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毕业设计说明书轴套类零件加工工艺及设计郭 星江西冶金技师学院姓 名： 数控技术和应用学 院： 何志昌专 业： 指导老师： 10 月目 录1 引 言12 数控机床概述22.1 数控及自动编程发展介绍22.1.1 数控机床发展过程：22.1.2 自动编程软件发展、联络及优越性22.2 数控机床基础组成及工作原理32.2.1 数控机床基础组成32.2.2 数控机床工作原理32.3 数控机床分类32.3.1 按控制刀具和工件相对运动轨迹分类32.3.2 按加工方法分类32.3.3 按控制坐标轴数分类42.3.4 按驱动系统控制方法分类42.4 数控机床应用范围42.5 数控机床特点4第三章 轴类零件加工工艺5第四章 轴类零件实例加工（一）64.1 实体零件生成64.2 加工工艺分析74.2.1 分析零件图纸和工艺分析74.2.2 确定装夹方案94.2.3 确定加工路线及进给路线94.2.4 刀具选择104.3 选择切削用量124.3.1 主轴转速确实定124.3.2 进给速度确实定124.3.3 背吃刀量确定124.4 编程134.4.1编程技巧134.4.2编程特点154.4.3编程方法154.4.4编程步骤164.4.5实例分析165 经典实例分析（二）176 设计总结21附录A 加工程序 23参考文件30致 谢311 引 言科学技术和社会生产不停发展，对机械产品性能、质量、生产率和成本提出了越来越高要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求关键技术方法之一。她不仅能够提升品质质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人劳动条件，不过采取这种自动和高效率设备需要很大早期投资，和较长生产周期，只有在大批量生产条件下，才会有显著经济效益。伴随消费向个性化发展，单件小批量多品种产品占到70%-80%，这类产品零件通常采取通用机床来加工。而通用机床自动化程度不高，基础上由人工操作，难于深入提升生产率和确保质量。尤其是由曲线、曲面组成复杂零件，只能借助靠模和仿行机床或借助画线和样板用手工操作方法来完成，其加工精度和生产率受到极大影响。为了处理上述问题，满足多品种、小批量，尤其是结构复杂精度要求高零件自动化生产，迫切需要一个灵活、通用，能够适应产品频繁改变“柔性”自动化机床。数控机床才得已产生和发展。数控技术是数字控制（Numerical Control）技术简称。它采取数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生多种要求运动和动作。利用数控技术能够把生产过程用某中语言编写程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中对应实施程序，从而使生产过程能在无人干预情况下自动进行，实现生产过程自动化。采取数控技术控制系统称为数控系统（Numerical Control System）。依据被控对象不一样，存在多个数控系统，其中产生最早应用最广泛是机械加工行业中多种机床数控系统。所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象数字控制系统。安装有数控系统机床称为数控机床。它是数控系统和机床本体结合体。数控车床是数控系统和车床本体结合体；数控铣床是数控系统和铣床本体结合体。除此之外还有数控线切割机床和数控加工中心等。数控机床是含有高附加值技术密集型产品，是集机械、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多个现代技术为一体高度机电一体化设备。数控机床产生使传统机械加工发生了巨大改变，这不仅表现在复杂工件制造成为可能，更表现在采取了数控技术后使生产加工过程真正实现了自动化。2 数控机床概述2.1 数控及自动编程发展介绍2.1.1 数控机床发展过程 因为计算机科学技术发展，1952年美国泊森斯企业（parsons）和麻省理工学院（M.I.T.）合作，研制成功了世界上第一台以数字计算机原理为基础数字控制（Numerical Control简称NC）三坐标铣床，开创了机械加工自动化新纪元。1955年数字控制（简称数控）机床进入使用化阶段，在发展曲面加工中发挥了关键作用。中国从1958年开始研制数控机床，60年代中期进入实用阶段。现在中国已经有很多机床厂能够生产不一样类型数控机床。中国经济型数控机床研究、生产和推广也取得了较大发展，有力推进了各行业技术改造，取得了显著经济效益和社会效益。未来数控机床发展趋势关键表现在以下三个方面即数控技术水平方面、数控系统方面及驱动系统方面。2.1.2 自动编程软件发展、联络及优越性 CAD/CAM技术是现代制造技术领域中关键组成部分。经历半个多世纪发展，至今已形成了比较完整科学技术体系，并在高新技术领域占有很关键位置。伴随CAD技术发展，CAD/CAM一体化成为可能。从20世纪90年代起，CAD/CAM技术向标准化、智能化方向发展。为了实现系统集成，资源共享和产品生产和组织管理高度自动化，提升产品竞争CAD/CAM系统之间和各个子系统之间要进行统一数据交换。从狭义上讲，NC编程就是CAM同意词。利用NC加工技术，能够快速应对市场改变，提升产品竞争力。同传统机械加工相比，NC加工含有以下优势：1 缩短了产品加工是辅助时间，提升了加工效率。利用数控机床，尤其是数控加工中心进行NC加工，基础上一次装夹，降低了夹具设计和制造和工件定位和装夹时间。2 加工精度高、安全可靠。利用数控机床和NC加工技术，能够在制造前进行加工路径模拟和仿真，降低加工过程中误差，并能进行干涉检验。能够及早发觉加工过程中问题并加以修正。3 能够加工复杂零件。通常机床不能加工零件，全部能够在数控机床上进行加工而且加工精度高，可反复性好。伴随CAD/CAM一体化技术发展，很多著名软件全部含有很强NC功效。在中国使用较为广泛集成软件有Pro/ENGINEER、UGIL、Master CAM和CATIA等。Pro/ENGINEER是CAD/CAM/CAPP/POM于一体，能够完成制造业所需各个方面功效设计软件包，Pro/ENGINEER集成了零件设计产品装配及NC加工，含有铣削、车削、点火花线切割等加工编程能力。2.2 数控机床基础组成及工作原理2.2.1 数控机床基础组成数控机床加工零件工作过程分以下多个步骤实现：1、依据被加工零件图样和工艺方案，用要求代码和程序格式编写加工程序；2、所编程序指令输入机床数控装置；3、数控装置将程序（代码）进行译码、运算以后，向机床各个坐标伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床各运动部件，并控制所需辅助动作，最终加工出合格零件。由此可知，数控机床基础组成包含加工程序、输入输出装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、反馈系统、电器逻辑装置和机床本体。由下图2.2.1可知机床数控系统基础工作步骤。 加工程序计算机数字控制装置(CNC）主轴电机机床本体进给电机位置检测速度控制单元主轴控制单元可编程控制器(PLC)图2.2.1：机床数控系统基础工作步骤2.2.2 数控机床工作原理由上图可知，数控机床在加工时，是依据工件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件移动量、速度及动作前后次序、主轴转速、主轴旋转方向及冷却等要求，以要求数控代码形式，编制成程序单，并输入到机床专用计算机中。然后，数控系统依据输入指令，进行编译、运算和逻辑处理后，输出多种信号和指令，控制机床各部分进行要求位移和有次序动作，加工出多种不一样形状工件。 2.3 数控机床分类2.3.1 按控制刀具和工件相对运动轨迹分类点位控制（Point to Point Control ） 或位置控制（Positioning）数控机床 轮廓控制Contouring Control数控机床 2.3.2 按加工方法分类1.金属切削类：如数控车、钻、镗、铣、磨、加工中心等。2.金属成型类：如数控折弯机、弯管机、四转头压力机等。3 特殊加工类： 如数控线切割、电火花、激光切割机等。4 其它类：如数控火焰切割机、三坐标测量机等。2.3.3 按控制坐标轴数分类1 两坐标数控机床：两轴联动，用于加工 多种曲线轮廓回转体，如数控车床。2 三坐标数控机床：三轴联动，多用于加工曲面零件，如数控铣床、数控磨床。3 多坐标数控机床：四轴或五轴联动，多用于加工形状复杂零件。 2.3.4 按驱动系统控制方法分类1 开环控制数控机床 2 闭环控制（Closed Loop Control）数控机床 3 半闭环控制（Semi-closed Loop Control）数控机床 2.4 数控机床应用范围1 轮廓形状复杂，加工精度高零件； 2 用一般机床加工时，需要制作复杂工艺装备零件；3 用一般机床加工时，工艺路线过长、工装过多零件；4 多品种、小批量生产零件（100件以内）；5 新产品试制零件；6 价值昂贵，加工中不许报废零件；7 生产周期段急需件；8 集铣、钻、镗、扩、铰、攻螺纹等多个工序于一体零件。2.5 数控机床特点1 适应性强，适应加工单件或中小批量复杂工件；2 加工精度高，产品质量稳定；3 自动化程度高，劳动强度低，改善劳动条件；4 生产效率高；5 良好经济效益；6 有利于生产管理现代化。为了达成机床有效利用，取得很好经济效益，通常轴套类零件加工使用数控车床。在下面章节里，我将围绕两种经典数控车床来叙述轴套类零件加工工艺。3 轴类零件加工工艺轴类零件是机器中常常碰到经典零件之一。它关键用来支承传动零部件，传输扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，通常由同心轴外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及对应端面所组成。依据结构形状不一样，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴长径比小于5称为短轴，大于20称为细长轴，大多数轴介于二者之间。轴用轴承支承，和轴承配合轴段称为轴颈。轴颈是轴装配基准，它们精度和表面质量通常要求较高，其技术要求通常依据轴关键功用和工作条件制订，关键要求以下：1 尺寸精度比通常零件尺寸精度要求高。轴类零件中支承轴颈精度要求最高，为IT5IT7；配合轴颈尺寸精度要求能够低部分，为IT6IT9。2 形状精度高。3 位置精度高，其通常轴径向跳动为0.010.03，高精度轴为0.0010.005。4 表面粗糙度比通常零件高，支承轴颈和关键表面表面粗糙度Ra常为0.10.8um，配合轴颈和次要表面表面粗糙度Ra为0.83.2um。轴类零件通常常见材料有45钢、40Cr合金钢、轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，还有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等。轴类零件最常见毛坯是棒料和锻件，只有部分大型或结构复杂轴，在质量许可时才采取铸件。因为毛坯经过铸造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可取得较高抗拉、抗弯及抗扭强度。所以除了光轴、直径相差不大阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，通常比较关键轴大全部采取锻件。另外轴类零件毛坯还需要经过热处理。轴结构设计标准：1 节省材料，减轻重量尽可能采取等强度外形尺寸，或大截面系数截面形状。2 易于轴上零件正确定位，稳固装配拆卸和调整。3 采取多种降低应力应用和提升强度结构方法。4 便于加工制造和确保精度。轴类零件中工艺规程制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件能够有多个不一样加工方法，但只有某一个较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：1 零件图工艺分析中，需了解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。2 渗碳件加工工艺路线通常为：下料铸造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。3 粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对全部表面全部需加工铸件轴，依据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢靠可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可反复使用。4 精基准选择：要符合基准重合标准，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一标准。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准和测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。4 轴类零件实例加工（一）4.1 实体零件生成实体是利用Pro/E软件生成：首先打开Pro/E软件新建一个零件窗口，然后草绘出来零件二维零件图，在利用软件中实体把二维图转换成实体（图21所表示）。先保留一下，然后在打开一个制造窗口，这么会弹出一个对话框，先点装配，有回弹出一个子菜单，再点装配，把刚才保留零件装配到制造这个窗口上，调一下约束，把零件调到完全约束状态。然后点击完成。点里面创建按扭，在下面菜单栏里点定义后会弹出一个窗口，然后在实体零件上选一个和轴长平行基准面，在选一个和轴垂直基准面，然后会自动弹出草绘界面，在那上面草绘出一个比实体零件大圆（70），然后点确定按扭，把生成毛坯覆盖住零件长度146。这么就完成了毛坯生成（图22所表示）。图2-1图2-2 4.2 加工工艺分析 图4.2.1-14.2.1 分析零件图纸和工艺分析该轴类零件由圆柱、圆锥、圆弧、螺纹和槽等表面组成。零件材料为45号钢，无热处理要求，该零件进行精加工，图4.2.1-1中70不加工。经过上述分析，能够采取下面工艺方法： 选择含有直线、圆弧插补功效数控车床加工，机床名称：CJK6032A数控机床,以下图:4.2.1-2所表示。图:4.2.1-2相关参数以下：1 零件螺纹外径、圆锥、侧角、外圆和台阶可一次加工，圆弧已大于90，加工是要注意确保加工不干涉。2 为便于装夹，坯件左端预车出加持部分，右端也应先车出并钻好中心孔，毛坯用料为直径70mm棒料。3 该零件在加工中只需要一次装夹加工，从图纸上进行尺寸标注分析：工件坐标系工件原点应选择定在零件装夹后右端面圆心处O（0，0）点，图4.2.1-1所表示。4.2.2 确定装夹方案因为夹具确定了零件在数控机床坐标系中位置，所以依据要求夹具能确保零件在机床正确坐标方向，同时协调零件和机床坐标系尺寸。所以数控机床夹具应定位可靠、稳定，通常采取三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹头。分析本工件为外轮廓加工，外表面能够依次加工，无内孔，可采取一次装夹完成粗、精加工。为了确保在加工螺纹时确保工件不往返晃动,降低误差,通常以轴线和左端面为定位基准,左端采取三爪自定心卡盘定心夹紧,右端采取活动顶尖支撑装夹方案。4.2.3 确定加工路线及进给路线加工次序确实定按由内到外、由粗到精、由近到远标正确定，在一次装夹中尽可能加工出较多工件表面。所以在本设计中加工路线是按先粗车（给精车留余量1mm），然后再精车，按先主后次加工标准尽可能使“刀具集中”，即用一把刀加工完对应部位，在换另一把刀加工其它部位。以降低空行程和换刀时间，所以：1 车外圆：自右向左加工，起加工路线为：先倒角切削螺纹实际外圆28侧角切削锥度部分撤消圆弧部分车削66。2 切槽：考虑到槽不太宽，可采取一把刀一刀完成，选择刀具宽度和槽宽相等，分多刀步进切削。步进深度为1mm。3 车螺纹：分析螺纹深度不深，采取两刀完成螺纹加工。4 切断：零件加工结束后，选择切断刀将工件从棒料上分离出来完成一个零件加工。加工路线以下图4.2.3所表示（数控自动加工工序卡）：图4.2.3软件职业技术学院数控自动加工工序卡型别车削零件图号零件名称轴类零件31设备名称车床设备型号CJK6032A程序号%0001基础材料45钢硬度HRC26-28工序名称区域车削工序号NC01工步号工步内容夹刀具量具编号名称编号名称1粗车外圆01外圆车刀01游标卡尺2 精车槽02切槽刀02千分尺3精车螺纹03螺纹刀01游标卡尺4精车外圆03螺纹刀02千分尺4.2.4 刀具选择和一般机床相比，数控加工时对刀具提出了更高要求，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床高效率。所以，刀具选择是数控车削加工工艺中关键内容之一,它不仅影响机床加工效率而且直接影响零件加工质量。在编程时选择刀具通常要考虑机床加工能力、工序内容、被加工零件材料等原因。数控加工刀具材料要求采取新型优质材料，通常标准是尽可能选择硬质合金精密加工时还可选择性能愈加好、更耐磨陶瓷立方氮化硼和金刚石刀具并优选刀具参数。通常来说需将所选定刀具参数填入表轴承套数控加工刀具卡片中，方便于编程和操作管理。常见轴套类数控加工刀具以下。 轴承套数控加工刀具卡片产品名称或代号数控车工艺分析实例零件名称轴承套零件图号Lathe-01序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径mm备注1T0145硬质合金端面车刀1车端面2T02中心钻1钻中心孔3T03割槽刀1割槽4T04镗刀1镗内孔各表面5T0590外圆车刀1车外圆表面6T06大钻头1钻底孔7T0760外螺纹车刀1车M45螺纹编制张忠祥审核同意年 月 日共1页第1页依据加工要求，选择三把刀具，号刀车外圆，号刀切槽，号刀车螺纹及进行精加工。刀具应正确选择换刀点，方便在换刀过程中，刀具和工作机床和夹具不会碰撞。此设计中，换刀点为P（100，100）见图4.2.1-1。（1）粗车外轮廓选择硬质合金90度外圆刀，其副偏角应取大部分为预防干涉，现取副偏角为35度；（2）切槽选择硬质合金切槽刀，刀尖宽度为5mm；（3）精车倒角、外圆、圆锥、圆弧。车M281.5螺纹，应选择硬质合金60外螺纹刀，取刀尖半径为0.150.2mm。刀具选择完成、工件装夹方法确定后，即可经过确定工件原点来确定工件坐标系。假如要运行这一程序来加工工件，必需确定刀具在工件坐标系开始运动起点。程序起始点或起刀点通常经过对刀来确定，所以，该点又称为对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点位置。对刀点设置标准是：（1）便于数值处理和简化程序编制；（2）易于找正并在加工过程中便于查找；（3）引发加工误差小。对刀点能够设置在加工零件上，也能够设置在夹具或机床上。4.3 选择切削用量数控编程时，编程人员必需确定每道工序切削用量，并以指令形式写入程序中。切削用量包含主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不一样加工方法，需要选择不一样切削用量。切削用量选择标准是：确保零件加工精度和表面粗糙度，充足发挥刀具切削性能，确保合理刀具耐用度；并充足发挥机床性能，最大程度提升生产率，降低成本。4.3.1 主轴转速确实定主轴转速应依据许可切削速度和工件（或刀具）直径来选择。依据此次加工实际情况选择主轴转速为：车直线、圆弧和切槽时其粗车主轴转速为400r/min，精车时，主轴转速900r/min，车螺纹时主轴转速为400r/min。4.3.2 进给速度确实定进给速度是数控机床切削用量中关键参数，关键依据零件加工进度和表面粗糙度要求和刀具、工件材料性质选择。最大进给速度受机床刚度和进给系统性能限制。通常粗车选择较高进给速度，方便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为标准，应选择较低进给速度，得出下表粗精外圆0.15min/r0.08min/r内孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r在本例中选择进给速度为：粗车时，选择进给量为0.14mm/r，精车时，选择进给量为0.08mm/r，车螺纹时，进给量等于螺纹导程，选为1.5mm/r。4.3.3 背吃刀量确定背吃刀量依据机床、工件和刀具刚度来决定，在刚度许可条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件加工余量(除去精车量)，这么能够降低走刀次数，提升生产效率。为了确保加工表面质量，可留少许精加工余量，通常0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量选择大致为以下表4.3.3：如表4.3.3：粗精外圆1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)内孔1-1.5(mm)0.1-0.3(mm)螺纹随进刀次数依次降低槽依据刀宽，分两次进行注意：背吃刀量选择因粗、精加工而有所不一样。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率许可情况下，尽可能取较大背吃刀量，以降低进给次数；精加工时，为确保零件表面粗糙度要求，背吃刀量通常取0.l0.4 mm较为适宜。故在本例中粗加工时：切削深度为4mm，精车时切削深度为0.4mm。4.4 编程数控机床是一个技术密集度及自动化程度很高机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术产物。伴随数控机床发展和普及，现代化企业对于知道数控加工技术、能进行数控加工编程技术人才需求量必将不停增加。数控车床是现在使用最广泛数控机床之一。4.4.1 编程技巧数控车床和一般车床相比，一个显著优点是：对零件改变适应性强，更换零件只需改变对应程序，对刀具进行简单调整即可做出合格零件，为节省成本赢得先机。不过，要充足发挥数控机床作用，不仅要有良好硬件，（如：优质刀具、机床精度等），更关键是软件：编程，即依据不一样零件特点，编制合理、高效加工程序。数控车床即使加工柔性比一般车床优越，但单就某一个零件生产效率而言，和一般车床还存在一定差距。所以，提升数控车床效率便成为关键，而合理利用编程技巧，编制高效率加工程序，对提升机床效率往往含有意想不到效果。 1灵活设置参考点 通常来说，数控车床共有二根轴，即主轴Z和刀具轴X。棒料中心为坐标系原点，各刀靠近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退刀。当退到刀具开始时位置时，刀具停止，此位置称为参考点。参考点是编程中一个很关键概念，每实施完一次自动循环，刀具全部必需返回到这个位置，准备下一次循环。所以，在实施程序前，必需调整刀具及主轴实际位置和坐标数值保持一致。然而，参考点实际位置并不是固定不变，编程人员能够依据零件直径、所用刀具种类、数量调整参考点位置，缩短刀具空行程。从而提升效率。2化零为整法 在低压电器中，存在大量短销轴类零件，其长径比大约为23，直径多在3mm以下。因为零件几何尺寸较小，一般仪表车床难以装夹，无法确保质量。假如根据常规方法编程，在每一次循环中只加工一个零件，因为轴向尺寸较短，造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复，弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作以后，便会造成机床导轨局部过分磨损，影响机床加工精度，严重甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构频繁动作，则会造成控制电器损坏。要处理以上问题，必需加大主轴送进长度和弹簧夹头夹紧机构动作间隔，同时不能降低生产率。由此设想是否能够在一次加工循环中加工数个零件，则主轴送进长度为单件零件长度数倍，甚至可达主轴最大运行距离，而弹簧夹头夹紧机构动作时间间隔对应延长为原来数倍。更关键是，原来单件零件辅助时间分摊在数个零件上，每个零件辅助时间大为缩短，从而提升了生产效率。为了实现这一设想，我联想到电脑程序设计中主程序和子程序概念，假如将包含零件几何尺寸命令字段放在一个子程序中，而将相关机床控制命令字段及切断零件命令字段放在主程序中，每加工一个零件时，由主程序经过调用子程序命令调用一次子程序，加工完成后，跳转回主程序。需要加工多个零件便调用几次子程序，十分有利于增减每次循环加工零件数目。经过这种方法编制加工程序也比较简练明了，便于修改、维护。值得注意是，因为子程序各项参数在每次调用中全部保持不变，而主轴坐标时刻在改变，为和主程序相适应，在子程序中必需采取相对编程语句。 3降低刀具空行程 在数控车床中，刀具运动是依靠步进电动机来带动，尽管在程序命令中有快速点定位命令G00，但和一般车床进给方法相比，仍然显得效率不高。所以，要想提升机床效率，必需提升刀具运行效率。刀具空行程是指刀具靠近工件和切削完成后退回参考点所运行距离。只要降低刀具空行程，就能够提升刀具运行效率。（对于点位控制数控车床，只要求定位精度较高，定位过程可尽可能快，而刀具相对工件运动路线是无关紧要。）在机床调整方面，要将刀具初始位置安排在尽可能靠近棒料地方。在程序方面，要依据零件结构，使用尽可能少刀具加工零件使刀具在安装时相互尽可能分散，在很靠近棒料时相互就不会发生干涉；其次，因为刀具实际初始位置已经和原来发生了改变，必需在程序中对刀具参考点位置进行修改，使之和实际情况相符，和此同时再配合快速点定位命令，就能够将刀具空行程控制在最小范围内从而提升机床加工效率。4优化参数，平衡刀具负荷，降低刀具磨损 因为零件结构千变万化，有可能造成刀具切削负荷不平衡。而因为本身几何形状差异造成不一样刀具在刚度、强度方面存在较大差异，比如：正外圆刀和切断刀之间，正外圆刀和反外圆刀之间。假如在编程时不考虑这些差异。用强度、刚度弱刀具承受较大切削载荷，就会造成刀具非正常磨损甚至损坏，而零件加工质量达不到要求。所以编程时必需分析零件结构，用强度、刚度较高刀具承受较大切削载荷，用强度、刚度小刀具承受较小切削载荷，使不一样刀具全部能够采取合理切削用量，含有大致相近寿命，降低磨刀及更换刀具次数。 4.4.2 编程特点1)在一个程序段中，依据图样上标注尺寸，能够采取绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。2)因为被加工零件径向尺寸在图样上和测量时，全部是以直径值表示。所以直径方向用绝对值编程时，X以直径值表示，用增量值编程时，以径向实际位移量二倍值表示，并附上方向符号(正向能够省略)。3)为提升工件径向尺寸精度，X向脉冲当量取Z向二分之一。 4)因为车削加工常见棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，所以为简化编程，数控装置常含有不一样形式固定循环，可进行数次反复循环切削。 5)编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提升刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大圆弧，所以为提升工件加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行赔偿。大多数数控车床全部含有刀具半径自动赔偿功效(G41、G42)这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。对不含有刀具半径自动赔偿功效数控车床，编程时，需先计算赔偿量。4.4.3 编程方法数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤关键有些人工完成编程过程。它适适用于点位加工或几何形状不太复杂零件加工，和计算较简单，程序段不多，编程易于实现场所等。但对于几何形状复杂零件，和几何元素不复杂但需编制程序量很大零件，因为编程时计算数值工作相当繁琐，工作量大，轻易犯错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，所以要采取自动编程。所谓自动编程即程序编制工作大部分或全部有计算机完成，能够有效处理复杂零件加工问题，也是数控编程未来发展趋势。4.4.4 编程步骤拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过程，也即确定零件加工方法，加工路线及工艺参数。其次应进行数值计算。绝大部分数控系统全部带有刀补功效，只需计算轮廓相邻几何元素交点（或切点）坐标值，得出各几何元素起点终点和圆弧圆心坐标值即可。最终，依据计算出刀具运动轨迹坐标值和已确定加工参数及辅助动作，结合数控系统要求使用坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单，并输入CNC装置存放器中。4.4.5 实例分析数控车床关键是加工回转体零件，经典加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧 面、 切槽等。因为该零件加工路线、切削用量 、刀具选择在上文已分析完成，在此不在做反复分析。 走刀路线图：编写程序单，确定O为工件坐标系原点（见图 4.2.1-1 ）并将A点作为换刀点，即程序起点。该零件加工程序见附录A：加工程序5 经典实例分析（二） 数控车床关键是加工回转体零件，经典加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。比如，要加工形状图所表示零件，采取手工编程方法比较适宜。因为不一样数控系统其编程指令代码有所不一样，所以应依据设备类型进行编程。以西门子802S数控系统为例，应进行以下操作。图1 零件图 (1)确定加工路线 按先主后次，先精后粗加工标正确定加工路线，采取固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最终加工螺纹。 (2)装夹方法和对刀点选择 采取三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件右端面和回转轴线交点。 (3)选择刀具 依据加工要求，选择四把刀，1号为粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，4号为车螺纹刀。采取试切法对刀，对刀同时把端面加工出来。 (4)确定切削用量车外圆，粗车主轴转速为500r/min，进给速度为0.3mm/r，精车主轴转速为800r/min，进给速度为0.08mm/r，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为0.1mm/r。 (5)程序编制 确定轴心线和球头中心交点为编程原点，零件加工程序以下：主程序JXCP1.MPFN05 G90 G95 G00 X80 Z100 （换刀点）N10 T1D1 M03 S500 M08 （外圆粗车刀）-CNAME=“L01”R105=1 R106=0.25 R108=1.5 （设置坯料切削循环参数）R109=7 R110=2 R111=0.3 R112=0.08N15 LCYC95 （调用坯料切削循环粗加工）N20 G00 X80 Z100 M05 M09N25 M00N30 T2D1 M03 S800 M08 （外圆精车刀）N35 R105=5 （设置坯料切削循环参数）N40 LCYC95 （调用坯料切削循环精加工）N45 G00 X80 Z100 M05 M09N50 M00N55 T3D1 M03 S300 M08 （切槽车刀，刀宽4mm）N60 G00 X37 Z-23N65 G01 X26 F0.1N70 G01 X37N75 G01 Z-22N80 G01 X25.8N85 G01 Z-23N90 G01 X37N95 G00 X80 Z100 M05 M09N100 M00N105 T4D1 M03 S300 M08 （三角形螺纹车刀）R100=29.8 R101=-3 R102=29.8 （设置螺纹切削循环参数） R103=-18 R104=2 R105=1 R106=0.1 R109=4 R110=2 R111=1.24 R112=0 R113=5 R114=1N110 LCYC97 （调用螺纹切削循环）N115 G00X80 Z100 M05 M09N120 M00N125 T3D1 M03 S300 M08 （切断车刀，刀宽4mm）N130 G00 X45 Z-60N135 G01 X0 F0.1N140 G00 X80 Z100 M05 M09N145 M02子程序L01.SPFN05 G01X0 Z12N10 G03 X24 Z0 CR=12N15 G01 Z-3N20 G01 X25.8N25 G01 X29.8 Z5N30 G01 Z23N35 G01 X33N40 G01 X35 Z24N45 G01 Z33N50 G02 X36.725 Z37.838 CR=14N55 G01 X42 Z45N60 G01 Z60N65 G01 X45N70 M176 设计总结要实现数控加工，编程是关键。本设计即使只对两例数控车床加工零件进行了编程分析，但它含有一定代表性。因为数控车床能够加工一般车床无法加工复杂曲面，加工精度高，质量轻易确保，发展前景十分宽广，所以掌握数控车床加工编程技术尤为关键。同时，数控机床在机械制造业中得到日益广泛应用，是因为其含有很多以下优越特点。1生产柔性大。在数控机床上加工不一样零件时，只需要改变加工程序而不需要尤其制造或更换刀具和夹具。2加工精度高，产品质量稳定性好。数控机床采取了精密机械组件、灵敏测量系统、正确位置控制器和告警度加工处理技术，所以含有很高控制精度和加工精度。其自动加工方法除了操作者人为误差，提升了同一批零件加工尺寸一致性，使加工质量稳定、产品合格率高。3生产效率高。含有较大切削用量、自动更换刀具实现了多工序集中加工，快速移动和停止采取了加速、减速控制方法，大大节省工时；通常不用专用夹具，节省夹具设计、制造和更换时间。4 较高可靠性、很好宜人性。在数控系统中集成了对部件监控和诊疗功效。5良好经济效率。采取数控机床能够提升产品质量、降低材料及其它资源损耗使生产成本降低，能够缩短新产品开发生产周期，降低其它生产设备投资费用，所以总体成本下降。可取得很好经济效益。6减轻劳动强度，改善劳动条件。其是按预先编好程序自动完成加工，操作者只操作键盘，装卸零件和监视加工过程，不需进行繁重、反复性手工操作。7有利于生产管理现代化。数控机床使用数字信息和标准代码处理、传输信息。尤其是在数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了基础。制造业为人类发明着辉煌物质文明，中国人民在各个历史年代在机械方面全部有