轴类零件加工工艺规程及编程课程设计 于浩-===

毕业设计（论 文）

09 级 数控技术

题 目： 轴类零件的数控加工工艺及编程

学生姓名： 于浩 指导教师： 罗 涛 班 级： 数控技术09301

二○一一年十月

目 录

摘 要 .............................................................................................................................................. 2 前 言 .............................................................................................................................................. 3 概述 .................................................................................................................................................. 4 一、 工艺方案分析 ......................................................................................................................... 5 （一）零件图数控加工工艺分析 ................................................................................................... 5 二零件图结构工艺分析 ................................................................................................................... 7 三、 毛坯的设计 ............................................................................................................................. 8 四 、 零件工艺规程的设计 ......................................................................................................... 9 五 、 刀具及数控车床的选择 ..................................................................................................... 17 六、 数控加工程序的编制 ........................................................................................................... 23

（一） 加工坐标系设置 ....................................................................................................... 23 （二）手工编程 ..................................................................................................................... 25 结束语 ............................................................................................................................................ 28 参考文献......................................................................................................................................... 30 毕业论文（设计）成绩评定表 ..................................................................................................... 31

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摘 要

随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。

关键词：数控加工；工艺过程；加工工序；加工路线

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前 言

机械制造业在国民经济中起着特殊重要的作用它为各个经济部门提供先进的技术装备，为人民生活提供所需的机械商品，为国防事业提供了现代化的武器，也为各个部门提供了各种机械设备，其中机械设备都是由不同的零件而组成的，这些零件是由不同的工种分别加工出来的。随着科学技术的发展，尽管有一些零件已经用精密的铸造或冷压等方法来制造，但是，绝大多数零件的制造还离不开普通机床的加工。

轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，以实现回转运动并传递转距和动力，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等各种作回转运动的零件，都必须安装在轴上，才能实现它们的功用。

轴是代表性的零件之一，加工难度较大，工艺路线较长，涉及轴类零件的加工的许多基本工艺问题，下面通过对轴技术条件的分析和工艺过程的讨论，来说明轴类零件加工的一般规律。

本文主要论述了普通轴加工工艺，有工艺分析 定位基准的选择，加工阶段，机械加工工艺过程，轴的材料及热处理和检验等

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概述

机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。

在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件，最重要的就是要编制出零件的工艺规程。

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一、 工艺方案分析

（一）零件图数控加工工艺分析

抄画零件图

1. 读图 审图

该轴零件形状比较复杂,它包括外圆、圆锥面、端面、型面、外螺纹、倒角、退刀槽、圆弧等表面的加工。所注尺寸详细、正确。符合数控加工工艺的特点。表面粗糙度Ra1.6um，

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提高零件的表面的质量和加工精度，公差等级为中级以上，可对该零件进行双面或多面的顺序加工。采用零件轮廓或两顶尖、辅助工件等基准定位。加工工序较集中，尺寸集中标注方法，利于编程、设计基准、工艺基准与编程原点的统一。

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二零件图结构工艺分析

该轴零件为锻件，有圆弧表面R36㎜,以及外圆柱表面R36㎜，外圆? 480?0.02㎜，加工圆锥锥度8.5°，切沟槽240?0.02㎜，公称直径46㎜，导程为3㎜，螺距1.5㎜的右旋普通粗牙外螺纹，旋合长度为16㎜，退刀槽为5×2㎜，外螺纹倒角1×45°；公称直径为30㎜，螺距为1.5㎜的右旋细牙内螺纹，退刀槽为4×2㎜内螺纹加工深度为32㎜，内螺纹倒角为2×45°。加工最大外圆? 960?0.02㎜。

1. 零件的材料分析

（1）零件材料的选用是非常重要的，选材不当制成的零件不能满足使用要，过早损伤和破坏生产不良影响或经济效益差等。机械零件选材的一般原则是：首先满足使用性能的要求，同时兼顾公益性、经济性和环抱性。对于轴类零件的选材应具有一下几个要求：

（2）优良的综合力学性能，即要求有高的强度韧性，以防止由于过载和冲压而引起的变形和断裂。

（3）高的疲劳强度，防止疲劳断裂。 （4）良好的耐磨性。

4.在特殊条件工作时还应有特殊要求。

本零件的材料是45号钢。其化学成分为：含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量<=0.25%，Ni含量<=0.30%。其力学性能：正火：850 淬火：840 回火：600 抗拉强度：不小于600Mpa 屈服强度：不小于355Mpa 伸长率：16% 收缩率：40% 冲击功：39J 钢材交货状态硬度：不大于 未热处理：229HBS 退火钢：197HBS

材料长度的选择：选择长132cm 、φ98的棒料

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三、 毛坯的设计

（一）毛坯的种类

常用的毛坯种类有：铸件、锻件、型材、焊接件、冷压件等。 1. 铸件：适用于形状复杂的毛胚。

2. 锻件：适用与零件强度较高，形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设 备限制，一般用自由锻；中、小型零选模锻；形状复杂的钢质零

件不宜用自由锻。

3. 型材：热扎型材的尺寸较大、精度低，多用做一般零件的毛坯；热轧型 材尺寸较小、精度较高，多用于毛胚精度要求较高的中小型零件，

适用于自动机床加工。

4. 焊接件：对于大件来说，焊接件简单方便，特别是单件小批生产可以大

大缩短生产周期，但焊接后变形大，需经时效处理。

5. 冷压件：适用于形状复杂的板料零件，大多用于中小零件的大批量生产。 (二)毛坯种类的选择

选择毛坯种类需考虑的因素有以下几点：

1. 根据图纸规定的材料及机械性能选择毛坯。 2. 根据零件的功能选择毛坯。 3. 根据生产类型选择毛坯。 4. 根据具体的生产条件选择毛坯。 (三) 毛坯的形状和尺寸的选择

确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯的加工余量和毛坯的公差，其次将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，从而计算出毛坯的尺寸，最后标注毛坯吃尺寸与公差。其总的要求是：实现少屑或无屑加工。因此，毛胚形状要力求接近成品形状，以机械加工的劳动量。

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本零件的加工表面基本上是回转体表面，根据本零件的生产纲领年生产数量，经济价值及复杂程度，另外本零件为轴类零件，考虑其复杂程度，所以本零件毛坯为棒料。因为棒料的经济性好，加工余量小，而且成本比较低是理想的选择对象。根据本零件的结构特征和尺寸要求及考虑到经济性所以毛胚圆棒料的尺寸为123cm、φ50的棒料。

四 、 零件工艺规程的设计

机械产品中的零件各式各样，千差万别，但就其结构形状而言均有一定共性。根据其结构形状特征，可以将其分为轴类、套类、盘类、机座类、连杆类等。就其加工类型，可分为平面加工、外圆加工、成型面加工、异性面加工等。

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机械加工工艺规程是规定产品或零件工艺过程和操作方法等工艺文件，它是指导生产的重要技术文献，是组织和管理生产的基本依据，是新建或扩建工厂和车间基地的基本资料，是进行技术交流的重要手段。

（一）定位基准的选择

在制定零件的加工工艺规定时，正确地选择工件的基准有着很重要的意义。基准选择的好坏不仅影响零件的加工位置精度，而且对零件的表面的加工顺序也有很大的影响。基准有粗基准与精基准之分。选择定位基准时是从保证工件精度要求出发的因而分析定位基准的选择顺序就应从精基准到粗基准。

精基准的选择：

1. 基准重合原则：就是尽可能的选用设计基准作为定位基准，这样可以避

免定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。

2. 基准统一原则：位置精度要求较高的某些表面加工时尽可能的选用同一

定位基准，这样有助于保证加工表面的位置精度。

3. 自为基准的原则：当某些表面精加工要求加工余量均匀时，选择加工表

面作为定位基准，用于提高加工表面的本事的精度。

4. 互为基准原则：为了使加工面有较高的位置精度，又为了使其加工余量

小而均匀采取此原则。

5. 保证工件的定位准确、加紧可靠、操作方便等原则。 粗基准的选择：

粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工面之家的位置要求及合理分配加工表面的余量，同时，要为以后工序提供精基准。

1. 为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应选非加工面作为粗基

准。

2. 合理分配各加工表面的加工余量。

3. 粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。 4. 现则粗基准的表面应平整光洁，要避免锻造飞边和铸造浇冒口，分型面，

毛刺等缺陷，以保证定位基准、夹紧可靠。

本工件毛坯为棒料，所以采用φ50棒料外圆为粗基准，车削零件的左端φ47

的外圆需要用槽刀进行精加工，注意车削用量，保证其各个外圆以及圆弧

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尺寸以及表面粗糙度。再掉头装甲φ49的外圆并以其为基准加工螺纹、槽、外圆以及圆弧。

由以上分析可知本零件采用两种基准原则，一是基准重合原则，它是以

零件的轴心线为定位基准也是设计基准，对零件的外圆、螺纹、槽等表面进行车削加工；

另一种是基准统一原则，它是多个加工表面都以一个基准作为加工定位基

准。

（二）零件表面加工方法的选择

零件的加工表面应根据加工表面的加工要求和零件的结构特点及材料性质等因素，而选择相应的加工方法。在选择某一表面的加工方法，时一般总是首先选定它的最终加工方法，然后再逐一选定有关各种工序的加工方法。加工方法选择的原则如下： 1.

所选加工方法应考虑每种加工方法的经济加工精度范围要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相应。 2.

所选加工方法能够保证加工表面的几何形状的精度，表面相互位置的精度要求。 3. 4. 5.

所选加工方法要求与零件材料的可加工性相适应。 加工方法要求与生产类型相适应。

所选加工方法要与企业现有设备和工人技术水平相适应。

通过以上原则，本零件个主要表面加工方法为：

1. 各回转表面，球面，椭圆及槽，倒角的车削加工用车削加工。 2. M30的螺纹用车削加工。

（三）加工顺序的安排

数控加工工序的划分一般可按下列方法进行。

1. 刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。

2. 以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后

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加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。

3. 以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。

综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。而本文中的零件则需采用第二种方法，即“以加工部位分序法”，该零件由螺纹、外圆、槽、圆弧、4部分组成，分别用不同的加工刀具，所以用这种分序法最为合适。运用编制加工工艺过程卡与工序卡的方式来叙述本零件的加工，显得简易明了，通俗易懂，是数控加工本零件的必然要求。

（四）加工工艺的制定 1. 工序基准的选择：

工序基准是在工艺图上以标定被加工表面位置尺寸和位置精度的基准，所标

定的位置尺寸和位置精度分别称为工序尺寸和工序技术要求。工序尺寸和工序技术要求的内容，在加工后应进行测量，测量所用的基准称为测量基准，通常工序基准与测量基准重合。

对于设计基准尚未最后加工完毕的中间工序，应选各工序的定为基准作为工

序基准和测量基准。

在各表面的最后精加工时，当定为基准与设计基准重合时，工序基准和测量基准就选用这个重合的基准，工序基准的选择应注意以下几点：

（1）选设计基准作为工序基准时，对公序尺寸的检验是设计尺寸的检验，有益于减少检验工作量。

（2）当工序中位置精度是由夹具保证而不需进行试切调整的情况，应使工序基准与设计基准重合。

（3）对一次安装加工出来的各个表面，各加工表面之间的工序尺寸应选与设计尺寸一致。

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本零件在加工时，其轴向尺寸是以零件的两端作为工序基准，径向尺寸是一零件的轴心线作为工序基准。它的工序基准与设计基准重合，为加工和检测提供了方便。

2. 背吃刀量ap的确定

在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.1～0.5㎜。本零件属于典型轴类零件，其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺内容，其背吃刀量分别为：粗加工表面为1.5、精加工表面为0.1，加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表面时一样，粗镗孔为1.25、精镗孔为0.25,螺纹则为：粗车1.25、精车0.1。

3.进给量f（有些数控机床用进给速度Vf）

进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000㎜/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。

粗车时，一般取f=0.3～0.8㎜/r，精车时常取f=0.1～0.3㎜/r，切断时f=0.05～0.2㎜/r。本论文中加工该典型轴类零件采用的进给量为：粗加工表面（圆锥、圆弧、切槽等）为0.14、精加工表面为0.04，粗镗孔为0.09、精镗孔为0.04，螺纹粗车为0.08、螺纹精车为0.03。

4. 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。加工本零件时的主轴转速为：粗加工时500、精加工时800。

（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床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为：

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n ≤（1200/P）－k (5-1)

式中 P——被加工螺纹螺距，㎜； k——保险系数，一般取为80。

加工该典型轴类零件时的主轴转速为：粗车时500、精车时800。

（五）编程工艺过程卡

数控加工工序卡

产品代号 数控加工工序卡 材料名称 45钢 机床名称 数控车床 夹具名称 三爪卡盘 顶尖 切削液 乳化液 零（部）件代号 零（部）件名称 工序名称 工序Ⅱ 粗、半精、精加工右端各部以及切槽 材料牌号 20CrMnTi 机床型号 数控车床CAK6140 夹具编号 备注 工步 工作内容 刀具 量具 主轴转速S（r/min） 背吃刀量 进给速度F（mm/r） 14

1 2 分度值为0.02㎜，范围0 ～粗车、半精车、精车圆锥面、1.25、机夹式可转100㎜的游标685、圆柱面?4800.5、?0.02，圆弧R5、位外圆车刀 卡尺，分度值910、910 0.25 R3 0.01的外径百分尺 分度值为0.02㎜，范围0 ～车左外退刀槽 退槽刀 450 0.2 100㎜的游标卡尺 车左外螺纹 螺纹刀 采用通端螺纹环规，代号T 400 103、78 80 3 4 钻孔?26㎜ 5 扩?28㎜、?30㎜ 6 车内退刀槽 选内径百分尺，选分度值0.01㎜，测量范围锥柄麻花钻 15～75㎜的内径百分表（GB177-87） 选内径百分尺，选分度值0.01㎜，测量范围锥柄扩孔钻 15～75㎜的内径百分表（GB177-87） 分度值为0.02㎜，范围0 ～内退槽刀 100㎜的游标卡尺 内螺纹刀 采用止端螺纹塞规，代号Z 450 0.2 90 450 0.2 90 450 0.2 90 7 车内螺纹 450 8 分度值为0.02㎜，范围0 ～粗、半精、精车圆锥面、圆机夹式可转100㎜的游标036柱面?480、 ，??0.02?0.02位外圆车刀 卡尺，分度值圆弧R3、R36、R15 0.01的外径百分尺 切槽?240 ?0.02机夹可转位分度值0.01的车刀 外径百分尺 910 0.25 9 350 0.8 26 15

更改标记 数量 文件号 签字 日期 编制 审核 批准 日期 （六）加工车削路线

(1)合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。

(2)切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼

(3)图3-1为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图3-1 (a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行走刀的路线；图3-1(b)为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图3-1 (c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。

(a)沿工件轮廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀

图3-1 走刀路线示例

本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。

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五 、 刀具及数控车床的选择

（一）刀具的种类与选择

刀具的种类:

数控机床加工时都要采用数控刀具进行加工，数控刀具主要是指数控车床、数控铣床、加工中心等机床上所使用的刀具。从现实情况看，应从广义上理解“数控机床刀具”的含义。随着数控机床的结构功能发展，现在数控机床所使用的刀具，不是普通机床所采用的那样“一机一刀”的模式，而是多种不同类型的刀具在同一机床的主轴或刀盘上轮换使用，可以达到自动换刀的目的。因此对刀具的含义应理解为“数控工具系统” 数控刀具按不同的分类方式可分成几类。 1. 数控刀具从结构上可分为

（1） 整体式

由整块材料磨制而成，使用时可根据不同用途将切削部分修模成所需的形状。

（2） 镶嵌式

它分为焊接式和机夹。机夹式又根据刀体结构的不同，可分为不转位和转位两种。

（3） 减振式

当刀具的工作臂长度与直径比大于4时，为减少刀具的震动，提高加工精度所采用的特殊结构的刀具，主要用于镗孔。 （4） 内冷式

刀具的车削冷却液通过机床主轴或刀盘传递到刀体内部由喷空喷射到切削部位。

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（5） 特殊形式

包括强力装夹、可逆攻丝、复合刀具等。目前数控刀具主要采用机夹可转位刀具等。

2. 数控刀具按材料可分为：

高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具、立方碳化硼刀具、聚晶金刚石刀具，目前数控机床使用最广泛的是硬质合金刀具。

3. 数控刀具从切削工艺上可分为：

（1）车削刀具：有外圆车刀、端面车刀和成型车刀等。 （2）钻削刀具：有普通麻花钻、可转为浅孔钻、扩大钻等。 （3）镗削刀具：有单刃镗刀、双刃镗刀、多刃组合镗刀等。

（4）铣刀刀具：分面铣刀、立铣刀、键槽铣刀、模具铣刀、成形铣刀等刀具。

4. 根据数控机床工具系统的发展，可分为整体式工具系统和模块化式工具统。

发展模块化工具的主要优点是：

（1）减少换刀时间和刀具安装次数，缩短生产周期，提高生产效率。 （2）促使工具向标准化和系列化发展。

（3）便于提高工具的生产管理及柔性加工的水平。

（4）扩大工具的利用率，充分发挥工具的性能，减少用户工具的储备量。 工具系统的发展明显地趋向模块化，目前的数控工具逐渐形成了两大系统，即车削类工具系统和镗铣类工具系统。国际上有一种将车削工具系统与铣镗工具系统合为一体的模块化连接系统。

5. 数控刀具的特点：

近几年来，主控机床的制造及使用已有很大发展。为适应数控机床加工精度高、加工效率高、加工工序集中及零件装夹次数少等要求，数控机床对所有的刀具有许多性能上的要求，只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在数控机床上所使用的刀具应具有以下几个特点。 （1） 刀具有很高的切削效率；

（2） 数控刀具有很高的精度和重复定位精度 （3） 要求刀具有很高的可靠性和耐用度

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（4） 实现刀具尺寸的预调和快速换刀 （5） 具有一个比较完善的刀具系统 （6） 建立刀具管理系统

（7） 应有刀具在线监控及尺寸补偿系统。 选择刀具

1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。 2) 粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.

3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm） 4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀. （3）选择切削用量

表3-5切削用量选择

粗车外圆 精车外圆 粗车螺纹 精车螺纹 切槽 主轴转速s/(r/min) 800 800 70 70 115 进给量f/(mm/r) 0.1 0.05 1.5 1.5 0.04 背吃刀量ap/mm 1.5 0.2 0.4 0.1 数控加工刀具卡片

产品代号 零件材料 序号 Ⅰ 刀具号 T01 数控加工刀具卡 45钢 零（部）件代号 毛坯种类 零（部）件名称 锻件 加工表面 左右端面 零件名称 零件图号 刀尖半径mm 备注 刀具规格名称 数量 端面刀 1 19

Ⅱ T02 机夹可转位车刀 PCGC12525-09Q 车外槽刀 粗车半精以及精加工圆锥面、圆柱面、?46、1 ?480?0.02，圆弧R5、R2、0.8 R20、R36、R4、R15 1 切外槽 Ⅲ T03 Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ T04 T05 T06 T07 外螺纹刀 锥柄麻花钻 锥柄扩孔钻 车内槽刀 内螺纹刀 1 1 1 1 1 外螺纹M46×3 钻?26㎜ 扩?28㎜、?30㎜ 车内槽 内螺纹M30×1.5 Ⅷ T08 刀具调整 简图 编制

审核 批准 年 月 共 页 日 第 页 (二)数控机床的种类与选择

数控机床的种类：

数控机床的分类及应用

1．按工艺用途分类

金属切削类数控机床,包括数控车床,数控钻床,数控铣床,数控磨床,数控镗床发及加工中心.这些机床都有适用于单件、小批量和多品种和零件加工，具有很好的加工尺寸的一致性、很高的生产率和自动化程度，以及很高的设备柔性。

金属成型类数控机床；这类机床包括数控折弯机，数控组合冲床、数控弯管机、数控回转头压力机等。

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数控特种加工机床；这类机床包括数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、数控火焰切割机、数控激光切割机床、专用组合机床等。

其他类型的数控设备；非加工设备采用数控技术，如自动装配机、多坐标测量机、自动绘图机和工业机器人等。

2. 按运动方式分类

点位控制；点位控制数控机床的特点是机床的运动部件只能够实现从一个位置到另一个位置的精确运动，在运动和定位过程中不进行任何加工工序。如数控钻床、数按坐标镗床、数控焊机和数控弯管机等。

直线控制；点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。

轮廓控制；轮廓控制数控机床的特点是机床的运动部件能够实现两个坐标轴同时进行联动控制。它不仅要求控制机床运动部件的起点与终点坐标位置，而且要求控制整个加工过程每一点的速度和位移量，即要求控制运动轨迹，将零件加工成在平面内的直线、曲线或在空间的曲面。

3. 按控制方式分类

开环控制；即不带位置反馈装置的控制方式。

半闭环控制；指在开环控制伺服电动机轴上装有角位移检测装置，通过检测伺服电动机的转角间接地检测出运动部件的位移反馈给数控装置的比较器，与输入的指令进行比较，用差值控制运动部件。

闭环控制；是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。

4. 按数控制机床的性能分类

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经济型数控机床； 中档数控机床； 高档数控机床；

5. 按所用数控装置的构成方式分类 硬线数控系统； 软线数控系统；

本零件的加工所用机床型号、特点及数控系

CNC6140D：该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。

本零件将采用FANUC系统进行加工： 主要特点

FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点。

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六、 数控加工程序的编制

（一） 加工坐标系设置 1．建立工件坐标系

图1-3坐标系设定

2．试切法对刀

在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置，

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即通常所说的对刀问题。在数控车床上，目前常用的对刀方法为试切对刀法。 将工件安装好之后，先用MDI方式操作机床，用已选好的刀具将工件端面车一刀，然后保持刀具在纵向（Z）尺寸不变，沿横向（x）退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为Z0，如图3-4（a）用同样的方法，再将工件的表面车一刀，然后保持刀具在横向上的尺寸不变，从纵向退刀，停止主轴转动，再量出工件车削后的直径如图3-4（b）根据长度和直径，既可确定刀具在工件坐标系中的位置。其他各刀都需要进行以上操作，从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。

图3-4（a） Z轴方向对刀

图3-4（b） X轴方向对刀

3．选择切削用量

表3-5切削用量选择

粗车外圆 精车外圆 粗车螺纹 精车螺纹 切槽 主轴转速s/(r/min) 进给量f/(mm/r) 背吃刀量ap/mm 800 800 70 70 115 0.1 0.05 1.5 1.5 0.04 1.5 0.2 0.4 0.1 为了螺纹容易配合，螺纹M25×1.5在车削大径时，加工到直径Φ24.7mm，总背吃刀量去0.65P=（0.65×1.5）mm=0.975mm. （二）刀具运动轨迹及坐标值

工序Ⅱ的刀具运动轨迹及坐标值

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四川职业技术学院 零件图2005 号 程序编O0703 号 刀具号 刀具直径 T01 T02 T03 T04 2mm 3mm 2mm 4mm 比 例 刀具运行轨迹图 零件名称 车床类型 半径补偿 轴 1 : 1 共 2 页 第 1 页 数控CAK6140 刀具长度 60 70 60 60 1. 车端面 2．车锥面锥度为8.5° 3. 车圆弧R3、R36、R4、R15 4. 切槽?240 ?0.02 备注

（二）手工编程 主程序： O0703

结合刀具轨迹图确定轨迹的各基点的坐标数值，为了减少编程工作量，提高编程质量，运用循环功能，结合FANUC数控系统的编程特点，编制出该零件的加工程序如下表。

该轨迹图中各点的坐标值见续表 25

O0703

M03S600T0202 G00X105Z2 G71U2R1

G71P10Q20U0.4W0.2F0.2 N10G00X44 G01Z0F0.1 X46Z-1 Z-21 X48 Z-31

G02X54Z-34R3 G01X86

G03X96Z-39R5 N20G01Z-60 G00X100 Z100 M05 M00

G00X44Z2

M03S1000T0202 G70P10Q20 G00X100 Z100

M03S400T0303 G00X50Z-21 G01X44 G00X100 Z100 T0404 G0048Z2

G92X46Z-18F1.5 X45.2 X44.6 X44.2 X44.04 X44.04 G00X100 Z100

车左内槽以及内螺纹 M03S400T0707 G00X20 Z-16

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X24 G01X34 G00X20 Z100 T0808 G00X32Z2

G92X30Z-14F1.5 X30.4 X30.8 X31.2 X31.4 X31.8 X31.96 X31.96 G00X100 Z100 M05 M30

掉头车右端 M03S400T0202 G00X105Z2 G71U2R1

G71P3040U0.4W0.4F0.25 N30G00X40 G01Z0F0.2 X48Z-20

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Z-26.7

G02X46Z-28.5R3F0.15 X36Z-60.5R36F0.2 G01Z-71 X81

N40G03X96Z-86R15F0.15 GOOX100 Z100 M05 M30

结束语

这次毕业设计在指导老师细心、耐心的指导和自己的努力下，这次毕业设计圆满的结束了，最大的收获就是自己在完成设计的过程中撑握了这三年来所学的知识，同时也学到了更多的新知识。通过这次的毕业设计提高了自己对资料的收集和查阅能力；会合理应用资料和工具软件解决设计问题，提高设计效率；锻炼自己分析问题和解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能解决中等以上复杂程度零件的工艺问题和数据处理问题；提高编程能力，编制合理的加工程序。同时自己学会了遇到问题后，怎样的办法去解决问题和利用有限的资料去解决的能力，并对这三年来所学的知识的一个综合运用，另一面看也检查了自己对知识的掌握的情况，也为自己今后的工作打下了一定基础。做设计中的每一步对我来说都是新的尝试与挑战，终于在左旺老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。衷心感谢指导老师左旺老师。毕业设计中的许多疑点和难点都得益于指导老师的指导。如果没有指导老师的认真负责和同学的无私帮助，想必我在毕业设计过程中会走很多弯路。

在做这次毕业设计过程中使我学到了很多有用的知识，比如在做工艺分析时懂得了先要分析零件形状结构,然后选择加工机床。数控机床加工中所有定位基准和装夹方案的确定、工步的刀具选择、走刀轨迹、切削用量、加工余量等都要预先确定好并编入加工程序。一个合格的编程人员首先应该是一个很好的工艺员，他对数控机床的性能、特点和应用、切削规范和标准工具系统等要非常熟悉，否则就无法做到全面、周到地考虑加工的全过程，并正确、合理地编制零件的加工程序等等。我感到不论做什么事都要真真正正用心去做，踏踏实实一步一个脚印的走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，希望这次经历能让我在以后的学习生活中不断成长与进步。 虽然我这次毕业设计中还有些不是很完善的地方，但这是我认认真真踏踏实实做出来的，凝聚了我的知识、我的时间和我的精力。通过完成这次毕业设计，首先让我熟悉了我们以前所学的知识，把比较分散的知识集中化，对我们以前所学的各科知识进一步的熟练、巩固与提高。同时也锻炼我们在工艺设计及数控编程等方面的实际能力。也使我们能够系统的集中的复习、总结了这二年多所学的各学

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科的知识。让自己在专业方面有很大的提升。

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参考文献

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[8]李家杰.数控机床编程操作与操作实用教程[M].南京:东南大学出版社，2005年

[9]华茂发.数控机床加工工艺[M].北京:机械工业出版社，2000年 [10]黄康美.数控加工实训教程[M].北京:电子工业出版社，2004年

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毕业论文（设计）成绩评定表

姓 名 指 导 教师第一月 日 次指导意见 指 导 教 师第二月 日 次指导意见 指 导 教 师第三月 日 次指导意见 31

班级 专业 年

年

年

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指 导 教 师评语月 日 及评分 答 辩 小 组评价月 日 意见及评分 教 学 系毕 业 实践环月 日 节指导小组意见 学 院 毕业 实 践环节月 日 指导委员会审核意见 成绩： 签字（盖章） 年

成绩： 签字（盖章） 年

签字（盖章） 年

签字（盖章） 年

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