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1、数控车床加工工艺设计摘要:数控车削加工设计以机械制造中的工艺基本理论为基础，结合数控机床高精度、 高效率和高柔性等特点综合多方面的知识，解决数控加工中的工艺问题。对零件进行编 程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。在比较数控车床加工工艺与传统加工工艺 的基础上，对数控车床加工工艺中的关键问题进行了深入分析，总结了数控车床的工艺 设计方法。通过实例，证明了正确地进行数控车床加工工艺分析与设计有助于提高零件 加工质量和生产效率。本文通过对零件图样分析、工艺路线的拟订、切削用量的选择等 几方面进行了介绍。关 键 词:数控加工 工艺分析 图样分析 工艺路线目录摘要I引言II第 1 章 数控加工概述
2、11.1 数控加工原理11.2 数控加工的特点1 第 2 章 数控加工工艺分析 32.1 机床的合理选用 32.2 数控加工零件的工艺性分析32.3 加工方法的选择与加工方案的确定32.4 工艺与工步的划分32.5 零件的安装与夹具的选择42.6 刀具的选择与切削用量的确定 52.7 对刀点和换刀点的确定 52.8 工艺加工路线的确定 6 第 3 章 数控车床加工实例73.1 零件图样分析 73.2 工艺措施 73.3 确认定位基准和装夹方式 73.4 加工路线及进给路线 83.5 刀具选择 93.6 工艺卡片 103.7 切削用量选择 103.8 数控加工程序单 11 第 4 章 数控车加工
3、操作流程134.1 开机 134.2 参考工艺分析 134.3 编程 134.4 模拟 134.5 用试刀法对刀 144.6 自动循环加工 15 结 论16 致 谢17 参考文献 18引言制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的 40%以上， 而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。21 世纪是科学技术突飞猛 进、不断取得新突破的世纪，它是数控技术全面发展的时代。数控机床代表一个民族制 造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低 已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主
4、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。车削中心可 在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回 转类零件的加工。数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加 工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工对刀前，要将机床的运 动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求 程序设计人员具有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则 就无法做到全面周到地
5、考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。本文主要讨论的就是作为制造业的组成部分数控车床。主要内容有关于数控车床的 数控加工原理、加工工艺分析、刀具的选用、数控车加工操作流程。第 1 章 数控加工概述1.1 数控加工原理当我们使用机床加工零件时，通常都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制 动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量。采用普通机床加工时，这种开车、 停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自动机 床和仿形机床加工时，上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置 以模拟量的形式来控制的，它们虽能加工比较复杂的零件，且有
6、一定的灵活性和通用性， 但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息 的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转成驱动伺服机 构的指令信号，从而控制机床各部件协调动作，自动地加工出零件来。当更换加工对象 时，只需要重新编写程序代码，输入给机床，即可由数控装置代替人的大脑和双手的大 部分功能，控制加工的全过程，制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图 1-1所示。程序校核编 程部 分 机床 控制 部 分图 1-1 数控加工原理框图1.2 数控加工的特点总的来说，数控加工有如下特
7、点：(1) 自动化程度高，具有很高的生产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程 都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。 数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件；省去了划线、多次装夹定位、检 测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。(2) 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具和解决毛坯装夹方式 外，只需重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，从而缩短了生产准备周期。(3) 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01 mm之间，不受零件复 杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量 零
8、件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加 工的精度。(4) 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制， 易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM 体化系统，并且可以建立各机床间的 联系，容易实现群控。(5) 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF 值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。第 2 章 数控加工工艺分析2.1 机床的合理选用数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件：(1) 多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。(2) 轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零件。
9、(3) 用普通机床加工时需用昂贵工艺装备(工具、夹具和模具)的零件。(4) 需要多次改型的零件。(5) 价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。(6) 需要最短生产周期的急需零件。2.2 数控加工零件的工艺性分析(1) 零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则(2) 零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点2.3 加工方法的选择与加工方案的确定(1) 加工方法的选择 加工方法的选择原则是：同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。此外，还应考虑 生产率和经济性的要求，以及现有生产设备等实际情况。(2) 确定加工方案的原则 零件上精度要求较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐
10、步达到 的。对于这些表面，要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终的加工方案。确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为 达到这些要求所需要的加工方法。此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性，并充 分发挥数控机床的功能。原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精 加工。2.4 工艺与工步的划分（1）工序的划分1）以零件的装夹定位方式划分工序 由于每个零件结构形状不同，各个表面的技术要求也不同，所以在加工中，其定位 方式就各有差异。一般加工零件外形时，以内形定位；在加工零件内形时以外形定位。 可根据定位方式的不同来划分工序。2）按粗、精工序划分加工
11、 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 则来进行划分工序，即先进行粗加工，再进行精加工。此时可以使用不同的机床或不同 的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加 工零件的其它表面。为了减少换刀次数，缩短空行程运行时间，减少不必要的定位误差，可以按照使用 相同刀具来集中加工工序的方法来进行零件的加工工序划分。尽可能使用同一把刀具加 工出能加工到的所有部位，然后再更换另一把刀具加工零件的其它部位。在专用数控机 床和加工中心中常常采用这种方法。（2）工步的划分 工步的划分主要从加工精度和生产效率两方面来考虑。在一个工序内往往需要采
12、用 不同的切削刀具和切削用量对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述复杂的零件， 在工序内又细分为工步。工步划分的原则是：1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工 后精加工分开进行。2）对于既有铣削平面又有镗孔加工表面的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工。 因为按此方法划分工步，可以提提高孔的加工精度。因为铣削平面时切削力较大，零件 易发生变形。先铣平面后镗孔，可以使其有一段时间恢复变形，并减少由此变形引起对 孔的精度的影响。3）按使用刀具来划分工步。某些机床工作台的回转时间比换刀时间短，可以采用 按使用刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。2.5 零件的
13、安装与夹具的选择（1）定位安装的基本原则1）力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一。2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。3）避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。（2）选择夹具的基本原则 数控加工的特点对夹具提出了两点要求：一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐 标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还应该 考虑以下几点：1）当零件加工批量不大时，应该尽量采用组合夹具、可调式夹具或其它通用夹具， 以缩短生产准备时间，节省生产费用。2）在成批生产时才考虑使用专用夹具。3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。4）夹具上各零部件应该以不妨碍机床对零件各表面的加工。夹具要敞开，其定位 夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。2.6 刀具的选择与切削用量的确定（1）刀具的选择 数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金； 精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀 具参数。（2）切削用量的确定 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑加 工成本。半精加
