典型零件的车削加工.

典型零件的车削加工

系部: 机电工程系

学生姓名：徐凯

专业班级：2013级数控设备应用与维护

学号： 1303030131

轴类零件的加工与编程

机电工程系数控技术应用与维护

摘要

随着科学技术的不断发展，社会生产力得到了空前的发展，新的制造技术越来越多地被应用于生产实践中，对推动社会进步起着巨大的推动作用。数控加工是一种最具代表性的技术。制造技术和装备技术是最基本的生产资料，数控技术是先进制造技术和装备最重要的技术。数控技术是利用数字信息来控制

机床运动和加工过程的技术。这是一种新的技术，它代表了传统的制造业和新的制造业。这就是所谓的数字设备，它涵盖了许多领域。（1）信息处理、加工、传输技术；（2）伺服驱动技术；（3）传感器技术；（4）软件技术。数控技术与数控设备是制造业现代化的重要基础。这一基础是牢固而直接影响国家经济发展和综合国力的一个基础。它与一个国家的战略地位有关。因此，世界工业发达国家都采取了重大措施，发展自己的数控技术及其产业。先进制造技术的发展，是数控技术的核心，已成为促进经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。在我国，数控技术和设备的发展也受到了高度重视，近年来取得了长足的进步。特别是在通用计算机数控领域，基于计算机平台的国产数控系统，一直处于世界前列。

本设计结合零件图分析和参数选择加工设备、刀具、夹具、切削速度、进给速度、进给量、深度的选择，制定数控加工过程的组成部分，根据所选指令系统编制机床零件加工程序。

关键词：数控车床、零件分析、刀具表、NC、数控编程

目录

第1章数控技术的介绍 (4)

1.1数控技术的基本概念 (4)

1.2数控技术的发展趋势 (4)

第2章典型零件图的分析 (4)

图1.典型车削零件图 (5)

第3章数控机床与系统的选择 (5)

3.1数控机床的选择 (5)

3.2数控系统的选择 (6)

第4章确定零件的定位基准和装夹方式 (6)

第5章确定加工顺序及进给路线 (7)

第6章选择刀具和切削用量 (7)

第7章加工工艺卡的编制 (9)

第8章加工坐标系设置 (10)

8.1建立工件坐标系 (10)

8.2试切法对刀 (10)

第9章工序尺寸和编程尺寸 (11)

第10章典型轴类零件车削的编程 (11)

参考文献 (13)

谢辞 (13)

第1章数控技术的介绍

1.1数控技术的基本概念

数字技术是用数字或数字信号的设备实现自动控制的技术，简称数控（数控（NC）。

数控技术及装备是基本的工业现代化。这个基础是否牢固直接影响到一国的经济发展和综合实力，涉及一个国家的战略地位。因此，世界上最大的工业化国家已经采取了措施，对数字技术的发展industrie.nc技术，利用微电子技术、计算机技术、自动控制、精密机械设计与研究，机械行业，新技术，通过程序的顺序自动控制设备和位移和相对位置、自动控制、速度和不同的补充功能的

自动controle. -依赖的数据和计算的二进制数据的支持。1908年，穿孔金属板的数据交换载体问世。以纸媒体，载体，和辅助功能的控制系统。1938年，香农在美国麻省理工学院的高速运算和数据传输，为现代计算机，包括计算机数字systeem.nc基础技术的发展是紧密联系在一起的控制和机。1952年，成为第一个在数控机床、机械工业的历史世界上的一个历史性的事件，推动了自动化的发展。

1.2数控技术的发展趋势

数控技术是世界上最先进的技术之一。涉及计算机辅助设计与制造技术、计算机仿真与仿真加工技术、机床仿真与加工、加工工艺、夹具设计与制造技术、金属切削理论、毛坯制造技术等关键技术。数控技术的发展具有良好的社会效益和经济效益。对提高整个制造业的技术进步，提高制造业的竞争力具有重要的意义。数控技术的应用不仅给传统制造业带来了革命性的变化，也使制造业成为产业化的标志。随着数控技术的发展和应用领域的不断发展，对一些重要产业的发展起着越来越重要的作用（汽车、轻工、医疗等）。数控机床是一种新型的自动机床，它可以解决复杂形状、精度和小批量零件的50种问题。具有适应性强、精度高、效率高等优点。由于数控机床集成了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等方面的先进技术，使得数控机床的发展，数控机床更加强大。数控机床的发展趋势体现在数控功能、数控伺服系统、编程方法、测试和监控功能、自动调节和控制技术的发展。

第2章典型零件图的分析

数控车削加工的典型零件的零件图和关键过程，包括分析，确定加工方法和加工工艺路线和工艺参数和步骤。这一部分利用交点坐标计算相邻的线切割为什么（圆线）和装夹使用安装程序，检查程序，然后手动处理，最后，验证了算法的有效性。

如下图1所示该零件表面由球面、圆柱、逆圆弧、锥面、倒角、凹槽、螺纹等表面组成，一次装夹即可完成粗精加工，后续槽、螺纹、切断的处理。符合数控加工的标注，尺寸标注完整，。根据课题，选用毛坯为45#钢（它的化学成分中含碳（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%），Φ40mm×100mm，无热处理和硬度要求。

通过以上分析，采取下面几点工艺措施：

1、图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。

2、根据零件的几何形状关系按一定数学方法（如三角、几何等）计算编

程所需要的有关节点的坐标值。

3、作为短轴类零件，可以采取毛坯夹持左端，从右端加工，先粗车G71

循环加工外轮廓再进行精车，切槽后加工螺纹，最后进行切断处理。 其余

技术要求：

1.不准用砂布及锉刀等修饰表面。

2.末注倒角0.5×45°。

3.末注公差尺寸按GB1804-M。

图1.典型车削零件图

第3章数控机床与系统的选择 3.1数控机床的选择

根据加工零件的形状和材料的条件下，选择经济cjk6134数控车床。

本机床适用于国内外市场的需求和车床的设计。它广泛应用于各种系统，

车削外圆，内圆的各个部分，最后，锥度，切槽和公制螺纹，黄线和模数螺纹，还承担着钻井，套管材料，钻孔，铰孔，滚花，拉油槽等工作。此外，由于机床主轴孔径大，所以在48mm 下面条可以直接到主轴夹持孔加工，机床具有结构简单，操作灵活，刚性强的优点，适用于黑色金属和有色金属的使用，加工精度可以达到6级

技术参数;

床身上最大回转直径 340mm

滑板上最大回转直径 190mm

最大工件长度 750mm

主轴锥孔 M6

主轴通孔直径52mm

主轴转速范围40-1800r/min（12种）

主轴电机功率3/4.5kw

外形尺寸1950×950×1245mm

机床重量1150kg

3.2数控系统的选择

基于华中世纪星数控系统的使用：华中世纪星（HNC）数控系统在中国中部的I型，中央中国2000系列数控系统的基础上满足用户的低价格，高性能，简单可靠的要求和数控系统的发展。本系统适用于各种车辆、铣床和加工中心的控制，采用国际标准的代码编程，它兼容各种流行的凸轮/计算机辅助编程系统，结构可靠，外形美观，体积小，性价比高。广泛用于汽车、铣床、磨床、锻造、齿轮、分析、激光加工、纺织、医疗器械等领域。

华中世纪星数控系统有如下主要特点。

①最大联动轴数为4轴。

②可选配各种类型的脉冲式(HSV—16系列全数字交流伺服驱动单元)，模拟式交流伺服驱动单元或步进电机驱动单元以及HSV-11系列串行接口伺服驱

动单元。

③除标准机床控制面板外，配置40路开关量输入和32路开关量输出接口、手持单元接口、主轴控制与编码器接口。还可扩展远程128路输入／128

路输出端子板。

④采用7．7”(HNC—22M为10．4”)彩色液晶显示器(分辨率为640~480)，全汉字操作界面、故障诊断与报警、加工轨迹图形显示和仿真，操作简便，易于掌握和使用。

⑤采用国际标准G代码编程，与各种流行的CAD／CAM自动编程系统兼容，具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、固定循环、旋转、缩放、镜像、刀具补偿、宏程序等功能。

⑥小线段连加工功能，特别适合于CAD／CAM设计的复杂模具零件加工。

⑦加工断点保存／恢复功能，方便用户使用。

⑧反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能。

⑨巨量程序加工能力。不需DNC，配置硬盘可直接加工单个高达2GB的G 代码程序。

⑩内置RS-232通讯接口，轻松实现机床数据通讯。

第4章确定零件的定位基准和装夹方式

1、正确选择定位基准，有利于保证准确、合理安排加工顺序。根据工件的形状，采用工件的左端面和毛坯外圆作为定位基准。

2、钳位方式：加工工件时，工件必须定位并夹紧在机床上，零件为实心轴零件，采用普通三爪自定心的夹具，先将车右端，并依靠平面的原点建立工件坐标系。三爪夹持钳位的优点可以自动夹紧，方便。

第5章确定加工顺序及进给路线

加工顺序按粗到精、由右到左的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，切退刀槽，进行螺纹加工，最后进行切断处理。

第6章选择刀具和切削用量

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、车槽与切断: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽4mm）。

4、车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀。

同时把四把刀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。

表1 刀具卡片

5.切削参数的选择：切削用量不仅是机床调整前确定的重要参数，而且对加工质量、加工效率、生产成本等都有重要的意义。切削用量为主轴转速（切削速度）、背吃刀具和进给三要素。所谓“合理”的切割量是充分利用刀具的切削性能和机床的功率性能（功率、扭矩），以保证质量和刀具寿命，充分利用机床、刀具，使切削过程快速、节省。

在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

粗、精加工时切削用量的选择原则如下：

①粗加工时切削用量的选择原则首先尽可能大的选取背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性等限制条件，尽可能大的选取进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。

②精加工时切削用量的选择原则首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。

切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，

第7章加工工艺卡的编制

按加工顺序将各工序、工步的加工内容、所用刀具、切削用量等填写数控加工工艺卡，如下表3所示。

表3 数控加工工艺卡

第8章加工坐标系设置

8.1建立工件坐标系

为了使编程中的工件的几何元素的描述，程序员必须选择建立一个过渡坐标系，即工件坐标系，也被称为编程坐标系统。数控编程应首先确定工件坐标系和工件原点。设计中有一个设计参考，在设计的过程中一个基本过程，也应该尽可能的处理和设计基准的统一，参考点经常被称为工件的原点。设立如下图2所示：

图2 坐标系设定

8.2试切法对刀

在数控加工中，确定工件坐标系，同时也要确定工件坐标系中的尖端位置，即用刀。在数控车床的工具中，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

第9章工序尺寸和编程尺寸

每一个加工过程都必须达到一定的尺寸和加工精度。确定了表面处理方法，确定了每一步的工作过程，然后根据零件设计的尺寸和残余计算，计算中间过程的基本尺寸。根据工作过程的基本尺寸和加工方法，确定工作过程尺寸的极限偏差值。

一般的工艺余量数控车床精密车床一般优于1毫米，和精车余量0.1～

0.5mm；具体值应根据长度和轴的最大直径的确定。

如果图案的大小与所需大小的程序大小不一致，则有时需要进行尺寸链解决。在数控编程中，根据零件或工作过程的尺寸计算坐标，并计算出最大和最小限度的大小或工作过程的平均值。如果平均值是遇到第三位值时，参考洞的“五舍”的方法，参考轴将第三成以上，图像的一些更高的精度要求，因为它的较小的公差，所以平均值的程序，而基本尺寸。尺寸误差分布中心应是程序设计尺寸理论。的平均尺寸可以使用在一般的，和最终的结果被校正。

第10章典型轴类零件车削的编程

数控编程方法有2种手工编程和自动编程。对于复杂几何形状的零件，借助于计算机的帮助，采用数控编程语言编写零件源程序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。手工编程是指在加工过程中，数据计算、编程、输入程序的程序验证等。该方法适用于不太复杂的加工或几何形状的零件加工，计算简单，程序不多，编程容易实现。由于相对简单的部分，它使用手工编程。应用华中世纪星数控系统编程

从工件右端加工

%1000 程序名

T0202 调用90度放型车刀

M03 S500 主轴以500r/min正转

G00 X100 Z100 建立工件坐标系

G00 X42 Z3 循环加工起点

G71 U1.5 R1 P10 Q20 E0.3 F100 粗加工循环

N10 G00 X0

G01 Z0 F80

G03 X10 Z-5 R5

G01 X16 Z0 C3

Z-15

X20 Z-20

X23.1 Z-22

Z-40

X26

Z-45

G03 X34 Z-58 R13.57

G01 Z-73

X36 精车循环结束

G00 X100 Z100

M05

T0303 调用车槽刀切槽

M03 S200 主轴以200r/min正转

G01 X28 Z-40

G75 X22 R0.5 Q1.0 F100

G00 X100 Z100

M05

T0404 调用外螺纹刀切削螺纹

M03 S100 主轴以100r/min正转

G00 X26 Z3

G82 X23.1 Z-38 F2

X22.5

X21.5

X21.4

G00 X100 Z100

M05

T0303 调用车槽刀切断

M03 S200 主轴以200r/min正转

G00 X36 Z-74

G75 X-2 R0.5 Q1.0 F100

G00 X100 Z100

M30 程序结束

数控车床加工中经常遇到的轴类零件，本设计结合一具体零件零件图分析，加工设备、工具、工装的选择、切削速度，进给量，背吃刀量等参数选择，或零部件的CNC加工过程称的，根机床的命令系统创建零部件的加工程序。