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第 1 頁 共 18 頁 ******職業(yè)技術(shù)學院 綜合畢業(yè)實踐說明書（論 文） 標題： 數(shù)控車典型零件的加工工藝及編程 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 學 號： 姓 名： 指導教師： 20***年**月**日 第 2 頁 共 18 頁 摘 要 本畢業(yè)設計從內(nèi)容上可以看出，車床所適合的零件的形狀、刀具的選擇、 工序的劃 分、零件的裝夾、走刀路線的軌跡；在表現(xiàn)形式上除文字內(nèi)容外，還 附有圖片。通過本畢業(yè)設計讀者可以掌握較完整的數(shù)控機床程序編制的知識， 并適應現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展需求。 從零件圖上看出該零件需要兩次裝夾，從零件的精度和粗糙度考慮應該先 加工工件的右半部分，之后第二次裝夾工件，再加工工件左半部分，因為兩次 裝夾加工過程中有槽的加工，而槽的寬度一個為 5 毫米， 一個為 8 毫米，所以 選擇刃寬為 5 毫米的切槽刀；螺紋刀就是 60°刀尖角的刀具。 本畢業(yè)設計主要內(nèi)容：通過對具體的普通零件的車削加工，了解數(shù)控車床 加工的基 本特點、工藝分析與工藝設計方法、數(shù)控編程基礎知識、以及零件的 裝配。 本畢業(yè)設計構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)合理，圖文并茂，針對性強，注重實際應用。 并配有走 刀路線圖和詳細的程序說明加以分析，便于靈活應用。 關鍵詞：數(shù)控車床、畢業(yè)設計、刀具、車削加工 第 3 頁 共 18 頁 目 錄 摘 要 ...............................................................2 目 錄 ...............................................................3 引 言 ...............................................................4 1、零件的工藝分析 ...................................................4 1.1 零件圖 ........................................................4 1.2 零件圖的工藝性分析 ............................................5 1.2.1 分析零件的幾何要素 .........................................5 1.2.2 分析了解工件的工藝基準 .....................................5 2、工件的裝夾和夾具選擇 .............................................6 2.1 夾具的分類 ....................................................6 2.2 車床常用的夾具 ................................................6 2.3 本題中的零件的裝夾方案 ........................................7 3、刀具的選擇 .......................................................7 4、切削用量的選擇 ...................................................8 5、加工順序的確定 ...................................................8 6、數(shù)控編程 .........................................................9 6.1 數(shù)控機床的編程方法 ............................................9 6.1.1 手工編程： .................................................9 6.1.2 自動編程： .................................................9 6.2 數(shù)值計算 .....................................................10 6.3 對刀 .........................................................10 6.3.1 外圓車刀的對刀方法 .......................................10 6.3.2 切槽刀的對刀方法 .........................................11 6.3.3 螺紋刀的對刀方法 .........................................11 6.4 加工程序的清單 ...............................................11 7、裝配 ............................................................14 結(jié)束語 .............................................................16 致 謝 ..............................................................17 參考文獻 ...........................................................18 第 4 頁 共 18 頁 數(shù)控車典型零件的加工工藝及編程 引 言 制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，其增加值約占我國國內(nèi)生產(chǎn)總值的 40%以上，而先進的制造技術(shù)是振興制造業(yè)系統(tǒng)工程的重要組成部分。21 世紀 是科學技術(shù)突飛猛進、不斷取得新突破的世紀，它是數(shù)控技術(shù)全面發(fā)展的時代。 數(shù)控機床代表一個民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學技術(shù)的迅速發(fā) 展，制造技術(shù)和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的 重要標志。 數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、 盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運行，可自動完成內(nèi)外圓柱面、圓錐 面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、 鉸孔等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序，提高加工精度和 生產(chǎn)效率，特別適合于復雜形狀回轉(zhuǎn)類零件的加工。 1、零件的工藝分析 1.1 零件圖 下圖為加工零件的二維圖， 試利用數(shù)控加工知識將毛坯加工成圖 1-1 所示: 材料為 45 鋼，毛坯為：Φ50mm×100mm 圖 1-1 二維圖 第 5 頁 共 18 頁 1.2 零件圖的工藝性分析 1.2.1 分析零件的幾何要素 首先從零件圖的分析中,了解工件的外形、結(jié)構(gòu),工件上須加工的部位,及其 形狀、尺寸精度、和表面粗糙度；了解各加工部位之間的相對位置和尺寸精度； 了解工件材料及其它技術(shù)要求。從中找出工件經(jīng)加工后，必須達到的主要加工 尺寸和重要位置尺寸精度。 該零件為需要兩頭加工的回轉(zhuǎn)體，主要由圓柱面、槽、螺紋、平面及圓弧 組成。幾何要素的條件完整，準確定位基準可靠，結(jié)構(gòu)形狀復雜，加工部位多， 由 于該零件存在這些特點，應該采用數(shù)控車床進行加工。 1.2.2 分析了解工件的工藝基準 包括其外形尺寸、在工件上的位置、結(jié)構(gòu)及其他部位的相對關系等。對于 復雜工件或較難辨工藝基準的零件圖，尚需詳細分析有關裝配圖，了解該零件 的裝配使用要求，找準工件的工藝基準，該工件的裝配圖如下所示（圖 1-2）： 圖 1-2 零件裝配圖 根據(jù)裝配圖的要求，將基準面確定為 Φ35mm 所在圓柱的左端面，在加工中 要重點測量 20mm、30mm 的尺寸，公差控制在正負 0.03mm 以內(nèi)。 2、工件的裝夾和夾具選擇 2.1 夾具的分類 機床夾具的種類很多，按使用機床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、 鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動夾具工作的動力源 分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具和自夾緊 夾具等。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具： （1）通用夾具是指已經(jīng)標準化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同 第 6 頁 共 18 頁 工件的夾具。如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主 要用于單件小批生產(chǎn)。 （2）專用夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設計制造的夾具。結(jié)構(gòu) 緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大量生產(chǎn)。 （3）組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預先制造好的通用標準元件 和部件組裝而成的夾具。使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時 重新組合成其他加工過程的夾具。適用于數(shù)控加工、新產(chǎn)品的試制和中、小批 量的生產(chǎn)。 可調(diào)夾具包括通用可調(diào)夾具和成組夾具，它們都是通過調(diào)整或更換少量元 件就能加工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點。通用可調(diào)夾 具適用范圍較寬，加工對象并不十分明確；成組夾具是根據(jù)成組工藝要求，針 對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設計的，其加工對象和范 圍很明確，又稱為專用可調(diào)夾具。 2.2 車床常用的夾具 （1）常用裝夾方式：三爪自定心卡盤裝夾、兩頂尖之間裝夾、卡盤和頂尖 裝夾、雙三爪定心卡盤裝夾。 （2）采用找正的方法：找正裝夾時必須將工件的加工表面回轉(zhuǎn)軸線（同時 也是工件坐標系 Z 軸）找正到與車床主軸回轉(zhuǎn)中心重合。一般為打表找正。通 過調(diào)整卡爪，使工件坐標系 Z 軸與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。 （3）薄壁零件的裝夾：薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點少，采用 開縫套筒或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。也可以改變夾緊力的 作用點，采用軸向夾緊的方式。 2.3 本題中的零件的裝夾方案 （1）第一次裝夾 該零件在第一次裝夾時，直接采用三爪自定心卡盤裝夾 即可，車至圓弧左端為止。 （2）第二次裝夾 在第二次裝夾時，由于 Φ35mm 的圓柱面，尺寸要求較 高，所以不能用卡盤裝夾此面，因此只有螺紋面可以裝夾，在此應改設計一個 螺紋胎具，在數(shù)控車床上車一銅質(zhì)胎具，內(nèi)螺紋要與該零件配合適當，為了使 裝夾時不損傷零件的螺紋，在這里選用間隙配合。 第 7 頁 共 18 頁 3、刀具的選擇 切削加工離不開刀具。刀具是整個機械加工工藝系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。 在各種刀具中，車刀的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，具有代表性，下面以車刀為例予以 介紹。車刀由夾持部分和切削部分組成。夾持部分稱為刀柄，用來把刀具裝夾 在車床的刀架上，一般采用普通鋼材料鍛造而得；切削部分俗稱為刀頭，在車 刀上一般為單個刀片。刀片材料一般有高速鋼（俗稱白鋼刀條）和硬質(zhì)合金兩 種，用于剝離金屬材料。根據(jù)刀具切削部分與夾持部分（即刀片與刀柄）連接 方式的不同，車刀可以分為焊接刀具和機夾刀具兩大類。本題中所用的刀具如 表 3-1： 表 3-1 數(shù)控加工刀具卡 序號 刀具名稱 刀具規(guī)格/mm 數(shù)量 加工表面 T01 外圓粗車刀 可轉(zhuǎn)位 90°粗車刀 1 粗車右邊輪廓 T02 外圓精車刀 可轉(zhuǎn)位 90°精車刀 1 精車右邊輪廓 T03 切槽刀 5mm 1 切 8*2mm 的槽 T04 螺紋車刀 60° 1 車 M27*2-8g 的螺紋 T01 外圓粗車刀 90° 1 粗車左邊輪廓 T02 外圓精車刀 90° 1 精車左邊輪廓 T03 切槽刀 5mm 1 切 5*2mm 的槽 4、切削用量的選擇 （1）選擇方法 ①切削用量一般可以根據(jù)刀具供應商所提供的刀具樣本數(shù)據(jù)來確定，這是 比較快捷而穩(wěn)妥的方法；也可以根據(jù)經(jīng)驗或試切來確定。 ②查閱切削用量手冊 ③生產(chǎn)實踐經(jīng)驗 （2）本題所選擇的切削用量 本提零件的表面要求較高，因此采用高轉(zhuǎn)速，高進給，少吃刀量的切削方 式來選擇切削用量。 ① 粗車時，主軸轉(zhuǎn)速為 2000r/min，進給速度為 400mm/min，背吃刀量為 第 8 頁 共 18 頁 0.2mm。 ② 精車時，主軸轉(zhuǎn)速為 2500r/min，進給速度為 200mm/min，背吃刀量為 0.05mm。 ③ 切槽時，主軸轉(zhuǎn)速為 1500r/min，進給速度為 100mm/min。 5、加工順序的確定 在分析了零件圖樣和確定了工序裝夾方式后，接下來即要確定零件的加工 順序。制定零件車削加工順序遵循下列原則： （1）先粗后精 按照粗車----精車的順序進行，逐漸提高加工精度。粗車將在較短的時間 內(nèi)將工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金屬切削率，另一方面滿足精 車的余量均勻性要求。該零件的加工就是將粗精加工分開來實現(xiàn)的：用 G71 的 循環(huán)指令，加工余量為 0.05mm,然后采用精加工。 （2）先近后遠 按加工部件相對于刀點的距離大小而言的。在一般情況下，離對刀點遠的 部位后加工，以便縮短刀具移動的距離，減少空行程。對于車削而言，先近后 遠還有利于保持壞件或半成品的剛性，改善其切削條件。這樣就節(jié)省了大量時 間，采用就近原則，該工件就是先加工右端面，然后從右向左加工。 綜上所述，確定其加工工序卡，共需要卡片如表 5-1 所示： 表 5-1 數(shù)控加工工序卡片 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 數(shù)控系統(tǒng) 車間 001 O0701O0702 三爪自定心卡盤、螺紋胎具 廣州數(shù)控車 FANUC—Oi 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 主軸轉(zhuǎn) 速 r/min 進給量 mm/min 背吃刀量 mm 備注 程序號 1 粗車右端 外輪廓， 留余量 0.05mm T01 外圓 車刀（粗） 2000 400 0.2 O0701 2 精車右端 各表面至 尺寸要求 T02 外圓 車刀（精） 2500 150 0.05 O0701 第 9 頁 共 18 頁 3 切槽 T03 槽刀 1500 80 O0701 4 車螺紋 T04 60°螺紋車刀 1500 2 0.5 O0701 5 掉頭裝夾， 粗車左端 外圓輪廓， 留余量 0.05mm T01 外圓 車刀（粗） 2000 400 0.2 O0702 6 精車左端外圓輪廓 T02 外圓精車刀 2500 150 0.05 O0702 7 切槽 T03 槽刀 1500 80 O0702 6、數(shù)控編程 6.1 數(shù)控機床的編程方法 6.1.1 手工編程： 由人工完成零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、書寫程序清單直到程序 的輸入和檢驗。適用于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件，但是，非常費時， 且編制復雜零件時，容易出錯。 6.1.2 自動編程： 自動編程是用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的 數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作由計算機來實現(xiàn)。 利用 CAD/CAM 軟件，實現(xiàn)造型及圖象自動編程。最為典型的軟件是 Master CAM，其可以完成銑削二坐標、三坐標、四坐標和五坐標、車削、線切割的編程， 此類軟件雖然功能單一，但簡單易學。 6.2 數(shù)值計算 由 Auto CAD 計算，該零件的右端各點位置坐標如圖 6-1 所示，左端各點 位置坐標如圖 6-2 所示。 第 10 頁 共 18 頁 圖 6-1 右端坐標值 圖 6-2 左端坐標值 由于畫圖時采用的時 XY 平面繪制，以上坐標值得發(fā)生變動，圖中的 X 為機 床坐標的 Z 軸數(shù)值，Y 的坐標為Ｘ軸數(shù)值的一半，所以在編程時應該注意計算。 6.3 對刀 6.3.1 外圓車刀的對刀方法 （1）加工右端時的對刀方法 由于第一次裝夾，并沒有基準，所以可直接以右端面為零點。方法是手動 試切端面，然后在刀補欄中輸入 Z 坐標值；再手動試切外圓，用千分尺測量此 時的直徑，并把此值輸入刀補中 X 坐標。 （2）加工左端時的對刀方法 手動試切端面，然后用卡尺測量端面與 Φ35mm 的圓柱的左端面之間的距離， 把得到的數(shù)據(jù)減去圖上的理論尺寸 50mm，然后將得到的數(shù)據(jù)輸入機床刀補中 Z 坐標值；再手動試切外圓，用千分尺測量此時的外圓直徑，并將此值輸入刀補 第 11 頁 共 18 頁 中的 X 坐標。 6.3.2 切槽刀的對刀方法 切槽刀的對刀方法與外圓車刀的方法是一樣的，都是采用試切端面及試切 外圓的方法輸入刀補值。 6.3.3 螺紋刀的對刀方法 螺紋刀在對刀時，X 的對刀方法與外圓車刀和切槽刀的方法是一致的，Z 軸 的對刀方法采用的是螺紋刀尖與端面接觸的方法來對刀。 6.4 加工程序的清單 （1）右端程序 程序 說明 O0701 程序號 T0101（外圓車刀粗） 換 1 號刀 M03 S2000 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 2000r/min M08 冷卻液開 G00 X51 Z2 快速走到循環(huán)起點 G71 U0.2 R0.1 建立 G71 外圓粗車循環(huán) G71 P100 Q200 U0.05 W0.05 F400 N100 G00 X0 G01 Z0 F100 X25 F150 平端面 X27 Z-1 倒角 Z-35 車外圓 X32.995 平端面 X34.995 W-1 倒角 W-10 車外圓 X40 平端面 G03 X48 W-20 R65 車圓弧 G01 W-2 車外圓 G00 X51 X 向退刀 第 12 頁 共 18 頁 N200 Z2 精車循環(huán)最后一段程序 G00 X100 Z100 快速退到機床安全位置 T0202（外圓精車刀） 換 2 號刀 M03 S2500 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為 2500r/min G00 X51 Z2 快速運動到循環(huán)起點 G70 P100 Q200 精車循環(huán) G00 X100 Z100 T0303（切槽刀） 換 3 號刀 M03 S1500 G00 X37 Z-35 快速運動到切削起點 G01 X23 F80 切槽 G04 X1 槽底暫停，時間為 1 秒 X28 退刀 W3 F500 運動到下一起點 X23 F80 切槽 G04 X1 槽底暫停 W-3 車槽所在外圓 G04 X1 暫停 X37 G00 X100 Z100 T0404（螺紋刀） 換 4 號刀 M03 S1500 G00 X28 Z2 快速運動到切削起點 G76 P0160 Q200 R0.2 建立螺紋復合切削循環(huán) G76 X24.4 Z-29 R0 P2000 Q500 F2 G00 X100 Z100 M05 M30 程序結(jié)束 （2）左端程序 第 13 頁 共 18 頁 O0702 程序號 T0101 換 1 號刀 M03 S2000 M08 G00 X51 Z2 G71 U0.2 R0.1 G71 P100 Q200 U0.05 W0.05 F400 N100 G00 X0 精車程序第一段 G01 Z0 F100 X25.9925 F150 X27.9925 Z-1 Z-30 X48 Z-31 G00 X51 N200 Z2 精車程序最后一段 G00 X100 Z100 T0202 換 2 號刀 M03 S2500 G00 X51 Z2 G70 P100 Q200 精車循環(huán) G00 X100 Z200 T0303 換 3 號刀 M03 S1500 G00 X49 Z-30 G01 X24 F80 切槽 X49 G00 X100 Z100 M05 第 14 頁 共 18 頁 M30 程序結(jié)束 加工完成后，便可得到以下實體，該模型是采用 UG NX4.0 繪制而成 7、裝配 與之裝配的還有一個零件，其零件圖如下圖： 根據(jù)前一零件的分析方法，同時將此零件也加工出來，工兩件，裝配圖 1- 2。 該零件加工完畢后的實體圖如下所示，該模型也是有 UG NX 4.0 繪制而成: 第 15 頁 共 18 頁 將兩零件經(jīng)過 UG 裝配，裝配圖如下所示： 結(jié)束語 本次課題貫穿本專業(yè)所學到的議論知識與實踐操作技術(shù)，從分析設計到計 第 16 頁 共 18 頁 算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學習，自主選擇，自主完成的機 會。畢業(yè)設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，本次選題的目的是 數(shù)控專業(yè)教學體系中構(gòu)成數(shù)控技術(shù)專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運 用數(shù)控機床實際操作的一次綜合練習。傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)體工件設計是應用系統(tǒng)方法 分析和研究產(chǎn)品生產(chǎn)的問題和需求?，F(xiàn)代回轉(zhuǎn)體類的數(shù)控加工設計理論已經(jīng)不 拘泥于系統(tǒng)論的理論基礎，開始強調(diào)產(chǎn)品尺寸精度，工藝嚴格性，從而更加有 得于學生裝的數(shù)控編程及操作的創(chuàng)新精神和實踐能力。隨著畢業(yè)設計做完，也 將意味我的大學生活即將結(jié)束，但在這段時間里面我覺得自己是努力并快樂的。 在繁忙的的日子里面，曾經(jīng)為解決技術(shù)上的問題，而去翻我所學專業(yè)的書籍。 經(jīng)過這段時間我真正體會了很多，也感到了很多。 致 謝 本設計在指導老師的悉心指導和嚴格要求下業(yè)已完成，在這次課題當中我 第 17 頁 共 18 頁 學習了不少的新知識，體會到了學習的重要性，同時也感謝這三年以來給我?guī)?助的所有老師、同學，你們的友誼是我人生的財富，是我生命中不可或缺的一 部分。 大學生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過。 ”大學三年， 但它給我的影響卻不能用時間來衡量，這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人， 都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學校，走 上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點，在這里祝福大學里跟我風雨 同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。 三年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最 美好的記憶。它將在我的記憶里永恒 參考文獻 第 18 頁 共 18 頁 [1] 余英良《數(shù)控加工編程及操作》[M].北京:高等教育出版社,2005. 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