数控车床加工工艺设计

摘 要

数控技术是发展高新技术产业和尖端工业使用的最基本的装备。

当今世界各成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

现在数控机床的拥有量和水平已成为衡量一个国家工业化的重要标志，因此我国政府正积极采取各种有效措施大力发展我国的数控产业，把发展数控技术作为振兴机械工业的重中之重。

本毕业论文首先介绍了数控技术的发展趋势及本论文研究的意义、

背景并对不仅介绍了数控车削加工的相关内容还囊括了零件图的分析、工件的定位、

工序

,

关键词：数控技术、车削加工、加工工艺、程序编制。

Abstract

The abstract numerical control technology is the development emerging high-tech industry and the state-of-art industry use technology and the most basic equipment. Now the various countries mechanical manufacturing industry widespread application numerical control technology, sharpens the manufacturing capacity and the level, the enhancement to the dynamic changeable market adaptive and the centralism competitive ability, vigorously develops take the numerical control technology as the core advanced manufacture technology, has become world each developed country to add the book fast economy development, the enhancement comprehensive national strength and the national status important way.

Now, the numerical control engine bed capacity and the level have become weighs a national industrialization the important symbol, therefore our country government positively takes each kind of effective action vigorously to develop our country numerical control industry, the development numerical control technology took the promotion mechanical industry heavy center is heavy.

This graduation thesis first introduced studied the significance and the background and to the numerical control technology development tendency and this article has carried on the comprehensive elaboration to the topic content and the request; Then elaborated the complex components processing craft, not only introduced the numerical control turning processing related content also included the detail drawing analysis, the work piece localization, the working procedure determination, the cutting tool design and the choice as well as the craft route system grades; Then is in carries on the craft analysis to this topic components, the compilation processing procedure, and carries on the simulation to the procedure, the numerical control processing and to processes the result the examination; Finally was this graduation project conclusion are partial, induces and summarizes this graduation project content and the process.

Key words: Numerical control technology 、turning processing 、processing craft 。

目录

第一章 数控机床„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.1数控机床的概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.2 数控机床的简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.3数控机床的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5

1.4 数控车床概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

第二章 数控车削加工工艺的制定„„„„„„„„„„„„„„„10

2.1机床的合理选用„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10

2.2数控加工零件的工艺性分析„„„„„„„„„„„„„„„„10

2.3加工方法的选择与加工方案的确定 „„„„„„„„„„„„10

2.4工艺与工步的划分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

2.5零件的安装与夹具的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„12

2.6刀具的选择与切削用量的确定„„„„„„„„„„„„„„„13

2.7对刀点和换刀点的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

2.8工艺加工路线的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13

第三章 简介配合件编程与加工„„„„„„„„„„„„„„„„15

3.1配合件编程与加工的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„15

2.2课题研究的意义„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„16

第四章 典型零件的数控车削加工工艺分析„„„„„„„„„17

4.1轴类零件工艺方案分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„17

4.2 典型套类零件工业分析„„„„„„„„„„„„„„„„„22

第五章 结果分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29

5.1零件的精度与尺寸检验 „„„„„„„„„„„„„„„„„29

5.2产生误差的主要因素„„„„„„„„„„„„„„„„„„„29

第六章 制图软件介绍„„„„„„„„„„„„„„„„„„„30

第七章 结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„35

第八章 致谢„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„36

第九章 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„

第一章 数控机床

1.1 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。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。

1.2数控机床的组成

数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。图1-1所示为开环控制的数控机床框图

图1-1 数控机床的组成

1.2.1数控机床的分类

（一） 按工艺用途

（1）一般数控机床

（2）数控加工中心数控机床

（3）特种数控机

（二）按数控机床的运动轨迹分类

（1）点位控制数控机床

（2）点位直线控制数控机床

（3）轮廓控制数控机

（三）按伺服系统的控制方式分类

（1）开环控制数控机床

（2）闭环控制数控系统

（3）半闭环控制数控机床

（四）按数控装置分类

数控机床若按其实现数控逻辑功能控制的数控装置来分，有硬线数控和软线数控两种

1.3 数控车床概述

数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。

1.3.1 数控车床的用途和分类

（一） 数控车床的用途

数控车床常用来加工轴类零件或盘类零件，能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，且特别适合加工形状复杂的轴类零件或盘类零件。

数控车床具有加工灵活、通用性强、能适合产品的品种和规格频繁的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛应用 以机械制造业

（二） 数控车床的分类

（1） 按车床主轴位置分类

1） 立式数控车床：立式车床简称数控立床，其车床主轴垂直于水平面，具有一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。

2） 卧式数控机床：卧式数控机床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导

（2）按加工零件的基本类型分类

1） 卡盘式数控机床，卡盘式数控机床没有尾座。

2） 顶尖式数控机床，配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及

直径不太大的盘式类零件。

（3）按刀架数量分类

1）单刀式数控机床

2）双刀式数控机床

（4）按功能分类

经济型数控机床、普通数控机床、车削加工中心等

1.3.2 数控车床的特点和发展

（1）高精度 数控车床控制系统的性能不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。

（2）高效率 随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、传动功率不断提高，使得新型数控车床的空转动时间大为缩 短。

（3）高柔性 数控车床具有高柔性，适合70%以上的多品种、小批量零件自动加工。

（4）高可靠性 随着数控系统性能的提高，数控机床无故障时间缩短。

（5）工艺能力强 能用于粗加工也能用于精加工，可以在一次装夹中完成全部或大部分工序。

（6）模块化设计 数控车床的制造采用模块化原则设计。

现代数控车床技术还不断向前发展着，其发展趋势如下：随着数控系统、机床结构和刀具材料的技术发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主轴转速、刀架快速移动以及转位换刀速度；工艺和工序将更加复合化和集中化，数控车床向多主轴、多刀架加工方向发展；为实现长时间无人化操作，数控车床向全自动化方向发展；机床的加工精度向更高方向发展。同时数控车床也向简易性发展。

1.3.3 数控车床的基本组成

数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。

1.3.4 数控车床的布局

数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而床身结构和导轨的布局形式则发生了根本变化，这是因为其直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观所致。

数控车床的床身结构和导轨有多种形式，主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等，其 布局形式 如图 1-2所示 ： a ） 为平床身 ， b ） 为斜床身 ， c ）为平床身斜滑板 ， d ） 为立床身。

图1-2 数控车床的床身、导轨结构

第二章 简介配合件编程与加工

2.1配合件编程与加工的特点

随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的应用，成为目前应用最广泛的数控机床之一。但是，要充分发挥数控车床的作用，关键是编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。对于几何形状复杂的零件，以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。

根据不同的需要和结合加工的图纸要求，传统的加工无法达到足够的精度要求。比如，我们在加工要求精度比较高的配合零件时，这就往往在数控机床来加工完成。配合件在手工编程时要特别注意配合公差的问题，所谓的公差就是指加工完成之后，得到加工精度在图纸指定的范围之内，而零件之间能够彼此结合起来。因此，我们在手工编程时应注意以下问题：

（一） 正确选择程序原点

在数控车削编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立一个工件坐标系。工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的

加工误差小等条件。为了提高零件加工精度，方便计算和编程，我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

（二）合理选择进给路线

进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的

（三） 准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合理选用

在FANUC0-TD 数控系统中，数控车床有十多种切削循环加工指令，每一种指令都有各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的编程方法也不同，我们在选择的时候要仔细分析，合理选用，争取加工出精度高的零件

（四）灵活使用特殊G 代码，保证零件的加工质量和精度

2.2课题研究的意义

配合件的编程与加工不仅结合了传统的加工知识，也在电气、机械等方面都需要有一定的了解和掌握，这就对操作者不能局限于单一的专业知识，而是应从多方面、全方位地去攻关，这既锻练了一个人的操作能力，也提高了其专业技能，使其成为一个多层次的技能人才，这对于其今后的发展都有相当大的帮助，而且也会从侧面带来这个行业的发展和进步。数控编程与加工随着社会的发展而不断地完善而应用广泛，其在提高加工效率和质量方面是以往机床加工无法比拟的，因而，数控编程与加工越来越来被各行业清睐和重视。

第三章 数控车削加工工艺的制定

3.1机床的合理选用

数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件：

(1)多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。

(2）轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零件。

(3）用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。

(4）需要多次改型的零件。

(5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。

(6）需要最短生产周期的急需零件。

3.2数控加工零件的工艺性分析

（1）零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则

（2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点

3.3加工方法的选择与加工方案的确定

（一）加工方法的选择

加工方法的选择原则是：同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及现有生产设备等实际情况。

（二）确定加工方案的原则

零件上精度要求较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对于这些表面，要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终的加工方案。

确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑到数控机床使用的合理性和 经济性，并充分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。

3.4工艺与工步的划分

（一）工序的划分

（1）以零件的装夹定位方式划分工序 由于每个零件结构形状不同，各个表面的技术要求也不同，所以在加工中，其定位方式就各有差异。一般加工零件外形时，以内形定位；在加工零件内形时以外形定位。可根据定位方式的不同来划分工序。

（2）按粗、精工序划分加工

根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来进行划分工序，即先进行粗加工，再进行精加工。此时可以使用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其它表面。

为了减少换刀次数，缩短空行程运行时间，减少不必要的定位误差，可以按照使用相同刀具来集中加工工序的方法来进行零件的加工工序划分。尽可能使用同一把刀具加工出能加工到的所有部位，然后再更换另一把刀具加工零件的其它部位。在专用数控机床和加工中心中常常采用这种方法。

（二）工步的划分

工步的划分主要从加工精度和生产效率两方面来考虑。在一个工序内往往需要采用不同的切削刀具和切削用量对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述复杂的零件，在工序内又细分为工步。工步划分的原则是：

（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行。

（2）对于既有铣削平面又有镗孔加工表面的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工。因为按此方法划分工步，可以提提高孔的加工精度。因为铣削平面时切削力较大，零件易发生变形。先铣平面后镗孔，可以使其有一段时间恢复变形，并减少由此变形引起对孔的精度的影响。

（3）按使用刀具来划分工步。某些机床工作台的回转时间比换刀时间短，可以采用按使用刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。

3.5零件的安装与夹具的选择

（一）定位安装的基本原则

（1）力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一。

（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。 （3）避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。 （2）选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两点要求：一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还应该考虑以下几点： （二）选择夹具的基本原则

数控加工的特点对夹具提出了两点要求：一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还应该考虑以下几点：

（1）当零件加工批量不大时，应该尽量采用组合夹具、可调式夹具或其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。

（2）在成批生产时才考虑使用专用夹具。

（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。 （4）夹具上各零部件应该以不妨碍机床对零件各表面的加工。夹具要敞开，其定位夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。

3.6刀具的选择与切削用量的确定

（一）刀具的选择

数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。

（二）切削用量的确定

合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑加工成本。半精加工和精加工时，一般应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和经济性和加工成本。

（1）确定切削深度t （mm ）。 在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应

以最少的进给次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生产效率。

（2）确定切削速度V （m/min）。 加大切削速度，也能提高生产效率。但提高生产效率的最有效措施还是应尽可能采用大的切削深度t 。

（3）确定进给速度f （mm/min或mm/r）。 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与零件的材料性质来选取。当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度f 应该选择得小些。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能决定，并与数控系统脉冲当量的大小有关。

3.7对刀点和换刀点的确定

选择对刀点的原则是：

（1）选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制。 （2）对刀点在机床上容易校准。 （3）加工过程中便于检查。 （4）引起的加工误差小。

3.8工艺加工路线的确定

确定工艺加工路线的原则是：

（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。 （2）方便数值计算，减少编程工作量。 （3）缩短加工运行路线，减少空运行行程。

在确定工艺加工路线时，还要考虑零件的加工余量和机床、刀具的刚度，需要确定是一次走刀，还是多次走刀来完成切削加工，并确定在数控铣削加工中是采用逆铣加工还是顺铣加工等。

第四章 典型零件的得数控车削加工工艺

分析

4.1轴类零件工艺方案分析

（一）零件图

图4-1

（二） 零件图的分析

该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹、孔等组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢Φ50mm ×120mm ，热处理：调制处理，HRC25-35无硬度要求。

（三） 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1:5和一处圆弧切点，在编程时要求出其坐标（29.7,0） （34,16.5） （46,22.5）。

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。 （四） 确定加工方案

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。

毛坯先夹持右端，车左端轮廓50mm 处，左端加工Φ46mm 、Φ29.7mm 、斜度为1:5的斜面、R6圆弧、钻Φ20mm 孔、镗Φ20mm 孔及C1.5倒角。调头装夹已加工Φ46mm 外圆，右端加工Φ36mm 、切退刀槽、加工螺纹M27×1.5、Φ20mm 、S Φ20mm 、及各倒至尺寸。 该典型轴加工顺序为：

预备加工—车端面—粗车左端轮廓—精车左端轮廓—钻孔—粗镗孔—精镗孔—工件调头—粗车右端轮廓—精车右端轮廓—切退刀槽—粗车螺纹—精车螺纹。

（五） 确定定位基准和装夹方式：

（1）定位基准：确定胚料轴线和外圆面为定位基准。 （2）装夹方案：采用三爪自定心卡盘定心夹紧。 （六） 确定加工顺序及进给路线：

加工顺序按由粗到精，由近到远的原则确定。即先从右到左进行粗车（留 0.25 mm精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。 （七） 刀具选择

（1）选用Φ5mm 中心钻钻削中心孔。 （2）选用Φ20mm 高速钢麻花钻。

（3）粗车及平端面选用90°硬质合金车刀。 （4）选用宽为5mm 的切槽刀。

（5）螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖圆弧半径小于最小圆弧半径，取0.15—0.2 mm为宜。

将所选用的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表）, 以便于编程和操作

管理。

表4-1

（八）切削用量选择

（1）背吃刀量选择，轮廓粗车循环时选3mm ，精车选0.25mm ，螺纹粗车选0.4 mm，逐刀减少，精车为0.1 mm。

（2）主轴转速的选择，车直线和圆弧时，选粗车切削速度为90m/min，精车切削速度120m/min，然后利用公式计算主轴转速得：粗车：500r/min，精车：1200 r/min

（3）进给速度的选择，查表选择粗车，精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4 mm/r，精车每转进给零为0.15 mm/r，最后根据 公式计算粗车，精车进给速度分别为200 mm/min，180 mm/min。 综合前面分析的各项内容，并将其填入数控加工工艺卡片，此表示编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序，工步内容，各工步所用的刀具及切削用量。

表4-2

（九） 轴类零件手动编程 左端加工程序：

O0020 N001 N002

G21 G99 G97 G40； M03 S500 T0303；

程序号

初始化程序

主轴正转，转速500, 3号刀及刀

N003 N004 N005 补

G00 X52 Z2； 快速定位循环起点（52,2） G71 U1.0 R0.5； 粗车外轮廓 G71 P006 Q010U0.3 W0.1 F0.15； 粗车，X 向余量0.3mm ，Z 向余量0.1

N006 G01 X29.7 Z0； N007 X40 Z-16.5； N008 G02 U6 W-6 R6； N009 G01 Z-50； N010 U2； N011 G00 X31 Z2； N012 G70 P006 Q010 F0.15； N013 G00 X100 Z50； N014 MO3； N015

M05；

调头后右端加工程序：

O0021

N001 G21 G99 G97 G40； N002 M03 S500 T0303； N003 G00 X52 Z2； N004 G71 U1.0 R0.5； N005 G71 P006 Q018U0.3 W0.1 F0.15；N006 G01 X0 Z2； N007 G03 X20 Z-10 R10； N008 G01 Z-26.5； N009 X25； N010 U2, Z-1； N011 W-22； N012 X32； N013 G03 U4 W-2 R2； N014 G01 W-13； N015 X44； N016 U2 W-1； N017 Z-68； N018 G00 X100 Z50； N019 X0 Z2 N020 G70 P006 Q018F0.15； N021

G00 X100 Z50； mm

直线走刀至点（29.7，0） 直线走刀至点（40，-16.5） 顺时针走刀至（46，,-22.5），半径

为R6 mm

直线走刀至（46，-50） 直线走刀至（48，16.5） 快速定位至循环起点 精车外轮廓 退刀至换刀点 主轴停转 程序停止

程序号

初始化程序 主轴正转，转速500, 3号刀及刀

补

快速定位循环起点（52,2） 粗车外轮廓 粗车，X 向余量0.3mm ，Z 向余量0.1

mm

直线走刀至循环起点（0,2） 逆时针走刀至点（20，-10）;R6 直线走刀至点（20，-26.5） 直线走刀至点（25，-26.5） 直线走刀至点（27，-27.5） 直线走刀至点（25，-49.5） 直线走刀至点（32，-49.5） 逆时针走刀至点（36，-51.5）;R2 直线走刀至点（36，-64.5） 直线走刀至点（44，-64.5） 直线走刀至点（46，-65.5） 直线走刀至点（46，-68.5） 快速定位至换刀点 快速定位至循环起点 精车外轮廓 快速定位至换刀点

N022 N023 N024 N025 N026 N027 N028 N029 N030 N031 N032 N033 N034 N035 N036 N037 N038

G21 G99 G97 G40； M03 S500 T0505； G00 X38 Z-49.5； G01 X23； X38；

G00 X100 Z50； G21 G99 G97 G40； M03 S800 T0606； G00 X30 Z-25；

G92 X26.2 Z-47 F1.5； X25.7； X25.4； X25.2； X25.05；

G00 X100 Z50； MO3； M05； 初始化程序

主轴正转，转速500, 5号刀及刀补

快速定位至槽的位置 切槽

退刀至点（38，-49.5） 快速定位至换刀点 初始化程序

主轴正转，转速800, 6号刀及刀补

快速定位至点（30，-25） 加工螺纹 加工螺纹 加工螺纹 加工螺纹 加工螺纹

快速定位至换刀点 主轴停转 程序停止

4.2 典型套类零件工业分析

用数控车床加工如图所示的简单套类零件。工件长度为46mm ；外圆尺寸为64 mm ，粗糙度要求为Ra1.6, 需要进行精加工；内孔：左端为一个长为23 mm （包含C1.5倒角），公称直径为27 mm ，螺距为1.5，公差等级为6H 的普通螺纹；右端为斜度为1:5的锥孔，R6的圆角，锥孔粗糙度为Ra1.6，需要进行精加工。

图4-2

（一） 套类零件的分析

图中所示为简单套类零件，其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，零件尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求；轮廓描述清楚完整；零件材料为45号钢，加工切削性能较好，热处理：调制处理，HRC25-35无硬度要求。

套类零件是机械加工中常见的一种加工形式，套类零件除尺寸、形状精度外，内孔一般作为配合和装配基准，孔的直径尺寸公差等级一般为IT7，精密轴套可取IT6，孔的形状精度应控制在孔径公差以内。对于长度较长的轴套零件，除了圆度要求以外，还应注意内孔面的圆柱度，端面内孔轴线的圆跳动和垂直度，以及两端面的平行度等项要求。 （二）套类零件的装夹方案

套类零件的内外圆、端面与基准轴线都有一定的形位精度要求，套类零件精基准可以选择外圆，但常以中心线及一个端面为精加工基准。对不同结构的套类零件，不可能用一种工艺方案就可以保证其形位精度要求。

根据套类零件的结构特点，数控车加工中可采用三爪卡盘、四爪卡盘或花盘装夹，由于爪卡盘四年定心精度存在误差，不适于同轴度要求高的工件的二次装夹。对于能一次加工完成内外圆端面、倒角、切断的套类零件，可采用三爪卡盘装夹；较大零件经常采用四爪啦盘或花盘装夹；对于精加工零件一般可采用软卡爪装夹，也可以采用心轴上装夹；对于较复杂的套类零件有时也采用专用夹具来装夹。

（三） 刀具的选择

加工套类零件外圆柱面的刀具选择与轴类零件相同。加工内孔是套类零件的特征之一， 根据内孔工艺要求，加工方法较多，常用的有钻孔、扩孔、镗孔、磨孔、拉孔、研磨孔等。 套类零件一般包括内外圆、锥面、圆弧、槽、孔、螺纹等结构。根据加工需要，常用 的刀具还有粗车镗孔车刀、精车镗孔车刀、内槽车刀、内螺纹车刀以及特殊形状的成型车刀等。 （四） 切削用量的选择

根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关

资料选取切削速度与每转进给量，然后计算主轴转速与进给速度（计算过程略），并将结果填入工序卡中。 背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度哟哀求，背吃刀量一般取0.1～0.4㎜较合适。

（五） 切削液的选择

套类零件在数控车加工比轴类零件有更大的难度，由于套类零件的特性使的切削液不易达到切削区域，切削区的温度较高，切削车刀的磨损也比较严重。为了使工件减少加工变形，提高加工精度，应根据不同的工件材料，选择适合的切削液浇注位置。

（六） 填写加工刀具和工序卡

（1） 按加工顺序将各工步的加工内容，所用刀具及切屑用量等填入数控加

工工序卡片中。

（2） 将选定的各工步所用刀具的刀具型号，刀片型号，刀片牌号及刀尖圆

弧半径等填入数控加工刀具卡片。

（3） 将各工步的走刀路线，绘成文件形式的走刀路线图。

数控刀具卡片

表4-4

（七） 套类零件加工编程 O0010 N001 N002

G21 G99 G97 G40； M03 S500 T0404；

程序号

初始化程序

主轴正转，转速500, 4号刀及刀补

N003 N004 N005 G00 X23 Z2； G71 U1.0 R0.5；

G71 P006 Q014 U-0.3 W0.1 快速定位循环起点（23,2） 粗镗内孔 粗镗，X 向余量0.3mm ，Z 向余量0.1 F0.15； N006 G00 X46 Z2； N007 G01 Z0；

N008 G02 X34 Z-6 R6； N09 G01 X29.6 Z-23； N010 X26.55；

N011 X25.05 Z-24.5； N012 Z-46； N013 X0；

N014 G00 Z50； N015 X100； N016 M05；

N017 G21 G97 G99 G40； N018 M03 S800 T0505； N019 G00 X23 Z2；

N020 G70 P006 Q014 F0.15；N021 G00 X100； N022 M05；

N023 G21 G97 G99 G40； N024 M03 S500 T0101； N025 G00 X48Z2； N026 G01 Z-32； N027 U2

N028 G00 Z2； N029 G01 X46.5； N030 Z-32； N031 U4； N032 G00 Z2； N033 X100，Z50； N034 MO3； N035 M05； O0011 N001 G21 G99 G97 G40； N002 M03 S500 T0101； N003 G00 X48Z2； N004

G01 Z-32；

mm

趋近待加工表面 趋近待加工表面

逆时针走刀至（34，-6），半径：R6 直线走刀至点（29.6，-23） 直线走刀至点（26.55，-23） 直线走刀至点（25.05，-24.5） 直线走刀至点（25.05，-46） 退刀至点（0，-46） 快速退刀至Z50 退刀至换刀点 主轴停转 初始化程序

主轴正转，转速800, 换5号刀及刀补

快速定位循环起点（23,2） 精镗孔

退刀至换刀点 主轴停转 初始化程序

主轴正转，转速500, 换1号刀及刀补

快速定位

直线走刀至点（48，-32） 直线走刀至点（50，-32） 快速定位至点（50，2） 直线走刀至点（46.5，2） 直线走刀至点（46.5，-32） 直线走刀至点（50，-32） 快速定位至点（50，2） 快速定位至换刀点 主轴停转 程序停止

程序号（掉头车内螺纹） 初始化程序

主轴正转，转速500,1号刀及刀补 快速定位

直线走刀至点（48，-32）

N026

M05； 程序停止

第五章 结果分析

5.1零件的精度与尺寸检验

零件的加工质量对其工作性能和使用寿命有着较大的影响，现对加工后零件质量分析；

零件的尺寸精度基本得到保证，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因是其加工精度与机床，夹具，刀具本身误差和使用中的调速误差及工件的装夹定位误差以及自己的操作技能水平等多方面因素有关，这些原始误差反映到工件质量上，形成零件的加工误差。

5.2产生误差的主要因素

从零件加工质量分析得出；

（1） 零件出现误差或粗糙度值偏大与刀具，夹具的误差及工件的定位误差有关，机床主轴或因为刀具的装夹不当引起的径向或端面的圆跳动等因素，都会

使工件产生误差。

（2） 夹紧力对加工精度也有影响，工件在加紧时，由于工件的刚度较低加紧的作用力或方向不当，均可造成定位端面不垂直。

（3） 切削用量对加工精度的影响，从零件的表面质量分析，这与合理选择切削用量很有关系，选择较大的切削速度V 适量减小进给量f 。

通过对零件的系统分析得知，零件表面粗糙度值，尺寸精度基本得到保证。之所以出现这些问题与安排加工的工艺过程，刀具的质量，机床的定位，零件的装夹、定位基准的选择以及自己的操作技术水平也有关系。可以通过合理的选择刀具的几何参数，合理的选择切削用量，从而提高零件的加工精

第六章 制图软件介绍

6.1 Auto CAD 制图软件简介

目前使用最为广泛的计算机绘图软件——Auto CAD是由美国Autodesk 公司开发的通用计算机辅助绘图与设计软件。Auto CAD 主要具备了功能强大、易于掌握、使用方便、体系结构开放等特点，能够绘制平面图形与三维图形、标注图形尺寸、渲染图形以及打印输出图纸，深受广大工程技术人员的欢迎。 （一）绘制与编辑平面与三维图形

用户可以使用由Auto CAD2010提供的丰富的绘图命令来绘制直线、构造线、多段线、圆、矩形、多边形、椭圆等基本图形，也可以绘制出各种各样的二维图形。同时，可以通过拉伸、设置标高和厚度等操作就可以轻松地将其转换为三维图形。在Auto CAD2010的轴侧模式下，用户可以轻松绘制出轴侧图。

（二）对图形进行尺寸标注

标注图形尺寸是整个绘图过程中不可缺少的一步。用户可以使用Auto CAD2010在二维或者三维图形的各个方向上方便快速地创建各种类型的标注，Auto CAD2010为用户提供了线性、半径和角度3种基本的标注类型，用户可以进行水平、垂直、对齐、旋转、坐标、基线或连续等标注。另外，用户还可以旋转引线标注、公差标注，以及自定义粗糙度标注。 （三）渲染三维图形

用户可以通过雾化、光源和材质对模型进行渲染，增加其真实感。用户可根据实际需要进行全部或局部渲染，获得最好的效果。 （四）打印输出图纸

Auto CAD2010支持打印输出图形，同时支持将不同格式的图形导入到Auto CAD2010中或者将Auto CAD2010绘制的图形导出成为其他格式使其得以在其他程序中使用。

以上便是Auto CAD2010的基本功能，足见它的功能着实十分强大。这也使得它被广泛应用于各个领域

6.2 SolidWork制图软件简介

SolidWorks 软件是世界上第一个基于Windows 开发的三维CAD 系统，技术创新符合CAD 技术的发展潮流和趋势 （一） solidworks 软件的特点

Solidworks 软件功能强大，组件繁多。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD 解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。

对于熟悉微软的Windows 系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设

计了。SolidWorks 独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks 资源管理器是同Windows 资源管理器一样的CAD 文件管理器，用它可以方便地管理CAD 文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。

在目前市场上所见到的三维CAD 解决方案中，SolidWorks 是设计过程比较简便而方便的软件之一。美国著名咨询公司Daratech 所评论：“在基于Windows 平台的三维CAD 软件中，SolidWorks 是最著名的品牌，是市场快速增长的领导者。”

在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows 风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关的

（二）solidworks 制图步骤 1，轴类零件 （图见P15图4-1-1）

（1） 进入画图界面，选择前视基准面进入草图绘制，绘制如图草图。 （2） 退出草图，特征，旋转凸台，如图。

（3），绘制图一中左端孔：

1）进入特征，异型孔向导，选择直孔，直径为20mm ，深度为30mm, 确定

位置圆心同直径为29.7mm 的外圆圆心重合；

2）以左端面为基准绘制草图，圆心为坐标原点，直径为24mm ，退出草图 拉伸切除，深度为22.5mm 。

3）绘制最左端C1.5的倒角。 （4） 绘制M30×1.5的外螺纹：

1）以直径为27 mm 的圆为基准绘制螺旋线，设置螺距为1.5，深度为21 mm 。退出草图。

2）以上视基准面绘制草图，如图示; 退出草图，特征选择扫描切除，路径设置为螺旋线。完成螺纹绘制。

（5），保存实体并退出绘图界面。

,2， 套类零件 （P21 图4-2-1）,

（1）进入画图界面，选择前视基准面进入草图绘制，绘制草图如图示。

（2）退出草图，特征，旋转凸台，如图示。

（3）

绘制左端M27×1.5-6H 内螺纹。进入异型孔向导，孔类型：直螺纹孔；

标准：GB ；大小：M27；深度：30 mm；孔位置同圆点重合。确定完成内螺纹孔制作。 （4）

保存实体并退出绘图界面

第七章 结论

通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。 结论总结如下：

1. 对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。

2. 在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，

这样可为编程带来不少方便。

3. 有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受

到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。

几个星期以来，从开始到毕业设计完成，每一步对我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知识，我感到无论做什么事情只有真

真正正用心去做，才会使自己有更快的成长和提高。我相信，通过这次的实践，我对数控加工有了进一步了解，使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出精度更高、更复杂的产品。

第八章 致谢

毕业设计能顺利完成，是因为在设计当中我得到了许多人得帮助，杨杏池同学以及指导教师张友莎老师的帮助。通过毕业设计以及论文的撰写是我对所学知识有了更深一层的理解和掌握，有许多以前不明白的问题也弄明白了。感谢辅导老师在百忙时间对我的指点

第九章 参考文献

[1] 刘小年、样月英，《机械制图》，高等教育出版社，2000

[2] 周晓红，《数控加工工艺与设备》，机械工业出版社，2008

[3] 陈以萍、高晓康，《互换性与测量技术》，高等教育出版社，2005

[4] 鲁昌国、何冰强，《机械制造技术》，大连理工大学出版社，2009

[5] 李桂云、冯艳宏，《数控技术应用专业英语》，大连理工大学出版社，2010

[6] 顾晔、楼章华，《数控加工编程与操作》，人民邮电出版社，2009

[7] 娄锐，《数控机床》，大连理工大学出版社，2010

[8] 耿国强、张红松、康士廷，《solidworks2009》 机械工业出版社