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1、山东凯文科技职业学院毕业论文题 目 数控车削零件1的编程 专 业 数控技术 年 级 2007级 学生姓名 指导教师 2010.06.01摘要数控加工是一种综合了机械制图、制造、设计、公差与配合、数控加工编程及操作、数控加工工艺、数控机床日常维护与故障维修以及CAD/CAM等各种学科的一门综合应用。三年的学习我了解关于数控加工的整个工作过程,包括加工前的准备工作,像毛坯的选择、加工方式、设备的选择、装夹定位的确定、刀具数量和几何参数的确定、工序安排、切削参数的确定、起刀点、换刀点确定、尺寸及公差要求、编程等知识要点。通过零件外关可以看出此零件属于数控车削中典型的轴类零件，此零件包含了轴类零件的大
2、部分特征，除了圆柱外形、阶梯轴、锥度、外形槽外还包括内孔、内螺纹的加工。数控车床对一些轴类零件的编程与加工课题是针对用人单位实际工作中所用到的零件加工面开发，本次毕业设计也是理论与实际相结合。关键词: 外槽，锥度，内孔，内外螺纹目录第一章 零件图的绘制3 1.1：计算机绘图3第二章 零件的工艺分析4 2.1：零件图的工艺分析4 2.2：毛坯材料确定5 2.3：选择刀具5 2.4：确定切削用量8 2.5：确定装夹方案并设计夹具102.6：确定加工顺序及进给路线102.7：制定工艺卡片11第三章 零件的程序编制133.1：程序编制133.2：程序仿真与检测22 参考文献27致谢28第一章 零件图的
3、绘制1.1计算机绘图第二章 零件的工艺分析2.1零件图工艺分析图1数控加工流程图2.2 毛坯材料确定毛坯采用45号钢，45#钢属中碳钢,用途很广,可通过热处理来提高其机械性能。2.3 选择刀具2.3.1刀具的选择刀具的选择是保证加工质量提高加工效率的重要环节。2.3.2 常用数控刀具的选择方法及刀具的几何形状 1切断刀；290左偏刀；390右偏刀；4弯头车刀；5直头车刀；6成型车刀；7宽刃精车刀；8外螺纹车刀；9端面车刀；10内螺纹车刀；11内槽车刀；12通孔车刀；13盲孔 十种刀具材料的性能和应用范围刀具材料优点缺点典型应用工具钢工艺性好感切削速度手工刀具高速钢抗冲击能力强，通用性好切削速度
4、很低，耐磨性差低速、小功率和断续切削，形状复杂的刀具硬质合金通用性最好，抗冲击能力强切削速度有限大多数材料粗精加工包括钢、铸铁、特殊材料和铸铁涂层硬质合金通用性很好，抗冲击能力强，中速切削性好切削速度限制在中速范围之内除速度比硬质合金高外，其他与硬质合金一样金属陶瓷通用性很好，中速切削性能好抗冲击能力差，切削速度限制在中速范围钢、铸铁、不锈钢和铝合金等陶瓷热/冷压成形耐磨性好，可高速切削，通用性好抗冲击能力差，抗热冲击性能也差钢和铸铁的精加工，钢的滚压加工氮化硼抗冲击性好，耐磨性好非常有限的应用铸铁的粗精加工晶须强化抗冲击性好度，高抗热冲击能力有限的通用性可高速粗精加工硬钢、淬火铸铁和高镍合金
5、立方氮化硼（CBN)高热硬性，高强度，高抗热冲击能力不能切削硬度低于45HRCR材料，成本高切削硬度在4570HRC间的材料聚晶金刚石高耐磨性，高速性能好（最硬）抗冲击能力差，切削铁质金属化学稳定性差高速钢精切有色金属和非金属材料表21常用车刀材料车刀材料型号性能用途高速钢W18Cr4V有较好的综合性能和可磨削性能制造各种复杂的刀具各精加工刀具、应用方泛W6Mo5Cr4V有较好的综合性能，热塑性较好用于制造热轧刀具，如扭槽麻花钻硬质合金YG3抗弯强度和韧性好，适用于加工铸铁、有色金属等脆性材料或冲击力较大的场合用于粗加工、精加工、粗精加工YG6YG82.3.3 刀具的确定针对零件表面无热处理要
6、求，刀具选择抗冲击性能强、耐用度高、韧性好、切削速度中速”及表21硬质合金刀是此零件的首选刀具。加工情况加工冷硬铸铁、高硬度高强度材料工艺系统刚度较好，加工外圆端面能中间切入工艺钢度较差粗加工、强力切削时车轴类零件、台阶轴、细长轴薄壁件车断车槽主偏角1030456075759390副偏角105451510151012综合考虑，针对此图我所选择的刀具的以下6种： 93棱形外圆车刀 60外螺纹刀 内孔镗刀 60内螺纹刀 内切槽刀 外切槽刀2.4确定切削用量2.4.1切削用量三要素1.切削速度Vc（工件上选定点相对于工件主运动的速度r/min）粗车的切削速度取Vc=800r/min, 精车时切削速度
7、取Vc=1500r/min，车螺纹切削速度400r/min。2.进给量f（工件与刀具每转或每一行程在进给运动方向上的相对位移mm/r）先选取进给量，然后用公式Vf=nf计算。粗车时选取进给量=0.4mm/r,精车时选取=0.15mm/r,计算得：粗车进给速度Vf=120mm/min;精车时进给速度Vf225mm/min。车螺纹的进给量等于螺纹导程，即0.75mm/r，空行程的进给速度取Vf300r/min。3.背吃刀量（切削深度）ap（工件上已加工表面与待加工表面间的垂直距离）。外圆加工的背吃刀量为:Ap（dw-dm）/2式中ap背吃刀量，mmdw工件待加工表面直径，mm dm工件已加工表面的
8、直径，mm切槽或切断时的背吃刀量ap等于刀具宽度。由上分析确定图11粗加工背吃刀量为ap=2mm;精车时为了保证加工精度，背吃刀量ap=0.3mm，切槽背吃刀量ap=2 mm。2.4.2主轴转速的确定1车圆柱面、圆锥面、和圆弧面时的主轴转速 工件材料为45#钢，粗车的进给切削速度取Vc=100m/min,精车时进给切削速度取Vc=150m/min。根据毛坯料直径，利用n=可计算出粗车时主轴转速约为n=800r/min,精车时主轴转速约为n=1500r/min。2车螺纹时的主轴转速 大多数数控车床系统，车螺纹时主轴转速有以下经验公式：n式中 P工件螺纹的螺距式导程，mm K保险系数，一般取80。
9、课题中导程为0.75，用式计算，取转速为n=450r/min。其中对刀具寿命影响从大到小依次是：切削速度VC进给量f切削深度ap切削速度对道具寿命的影响如下图所示:由图可知，在一定的切削速度范围内，刀具寿命越高，提高或降低切削速度都会使刀具寿命降低。每种刀具材料都有一个最佳切削速度范围，为提高生产效率，通常采用的切削速度范围，为提高生产效率，通常采用的切削速度范围偏向曲线峰值右端。2.4.3提高切削用量的途径 采用切削性能更好的新型刀具材料； 在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性； 改善冷却润滑条件； 改进刀具结构，提高刀具制造质量。刀具选择与切削用量在数控加工中的确定2.4.4确定
10、切削用量1.主轴转速：加工外形是粗车为800r/min，精车时为1500r/min,钻孔时用300r/min,粗车内孔用300r/min,粗车内孔用400r/min,外槽500r/min。2.进给量：一般粗车外圆是0.4mm/r,精车是0.15mm/r，车槽是0.2mm/r。3.背吃刀量：一般粗车是2mm，精加工余量是0.3mm。2.4.5 刀具合理几何参数的选择1.前角:在保证加工质量和足够刀具耐用度的前提下，选用大的前角。2.后角：在不产生较大摩擦的前提下，尽量选择较小的后角。3.主偏角：主要影响刀具单位长度上的负荷、刀尖强度及散热条件；影响断屑效果和排屑方向。4.副偏角：作用主要是减少刀
11、具与已加工表面间的摩擦。一般取小值。甚至0的修光角。 不同加工条件下、主要从合理考虑主、副偏角参数值。2.5 确定装夹方案并设计夹具 首先按照基准重合原则，考虑选择定位基准，由于件1和件2都采用设计基准是外圆轮廓的 中心线，所以选择外圆轮廓的中心线作为定为基准，件1和件2都是整圆，因此只用三爪自定心卡盘就行，再装夹时应保证工件在夹具中保持垂直以便消除转动自由度。2.6 确定加工顺序及进给路线2.6.1工艺路线1.粗、精加工加工件一左端外形2.车5x38两槽3.用G71粗车加工工件一的左端内形，用G70精加工工件1左端内形4.掉头校正，手工车端面，保证总长95，钻中心孔，顶上顶尖5.用G71粗车
12、工件一右端外形，用G70精加工工件1右端外形6.车4x24槽7.用G92 螺纹循环加工M27x1.5外螺纹8.车5x28内槽9.用G92螺纹循环加工M27x1.5内螺纹10.将件二旋入件一中，粗精加工件二外形2.7 制定工艺卡片序号123456加工面车外形车外螺纹车外槽镗内孔车内螺纹车内槽道具号T1T2T3T4T5T6刀具类型93棱形外圆车刀60外螺纹刀外切槽刀内孔镗刀60内螺纹刀内切槽刀主轴转速n/rmin-1粗800精1500300600粗800精1500300600进给速度vf/mmmin-1粗150精801.525粗100精801.525工序号安装工步工序内容刀具设备1加工件一左端待添
13、加的隐藏文字内容3第一次装夹 1G71粗加工左端外形93棱形外圆车刀980T数控车床2G70精加工左端外形93棱形外圆车刀3车5x38两槽切槽刀2加工件一右端第三次装夹1用G71、G70复合循环加工左端外圆93棱形外圆车刀外螺纹刀2手动车端面保证总长钻中心孔端面刀中心钻3加工件一左端孔1钻头钻中心孔20钻头2镗内孔内孔镗刀第三章 零件的程序编制3.1 程序编制3.1.1编程知识要点数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。1.外径粗车循环程序（G71）G71 U(d) R(e) G71 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s) T(t) d:每次半径方
14、向的吃刀量,半径值；e： 每次切削循环的退刀量，半径值。ns:粗精加工形状程序的第一个段号nf:粗精加工形状的最后一个段号u：X向精加工余量，直径值。w：Z向精加工余量 F、S、T为粗切时的进给速度、主轴转速和刀补设定。此时，这些值将不再按精加工的设定。如下图所示，刀尖从C点出发，A点为循环起点。如果在某一段程序中指定了由A AB的加工路线，并指定每次X轴的进给量d ，头指示的方向进行加工循环，最后执行轮廓加工。程序轨迹AWu/2e(R)(F)dAC 45B2.G73封闭粗车复合循环 G73 U(i) W(k) R(d) G73 P(ns) Q(nf) U(u) W(w) F(f) S(s)
15、T(t) 式中iX轴上总退刀量（半径值）；kZ轴上的总退刀量；d粗车加工次数；ns 指定精加工路线的第一个程序段序号；nf 指定精加工路线的最后一个程序段序号；u X轴方向的精车余量（直径/半径指定）；w Z轴方向的精车余量；F、S、T为粗切时的进给速度、主轴转速和刀补设定。此时，这些值将不再按精加工的设定。3. G70 复式精车循环精车G70与 G71,G72 或 G73 指令复合使用G70 P(ns) Q(nf)P(ns): 精加工循环程序的第一个单节序号。Q(nf): 精加工循环程序的最后一个单节序号。4. G40 G41 G42 刀具半径补偿功能:刀具必须已经在控制器设定了刀具半径参数
16、R和刀尖方位T。通过，G41/G42，使刀具半径补偿生效。控制器能够自动计算出当前刀具和编程轮廓等距离的运行轨迹，补偿由于刀尖圆弧半径引起的工件形状误差。在G41/G42刀具半径补偿生效的情况下，通过G40取消刀具半径补偿，恢复编程开始状态。指令格式:左刀补-工件轮廓左边补偿有效G41 D 右刀补-工件轮廓右边补偿有效G42 D 取消刀补G40 图2 刀具半径补偿（右刀补）注释 ： 1 G41，G42后，应该跟G01或者G00指令，不能直接跟G02，G03指令。 2 在调用新的刀具前，或者执行T0000取消刀具长度前，必须首先使用G40取消刀具半径补偿。在使用G40前，刀具必须已经离开工件加工
17、表面。 3 必须正确设定刀尖半径R和刀尖方位T，否则程序执行时，会产生错误报警。3.1.2 程序的编制件一左端加工程序：O0001;G98;每分进给M03 S800 T0101;主轴正转选一号刀调一号刀补G0 X46.5 Z3 ;G01 Z-35 F150;G0 X100 Z50;M05;M00;S1500 M03 F80 T0101;G0 X51 Z2;G01 X44 Z0;X46 Z-1;Z-35;G0 X100 Z50;M05;主轴停止 M00;程序暂停T0303 S600 M03 F25;G0 X50 Z-22;G01 X38.2;G0 X50;Z-21;G01 X38;Z-22;G0
18、 X50;Z-12;G01 X38.2;G0 X50;Z-11;G01 X38;Z-12;G0 X100;Z50;M05;M00;M03 S800 T0404;G0 X19.5 Z5;G71 U1 R0.5;G71外圆粗车循环G71 P10 Q20 U0.4 W0.2F150;N10 G01 X25;Z0;X22.016 Z-10;Z-25;N20 X20;G0 Z100;X100;M05;M00;M03 S1200 T0404 F80;G0 G42 X38 Z5;G70 P10 Q20;G0 Z100;X100;M05;M30;件一右端加工程序：00002；G98 ;M03 S800 T01
19、01;G0 X51 Z2;G71 U1.5 R1;G71 P10 Q20 U0.5 W0.1 F150;N10 G01 X20;Z0;X21.992 Z-1;Z-23;X23;X26.8 Z-24.5;Z-45;X30;X33.28 Z-61.398;G02 X41.24 Z-65 R4;N20 G01 X50 ;G0 X150 ;Z10;M05;M00;M03 S1500 T0101 F80;G0 G42 X51 Z2;G70 P10 Q20;G0 G40 X150 Z10;M05;M00;T0303 S600 M03 F25;G0 Z-45;X32;G01 X24;X27;Z-43.5;G
20、01 X24 Z-45;G0 X150;Z10;M05;M00;T0202 S300 M03;G0 X29 Z-18;G92 X26.8 Z-42 F1.5;X25.8;X25.14;G0 X100;Z50;M05;M30;件二加工程序：O0003;G98;T0404 S800 M03;G0 X19.5Z5;G71 U1 R0.25;G71 P10 Q20 U-0.3 W0.1F150;G01 X33;Z0;X29.6 Z-17;X28.5;X25.5Z-18.5;Z-40;X22.01;Z-45;N20 X20;G0 Z100;X100;M05;M00;M03 S1200 T0404 F80
21、;G0 G42 X35 Z5;G70 P10 Q20;G0 Z100;G40 X100;M05;M00;S600 M03 T0606 F25;G0 X21;Z-40;G01 X28;X25;Z-37.5;X28;X25;G0 Z100;X100;M05;M00;M03 S1000;T0505;G92 X25.4 Z-35.5 F1.5;X26.5;X27.05;G0 Z100;X100;M05;M30;3.2 程序仿真与检测3.2.1 程序仿真1.选择广数G980T机床。2.开启按扭，机械回零，建立机床坐标系。3.确定毛坯的尺寸与材料，尺寸为95x50毛坯为45#钢。4.安装毛坯。5.选择刀具
22、，并对刀，建立工件坐标系。6.程序编制并传送。7.先在自动方式下打开机床锁定、空运行按扭，在SET设置下轨迹运行一下，若无误取8.取消锁定加工零件。参3.2.2 程序检测工具量具一览表( 个)序号名称规格数量1游标卡尺0-200；0.0212千分尺0-25；25-50；50-75;0.01各13万能角度尺_14螺纹环规 M27X1.5-6g15螺纹塞规M27X1.5-6H16百分表0-10;0.017R规R7-R14.5;R15-R25各18内径量表18-35;0.019磁性表座10塞尺0.02-1111麻花钻2012辅具莫氏钻头，钻套，顶尖13中心钻14其他铜片，毛刷参考文献1贺曙新 数控加
23、工工艺 北京 化学工业出版社 2005.52王贵明 数控实用技术 北京 机械工业出版社 2000.53罗良玲 数控技术及应用 北京 清华大学出版社 2005.64张建刚 数控技术 武汉 华中科技大学出版社 2000.65陈志雄 数控机床与数控编程技术 北京 高等教育出版社 2003.86万新 机械CAD/CAM技术 西安 西安电子科技大学出版社 2004.3 7覃岭 机械制造技术基础 北京 化学工业出版社 2004.18刘永久 数控故障诊断与维修 北京 高等教育出版社 2003.29赵长明 数控加工工艺及设备 北京 高等教育出版社 2003.310顾京 数控加工编程及操作 北京 高等教育出版社 2004.7致谢毕业设计综合了大学三年所学的专业课知识，对我们来说是一个综合的考验，在做毕业设计的这段时间里，由于自己对学过的东西认识不够深和经验不足，遇到了很多困难，得到了老师和同学的大力帮助，才能得以解决，在老师认真指导和同学热心帮助下，我的毕业设计才得以顺利完成，在此想帮助过我的老师和同学表示感谢。 祝福我的老师和同学，万事如意，一帆风顺。