第三讲典型轴类零件数控车削加工工艺及编程

四川航天职业技术学院飞行制造系吴京霞案例：轴类零件材料45钢，毛坯尺寸为Ф60mm×140mm，数量50件，要求对该零件进行数控加工程序编制。3.1数控编程的工艺处理3.1.1数控加工工艺分析工艺处理主要包括数控加工工艺分析、确定加工议案、切削用量选择及编制数控加工工艺文件。1.对零件数控加工可行性和方便性的分析该零件的结构形状为典型的轴类零件，其结构主要由螺纹、圆柱面、外凸圆弧、台阶与槽、内凹圆弧、圆锥面等构成。各部分具有较好的工艺性，尤其零件右端R15外凸圆弧面，左端内凹圆弧面及圆锥面适合在数控车床上加工。该零件中精度最高的尺寸为IT7级数度，表面粗糙度最高要求为Ra1.6，采用经济型数控车床加工完全可以满足加工要求。0021.018m该零件材料为45钢，无热处理和硬度要求，零件的切削加工性能好2.对零件数控数控编程可行性和方便性的分析该零件轮廓几何要素给定条件充分，加工部位清楚明确，每个基点坐标数值容易获得，便于数控编程。该零件轴向尺寸标注形式分别以两端面为标注基准，采用两端分别加工时便于编程和测量，径向尺寸以中心轴线为基准，符合基准统一原则，另外，零件尺寸完整、正确，符合数控加工要求。但编程过程中，需将径向尺寸换算成对称标注的形式，换算结果如下：)010.0010.18(0105.00105.18180021.0)016.0016.48(0165.00165.48480033.0025.0025.4646005.0023.0023.58580046.0)016.0016.52(0165.00165.52520033.0)010.0010.36(0105.00105.36360021.03.1.2确定加工方案1.选择数控车床数控车床选择应根据加工零件的规格大小，加工精度和表面质量等技术要求，正确合理地选择其规格和型号。根据该零件的加工精度、表面粗糙度、结构形状、尺寸大小和材料性质等条件，选定CK6132经济型数控车床。该机床最大回转直径为Ф320mm～Ф160mm；最大加工长度750mm；主轴车速范围25～1600r/min；X轴的行程为200mm，Z轴行程为800mm；定位精度：X向0.03mm，、Z向0.04；重复定位精度：X向0.012mm，、Z向0.016；加工精度IT6～IT7级；表面粗糙度Ra1.6μm；电动立式四工件刀架控制系统FANUC。2.选择装夹定位方案对装夹定位的要求，尽量采用通用夹具。该零件毛坯为圆柱形棒料，各回转表面的回转轴线均为中心轴线，故可采用车床自带的三爪卡盘进行装夹和定位。3．确定加工路线该零件加工顺序按由粗车到精车顺序加工，工步顺序按同一把车刀能加工的内容连续加工的原则确定。该零件进给路线粗加工外轮廓采用“矩形”循环；精加工路线基本上沿零件轮廓采用“由近到远”的顺序加工。但在具体路线的确定过程中，应注意减少空行程，正确选择刀具切入、切出工件的方向，保证最终轮廓一次走刀完成。4．刀具的选择数控车削刀具主要根据加工零件余量大小、结构特点、材料性质、热处理要求、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度等技术要求，正确选择刀具材料及、刀片形状及夹紧方式。根据各类型车刀的加工对象和特点，刀具选择如下：（1）粗、精车端面和粗车外圆轮廓选用机夹式可转位涂层硬质合金外圆车刀，主偏角为93°；刀尖圆弧半径为0.8mm。（2）精车外圆轮廓选用机夹式可转位涂层硬质合金外圆车刀，主偏角为93°；刀尖圆弧半径为0.4mm。（3）切槽选用机夹式可转位涂层硬质合金切槽刀，刀具宽度4mm；刀尖圆弧半径为0.2mm。3）车螺纹选用60°机夹式可转位涂层硬质合金外螺纹车刀，选用车削螺距P=2mm的螺纹刀片。4．刀具的选择数控车削刀具主要根据加工零件余量大小、结构特点、材料性质、热处理要求、加工部位、尺寸精度、表面粗糙度等技术要求，正确选择刀具材料及、刀片形状及夹紧方式。3.1.3切削用量的选择（1）粗加工时，考虑选择一个尽可能大的背吃刀量，其次选用一个较大的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，确定一个合理的切削速度。pafc（2）精加工时，应选择较小的背吃量进给量，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。pafc数控车床选择切削用量的合理顺序如下：1.主轴转速n的选择（1）粗加工端面、外轮廓时选择切削速度，精加工端面、外轮廓时选择切削速度；因车光轴时的主轴转速：粗加工：精车端面：确定为1000r/min；精车外轮廓：确定为1200r/min；根据硬质合金外圆车刀切削速度的参考数值，选用主轴国转速如下：min/90mcmin/150mcdnC1000min/600min/4776014.39010001000rnrdnCnn（1）粗加工端面、外轮廓时选择切削速度，精加工端面、外轮廓时选择切削速度；因车光轴时的主轴转速：粗加工：精车端面：确定为1000r/min；精车外轮廓：确定为1200r/min；min/90mcmin/150mcdnC1000min/600min/4776014.39010001000rnrdnCnn（1）粗加工端面、外轮廓时选择切削速度，精加工端面、外轮廓时选择切削速度；因车光轴时的主轴转速：粗加工：精车端面：确定为1000r/min；精车外轮廓：确定为1200r/min；min/90mcmin/150mcdnC1000min/600min/4776014.39010001000rnrdnCnn（2）切槽为了防止发生振动，转速可适当降你，选用转速为400r/min；（3）车螺纹是时可按公式计算：kPn1200P——被加工工件螺纹导程(螺距)，单位：mm；K——保险系数，一般为80。计算后圆整取主轴转速为500r/min。2.进给量的选择f根据硬质合金车刀粗加工外圆、端面的进给量参考值及按表面粗糙度选择进给量的参考值的综合考量，并结合零件加工的实际情况，选择并确定：粗加工端面及外圆轮廓时的进给量；精加工端面及外圆轮廓时的进给量；切槽时选择进给量；车螺纹时选取进给量等于螺纹的导程：rmmf/3.0rmmf/1.0rmmf/05.0rmmf/23.背吃刀量的选择pa粗、精加工端面时分别选：、粗、精加工外圆轮廓时分别选：、车螺纹时背吃量按常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量参数表选取：mmap2mmap5.0mmap3mmap25.03.1.4编制数控加工工艺文件数控加工工艺文件主要是根据选择的车床、刀具、夹具、切削用量参数和拟定的加工路线，编写数控加工工序卡、刀具卡和走刀路线卡。数控编程的数学处理对于手工编程主要是计算基点坐标，由于零件表面形状规则，所有基点可直接从零件图中获得，具体参数见走刀路线图。单位四川航天职业技术学院产品名称或代号零件名称材料零件图号XXX螺纹轴45钢XXX工序号程序编号夹具编号夹具名称使用设备车间10O1001XXX三爪卡盘CK6132数控车工步号工步作业内容刀具号刀具规格/（mm）主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/（mm）备注1粗、精加工左端面见光，保证表面粗糙度Ra3.2μmT0125×25粗600精1000粗0.3精0.1粗1.0精0.52粗车左端外轮廓，X轴留0.4、Z轴留0.1精加工余量T0125×256000.33mm3精加工左端面外轮廓，各加工表面符图示要求T0225×2512000.10.2mm编制审核批准共页第页数控加工工艺之一单位四川航天职业技术学院产品名称或代号零件名称材料零件图号XXX螺纹轴45钢XXX工序号程序编号夹具编号夹具名称使用设备车间12O1002XXX三爪卡盘CK6132数控车工步号工步作业内容刀具号刀具规格/（mm）主轴转速/（r/min）进给速度/（mm/r）背吃刀量/（mm）备注1粗、精加工右端面，保证总长135±0.05mm及表面粗糙度Ra3.2μmT0125×25粗600精1000粗0.3精0.1粗1.0精0.52粗车右端外轮廓，X轴留0.4、Z轴留0.1mm精加工余量T0125×256000.33mm3精加工右端面外轮廓，各加工表面符图示要求T0225×2512000.10.2mm4切7mm宽矩形槽及4mm螺纹退刀槽符图示要求T03外切槽刀刀头宽4mm4000.055粗、精车螺纹M30×2-6g符图示要求。T04刀片螺距P=2mm5002按参数表确定编制审核批准共页第页数控加工工艺之二数控加工刀具卡产品名称或代号XXX零件名称螺纹轴零件图号XXX序号刀具号刀具加工表面备注规格名称数量刀尖半径/mm1T0193°外圆车刀刀杆尺寸25mm×25mm1R0.8粗、精加工端面粗加工外轮廓表面右手刀2T0293°外圆车刀刀杆尺寸25mm×25mm1R0.4精加工外轮廓表面右手刀3T03外切槽刀刀头宽度4mm1R0.2切7mm矩形槽和4mm螺纹退刀槽右手刀4T04外螺纹车刀刀片螺距P=4mm1加工M30×2-6g外螺纹右手刀编制审核批准共页第页零件外轮廓走刀路线零件图号工序号工步号程序号机床型号CK6132程序段号加工内容共页第页XZP‘180，100A’65，2B’10.01，2C‘18.01，-2D’18.01，-20E‘24，-25F’28，-25G‘48.016，-35H’48.016，-51I‘58.023，-51编制J‘58.023，-58校对K’62，-58审核符号含义编程原点起刀点走刀方向零件图号工序号工步号程序号机床型号程序段号加工内容共页第页XZPA62，2B21.74，2C29.74，-2D29.74，-20E36.01，-20F36.01，-30G52.016，-42H52.016，-67I58.023，-67编制J58.023，-75校对K62，-75审核符号含义编程原点起刀点走刀方向零件外轮廓走刀路线3.3编写数控加工程序3.3.1数控车床坐标系及工件坐标系数控车床坐标系工件坐标系3.3.2数控车床编程的特点B（40，60）A（30，80）绝对坐标与增量坐标FANUC数控系统的数控车床，是用地址符来指令坐标字的输入形式的，在一个程序段中，可以单独采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程，地址符X、Z表示绝对坐标编程，地址U、W表示增量坐标编程。3.3.3数控系统功能组群G功能类型G功能B/OABC01★G00★G00★G00快速定位BG01G01G01直线插补BG02G02G02顺时针圆弧插补BG03G03G03逆时针圆弧插补B00G04G04G04暂停BG09G09G09准确定位B06G20G20G70英制O★G21★G21★G71米制OB：基本功能0：选购功能数控车设定——A功能1.G功能F功能指令用于在程序中控制切削进给量，有两种指令模式：2.进给功能（F功能）编程格式：G99F___；F后面的数字表示主轴每转一转刀具的进给量。单位：mm/r。说明：模态指令，一经指定直到被G98取代，一直有效。系统默认状态，车床上一般常用此种进给量指令方式。G99F0.2表示进给量为：0.2mm/r。例：（1）每转进给模式（G99）编程格式：G98F____；F后面的数字表示刀具每分钟的进给量，单位：mm/min。（2）每分钟进给模式（G98）G98F100表示进给量为：100mm/min。例：模态指令。说明：S功能指令用于控制主轴转速。3.主轴转速功能（S功能）编程格式：S～种类：恒线速控制恒转速控制S后面的数字表示主轴转速，单位：r/min。在具有恒线速功能的机床上，S功能指令可限制主轴最高转速注意：G50S3000；表示主轴最高转速限制：3000r/min。（1）主轴最高转速限制（G50）编程格式：G50S～；例：该指令可防止因主轴转速过高，离心力太大，产生危险及机床寿命。说明：G96S150；表示切削点线速度控制在150m/min。（2）恒线速控制（G96）编程格