循的一般原则 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

2.1 数控机床对刀具的要求 2.2 数控加工刀具材料的选择 2.3 切削用量的选择原则

第三章 夹具的选择

3.1 夹具的基本概念 3.2 夹具的选择 3.3 夹具的作用 3.4 夹具的类型

第四章 零件图工艺分析

4.1 设备选择

4.2 确定零件的定位基准和装夹方式 4.2.1 粗基准选择原则 4.2.2 精基准选择原则 4.2.3 定位基准 4.2.4 装夹方式

4.3 加工方法的选择和加工方案的确定 4.3.1 加工方法的选择 4.3.2 加工方案的确定 4.4 工序与工步的划分 4.4.1 按工序划分 4.4.2 工步的划分

4.5 确定加工顺序及进给路线

4.5.1 零件加工必须遵循的安排原则 4.5.2 进给路线 4.6 刀具的选择 4.7 切削用量选择

4.7.1 被吃刀量的选择 4.7.2 主轴转速的选择

4.7.3 进给速度的选择

第五章 数控编程指令及编程误差与控制

5.1 编程中工艺指令的处理 5.1.1 常用G指令代码功能表 5.1.2 常用M指令代码功能表 5.2编程误差与控制 5.2.1 编程误差 5.2.2 误差控制

第六章

6.1 程序编程 6.2 模拟运行 6.3 零件加工 6.4 精度自检

致谢 设计小结 附录

第一章 数控技术概述

1.1数控加工简介

数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。

1.2数控加工必须遵守的一般原则

制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短，特殊情况特殊处理。

1.3数控加工工艺特点与内容 1.3.1数控加工工艺特点

由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工与普通加工相比较有以下特点：

1.具有高度柔性：在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。

2.加工精度高：数控机床的加工，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。

3.加工质量稳定、可靠：加工同一批量零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同道具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。

4.生产率高：数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切销量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。

5.改善劳动条件：数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检测等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，有安全。

1.3.2数控加工工艺内容

数控加工工艺过程是利用切削在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。数控加工工艺和数控加工工艺过程的主要内容如下：

（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设定的确定； （4）数控加工工艺方案的制定； （5）工步、进给路线的确定； （6）选择数控机床的类型；

（7）刀具、夹具、量具的选择和设计； （8）切削参数的确定；

（9）加工程序的编写、校验与修改； （10）首件试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；

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。 （5）程序校验

程序编完后，对程序进行校验，一般采用机床空运转方式，来检查机床的动作和运行轨迹的正确性，以校验程序。

（6）对工件进行加工（好的过程控制能很好的节约时间和提高加工质量）

（7）工件验收和质量误差分析（对工件进行检验，合格流入下一道。不合格则通过质量分析找出产生误差原因和纠正方

第二章 刀具和切削用量的选择

2.1数控机床对刀具的要求

为了保证数控机床的加工精度，提高生产率及降低刀具的消耗，在选用刀具时对刀具提出了很高的要求，如能可靠的断屑，有高的耐用度，可快速调整和更换等。 因此数控机床对刀具的选择应满足以下要求：

1.刀具材料应有一定的坚硬性、耐磨性和良好的切削性能，能适应数控机床高速切削 为提高生产率和加工高硬度材料的要求，数控机床向着高速度、大进给、高刚性和大功率发展。中工作进给由0m/min—5m/min提高到0m/min—15m/min。等规格的数控车床，其主轴最高转速一般为3000r/min—5000r/min ,

2．刀具工作可靠性高，刀具材料有足够的强度和韧性，能承受较高的冲击载荷，刀具材料导热性好，能降低切削温度，提高刀具耐用度，保证数控机床的加工精度

3.较高的刀具耐用度

4.刀具的尺寸和定位精度高，满足数控机床的加工精度 5.刀具具有良好的断屑功能，使得切削加工过程平稳

6.刀具能够适应数控机床的快速换刀，减少换刀辅助时间 7.数控刀具设计制造要求标准化，模块化

2.2 数控加工刀具材料的选择

机械加工中常用的刀具材料主要有高速钢、硬质合金、立方氮化硼(CBN)、陶瓷等。由于重型切削的特点(切削深度大，余量不均，表面有硬化层)，刀具在粗加工阶段的磨损形式主要是磨粒磨损。由于切削温度高，尽管切削速度处于积屑瘤发生区，但高温可以使切屑与前刀面的接触部位处于液态，减小了摩擦力，抑制了积屑瘤的生成，所以刀具材料的选择应要求耐磨损、抗冲击，刀具涂层后硬度可达80HRC，具有高的抗氧化性能和抗粘结性能，因而有较高的耐磨性和抗月牙洼磨损能力。硬质合金涂层具有较低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，可以大大提高刀具耐用度(涂层硬质合金刀片的耐用度至少可提高1倍)等优点，但由于涂层刀片的锋利性、韧性、抗剥落和抗崩刃性能均不及未涂层刀片，故不适用高硬度材料和重载切削的粗加工。只有硬质合金刀具适合于重型切削的粗加工。硬质合金分为钨钴类(YG)、钨钴钛类(YT)和碳化钨类(YW)。加工钢料时，由于金属塑性变形大，摩擦剧烈，切削温度高，YG类硬质合金虽然强度和韧性较好，但高温硬度和高温韧性较差，因此在重型切削中很少应用。与之相比，YT类硬质合金刀具适于加工钢料，由于YT类合金具有较高的硬度和耐磨性，尤其是具有高的耐热性，抗粘结扩散能力和抗氧化能力也很好，在加工钢料时刀具磨损较小，刀具耐用度较高，因此YT类硬质合金是重型加工时较常用的刀具材料。因此，本次加工选用YG类硬质合金材料的刀具。

根据加工要求选用四把刀具，T01为粗加工车刀，故选用90°硬质合金机夹偏刀；T02为硬质合金机夹偏刀，其副偏角应较大，用于加工圆弧和精加工；T03为硬质合金机夹切断刀，其刀片宽度为3mm，用于切槽、切断等车削加工；T04为60°硬质合金机夹螺纹刀，用于螺纹车削加工。

同时把四把到在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀具参数中。

本设计中加工的工件材料为45号钢，因此选择的刀具材料为YT类硬质合金。

2.3 切削用量的选择原则

合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加

工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。

切削宽度ae。一般ae与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般ae的取值范围为：ae=（0.6～0.9）Dc。

切削速度Vc。提高Vc也是提高生产率的一个措施，但Vc与刀具耐用度的关系比较密切。随着Vc的增大，刀具耐用度急剧下降，故Vc的选择主要取 决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如车削合金刚30CrNi2MoVA时，Vc可采用8m/min左右；而用同样车削铝合金时，Vc可选200m/min以上。

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。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，最大限度提高生产率，降低成本。从刀具的寿命（耐用度）出发，切削用量的选择方法是：先选取被吃刀量，其次确定进给速度，最后确定主轴转速。

2．3．1背吃刀量确定

背吃刀量ap（切削深度）指：垂直于进给速度方向的切削层最大尺寸。 一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。

在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的切削深度，以减少进给次数。当工件的精度要求较高时，则应考虑留有精加工余量，一般为0.1～0.5mm。

dw?dm2切削深度ap计算公式：ap=

式中： dw—待加工表面外圆直径，单位mm dm—已加工表面外圆直径，单位mm.

2．3．2进给速度的确定

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，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的性能限制。

进给速度是指单位时间内，刀具沿进给方向移动的距离，单位为mm/min，也可表示为主轴旋转一周刀具的进给量，单位为mm/r。 确定进给速度的原则:

1）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。

2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50mm/min范围内选取。

3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/min范围内选取。

4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。

5）由于本设计的加工属于半精加工，因此，选用介于两者之间的进给速度，即50mm/min—100mm/min。

进给速度Vf的计算Vf = n f 式中： n—车床主轴的转速，单位r/min 。 f—刀具的进给量，单位mm/r 。

2．3.3 主轴转速的确定

1） 光车外圆时主轴转速。 光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。

切削速度除了计算和查表选取以外，还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。 切削速度确定后，用公式n=1000v/πD计算主轴转速n(r/min)。式中 v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定； n----主轴转速，单位为 r/min； D----工件直径或刀具直径，单位为mm。

计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。

硬质合金外圆车刀切削速度的参考值

ap（mm） （0.3，2] 工件材料 热处理状态 (0.08,0.3] (2,6] f（mm/r） (0.3,0.6] vc(m/min) 低碳钢、易切钢 中碳钢 合金结构钢 工具钢 灰铸铁 高锰钢 铜及铜合金 铝及铝合金 铸铝合金（WSI13%) 热轧 热轧 调质 热轧 调质 退火 HBS<190 HBS=190～225 140～180 130～160 100～130 100～130 80～110 90～120 90～120 80～110 200～250 300～600 100～180 100～120 90～110 70～90 70～90 50～70 60～80 60～80 50～70 10～20 120～180 200～400 80～150 70～90 60～80 50～70 50～70 40～60 50～70 50～70 40～60 90～120 150～200 60～100 (0.6,1] (6,10] 注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为60min

2）车螺纹时主轴的转速。在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。

大多数经济型数控车推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：n≤

式中：P----被加工螺纹螺距（mm）；

k----保险系数，一般取为80。

–k

此外，在安排粗、精车削用量时，应注意机床说明书给定的允许切削用量范围，对于主轴采用交流变频调速的数控车床，由于主轴在低速时扭矩降低，尤其应注意此时的切削用量的选择。

总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。

第三章 夹具的选择

3.1 夹具的基本概念

1) 什么是夹具:是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用在机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。如在车床上广泛使用的三爪卡盘，顶尖和铣床上用的平口虎钳等都属于夹具。在机床---刀具---工件---夹具组成的工艺系统中，夹具是一个重要的环节 。

在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本。

3.2 夹具的选择

数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：

1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。

2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。

3.3 夹具的作用

1）保证加工精度 用机床夹具装夹工件，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。

2）提高生产效率 机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生 产效率。

3）减轻劳动强度 机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。 4）扩大机床的工艺范围 利用机床夹具，能扩大机床的加工范围，例如，在车床或钻床上使用镗模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。

3.4 夹具的类型

数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。在金属切削机床上使用的夹具统称为机床夹具。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。

机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的类型有以下几种。

1、按夹具的使用特点分类

根据夹具在不同生产类型中的通用特性，机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。

（1）通用夹具 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。

（2）专用夹具 专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。专用夹具的设计周期较长、投资较大。

专用夹具一般在批量生产中使用。除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。

（3）可调夹具 某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。可

调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。

（4）组合夹具 采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

（5）拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。此类夹具更适合在数控机床上使用。 2、按使用机床分类

夹具按使用机床不同，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等。

3、按夹紧的动力源分类

夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。

本设计加工的是小型零件，因此采用三爪卡盘。

第四章

4.1设备选择

零件图工艺分析

对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些是最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。再考虑选择内容时应结合本企业设备的实际，立足与解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。

一、适于数控加工的内容

在选择时，一般可按下列顺序考虑：

（1）通用机床无法加工的内容应做为优先选择内容；

（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；

（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。

二、不适于数控加工的内容

一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益方面会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：

（1）占机调整时间长

（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。

（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。

此外，再选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之要尽量做到合理，达到多、好、省的目的。要防止把数控机床当普通机床使用。

根据零件可选用华中数控CK6140。

4.2确定零件的定位基准和装夹方式

在零件的加工过程中，每一道工序都有定位工序的选择问题。定位基准选择的好坏，对保证零件的加工精度，合理安排加工顺序都有着决定性的影响。

基准的概念：基准是指用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些店、线、面。

4.2.1粗基准选择原则

粗基准的选用原则

1、保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。

2、保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。 3、粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。

4.2.2精基准的选择原则

精基准的选用原则

1、基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。

2、基准统一原则。尽可能使用同一定位基准加工个表面，以保证各表面的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。

3、互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。

4、自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的定位基准。

4.2.3定位基准

在加工时，用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所采用的基准，称为定位基准。 以未加工过的毛坯表面作定位基准时称粗基准; 以加工过的表面作定位基准时称精基准。...即尽可能选择设计基准为定位基准、测量基准和工序基准，这样，可以避免由于基准不重合而造成的累积误差，保证加工精度。

4.2.4装夹方式

1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。

2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。 4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

4.3加工方法的选择和加工方案的确定 4.3.1加工方法的选择

加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零 件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф53±0.02mm，ф35

mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、

表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。

4.3.2加工方案的确定

零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。

4.4工序与工步的划分 4.4.1按工序划分

工序划分有三种方法 ①按零件的装夹定位方式划分 ②按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。

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，刀具有四把，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。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。

4.4.2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： 零件1工序卡：

陕西工业单位名称 职业技术学院 工序号 001 程序编号 配合件 夹具名称 三爪卡盘 刀具规格/mm 轴类零件 加工设备 华中数控CK6140 主轴转速工步号 工步内容 刀具号 （r·min-1) 进给量（mm·r-1) 背吃刀量/mm 备注 车间 数控实训基地 产品名称或代号 零件名称 零件图号 粗、精车1 左端面，光外圆约30mm 2 从右至左粗车轮廓 从右至左精车轮3 廓，保证达到零件图的尺寸要求 粗、精车右端面，4 保证总长达到零件图的尺寸要求 5 6 钻中心孔 钻孔Φ10 T02 T03 Φ3钻头 Φ10钻1000 300 0.2 0.1 T01 25×25 500 0.3 2 掉头 T07 25×25 1000 0.1 0.25 T07 25×25 800 150 2 T01 25×25 500 0.3 2 头 粗车Φ207 内孔为Φ18 8 精车内孔 切4×Φ9 23退刀槽 粗、精车10 螺纹达到零件图的尺寸要求 从右至左粗、精车11 外圆表面达到零件图的尺寸要求 编制 批准 审核 2013年9月 共1页 第1页 T07 25×25 1000 0.1 0.25 T06 内螺纹车刀 200 2 逐刀减少 T05 T04 Φ10 4m内槽车刀 500 0.08 0.2 T04 Φ10 450 0.1 0.5 300 0.1 3 零件2工序卡：

陕西工业单位名称 职业技术学院 工序号 002 程序编号 配合件 夹具名称 三爪卡盘 刀具规格工步号 工步内容 刀具号 /mm 轴类零件 加工设备 华中数控CK6140 主轴转速（r·min-1) 500 进给量（mm·r-1) 0.3 车间 数控实训基地 背吃刀量/mm 备注 产品名称或代号 零件名称 零件图号 1 粗、精车左端面，T01 25×25 2

光外圆约30mm 2 钻中心孔 钻孔Φ10(通） 粗车内圆锥面、粗4 车Φ21内孔为Φ19（通） 精车内圆5 锥面、精车Φ21内孔 6 切4×Φ48槽 精车轮7 廓，保证各尺寸的尺寸精度 粗、精车右端面，8 保证总长达到零件图的尺寸要求 粗车轮廓各外圆柱9 面、球面，单边留0.25mm T07 25×25 500 0.3 0.2 T01 25×25 500 0.3 2 掉头 T07 25×25 1000 0.1 0.25 T05 4mm切槽刀 300 0.1 2 T04 Φ10 500 0.08 0.2 T04 Φ10 450 0.1 0.5 T02 Φ3中心钻 Φ10 1000 0.2 3 T03 300 0.1 的加工余量 粗车内轮廓、球面，10 单边留0.25mm的加工余量 11 精车内轮廓、球面 精车轮12 廓，保证各尺寸的尺寸精度 编制

零件3工序卡：

陕西工业单位名称 职业技术学院 工序号 003 程序编号 配合件 夹具名称 三爪卡盘 刀具规格/mm 轴类零件 加工设备 华中数控CK6140 主轴转速工步号 工步内容 刀具号 （r·min-1) 进给量（mm·r-1) 背吃刀量/mm 备注 车间 数控实训基地 产品名称或代号 零件名称 零件图号 批准 审核 2013年9月 共1页 第1页 T07 25×25 600 0.1 0.25 T04 Φ10 500 0.08 0.2 T04 Φ10 450 0.1 0.5 粗、精车1 右端面，光外圆约T01 25×25 500 0.3 2 30mm 2 3 钻中心孔 钻孔Φ20 粗车Φ254 内孔为Φ23 5 精车内孔 从右至左粗、精车6 外圆表面达到零件图的尺寸要求 粗、精车左端面，7 保证总长达到零件图的尺寸要求 粗车轮廓各外圆柱面、球面，8 单边留0.25mm的加工余量 9 切退刀槽4×Φ16 粗、精车螺纹 精车轮T05 4mm切槽刀 25×25 25×25 300 0.1 4 T01 25×25 500 0.3 0.2 T01 25×25 500 0.3 2 掉头 T07 25×25 1000 0.1 0.25 T04 Φ10 500 0.08 0.2 T04 Φ10 450 0.1 0.5 T02 T03 Φ3钻头 Φ20钻头 1000 300 0.2 0.1 10 11 T06 T07 200 600 2 0.1 0.25 逐刀减少 廓，保证各尺寸的尺寸精度 编制

批准 审核 2013年9月 共1页 第1页 4.5确定加工顺序及进给路线 4.5.1零件加工必须遵守的安排原则

（1）基面先行 先加工基准面为后面的加工提供精基准面，所以我应将右端面作为基准面。 （2）先主后次 由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左依次加工。 （3）先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。

（4）先面后孔 先加工好平面后，就能以平面 定位加工孔，定位稳定、可靠，保证平面和孔的位置精度。

（5）先内后外、内外交叉 控制内表面的精度较困难，刀具刚性较差，加工中清除切屑较困难，并且以内孔定位不易变形。

4.5.2进给路线

在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：

（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； （2）使数值计算简单，以减少编程工作量；

（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。

（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线如下图所示：

4.6刀具的选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：

1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-1，表1-17。

2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。切槽刀的选择及型号这里分别参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3，表2-2。

3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为 了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。刀具选材料参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3即。

零件1刀具卡如下：

轴类零产品名称或代号 配合件 零件名称 刀具 序号 刀具号 规格名称 1 T01 硬质合金外圆车数量 1 刀长/mm 实测 粗车外圆、端面 YT类刀加工表面 备注 件 零件图号

刀 2 3 4 5 T02 T03 T04 T05 中心钻 Φ10钻头 内孔车刀 4mm内槽车刀 1 1 1 1 实测 实测 实测 实测 打中心孔 打底孔 粗、精车内孔 切内槽 车6 T06 内螺纹车刀 1 实测 内螺纹片 4mm款槽刀 刀尖半M20×1.5-6H 7 T07 93°右偏刀 1 实测 粗、车外圆 径0.4mm 编制 审核 批准 2013年9月 共1页 第1页

零件2刀具卡如下：

轴类零件 序号 刀具号 规格名称 硬质合金外圆车1 2 3 4 T01 T02 T03 T04 刀 中心钻 Φ10钻头 内孔车刀 1 1 1 1 实测 实测 实测 实测 粗车外圆、端面 打中心孔 打底孔 粗、精车内孔及内锥面 5 T05 4mm切槽刀 1 实测 切槽 4mm宽槽刀 6 T06 93°右偏刀 1 实测 精车外圆 刀尖半径数量 刀具 刀具/mm YT类刀片 加工表面 备注 产品名称或代号 配合件 零件名称 零件图号 0.4mm 编制 审核 批准 2013年9月 共1页 第1页

零件3刀具卡如下：

轴类零产品名称或代号 配合件 零件名称 刀具 序号 刀具号 规格名称 硬质合金外圆车刀 2 3 4 5 T02 T03 T04 T05 中心钻 Φ20钻头 内孔车刀 4mm切槽刀 1 1 1 1 实测 实测 实测 实测 打中心孔 打底孔 粗、精车内孔 切槽 车螺纹数量 刀长/mm 1 T01 1 实测 粗车外圆、端面 YT类刀片 4mm宽槽刀 6 T06 螺纹车刀 1 实测 刀尖半7 T07 93°右偏刀 1 实测 精车外圆 径0.4mm 2013年编制 审核 批准 9月 共1页 第1页 加工表面 备注 件 零件图号 M20×1.5-6g

4.7切削用量选择

切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

4.7.1背吃刀量的选择

零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。

4.7.2主轴转速的选择

粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1500r/min，切槽时n=600r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。

4.7.3进给速度的选择

粗车直线、圆弧时选F=150mm/min，精车时选F=50mm/min，切槽时选F=8mm/min，粗车螺纹时选F=100mm/min，精车时选F=50mm/min。参照《数控加工与编程》一书表1-2选取。

综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。 零件1工艺卡如下：

陕西工业职业技术产品名称或代号 配合件 零件名称 轴类零件 零件图号 单位名称 学院 工序号 001 程序编号 夹具名称 三爪卡盘 刀具规格工步号 工步内容 刀具号 /mm 使用设备 华中数控ck6140 主轴转速/(r·min-1) 进给速度/(mm·min-1) 车间 数控实训基地 背吃刀量/mm 备注 粗、精车1 左端面、外圆 2 粗、精车右端面 钻中心孔 T01 25×25 Φ3中心钻 Φ10钻头 Φ10 4mm内切槽刀 内螺纹车刀 25×25 批准 1000 0.1 0.2 掉头 T01 25×25 500 0.3 3 T02 1000 0.2 4 钻孔 粗、精车内孔 切槽 粗、精车螺纹 粗、精车外圆 审核 T03 300 0.1 5 T04 450 0,1 0.4 6 T05 300 0.1 6 7 T06 200 2 逐刀减少 8 编制 T07 1000 0.1 0.2 共1页 第1页 2013年9月 零件2工艺卡如下：

产品名 零件名称 称及代号 配合件 夹具名称 三爪卡盘 轴类零件 使用设备 华中数控CK6140 车间 数控实训基地 零件图号 陕西工业单位名称 职业技术学院 工序号 002 程序编号 序号 工步内容 刀具号 刀具规格/mm 主轴转速/(r·min-1) 500 进给速度/(mm·min-1) 3 背吃刀量/mm 备注 1 粗、精车左端面 钻中心孔 T01 25×25 Φ3中心钻 Φ10钻头 2 T02 1000 0.2 3 钻孔 粗车内圆T03 300 0.1 4 锥面、粗车内孔 T04 Φ10 450 0.1 0.5 5 切槽 T05 4mm切槽刀 300 0.1 2 6 粗、精车外圆 粗、精车右端面 粗车轮廓T07 25×25 1000 0.1 0.2 7 T01 25×25 500 0.3 2 掉头 8 各外圆柱面、球面 T07 25×25 500 0.3 2 9 10 编制

粗、精车内球面 精车轮廓 T04 T07 审核 Φ10 25×25 批准 450 1000 0.1 0.1 2013年9月 0.5 0.2 共1页 第1页 零件3工艺卡如下：

陕西工业单位名称 职业技术学院 产品名称或代号 零件名称 零件图号

工序号 003 程序编写 配合件 夹具名称 三爪卡盘 刀具规格轴类零件 使用设备 华中数控CK6140 主轴转速/(r·min-1) 500 进给速度/(mm·min-1) 0.3 背吃刀量/mm 车间数控实训基地 工步号 工步内容 刀具号 /mm 备注 1 粗、精车右端面 钻中心孔 T01 25×25 Φ3中心钻 Φ10钻头 Φ10 2 T02 1000 0.2 3 钻孔 粗、精车内孔 粗、精车外圆 粗、精车左端面 粗车轮廓T03 300 0.1 4 T04 450 0.1 0.5 5 T07 25×25 1000 0.1 0.2 6 T01 25×25 500 0.3 掉头 7 各外圆柱面、圆球面 T07 25×25 500 0.3 2 8 9 10 编制 切槽 粗、精车螺纹 精车轮廓 审核 T05 T06 T07 25×25 螺纹车刀 25×25 批准 300 200 1000 0.1 2 0.1 2 0.2 共1页 第1页 2013年9月 第五章 数控编程指令及编程误差与控制

5.1编程中工艺指令的处理 5.1.1常用G指令代码功能表

代码 *G00

组 意义 快速点定位 直线

代码 G28

组 意义 回参考点

代码 G52

组 意义 局部坐标系设

00

G29

参考点返回 刀径补偿取消

00

G53

定 机床坐标系编程

G01

插补 01

顺圆插补 逆圆

G02

*G40

*G54～G59

11

工件坐标系1～6选择

G03

插补 螺纹

G41 09

刀径左补偿 刀径右补偿 刀长正补偿

G33

切削 暂停

00

G42 G92

工件坐标系设定

00

宏指令调用

G04

延时 虚轴

G43 G65

G07 16

设定 单段

G44 10

*G11

07

G12

允许 单段禁止 XY加工平面

*G49

*G50

04

G51

*G17

G18

02

ZX加工平面 YZ加工平面 英制

G24

03

*G25

G19

G20 08

单位

G68 05

注：①表内00组为非模态代码；只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。

②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。

5.1.2常用M指令代码功能表

代码

作用时间 别 M00

★

组义

程意码

代

作用时间 别 M06

组义

自意码

代

作用时间 别 M19

★

组义

主轴准停

程

M30

★

序结束00 并返回

M02

★

程序结束

主轴正转

M08

#

b

开切削液

关切削液

M60

★

00

换工件

子

M98

程序调00 用

a

主轴反转

主轴停转

夹

c

M11

紧

松开

子

M99

程序返00 回

更意

00

序暂停

条

00

动换刀

开切削液

M01 ★

00

件暂停

M07 #

M03 # M09 ★

M04 # M10

M05 ★

注：①表内00组为非模态代码；其余为模态代码，同驵可相互取代。

②作用时间为“★”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。

5.2编程误差与控制 5.2.1编程误差

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。我们是经过笔算的数值，存在着较大的误差。

5.2.2误差控制

第六章

程序编制及模拟运行,零件加工或 精度自检

6.1程序编制 6.2零件加工

装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束 致 谢

经过这次的毕业设计，让我深刻的体会到什么叫做作真正的学以置用，这正是我们做学问真正的目的，也正是大多数学者难以做到的一点。

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