娄底职业技术学院
毕业设计说明书
题 目 典型零件的加
工工艺设计 专 业 数 控 班 级 10数控 学生姓名 胡文广 指导教师 张翠娟 2012-12-10
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目录
第一章 前言................................................................................ - 3 -
第一节 切削运动与切削要素的概述 ............................ 错误！未定义书签。
第二节 金属切削的基本规律....................................................................... - 5 - 第三节 工艺方案分析..........................................-5-
第二章 零件的工艺性审查........................................................ - 7 -
第一节 零件的结构特点............................................................................... - 7 -
第二节 主要技术要求................................................................................... - 7 - 第三节 选择加工刀具及对刀点和换刀点的确定....................................... - 8 - 第四节 零件材料..............................................-9-
第三章 数控铣床零件加工.......................... 错误！未定义书签。
第一节 数控加工工艺设计.............................................. 错误！未定义书签。 第二节 加工方法的选择.................................................. 错误！未定义书签。 第三节 加工顺序的安排，确定走刀路线和工步顺序„„„„„„„„-10- 第四节 数控加工刀具的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„-11- 第五节 数控铣床加工程序编制„„„„„„„„„„„„„„„„-12-
第四章 典型轴类零件的加工...................... 错误！未定义书签。
第一节 轴类零件加工工艺分析...................................... 错误！未定义书签。 第二节 典型轴类零件加工工艺...................................... 错误！未定义书签。 第三节 加工坐标系设置.................................................. 错误！未定义书签。 第四节 手工编程............................... 错误！未定义书签。
第五章 结束语.......................................................................... - 22 - 第六章 致谢词........................................................................ - 22 - 第七章 附录.................................................. 错误！未定义书签。
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摘 要
此次设计是基于FANUC-OI-TD的典型零件的编程与加工。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，为新产品的研制和发型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。
数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程及自动编程技术等内容。
关键词：轴 加工工艺 数控技术
Abstract
The tax system of real estate is a powerful leverage to keep the market’s fair competition and realize the macro adjustment and control on real estate. The design is based on the typical components FANUC-OI-TD programming and processing. Not only the numerical control technology application has brought the revolutionary change for the traditional manufacturing industry, causes the manufacturing industry to become the industrialization the symbol, moreover along with the numerical control technology unceasing development and the application domain expansion, to the national economy and the people's livelihood some important profession national defense, the automobile and so on the development more and more vital role, these profession equipment digitization already was the modern development major tendency, saved the massive time and the expense for the new product development and the hairstyle update, thus enable the enterprise to have the strong competitive ability.
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第一章 前言
随着计算机技术的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制造（CAD/CAM/CAE）技术在工程设计、制造等领域中具有重要影响的高新技术。CAD/CAM/CAE技术自动加工的实现对社会产生了巨大的经济效益。
1.1数控技术
数控技术（Numerical Control）是近代发展起来的一种自动控制技术，是用数字化信息实现机床控制的一种方法。数字控制机床（Nmerically Control Machine Tool）是采用数控技术的机床，简称数控机床。数控机床是一种装有数控系统的机床，该系统能逻辑地处理具有使用数字号码或其他符号编码指令规定的程序。数控系统是一种控制系统，它能自动完成信息的输入、译码、运算，从而控制机床的运动和加工过程。
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。数控技术是与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。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。数控加工具有如下优点：
（1）提高生产效率；
（2）不需熟练的机床操作人员； （3）提高加工精度并且保持加工质量； （4）可以减少工装卡具；
（5）可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，数控加工一次装夹
完成加工，缩短加工周期，提高生产效率； （6）容易进行加工过程管理； （7）可以减少检查工作量； （8）可以降低废、次品率；
（9）便于设计变更，加工设定柔性；容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多
台机床；
（11） 操作容易，极大减轻体力劳动强度
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随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。
第一节 切削运动
切削加工就是用金属切削刀具把工件毛坯上的余量（预留的金属材料）切除，获得图样所要求的零件。在切削过程中，刀具和工件之间必须有相对运动，这种相对运动就称为切削运动。切削运动是由金属切削机床通过两种运动单位组合而成的，其一是产生切削力的运动，其二是保证切削工作连续进行的运动。按照他们在切削过程中所起的作用，通常分为主运动和进给运动。
1） 主运动 主运动是由机床提供的主要运动，它使刀具和工件之间产生相对
运动，从而使刀具接近工件并切除切削层，即是切削过程中切下切屑所需的运动。其特点是切削速度（c）最高，消耗的车床功率也最大。如图1-1所示，主运动必须有一个，可以是旋转运动，如车削时工件的旋转运动，铣削时铣刀的旋转运动，磨削工件时砂轮的旋转运动，钻孔时钻头的旋转运动等；也可以是直线运动，如刨削时刀具或工件的往复直线运动。
2）进给运动 进给运动又称走刀运动，是由机床提供的使刀具与工件之间产生附加的相对运动，加上主运动即可不断地或连续地切除切削层，并得出具有所需几何特性的已加工表面。其特点是消耗的功率比主运动小得多。如图1-1所示，进给运动可以有一个、两个或多个，甚至没有（如拉削）。其形式可以是连续的运动，如车削外圆时车刀平行于工件轴线的纵向运动；钻孔时钻头沿轴向的直线运动等；也可以是间断运动，如刨削平面时工件的横向移动；或是两者的组合，如磨削工件外圆时砂轮横向间断的直线运动和工件的旋转运动及轴向（纵向）往复直线运动。
3）合成切削运动 当主运动和进给运动同时进行时，由主运动和进给运动合成的运动称为合成切削运动，又叫表面成形运动。刀具切削刃上选定点相对工件的瞬时合成运动方向称为合成切削运动方向，其速度称为合成切削速度，该速度方向与过渡表面相切，如图1-1所示。合成切削速度ve等于主运动速度vc和进给运动速度vf的矢量和，即：
ve=vc+vf （1-1）
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第二节 金属切削刀具
刀具材料及合理选择
1）刀具材料应具备的性能 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。金属切削时，刀具切削部分不仅要承受着很大的切削力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。刀具切削部分是在高温、高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的，因此，刀具材料必须具备以下性能。
⑴ 高的硬度 刀具材料的硬度必须高于被加工材料的硬度，以便在高温状态下依然可以保持其锋利，这是刀具材料应具备的最基本特征。目前，切削性能最差的刀具材料一碳素工具钢，其硬度在室温条件下也应在62HRC以上；高速钢的硬度为63～70HRC；硬质合金的硬度为89～93HRC。
⑵ 高的耐磨性 刀具材料的耐磨性是指抵抗磨损的能力。在通常情况下，刀具材料硬度越高，耐磨性也越好。刀具材料组织中碳化物越多，颗粒越细，分布越均匀，其耐磨性就越高。 ⑶ 足够的强度与韧性 在工艺上，一般用刀具材料的抗弯强度表示刀具强度的大小；用冲击韧度表示其韧性的大小，它反映刀具材料抗脆性断裂和崩刃的能力。刀具材料必须要有足够的强度和韧性，以保证切削时能承受很大的切削力和冲击力。
⑷ 高的耐热性 刀具材料的耐热性是指刀具材料在高温下保持其切削性能的能力。耐热性越好，刀具材料在高温时抗塑性变形的能力、抗磨损的能力也越强。
⑸ 良好的导热性 刀具材料的导热性用热导率来表示。热导率大，表示导热性好，切削时产生的热量容易传导出去，从而降低切削部分的温度，减轻刀具磨损。此外，导热性好的刀具材料其耐热冲击和抗热龟裂的性能增强，这种性能对采用脆性刀具材料进行断续切削，特别是在加工导热性能差的工件时尤为重要。
⑹ 良好的工艺性和经济性 为便于制造，要求刀具材料有较好的可加工性，包括锻压、焊接、切削加工、热处理、可磨性等。
经济性是评价新型刀具材料的重要指标之一，刀具材料的选用应注意经济益，力求价格低廉。
刀具构造
1. 刀具切削部分的组成
刀具种类繁多，结构各异，但仔细观察它的切削部分，其剖面的基本形状都是刀楔形，切削部分的几何形状和参数都有共性。以外圆车刀为例（图1-15），其组成包括刀柄部分和切削部分。刀柄是车刀在车床上定位和夹持的部分。切削部分俗称刀头，由三个刀面组成主、副两切削刃及一个刀尖点，切削部分的组成要素如下：
1）前刀面Aγ 刀具上切屑流过的表面。
2）后刀面Aα 刀具上与过渡表面相对的表面，也称为主后刀面。 3）副后刀面Aα＇ 刀具上与已加工表面相对的表面。
4）主切削刃S 前刀面与后刀面的交线，担负主要切削工作。
5）副切削刃S＇ 前刀面与副后刀面相交得到的刃边，配合主切削刃完成金属切除工作，负责最终形成工件已加工表面。
6）刀尖 主、副切削刃连接处的一小部分切削刃。根据刀具使用的场合不同，刀尖有修圆刀尖和倒角刀尖两种类型，如图1-16所示。 2．刀具切削部分的几何角度
刀具几何参数的确定需要以一定的参考坐标系和参考平面为基准。为了确定刀具前面、
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后面及切削刃在空间的位置，首先应建立参考系，它是一组用于定义和规定刀具角度的各基准坐标平面。用刀具前面、后面和切削刃相对各基准坐标平面的夹角来表示它们在空间的位置，这些夹角就是刀具切削部分的几何角度。下面主要介绍刀具静止参考系中常用的正交平面参考系。
第三节 工艺方案分析
零件图
图1-2 典型轴类零件图
零件图分析
该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，
选用毛坯为45#钢，Φ55mm×150mm，无热处理和硬度要求。
确定加工方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。
图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。
在轮廓线上，有个锥度10度坐标P1、 和一处圆弧切点P2，在编程时要求出其坐标，P1（45.29 ，75） P2（35，56.46）。
通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。
根据加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6032数控机床。
确定加工方案
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零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对
这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。
毛坯先夹持左端，车右端轮廓113mm处，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、 R9mm、Φ35mm、锥度为10度的外圆，Φ52mm.调头装夹已加工Φ52mm外圆，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺纹M25mm×1.5mm. 该典型轴加工顺序为：
预备加工---车端面---粗车右端轮廓---精车右端轮廓---切槽---工件调头 ---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹。
第二章 零件的工艺性审查
第一节 零件的结构特点
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、
凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
第二节 主要技术要求
轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一
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般要求不高。几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。
第三节 选择加工刀具及对刀点和换刀点的确定
根据加工要求选用外圆车刀、切断刀及60°螺纹车刀各一把，其编号分别为01、02和03。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表2.1.5），以便编程和操作管理。
表2.1.5 数控加工刀具卡片
产品名称或代号 称 1 2 3 T01 T02 T03 外圆车刀 切断刀 外螺纹车刀 ××× 1 1 1 车端面及粗精车轮廓 车轮廓面及切断端面 车螺纹 右偏刀 刀尖宽为3mm 刀尖为60° 零件名称 数量 典型轴 加工表面 零件图号 备注 序号 刀具号 刀具规格名编制 ××× 审核 批准 ××× ××年×月×日 共1页 第1页 对刀点是数控加工时刀具相对零件运动的起点。由于程序也是从这一点开始执行，所以对刀点也称为程序起点。选择对刀点的原则是：⑴选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制；⑵对刀点在机床上容易校准；⑶加工过程中便于检查；⑷需要换刀时，每次换刀所选的换刀点位置应在工件外部的合适位置，避免换刀时刀具与工件、夹具与机床相碰；⑸引起的加工误差小。对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。该零件加工时的换刀点为（100，100）
第四节 零件材料
轴类零件材料 常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
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45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。
第三章 数控铣床零件加工
第一节 数控加工工艺设计
该零件为曲面类(立体类)零件，坯料上下表面不加工，其轮廓曲线为直线-圆弧等组成； 如图左边为R18半圆突台，中间为弧形曲面（两段R5圆弧相切），右边为R25半圆凹槽及R5的倒圆角、4个Φ5孔；
第二节 加工方法的选择
⑴内孔表面的加工方法⑵平面的加工方法⑶平面轮廓加工方法⑷曲面轮廓加工方法。 根据该零件的工艺分析，该零件首先进行平面轮廓加工，再进行曲面轮廓加工，再进行钻孔。
该零件的毛坯为100*60*30的立方体，所以用虎钳夹紧即可。
第三节 加工顺序的安排，确定走刀路线和工步顺序
⒈切削加工顺序的安排:a．基面先行原则；b．先粗后精原则；c．先主后次原则；d．先面后孔原则。
⒉加工路线的确定原则主要有以下几点：1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；2）使数值计算简单，以减少编程运算量；3）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。 ⒊其走刀工艺路线：
⑴外形铣削外轮廓—左边R30半圆的挖槽加工—右边R25半圆的挖槽加工—左边R18半圆的平面铣削加工—中间曲面粗加工（平行铣削）；
⑵左边R23半圆与R18半圆间的挖槽加工（使用岛屿深度挖槽）； ⑶右边4个R2.5孔的钻孔加工； ⑷中间曲面精加工（平行铣削）；
第四节 数控加工刀具的选择
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铣刀的选择：
①减少刀具数量；②一把刀具完成其所能进行的所有加工部位；③粗精加工的刀具应分开使用；④先铣后钻；⑤先曲面精加工，后二维轮廓精加工。
该零件的二维加工都选用立铣刀，根据减少刀具数量原则，在外形铣削及一般挖槽都选用M8立铣刀，曲面的粗加工也选用M8立铣刀以提高加工效率；岛屿深度挖槽则根据零件图的尺寸要求选用M4立铣刀；钻孔选用M5中心钻；而曲面的精加工选用M6球头刀。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表3.1.5），以便编程和操作管理。
表3.1.5 数控加工刀具卡片
产品名称 序号 1 2 3 4 刀具名称 M8立铣刀 M4立铣刀 M5中心钻 N6球头刀 零件名称 数量 1 1 1 1 典型轴 加工表面 零件图号 备注 外形铣削及一般挖槽、曲面的粗 加工 岛屿深度挖槽 钻孔 曲面的精加工 编制 ××× 审核 ××× 批准 ××× ××年×月×日 共1页 第1页 切削用量包括：切削速度（主轴转速）、进给速度、背吃刀量和侧吃刀量。
粗加工时，首先选取尽可能大的背吃刀量；其次，根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度；
精加工时，首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次，根据已加工表面的粗糙度要求，选择尽较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，选择较高的切削速度； （1）背吃刀量(端铣)或侧吃刀量(圆周铣)
背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸； 侧吃刀量ae为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸。 （2）进给量与进给速度vf
铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量fz( 单位为 mm/z) 的关系 ：
vffnfzzn
（3）切削速度vc
铣削的切削速度与刀具耐用度T 、每齿进给量fz 、背吃刀量ap 、侧吃刀量ae以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。
综合前面分析的各项内容，并将其填入表3.1.6所示的数控加工工艺卡片。
表3.1.6 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 - 10 -
工序号 001 工步号 1 2 3 4 5 6 7 8 外形铣削 程序编号 工序内容 夹具名称 虎钳 使用设备 主轴转进给速度 ㎜/min 400 400 400 400 400 200 80 200 车间 背吃刀量/ mm 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1 0.5 备注 自动 自动 自动 自动 自动 自动 自动 刀具名称 速 r/min M8立铣刀 2000 M8立铣刀 2000 M8立铣刀 2000 M8立铣刀 2000 M8立铣刀 2000 M4立铣刀 2000 M5中心钻 1000 M6球头刀 1000 批准 ××× R30半圆挖槽（一般挖槽） R25半圆挖槽（一般挖槽） R18半圆平面铣削 曲面粗加工-平行铣削 挖槽（使用岛屿深度挖槽） 钻孔 曲面精加工-平行铣削 ××× 编制 ××× 审核 ××年×月×日 共1页 第1页 第五节 数控铣床加工程序编制
根据工艺路线进行编程：
⑴外形铣削外轮廓—左边R30半圆的挖槽加工—右边R25半圆的挖槽加工—左边R18半圆的平面铣削加工—中间曲面粗加工（平行铣削）； % X20. Y-34.5 X0. G0 G90 X-5. Y40.5 I-34.5 J0. X20. S2000 M3 Z80.
Z5.
G1 Z-1.5 F100. X0. F200. X20.
G2 X60.5 Y0. I0. J-40.5 X20. Y-40.5 I-40.5 J0. G1 X-20.
G2 X-60.5 Y0. I0. J40.5
X-20. Y40.5 I40.5 J0. G1 X-5. Y34.5
X0. X20.
G2 X54.5 Y0. I0. J-34.5
X-20. Y40.5 I40.5 J0. G1 X-5. Y34.5
X0. X20.
G2 X54.5 Y0. I0. J-34.5 ...... „„ „„
X-4.024 Y29.932 Z-9.746 Y-29.932
X-4.268 Y-29.938 Z-9.861 Y29.938
X-4.512 Y29.94 Z-9.94 Y-29.94 X-4.756 Z-9.985 Y29.94
G1 X-20.
G2 X-54.5 Y0. I0. J34.5
X-20. Y34.5 I34.5 J0. G1 X-5. Y40.5 Z-3. F100. X0. F200. X20.
G2 X60.5 Y0. I0. J-40.5
X20. Y-40.5 I-40.5 J0. G1 X-20.
G2 X-60.5 Y0. I0. J40.5
X-20. Y40.5 I40.5 J0. G1 X-5. Y34.5
G2 X54.5 Y0. I0. J-34.5 X20. Y-34.5 I-34.5 J0. G1 X-20.
G2 X-54.5 Y0. I0. J34.5 X-20. Y34.5 I34.5 J0. G1 X-5. Y40.5 Z-4.5 F100. X0. F200. X20.
G2 X60.5 Y0. I0. J-40.5 X20.
Y-40.5
I-40.5 J0. G1 X-20.
G2 X-60.5 Y0. I0. J40.5
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X-5. Y29.945 Y-29.945 Z80. Z-10. G0 Z5. M9
⑵左边R23半圆与R18半圆间的挖槽加工（使用岛屿深度挖槽）； % I-34.5 J0. G2 X54.5 Y0. I0. S2000 M3 G1 X-20. J-34.5 Z80. G2 X-54.5 Y0. I0. X20. Y-34.5 Z5.
J34.5
I-34.5 J0. G1 Z-1.5 F100. X-20. Y34.5 I34.5 G1 X-20.
X0. F200. J0. G2 X-54.5 Y0. I0. X20.
G1 X-5. J34.5
G2 X60.5 Y0. I0. Y40.5 X-20. Y34.5 I34.5 J-40.5
Z-3. F100. J0. X20. Y-40.5 X0. F200. G1 X-5. I-40.5 J0. X20.
Y40.5 G1 X-20.
G2 X60.5 Y0. I0. Z-4.5 F100. G2 X-60.5 Y0. I0. J-40.5
X0. F200. J40.5
X20. Y-40.5 X20.
X-20. Y40.5 I40.5 I-40.5 J0. G2 X60.5 Y0. I0. J0.
G1 X-20.
J-40.5
G1 X-5.
G2 X-60.5 Y0. I0. X20. Y-40.5 G-1 X-5. Y34.5 J40.5
I-40.5 J0. Z-1.5 X-20. Y40.5 I40.5 G1 X-20.
X0. J0.
G2 X-60.5 Y0. I0. X20.
G1 X-5. J40.5
G2 X54.5 Y0. I0. Y34.5 X-20. Y40.5 I40.5 J-34.5 X0. J0. X20.
Y-34.5
X20.
„„ ⑶右边4个R2.5孔的钻孔加工； % G1 X-5. Z-3. F100. S2000 M3 G-1 X-5. Y34.5 X0. F200. Z80. Z-1.5 X20.
Z5.
X0.
G2 X60.5 Y0. I0. G1 Z-1.5 F100. X20.
J-40.5 X0. F200. G2 X54.5 Y0. I0. X20.
Y-40.5
X20.
J-34.5 I-40.5 J0. G2 X60.5 Y0. I0. X20.
Y-34.5
G1 X-20.
J-40.5
I-34.5 J0. G2 X-60.5 Y0. I0. X20. Y-40.5 G1 X-20.
J40.5
I-40.5 J0. G2 X-54.5 Y0. I0. X-20. Y40.5 I40.5 G1 X-20.
J34.5
J0.
G2 X-60.5 Y0. I0. X-20. Y34.5 I34.5 G1 X-5. J40.5
J0.
Y34.5 X-20. Y40.5 I40.5 G1 X-5. X0. J0.
Y40.5
X20.
12
G00 X0. Y0. Z30. M30 „„ „„ Z-9.584 Y29.928
X-4.024 Y29.932 Z-9.746 Y-29.932
X-4.268 Y-29.938 Z-9.861 Y29.938
X-4.512 Y29.94 Z-9.94 Y-29.94 X-4.756 Z-9.985 Y29.94 X-5. Y29.945 Z-10. Y-29.945 G0 Z5. Z80. M9
G00 X0. Y0. Z30. M30
G2 X54.5 Y0. I0. J-34.5
X20. Y-34.5 I-34.5 J0. G1 X-20.
G2 X-54.5 Y0. I0. J34.5
X-20. Y34.5 I34.5 J0. G1 X-5. Y40.5 Z-4.5 F100. X0. F200. „„ „„ „„
X-3.537 Y29.928 Z-9.358 Y-30. Z-9.357 X-3.78 Z-9.584 Y29.928
X-4.024 Y29.932 Z-9.746 Y-29.932
X-4.268 Y-29.938 Z-9.861 Y29.938
X-4.512 Y29.94
Z-9.94 Y-29.94 X-4.756 Z-9.985 Y29.94 X-5. Y29.945 Z-10. Y-29.945
G0 Z5. Z80. M9
G00 X0. Y0. Z30. M30
⑷中间曲面精加工（平行铣削）； % S2000 M3 Z80. Z5.
G1 Z-1.5 F100. X0. F200. X20.
G2 X60.5 Y0. I0. J-40.5 X20. Y-40.5 I-40.5 J0. G1 X-20.
G2 X-60.5 Y0. I0. J40.5
X-20. Y40.5 I40.5 J0.
G1 X-5.
G-1 X-5. Y34.5 Z-1.5
X0. X20.
G2 X54.5 Y0. I0. J-34.5 X20.
Y-34.5
I-34.5 J0. G1 X-20.
G2 X-54.5 Y0. I0. J34.5
X-20. Y34.5 I34.5 J0.
G1 X-5. Y40.5
Z-3. F100. X0. F200. X20.
G2 X60.5 Y0. I0.
J-40.5 Y34.5
X20. Y-40.5
X0. I-40.5 J0.
X20. G1 X-20.
„„ G2 X-60.5 Y0. I0. „„ J40.5
„„ X-20. Y40.5 I40.5 Z-9.358 J0. Y-30. G1 X-5. Z-9.357 Y34.5 X-3.78 X0.
Z-9.584
X20.
Y29.928
G2 X54.5 Y0. I0. X-4.024 Y29.932 J-34.5 Z-9.746 X20. Y-34.5 Y-29.932
I-34.5 J0. X-4.268 Y-29.938 G1 X-20.
Z-9.861 G2 X-54.5 Y0. I0. Y29.938
J34.5
X-4.512 Y29.94 X-20. Y34.5 I34.5 Z-9.94 J0.
Y-29.94 G1 X-5. X-4.756 Y40.5
Z-9.985 Z-4.5 F100. Y29.94 X0. F200. X-5. Y29.945 X20.
Z-10. G2 X60.5 Y0. I0. Y-29.945 J-40.5 G0 Z5. X20.
Y-40.5
Z80.
I-40.5 J0. M9
G1 X-20.
G00 X0. Y0. Z30. G2 X-60.5 Y0. I0. M30
J40.5
X-20. Y40.5 I40.5 J0.
G1 X-5.
13
数控铣削加工操作步骤：
⑴准备工作： 机床回参考点，确认机床坐标系；装夹刀具。 ⑵装夹工件毛坯 ：
通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致 ⑶对刀测量
用四边分中法进行对刀测量,方法如下:
X轴对刀：主轴正转，移动工作台分别碰X轴左、右边记录数值，取其数值之差的中间值，在中间值所在的位置零点偏置X轴，则完成X轴的对刀。 Y轴对刀：与X轴同理。
Z轴对刀：主轴停止正转，工作台移动到主轴正下方，用直径为φ10的标准测量棒对刀，将棒料置于工件表面上用手来回水平晃动，同时Z轴向移动主轴，一直到刀具几乎碰到棒料，即棒料在工作台与刀具之间几乎不能水平移动为止，则完成Z轴对刀。 ⑷程序输入及调试
在主菜单下按F2键选择“程序编辑”→“文件管理”→“新建文件”进行。之后在光标处输入程序号并回车，然后即可开始输入编辑程序。程序编写完成后可按F4功能键保存。空运行进行调试。 ⑸加工成品
调出已有的程序，进行自动加工。过程中注意切削液对准加工面。 ⑹校对设定值
用游标卡尺进行测量，对照零件图纸测量尺否达到该尺寸的公差。
第四章 典型轴类零件的加工
第一节 轴类零件加工工艺分析
（1） 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。
（2）毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。
（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。
用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。
当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。
数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。
（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直--毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。
切断---用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。
车端面和钻中心孔—对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。
（5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。
（6） 加工工序的划分一般可按下列方法进行：
①刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。
②以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。
③以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。
（7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：
- 15 -
①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
②先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。
③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。
④在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。
在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。
（8）走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。
第二节 典型轴类零件加工工艺
（1）确定加工顺序及进给路线
加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工：粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。
（2）选择刀具
1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。
2) 粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.
3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm） 4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀. （3）选择切削用量
表3-5切削用量选择
粗车外圆 精车外圆 粗车螺纹 主轴转速s/(r/min) 800 800 70 进给量f/(mm/r) 0.1 0.05 1.5 背吃刀量ap/mm 1.5 0.2 0.4 - 16 -
精车螺纹 切槽 70 115 1.5 0.04 0.1 数控加工刀具卡片
表3-1 刀具卡片 产品名称或代号 序号 刀具号 1 2 3 4 T01 T02 T03 T04 硬质合金端面45度车刀 硬质合金90度放型车刀 硬质合金车槽刀 60度硬质合金外螺纹车刀 1 1 1 1 粗、精车端面 粗、精车外轮廓 切槽 粗、精车螺纹 左偏刀 刀具规格名称 零件名称 数量 加工表面 备注 典型轴 零件图号 用以上数据编制工艺卡如下：
表3-2 数控加工工艺卡
- 17 -
单位名称 工序号 001 工步号 1 2 车端面 粗车外轮廓 程序编号 O1111 产品名称或代号 零件名称 典型轴 零件图号 车间 数控车间 背吃刀量mm 备注 夹具名称 三爪自定心卡盘 刀具号 T01 T02 45度刀 90度防型刀 刀具规格 主轴转速r/min 500 800 使用设备 Cjk6032 进给速度mm/r 工步内容 0.1 0.1 1.5 手动 自动 3 精车外圆轮廓 T02 90度防型刀 800 0.05 0.2 自动 4 切槽 程序编号 02222 工步内容 T03 切槽刀 115 0.04 使用设备 Cjk6032 车间 自动 工序号 002 工步号 1 2 夹具名称 三爪自定心卡盘 刀具号 刀具规格 主轴转速r/min 45度刀 90度防型刀 500 800 数控车间 背吃刀量mm 备注 进给速度mm/r 车端面 粗车外轮廓 T01 T02 0.1 0.1 1.5 手动 自动 3 精车外圆轮廓 T02 90度防型刀 800 0.05 0.2 自动 4 5 切退刀槽 粗车螺纹 T03 T04 切槽刀 60度外螺纹刀 115 70 0.04 1.5 0.4 自动 自动 6 精车螺纹 T04 60度外螺纹刀 70 1.5 0.1 自动 编制
审核 批准 年 月 日 共 页 第页 第三节 加工坐标系设置
（1）建立工件坐标系
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图
1-3坐标系设定
（2）试切法对刀
在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀尖点在工件坐标系中的位置，即通常所说的对刀问题。在数控车床上，目前常用的对刀方法为试切对刀法。
将工件安装好之后，先用MDI方式操作机床，用已选好的刀具将工件端面车一刀，然后保持刀具在纵向（Z）尺寸不变，沿横向（x）退刀。当取工件右端面O为工件原点时，对刀输入为Z0，如图3-4（a）用同样的方法，再将工件的表面车一刀，然后保持刀具在横向上的尺寸不变，从纵向退刀，停止主轴转动，再量出工件车削后的直径如图3-4（b）根据长度和直径，既可确定刀具在工件坐标系中的位置。其他各刀都需要进行以上操作，从而确定每把刀具在工件坐标系中的位置。
图3-4（a） Z轴方向对刀
图3-4（b） X轴方向对刀
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（3）选择切削用量
表3-5切削用量选择 粗车外圆 精车外圆 粗车螺纹 精车螺纹 切槽 主轴转速s/(r/min) 800 800 70 70 115 进给量f/(mm/r) 0.1 0.05 1.5 1.5 0.04 背吃刀量ap/mm 1.5 0.2 0.4 0.1 为了螺纹容易配合，螺纹M25×1.5在车削大径时，加工到直径Φ24.7mm，总背吃刀量去0.65P=（0.65×1.5）mm=0.975mm.
第四节 手工编程
工件右端加工
O1111；
M06 X200 Z100； 建立工件坐标系 T0202; 调用2号刀
M03 S800; 主轴以800r/min正转
G00 X60 Z5; 到循环加工起点 G71 U.1.5 R1 P01 Q02 X0.2 Z0.08 F80; 粗加工循环 N01 G00 X39 Z2； 到精加工起点 G01 X39 Z0 F40; 精加工轮廓开始 G01 X39 Z0 C2 倒角C2 Z-26; 加工Φ39 G03 X35 Z-56.46 R24; 加工SΦ48圆弧 G02 X35 Z-70 R9; 加工R9圆弧 G01 Z-75; 加工Φ35
X45.29; 加工Φ35外径左端面至斜 线部分 X52 Z-94; 加工斜线部分 N02 Z-113; 精车循环结束 G00 X55 Z100; 到换刀点
M06 T0303 M03 S115 M08； 换3号切槽刀,打开切削液 G00 X55 Z2；
刀具起切的安全点
G00 X55 Z-89； 切槽切入点 G01 X39 F5； 切槽
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G01 X55 F20； 切槽退刀 G01 Z-82； 切槽切入点 G01 X39 F5； 切槽 G01 X55 F20； 切槽退刀 G00 Z-18； 切槽切入点 G01 X35 F5； 切槽切入点 G01 X50 F20； 切槽退刀
G00 X55 Z100 M09； M05； M30；
工件左端加工 O2222
T0202 M03 S800； G00 X55 Z2； G71 U1.5 R1 P01 Q02 X0.2 Z0.08 F80；N01 G00 X50 Z2； G01 X0 Z0 F40； G01 X24.7 Z0 C2； G01 Z-33； G01 X52 Z-33 C2； N02 G01 Z-35； G00 X100 Z100； M05； M30； T0303 M03 S115 ； G00 X30 Z2； G00 Z-28； G01 X21 F5 ； G01 X30 F20； G00 X50 Z100； M05； M30 ； T0404 M03 S70； 回换刀点,关闭切削液
主轴停止 程序结束 换2号外圆刀 主轴800r/min 刀具起切的安全点 外径粗精车循环 精车循环开始 开始加工 倒角 车Φ25 倒角
精车循环结束 换刀点 主轴停止 程序结束 换3号切槽刀 刀具起切的安全点 切槽切入点 切槽 退刀 回换刀点 主轴停止 程序结束 换4号螺纹刀
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G00 X25 Z2 ； 刀具起始安全点 G76 C1 A60 X23.056 Z-26 K0.974 U0.1 V0.1 Q0.4 F1.5;
螺纹车削循环,C为精车次数,螺纹刀具角度,X为最终螺纹X轴小径,Z为最终螺纹Z轴长度,,K为牙型高,U精加工余量,V最大加工量,Q第一刀最大背吃刀量,F为导程.
G01 X40； 退刀 G00 X100 Z100； 回换刀点 M05； 主轴停止 M30； 程序结束
第五章 结束语
在数控车削加工中经常遇到的轴类零件,本设计论文中采用含螺纹零件进行编程设计,
在螺纹车削编程中要注意,数控车床主轴上必须安装有脉冲编码器测定主轴实际转速,从而实现主轴转一转刀具进给一个螺纹导程的同步运动,从螺纹粗车到精车,主轴的转速必须保持不变. 该特殊轴零件结构，有螺纹、倒角、圆弧、槽等。该编程螺纹车削采用螺纹加工循环指令G76,用该指令编程可以不用写那么多步程序，省去了很多编程时间。数控加工的基本编程方法是用点定位指令编写接近或离开工件等空行程轨迹，要用插补指令编写工件轮廓的切削进给轨迹。
几个星期以来，从开始到毕业设计完成，每一步对我们来说都是新的尝试和挑战，在做这次毕业设计过程中使我学到很多，我感到无论做什么事情都要真真正正用心去做，才会使自己更快的成长。我相信，通过这次的实践，我对数控的加工能进一步了解，并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。
第六章 致谢词
本论文在张翠娟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。
- 22 -
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。
参考文献
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第七章 附录
二维零件图 三维零件图
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