1、毕业论文（设计）报告课题：数控车削加工工艺与编程系 部：机械工程系专 业：机械制造与自动化班 级：08 机械 3 班姓 名：常大超学 号：0815100303指导老师：于曰娟20117目录2目 录摘要.1第一章 数控车床介绍.2第二章 数控车削概述.32.1 数控车床的主要加工对象.32.2 数控车床切削用量的选择.42.3 数控车刀的选择.72.4 数控车床编程基础.122.4.1 数控车床编程特点.122.4.2 数控车削加工坐标系.132.4.3 数控车床基本指令.15第三章 综合车削加工实例.183.1 工艺分析及处理.183.2 尺寸计算.193.3 参考程序.19结束语.22致谢.
2、23参考文献.2408 级机械制造与自动化专业毕业论文1数控车削加工工艺与编程摘要：数控车床是数控机床中应用最为广泛的一种机床。数控车床在结构及其加工工艺上都与普通车床相类似，但由于数控车床是由电子计算机数字信号控制的机床，其加工是通过事先编制好的加工程序来控制，所以在工艺特点上又与普通车床有所不同。本章将着重介绍数控车床的加工工艺及其程序编制。关键词：数控车削、加工工艺、程序编制数控车削加工工艺与编程2第一章 数控车床介绍数控车床是数控机床中应用最为广泛的一种机床。数控车床在结构及其加工工艺上都与普通车床相类似，但由于数控车床是由电子计算机数字信号控制的机床，其加工是通过事先编制好的加工程序
3、来控制，所以在工艺特点上又与普通车床有所不同。本章将着重介绍数控车床的加工工艺及其程序编制。08 级机械制造与自动化专业毕业论文3第二章 数控车削概述2.1 数控车床的主要加工对象数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高、具有直线和圆弧插补功能以及在加工过程中能自动变速等特点，因此其加工范围比普通车床宽得多。凡是能在数控车床上装夹的回转体零件都能在数控车床上加工。与普通车床相比，数控车床比较适合车削具有以下要求和特点的回转体零件1精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。由于数控车床刚性好，制造和对刀精度
4、高，并能方便、精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要求较高的零件，有些场合能达到以车代磨的效果。另外，由于数控车床的运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现，所以它能加工直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。由于数控车床一次装夹能完成加工的内容较多，所以它能有效提高零件的位置精度，并且加工质量稳定。数控车床具有恒线速度切削功能，所以它不仅 能 加 工 出 表 面 粗 糙 度 小 而 均 匀 的 零件 ， 而 且 还 适 合 车 削 各 部 位 表 面 粗 糙 度 要 求 不 同 的 零 件 。 一 般 数 控 车 床的 加 工 精 度 可 达 0 001 mm， 表 面 粗
5、糙 度 Ra 可 达 0 16m(精 密 数 控 车 床可达 002 m)。2表面粗糙度值小的零件数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。困为在材质、精车余量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。切削速度变化，致使车削后的表面粗糙度不一致，使用数控车床的恒线切削功能，就可选用最佳线速度来切削锥 、球面和端面等，使车削后的表面粗糙度值即小又一致。3表面轮廓形状复杂的零件由 于 数 控 车 床 具 有 直 线 和 圆 弧 插 补 功 能 (部 分 数 控 车 床 还 有 某 些 非圆 弧 曲 线 插 补 功 能 )， 所 以 它 可 以 车 削 由 任 意
6、直 线 和 各 类 平 面 曲 线 组 成 的形 状 复 杂 的 回 转 体 零 件 ， 包 括 通 过 拟 合 计 算 处 理 后 的 、 不 能 用 方 程 式 描 述数控车削加工工艺与编程4的 列 表 曲 线 。 如 图 2-1 所 示 的 壳 体 零 件 封 闭 内 腔 的 成 型 面 ， 在 普 通 车 床上 是 无 法 加 工 的 ， 而 在 数 控 车 床 上 则 很 容 易 加 工 出 来 。图 2-1 成型内腔零件示意图4 带 特 殊 螺 纹 的 零 件数控车床具有加工各类螺纹的功能，包括任何等导程的直、锥和端面螺纹，增导程、减导程以及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。通
7、常在主轴箱内安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步带 1：1 地传到脉冲编码器。采用伺服电动机驱动主轴旋转，当主轴旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架 Z 向移动工件一个导程的运动关系。而且车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度值小。轴类零件的加工顺序安排，数控车床与普通车床基本相同，即遵循先粗后精、由大到小的基本原则。先粗后精，就是先对零件整体粗加工，然后半精加工、精加工；由大到小，就是车削时，先从最大直径处开始车削，然后依次向小直径加工。在数控机床精车轴类零件时，往往从零件右端开始连续不断地完成对整个零件的
8、切削。2.2 数控车床切削用量的选择数 控 编 程 时 ， 编 程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中，所以编程前必须确定合适的切削用量。1背吃刀量的确定在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数，当零件的精度要求较高时，应考虑适当留出精车余08 级机械制造与自动化专业毕业论文5量，其所留精车余量一般为 0.10.5mm。2主轴转速的确定（1）光车时的主轴转速光车时的主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件、刀具的材料、加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。需要注意的是交流变频调速
9、数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。切削速度确定之后，就用式(1-1)计算主轴转速。表 1 为硬质合金外圆车刀切削速度的参考值，选用时可参考选择。表 1 硬质合金外圆车刀切削速度的参考数值ap =0.32.Omm ap =26mm ap =6lOmm f=0.080.30mmr f=O.30.6mmr f=0.61.Ommr工件材料热处理状态vc(mmin 一 1)低碳钢、易切钢 热轧 140180 100120 7090 热轧 130160 90110 6080 中碳钢调质 100130 7090 5070 合金结构钢 热轧 100130 7090 5070 调质 80110 50
10、70 4060 工具钢 退火 90120 6080 5070 灰铸铁 HBS190 90120 6080 5070 HBS=190225 80110 5070 4060 高锰钢Mnl3 1020 铜、铜合金 200250 120180 90120 铝、铝合金 300600 200400 150200 铸铝合 100180 80150 60100 数控车削加工工艺与编程6金说明：切削钢、灰铸铁时的刀具耐用度约为60min （2）车螺纹时的主轴转速切削螺纹时，数控车床的主轴转速将受到螺纹螺距(或导程)的大小、驱动电动机的升降频率特性、螺纹插补运算速度等多种因素的影响，故对于不同的数控系统，推荐不同
11、的生轴转速选择范围。例如，大多数经济型数控车床的数控系统，推荐切削螺纹时的主轴转速为：（1）kpn120式中 -工件螺纹的螺距或导程（ ） ，mm；T-保险系数，一般取 80。3进给量（或进给速度）的确定（1）单向进给量计算 单向进给量包括纵向进给量和横向进给量，进给量的数值可按式 1-2 计算。粗车时一般取 0.30.8mm/r, 精车时常取0.10.3mm/r,切断时常取 0.050.2mm/r。表 2 是硬质合金车刀粗车外圆或端面的进给量参考值，表 3 是按表面粗糙度选择进给量的参考值，供参考选用。表 2 硬质合金外圆车刀粗车外圆及端面的进给量背吃刀量（a p/mm）3 35 58 81
12、2 12工件材料刀杆尺寸BH/mm工件直径dw/mm 进给量 f/(mm/r)0.30.40.40.5 0.30.40.50.7 0.40.6 0.30.50.60.9 0.50.7 0.50.6 0.40.51625204060100400 0.81.2 0.71.0 0.60.8 0.50.60.30.40.40.5 0.30.40.50.7 0.50.7 0.40.60.81.0 0.70.9 0.50.7 0.40.7碳素结构钢合金结构钢耐热钢20302525204060100400 1.21.4 1.01.2 0.81.0 0.60.9 0.40.60.40.50.50.8 0.50
13、.8 0.40.60.81.2 0.71.0 0.60.8 0.50.716254060100400 1.01.4 1.01.2 0.81.0 0.60.80.40.5铸铁铜合金2030252540601000.50.9 0.50.8 0.40.708 级机械制造与自动化专业毕业论文70.91.3 0.81.2 0.71.0 0.50.84001.21.8 1.21.6 1.01.3 0.91.1 0.70.9说明：加工断续表面及有冲击工件时，表中进给量应乘系数 k=0.750.85;在无外皮加工时，表中进给量应乘系数 k=1.1；在加工耐热钢及合金钢时，进给量不大于 1mm/r；加工淬硬钢，
14、进给量应减小。当钢的硬度为 4456HRC 时，应乘系数 k=0.8；当钢的硬度为 5662HRC 时，应乘系数 k=0.5表 3 按表面粗糙度选择进给量的参考值刀尖圆弧半径（r/mm）0.5 1.0 2.0工件材料 表面粗糙度 Ra/m切削速度范围vc/(m/min) 进给量 f/(mm/r)0.250.40 0.400.50 0.500.600.150.25 0.250.40 0.400.60铸铁、青钢、铝合金5102.55.01.252.5不限0.100.15 0.150.20 0.200.3550 0.300.50 0.450.60 0.550.7051050 0.400.55 0.5
15、50.65 0.650.7050 0.180.25 0.250.30 0.300.402.55.050 0.250.30 0.300.35 0.300.501.252.5 50 0.10 0.110.15 0.150.2250100 0.110.16 0.160.25 0.250.35碳钢及合金钢100 0.160.20 0.200.25 0.250.35说明：r=0.5mm,用于 12mm12mm 及以下刀杆；r=1mm ，用于 30mm30mm 以下刀杆；r=2mm ，用于30mm45mm 以下刀杆。（2）合成进给速度的计算合成进给速度是指刀具作合成运动（斜线及圆弧插补等）时的进给速度，例
16、如加工斜线及圆弧等轮廓零件时，刀具的进给速度由纵、横两个坐标轴同时运动的速度合成获得，即：（2）2fZfXFH由于计算合成进给速度的过程比较繁琐，所以除特别情况需要计算外，在编制数控加工程序时，一般凭实践经验或通过试切确定合成进给速度值。2.3 数控车刀的选择选 择 数 控 车 削 刀 具 通 常 要 考 虑 数 控 车 床 的 加 工 能 力 、 工 序 内 容 及 工 件 材料 等 因 素 。 与普通车削相比，数控车削对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。数控车削加工工艺与编程81常用车刀类型 焊接式车刀焊 接 式 车 刀 是 将 硬 质 合
17、金 刀 片 用 焊 接 的 方 法 固 定 在 刀 体 上 ， 形 成 一 个 整体 。 此 类 刀 具 结 构简单，制造方便，刚性较好。但由于受焊接工艺的影响，使刀具的使用性能受到影响，另外，刀杆不能重复使用，造成刀具材料的浪费。根 据 工 件 加 工 表 面 的 形 状 以 及 用 途 不 同 ， 焊 接 式 车 刀 可 分 为 外 圆 车 刀 、 内孔 车 刀 、 切 断 (切 槽 )刀 、 螺 纹 车 刀 及 成 形 车 刀 等 ， 具 体 如 图 2-2 所 示 。 机械夹固式可转位车刀机 械 夹 固 式 可 转 位 车 刀 是 已 经 实 现 机 械 加 工 标 准 化 、 系 列
18、 化 的 车 刀 ， 机械夹固式可转位车刀型号的含义见附表 2。 数 控 车 床 常 用 的 机 夹 可 转 位 车 刀 结构 形 式 如 图 2-3 所 示 ， 主 要 由 刀 杆 l、 刀 片 2、 刀 垫 3 及 夹 紧 元 件 4 组 成 。 刀片 每 边 都 有 切 削 刃 ， 当 某 切 削 刃 磨 损 钝 化 后 ， 只 需 松 开 夹 紧 元 件 ， 将 刀 片 转 一个 位 置 便 可 继 续 使 用 。 减少了换刀时间和方便对刀，便于实现机械加工的标准化，数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。图 2-2 常用焊接式车刀和的种类切断刀; 290左偏刀; 390右偏刀; 4弯头车刀; 5直头车刀;6成型车刀; 7宽刃车刀; 8外螺纹车刀; 9端面车刀;10内螺纹车刀; 11内沟槽刀; 12通孔车刀; 13盲孔车刀
