数控加工与编程课程设计

沈阳工程学院

课程设计设计题目：数控加工与编程课程设计

数控加工工艺与编程课程设计任务书

一、课程设计目的

本课程设计是学完数控编程之后，进行的下一个实践性教学环节，学生通过设计综合运用所学过知识解决零件的数控加工问题，另一方面，为今后的毕业设计、今后从事数控加工进行一次综合训练准备。每人完成数控车床、铣床的工艺和程序设计。

二、工艺文件设计步骤

1、详读零件图，分析零件结构及技术要求。画出工艺审查后的CAD图形。

2、确定毛坯类型及技术要求，初步建立零件制造的过程和方法。

3、选择加工方法，合理划分粗、精加工阶段，确定最佳工艺路线。

4、工艺设计和计算：选择加工设备与工艺装备，确定工序尺寸，选择各工序切削用量。

5、进行详细的数控加工工艺规程设计。

6、编写工艺规程。

7、确定工件坐标系，计算节点和基点坐标，编写数控加工程序。

8、画出数控铣一个程序的走刀路线图。

9、数控铣仿真加工。

10、其它与加工制造有关之必要说明。

三、设计说明书内容：

1、学院统一印刷的课程设计封皮

2、课程设计成绩评定表

3、目录

4、设计任务书

5、零件图

6、工艺设计

7、零件工艺规程（车、铣的完整路线卡片、铣床一个工序的工序卡片、铣床的进给路

线图）

8、程序设计

9、数控加工程序清单（车、铣程序）

10、数控铣床程序仿真结果。（车床仿真选做）

11、参考书及资料目录

四、课程设计考核

课程设计成绩由答辩小组按下面五部分组成，最后折算成“优秀”，“良好”，“中等”，“及格”，“不及格”给出。

1、设计说明书（装订成册，打印上交）

2、出勤情况

3、设计过程进度检查

4、答辩

五、时间进度参考

目录

一、数控车床加工工艺

1.1数控车床加工工艺特点 (2)

1.2数控车床加工工艺内容 (2)

二、图纸的分析及工艺处理

2.1 工艺分析 (2)

2.2 工艺处理 (3)

2.3 选择设备 (3)

2.4 确定零件的定位基准和装夹方式 (3)

2.5确定加工顺序及进给路线 (3)

2.6刀具选择 (3)

2.7切削用量选择 (4)

2.8数控车零件程序清单 (7)

2.9数控仿真截图 (8)

三、数控铣床加工工艺

3.1 零件图工艺分析 (9)

3.2确定装夹方案 (10)

3.3确定加工顺序 (10)

3.4刀具选择 (10)

3.5 切削用量选择 (13)

四、主要加工程序

4.1 确定编程原点 (13)

4.2 机床的选择 (14)

4.3 数控铣XKG-028零件程序清单 (14)

4.4 数控仿真截图 (18)

五、设计总结 (19)

六、参考文献 (20)

一、数控车床加工工艺

1.1、数控车床加工的工艺特点

数控车床加工与普通车床加工在许多方面遵循的原则基本上是一致的。但数控车床加工自动化程度高，控制功能强，设备费用高，因此也就相应形成了数控车床加工工艺的自身特点。

1.2、数控车床加工工艺内容

（1）选择并确定适合在数控车床上加工的零件并确定工序内容。

（2）分析被加工零件图纸的数控加工工艺，明确加工内容与技术要求。（3）确定零件加工反感，制定数控加工工艺路线，如划分工序、安排加工顺序等。

（4）设计数控加工工序，制定定位夹紧方案，划分工步，规划走刀路线，选择刀辅具，确定切削用量，计算工序尺寸及工差等。

（5）数控加工专用技术文件的编写。

二、图纸的分析及工艺处理

2.1、工艺分析

轴类零件是机械加工中不可缺少的一类零件，在机械装配中起着举足轻重的作用。工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作。工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件加工精度都有重要影响。该零件右端有两个C1mm的倒角,该零件右端有内螺纹，螺纹之后为退刀槽。如下图1-1零件图所示。

工件总长为115mm，最大回转直径为56mm的轴类零件，采用200mmx65mm 棒料，装夹时应注意控制毛坯外伸量，提高装夹刚性。在车削过程中先粗加工外轮廓，最后精加工时需要切削两次，以去除毛刺，以提高表面质量。

2.2、工艺的处理

（1）毛坯选择长度为115mm，最大回转直径为56mm，因此可选择Φ65X200mm，材料为45钢。

（2）数控加工前的零件预加工零件毛坯在热处理前先进行粗车加工，为数控车削加工工序提供可靠的工艺基准：

2.3、选择设备

根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6240数控车床。

2.4、确定零件的定位基准和装夹方式

①内孔加工

定位基准：内孔加工时以外圆定位；

装夹方式：用三爪自动定心卡盘夹紧。

②外轮廓加工定位基准：确定零件左端外圆为定位基准；

装夹方式：加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，用三爪自动定心卡盘夹紧零件左端外圆。

加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该

零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行

2.5、确定加工顺序及进给路线

装夹方式：加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，用三爪自动定心卡盘夹紧零件左端外圆。

加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。结合本零件的结构特征，可先加工内孔各表面，然后加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行

2.6、刀具选择

将所选定的刀具参数填入表1轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。注意：车削外轮廓时，为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。本例中选κ=55 。

2.7、切削用量选择

根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后利用公式v c=πdn/1000和vf = nf，计算主轴转速与进给速度（计算过程略），计算结果填入表5-15工序卡中。

背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.1～0.4㎜较为合适。

表2各工序刀具切削参数

表5 数控加工走刀路线图

2.8、数控车零件程序清单

O0001

N10 G92 X200. Z110.

N20 G00 X10 Z10

S700 M03

T01

N30 X56.Z0

N40 G03 X50 Z-20.R28

N50 G01 Z-30

N60 G03 X40 Z-35 R5

N70 G01 X38.

N80 Z--43

N90 X38

N100 Z-43.

N110 X50

N120 Z-51

N130 X34

N140 Z-59.

N150 X50

N160 Z-67

N170 X34.

N180 Z-75

N190 X50

N200 Z-83.

N210 X34

N220 X25 Z-98

N230 G03 X0 Z-115 R15

N240 T0505 S500

N250 G00 X0 Z5

N260 G1 Z-38

S300 G0 Z200

T0404 F0.1

N280G00 X20 Z5 N290 Z-35

N300 G01 X32

N310 X20

N320 Z200

N330 T0606 F0.15 S2500

N340 G0 X380.6 Z1

N350 G1 Z0

N360 X38 Z-10

N370 G0 X29.5 Z-9

N380 G1 Z-10

N390 X27.5 Z-11

N400 Z-21

N410 G0 X15

N420 Z200

N430 T0707 S500

N440 G00 X26 Z5

N450 G76 P020060 Q100 R0.05

N460 G76 X29.8 Z-31 R0 P1150 Q200 F2 N470 G0 X100 Z151

N480 M30

第二个零件程序

N100 G00 X44 Z0

N110 G03 X56 Z-26 R-28

N120 G01 X38

N130 Z-35

N140 X30

N150 Z-54

N160 X28 Z-55

N170 T0202 S500

N180 G0 X34 Z-38

N190 G76 P020060 Q100 T0.05

N200 G76 X29.8 Z-55 R0 P1150 Q200 F2 N210 G00 X100 Z150

N220 T0.03 F0.1

N230 G00 X28 Z-37

N240 Z-40

N250 G01 X26

N260 G0 X55

N270 Z200

N280 T0404 S500

N290 G00 X0 Z5

N300 G1 Z-20

N310 G0 Z200

N320 T0505 F0.15 S2500

N330 G0 X40 Z1

N340 G03 X30 Z-5 R5

N350 G01 X28

N360 Z-20

N370 M30

三、数控铣床加工工艺

3.1 零件图工艺分析

该零件图主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔及光加工方法选择原则，表面粗糙度要求较高，可采用钻——扩——铰方案，。没有要求的按IT11-IT12处理，平面轮廓常采用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra3.2mm,可采用粗铣——精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。

3.2确定装夹方案

由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸根据零件的结构特点，此工件从图样中可以看到轮廓的后表面和下表面粗糙度值要

求较高，零件采用平口钳装夹。在安装工件时，要注意工件安装，要放在钳口中间部位。安装虎钳时，要对它的固定钳口找正，工件加工部分要高出钳口，避免刀具与钳口发生干涉。安装工件时注意工件上浮，在零件粗加工时要保证夹紧力足够大，但又不能把工件夹压变形。所有表面需铣削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都可以保证。

3.3确定加工顺序

加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面（底面）——粗、精加工上表面——外轮廓铣削----外圆及其台阶面——钻孔——铣四角

3.4刀具选择

刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。图为一面

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，铣削平面时应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。

3.5 切削用量选择

切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。

合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

孔系加工切削用量见表2。该零件材料切削性能较好，铣削平面、￠40mm

外圆及其台阶面和外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。

确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工加工铸铁（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。

N=1000v/3.14D

确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。

Vf=Fn=Fn* Zn

背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm.四、主要加工程序

四、主要加工程序

4.1 确定编程原点

铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：(1)编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。