数控车床零件加工与编程

目录摘要.....................................................1第1章零件的加工工艺分析................................41.1零件图的工艺分析..................................41.2零件毛坯的选择....................................51.3加工余量的确定....................................51.4切削用量的选择....................................61.5加工工序的确定....................................81.6工艺文件的填写....................................9第2章设备的选择...............................................122.1机床选择.........................................122.2冷切液的选择.....................................132.3刀具的选择.......................................132.4夹具的选择.......................................152.5装夹方式的选择...................................162.6量具的选择.......................................17第3章零件的编程..............................................183.1手工编程的概述....................................183.2程序编制.........................................18第4章零件的加工及加工结果分析.............................224.1対刀.............................................224.2程序的效验和零件的加工...........................22第5章加工结果分析.................................235.1加工结果的分析表....................................................................235.2原因分析.........................................235.3解决方法.........................................23结论..............................................................25参考文献................................................26致谢....................................................27摘要随着科技的发展，数控技术的应用给传统制造业带来了革命性的变化。随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。用数控机床加工，加工出来的产品质量好，加工精度和效率均比普通机床高，尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床所无法比拟的。需求的高技术人才也越来越多，现在即将毕业，学院开展学生毕业设计（论文）来对自己所学知识的巩固和总结！文章通过对典型数控车削零件加工工艺的分析，零件图的工艺分析、切削参数的选择、最终制定加工方案、机床的选择，对零件进行加工，保证加工零件的精度。关键词：数控技术、工艺分析、切削用量、设备选择、程序编制第1章零件的加工工艺分析无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟订工艺方案，选择合适的刀具和机床，确定切削用量等。在编程中,对一些工艺问题,如换刀点的确定,工件坐标系建立,加工路线确定,也要做一些处理。这些问题处理是否合理，不仅影响机床效率的发挥，而且直接影响零件的加工质量。程序编制人员在进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料，根据被加工工件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的机床，制定加工方案，确定零件的加工顺序，各工序所用刀具，夹具和切削用量等。此外，编程人员应不断总结、积累工艺分析方面的实际经验，编写出高质量的数控加工程序。1.1、零件图的工艺分析技术要求：1）、不准用纱布和锉刀修饰表面；2）、为注明倒角1×450；3）、为注明公差尺寸按GB04-M；4)、材料：45号钢。从图纸上可以看出，该零件包括圆柱、顺圆弧、逆圆弧、退刀槽和螺纹等。直径为φ30mm、φ38mm、φ24mm，公差分别为0.03mm、0.04mm、0.026mm，M20的螺纹导程为1.5mm，根据公式切削深度h=1.299p，计算可知螺纹小径为18.05mm，螺纹和槽宽都有长度要求，要求尺寸标注完整，轮廓描述清楚。此零件需要切削螺纹，因此要有退刀槽，其作是便于车削螺纹退刀，不伤及工件其他尺寸；使螺纹上满扣。此零件槽宽为4mm大于螺纹导程1.2×1.5mm，加工过程中应减少了换刀次数。为了保证加工精度，在对零件图进行认真和仔细的分析后，决定采用两次装夹完成零件的加工，并按照先粗后精、先近后远、程序段最少、走刀路线最短的原则依次进行加工。1.2、零件毛坯的选择根据零件材料、性能以及学校现有的设备要求选择零件的材料为45号钢，为中碳钢含碳量为0.45%，没有热处理和硬度要求。留0.2—0.5mm的余量精车。并根据情况尽量使各个表面上的余量均匀。选择毛坯尺寸为120mm×φ40mm棒料。毛坯下图所示：1.3、加工余量的确定加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度。确定加工余量是制定加工工艺的重要问题之一。加工余量过大，浪费材料；加工余量过小，则不能消除前道工序的误差和表层缺陷，以致产生废品，或者使刀具切削在很硬的表层(如氧化皮、白口层)上，导致刀具急剧磨损。总之确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。经验估计，为了保证不致由于加工余量不够而出废品，估计出来的余量总是偏大，故多用于单件小批生产。为了保证零件的精度要求，根据老师平时上课讲的，一般X方向的精加工前余量留0.2~0.5，Z方向上的余量留0.1~0.3。这样可以预防在对刀过程中出现的误差，不至于使零件成为废品。所以此零件的加工余量X方向留0.4，Z方向留0.1。确定加工余量时因注意的几个问题：1）、采用最小的加工余量原则——在保证加工精度和加工质量的前提下，余量越小越好，以缩短加工时间、减少材料消耗、降低加工费用。2）、余量要充分——防止因余量不足而造成废品。3）、大零件取大余量——零件越大，切削力、内应力引起的变形愈大，因此工序余量要取大一些，以便于通过次工序消除变行量。1.4、切削用量的选择切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。为了保证加工质量和提高生产率，零件加工应分阶段，一般按粗车—精车的方案进行。粗车的目的是尽快地从毛坯上切去大部分的加工余量，使工件接近要求的形状和尺寸。粗车以提高生产率为主,在生产中加大切削深度，对提高生产率最有利，其次适当加大进给量，而采用中等或者中等偏低的切削速度。精车的目的是保证零件尺寸精度和表面粗糙度的要求,生产率应在此前提下尽可能提高。一般精车的精度为IT8～IT7,表面粗糙度值Ra=3.2～0.8μm,所以精车是以提高工件的加工质量为主。切削用量应选用较小的切削深度ap=0.1～0.3mm和较小的进给量f=0.05～0.2mm/r,切削速度可取大些。1.4.1、主轴转速的确定对于通用机床，由于完成的工序范围较广，又要适应一定范围的不同尺寸和不同材质零件的加工需要，要求主轴具有不同的转速等条件所允许的切削速度来确定。切削速度可以根据计算和查表得到，也可以根据经验来确定。对于专用机床完成特定的工序，应有一种固定转速：N=DVc1000式中N——主轴转速，r/min;V——切削速度，m/min;d——工件或刀具直径，mm。车螺纹时主轴转速如下：n＜p1200-k式中：P—被加工螺纹的螺距（mm）；k—保险系数，一般取80。表1-1硬质合金外圆车刀切削速度的参考值刀具材料工件材料粗加工精加工切削速（m／min）进给量（mm／r）背吃刀量（mm）切削速（m／min）进给量（mm／r）背吃刀量mm硬质合金或涂层硬质合金碳钢90～1100.32110～1600.10.4低合金钢160～1800.23180～2200.10.4铸铁90～1200.23120～1800.10.4根据要求，车轮廓时：粗车时Vc=90m/min精车时Vc=110m/min代人公式：N粗=DVc1000=1000×90/3.14×40=716.6r/min；N精=DVc1000=1000×110/3.14×40=875.8r/min；根据计算来选择机床所有的或者接近转速来取，所以车外轮廓时主轴的转速：N粗=600r/min；N精=900r/min；加工螺纹时主轴的转速根据公式：n＜p1200-k将导程1.5代人上式得：n＜720结合公式并根据加工经验车螺纹时取主轴转速为n=450r/min比较合适，同样根据加工经验取车槽时的主轴转速为n=400r/min。1.4.2、背吃刀量的确定背吃刀量ap确定，背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，一般为0.2～0.5mm。背吃刀量的选择如下表1-2所示：粗加工精加工外圆1.5-2(mm)0.2-0.4(mm)螺纹随进刀次数依次减少槽根据刀宽，分两或三次进行总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。所以，轮廓粗车循环时选ap=2，精车时选ap=0.4。1.4.3、进给速度的确定进给速度是Vf是数控机床切削用量中的重要参数，其大小直接影响表明粗糙度的值和车削效率。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度机床刚度和进给系统的性能限制。进给速度的选择可以查表1-1得，粗车、精车每转的进给量分别为0.3mm/r和0.1mm/r。再根据公式Vf=nf计算粗车、精车进给速度分别为180mm/min、90mm/min。1.5、加工工序的确定加工顺序的安排应根据零件的形状、毛坯，以及定位夹紧和安装来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（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应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数；根据零件图样，制定以下工艺方案：夹右端→粗车端面、圆弧、外圆→精车端面、圆弧、锥度、外圆→车外槽；夹左端→粗车外圆→精车外圆→车槽→车螺纹。次方案的加工顺序是先夹右端把圆弧和车槽、外圆加工出来；再调头夹左端，加工右端圆弧、外圆、槽和螺纹。由于右端有螺纹，不易装夹，所以先夹右端加工左端，然后在夹左端加工右端。这有利于提高生产效率和零件的质量，也是最佳方案。1.6、工艺文件的填写1.6.1