数控车零件工艺设计及NC程序编程论文

河北科技学院学生毕业设计（论文）题目：数控车零件工艺设计及NC程序编程作者：学号：系别：机电工程系专业：模具设计与制造年级：2010级指导教师：完成日期：2013年04月05日河北科技学院毕业设计（论文）I目录摘要………………………………………………………………………………………Ⅲ关键词……………………………………………………………………………………Ⅲ1数控概述……………………………………………………………………………11.1数控机床简介……………………………………………………………………………11.2数控机床特点……………………………………………………………………………11.3数控机床的组成…………………………………………………………………………12数控加工工艺分析…………………………………………………………………………22.1数控加工工艺概念…………………………………………………………………22.2数控加工工艺内容……………………………………………………………………22.3工序与工布的划分……………………………………………………………………23数控NC程序编制…………………………………………………………………………33.1数控编程的基本概念……………………………………………………………………33.2数控编程步骤………………………………………………………………………33.3数控车床程序的编制……………………………………………………………………44数控刀具的选用…………………………………………………………………………44.1数控机床的刀具特点………………………………………………………………44.2刀具材料……………………………………………………………………………54.3数控刀具的选择…………………………………………………………………………55夹具选择和装夹………………………………………………………………………65.1夹具的分类………………………………………………………………………………65.2工件在数控车床上的装夹………………………………………………………………66零件加工编程实例………………………………………………………………………76.1分析零件图样……………………………………………………………………………76.1.1选定设备零件图样……………………………………………………………………76.1.2确定零件的定位基准和装夹方式……………………………………………………76.1.3确定切削用量…………………………………………………………………………8河北科技学院毕业设计（论文）II6.2确定加工路线………………………………………………………………………86.3制定加工方案………………………………………………………………………86.4选择刀具及对刀………………………………………………………………………86.4.1粗、精车用刀具………………………………………………………………………86.4.2对刀……………………………………………………………………………………106.5确定工件坐标系、对刀点和换刀点……………………………………………………106.5.1加工坐标系如图6-5-1所示：O为坐标原点………………………………………106.5.2确定对刀点及换刀点位置…………………………………………………………106.5.3加工程序………………………………………………………………………………11总结…………………………………………………………………………………………14参考文献……………………………………………………………………………………15致谢…………………………………………………………………………………………16河北科技学院毕业设计（论文）III摘要数控（英文名字：NumericalControl简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。关键词：数控机床；车床；NC编程；制造河北科技学院毕业设计（论文）11数控概述1.1数控机床简介数控机床是数字控制机床（Computernumericalcontrolmachinetools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控机床种类繁多，由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。1.2数控机床特点数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：1、加工精度高，具有稳定的加工质量；2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4、机床本身的精度高、刚性大可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）；5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。1.3数控机床的组成数控机床一般由下列几个部分组成：1、主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。数控机床2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。3、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。河北科技学院毕业设计（论文）24、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。2数控加工工艺分析2.1数控加工工艺概念数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程中。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程，是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。2.2数控加工工艺内容1、选择并确定进行数控加工的内容。2、对零件图样进行数控加工工艺分析。3、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。4、数控加工工艺方案的制定。5、工步、进给路线的确定。6、选择数控机床的类型。7、刀具、夹具、量具的选择和设计。8、切削参数的确定。9、加工程序的编写、校验与修改。10、首件试切加工与现场问题处理。2.3工序与工布的划分工序的划分：在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据图样，考虑是否可以在一台机床上完成整个零件的加工工作。若不能，则应决定其中那一部分在数控机床上加工，那一部分在其他机床上完成。一般工序划分有以下几种方式：河北科技学院毕业设计（论文）31、按零件装卡定位方式划分工序由于每个零件结构形状不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。2、按粗、精加工划分工序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划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。3数控NC程序编制3.1数控编程的基本概念编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。3.2数控编程步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。1、分析零件图样和工艺处理根据图样对零件的几何形状尺寸，技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点，切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。2、数学处理，编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图纸的要求，制定加工路线，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组，只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。成的零件）3、编写零件程序清单加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的指定代码及程序段格式，编写零件程序清单。4、程序输入5、程序校验与首件试切河北科技学院毕业设计（论文）43.3数控车床程序的编制数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等。1、F功能：F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法：F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r；F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为mm/min。2、S功能：S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。S后面的数字表示的是最高转速：r/min。S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。3、T功能：T功能指令用于选择加工所用刀具。T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。4、M功能：M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLESTART）使程序继续运行；M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；M03：主轴顺时针旋转；M04：主轴逆时针旋转；M30：程序停止，程序复位到起始位置。例如一些常用的编程代码：G90绝对值输入；G31等导程螺纹切削G91相对值输入；G32跳步功能；G00快速点定位；M02、M03程序结束4数控刀具的选用4.1数控机床的刀具特点数控加工对刀具的要求不仅精度高、强度大、刚度好、寿命长。而且要求尺寸稳定、安装调整方便。切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向