轴类零件数控加工编程.pdf

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1、 轴类零件数控加工编程 专业：机械设计制造及其自动化 班级：13机自 1 姓名：赵勃 课 程 设 计 任 务 书 学院 机械工程院 班级 13机自 1 姓名 赵勃 设 计 起 止 日 期 2016 年 12 月 12 日 2016年 12 月 16日 设计题目：轴类零件数控加工程序编制 设计任务（主要技术参数）：编制如图所示轴类零件的数控车床加工程序。工作任务：1.零件的工艺分析 2.数控机床的选择 3.编程中工艺指令的处理 4.编制数控车床加工工艺过程卡 5.编制数控加工程序 6.设计说明书 1 份。指导教师评语：成绩：签字：年 月 日 目 录 引言 1 1 轴类零件的工艺分析 2 数控加工

2、工艺的基本特点 2 数控加工工艺的主要内容 2 2 数控机床的选择 3 3编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡 5 工序与工步的划分 5 加工路线的确定 5 4编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡 7 刀具的选择与切削用量的确定 7 对刀点和换刀点的确定 9 5数控加工程序编制 12 工件坐标系确定 12 数控加工程序 13 参考文献 16 引 言 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。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技

3、术就受到了广泛关注，成为 CAD/CAM系统的重要组成部分。以数控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加工时间，提高了效率，降低了成本。1 轴类零件的工艺分析 数控加工工艺的基本特点 数控机床上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质。用它控制机床加工。由此可

4、见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。具体来说数控加工工艺特点分为以下三点：1、工艺详细。2、工序集中。3、工序内容复杂。数控加工工艺的主要内容 图 1 加工零件图 该工件毛坯为58的长棒料，材料为铝。加工内容为外轮廓、退刀槽和螺纹，根据工件结构选择卧式数控车床进行加工，选择三爪自动卡盘装夹。2 数控机床的选择 因为加工工件为轴类工件所以选用 CAK6150DJ数控车床。图 2 CAK6150DJ 数控车床 表 1 CAK6150DJ 数控车床参数 项目 单位 规格 床身上最大回转直径 500 导轨跨度 400 最大工件长度

5、1900 最大车削长度 1860 最大直削直径 500 滑板上最大回转直径 300 主轴端部型式及代号-A8 卡盘 手动 250 主轴前端锥孔锥度-1:20 主轴孔径 70 主轴转速级数 双速电机 12 级 主轴转速范围 r/min 40-1800 主电机功率 双速电机 8 中心高 距床身 250 距地面 1130 快移速度 X/Z m/min 4/8（1900 时 Z为 6）刀架转位时间（一工位）s 3 刀架转位重复定位精度“表 1 CAK6150DJ 数控车床参数 （续表）X轴行程 250 Z轴行程 1860 工件精度-IT6-IT7 工件表面粗糙度 m 尾座套筒直径/行程 75/150

6、尾座锥孔锥度 莫氏 5 号 刀架形式 标准配置 刀架尺寸 外圆 2525 内孔 32 机床重量 kg 2900 3 编制轴类零件数控车床加工工艺过程卡 工序与工步的划分（1）表面精度为 IT7级精度使用 CAK6150DJ数控车床，保证零件的加工要求，编程时可直接用基本尺寸代入。（2）选取毛坯，为符合加工要求，选取58的铝棒。（3）数控加工前先在普通车床上完成外圆的准备加工，先使之获得58 的外圆，从而获得工件的回转轴线，然后在平端面，获得工件的长度基准。（4）装夹方法：用卡盘夹持坐右端，并留有足够的夹持长度。（5）定位基准：端面基准设为右端面，回转基准设为轴线；设计基准与工艺基准三者要重合，

7、这即符合基准统一原则，又可以防止基准不重合，影响加工精度；在响应加工之前基准端面要先行加工。综上所述，在普通机床上先平端面，加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料，然后把工件放在数控车床上用卡盘夹持右端，并留有足够的夹持长度，由课程设计内容依次加工圆锥、圆弧、圆柱、退刀槽与螺纹，最后用切割刀割断即可完成。加工路线的确定 根据表面粗糙度和尺寸精度要求，确定加工路线为粗车轮廓精车轮廓切槽车螺纹切断掉头平端面的，粗车为精车留单边的余量。表 2 数控加工工序卡 工号 工步内容 刀具号 S/（r/min）F/(/r)ap/1 粗车轮廓 T01 500 2 精车轮廓 T02 800 3 切槽 T03 4

8、00 4 车螺纹 T04 500 2（螺纹导程）5 切断 T05 400 1 4 编制轴类零件数控车床加工刀具卡 刀具的选择与切削用量的确定 刀具的选择 粗车选择 90外圆车刀，精车选择 35精车刀，切槽和切断选择 4切断刀，车螺纹选择 60螺纹车刀。表 3 数控加工刀具卡 序号 刀具号 刀具规格及名称 数量 加工表面 1 T01 90外圆车刀 1 粗车外表面及平端面 2 T02 35精车刀 1 精车外表面 3 T03 4 切断刀 1 快退刀槽 4 T04 60螺纹车刀 1 车螺纹 切削用量的确定 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、

9、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。1.主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为：n=1000v/D 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。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。通过查询和计算确定粗车时主轴转速为/r，精车时主轴转速为/r，切槽时主轴转速为/r

10、，切断时主轴转速为/r。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。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 100200/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 2050/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 2050/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

11、速度。通过查询和计算确定粗车时进给速度为/r，精车时进给速度为/r，切槽时进给速度为/r，切断时进给速度为/r。3背吃刀量确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀 次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般。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。通过查询和计算确定粗车时背吃刀量为，精车时背吃刀量为，切槽时背吃刀量为，切断时背吃刀量为 1。4.螺纹的切削次数和背吃刀量确定 表 4

12、 常用螺纹切削的进给次数与吃刀量 公制螺纹 螺距/2 3 4 牙深（半径量）/切削次数及吃刀量（直径值）/1 次 2 次 3 次 4 次 5 次 6 次 7 次 8 次 9 次 因为本次使用的螺纹螺距是 2，所以切削 5次，背吃刀量分别为 ap1、ap2、ap3、ap4、ap5。对刀点和换刀点的确定 在编制加工程序时，要正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。“对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点心也叫做“程序起点”或“起刀点”。选择对刀点的原则是：1）要便于数学处理和简化程序编制 2）在机床上找正容易；3）加工过程中检查方便；4）

13、引起的加工误差小。对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系。这样才能确定机床坐标系和工件坐标系的关系。为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。所谓“刀位点”是指车刀、镗刀的刀尖；钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心、球头铣刀的球头中心。零件安装时，工件坐标系要与机床坐标系有确定的尺寸关系，在工件坐标系设定后，从对刀点开始的第一个程序段的坐标值，为对刀点在机床坐标系中的坐标值。对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。

14、因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值来校核。所谓“机床原点”是指机床上一个固定不变的极限点。例如，对车床而言，是指车床主轴回转中心与车头卡盘端面的交点。“换刀点”是为数控车床、数控加工中心等多刀加工机床的编程设定的，回为这些机床加工中途需更换刀具，故应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点（如 加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如铣床）。换刀点的位置应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。表 5 数控加工工序卡 零件号 001 程序号

15、O100 编制日期 2016-12-13 零件名称 轴类零件 编制 赵勃 工步号 程序段号 工步内容 使用刀具名称 切削参数 刀具号 补偿号 S/（r/min）F/(/r)ap/1 N1 粗车轮廓 90外圆车刀 500 T01 01 2 N2 精车轮廓 35外圆车刀 800 T02 02 3 N3 切槽 4 切断刀 400 T03 03 4 N4 车螺纹 60螺纹车刀 500 2（螺纹导程）T04 04 5 N5 切断 4 切断刀 400 1 T03 03 5 数控加工程序编制 工件坐标系确定 车床坐标系的设置是根据相对位置来确定的，工件的纵向零点可以设置在工件右端面，或是左端面，x相的零点在

16、主轴的回转中心上。该工件将编程原点选在图形的最右端，避免基准不重合原则带来的误差，而且毋须进行尺寸链换算。图 1 加工零件图 图 3 加工零件图 该工件上所有编程节点相对于工件坐标系原点的坐标值为A(24，0),B(20，28),C(26，28),D(26，38),E，,F，73),G(56,74),H(56,95)数控加工程序 表 6 数控加工程序 O100 程序号 100 N1;粗车轮廓段 N5 G00 G97 G99 S500 M03 T0101;快速定位，主轴正转，以每分钟 500 转设定主轴转速，以每转进给设定进给速度，刀具号 01刀具补偿号 01。N10 X80.Z20.;快速定位

17、到点（80,20）N15 G42 X60.Z2.;刀尖圆弧半径右补偿，快速定位到点（60,2）N20 G71 ;粗车复合固定循环，背吃刀量，退刀量.N25 G71 P30 Q75 ;粗车复合固定循环，精车形状程序段组中起始程序段的顺序号 30，精车形状程序段组中结束程序段的顺序号方向预留的精加工余量，Z方向预留的精加工余量。N30 G00 X24.;快速定位到点（24,2）N35 G01 Z0.;直线插补进给到点（24,0）N40 Z-28.;直线插补进给到点（24,-28）N45 X26.;直线插补进给到点（26,-28）N50 Z-38;直线插补进给到点（26,-38）N55 ;直线插补进

18、给到点（，）N60 G02 Z-73.R5 顺时针圆弧插补中点坐标为（，-73）圆弧半径为 5 N65 G01.；直线插补进给到点（56，-73）过渡圆角（C1）N70 Z-100;直线插补进给到点（56，-100）N75 X60.;直线插补进给到点（60，-100）N80 G00 G40 X80.Z20.;取消刀尖圆弧半径右补偿，快速定位到点（80,20）N85 M05;主轴停转 表 6 数控加工程序 （续表）N2;精车轮廓段 N90 G00 S800 M03 T0202;快速定位，主轴正转，以每分钟 800 转设定主轴转速，以每转进给设定进给速度，刀具号 02刀具补偿号 02。N95 G4

19、2 X60.Z2.;刀尖圆弧半径右补偿，快速定位到点（60,2）N100 G70 P30 Q75;精车固定循环精车形状程序段组中起始程序段的顺序号 30，精车形状程序段组中结束程 序段的顺序号 75。N105 G00 G40 X80.Z20.;取消刀尖圆弧半径右补偿，快速定位到点（80,20）N110 M05;主轴停转 N3;切槽段 N115 G00 S400 M03 T0303;快速定位，主轴正转，以每分钟 400 转设定主轴转速，以每转进给设定进给速度，刀具号 03刀具补偿号 03。N120 Z-28.;快速定位到点（80，-28）N125 X30.;快速定位到点（30，-28）N130

20、G75;切槽固定循环，X向退刀量是 N135 G75 X20 P500;切槽固定循环，径向进刀的终点坐标是 20，X方向每次进刀量为 500m。N140 G00 X80.;快速定位到点（80，-28）N145 Z20.;快速定位到点（80,20）N150 M05;主轴停转 N4;车螺纹段 N155 G00 S500 M03 T0404;快速定位，主轴正转，以每分钟 500 转设定主轴转速，刀具号 04刀具补偿号 04。N160 X26.Z2.;快速定位到点（26,2）表 6 数控加工程序 （续表）N165 G92 Z-30.F2.;车削圆柱螺纹的终点坐标为（，-30）螺纹导程是 2 N170;

21、车削圆柱螺纹的终点坐标为（，-30）螺纹导程是 2 N175;车削圆柱螺纹的终点坐标为（，-30）螺纹导程是 2 N180;车削圆柱螺纹的终点坐标为（，-30）螺纹导 程是 2 N185;车削圆柱螺纹的终点坐标为（，-30）螺纹导程是 2 N190 G00 X80.;快速定位到点（80，-30）N195 Z20.;快速定位到点（80，-20）N200 M05;主轴停转 N5;切断段 N205 G00 S400 M03 T0303;快速定位，主轴正转，以每分钟 400 转设定主轴转速，以每转进给设定进给速度，刀具号 03刀具补偿号 03。N210;快速定位到点（80，）N215 X58.;快速定

22、位到点（58，）N220 G75;切槽固定循环，X向退刀量是 N225 G75 P1000;切槽固定循环，径向进刀的终点坐标是 20，X 方向每次进刀量为 1000m。N230 G00 X80.;快速定位到点（80，）N235 Z20.;快速定位到点（58，20）N240 M05;主轴停转 N245 M30;程序结束 参考文献 1 卢秉恒.机械设计制造技术基础M.第 3版.北京:机械工程出版社2008 2廖效果.数控技术M.武汉:胡北科技出版社,3李佳.数控技术及应用M.北京:清化大学出版社,4杜君文,邓广敏.数控技术M.天津:天津大学出版社,5刘跃南.机床计算机数控及其应用M.北京:机械工业

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