轴类零件的数控编程与加工工艺

目录 正文 1 一、数控机床加工工艺概述 1 1．数控车床及其程序指令概述 1 2．数控加工工艺的概念及其内容 2 二、数控车削加工工艺的制定 3 1.轴类零件图工艺分析 . 3 2．数控加工工艺设计方法 6 3．毛坯尺寸的确定 7 4.刀具的选择 . 7 5．确定加工顺序及进给路线 8 6．切削用量的选择 9 三、加工程序的编制过程 10 1. 编程坐标系及编程原点的确定 . 10 2．宏程序的概念 10 3. 程序单 . 14 四、仿真加工过程和结果 16 1.数控仿真系统的操作过程 . 16 2．仿真加工截图 18 总结 21 参考文献 22 致谢 23 附录 24 正文 一、数控机床加工工艺概述 1．数控车床及其程序指令概述 1.1 数控车床的发展 数控技术，简称“数控”。英文Numerical Control（NC）。是指用数字、文字 和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通 常是位置、角度、速度等机械量和和机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖 于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908 年，穿孔的金属薄片互换式数据载 体问世；19 世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938 年， 香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计 算机数字控制系统的基础。数控技术是和机床控制密切结合发展起来的。1952 年， 第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的 发展。 现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制 的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于 采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、 运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。 车削加工就是在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来 改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求 机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。 数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的 机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标 志之一，在我国制造业中，数控机床的使用也越来越广泛，是一个企业综合实力的 体现。 数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度 高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆 盖面最广的一种数控机床。 1.2 数控编程常用程序指令 G 代码准备功能 数控车床 FANUC 工件坐标系设定 G50 最快速移动 G00 G00 数控车床 FANUC 直线插补 G01 G01 圆弧插补 G02/G03 G02/G03 外圆车销固定循环 G71 端面车销固定循环 G90 数控车床 FANUC 横轴Ｚ 众轴Ｘ 主轴正转 M03 主轴反转 M04 主轴停止 M05 冷却液开 M07 M08 冷却液关 M09 M98 调用子程序 M99 子程序结束 数控车床 FANUC 切刀切槽G75 进给量R 切削速度 F 2．数控加工工艺的概念及其内容 数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总 和，使用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发 展而逐步完善起来的一种使用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。 其内容为分析形位公差，确定设计基准，并考虑如何设定定位基准、分析 产品尺寸公差，考虑利用何种设备才能达到公差要求、根据产品形状，材料等条 件，考虑产品刀具的选择使用、考虑产品的特殊要求，例如是否需要挤压，热处 理或者表面处理等、根据那个书上说的什么先粗后精，先内后外等原则安排 工艺。总之一句话以最少的成本，最高的效率，加工出符合图纸要求的合格产品 就是工艺。 在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控 程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削 刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须 要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是 零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。 二、数控车削加工工艺的制定 1.轴类零件图工艺分析 在图样分析中，应正确的分析零件图， 在确定加工的部位和加工顺序后，再根据 零件图的技术要求，分析零件的形状、基准面、粗糙度等级等。来确定走刀路线和 刀具选择。如图 1 轴类件 图 1 零件图 该零件是材料为铝合金且一端带有抛物线的轴类零件。本零件上由圆柱面、内 圆锥面、顺圆弧面、逆圆弧面、抛物线等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构 形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。 该零件重要的径向加工部位有Φ39mm 圆柱段（表面粗糙度Rɑ1.6m） 、Φ 25.287mm 圆柱段（表面粗糙度 Rɑ1.6m） 、Φ50mm 圆柱面和Φ32mm 圆柱面连接区、 R12mm 和 R5mm 圆弧过渡区（表面粗糙度Rɑ1.6m） 、抛物线XZ／-32段（表面粗 糙度 Rɑ1.6m） 。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整。 1.1加工前的零件预加工 零件毛胚在热处理前先行粗车加工，为数控车削加工工序提供可靠的工艺基准 用车床三爪卡盘装夹零件，零件的内孔、外圆以及所在端面均留 2mm-3mm 余量；经 调质处理后进行的半精车加工工序中，零件的各外圆及零件端面的曲线轨迹均留 0.5mm 余量； 数控编程任务书见表 1 表 1 数控编程任务书 产品零件图号 10 数控 数控编程 任务书 零件名称 使用数控设备 主要工艺说明及技术要求 1．数控车削加工零件的尺寸精度和表面质量均需达到图纸要求。 2．此零件在工艺方面还有以下要求 （1） 毛坯尺寸 Φ52132mm； （2） 未注倒角C2； （3） 未注公差的尺寸，允许误差0.03； （4） 未注形位公差按 8 级。 编程时间 编 制 审 核 2012 年 12 月 1 日 编 程 审 核 经手人 批 准 轴 数控车床共 1 页 第 1 页 任务书编号 梁绍帅李莉芳梁绍帅李莉芳 1.2 轴类零件数控加工工艺内容的选择 （1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚 存在富裕加工能力时选择。 1.3 数控加工工序的划分 （1）以一次安装、加工作为一道工序。 （2）以同一把刀具加工的内容划分工序。 （3）以加工部位划分工序。 （4）以粗、精加工划分工序。 1.4 顺序安排原则 （1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位和夹紧，中间穿插有通用机床加 工工序的也应综合考虑； （2）先进行内腔加工，后进行外形加工； （3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工， 以减少重复定位次数、换刀次数和挪动压板次数。 1.5 确定装夹方案