数控加工工艺与程序.doc

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中央广播电视大学
开放教育试点和人才模式改革
专科综合实训报告

数控技术专业《综合实训》报告

专 业
学 号
姓 名
直属／分校
指 导 老 师

大连广播电视大学
月 日

目 录
第一部分: 数控机床应用调查 ……………………………………3
一、 ( 搜索) CK6128 车床简述…………………………………………………3
二、 CK6128数控机床外形图片………………………………………3
三、 CK6128数控机床概况……………………………………………3
四、 主要技术参数 …………………………………………………4
第二部分: 数控加工工艺分析………………………………………5
一、 盘类零件加工工艺分析…………………………………………5
二、 轴套类零件加工工艺分析………………………………………7
第三部分: 编制数控加工程序………………………………………10
一、 编制轴类零件数控加工程序……………………………………10
二、 改 编制槽形零件铣削编程序……………………………………………13
第四部分; 绘制CAD零件图………………………………………16
一、 盘类零件图 ………………………………………………16
二、 轴套零件图 ………………………………………………17
三、 轴类零件图 ………………………………………………18
四、 改 槽形零件图 ………………………………………………19

数控技术专业《综合实训》报告

第一部分: 数控机床应用调查
一、 CK6128 车床简述:
CK6128数控车床, 使用广州、 华兴、 发那科数控系统, 实现汉字提示全屏幕编辑, 主轴采用高精度滚动轴承支承, 主轴动采用变频调速器, 实现无级调速功能及恒线速切削功能...

二、 CK6128数控机床外形图片(如图1-1):

图1-1

三、 CK6128数控机床概况
1、 型号: CK6128数控机床

2、 应用范围: 能够自动完成各种材料( 特别是有色金属和不锈钢) 的中小型精
密复杂零件车削加工, 即能够车内外圆、 端面、 切槽、 任意锥面、 曲面、 公英制
圆柱、 圆锥螺纹等。本款机床广泛适用于电器、 仪表、 家电、 水暖洁具、 煤气管
件、 紧固件、 汽车配件等行业高精度小型零部件的大批量加工制造。

3、 可编程控制器( PLC) :
可编程控制器的作用是对数控机床进行辅助控制, 即把计算机送来的辅助控制指令, 经可编程控制器处理和辅助接口电路转换成强电信号, 用来控制数控机床的顺序动作、 定时计数, 主轴电机的启动、 停止, 主轴转速调整, 冷却泵启停以及转位换刀等动作。可编程控制器本身能够接受实时控制信息, 与数控装置共同完成对数控机床的控制。
CNC和PLC协调配合共同完成对数控机床的控制, 其中CNC主要完成与数字运算和管理有关的功能, 如工件程序的编辑、 插补运算、 译码、 位置伺服控制等, PLC主要完成与逻辑运算有关的动作, 如工件的装夹, 刀具的更换, 冷却液的开停等辅助动作, 另外它还接收机床操作面板的控制信息, 一方面直接控制机床的动作, 另一方面将一部分指令送往CNC用于加工过程的控制。

4、 进给伺服驱动系统 :
进给伺服驱动系统由伺服控制电路、 功率放大电路和伺服电动机组成。进给伺服系统的性能, 是决定数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一
伺服驱动的作用, 是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动, 使工作台按规定轨迹移动或精确定位, 加工出符合图样要求的工件。因为进给伺服驱动系统是数控装置和机床本体之间的联系环节, 因此它必须把数控装置送来的微弱指令信号, 放大成能驱动伺服电动机的大功率信号。本系统采用的伺服电动机有交流伺服电动机。伺服驱动是脉冲式驱动方式。
如果把数控装置比做人的大脑, 那么进给伺服驱动系统就是人的四肢。

5、 性能特点:
CK6128数控车床, 使用广州、 华兴、 发那科数控系统, 实现汉字提示全屏幕编辑, 主轴采用高精度滚动轴承支承, 主轴动采用变频调速器, 实现无级调速功能及恒线速切削功能, 床身采用超音频淬火工艺, 步进( 或伺服) 电机驱动X轴和Z轴滚珠丝杠, 实现进给运动, 机床功率大, 刚性好, 精密储备量大, 寿命长, 自动化程度高。

三、 主要技术参数:
项目
单位
参数值
床身上最大回转直径
mm
Φ300
滑板上最大回转直径
mm
Φ145
最大工件长度
mm
500
主轴转速级数
级
无级
主轴转速范围
r/min
150-3000
主电机功率
kw
4
主轴孔径
mm
32
定位精度( X/Z)
mm
X:0.015 Z:0.02
重复定位精度( X/Z)
mm
X:0.005 Z:0.01
刀架形式与刀具工位数
立或卧/个
立式 四工位
刀架转位时间
S
1
刀架进给最小设定单位
mm
X:0.005 Z:0.01
刀架快移速度X/Z
m/min
X:3 Z:6
刀架转位重复定位精度
mm
0.005
工件精度( 圆度)
mm
圆度: 0.002
工件表面粗糙度
um
1.6
尾座套筒直径
mm
Φ60
尾座套筒行程
mm
145
机床外形尺寸
mm
1600×900×1500
机床重量
kg
1050
数控系统型号

GSK980TA、 GSK928TA、 WA-21S等
动力刀具转速
r/min
/
C轴分度定位精度
( 角) 秒
/
C轴重复定位精度
( 角) 秒
/

第二部分: 数控加工工艺分析
要求: 能够根据图纸的几何特征和技术要求, 运用数控加工工艺知识, 选择加工方法、 装夹定位方式、 合理地选择加工所用的刀具及几何参数, 划分加工工序和工步, 安排加工路线, 确定切削参数。在此基础上, 能够完成中等复杂零件数控加工工艺文件的编制( 至少两个零件的工艺分析) 。

一、 盘类零件加工工艺分析
已知该零件的毛坯为100mm×80mm×27mm的方形坯料, 材料为45钢, 且底面和四个轮廓面均已加工好, 要求在立式加工中心上加工顶面、 孔及沟槽。 ( 要求编制工艺表)

零件号
101
零件名称

编制日期
-10-5
程序号
O1011

工步号
程序段号
工步内容
刀具
切 削 用 量
S功能
F功能
切深/mm
1
N11
粗铣顶面
端面铣刀( φ125)
v=90m/min
f=0.2mm/齿
2.5
S240
F300
2
N12
钻φ32, φ12孔中心孔
中心钻( φ2)

2.5
S1000
F100
3
N13
钻φ32, φ12孔至φ11.5
麻花钻( φ11.5)
v=20m/min
f=0.2mm/rev

S550
F110
4
N14
扩φ32孔至φ30
麻花钻( φ30)
v=25 m/min
f=0.3mm/rev

S280
F85
5
N15
钻3-φ6孔至尺寸
麻花钻( φ6)
v=20m/min
f=0.2mm/rev

S1100
F220
6
N16
粗铣φ60沉孔及沟槽
立铣刀( φ18, 2刃)
v=20m/min
f=0.15mm/齿
5
S370
F110
7
N17
钻4-M8底孔至φ6.8
麻花钻( φ6.8)
v=20m/min
f=0.15mm/rev

S950
F140
8
N18
镗φ32孔至φ31.7
镗刀( φ31.7)
v=80m/min
f=0.15mm/rev
1.7
S830
F120
9
N19
精铣顶面
端面铣刀( φ125)
v=120m/min
f=0.15mm/齿
0.5
S320
F280
10
N20
铰φ12孔至尺寸
铰刀( φ12)
v=6m/min
f=0.25mm/rev

S170
F42
11
N21
精镗φ32孔至尺寸
微调精镗刀( φ32)
v=90m/min
f=0.08mm/rev
0.3
S940
F75
12
N22
精铣φ60沉孔及沟槽至尺寸
立铣刀( φ18, 4刃)
v=25m/min
f=0.08mm/齿
0.3
S460
F150
13
N23
φ12孔口倒角
倒角刀( φ20)
v=20m/min
f=0.2mm/rev

S550
F110
14
N24
3-φ6, M8孔口倒角
麻花钻( φ11.5)
v=20m/min
f=0.15mm/rev

S830
F120
15
N25
攻4-M8螺纹成
丝锥( M8)
v=8m/min

二、 轴套类零件加工工艺分析
如图为典型轴套类零件, 该零件材料为45钢, 无热处理和硬度要求,
试对该零件进行数控车削工艺分析( 单件小批量生产) 。

( 1) 零件图工艺分析
   该零件表面由内外圆柱面、 内圆锥面、 顺圆弧、 逆圆弧及外螺纹等表面组成, 其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。零件图尺寸标注完整, 符合数控加工尺寸标
注要求; 轮廓描述清楚完整; 零件材料为45钢, 经过上述分析, 采用以下几点工艺措施。

①对图样上带公差的尺寸, 因公差值较小, 故编程时不必取平均值, 而取基本尺寸即可。
②左右端面均为多个尺寸的设计基准, 相应工序加工前, 应该先将左右端面车出来。
③内孔尺寸较小, 镗1:20锥孔与镗φ32孔及150锥面时需掉头装夹。

( 2) 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。

( 3) 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: 确定零件轴线为定位基准;
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, 需要设一圆锥心轴装置( 见图2-1双点划线部分) , 用三爪卡盘夹持心轴左端, 心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。

( 4) 确定加工顺序及进给路线
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( 见图2-2) 。

( 5) 刀具选择
将所选定的刀具参数填入表2-3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 。

图2-1  外轮廓车削装夹方案
图2-2  外轮廓加工走刀路线

表2-3  轴承套数控加工刀具卡片

产品名称或代号

零件名称
轴承套
零件图号
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
1
T01
450硬质合金端面车刀
1
车端面
2
T02
φ5㎜中心钻
1
钻φ5㎜中心孔
3
T03
φ26㎜钻头
1
钻底孔
4
T04
镗刀
1
镗内孔各表面
5
T05
930右手偏刀
1
从右至左车外表面
6
T06
930左手偏刀
1
从左至右车外表面
7
T07
600外螺纹车刀
1
车M45螺纹
2-3

( 6) 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2-4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。
( 7) 数控加工工艺卡片拟订
将前面分析的各项内容综合成表2-4所示的数控加工工艺卡片。
表2-4  轴承套数控加工工艺卡片
单位名称

产品名称或代号
零件名称
零件图号

轴承套

工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001

三爪卡盘和自制心轴
CJK6240数控车床
数控中心
工步号
工步内容
( 尺寸单位 ㎜)
刀具号
刀具、 刀柄规格
/ ㎜
主轴转速
/r.min
进给速度
/㎜.min
背吃刀量
/㎜
备注

第三部分: 编制数控加工程序
要求: 能够根据图纸的技术要求和数控机床规定的指令格式与编程方法, 正确地编制中等复杂典型零件的加工程序, 或应用CAD/CAM自动编程软件编制较复杂零件的加工程序。( 至少两个零件) 。

一、 编制轴类零件数控加工程序
编制图所示零件加工程序, 材料为45钢, 棒料直径为Φ40mm。

选择93o正偏刀为1号刀, 2号刀为宽4mm的割槽刀, 3号刀为60o硬质合金螺纹刀。
( l) 工艺路线
①工件伸出卡盘外85mrn, 找正后夹紧:
②用 93o外圆车刀车工件右端面, 粗车外圆至 Φ38.5 × 80;
③先切出Φ30.5×40圆柱, 再车出 Φ22.5×20圆柱;
④车右端圆弧, 车圆锥, 分别留0.5mm精车余量;
⑤精车外形轮廓至尺寸;
⑤切退刀槽, 并用割槽刀右刀尖倒出M38×3螺纹左端2×45o倒角;
⑦换螺纹刀车双头螺纹;
⑧切断工件。
( 2) 相关计算
①计算双头螺纹 M38 × 3P1.5) 的底径:
d’=d-2 × 0．62P=(38-2×0.62×1.5)= 36.14mm
②确定背吃刀量分配: lmm、 0.5mm、 0.3mm、 0.06mm。
( 3) 加工程序如下。
程序一:
％KG101; 程序名
N10G90 G94 G54; 采用G54工件坐标系, 每分进给, 绝对值编程
N20 S600 M03; 主轴正转, 转速600r/pm
N30 T1 D1 M08; 换1号外圆刀, 切削液开
N40 G00 X45 Z0; 快速进刀
N50 G01 X0 F80; 车端面
N60 G00 X38.5 Z2; 快速退刀
N70 G01Z-80 F150; 粗车外圆
N80 G00 X42 Z2; 快速退刀
N90 G00 X34; 快速进刀
N100 G01G-40; 粗车外圆
Nll0 G00 X42 Z2; 快速退刀
N120 G00 X30.5; 快速进刀
N130 G01 Z-40; 粗车外圆
N140 G00 X42 Z2; 快速返刀
N150 G00 X26; 快速进刀
N160 G01Z-20: 粗车外圆
N170 G00 X30 Z2; 快速退刀
N180 G00 X22．5; 快速进刀
N190 G01Z-20; 粗车外圆
N200 G00 X30 Z2; 快速退刀
N210 G00 XO; 快速进刀
N220 G03 X26 Z-11 CR=13 F100; 车R13圆弧
N230 G00 Z0.5; 快速退刀
N240 G00 X0; 快速进刀
N250 G03 X23 Z-11 CR=11.5; 车Rll.5圆弧
N260 G00 X25.5 Z-18; 快速进刀
N270 G01 X25.5 Z-20;
N280 X30.5 Z-40; 车圆锥
N290 G00 X100 Z100; 快退至起刀点
N295 S1000 M03; 主轴变速, 转速1000rpm
N300 G00 X2 Z2; 快速进刀
N310 G01 X0 Z0 F60; 进刀至( 0, 0) 点
N320 G03 X22 Z-11 CR=11; 精车Rll圆弧
N330 G01Z-20; 精车Φ22外圆
N340 X25; 精车台阶
N350 X30 Z-40; 精车圆锥
N360 X34 ; 精车台阶
N370 X37.8 Z-42; 倒角
N380 Z-60; 精车M38螺纹外圆至Φ37.8
N390 X37.975;
N400 Z-80; 精车Φ38外圆
N410 G00 X100 Z100; 快退至起刀点
N420 T2 D1; 换2号割槽刀
N430 S420 M03; 主 轴变速, 转速420rpm
N440 G00 X40 Z-64; 快速进刀至( X40,Z-64)
N450 G01 X30.2 F30; 割槽至Φ30．2
N460 G00 X40; 快速退刀
N470 G00 Z-68; 向左移动4 mm
N480 G01 X30 F30; 割槽至一30
N490 Z-64; 向右横拖4mm, 消除割刀接缝线
N500 G00 X40; 快速返刀
N510 G00 Z-61; 快速进刀
N520 G01X34 Z-64F30; 用割槽刀右刀尖倒＊38螺纹左端ZX＊5”倒角
N530 G00 X100; 快退至起刀点
N540 Z100;
N550 T3 D1; 换3号螺纹刀
N560 S600 M03; 主轴变速, 转速600rpm
N570 G00 X37 Z34; 快速进刀
N580 LWJG; 调子程序车第一条螺纹
N590 G00 X36.5; 快速进刀
N600 LWJG; 调子程序车第一条螺纹
N610 G00 X36.2; 快速进刀
N620 LWJG; 调子程序车第一条螺纹
N630 G00 X36.14; 快速进刀
N640 LWJG; 调于程序车第一条螺纹
N650 G00 X37 Z-35.5; 快速进刀
N660 LWJG; 调子程序车第二条螺纹
N670 G00 X36.5; 快速进刀
N680 LWJG; 调子程序车第二条螺纹
N690 G00 X36.2; 快速进刀
N700 LWJG; 调子程序车第二条螺纹
N710 G00 X36.14; 快速进刀
N720 LWJG; 调子程序车第二条螺纹
N730 G00 X100 Z100; 快退至起刀点
N740 T2 D1 S420 M03; 换2号割槽刀, 主轴变速, 转速420 rpm。
N750 G00 X42 Z-79; 快速进刀
N760 G01 X0 F30; 割断
N770 G00 X100;
N780 Z100 M09; 退回起刀点, 切削液关
N790 M05; 主轴停转
N800 M02; 主程序结束
％LWJG; 车螺纹子程序
N100 G91 G33 Z-28 K3; 车削螺纹
Nll0 G00 X10; 快速退刀
N120 G00 Z28 返回
N130 G90; 回到绝对坐标编程
N140 RET; 子程序结束

二、 编制槽形零件铣削编程( 改)
图所示的槽形零件, 其毛坯为四周已加工的铝锭( 厚为20mm) , 槽宽6mm, 槽深2mm。试编写该槽形零件加工程序。

  ① 工艺和操作清单。该槽形零件除了槽的加工外, 还有螺纹孔的加工。其工艺安排为”钻孔→扩孔→攻螺纹→铣槽”, 工艺和操作清单见表3-1。
表3-1 槽形零件的工艺清单
材料
铝
零件号
001
程序号
0030
操作序号
内容
主轴转速
/r.min-1
进给速度
/r.min-1
刀具
号数
类型
直径/mm
1
2
3
4
中心钻
扩钻
攻螺纹
铣斜槽
1500

200
2300
80
100
200
100、 180
1
2
3
4
4mm钻头
5mm钻头
M6攻螺纹
6mm铣刀
4
5
6
6
  ② 程序清单及说明。该工件在数控铣钻床ZJK7532A-2上进行加工。程序如下。
程序
说明
N10 G21
设定单位为mm
N20 G40 G49 G80 H00
取消刀补和循环加工
N30 G28 X0 Y0 Z50
回参考点
N40 M00
开始Ф5mm钻孔
N50 M03 S1500

N60 G90 G43 H01 G00 X0 Y20.0 Z10.0
快速进到R点, 建立长度补偿
N70 G81 G99 X0 Y20.0 Z-7.0 R2.0 F80
G81循环钻孔, 孔深7mm, 返回R点
N80 G99 X17.32 Y10.0

N90 G99 Y-10.0

N100 G99 X0 Y-20.0

N110 G99 X-17.32 Y-10.0

N120 G98 Y10.0

N130 G80 M05
取消循环钻孔指令、 主轴停
N140 G28 X0 Y0 Z50
回参考点
N150 G49 M00
开始扩孔
N160 M03 S

N170 G90 G43 H02 G00 X0 Y20.0 Z10.0

N180 G83 G99 X0 Y20.0 Z-12.0 R2.0 Q7.0 F100
G83循环扩孔
N190 G99 X17.32 Y10.0

N200 G99 Y-10.0

N210 G99 X0 Y-20.0

N220 G99 X-17.32 Y-10.0

N230 G98 Y10.0

N240 G80 M05
取消循环扩孔指令、 主轴停
N250 G28 X0 Y0 Z50

N260 G49 M00
开始攻螺纹
N270 M03 S200

N280 G90 G43 H03 G00 X0 Y20.0 Z10.0

N290 G84 G99 X0 Y20.0 Z-8.0 R7 F200
G84循环攻螺纹
N300 G99 X17.32 Y10.0

N305 G99 Y-10

N310 G99 X0 Y-20.0

N320 G99 X-17.32 Y-10.0

N330 G98 Y10.0

N340 G80 M05
取消螺纹循环指令、 主轴停
N350 G28 X0 Y0 Z50

N360 G49 M00
铣槽程序
N370 M03 S2300

N380 G90 G43 G00 X-30.0 Y10.0 Z10.0 H04

N390 Z2.0

N400 G01 Z0 F180

N410 X0 Y40.0 Z-2.0

N420 X30.0 Y10.0 Z0

N430 G00 Z2.0

N440 X-30.0 Y-30.0

N450 G01 Z-2.0 F100

N460 X30.0

N470 G00 Z10.0 M05

N480 G28 X0 Y0 Z50

N490 M30

第四部分; 绘制CAD零件图
一、 盘类零件图

二、 轴套零件图

三、 轴类零件图

四、 槽形零件图