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1、淮南职业技术学院数控专业毕业设计题目：数控车零件工艺设计及NC编程姓 名： 郭洪均 系 别： 机电系 专 业： 数控 班 级： 10数控2班 指导教师： 刘立群 2012年 3 月20日15数控车零件工艺设计及NC编程摘要数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。本文主要讨论数控车床的零件加工工艺以及程序编
2、制，主要以FANUC数控系统为例，结合典型零件对数控车零件进行讲解。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算。关键词：数控；车床；编程；加工 引言：数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、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。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、
3、数控装置、伺服系统三大部分组成。NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。1、数控概述1.1 数控机床简介数控
4、机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控机床种类繁多，由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。1.2 数控机床特点数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点： 1、加工精度高，具有稳定的加工质量
5、； 2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）； 5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。 1.3 数控机床的组成数控机床一般由下列几个部分组成： 1、主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 数控机床2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化
6、的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 3、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 4、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。 5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。2、零件加工编程实例2.1零件的工
7、艺分析 2.1.1分析零件图样：如图2所示,该零件包括有圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面；其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求；球面S50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。该零件材料为45#钢，可以用60mm棒料，无热处理和硬度要求。2.1.2 选定设备：根据被加工零件的外形和材料等条件，选定数控车床；其数控系统为FNAUC。2.1.3 确定零件的定位基准和装夹方式：定位基准：确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。装夹方式：左端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶的装夹方式。2.1.4 确定切削用量（1）背吃刀量：粗车时，确定其背
8、吃刀量为3mm左右；精车时为0.25mm。（2）主轴转速：车直线和圆弧轮廓时的主轴转速。根据实践经验确定其切削速度为90m/min；粗车时确定主轴转速为400r/min，精车时确定主轴转速为500 r/min。编程中还可以对直线、圆弧采用不同的主轴转速。车螺纹时的主轴转速。主轴转速定为800 r/min。 2.2 确定加工路线按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则，确定加工路线。加工路线自右向左加工，先用1号刀用G70粗加工出零件外轮廓，具体路线为先倒角（245）切削螺纹实际外径29.6切削26切削36切削圆弧部分切削34切削锥度部分切削56,最后切削螺纹。2.3 制定加工方案1、用1号刀粗车
9、外形，留1.0mm（直径量）的半精车余量。2、用2号刀车螺纹。螺纹大径d=d-0.1P=30-0.1*1.5=29.85mm 螺纹小径d= d-1.3P=29.85-1.3*1.5=27.9mm3、用3号刀精车全部外形。2.4 选择刀具及对刀2.4.1 粗、精车用刀具：（1）硬质合金90外圆车刀，副偏角以为60，断屑性能应较好。（2） 硬质合金60外螺纹车刀，刀尖角取为5930，刀尖圆弧半径取为0.2mm。 切削用量选择主轴转速s/(r/min)进给量f/(mm/r)粗车外圆4000.2精车外圆5000.1车螺纹5001.5切槽4000.2数控加工刀具卡片 刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴
10、零件图号序号 刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金90度外圆车刀1粗、精车外轮廓左偏刀2T02硬质合金车槽刀5mm1切槽3T0360度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹用以上数据编制工艺卡如下：数控加工工艺卡 单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001 O0001三爪自定心卡盘数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0190外圆车刀4000.2手动2粗车外轮廓T0190外圆车刀4000.21.5自动3精车外圆轮廓T0360度螺纹车刀5000.10.2自动4切槽T02切槽刀4000.2自
11、动2.4.2对刀（1）将粗车用90外圆车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的1号刀位上，并定为1号刀。（2）将精车外形（含外螺纹）用60外螺纹车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的3号刀位上，并定为3号刀。（3）在对刀过程中，同时测定出3号刀相对于1号刀的刀位偏差。2.5 确定工件坐标系、对刀点和换刀点2.5.1 加工坐标系如图3所示：O为坐标原图2坐标点示意图2.5.2 确定对刀点及换刀点位置：（1）确定对刀点：确定对刀点距离车床主轴轴线30 mm，距离坯件右端端面140 mm；其对刀点在正X和正Z方向并处于消除机械间隙状态。（2）确定换刀点：为使其各车刀在换刀过程中不致碰撞到尾座上的顶尖，故确定换刀点
12、距离车床主轴轴线60mm，即在正X方向距离对刀点30mm，距离坯件右端端面0 mm，即在Z方向与对刀点一致2.5.3加工程序：O0001;G99 G97 G54 G21 G40;T0101;M03 S400;G00 Z5;X40;G71 U3 R1;G71 P1 Q2 U0.5 W0.5 F0.2;N1 G00 X0;GO1 Z0 F0.1 S500;X26;X29.76;Z-9;X26 Z-11;X29.76;Z-16;X36 Z-26;Z-32;G02 X30 Z-41 R15;G02 X40 Z-56 R25;G03 X40 Z-86 R25;G02 X34 Z-95 R15;G01 Z
13、-101;X56 Z-112;N2 G01 Z-125;G70 P1 Q2;G00 X100;Z100;T0202;G00 X35; Z-16;G01 XO F0.2;G00 X35;Z-14;G01 XO;X100;Z100;T0303;G00 Z5;X40;G71 U3 R1;G71 P1 Q2 U0.5 W0.5 F0.2;N1 G00 X0;GO1 Z0 F0.1 S500;X26;X29.76;Z-9;X26 Z-11;Z-16;X36 Z-26;Z-32;G02 X30 Z-41 R15;G02 X40 Z-56 R25;G03 X40 Z-86 R25;G02 X34 Z-95
14、R15;G01 Z-101;X56 Z-112;G01 Z-125;G00 X100;Z100;T0303;MO3 S800;G00 X33;Z3;G92 X29.2 Z-13.5 F1.5;X28.6;X28.2;X28.04;X28.04;G00 X100;Z100;T0202;GOO X60;Z-125;G01 XO F0.2;G00 X100;Z100;M05;M30;参考文献书籍：(1) 韩荣第，王杨，张文生。现代机械加工新技术。北京；电子工业出版社，2003 （2）张柏霖，高速切削技术及应用。北京；机械工业出版社，2002，（3）刘战强，黄传真，郭培全，先进切削技术及应用。北京；机械工业出版2005，（1）张超等,数控机床加工工艺,北京；高等教育出版社，2001（2）王洪主编，数控加工程序编制，北京；机械工业出版社，2003 （3）文生主编，数控机床及应用，北京；电子工业出版社,2004 致谢词本论文在刘立群老师的悉心指导和严格要求下已完成。在学习和生活期间，也始终感受着老师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少相关资料，才使我的毕业论文工作顺利完成.在此我要向学院的全体老师表示由衷的谢意。
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