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1、典型数控大赛车削试题分析摘 要 本篇论文是对一道典型数控大赛铣削试题的分析，其中主要有内/外圆柱、圆锥面、圆弧回转面、内/外槽、端面槽和内/外螺纹、端面螺纹加工等等。此题中包含了这些绝大部分要素。试题种安排交叉孔和偏心孔是为了加强我们找正的难度。让我们能够更好的把在学校所学的专业知识用在实际加工中去，通过对这些要素和难点的理解逐渐熟悉了在加工中应该多注意的自身缺少的因素，认识了不足点。我相信通过这次的论文设计对我们以后的发展中有很大的帮助和指引。关键词 数控大赛、数控车削、试题分析、数控加工 第一章 工艺条件一、 机床采用型号为CKA6150的经济型卧式数控机床，其规格为：在床身上的最大加工直
2、径为500mm，在床鞍上的最大加工直径为350mm，最大加工长度为750mm，变频调速手动三挡，变速范围为25-3000r/min。X向导轨水平布置，刀架前置配置，为卧式六工位转塔刀架，配有手动尾座。二 、数控系统数控系统有三种，分别为FANUC Oi Mate TB、SIEMENS 802D和华中数控世纪星HNC-21T。其中FANUC Oi Mate TB是配在经济型车床上的系统，它使用的是型伺服电动机，单色CRT，内、外圆粗车复合固定循环（G71）只有A组，没有B组。三、 坯料 毛坯用45钢，经调质处理，硬度为180-200HBW,坯料的10个平面都已加工过，其中有两个侧面还经过了磨削。
3、四、 夹具采用250mm，规格的四爪单动卡盘。五、刀具 加工中需要的刀具，刃具，见表1-1。序号名称型号及牌号最小加工直径mm190外圆车刀体PCLNR2525M16280等边菱形刀片CNMG160612MP KC5025390外圆车刀体MCLNR2525M12N480等边菱形刀片CNMG160604MP KU30T590外圆车刀体MJNR2525M16N635等边菱形刀片VNMG160408 KU10T716mm内圆车刀体S16R-SCLCR0920mm880孔定位刀片CCMT09T304MF KU30T912mm内圆车刀体S12M-SCLCR0616mm1080孔定位刀片CCMT06020
4、4 MF KU30T11端面车刀刀体KGMSR2525M5012端面车刀刀板A4M50R0414B044807248-72mm13端面车刀片A4G0405M04U04GMN KU30T14内螺纹车刀SNR0020 Q1625mm15内螺纹刀片16NR11.5NPT EC103016中心钻A317标准麻花钻（4种）11mm、15.7mm、18mm、25mm表 1-1六、量具加工中需要的量具、检具，见表1-2。序号名称规格1游标卡尺0-150mm2深度千分尺0-100mm3外径千分尺（5把）0-25mm、25-50mm、50-75mm、75-100mm、100-125mm4百分表0-10mm5 杠
5、杆表行程1mm6磁力表座7内径百分表（2种）10-18mm、18-35mm8螺纹塞规NPT1”9金属直尺300mm表 1-2七、工具、辅具和辅料加工中需要的工具、辅具和辅料，见表1-3。序号名称规格1回转顶尖莫氏5号2钻卡头3莫氏锥套（5变2）莫氏5号变莫氏2号4莫氏锥套（5变3）莫氏5号变莫氏3号5过渡刀套32mm变12mm6过渡刀套32mm变16mm7过渡刀套32mm变25mm8扁锉8”9纯铜棒10纯铜垫片2mm厚11呆扳手8mm12内六方扳手6mm13内六方扳手4mm14卡盘扳手15套管16斜铁17记号笔18磨石19刷子20铁勾21防护眼镜22白布23大头针24黄油表 1-3第二章 零件
6、图样一、图样及技术要求1.图样及技术要求（见图2-1）。图2-12.轴测图（见图2-2）。图2-2图2-2二、图样分析该工件的横断面看起来是正八边形，而对加工来说，实质是正方形，应为4个去掉的角是不用加工的。这个正方形有一对面已经预磨削，这一对面也不用加工，而且显然是车加工的基准面。从图2-1可看出，主要加工内容有：两端面、侧面、交叉孔、阶梯孔、偏心孔、锥孔、内锥螺纹、端面槽和外圆弧回转面等。尺寸精度要求较高，多为7级。表面粗糙度在各种孔和外圆弧回转面等处均为1.6m。位置公差有5个：相邻侧平面间的垂直度（对正方形而言）、20mm孔与中心平面的对称度、两交叉孔之间的垂直度、端面与16.8mm孔
7、之间的垂直度、49mm台阶孔与16.8mm孔之间的同轴度。这些位置公差相互间有牵连，既是决定加工顺序的重要根据，也是装夹找正时的重点。坯料的两个待加工侧面若与基准侧面间的垂直度较好，这两个侧面加工其中一个就可以了 ；若垂直度不好，这一对侧面都应加工，否则0.10的尺寸精度达不到，或者加工面与基准侧面间的垂直度超差。16.8mm的小孔较长，加工所用的12mm粗镗刀伸出较多，所以尺寸精度和表面粗糙度都较难达到。32mm台阶孔的尺寸在加工时一不小心就可能超差。偏心孔的偏心距公差仅为0.1mm，全得靠找正达到。加工锥孔的锥度可以靠程序来保证，因没有提供量具、检具，它的直径尺寸只能靠精确对刀、程序中X向
8、指令使用偏差中值和程序中使用刀尖圆弧半径自动补偿指令来达到。内锥螺纹是此工件加工的难点，尺寸计算要有一定技巧，加工操作也要有较高技能。只有这两方面都做好，才能使它的中径尺寸、牙型和表面粗糙度值都达到要求。端面槽的两壁都有尺寸公差要求，只有在编程、对刀和切削操作三个环节上都注意才能达到要求。外圆弧的轮廓半径主要靠程序中加进刀尖圆弧半径自动补偿指令来达到，其尺寸精度可通过改变刀具补偿值来实现。第三章 工艺分析及操作要点一、确定加工方案本工件可有多种加工方案，可分为两种：一种是先加工侧平面和横向孔，后加工两端面、纵向孔（含内螺纹）和端面槽；另一种是反过来，先加工两端面、纵向孔和端面槽，后加工侧平面和
9、横向孔。第一种方案的第1工序和第2工序都是一样的，其中少许不同是尺寸（820.1）mm加工到（800.1）mm可以分在两道工序内完成（两道工序内各车去1mm），也可以在第1工序中直接车到尺寸，即第2工序中对侧平面不再加工。这种方案要么夹得比较多，要么用顶尖顶住，所以装夹比较牢靠，加工安全性好，背吃刀量和进给量可以取大些。此方案的缺点是工序较多，回增加一些装夹时间。还有一些减少工序的方案：例如不加找正槽、第3工序只夹17.5mm长，在第3工序中把端面、端面槽、内孔、锥孔和台阶孔都车出来，调头进行第4工序，车另一端面、锥螺纹和台阶孔，再调头进行第5工序，顶上顶尖车外回转轮廓。这个方案工序少，找正时
10、间也少，只是第3工序夹得较少，尤其是在车端面时只能将背吃刀量和进给量取得小一些，否则容易把工件顶下来。第二种方案大体是先纵向夹持加工一头（包括内孔），在调头夹持续加工另一头，再横向夹持加工一个侧平面和通孔、台阶孔，再翻过身来夹持，加工对面的侧平面和偏心台阶孔，最后夹持有螺纹的一端、顶上回转顶尖后车出回转面外形。这一种方案内可以有几个具体的加工方案。上述两种多个方案各有各的长处，也各有各的短处。选时以质量（主要是保证位置公差）、切削效率（加工时间）和装夹找正的时间难易程度为标准。下面选定的方案是：先横向装夹车一个侧面和该侧面的阶梯孔，再翻身横向装夹车偏心孔（这个侧面不加工），后分别夹持一头车另一
11、头，最后夹住一头、用回转顶尖顶住另一头车外轮廓。在车两头之前加两道起辅助作用的工序：钻中心孔和在外轮廓上车两条找正槽，目的是为随后车两头及外轮廓时找正方便、准确。 二、加工难点分析（1）关于坐标系设定问题 坐标系设定关系着编程和操作， 对于 FANUC 0i系统，坐标系设定一般有三种方法。第一种方法是选定一把基准刀，以这把基准刀的假想刀尖点为注视点，用G54来设定工件（编程）坐标系， 刀架上其他刀具的长短（两个方向）通过各自的刀补值来补正。此法的特点是在程序开始部分有一个G54 指令，而再全程序内没有G55-G59指令；在刀补“形状”页面中，基准刀的X、Z向刀补值均为零，其余各刀的刀补值是该刀
12、假想刀尖点与基准刀假想刀尖点之间的位置差。第二种方法是如果刀架上的刀不超过6把（四方刀架和六角刀架必定符合此条件），就是用 G54-G59分别为每把刀设定各自的工件坐标系，当然注视点是各把刀的假想刀尖点。此法的特点是G54-G59指令分别与1-6号刀相对应，即加工中用到几把刀 ，程序中就会出现G54-G59中几个对应的指令。在刀补“形状”页面内所有的长度补偿值均为零。第三种方法是不用G54-G59指令，也不用G50指令。假设有把车刀，当刀架位于参考点时，此刀的假想刀尖点正好在工件原点。此法是把这把假设的“车刀”作为基准刀，这样其他各刀（实际是每把刀）的刀补值就是刀架在参考点时该刀的假想刀尖点到工件原点的距离（有正/负且X向分直/半径指定）。此法的特点是：程序中没有G54-G59及G50指令，各刀在刀补“形状“页面内的刀补值均为负值，且绝对值都比较大。在这三种方法中比较起来使用第二种方法更方便、更直观，所以本设计采用这种方法。
