轴类零件的数控编程与加工工艺

1、目录正文1一、数控机床加工工艺概述11数控车床及其程序指令概述12数控加工工艺的概念及其内容2二、数控车削加工工艺的制定31.轴类零件图工艺分析32数控加工工艺设计方法63毛坯尺寸的确定74.刀具的选择75确定加工顺序及进给路线86切削用量的选择9三、加工程序的编制过程101. 编程坐标系及编程原点的确定102宏程序的概念103. 程序单14四、仿真加工过程和结果161.数控仿真系统的操作过程162仿真加工截图18总结21参考文献22致谢23附录24正文一、数控机床加工工艺概述1数控车床及其程序指令概述1.1 数控车床的发展数控技术，简称 “数控 ”。英文： Numerical Control（ NC）。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和和机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908 年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世； 19 世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包

2、括计算机数字控制系统的基础。数控技术是和机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。车削加工就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的使用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。1.

3、2 数控编程常用程序指令G代码 ( 准备功能 )数控车床FANUC工件坐标系设定G50最快速移动 G00 G00数控车床 FANUC直线插补 G01 G01圆弧插补 G02/G03 G02/G03外圆车销固定循环G71端面车销固定循环G90数控车床 FANUC横轴众轴主轴正转 M03主轴反转 M04主轴停止 M05冷却液开 M07 M08冷却液关 M09M98调用子程序M99子程序结束数控车床 FANUC切刀切槽G75进给量R切削速度 F2数控加工工艺的概念及其内容数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，使用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种使用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。其内容为：分析形位公差，确定设计基准，并考虑如何设定定位基准、分析产品尺寸公差，考虑利用何种设备才能达到公差要求、根据产品形状，材料等条件，考虑产品刀具的选择使用、考虑产品的特殊要求，例如是否需要挤压，热处理或者表面处理等、根据那个书上说的什么先粗后精，先内后外等原则安排工艺。总之一句话以最少的成本，最高的效率，加工出符合图纸

4、要求的合格产品就是工艺。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。二、数控车削加工工艺的制定1.轴类零件图工艺分析在图样分析中，应正确的分析零件图，在确定加工的部位和加工顺序后，再根据零件图的技术要求，分析零件的形状、基准面、粗糙度等级等。来确定走刀路线和刀具选择。如图 1 轴类件图 1 零件图该零件是材料为铝合金且一端带有抛物线的轴类零件。本零件上由圆柱面、内圆锥面、顺圆弧面、逆圆弧面、抛物线等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。该零件重要的径向加工部位有39mm圆柱段（表面粗糙度R=1.6 m）、25.287mm圆柱段（表面粗糙度R=1.6 m）、 50mm圆柱面和 32mm圆柱面连接区、R12mm和 R5mm圆弧过渡区（表面粗

5、糙度R=1.6 m）、抛物线 X=Z2 (-32) 段（表面粗糙度 R=1.6 m）。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整。1.1加工前的零件预加工零件毛胚在热处理前先行粗车加工，为数控车削加工工序提供可靠的工艺基准：用车床三爪卡盘装夹零件，零件的内孔、外圆以及所在端面均留2mm-3mm余量；经调质处理后进行的半精车加工工序中，零件的各外圆及零件端面的曲线轨迹均留0.5mm余量；数控编程任务书见表1表 1 数控编程任务书产品零件图号任务书编号10 数控数控编程零件名称轴任务书共 1 页 第 1 页使用数控设备数控车床主要工艺说明及技术要求1数控车削加工零件的尺寸精度和表面质量均需达到图纸要求。2此零件在工艺方面还有以下要求：（1） 毛坯尺寸 : 52132mm；（2） 未注倒角： C2；（3） 未注公差的尺寸，允许误差0.03 ；（4） 未注形位公差按8 级。编程时间2012 年 12 月 1 日经手人编审编审批梁绍帅李莉芳梁绍帅李莉芳制核程核准1.2 轴类零件数控加工工艺内容的选择（ 1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；（ 2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容

6、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。1.3 数控加工工序的划分（ 1）以一次安装、加工作为一道工序。（ 2）以同一把刀具加工的内容划分工序。（ 3）以加工部位划分工序。（ 4）以粗、精加工划分工序。1.4 顺序安排原则（ 1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（ 2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（ 3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数和挪动压板次数。1.5 确定装夹方案(1 ）定位安装的基本原则1）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后加工出全部待加工面。2）力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一。3）避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。(2 ）选择夹具保证夹具的坐标方向和机床的坐标方向相对固定不变；要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。零件采用机床携带标准的三爪卡盘，找正并夹紧，需进行两次装夹。第一次装夹夹住的部分为毛坯的外表面，加工右端外轮廓，第二次装夹夹住已经加

7、工过的右端外圆柱面，然后再夹住右端31mm处加工左端。夹紧时一定要注意夹紧力的大小要适当，在夹紧时要防止工件变形。确定坯件轴线和左端面为定位基准。左端和右端均采用三爪自定心卡盘定心夹紧并找正。2数控加工工艺设计方法数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。2.1 确定走刀路线和安排加工顺序走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：(1) 寻求最短加工路线(2) 最终轮廓一次走刀完成(3) 选择切入切出方向(4) 选择使工件在加工后变形小的路线2.2 确定定位和夹紧方案在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：（ 1）尽可能做到设计基准、工艺基准和编程计算基准的统一；（ 2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；（ 3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；（ 4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。2.3 确定刀具和工件的相对位置对刀点是指通过对刀确定刀具和工件相对位置的基准点。，对刀点往往就选择在零件的加工原点。对刀点的选择原则如下：（ 1）所选的对刀点应使程序编制简单；（ 2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；（ 3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；（ 4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。对于手动换刀的数控铣床，也应确定相应的换刀位置。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。2.4 确定切削用量编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。3毛坯尺寸的确定毛坯制造尺寸和零件尺寸的差值称为毛坯加工余量。由于现有毛坯制造工艺技

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