數(shù)控車輥軸的加工編程

1、xx 學(xué)院學(xué)院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 題目 數(shù)控車輥軸的加工編程 系別 專業(yè) 班級 姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 日期 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：設(shè)計題目： 數(shù)控車輥軸的加工編程 設(shè)計要求：設(shè)計要求： 1、 了解數(shù)控的構(gòu)成與使用規(guī)程。 2、 繪制零件的 cad 圖。下圖所示： 3、 一定要保證零件的車削精度，不能出現(xiàn)零件有損壞的情況。 4、 選擇合適的刀具。 5、 選擇合適的夾具。 6、 編寫零件的數(shù)控程序，并檢查執(zhí)行程序。 設(shè)計進度要求：設(shè)計進度要求： 第一周：確定畢業(yè)設(shè)計題目。 第二、三周：查閱文獻，收集資料。 第四周：擬定總體方案設(shè)計。 第五、六周：完成零件圖繪制及其他設(shè)計任務(wù)

2、。 第七周：對設(shè)計進行完善、修改。 第八周：完成設(shè)計，打印初稿。 指導(dǎo)教師（簽名）：指導(dǎo)教師（簽名）： 孫海燕孫海燕 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 i 摘要 本次設(shè)計是進行一個直徑是 50mm 長 95mm 的軸類零件設(shè)計，材料為 42crmo 合金 鋼，這個軸類零件由圓弧、倒角、工藝退刀槽及螺紋面構(gòu)成，它幾乎涉及到數(shù)控。 起來綜合運用。其表面參數(shù)要求嚴(yán)格，比如：零件部分表面粗糙度要達到 ra1.6， 其余不重要的表面要達到 ra12.5。這個軸零件的主要參數(shù)、設(shè)計要求、加工程序等 都很重要。 通過對課題任務(wù)的分析，先用 cad 把零件圖畫出來，從中溫習(xí)了以往學(xué)的 cad 知識；對零件圖進行分析，確定零

3、件的加工工藝（選擇夾具，工件裝夾方法與刀具 的選擇，對刀點與換刀點的確定，切削用量的選擇，以及確定加工順序和走刀路線 確定） ；然后根據(jù)零件圖用華中數(shù)控系統(tǒng)編程要求進行加工程序的編制，并在數(shù)控機 床上加工出符合要求的零件。 關(guān)鍵詞： cad，華中數(shù)控，編程，加工工藝 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 ii 目錄 設(shè)計任務(wù)書 .i 摘要 .ii 1 數(shù)控機床的加工特點及發(fā)展趨勢 .1 1.1 數(shù)控機床的加工特點.1 1.2 數(shù)控機床今后的發(fā)展趨勢.2 2 數(shù)控編程基本知識 .4 2.1 機床坐標(biāo)軸.4 2.2 機床坐標(biāo)系、機床零點和機床參考點.5 3 復(fù)合固定循環(huán) .7 3.1 外徑車削循環(huán)指令(g71).7

4、 3.2 端面車削復(fù)合循環(huán)指令(g72).7 3.3 封閉輪廓循環(huán)指令(g73).8 4 數(shù)控加工程序的格式及其指令 .9 4.1 程序的格式.9 4.2 常用地址符.9 4.3 輔助功能及其它功能指令.9 5 零件工藝及編程加工 .12 5.1 數(shù)控工藝分析.12 5.2 夾具的類型.13 5.3 工件裝夾方法與刀具的選擇.14 5.4 對刀點與換刀點的確定.15 5.5 切削用量的選擇.16 5.6 確定加工順序及走刀路線.17 5.7 加工編程.18 5.8 零件實體造型.20 6 運行調(diào)試 .22 結(jié)論 .24 致謝 .25 參考文獻 .26 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 0 1 數(shù)控機床的加工

5、特點及發(fā)展趨勢 1.11.1 數(shù)控機床的加工特點數(shù)控機床的加工特點 1.可以加工有復(fù)雜型面的工件 由前述數(shù)控機床加工過程可以看出，數(shù)控機床刀具的運動軌跡是由加工程序決 定的，因此只要能編制出程序，多么復(fù)雜的型面工件都能加工。例如采用五軸聯(lián)動 的數(shù)控機床，就能加工螺旋槳的空間曲面。 2.加工精度高，尺寸一致性好 數(shù)控機床本身的精度都比較高，一般數(shù)控機床的定位精度為正負(fù) 0.01mm，重復(fù) 定位精度為正負(fù) 0.005mm，在加工過程中工人不參與操作，因此工件的加工精度全 部由數(shù)控機床保證，消除了操作著的人為誤差。因而加工出來的工件精度高，尺寸 一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 3.生產(chǎn)效率高 數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)

6、速、進給速度和快速定位速度高，可以合理地選擇高的切削 參數(shù)，充分發(fā)揮刀具的性能，減少切削時間，還可以自動地完成一些輔助動作，精 度高且穩(wěn)定，不需要在加工過程中進行中間測量，因而能連續(xù)地完成整個加工過程， 減少了輔助動作時間和停機時間，因此數(shù)控機床的生產(chǎn)效率高。 4.減輕工人勞動強度，可實現(xiàn)一人多機操作 一般數(shù)控機床加工出第一個合格工件后，工人只需要進行工件的裝夾和啟動機 床的操作，因此減輕了工人的勞動強度?，F(xiàn)在的數(shù)控機床的可靠性提高，保護功能 齊全，因此當(dāng)一個工件的加工時間超出工件的裝夾時間時，就能實現(xiàn)一人多機操作。 5.經(jīng)濟效益明顯 雖然數(shù)控機床一次性投資及日常維修保養(yǎng)費用較普通機床高很多，

7、但是如能充 分地發(fā)揮數(shù)控機床的能力，將會帶來很高的經(jīng)濟效益。這些效益不僅表現(xiàn)在生產(chǎn)效 率高，加工質(zhì)量好，廢品少上，使用數(shù)控機床還能帶來減少工裝和量刃具，縮短生 產(chǎn)周期，減少在制品數(shù)量，縮短新產(chǎn)品試制周期等方面。因此，使用數(shù)控機床能帶 來明顯的經(jīng)濟效益。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 1 1.21.2 數(shù)控機床今后的發(fā)展趨勢數(shù)控機床今后的發(fā)展趨勢 目前，數(shù)控機床的品種、規(guī)格很多，幾乎所有的機床均有數(shù)控化的品種了，而 其精度、生產(chǎn)效率和自動化均已發(fā)展到相當(dāng)高的程度，但是隨著一些相關(guān)技術(shù)的發(fā) 展，例如刀具新材料和超高速切削理論的出現(xiàn)、主軸伺服和進給伺服技術(shù)的發(fā)展和 用戶對生產(chǎn)效率和精度日益提高的要求，數(shù)控機床

8、的發(fā)展勢頭不僅沒有停止，反而 更加快了。 (1)高精度化 數(shù)控機床的精度，包括機床的幾何精度和加工精度，而高的幾何 精度是提高加工精度的基礎(chǔ)。 幾何精度中最主要的是定位精度。到 80 年代末期，國外一般的加工中心的全程 定位精度已達到正負(fù) 0.0050.008mm。90 年代初中期全程定位精度達到正負(fù) 0.0020.005mm 的加工中心已經(jīng)越來越多。 定位精度的提高，加上機床的結(jié)構(gòu)特性和熱穩(wěn)定的提高，使得數(shù)控機床加工精 度也得到了大幅度地提高。同樣仍以加工中心為例，加工精度從過去的正負(fù) 0.01mm 提高到正負(fù) 0.005mm，個別的已經(jīng)達到正負(fù) 0.0015mm。 (2)高速化 提高生產(chǎn)率

9、一直是機床技術(shù)發(fā)展的一個基本目標(biāo)，數(shù)控機床的出現(xiàn) 和快速的發(fā)展，其原因之一，就是其生產(chǎn)效率比一般普通機床要高。進 10 年來，數(shù) 控機床的生產(chǎn)效率又提高了很多，主要方法是減少切削時間和非切削時間。 減少切削時間是從提高切削速度，即提高主軸轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)的。加工中心的主軸 轉(zhuǎn)速已從 10 年前一般為 40006000r/min 提高到 800012000r/min，最高的在 100000r/min 以上，數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速也提高到 500020000r/min，磨削的砂輪 線速度提高到 100200m/s。 根據(jù)最新的統(tǒng)計，加工中心的切削時間不超過整個工作時間的 55%，因此減少 非切削時間是提高生

10、產(chǎn)效率的一個主要手段。費切削時間由兩部分組成：一是空程 時間，即快速移動所需的時間；另一是輔助時間，即主要是刀具交換時間和工件交 換時間。 要縮短空程時間，就需要提高快速移動的時間。目前，一般的快速移動速度已 達到 2024m/min，個別的在 30m/min 左右，最快的可達 60m/min。特別是直線移動 進給伺服電動機的出現(xiàn)，為進一步提高快速移動速度帶來了新的可能性。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 2 要減少輔助動作的時間，就需要縮短自動變換刀具的時間和自動交換工作的時 間。目前，數(shù)控車床刀架的轉(zhuǎn)位時間已達到 0.40.6s，加工中心刀具自動交換時 間已達到 3s 左右，快的能達到 1s 以內(nèi)。而

11、加工中心托板交換時間已達從過去的 1220s 縮短到 610s，快的已達到 2.5s。 (3)高自動化 自數(shù)控裝置發(fā)展到以微處理器為主題組成的 cnc 系統(tǒng)以后，系統(tǒng) 的功能得到不斷擴大，因此數(shù)控機床的自動化程度也不斷提高。除了自動換刀和自 動交換工件外，先后出現(xiàn)了刀具壽命管理、自動更換備用刀具、刀具尺寸自動測量 和補償、工件尺寸自動測量及補償、切削參數(shù)的自動調(diào)整等功能，使單機自動化達 到了很高的程度。刀具的破損和磨損的監(jiān)控功能也在不斷地完善。 (4)高復(fù)合化 所謂復(fù)合化，就是把不同機床的功能集中在一臺機床中體現(xiàn)出來， 其典型代表當(dāng)是加工中心，它將鉆、銑、鏜床的功能集于一身。它可以完成鉆、銑、

12、 鏜、擴孔、鉸孔、攻螺絲等程序。近年來，又出現(xiàn)了復(fù)合化程度更高的數(shù)控機床， 例如在加工中心上增加車削和磨削功能。由于這種機床不僅能保證更高的加工精度， 還可以大大提高工作效率、節(jié)約占地面積、節(jié)約投資，因而受到用戶的普遍歡迎， 使得這一發(fā)展趨勢方興未艾。 (5)新型結(jié)構(gòu)的數(shù)控機床不斷出現(xiàn) 近年來，美國、瑞士、俄羅斯等國開發(fā)出了 所謂六條腿的加工中心，這種加工中心突破了原來數(shù)控機床結(jié)構(gòu)技術(shù)。它采用可以 伸縮的六條腿（伺服軸）支撐并聯(lián)接上平臺（安裝有主軸頭）與下平臺（安裝有工 件）的結(jié)構(gòu)型式，取代了傳統(tǒng)的床身、立柱等支撐結(jié)構(gòu)，而沒有任何導(dǎo)軌和滑板的 所謂“虛軸機床” ，具有機械結(jié)構(gòu)簡單化和運動軌跡計

13、算復(fù)雜化的特征，其最顯著的 優(yōu)點是機床的基本性能高，精度相當(dāng)于坐標(biāo)測量機。與傳統(tǒng)的加工中心相比，精度 高 210 倍，加工效率高 510 倍。 今后，隨著這種結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展與成熟，預(yù)示著數(shù)控機床的技術(shù)將進入一個有 重大變革和創(chuàng)新的時代。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 3 2 數(shù)控編程基本知識 2.12.1 機床坐標(biāo)軸機床坐標(biāo)軸 為簡化編程和保證程序的通用性，對數(shù)控機床的坐標(biāo)軸和方向命名制訂了統(tǒng)一 的標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定直線進給坐標(biāo)軸用 x,y,z 表示，常稱基本坐標(biāo)軸。x,y,z 坐標(biāo)軸的相 互關(guān)系用右手定則決定，如圖 2.1 所示，圖中大拇指的指向為 x 軸的正方向，食指 指向為 y 軸的正方向，中指指向為 z

14、 軸的正方向。 圖 2.1 機床坐標(biāo)軸 圍繞 x，y，z 軸旋轉(zhuǎn)的圓周進給坐標(biāo)軸分別用 a，b，c 表示，根據(jù)右手螺旋定 則，如圖所示，以大拇指指向+x，+y，+z 方向，則食指、中指等的指向是圓周進給 運動的+a，+b，+c 方向。 數(shù)控機床的進給運動，有的由主軸帶動刀具運動來實現(xiàn)，有的由工作臺帶著工 件運動來實現(xiàn)。上述坐標(biāo)軸正方向，是假定工件不動，刀具相對于工件做進給運動 的關(guān)系，工件運動的正方向恰好與刀具運動的正方向相反，即有： +x=x，+y=y， +z=z， xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 4 +a=a，+b=b， +c=c 同樣兩者運動的負(fù)方向也彼此相反。 機床坐標(biāo)軸的方向取決于機床的類型和各

15、組成部分的布局，對車床而言： z 軸與主軸軸線重合，沿著 z 軸正方向移動將增大零件和刀具間的距離； x 軸垂直于 z 軸，平行于橫向拖板的方向，以軸心線為界，刀架沿著 x 軸正方向移動將增大零件和刀具間的距離； y 軸與 x 軸和 z 軸一起構(gòu)成循環(huán)右手定則的坐標(biāo)系統(tǒng)。 圖 2.2 車床坐標(biāo)軸及其方向 注意：上述針對數(shù)控車床進行說明，其為 x、z 兩軸聯(lián)動 2.22.2 機床坐標(biāo)系、機床零點和機床參考點機床坐標(biāo)系、機床零點和機床參考點 機床坐標(biāo)系是機床固有的坐標(biāo)系，機床坐標(biāo)系的原點稱為機床原點或機床零點。 在機床經(jīng)過設(shè)計、制造和調(diào)整后，這個原點便被確定下來，它是固定的點。 數(shù)控裝置上電時并不

16、知道機床零點，為了正確地在機床工作時建立機床坐標(biāo)系， 通常在每個坐標(biāo)軸的移動范圍內(nèi)設(shè)置一個機床參考點，機床起動時，通常要進行機 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 5 動或手動回參考點以建立機床坐標(biāo)系。 機床參考點可以與機床零點重合，也可以不重合，通過參數(shù)指定機床參考點到 機床零點的距離。 機床回到了參考點位置，也就知道了該坐標(biāo)軸的零點位置，找到所有坐標(biāo)軸的 參考點，cnc 就建立起了機床坐標(biāo)系。 機床坐標(biāo)軸的機械行程是由最大和最小限位開關(guān)來限定的。機床坐標(biāo)軸的有效 行程范圍是由軟件限位來界定的，其值由制造商定義。機床零點(om)、機床參考點 (om)、機床坐標(biāo)軸的機械行程及有效行程的關(guān)系如下圖 2.3 所示

17、： 圖 2.3 機床零點(om)和機床參考點(om) xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 6 3 復(fù)合固定循環(huán) 復(fù)合固定循環(huán)主要用于輪廓形狀較為復(fù)雜的軸類零件的車削循環(huán)加工。華中系 統(tǒng)的復(fù)合循環(huán)指令與其他系統(tǒng)的復(fù)合循環(huán)指令相比，無需用精車循環(huán)指令（g70）便 可完成零件的粗精加工全部動作，更加簡潔、方便。 3.13.1 外徑車削循環(huán)指令外徑車削循環(huán)指令(g71)(g71) (1)作用 適用于圓柱毛坯料外徑車削及圓筒毛坯料內(nèi)徑車削。 (2)指令格式：g71 u(d) r(e) p(ns) q(nf) x(u) z(w) f(f) s(s) t(t) 注釋：d 粗加工時 x 向每刀背吃刀量（半徑值） ； e 粗加

18、工每刀退刀量（半徑值） ； ns 順循環(huán)程序中第一個程序段序號； nf 順循環(huán)程序中最后一個程序段序號； u x 軸方向精車余量； w z 軸方向精車余量； f 粗加工進給速度； s 粗加工主軸轉(zhuǎn)速； t 粗加工所用刀具號。 3.23.2 端面車削復(fù)合循環(huán)指令端面車削復(fù)合循環(huán)指令(g72)(g72) (1)作用 適用于圓柱棒料毛坯端面的車削。 (2)指令格式：g72 w(d) r(e) p(ns) q(nf) x(u) z(w) f(f) t(t) s(s) 注釋：d 粗加工時 z 向每刀背吃刀量（半徑值） ； e 粗加工 z 向每刀退刀量（半徑值） ； ns 順循環(huán)程序中第一個程序段序號；

19、nf 順循環(huán)程序中最后一個程序段序號； u x 軸方向精車余量； w z 軸方向精車余量； f 粗加工進給速度； xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 7 s 粗加工主軸轉(zhuǎn)速； t 粗加工所用刀具號。 3.33.3 封閉輪廓循環(huán)指令封閉輪廓循環(huán)指令(g73)(g73) (1)作用 適用于毛坯輪廓形狀與零件輪廓形狀基體接近時的車削加工，例如一些鍛 件、鑄件的車削。 (2)指令格式：g73 u(i) w(k) r(d) p(ns) q(nf) x(u) z(w) f(f) s(s) t(t) 注釋：i x 軸上粗加工的總退刀量（半徑值） ； k z 軸上粗加工的總退刀量； d 粗加工進給次數(shù)； ns 精加工路線的第

20、一個程序段的順序序號； nf 精加工路線的最后一個程序段的順序序號； u x 軸方向上精加工余量； w z 軸方向上精加工余量； f 粗加工進給速度； s 粗加工主軸轉(zhuǎn)速； t 粗加工所用刀具號。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 8 4 數(shù)控加工程序的格式及其指令 4.14.1 程序的格式程序的格式 零件的加工程序又程序段組成。程序段格式是指一個程序段中字、字符、數(shù)據(jù) 的書寫規(guī)則，不同的數(shù)控系統(tǒng)往往有不同的程序段格式，格式不符合規(guī)格，則數(shù)據(jù) 系統(tǒng)不能接受。通常有字-地址程序段格式、使用分隔符的程序段格式和固定程序段 格式；最常用的為字-地址程序段格式。 字-地址程序段格式由語句號字、數(shù)據(jù)字和程序段結(jié)束符組

21、成。其編排順序如下： n_g_x_y_z_i_j_k_p_q_r_a_b_c_f_s_t_m_lf 注意：上述格式段中包括的各種指令并非在加工程序的每個程序段都必須具備， 而是根據(jù)各程序的具體功能來編入相應(yīng)的指令。 4.24.2 常用地址符常用地址符 在程序段中表示地址的英文字母可分為尺寸字地址和非尺寸字地址兩類。 尺寸字地址的英文字母有 x、y、z、u、v、w、p、q、i、j、k、a、b、c、d、e、r、h 共 18 個字母，非尺寸 字地址有 n、g、f、s、t、m、l、o 等 8 個字母。 4.34.3 輔助功能及其它功能指令輔助功能及其它功能指令 4.3.14.3.1 輔助功能指令輔助功

22、能指令(m(m 指令指令) ) 所謂的 m 指令是控制數(shù)控機床開、關(guān)功能的指令，主要用于完成加工操作時的 輔助動作。 m00 程序暫停指令； m02 程序結(jié)束指令； m03 主軸正轉(zhuǎn)指令； m04 主軸反轉(zhuǎn)指令； m05 主軸停止指令； m06 換刀指令； xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 9 m07 切削液打開指令； m09 切削液停止指令； m98 子程序調(diào)用指令； m99 從子程序返回指令。 4.3.24.3.2 刀具功能指令刀具功能指令(t(t 指令指令) ) t 指令用于選刀，其后的數(shù)值表示選擇的刀具號或刀具號和刀具補償號。t 指令 與刀具的關(guān)系是由機床制造廠規(guī)定的。 4.3.34.3.3 進給功

23、能指令進給功能指令(f(f 指令指令) ) f 指令表示工件被加工時刀具相對于工件的合成進給速度，f 的單位取決于使用 g94(每分鐘進給量，mm/min)，還是 g95(每轉(zhuǎn)進給量，mm/r)。 4.3.44.3.4 主軸轉(zhuǎn)速功能指令主軸轉(zhuǎn)速功能指令(s(s 指令指令) ) 主軸轉(zhuǎn)速功能 s 指令控制主軸轉(zhuǎn)速，其后的數(shù)值表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/mm， 指定的速度可以通過機床面板上的主軸倍率開關(guān)調(diào)整。 4.3.54.3.5 數(shù)控系統(tǒng)常用數(shù)控系統(tǒng)常用 g g 指令指令 g00 快速定位 g01 直線插補 g02 圓弧順時針插補 g03 圓弧逆時針插補 g04 暫停 g17 xy 平面選擇 g1

24、8 xz 平面選擇 g19 yz 平面選擇 g40 取消刀具半徑補償 g41 刀具半徑左補償 g42 刀具半徑右補償 g71 外徑/內(nèi)徑車削復(fù)合循環(huán) g72 端面車削復(fù)合循環(huán) g73 螺紋車削復(fù)合循環(huán)/深孔鉆削循環(huán) g90 絕對編程 g91 相對編程 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 10 g92 工件坐標(biāo)系設(shè)定 g94 每分鐘進給 g95 每轉(zhuǎn)進給 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 11 5 零件工藝及編程加工 5.15.1 數(shù)控工藝分析數(shù)控工藝分析 5.1.15.1.1 零件圖工藝分析零件圖工藝分析 如圖 5.1 所示，零件是一個由圓弧面、外圓柱面、螺紋構(gòu)成的外形較復(fù)雜軸類。 圖 5.1 零件圖 (1)零件材料為 4

25、2crmo，選擇毛坯為 50mm95mm，鍛件，調(diào)質(zhì)硬度 hb=240286。未注倒角 245，其余表面粗糙 r12.5。 (2)加工方案及加工路線的確定。 以零件右端面中心作為坐標(biāo)原點建立工件坐 標(biāo)系。根據(jù)零件尺寸精度及技術(shù)要求，應(yīng)將粗、精加工分開來考慮，確定的加工工 藝路線為要求，用：夾住 25h7 一端車削右端面右偏刀加工 m16、20、r40、35h7、40 各外圓達到圖紙要求，用螺紋刀加工 m16。然后用 左偏刀車加工 25h7 和倒角達到圖紙要求，最后倒角和切斷零件。 5.1.25.1.2 加工準(zhǔn)備加工準(zhǔn)備 在自動編程過程中，加工工藝決策是加工能否順利完成的基礎(chǔ)，必須依據(jù)零件 xx

26、 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 12 的形狀特點、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，選擇最佳的加工方 法、合理劃分加工階段、選擇適宜的加工刀具、確定最優(yōu)的切削用量、確定合理的 毛坯尺寸與形狀、確定合理的走刀路線，最終達到滿足加工要求、減少加工時間、 降低加工費用的目的。 5.1.35.1.3 工序劃分的主要原則：工序劃分的主要原則： 1、保證加工質(zhì)量； 2、合理使用設(shè)備； 3、先粗后精； 4、先主后次； 5、先基準(zhǔn)后其他； 6、盡量減少換刀次數(shù)。 5.1.45.1.4 數(shù)控機床的準(zhǔn)備數(shù)控機床的準(zhǔn)備 選用以武漢華中數(shù)控公司生產(chǎn)的 cjk6032 數(shù)控車床進行加工。在切削加工前， 要求檢查機床的各個部分

27、是否可以正常工作進行，切削液的開啟及機床的防護是否 正常，并且對機床需潤滑部分進行加油等。 5.1.55.1.5 裝夾方式和夾具的選擇裝夾方式和夾具的選擇 數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求：一是夾具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng) 有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： (1)盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮 短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 (2)在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單。 (3)裝卸工件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 (4)夾具在機床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。 5.25.2 夾具的類型夾具的類型 數(shù)控車床上的夾具主要有兩

28、類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在 帶可調(diào)卡爪的卡盤(三爪、四爪)中，由卡盤傳動旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯 裝在主軸頂尖和尾架頂尖，工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉(zhuǎn)。 數(shù)控車床上的夾具，一般安裝在工作臺上，其形式根據(jù)被加工工件的特點可多 種多樣。如：三爪卡盤。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 13 5.35.3 工件裝夾方法與刀具的選擇工件裝夾方法與刀具的選擇 5.3.15.3.1 工件裝夾方法工件裝夾方法 數(shù)控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣，要合理選擇基準(zhǔn)和夾緊方案，注 意一下三點： (1)力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時數(shù)值計算的簡便 性和準(zhǔn)確性。 (2)盡量減少裝

29、夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后加工出全部待加工表面。 (3)避免采用占機人工調(diào)整加工方案，以便能充分發(fā)揮出數(shù)控機床的效能。 5.3.25.3.2 刀具的選擇刀具的選擇 刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時，應(yīng)首先選擇合理的刀具 壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具和最低 成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的 目標(biāo)確定。 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點：根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。 復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀 時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可

30、選得低些，一般取 1530min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀 具，刀具壽命應(yīng)選得高些，尤其應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制 了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些；當(dāng)某工序單位時間 內(nèi)所分擔(dān)到的全長開支較大時，刀具壽命也應(yīng)選得低些。大件精加工時，為保證至 少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來確 定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性 好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調(diào)整方便， 這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常

31、采用適應(yīng)高速切削 的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 根據(jù)對零件圖紙的分析，加工所選擇的刀具請參看表 5.1(刀具卡) xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 14 表 5.1 刀具的切削參數(shù) 5.45.4 對刀點與換刀點的確定對刀點與換刀點的確定 5.4.15.4.1 對刀點對刀點 對刀點是指通過對刀確定刀具與工件相對位置的基準(zhǔn)點。對于數(shù)控機床來說， 在加工開始時，確定刀具與工件的相對位置是很重要的，這一相對位置是通過確認(rèn) 對刀點來實現(xiàn)的。對刀點可以設(shè)置在被加工零件上，也可以設(shè)置在夾具上與零件定 位基準(zhǔn)有一定尺寸聯(lián)系的某一位置，對刀點往往就選擇在零件的加工原點。對刀點 的選擇原則如下：

32、(1)所選的對刀點應(yīng)使程序編制簡單。 (2)對刀點應(yīng)選擇在容易找正、便于確定零件加工原點的位置。 (3)對刀點應(yīng)選在加工時檢驗方便、可靠的位置。 (4)對刀點的選擇應(yīng)有利于提高加工精度。 5.4.25.4.2 刀位點刀位點 刀位點是指刀具的定位基準(zhǔn)點。在數(shù)控加工編程時，往往是將整個刀具濃縮視 為一個點，那就是“刀位點” 。它是在刀具上用于表現(xiàn)刀具位置的參考點。一般來說， 立車刀、端車刀的刀位點是刀具軸線與刀具底面的交點；圓弧形車刀的刀位點為圓 弧中心。 在使用對刀點確定加工原點時，就需要進行“對刀” 。所謂對刀是指使“刀位點” 加工步驟刀具切削參數(shù)主軸轉(zhuǎn)速 刀具規(guī)格 序號加工內(nèi)容 類型材料 n

33、/r.min 1 進給速度 v/mm.min f 1 粗、精加工外輪廓（t01）93外圓偏刀 800 100、80 2 車 m16 螺紋 （t02）60普通螺紋 車刀 800100 3 切槽刀 （t03）切槽刀,刀寬 4 80030 4粗、精加工25 （t04）90左偏刀 硬質(zhì)合 金 800 100、30 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 15 與“對刀點”重合的操作。每把刀具的半徑與長度尺寸都是不同的，刀具裝在機床 上后，應(yīng)在控制系統(tǒng)中設(shè)置刀具的基本位置。 5.4.35.4.3 換刀點換刀點 換刀點是指刀架轉(zhuǎn)位換刀時的位置。換刀點可以是某一固定點(如加工中心，其 換刀機械手的位置是固定的)，也可以是任意的

34、一點(如數(shù)控車床)。以防止換刀時碰 傷零件及其他部件，換刀點常常設(shè)在被加工零件或夾具的輪廓之外，并留有一定的 安全量。 5.55.5 切削用量的選擇切削用量的選擇 切削用量包括背吃刀量、切削速度、進給量。各種切削用量的參數(shù)，都應(yīng)明確 在加工程序中，根據(jù)實際加工情況，結(jié)合機床說明書、切削用量冊，特別是結(jié)合實 踐經(jīng)驗來確定各切削用量。 確定切削用量的總原則是：粗加工時，首先選取盡可能大的背吃刀量，其次根 據(jù)機床功率和剛性條件，選取盡可能大的進給量，最后根據(jù)刀具壽命確定最佳的切 削速度。精加工時，選擇較小的背吃刀量和進給量，盡可能選擇較高的切削速度， 以保證加工表面精度。 5.5.15.5.1 切削

35、速度的確定切削速度的確定 根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具壽命來選擇切削速度?？捎媒?jīng)驗公式 計算，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗在機床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取或參考 有關(guān)情形用量手冊選用。 切削速度確定后，按下式計算出機床主軸轉(zhuǎn)速，對有級變速的機床，須按機床 說明書選擇與計算速度接近的轉(zhuǎn)速，并填入程序單中。 n=1000v/d 式中 d 工件或刀具直徑（mm） v 切削速度（m/min） n 主軸轉(zhuǎn)速（r/min） 計算的主軸轉(zhuǎn)速 n 最后要根據(jù)機床說明書選取機床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。 表 5.2 硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值 ap（mm） 工件材料 熱處理狀 態(tài) （0.3，2 (2,6

36、(6,10 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 16 f（mm/r） (0.08,0.3(0.3,0.6(0.6,1 vc(m/min) 低碳鋼、易 切鋼熱軋1401801001207090 熱軋130160901106080 中碳鋼 調(diào)質(zhì)10013070905070 熱軋10013070905070 合金結(jié)構(gòu)鋼 調(diào)質(zhì)8011050704060 工具鋼退火9012060805070 hbs190 9012060805070 灰鑄鐵hbs=190 225 8011050704060 高錳鋼1020 銅及銅合金20025012018090120 鋁及鋁合金300600200400 15020 0 鑄鋁合金 （ws

37、i13%)1001808015060100 5.5.25.5.2 背吃刀量的確定背吃刀量的確定 背吃刀量一般根據(jù)機床、夾具、刀具和零件組成的工藝系統(tǒng)剛度來確定。粗加 工時，在機床剛度允許的情況下，盡可能一次切除加工余量，以較少進給次數(shù)，提 高切削加工效率。當(dāng)零件的加工精度要求較高時，應(yīng)保留足夠的精加工余量。在數(shù) 控機床上的加工余量，通常比普通機床加工余量小，在精加工時，應(yīng)在一次進程中 切除全部精加工余量。 5.5.35.5.3 進給量的確定進給量的確定 進給量是切削用量中的一個重要參數(shù)，通常根據(jù)工件加工精度、表面粗糙度要 求、刀具及工件材料來選定，要求較高時，進給量應(yīng)選校一些，最大進給量速度受

38、 機床剛度和進給系統(tǒng)性能限制。 在輪廓加工中，在接進拐角處應(yīng)適當(dāng)降低近給量，切過拐角后再逐漸提高進給 量，以克服由于慣性或工藝系統(tǒng)變形在輪廓拐角處造成“超程”或“欠程”現(xiàn)象。 5.65.6 確定加工順序及走刀路線確定加工順序及走刀路線 工序一：安裝毛坯，用三爪卡盤夾毛坯外圓，車削零件右輪廓至尺寸要求。 工序二：用右偏刀加工 m16、20、r40、35h7、40 各外圓達到圖紙要求。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 17 工序三：用螺紋刀加工 m16。 工序四：用切槽刀從左端切到 x16，保證工件長度。 工序五：用左偏刀加工 25h7 外圓，倒角。 工序六：切斷工件。 5.75.7 加工編程加工編程 %00

39、01 n10 g92 x100 z100 (建立工件坐標(biāo)系和換刀點) n20 m03 s800 (主軸正轉(zhuǎn)，選速度 800r/min) n30 mo6 t0101 (換刀補號為 01 的 01 號刀) n40 g00 x55 z2 (快速定位到端面附近) n50 g73 u18 w4 r6 (用 g73 封閉粗精車循環(huán)) n60 p70 q160 x1 z0.5 f100 n70 g00 x8 z2 n80 g01 x15.9 z-2 f80 s800 (倒角 245) n90 g01 x15.9 z-15 n100 g01 x16 n110 g01 x20 z-17 n120 g01 x20

40、 z-25 n130 g02 x35 z-38 r40 n140 g01 x35 z-43 n150 g03 x35 z-62.28 r20 n160 g01 x35 z-90 (循環(huán)結(jié)束程序段，外圓多車長 10mm) n170 g00 x100 n180 g00 z100 (回到換刀點) n190 t0100 (清除刀偏) n200 m06 t0202 (換螺紋刀) n210 m03 s800 n220 g00 x22 z4 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 18 n230 g82 x15.1 z-15 f2 n240 g82 x14.5 z-15 f2 n250 g82 x13.9 z-15 f2 n2

41、60 g82 x13.5 z-15 f2 (n220 n270 為不同深度車螺紋) n270 g82 x13.4 z-15 f2 (切到螺紋底徑) n280 g00 x100 n290 g00 z100 (回到換刀點) n300 t0200 (清除刀偏) n310 m06 t0303 (換切槽刀) n320 mo8 (切削液開) n330 m03 s800 n340 g00 z-80 n350 g00 x36 (到切槽循環(huán)起點) n360 g75 x16 z-80 r1 q5 i5 f30 (用 g75 循環(huán)切空刀槽，左偏刀) n370 g00 x100 (先 x 向退刀） n380 g00

42、z100 (到換刀點) n390 t0300 (清除刀偏) n400 m06 t0404 (調(diào)用左偏刀) n410 m03 s800 n420 g90 g00 z-82 (建立 g90 循環(huán)起點) n430 g00 x36 n440 g01 x30 z-70 f100 (到達切削深度，粗切第一刀) n450 g01 x26 z-70 n460 g01 x24.98 z-70 (精切 25h7) n470 g00 x100 z-100 n480 g00 x30 z-82 n490 g01 x17 z-82 f30 n500 g01 x25 z-78 (倒角 245) n510 g00 x31 x

43、x 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 19 n520 g00 z-72 (到倒角前) n530 g01 z-70 n540 g01 x35 z-68 (倒角 245) n550 g00 x100 n560 g00 z100 (回到換刀點) n570 t0400 (清除刀偏) n580 m05 (主軸停) n590 m09 (切削液關(guān)) n600 m30 (程序結(jié)束) 5.8 零件實體造型 設(shè)計輥軸的實體造型如圖下圖所示： 圖 5.2 零件實體造型 上圖是由 solidworks 軟件加工行程的。具體步驟如下： (1)先畫出零件草圖然后用智能尺寸進行標(biāo)注旋轉(zhuǎn)而形成大概輪； (2)插入基準(zhǔn)面畫出螺紋草圖，插入螺旋線；

44、 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 20 (3)插入切除掃描完成螺紋部分； (4)倒角，完成整個實體造型。 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 21 6 運行調(diào)試 （1）先開機床 接通 cnc 和機床電源，系統(tǒng)啟動后進入“加工”操作區(qū) jog 運行方式 （2）檢查機床 開啟后發(fā)現(xiàn)機床會出現(xiàn)報警信號，這時，需按下 k1，使機床加上驅(qū)動力。這時 才能正常操作機床。 （3）回參考點 回參考點只能在 jog 的方式下運行。用機床控制面板上“回參考點鍵”啟動回 參考點。在“回參考點”窗口中顯示該坐標(biāo)軸是否必須回參考點：如出現(xiàn)“”， 則說明未回參考點，如出現(xiàn)，則說明已回參考點，按下坐標(biāo)方向鍵（正方向鍵）， 把每坐標(biāo)都回參考點，通過選擇

45、另一方式如 mda auto 或 jog 來結(jié)束回參考點。 （4）參數(shù)設(shè)定 在 cnc 進行工作前，必須對一些參數(shù)進行設(shè)定，對機床和刀具進行調(diào)整： 1輸入刀具參數(shù)及刀具補償參數(shù) 2輸入/修改零點偏置 3輸入設(shè)定數(shù)值 刀具參數(shù)包括刀具幾何參數(shù)，磨損量參數(shù)、刀具量參數(shù)和刀具型號參數(shù)等。有 些參數(shù)如 r 參數(shù)則一般不需修改 （5）裝夾工件 按照前面指定的裝夾方式裝夾工件 （6）對刀 把每一把刀具都調(diào)到自己設(shè)定的編程零點，把編程零點所在機床坐標(biāo)值輸入機 床中 （7）輸入程序 把自己編的程序輸入機床定一個名字，對程序進行檢查，確保程序本身沒有錯 誤以及也沒有輸入錯誤。 （8）模擬仿真 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 22 按下 mda 鍵，按擴展鍵，再按編程仿真進入仿真系統(tǒng)，對程序進行仿真，檢查 仿真出的工件圖形與要加工的工件有多大出入，并不斷對程序進行修改，直到仿真 的工件完全正確為止。 （9）實際加工 退出仿真系統(tǒng)，先按復(fù)位鍵，剛開始時可進行單步加工，按下步加工鍵。這時 要一手按啟動鍵，一手按停止鍵，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止。直到確定程序無誤 后方可按自動加工鍵，加工完成后，最后取下工件。 （10）加工完成 xx 學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 23 結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實踐相結(jié)合的機會，通過這次 系統(tǒng)的設(shè)計，使我擺脫了單純的學(xué)理論知識狀態(tài)，實際設(shè)計提高了我綜合