數(shù)控編程工藝分析論文

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)與制造）題目：零件加工工藝分析與編程學(xué)生姓名： 王成 學(xué)號(hào) 班 級(jí)： 08數(shù)控 專(zhuān) 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用 分 院： 湖州市技師學(xué)院分院 指導(dǎo)教師： 王偉 2010 年 10 月 19 日摘 要在數(shù)控車(chē)削中，程序貫穿整個(gè)零件的加工過(guò)程。由于每個(gè)人的加工方法不同，編制加工程序也各不相同，但最終的目的是為了提高數(shù)控車(chē)床的生產(chǎn)效率，因此對(duì)于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。本文將從確定走刀路線、選擇合適的G指令等細(xì)節(jié)出發(fā),分析在數(shù)控車(chē)削中程序的編制方法。關(guān)鍵詞：編制程序  走刀路線  G指令 車(chē)削過(guò)程一、確定加工零件本論文所加工的零件典型軸類(lèi)零件則屬于階梯軸。?二 零

2、件的加工所用機(jī)床型號(hào)CNC6140D：該車(chē)床可以實(shí)現(xiàn)軸類(lèi)、盤(pán)類(lèi)的內(nèi)外表面，錐面、圓弧、螺紋、鏜孔、鉸孔加工，也可以實(shí)現(xiàn)非圓曲線加工。本零件將采用FANUC系統(tǒng)進(jìn)行加工：主要特點(diǎn)FANUC公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機(jī)床和生產(chǎn)機(jī)械的特點(diǎn)。三 零件加工的工藝及路線對(duì)于本文所加工的典型軸類(lèi)零件，將采用“粗車(chē)精車(chē)”的車(chē)削方式，即分別對(duì)本零件的兩個(gè)端面、外圓、螺紋、外圓錐度、切槽、圓弧、鏜孔七個(gè)步驟進(jìn)行粗加工和精加工。3.1鏜孔工藝：根據(jù)工件的加工要求，可選擇三種鏜削方案。 在一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來(lái)分擔(dān)余量的切除，鏜孔后再倒角。為了不影響生產(chǎn)節(jié)拍，兩把粗、精切鏜刀需同時(shí)工作

3、。由于是在鏜桿上鉆孔及攻絲，進(jìn)一步削弱了鏜桿的剛性及強(qiáng)度。而鏜削余量的不均勻分布使得切削力很大，兩把鏜刀同時(shí)工作使機(jī)床功率不足，因此不可避免地要引起切削振動(dòng)，無(wú)法滿(mǎn)足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來(lái)分擔(dān)余量的去除：其中任何兩把刀都不得同時(shí)工作。采用該方案雖然可降低切削力，但鏜桿長(zhǎng)度增加了兩倍，造成鏜桿剛性不足；同時(shí)單件加工工時(shí)也增加了一倍，保證不了生產(chǎn)節(jié)拍。 安排兩臺(tái)機(jī)床，即增加一臺(tái)半精鏜床來(lái)分擔(dān)余量的精加工。該方案雖可解決問(wèn)題，但工件加工成本太高。對(duì)于本零件中的孔，將采用鏜刀對(duì)其進(jìn)行加工，并安排粗、精鏜來(lái)分擔(dān)余量的切除，鏜孔后再倒角。32 螺紋加工工藝321 普

4、通螺紋的尺寸分析數(shù)控車(chē)床對(duì)普通螺紋的加工需要一系列尺寸，普通螺紋加工所需的尺寸計(jì)算分析主要包括以下兩個(gè)方面：螺紋加工前工件直徑考慮螺紋加工牙型的膨脹量，螺紋加工前工件直徑D/d0.1P，即螺紋大徑減0.1螺距，一般根據(jù)材料變形能力小取比螺紋大徑小0.1到0.5。螺紋加工進(jìn)刀量螺紋加進(jìn)刀量可以參考螺紋底徑，即螺紋刀最終進(jìn)刀位置。螺紋小徑為：大徑倍牙高；牙高=0.54P（P為螺距）螺紋加工的進(jìn)刀量應(yīng)不斷減少，具體進(jìn)刀量根據(jù)刀具及工作材料進(jìn)行選擇。3.2.2普通螺紋的編程加工在目前的數(shù)控車(chē)床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進(jìn)式切削方法、G76斜進(jìn)式切削方法和G82直進(jìn)式切削方法，由于切削方法

5、的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們?cè)诓僮魇褂蒙弦屑?xì)分析，爭(zhēng)取加工出精度高的零件。G32直進(jìn)式切削方法，由于兩側(cè)刃同時(shí)工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時(shí)，兩切削刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時(shí)，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產(chǎn)生誤差；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于其刀具移動(dòng)切削均靠編程來(lái)完成，所以加工程序較長(zhǎng)；由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測(cè)量。G76斜進(jìn)式切削方法，由于為單側(cè)刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發(fā)生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側(cè)刃工作，刀具負(fù)載較小，排屑容易，并且切削

6、深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工況較好，在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。在加工較高精度螺紋時(shí)，可采用兩刀加工完成，既先用G76加工方法進(jìn)行粗車(chē)，然后用G32加工方法精車(chē)。但要注意刀具起始點(diǎn)要準(zhǔn)確，不然容易亂扣，造成零件報(bào)廢。G82直進(jìn)式切削方法，螺紋切削循環(huán)同G32螺紋切削一樣，在進(jìn)給保持狀態(tài)下，該循環(huán)在完成全部動(dòng)作之后再停止動(dòng)作。螺紋加工完成后可以通過(guò)觀察螺紋牙型判斷螺紋質(zhì)量及時(shí)采取措施，當(dāng)螺紋牙頂未尖時(shí)，增加刀的切入量反而會(huì)使螺紋大徑增大，增大量視材料塑性而定，當(dāng)牙頂已被削尖時(shí)增加刀的切入量則大徑成比例減小，根據(jù)這一

7、特點(diǎn)要正確對(duì)待螺紋的切入量，防止報(bào)廢。本零件中螺紋的切削加工就采用G82直螺紋切削循環(huán)加工的方法，并且使用粗車(chē)與精車(chē)結(jié)合切削方式（精加工余量為0.5mm），須先倒角后車(chē)螺紋。3.3切削用量的確定3.3.1背吃刀量ap的確定在工藝系統(tǒng)剛度和機(jī)床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進(jìn)給次數(shù)。當(dāng)零件精度要求較高時(shí)，則應(yīng)考慮留出精車(chē)余量，其所留的精車(chē)余量一般比普通車(chē)削時(shí)所留余量小，常取0.10.5。本零件屬于典型軸類(lèi)零件，其中包含了螺紋、圓錐、切槽、圓弧、鏜孔等工藝內(nèi)容，其背吃刀量分別為：粗加工表面為1.5、精加工表面為0.1，加工圓錐、切槽及圓弧的背吃刀量與加工表面時(shí)一樣，粗鏜孔為1.

8、25、精鏜孔為0.25,螺紋則為：粗車(chē)1.25、精車(chē)0.1。3.3.2進(jìn)給量f（有些數(shù)控機(jī)床用進(jìn)給速度Vf）進(jìn)給量f的選取應(yīng)該與背吃刀量和主軸轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。在保證工件加工質(zhì)量的前提下，可以選擇較高的進(jìn)給速度（2000/min以下）。在切斷、車(chē)削深孔或精車(chē)時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度。當(dāng)?shù)毒呖招谐烫貏e是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定盡量高的進(jìn)給速度。粗車(chē)時(shí)，一般取f=0.30.8/r，精車(chē)時(shí)常取f=0.10.3/r，切斷時(shí)f=0.050.2/r。本論文中加工該典型軸類(lèi)零件采用的進(jìn)給量為：粗加工表面（圓錐、圓弧、切槽等）為0.14、精加工表面為0.04，粗鏜孔為0.09、精鏜孔為0.04，螺紋粗車(chē)為0.08

9、、螺紋精車(chē)為0.03。3.4主軸轉(zhuǎn)速的確定（1）光車(chē)外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速光車(chē)外圓時(shí)主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來(lái)確定。加工本零件時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為：粗加工時(shí)500、精加工時(shí)800。（2）車(chē)螺紋時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速在車(chē)削螺紋時(shí)，車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。大多數(shù)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床推薦車(chē)螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)為：         &#

10、160;     n （1200/P）k                          (5-1)      式中  P被加工螺紋螺距，；         k保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為

11、80。加工該典型軸類(lèi)零件時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為：粗車(chē)時(shí)500、精車(chē)時(shí)800。3.5編制加工工序卡數(shù)控加工工序卡1零件名稱(chēng)典型軸類(lèi)零件圖號(hào)圖1夾具名稱(chēng)卡盤(pán)設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)控車(chē)床CNC6140D材料名稱(chēng)及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱(chēng)加工螺紋工序號(hào)1 工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)1粗車(chē)端面500014151T0101游標(biāo)卡尺2精車(chē)端面800004011T0101千分尺3粗車(chē)外圓500014151T0101游標(biāo)卡尺4精車(chē)外圓800004011T0101千分尺5倒角500014151T01016粗車(chē)螺紋5000081252T0202游標(biāo)卡尺7精車(chē)螺紋800003012T0202千分尺

12、數(shù)控加工工序卡2零件名稱(chēng)典型軸類(lèi)零件圖號(hào)圖2夾具名稱(chēng)卡盤(pán)設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)控車(chē)床CNC6140D材料名稱(chēng)及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱(chēng)加工圓錐工序號(hào)2?工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)1粗車(chē)外圓50001415T0101外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺2精車(chē)外圓80000401T0101外圓車(chē)刀千分尺3倒角50001415T0101外圓車(chē)刀4粗車(chē)圓錐50001415T0101外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺5精車(chē)圓錐80000401T0101外圓車(chē)刀千分尺數(shù)控加工工序卡3零件名稱(chēng)典型軸類(lèi)零件圖號(hào)圖3夾具名稱(chēng)卡盤(pán)設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)控車(chē)床CNC6140D材料名稱(chēng)及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱(chēng)切槽工序號(hào)3

13、?工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)1車(chē)槽（粗車(chē)）50001415T0303切槽刀游標(biāo)卡尺2車(chē)槽（精車(chē)）800004001T0303切槽刀千分尺數(shù)控加工工序卡4零件名稱(chēng)典型軸類(lèi)零件圖號(hào)圖4夾具名稱(chēng)卡盤(pán)設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)控車(chē)床CNC6140D材料名稱(chēng)及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱(chēng)車(chē)圓弧工序號(hào)4?工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)1粗車(chē)端面50001415T0101外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺2精車(chē)端面800004001T0101外圓車(chē)刀千分尺3粗車(chē)外圓50001415T0101外圓車(chē)刀游標(biāo)卡尺4精車(chē)外圓800004001T0101外圓車(chē)刀千分尺5粗車(chē)圓弧50001415T

14、0404尖刀游標(biāo)卡尺6精車(chē)圓弧800004001T0404尖刀千分尺數(shù)控加工工序卡5零件名稱(chēng)典型軸類(lèi)零件圖號(hào)圖5夾具名稱(chēng)卡盤(pán)設(shè)備名稱(chēng)及型號(hào)數(shù)控車(chē)床CNC6140D材料名稱(chēng)及牌號(hào)45號(hào)鋼硬度HRC68工序名稱(chēng)鏜孔工序號(hào)5?工步號(hào)工步內(nèi)容切削用量刀具量具nfap編號(hào)名稱(chēng)名稱(chēng)1鏜孔（粗車(chē)）500009125T0105鏜刀游標(biāo)卡尺2鏜孔（精車(chē)）800004025T0105鏜刀千分尺四加工路線圖41 刀具加工進(jìn)給路線的確定：(1)合理安排“回零”路線 在手工編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)，為使其計(jì)算過(guò)程盡量簡(jiǎn)化，既不易出錯(cuò)，又便于校核，編程者有時(shí)將每一刀加工完后的刀具終點(diǎn)通過(guò)執(zhí)行“回零”（即返回對(duì)刀點(diǎn)）指令

15、，使其全都返回到對(duì)刀點(diǎn)位置，然后再進(jìn)行后續(xù)程序。這樣會(huì)增加走刀路線的距離，從而大大降低生產(chǎn)效率。因此，在合理安排“回零”路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短，或者為零，即可滿(mǎn)足走刀路線為最短的要求。(2)切削進(jìn)給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼(3)圖3-1為粗車(chē)工件時(shí)幾種不同切削進(jìn)給路線的安排示例。其中，圖3-1 (a)表示利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復(fù)合循環(huán)功能而控制車(chē)刀“沿著工件輪廓”進(jìn)行走刀的路線；圖3-1(b)為利用其程序循環(huán)功能安排的“三角形”走刀路線；圖

16、3-1 (c)為利用其矩形循環(huán)功能而安排的“矩形”走刀路線。(a)沿工件輪廓走刀  (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀 圖3-1  走刀路線示例本文零件的加工刀具進(jìn)給路線為“沿工件輪廓走刀”，因?yàn)楸玖慵儆诘湫洼S類(lèi)零件，結(jié)合了螺紋、圓錐、槽、圓弧和孔五個(gè)工藝，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不論是走刀路線或是工藝編程將會(huì)非常麻煩，而采用“沿工件輪廓走刀”就會(huì)避免這樣的問(wèn)題，使整個(gè)加工過(guò)程變得簡(jiǎn)單易操作。42 繪制刀具加工路線圖刀具加工路線圖五數(shù)控刀具表/數(shù)控編程5.1 本零件加工所用刀具：外圓車(chē)刀（T0101）、切槽刀（T0202）、尖刀（T

17、0303）、螺紋刀（T0404）、鏜刀（T0105）車(chē)刀按用途分為外圓車(chē)刀、端面車(chē)刀、內(nèi)孔車(chē)刀、切斷刀、切槽刀等多種形式。外圓車(chē)刀用于加工外圓柱面和外圓錐面，它分為直頭和彎頭兩種。彎頭車(chē)刀通用性較好，可以車(chē)削外圓、端面和倒棱。外圓車(chē)刀又可分為粗車(chē)刀、精車(chē)刀和寬刃光刀，精車(chē)刀刀尖圓弧半徑較大，可獲得較小的殘留面積，以減小表面粗糙度；寬刃光刀用于低速精車(chē)；當(dāng)外圓車(chē)刀的主偏角為90度時(shí)，可用于車(chē)削階梯軸、凸肩。端面及剛度較低的細(xì)長(zhǎng)軸。外圓車(chē)刀按進(jìn)給方向又分為左偏刀和右偏刀。車(chē)刀在結(jié)構(gòu)上可分為整體車(chē)刀、焊接車(chē)刀和機(jī)械夾固式車(chē)刀。整體車(chē)刀主要是整體高速鋼車(chē)刀，截面為正方形或矩形，使用時(shí)可根據(jù)不同用途進(jìn)行

18、刃磨；整體車(chē)刀耗用刀具材料較多，一般只用作切槽。切斷刀使用。焊接車(chē)刀是將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在普通碳鋼刀體上。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、剛性好、使用靈活、制造方便，缺點(diǎn)是由于焊接產(chǎn)生的應(yīng)力會(huì)降低硬質(zhì)合金刀片的使用性能，有的甚至?xí)a(chǎn)生裂紋。機(jī)械夾固車(chē)刀簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)夾車(chē)刀，根據(jù)使用情況不同又分為機(jī)夾重磨車(chē)刀和機(jī)夾可轉(zhuǎn)位車(chē)刀。序號(hào)名稱(chēng)刀具號(hào)1外圓車(chē)刀T01012螺紋刀T02023切槽刀T03034尖刀T04045鏜刀T01055.2 零件加工程5 湖州市技師學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） O2010；N001 G00 G97 S500 T0101N002 M03N003 M08N004 G00x58z2N0

19、05 G01z-2F50N006 x25N007 x5N008 x0N009 G00x100z100N010 G00x58z0N011 G71U1R1P016Q024x0.5z0.1F100N012 G00x100z100N013 M05N014 M00N015 G00 G97 S800 T0101N016 G00x58z0N017 G01x26F80N018 z-2N019 G01x30W-2F70N020 G01z-35F100N021 x50F70N022 x52z-36F70N023 z-53F100N024 x41.75z-84F70N025 G00x100N026 z100N027

20、 M05N028 M00N029 G00 G97 S600 T0202N030 M03N031 M08N032 G00z0N033 x29.8N034 G01z-27F70N035 x32F120N036 z0N037 G82x29.2z-27F2N038 G82x28.8z-27F2N039 G82x28.4z-27F2N040 G82x28.2z-27F2N041 G82x28.0z-27F2N042 G82x28.0z-27F2N043 G00x100z100N043 M05N044 M00N045 G00 G97 S600 T0303N046 M03N047 M08N048 G00x5

21、3z-33N049 G01x52F100N050 z-61N051 x39F70N052 x52F120N053 z-65N054 x39F70N055 x52F120N056 z-69N057 x39F70N058 x52F120N059 G00x100N060 z100N061 M05N062 M00N063 G00 G97 S600 T0101N064 M03N065 M08N066 G00x57z2N067 G01z-3F120N068 x20F100N069 x5F70N070 x0F50N071 G00x100z100N072 M05N073 M00N074 G00 G97 S600 T0404N075 M03N076 M08N077 G00x57z2N078 G71U1R1P0