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1、XX学院 毕 业 设 计题目 数控车辊轴的加工编程 系别 专业 班级 姓名 学号 指导教师 日期 XX学院毕业设计设计任务书设计题目：数控车辊轴的加工编程设计要求：1、 了解数控的构成与使用规程。2、 绘制零件的CAD图。下图所示：3、 一定要保证零件的车削精度，不能出现零件有损坏的情况。4、 选择合适的刀具。5、 选择合适的夹具。6、 编写零件的数控程序，并检查执行程序。设计进度要求：第一周：确定毕业设计题目。第二、三周：查阅文献，收集资料。第四周：拟定总体方案设计。第五、六周：完成零件图绘制及其他设计任务。第七周：对设计进行完善、修改。第八周：完成设计，打印初稿。指导教师（签名）： 孙海燕
2、 摘要本次设计是进行一个直径是50mm长95mm的轴类零件设计，材料为42CrMo合金钢，这个轴类零件由圆弧、倒角、工艺退刀槽及螺纹面构成，它几乎涉及到数控。起来综合运用。其表面参数要求严格，比如：零件部分表面粗糙度要达到Ra1.6，其余不重要的表面要达到Ra12.5。这个轴零件的主要参数、设计要求、加工程序等都很重要。通过对课题任务的分析，先用CAD把零件图画出来，从中温习了以往学的CAD知识；对零件图进行分析，确定零件的加工工艺（选择夹具，工件装夹方法与刀具的选择，对刀点与换刀点的确定，切削用量的选择，以及确定加工顺序和走刀路线确定）；然后根据零件图用华中数控系统编程要求进行加工程序的编制
3、，并在数控机床上加工出符合要求的零件。关键词： CAD，华中数控，编程，加工工艺 目录设计任务书I摘要II1 数控机床的加工特点及发展趋势11.1 数控机床的加工特点11.2 数控机床今后的发展趋势22 数控编程基本知识42.1 机床坐标轴42.2 机床坐标系、机床零点和机床参考点53 复合固定循环73.1 外径车削循环指令(G71)73.2 端面车削复合循环指令(G72)73.3 封闭轮廓循环指令(G73)84 数控加工程序的格式及其指令94.1 程序的格式94.2 常用地址符94.3 辅助功能及其它功能指令95 零件工艺及编程加工125.1 数控工艺分析125.2 夹具的类型135.3 工
4、件装夹方法与刀具的选择145.4 对刀点与换刀点的确定155.5 切削用量的选择165.6 确定加工顺序及走刀路线175.7 加工编程185.8零件实体造型206 运行调试22结论24致谢25参考文献26101 数控机床的加工特点及发展趋势1.1 数控机床的加工特点1.可以加工有复杂型面的工件由前述数控机床加工过程可以看出，数控机床刀具的运动轨迹是由加工程序决定的，因此只要能编制出程序，多么复杂的型面工件都能加工。例如采用五轴联动的数控机床，就能加工螺旋桨的空间曲面。2.加工精度高，尺寸一致性好数控机床本身的精度都比较高，一般数控机床的定位精度为正负0.01mm，重复定位精度为正负0.005m
5、m，在加工过程中工人不参与操作，因此工件的加工精度全部由数控机床保证，消除了操作着的人为误差。因而加工出来的工件精度高，尺寸一致性好，质量稳定。3.生产效率高数控机床的主轴转速、进给速度和快速定位速度高，可以合理地选择高的切削参数，充分发挥刀具的性能，减少切削时间，还可以自动地完成一些辅助动作，精度高且稳定，不需要在加工过程中进行中间测量，因而能连续地完成整个加工过程，减少了辅助动作时间和停机时间，因此数控机床的生产效率高。4.减轻工人劳动强度，可实现一人多机操作一般数控机床加工出第一个合格工件后，工人只需要进行工件的装夹和启动机床的操作，因此减轻了工人的劳动强度。现在的数控机床的可靠性提高，
6、保护功能齐全，因此当一个工件的加工时间超出工件的装夹时间时，就能实现一人多机操作。5.经济效益明显虽然数控机床一次性投资及日常维修保养费用较普通机床高很多，但是如能充分地发挥数控机床的能力，将会带来很高的经济效益。这些效益不仅表现在生产效率高，加工质量好，废品少上，使用数控机床还能带来减少工装和量刃具，缩短生产周期，减少在制品数量，缩短新产品试制周期等方面。因此，使用数控机床能带来明显的经济效益。1.2 数控机床今后的发展趋势目前，数控机床的品种、规格很多，几乎所有的机床均有数控化的品种了，而其精度、生产效率和自动化均已发展到相当高的程度，但是随着一些相关技术的发展，例如刀具新材料和超高速切削
7、理论的出现、主轴伺服和进给伺服技术的发展和用户对生产效率和精度日益提高的要求，数控机床的发展势头不仅没有停止，反而更加快了。(1)高精度化 数控机床的精度，包括机床的几何精度和加工精度，而高的几何精度是提高加工精度的基础。几何精度中最主要的是定位精度。到80年代末期，国外一般的加工中心的全程定位精度已达到正负0.0050.008mm。90年代初中期全程定位精度达到正负0.0020.005mm的加工中心已经越来越多。定位精度的提高，加上机床的结构特性和热稳定的提高，使得数控机床加工精度也得到了大幅度地提高。同样仍以加工中心为例，加工精度从过去的正负0.01mm提高到正负0.005mm，个别的已经
8、达到正负0.0015mm。(2)高速化 提高生产率一直是机床技术发展的一个基本目标，数控机床的出现和快速的发展，其原因之一，就是其生产效率比一般普通机床要高。进10年来，数控机床的生产效率又提高了很多，主要方法是减少切削时间和非切削时间。减少切削时间是从提高切削速度，即提高主轴转速来实现的。加工中心的主轴转速已从10年前一般为40006000r/min提高到800012000r/min，最高的在100000r/min以上，数控车床的主轴转速也提高到500020000r/min，磨削的砂轮线速度提高到100200m/s。根据最新的统计，加工中心的切削时间不超过整个工作时间的55%，因此减少非切削
9、时间是提高生产效率的一个主要手段。费切削时间由两部分组成：一是空程时间，即快速移动所需的时间；另一是辅助时间，即主要是刀具交换时间和工件交换时间。要缩短空程时间，就需要提高快速移动的时间。目前，一般的快速移动速度已达到2024m/min，个别的在30m/min左右，最快的可达60m/min。特别是直线移动进给伺服电动机的出现，为进一步提高快速移动速度带来了新的可能性。要减少辅助动作的时间，就需要缩短自动变换刀具的时间和自动交换工作的时间。目前，数控车床刀架的转位时间已达到0.40.6s，加工中心刀具自动交换时间已达到3s左右，快的能达到1s以内。而加工中心托板交换时间已达从过去的1220s缩短
10、到610s，快的已达到2.5s。(3)高自动化 自数控装置发展到以微处理器为主题组成的CNC系统以后，系统的功能得到不断扩大，因此数控机床的自动化程度也不断提高。除了自动换刀和自动交换工件外，先后出现了刀具寿命管理、自动更换备用刀具、刀具尺寸自动测量和补偿、工件尺寸自动测量及补偿、切削参数的自动调整等功能，使单机自动化达到了很高的程度。刀具的破损和磨损的监控功能也在不断地完善。(4)高复合化 所谓复合化，就是把不同机床的功能集中在一台机床中体现出来，其典型代表当是加工中心，它将钻、铣、镗床的功能集于一身。它可以完成钻、铣、镗、扩孔、铰孔、攻螺丝等程序。近年来，又出现了复合化程度更高的数控机床，
11、例如在加工中心上增加车削和磨削功能。由于这种机床不仅能保证更高的加工精度，还可以大大提高工作效率、节约占地面积、节约投资，因而受到用户的普遍欢迎，使得这一发展趋势方兴未艾。(5)新型结构的数控机床不断出现 近年来，美国、瑞士、俄罗斯等国开发出了所谓六条腿的加工中心，这种加工中心突破了原来数控机床结构技术。它采用可以伸缩的六条腿（伺服轴）支撑并联接上平台（安装有主轴头）与下平台（安装有工件）的结构型式，取代了传统的床身、立柱等支撑结构，而没有任何导轨和滑板的所谓“虚轴机床”，具有机械结构简单化和运动轨迹计算复杂化的特征，其最显著的优点是机床的基本性能高，精度相当于坐标测量机。与传统的加工中心相比
12、，精度高210倍，加工效率高510倍。今后，随着这种结构技术的发展与成熟，预示着数控机床的技术将进入一个有重大变革和创新的时代。2 数控编程基本知识2.1 机床坐标轴为简化编程和保证程序的通用性，对数控机床的坐标轴和方向命名制订了统一的标准，规定直线进给坐标轴用X,Y,Z表示，常称基本坐标轴。X,Y,Z坐标轴的相互关系用右手定则决定，如图2.1所示，图中大拇指的指向为X轴的正方向，食指指向为Y轴的正方向，中指指向为Z轴的正方向。 图2.1 机床坐标轴围绕X，Y，Z轴旋转的圆周进给坐标轴分别用A，B，C表示，根据右手螺旋定则，如图所示，以大拇指指向+X，+Y，+Z方向，则食指、中指等的指向是圆周
13、进给运动的+A，+B，+C方向。数控机床的进给运动，有的由主轴带动刀具运动来实现，有的由工作台带着工件运动来实现。上述坐标轴正方向，是假定工件不动，刀具相对于工件做进给运动的关系，工件运动的正方向恰好与刀具运动的正方向相反，即有：+X=X，+Y=Y， +Z=Z，+A=A，+B=B， +C=C同样两者运动的负方向也彼此相反。机床坐标轴的方向取决于机床的类型和各组成部分的布局，对车床而言：Z轴与主轴轴线重合，沿着Z轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；X轴垂直于Z轴，平行于横向拖板的方向，以轴心线为界，刀架沿着X轴正方向移动将增大零件和刀具间的距离；Y轴与X轴和Z轴一起构成循环右手定则的坐标系统。
14、 图2.2 车床坐标轴及其方向 注意：上述针对数控车床进行说明，其为X、Z两轴联动 2.2 机床坐标系、机床零点和机床参考点机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点，机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点以建立机床坐标系。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。机床坐标轴的机械行程是由最大和最小限位开关来限定的。机床坐标轴的有效行程范围是由软件限位来界定的，其值由制造商定义。机床零点(OM)、机床参考点(Om)、机床坐标轴的机械行程及有效行程的关系如下图2.3所示：
