数控编程椭球手柄设计说明书.doc

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1、目录1.设计任务书 12.前言23.车床加工零件分析步骤33.1 零件图分析33.2 工艺分析3 3.2.1加工方案的确定3 3.2.2确定装夹方案3 3.2.3确定加工工序3 3.3 程序编制的步骤53. 3. 1 刀具及切削参数的确定53.3.2进给路线的确定63.3.3 刀具的选择73.3.4 合理选择切削用量 74.编写零件加工程序74.1确定编程坐标系及编程原点84.2加工程序95.零件仿真加工及检验115.1仿真软件介绍115.1.1软件简介115.1.2斯沃界面115.2加工过程及程序仿真图形17心得体会19主要参考文献192 前 言在机械加工工艺教学中，机械设计与制造专业学生及

2、数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识

3、和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。通过

4、此次设计，学生可以在以下各方面得到锻炼： 1、能熟练地运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。 了解并掌握宏程序的一般知识。2、提高编程能力。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序。 3、学会使用各类设计手册及图表资料。3 车床加工零件分析步骤3.1 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺、逆圆弧、椭圆弧、内槽、内螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，65mm135mm，零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件加工表面上不应有划痕、擦伤等损伤零件表面

5、的缺陷，调质处理230260HBW。3.2 工艺分析 3.2.1 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，车右端轮廓40mm处，左端加工60mm、C2mm、钻30的孔、切宽5mm内槽、车46mm、 R3mm、M364.调头装夹已加工60mm外圆，右端加工椭圆、R30mm. 该椭球手柄加工顺序为：预备加工-车端面-粗车左端轮廓-精车左端轮廓-钻孔-切槽-粗车内表面-精车内表面-车内螺纹-工件调头-粗车右端轮廓-精车右端轮廓。3.2.2

6、 确定装夹方案在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素： 1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力由足够的刚度； 工件是棒料，为回转体使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）。零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑椭圆不方便装夹，因此先加工左端，然后调头夹住已加工的60mm外圆加工右端椭圆。 3.2.3 确定加工工艺过程卡

7、 零件毛坯为棒料，所需要加工的余量较多，为了能够保证加工的精度，在加工时，先采用钻孔、G72粗车循环，再用G73仿形粗车循环来进行粗加工，再采用G70来进行精加工。加工工艺见表1和表 2表1 数控加工工艺过程卡 编制人：汪 健 年 06月05日零件名称零件图号材料件数毛坯类型毛坯尺寸椭球手柄45钢1000棒料65135mm工序号工序名称工序内容使用机床工装1下料按65135mm准备坯料，每一毛坯加工1个工件锯床V型压板夹具2车削粗、精车左端各部，保证尺寸精度要求数控车床三爪子定心卡盘3车削以60 mm外圆装夹定位，车削右端各部至图样要求数控车床三爪子定心卡盘4钳工清理、打标牌印记5检验按图检验

8、各档尺寸各种量具6入库清洗、封装入库工艺设计汪 健日期2012.06.04共 页第 页表2 数控加工工序卡 编制人：汪 健 年 06月05日零件名称椭球手柄零件图号使用机床数控车床数控系统FANUC 0iT工序号10夹具三爪子定心卡盘加工材料45安装工步工步内容（走刀路线）G功能T功能转速S(r/min)进给速度F（mm/r）背吃刀量ap（mm）夹持右端加工左端1车端面G01T01016000.32粗车60外圆G01T01016000.323精车60外圆G01T010110000.10.54钻30孔（深38mm）G01T02024000.2155切槽5mmG01T03032500.0846粗镗

9、内表面G72T04046000.151.57精镗内表面G70T040410000.050.48车螺纹G92T0505300零件名称椭球手柄零件图号使用机床数控车床数控系统FANUC 0iT工序号20夹具三爪子定心卡盘加工材料45安装工步工步内容（走刀路线）G功能T功能转速S(r/min)进给速度F（mm/r）背吃刀量ap（mm）夹持左端加工右端1粗车外轮廓G73T06066000.2522精车外轮廓G70T060610000.10.53.3 程序编制的步骤 3.3.1刀具及切削参数的确定表3 刀具卡 编制人：汪 健 年 06月05日零件名称椭球手柄零件图号使用机床数控车床数控系统FANUC 0

10、iT序号刀具号（T功能）刀具名称及规格刀具材料刀具半径R(mm)刀位点加工表面1T010190B右偏外圆刀硬质合金0.8刀尖外圆、端面2T020230 钻头高速钢钻30底孔3T0303内切槽刀（B=5mm）高速钢0.4左刀尖内沟槽4T0404镗刀硬质合金0.8刀尖内表面5T0505内螺纹刀硬质合金刀尖内螺纹6T060693B右偏外圆刀硬质合金0.8刀尖椭圆、外圆 3.3.2进给路线的确定3车端面及60外轮廓的走刀路线如图（a）所示。z 各点坐标点1(70.0,5.0)点2(70.0,0)点3(-2.0,0）点4(56.0,5.0）点5(56.0,0）点6(60.0,-2.0）点7(60.0,-

11、40）点8(65.0,-40）O0x精车左端内表面的走刀路线如图（b）所示，粗车左端内表面走刀路线略。11001087654233（b）精车左端内表面的走刀路线图（b）中各点坐标见表4 。表4 左端内表面基点坐标1（50.0,5.0）2（50.0,2.0）3（46.0,-2.0）4（46.0,-5.0）5（40.0,-8.0）6（35.67,-8.0）7（31.67,-10.0）8（31.67,-30.0）9（25.0,-30.0）10（25.0,5.0）9（a）车端面及60外轮廓的走刀路线4651287- 19 -z2精车右端外轮廓（椭圆、圆弧）的走刀路线如图（C）所示，粗车外轮廓走刀路线略

12、。x31O54(C)精车右端外轮廓的走刀路线图（C）中各点坐标见表 5 。表 5 外轮廓加工基点坐标1（68.0，5.0）2（-2，2.0）3（44.72，72.36）4（60.0，100.0）5（75.0，100.0）3.3.3刀具的选择数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具及切削用量。数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便,断屑及排屑性能好。3.3.4 合理选择切削用量 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削

13、用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。-7-4 编写零件加工程序数控加工的特点：1.采用数控机床加工零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。2.数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。3.采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高23倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。4.可以实现一机多用。5.采用数控机床有利于向

14、计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。数控编程的分类：数控编程一般分为两种：一种是手工编程，另一种是自动编程。手工编程是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序的输入和检验都是由工人完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济，及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的无法编程序。自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：计算机自动识图编程，编程准确

15、，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。但由于掌握知识有限，椭球手柄相对比较简单，本零件采用手动编程来完成的。4.1 确定编程坐标系及编程原点数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、Y、Z直角坐标系，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。编程原点也称工件原点，根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求：1.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。2.编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。3.引起的加工误差小。4.一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处4.2加工程序表6 程序卡编制人：汪 健 年 06月06日零

16、件名称椭球手柄零件图号使用机床数控车床数控系统FANUC 0iT夹持右端加工左端O6361；程序名N10G97 G99 G21；初始化程序 N20M03 S600 T0101；主轴正转600r/min换1号刀N30G00 G40 X70.0 Z5.0 M08；快速定位循环起点1（图a），取消刀具半径补偿,开切削液N40G94 X-2.0 Z.0 F0.3；切端面点3（图a）N50G00 G42 X57.0；快速定位57mm建立刀具半径补偿N60G01 X61.0 Z-2.0 F0.3；粗车外圆N70Z-40.0；车至40mmN80U5.0；X向退刀5mmN90G00 Z5.0；Z向退刀N100

17、M03 S1000；主轴正转1000r/minN110X56.0；4（图a）N120G01 Z0 F0.1；5（图a）N130X60.0 Z-2.0；6（图a）N140Z-40.0；7（图a）N150G40 U5.0 M09；8，取消刀具半径补偿，切削液关N160G00 X100.0 Z100.0 M05；快速退至换刀点，主轴停转N170M03 S400 T0202；主轴正转400r/min换2号刀N180G00 X0 Z50.0 ；快速定位，开切削液N190G01 Z-38.0 F0.2；钻30mm孔，深38mmN200Z30.0；Z向退刀N210G00 X100.0 Z100.0 M05；

18、快速退刀至换刀点，主轴停转N220M03 S250 T0303；主轴正转250r/min换3号刀N230G00 X25.0 Z5.0；快速定位至25mm，切内槽N240Z-33.0；Z向进刀N250G01 X38.0 F0.08；X向进刀至38mmN260X25.0；X向退刀至25mmN270G00 Z5.0 M09;Z向退刀至5mm,切削液关N280X100.0 Z100.0 M05；快速退至换刀点，主轴停转N290M03 S600 T0404；主轴正转600r/min换4号刀N300G00 X25.0 Z5.0 M08；主轴快速定位至25mm, 开切削液N310G72 W2.0 R1.0；

19、每次切深2mm，退刀1mmN320G72 P330 Q410 U-0.4 W0.2 F0.15；G72循环粗车加工，X余量0.4mm，Z向余量0.2mmN330G00 X50.0 S1000；快速定位点1（图b）主轴转速1000r/minN340G01 G41 Z0 F0.05；2（图b)，建立刀具半径补偿N350X46.0 Z-2.0；3（图b)N360Z-5.0；4（图b)N370G03 X40.0 Z-8.0 R3.0；5（图b)N380G01 X35.67；6（图b)N390X31.67 Z-10.0；7（图b)N400Z-30.0；8（图b)N410X25.0；9（图b)N420G7

20、0 P330 Q410；G70循环精车加工N430G00 X100.0 Z100.0 M05 M09；快速退至换刀点，主轴停转,切削液关N440M03 S300 T0505；主轴正转300r/min换5号刀N450G00 X25.0 Z2.0 M08；快速定位至25mm, 开切削液N460G92 X33.17 Z-30.0 F4.0；车内螺纹N470X33.98；N480X34.58；N490X35.18；N500X35.58；N510X35.88；N520X36.0；N530G00 X100.0 Z100.0 M05 M09；快速退至换刀点，主轴停转,切削液关N540M30；程序结束夹持左端

21、加工右端O6362；程序名N10G97 G99 G21；初始化程序N20T0606 M03 S600；主轴正转600r/min换6号刀N30G00 G40 X68.0 Z5.0 M08；快速定位循环起点1（图C），并取消刀具半径补偿,开切削液N40G73 U27.0 W0 R13；X向余量27mmZ向余量0mm，13次走刀N50G73 P60 Q160 U1.0 W0.5 F0.3；G73循环粗车，X留1.0mm，Z留0.5mm，精车余量N60G00 G00 X-2.0 Z2.0；2（图C）N70G42 G02 X0 Z0 R2.0 F0.1；O，建立刀尖半径补偿N80#26=50；定义变量#

22、26为Z坐标N90WHILE #26GE-22.36 DO1；宏程序精加工椭圆N100#24=25*SQRT1-#26*#26/2500；计算变量#24坐标（直径值）N110G01X2*#24Z#26-50F0.1；椭圆右端精加工N120#26=#26-0.1；步长为0.1mmN130END 1；循环1结束N140G01 X44.72 Z-72.36 F0.1；3（图C）N150G02 X60.0 Z-100.0 R30.0；4（图C）N160G01 G40 U15.0 F0.3；X向切出至点5，并取消刀具半径补偿N170M03 S800；主轴正转，转速800r/minN180G70 P60

23、Q160；G70循环精加工外轮廓N190G00 X150.0 Z150.0 M05 ；快退至换刀点，主轴停转N200M09切削液关N210M30；程序结束5零件仿真加工及检验5.1、仿真软件介绍 5.1.1软件简介市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。具有、SIEMENS(SINUMERIK)

24、、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、 江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件5.1.2斯沃界面1）打开软件，选择FANUC 0iT3）工作界面5.2 加工过程及程序仿真图形 1.导入程序 2.装入刀具 3

25、.设置毛胚 4.对刀，输入刀补5.开始加工加工左端，因为有内部轮廓的加工，这里选择剖视模式，便于观察。1） 车端面2） 车外轮廓3） 钻孔 钻一个30mm深度为38mm的孔4） 车内沟槽（B=5mm）5） 车内表面轮廓6）车内螺纹 7）工件掉头 8）车右端椭圆、圆弧 工序10 工序20心得体会 数控技术课程设计是很注重实际操作应用的一次设计，在做课程设计的工程中我遇到了许许多多的一系列的问题，有些问题通过与同学讨论以及询问得到了答案，但还有些一直也没有找到答案，一直徘徊在我的心头。课程设计不仅暴露了我对于实际操作的缺乏经验，让我在设计过程中一次又一次的出现问题单总是找不到解决的方法。但同样也增

26、加了我各方面的知识。为了完成设计，我一次又一次的编程，刚开始我以为会很容易。一开始程序很快就编写出来了，我很直还检查了还几次，没想到一放到仿真模拟程序上去试车时，不是提示我程序编写错误，就是零件被车坏了。苦恼了一次又一次，终于发现自己懂得哪些仅仅只是一些皮毛而已。辛苦了一个星期课程设计总算是完成了。我收获的有辛酸也有快乐。我想我以后会更加注重自己的动手操作能力，一些设计都都离不开现实实际。这次的设计我增加操作能力，对数控机床的操作有了更深入的熟悉与了解。我也懂得了只有踏踏实实掌握好牢固的基础知识，在以后工作中才不会再犯同样的错误，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

27、，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。参考文献（1） 数控编程与操作， 主编：顾晔 张秀玲 金山，人民邮电出版社；（2） 数控加工工艺与编程，主编 ：杨丰 黄登红，国防工业出版社；（3） 机械设计课程设计，主编：陆玉，机械工业出版社；（4） 数控加工工艺基础，主编：潭岭 ，重庆大学出版社；（5） 机械制造技术课程设计指导，主编：宁传华，北京理工大学出版社。