毕业论文数控车床零件加工工艺的分析与程序编写[1]

数控车床典型零件加工工艺的分析与程序的编写

一 摘 要

制造自动化技术是先进制造技术中的重要组成部分,其核心技术是数控

技术。数控技术是应用计算机、自动控制、自动检验及精密机械等高新技术的产物。它的出现及所带来的巨大效益，已经引起了世界各国技术与工业界的普遍重视。目前，随着国内数控机床用量的剧增，急需培养大批的能够熟练掌握现代书空机床编程、操作和维护的应用型高级技术人才。

科学技术和社会的蓬勃发展，对机械加工产品的质量，品种和生产率提出了越来越高的要求。数控加工技术就是实现产品加工过程自动化的现代化的措施之一，应用数控加工技术能提高加工质量和 生产率，解决若干普通机械加工所解决不了的的加工技术问题，大大降低加工成本，提高综合经济效益，还能极大改善工人的劳动条件，提高工人的素质。

机床数控是以数字的形式实现自动加工控制的一门技术，其指令的数字和文字编码的方式，记录在控制介质上，经过计算机和处理后，对机床各种动作的顺序位移量及速度实现自动控制。 由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。 二 关键词： 零件的制造工艺性：所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。良好的结构工艺性，可以使零件加工容易，节省工时和材料。 对刀点：在数控机床上加工零件时，刀具相对工件运动的起始点。 定位欠：按照加工要求应该的自由度没有被的定位。 手工编程：从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序校验都是有人工完成。 自动编程：利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。 基点：一个零件轮廓由许多不同的几何元素组成，各个元素间的连接点称为基点。 机床坐标系：以机床原点为坐标系原点建立起来的Ｘ、Ｚ轴的指教坐标系。

工序基准：在工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状、位

置的基准。 夹紧装置的要求：

１、在夹紧过程中应能保持工件定位是所获得的正确位置。 ２、夹紧应可靠和适当。

３、夹紧装置应操作方便、省力、安全。

４、夹紧装置的复杂程度和自动化程度应与工件的生产批量和生产方式相适应。

三引 言

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。

工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造的工艺过程和操作方法的工艺文件，他直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。

机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决与机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性，因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。

近年来，世界各国都把提高产业竞争力和发展技术、抢占未来经济制高点作为科技发展提出更高的要求，特别是制造技术更加得到了重视。所以，我们要振兴机械工业，使之成为国民经济的支柱产业。从而

确定机械工业在国民经济中的重要地位，同时也向机械工业提出更高的要求。

四正文

⑴数控机床的简介，应用，发展

⑴数控机床的简介

数控机床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效自动化机床。主要分为立式和卧式两种。立式机床装夹零件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便，但排屑性能好，散热很高。（目前有翻板式的机床结合以上特点）。数控铣床分三坐标和多坐标两种。三坐标机床（X Y Z）任意两轴都可以联动，主要用于加工平面曲线的轮廓和开敞曲面的行切。多坐标机床是在三坐标机床的基础上，通过增加数控分度头或者回转工作台，成为4坐标或者5坐标机床（甚至多坐标机床）。多坐标机床主要用于曲面轮廓或者由于零件需要必须摆角加工的零件，如法向钻孔，摆角行切等。摆角形式4坐标的主要为A或B；5坐标机床主要为AB，AC，BC，可根据零件要求选用。摆角大小由加工的零件决定。数

控机床从组成来看，主要分为以下两方面：

3.1机床本身技术参数

数控机床主要的技术参数有下面几个：

１、 作台工：零件加工工作平台，尺寸大小应根据加工零件的大小进行选

用。

２、 T形槽：工作台上的T形槽主要用于零件的装夹，其中T形槽的槽数、槽宽、相互间距，需要根据加工工件的特点进行规定。

３ 、 主轴：主轴形式，主轴孔形式等，

４、 进给范围：机床X Y Z三个方向的可移动距离（行程），移动速度的大小；摆角（A B C）的摆动范围，摆动的速度

主轴的旋转：主轴的转速，主轴的功率，伺服电机的转矩等

3.2数控系统

数控系统是数控机床的核心。现代数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微型计算机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成，它接受控制介质上的数字化信息，通过控制软件和逻辑电路 进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定、有序的动作。 作为用户，在考虑数控系统的时候，最关心的是系统的可靠性、可能和优越的性价比，因此应该考虑以下几个方面：

１ 、 分辨率 分辨率越高，可以清楚的进行控制，适合工业环境使用

２ 、 控制轴数和联动轴数 应和购买的机床相配合，符合购买的机床情况

３ 、 标准（基本）功能项目 功能越全越好，结合机床使用而定，特别是一些

自动补偿、自适应技术模块等

先进的检测、监控系统：红外线、温度测量、功率测量、激光检测等先进手段的采用，将在一定程度上大大提高机床的综合性能，保证机床更加可靠精确地自动工作

⑵ 数控机床的应用

一、数控机床 1. 数控加工的概念

数控机床工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几

个内容：

(1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；

(2)利用图形软件（PRO/E UG）对需要数控加工的部分造型；

(3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；

(4)轨迹的仿真检验； (5)生成G代码； (6)传给机床加工。 2. 数控机床的特点 (1)具有高度柔性

在保证工件表面精度，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 (2)加工精度高

数控机床的加工精度，一般可达到0.005～0.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 (3)加工质量稳定、可靠

加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 (4)生产率高

数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。

(5)改善劳动条件

数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。

(6)利于生产管理现代化

数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。 （３）

数控车床编程中的坐标系

１、机床坐标系

以机床原点为坐标系原点建立起来的Ｘ、Ｚ轴直角坐标系，成为机床坐标系。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。 ２、参考点

参考点是机床上的一个固定点。该点是刀具退离到一个固定不便的极限点。、，其位置由机械挡块或行程开关确定。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同建立的坐标系叫做参考坐标系。 ３、工件坐标系

数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点。零件在设计中有设计基础，在加工过程中有工艺基准，同时应尽量将工艺基准和设计基准统一，该基准点通常成为工件原点，以工件原点为坐标原点建立起来的Ｘ、Ｚ轴直角坐标系为工件坐标系。在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上，即工件坐标系是将单靠坐标系通过对刀平移得到的。

⑷数控车床的种类加工范围，型号

1. 精度要求高的零件 由于数控车床的刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿甚至自动补偿，所以它能够加工尺寸精度要求高的零件。一般来说，车削七级尺寸精度的零件应该没什么困难。在有些场合可以以车代磨。此外由于数控车削时刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性好和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度要求高的零件。对圆弧以及其它曲线轮廓的形状，加工出的形状与图纸上的目标几何形状的接近程度比仿形车床要好得多。车削曲线母线形状的零件常采用数控线切割加工并稍加修磨的样板来检查。数控车削出来的零件形状精度，不会比这种样板本身的形状精度差。数控车削对提高位置精度特别有效。不少位置精度要求高的零件用传统的车床车削达不到要求，只能用尔后的磨削或其它方法弥补。车削零件位置精度的高低主要取决与零件的装夹次数和机床的制造精度。在数控车床上加工如果发现位置精度较高，可以用修改程序内数据的方法来校正，这样可以提高其位置精度。而在传统车床上加工是无法作这种校正的。 2. 表面粗糙度好的回转体

数控车床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因为机床的刚性和制造精度高，还由于它具有恒线速度切削功能。在材质、精车留量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进刀量和切削速度。在传统的车床上车削端面时，由于转速在切削过程中恒定，理论上只有某一直径处的粗糙度最小。实际上也可发现端面内的粗糙度不一致。使用数控车床的恒线速度切削功能，就可选用最佳线速度来切削端面，这样切出的粗糙度既小又一致。数控车床还适合于车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用减小走刀量的方法来达到，而这在传统车床上是做不到的。

⑸数控车削加工工艺

该图所示的零件是由内外圆柱面、外圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及内螺纹等组成，其中有多个同轴度、跳动和表面粗糙度要求。图上零件所标注的尺寸完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，切削加工性能较好，无需热处理

（6）零件图及程序

1. 零件图的工艺分析

①技术要求

⒈零件CB-03-01与CB-03-03装配后，长度尺寸要求78±0。1MM ⒉三件装配后要求CB-03-02的E处，零件工 ZC-03-01的H处要求与基准A-B的的圆跳动不大于0 。08MM

3拧出零件CB-03-02，将其与零件CB-03-01左（如图示）要求零件CB-03-02的E处与件CB-03-01的F处的间隙≤0.04MM

4拆下的CB-03-02将与零件CB-03-01与CB-03-03右拼后（如图示）后，要求件CB-03-02的E处与件CB-03-01的F处的零件CB-03-03的H处间隙不大于0。06MM ②工件的材料选择 45钢

③工件的定位及定位基准的选择

根据对零件图的分析，先加工左边的内孔及外圆，用三爪卡盘夹紧，加工完后，掉头用三爪卡盘夹住右边已加工表面直径为84MM的外圆，用顶尖顶住右端，最后用千分表进行修调

④本零件的加工路线，刀具选择，

加工顺序，加工左端内孔及各表面，再加工右端的外轮廓表面，由于该零件为单件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 ⑤刀具选择：

表1-1数控加工刀具卡片

序号 刀具号 刀具规格及名称 数量 加工表面 加工方式 1 T01 45度硬质合金端面车刀 1 车端面 手动 2 T02 直径为5MM的中1 心钻 钻中心孔 手动 3 T03 直径为25MM的钻头 1 钻底孔 自动 4 5 T04 T05 93度的内刀 内槽刀 1 1 扩孔 车内槽（刀宽3。5MM） 自动 自动 6 7 8 T06 T07 T08 60度内螺纹 外圆刀 切断刀 1 1 1 车内螺纹 自动 车外轮廓 自动 车外槽（刀宽4自动

MM） ⑥加工步骤

⑴手动端面，打中心孔，钻直径为25MM的孔， ⑵

程序 %1001 T0404 M03S600 G00X6 Z2

G71U1.5R1P1Q2X-0.3F100 N1 G01X54F50 Z-15 X52 N2Z-30 G00X100 Z100 T0505 G00X50 Z0

G01Z-15F50 X56

程序 G00X50 Z2

G82X54.85Z-13F1.5 G82X55.45Z-13F1.5 G82X55.85Z-13F1.5 G82X56Z-13F1.5 G00Z100 X100

T0707M03S800 G00X102Z2

G71U1.5R1P1Q2X0.2F100 N1G01X84 Z-15.5 ＃1=15。5 WHILE＃1GE-32.5

＃2=SQRT[100-[＃1+24]＊[＃1+24]]-44.635

G00X50 Z100 X100 T0606 M03S300 Z100 T0808 G00X86 Z-41.5 G01X72F50 G00X86 Z-42

G01X[＃2]Z[＃1] ＃1=＃1-0.5 ENDW N2Z-45 G00X100 G01X72F50 X81 X84Z-43.5 G00X100 Z100 M02

⑶掉头加工右端面,平端面保总长 %1002 T0707 M03S600 G00X102 Z2

G71U1.5R1P1Q2X0.2F100 G00X100 Z100 M03S1000

Z-46 X72

G03X82.022Z-56.733R14 G02Z-67.466R16 G03X84Z-99.688R14 N2G01Z-106 G00X100Z100 T0808 G00X50

G00X102Z2 N1 G01X46F50 Z-17 X48.34 X60Z-19.5

Z-17 G01X42F50 G00X100 Z100 M30

CB-03-02

1. 零件图的工艺分析

该零件表面由内外圆柱面,顺圆弧,逆圆弧及外螺纹等表面组成,其中有圆跳动,同轴度,垂直度及较高的表面粗糙度要求.尺寸标注完整,轮廓描述清晰完整,零件材料为45号钢,切削性能较好,无需热处理.

2. 确定装夹的方案

根据上面的工艺分析及零件图,先加工左端的内孔及外轮廓,然后掉头用直径为48MM的心轴装夹,加工右端面的外轮廓. 3. 确定加工路线及走刀路线

加工顺序,先加工左端的内孔及外轮廓,然后掉头右端外轮廓,由于该零件为单件生产,走刀路线设计不必考虑,最短进给路线或最短空行程路线. 4. 刀具选择:

表1-1数控加工刀具卡片 序号 1 刀具号 刀具名称 T01 数量 加工表面 加工方式 车端面 手动 45度硬质合金1 端面刀 2 T02 直径为5MM的中心钻 1 钻中心孔 手动 3 T03 直径为26MM的钻头 1 钻底孔 手动 4 5 6 T04 T05 T06 93度的内孔刀 1 外圆刀 1 扩孔 自动 车外轮廓 自动 车外螺纹 自动 60度的外螺纹1 刀 7 T07 切断刀 1 车外槽(刀宽3.5自动

MM) 5. 加工步骤

⑴ 手动平端面,打中心孔,钻直径为26MM的孔 程序 %1003 T0404 M03S600 G00X6 Z2 G71U1.5R1P1Q2X-0.3F100 G00Z100 X100 M03S1000 G00X6 Z2 N1 G01Z0F50 X35.758 X40 Z-3 G01X54.52F50 G03X65.978Z-12.267R16 G02XZ-34.4R14 程序 Z-15 X30 N2 Z-68 G00Z100 Z100 T0606 G00X82 Z2 G71U1.5R1P1Q2X0.2F100 G00Z100 X100 M03S1000 G00X82 Z2 N1 G00Z0 G00X82Z2 N1 G01X46F50 X52Z-1

G01Z-39 X74 N2 Z-44 G00X100 Z100 M03 Z-12 X55.8 N2 Z-23.5 G00X100 Z100 T0606 ⑶掉头加工右端面,平端面保总长 G00X58 %1004 T0505 M03S600 G00X82 Z2 G71U1.5R1P1Q2X0.2F100 G00Z100 X100 M03S1000 Z-10 G82X55.2Z-21F1.5 G82X54.6Z-21F1.5 G82X55.4Z-21F1.5 G82X55.05Z-21F1.5 G00X100 Z100 M30 ⑷先用已加工好的CB-03-01与其配合,在取下零件.

CB-03-03

1. 零件图的工艺分析

该零件由内外圆柱面，内圆锥面，圆弧组成的，其中有跳动要求及表面粗糙度度，尺寸标注清楚完整，轮廓描述清楚完整，符合数控加工尺寸标注的要求，零件的切削加工性能较好，无需热处理。G00X82Z2

2. 确定装夹的方案

根据上面的工艺分析，用三爪卡盘夹住工件15MM长，加工左端的内孔及外轮廓，再掉头加工外圆，车偏心轴是在三爪卡盘中的一个爪上垫个垫片，达到所要的尺寸，再转一个180度。最终达到的轮廓。

3. 确定加工顺序及走刀路线

加工顺序，先加工左端内孔及各表面，再加工外轮廓，然后掉头用三爪卡盘装夹，加工右边轮廓，该零件为单件生产，走刀路线设计不必考虑,最短进给路线或最短空行程路线. 4. 刀具选择：

表1-3数控加工刀具卡片 序号 1 刀具号 刀具名称 T01 45度硬质合金端面车刀 2 T02 直径5MM的中心1 钻 3 T03 直径为30MM的钻头 4 5 T04 T05 80度的内孔刀 内槽刀 1 1 扩孔 切内槽（刀宽4MM） 6 7 T06 T07 外圆刀 切断刀 1 1 车外轮廓 自动 车外槽（刀宽4.5MM） 5. 加工步骤

⑴手动车端面打中心孔，钻底孔，

自动 自动 自动 1 钻底孔 手动 钻中心孔 手动 数量 1 加工表面 加工方式 车端面 手动

⑵ 程序 %T0404 M03S600 G00X6 Z2 G71U1.5R1P1Q2X-0.3F100 G00X100 Z100 M03S100 G00X6 Z2 N1 G01X60F50 Z-18 X57.66 X46Z-31 Z-.5 N2 X63Z-66 G00X100 Z100 T0505 G00X6 程序 G01XF50 G00X6 Z100 X100 M05（用已加工好的CB-03-01配合下） T0606 M03S600 G00X102 Z2 G71U1.5R1P1Q2X0.2F100 G00Z100 X100 M03S1000 G00X102 Z2 N1 G01Z0F50 X72.02 G03X84Z-10.994R14 N2 G01Z-52

Z-18 Z100 T0707 G00X86 Z-20 G01X72F50 G00X100 Z100 M03 ⑶掉头加工右端面，车断面要保总长。 %1006 T0606 M03S600 G010X102 Z2 G71U1.5R1P1Q2X0.2F100 G00X100 Z100 M03S100 G00X102 G00X100 Z2 N1 G01X74F50 N2 Z-15 G00X100 Z100 M05（在卡盘上按要求装垫片） G00X74Z2 M03S600 G01X72 Z-8 G00X100 Z100 M05（在卡盘上把垫片转180度） G00X74 Z2 G01X72 Z-8 G00X100 Z100 M30

五结论

作为一名设计者,我们需要更多的知识和确身的经验。要想让自己成为一个具有带动性的高新人才,那自己就得拥有更高的文化素质和修养。

在这次的设计中我遇到了很多的问题，觉得自己像是被关在笼子里，没有那种开阔的视野，也许真的是缺乏思维，个人能力有限。在没有真正接触设计时，往往我们会忽略很多我们所注意不到的问题，甚至是自己根本无法想到的实际问题，这就是我们的思想不够成熟的原因吧。

社会在进步，人也会跟着进步，思想有会逐步走向成熟。每个人都希望自己有一个好的未来，说来容易，做起来可是岁月磨砺和艰难生存。谁都知道建业难，守业更难，道理谁都会讲，谁也都明白，但是自己无法体会那种生活的艰辛，看来是真的缺乏锻炼及磨练啊。自己的父母总想自己的儿女能为光宗耀祖，希望子女能闯出一片天地。谁又不想了，我们内心可能有说不完的愧疚，自己的路还需自己走啊，不论自己路有多曲折多坎坷，也得坚持下去，因为我们的父母把所以的希望都寄托在下一带的身上，还有那些关心的老师和长辈们，他们都无声无息的默默的支持着我们。我们会迈出成功的那一步，只是时间的问题。

岁月流逝，不容你的疏忽，世间的美好和灰暗，都将成为昨日的泡影，我们自信，我们高呼，胜利永远属于我们，事业、金钱、爱情，会伴随我们的岁月，走过匆匆的人生。

我真心希望每个同学都过上幸福美满的生活，有幸在不久的将来能成为合作伙伴，也希望能和在座的老师共同喝彩，共畅未来。

六参考文献

数控机床加工工艺.编程及操作实训(张超英 罗学科)主编

机械制造工艺学(清华大学期 王先逵)主编 指导教师wjx

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