数控车床加工程序编制
专业：机械设计制造及其自动化
班级：2010级1班
姓名：***
沈阳大学机械学院课程设计（论文）
目 录
引言 3 1 课程性质和任务 4
1.1 课程设计的性质 4 1.2 课程设计的任务 4
2课程设计目的 4 3 槽轴数控车床加工程序编制 5
3.1零件工艺性分析 5
3.1.1数控加工工艺的基本特点
3.1.2数控加工工艺的主要内容 3.1.3工序与工步的划分 3.1.4刀具的选择与切削用量的确定 3.1.5对刀点和换刀点的确定 3.1.6加工路线的确定
3.2数控机床的选择 18 3.3编制槽轴数控车床加工工艺过程卡 19 3.4编制数控加工程序 19
致谢 22 参考文献 23
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摘 要
在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。车削是最基本、最常见的切削加工方法，在生产中占有十分重要的地位。车削适于加工回转表面，大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工，如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等，所用刀具主要是车刀。 在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约占机床总数的50%。车床既可用车刀对工件进行车削加工，又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同，车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等，其中大部分为卧式车床。 数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。
为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。 关键词：
车削加工；刀具；零件的工艺过程；工艺参数；程序编制
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引 言
数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
数控技术不断的发展，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。
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1 课程性质和任务
1.1 课程设计的性质
《数控编程技术》课程设计是近机类专业的重要的综合性实践教学课程。 是对学生数控机床加工工艺、实施能力、数控编程及加工调整能力的综合评 价。
1.2 课程设计的任务
本课程设计是在《机械制造技术》的基础上，结合本阶段已学课程及其它相关教学内容，使学生能掌握数控机床加工的特点及其发展前景，掌握数控系统的工作原理和加工编程的方法，并能理论联系实际解决数控机床加工编程的实际问题；培养学生数控加工编程的应用能力。
2 课程设计目的
1）巩固和加深学生所学课程的理论知识，培养学生设计、计算、绘图、计算机应用能力，使学生逐步树立正确的设计思想。
2）掌握数控机床加工工艺的编制，学会使用常用功能指令和固定循环指令的编程方法及应用；会用选刀、换刀、对刀、刀补和固定循环编制一个轴类、套类或箱体类零件的数控加工程序。
3）提高学生独立分析问题、解决问题的能力，逐步增强实际工程训练。 4）训练学生围绕设计内容查阅有关规范、设计手册等资料的能力。 5）训练学生撰写技术文件的基本技能。
6）加强理论联系实际，培养学生科学严谨、实事求是的工作作风和勇于探索的创新精神。
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3槽轴数控车床加工程序编制
3.1 零件工艺性分析
无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。在编程中，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需做一些处理。因此程序编制中的零件的工艺分析是一项十分重要的工作。
图3-1 零件图
3.1.1数控加工工艺的基本特点
数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。
1）数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵，若只加工简单的工序，在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。
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2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在数控加工时，这一切都无例外地都变成了固定的程序内容，正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则加工不出合格的零件。 3.1.2数控加工工艺的主要内容
数控加工工艺主要包括以下方面：
（1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容。 工序内容包括：钻孔，切削内孔，切削外圆，切槽，切削螺纹 1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容； 2）零件图纸的数控工艺性分析；
3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等；
4）数控工序的设计，如工步、刀具选择、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等；
5）调整数控加工工艺程序，如对刀、刀具补偿等； 6）处理数控机床上部分工艺指令。 （2）零件图纸的数控工艺性分析
该零件表面由圆柱，螺纹组成。有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，粗糙度选为Ra1.6。
尺寸精度 本工件中精度要求较高的尺寸有：外圆直径，Φ20,Φ24，Φ30,Φ34，Φ38；内孔Φ26，长度120，螺纹的中径等。
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形位精度 主要有：外圆Φ20,Φ30,Φ34，Φ38轴线对Φ24基准轴线的同轴度。
表面粗糙度 外圆表面，内孔、螺纹、端面、切槽等。
（3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等。
（4）本次设计加工工艺分析 ①加工准备
A.认真阅读零件图，检查毛坯尺寸。 B.编制加工程序，输入程序并选择该程序。 C.用三爪卡盘装夹工件，伸出85mm左右。
D.安装90°外圆刀，确定工件零点为毛坯右端，设定零点偏置。
E.根据编程时刀具的使用情况编制刀具及切削参数表（表1-3），对应刀具表依次装入刀架中，并对刀设置加工原点。 ②麻花钻Φ20mm*25mm，镗孔刀Φ26mm*25mm。 ③粗加工右侧Φ34mm，Φ38mm台阶。 ④精加工右侧台阶。
⑤调头夹持Φ34mm、Φ38mm台阶，台阶面贴在卡盘处。粗加工另一侧台阶。 ⑥精加工另一侧Φ24mm、Φ38mm台阶。 ⑦切槽5mm*4mm。 ⑧螺纹刀M24mm*27mm。 ⑨保证表面质量及尺寸精度。
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3.1.3工序与工步的划分
一般工序划分有以下几种方式 1）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、刚度和变形等因素杰划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先作粗加工再精加工。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，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其它表面。
3）按所用刀具划分工序
为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其它部位。
工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。
总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
本次课程设计按所用刀具划分工序：
工序一：下料，选择加工零件的毛坯尺寸为Φ40×123mm。
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工序二：调制热处理。 工序三：数控车床加工。 工步一：钻孔加工。 工步二：切削右端内孔。 工步三：切削右端外圆。 工步四：工件调头。 工步五：切削左端外圆。 工步六：左端切槽。 工步七：切削螺纹。 工序四：工件去毛刺，检验。 3.1.4刀具的选择与切削用量的确定
1）刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。 根据本零件加工要求选用如下五类刀具：
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118°麻花钻：
图3-2 118°麻花钻
镗孔刀：
图3-3 镗孔刀
90°外圆刀：
图3-4 90°外圆刀
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割槽刀：
图3-5 刀宽4mm割槽刀
螺纹刀：
图3-6 螺纹刀
2）切削用量的确定
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
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，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
由《数控车床》查得：
钻孔：118°麻花钻，主轴转速为350r/min，手动进给。
切削内孔：镗孔刀，主轴转速为800r/min，进给速度为100-120r/min，
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背吃刀量为0.3mm。
切削外圆：90°外圆刀，主轴转速为800r/min，进给速度为100-120r/min，背吃刀量为1mm。
切槽：刀宽为4mm的割槽刀，主轴转速为350r/min，进给速度为80-100r/min。
切削螺纹：YT15螺纹刀，主轴转速为800r/min，进给速度为100-120r/min，螺纹小径为23.5mm，螺纹长度为26mm，螺纹螺距为2mm。 3.1.5对刀点和换刀点的确定
在编制加工程序时，要正确地选择“对刀点”和“换刀点”的位置。 “对刀点”就是在数控机床上加工零件时，刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行，所以对刀点心也叫做“程序起点”或“起刀点”。选择对刀点的原则是：
1）要便于数学处理和简化程序编制 2）在机床上找正容易； 3）加工过程中检查方便； 4）引起的加工误差小。
对刀点可选在工件上，也可选在工件外面（如选在夹具上或机床上）。但必须与零件的定位基准有一定的尺寸联系。这样才能确定机床坐标系和工件坐标系的关系。
为了提高加工精度，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上，如以孔定位的工件，可选孔的中心作为对刀点。刀具的位置则以此孔来找正，使“刀位点”与“对刀点”重合。所谓“刀位点”是指车刀、镗刀的刀尖；
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钻头的钻尖；立铣刀、端铣刀刀头底面的中心、球头铣刀的球头中心。
零件安装时，工件坐标系要与机床坐标系有确定的尺寸关系，在工件坐标系设定后，从对刀点开始的第一个程序段的坐标值，为对刀点在机床坐标系中的坐标值。
对刀点既是程序的起点，也是程序的终点。因此在成批生产中要考虑对刀点的重复精度，该精度可用对刀点相距机床原点的坐标值来校核。所谓“机床原点”是指机床上一个固定不变的极限点。例如，对车床而言，是指车床主轴回转中心与车头卡盘端面的交点。
图3-7 对刀点
“换刀点”是为数控车床、数控加工中心等多刀加工机床的编程设定的，回为这些机床加工中途需更换刀具，故应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转位换刀时的位置。该点可以是某一固定点（如加工中心机床，其换刀机械手的位置是固定的），也可以是任意的一点（如车床）。换刀点的位置应设在工件或夹具的外部，以刀架转位时不碰工件及其它部件为准。其设定值可用实际测量方法或计算确定。
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图3-8 换刀点
3.1.6加工路线的确定
在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； 2）使数值计算简单，以减少编程工作量；
3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空刀时间。 4）此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定是一次走刀，还是多次走刀来完成加工。
本次设计加工路线如下图所示：
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1）镗孔
图3-9 镗孔加工路线
2）右端面粗加工
图3-10 右端面外圆粗加工
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3）右端面精加工
图3-11 右端面精加工
4）左端面粗加工
图3-12 左端面粗加工
5）左端面切槽
图3-13 左端面切槽
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6）左端面精加工
图3-14 左端面精加工
7）左端面螺纹加工
图3-15左端面螺纹加工
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3.2数控机床的选择
数控车床CK6130
图
3-16 XCK6130数控车床 表1-1机床参数
单 位 mm kg mm mm r/min mm mm/min mm/min KW KW mm kg mm/min mm/min XA5032 300*400 500 300 380 150-2200 Φ48 无级 4 1620*1060*1600 1220 ±0.012 ±0.013 项 目 工作台 工作面积 宽*长 承载重量 X轴最大行程 Z轴最大行程 转速 主轴 主轴通孔直径 主轴转速级数 进给 切削进给速率 快速移动进给速率 主轴电机功率 进给电机功率 机床外形尺寸（长*宽*高） 机床净重（约） 定位精度 重定位精度 行程 电动机 其他 精度
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3.3编制数控车床加工工艺过程卡
表1-2数控车床加工工序卡
零件名称 工序 1 2 3 数控车 槽轴 名称 下料 热处理 工步 1 2 3 4 5 6 7 4 材料 规格数量
表1-3数控铣床加工刀具卡 工步号 工步内容 刀具号 1 2 3 4 5 钻孔 切削内孔 切削外圆 切槽 切削螺纹 T04 T01 T02 T03 刀具类型 118°麻花钻 镗孔刀 90°外圆刀 割槽刀 螺纹刀 刀具型号 ∅20mm*25mm ∅26mm*25mm YT15 刀宽4mm YT15 切削用量 主轴转速r/min 350 800 800 350 800 进给速度r/min 手动 100-120 100-120 80-100 100-120 备注 检验 45 1 数量 Φ40×123mm。 调制处理 工步内容 钻孔 切削右端内孔 切削右端外圆 工件调头 切削左端外圆 左端切槽 左端切削螺纹 游标卡尺 1 工艺要求 Xx年 xx月 xx 日 工作者 刀具号 T04 T01 T02 T02 T03 备注： XCK6130 日期 3.4 编制槽轴数控加工程序
图3-17 坐标原点
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表1-4 程序 % O0001 N10 M03 S800; N20 T0404; N30 G54 G00 X20 Z5; N40 G71 U0.5 R0.5; N50 G71 P60 Q110 U-0.3 W0 F0.1; N60 G00 X32; N70 G01 Z0 F0.08 S1000; N80 X26 Z-1; N90 Z-25; N100 X20; N110 G70 P60 Q100; N120 G00 X100 Z100; N130 T0400; N140 T0101; N150 G00 X40 Z5; N160 G71 U1 R2; N170 G71 P180 Q240 U0.5 W0 F0.2; N180 G00 X32; N190 G01 Z0 F0.1 S1000; N200 GOO X34 Z-1; N210 Z-40; N220 X36; N230 X38 Z-41; N240 Z-55; N250 G70 P180 Q240; N260 G00 X100 Z100; N270 T0100; N280 M30; % % O0002 N10 M03 S800; N20 T0101; N30 G55 G00 X40 Z5; N40 G71 U1 R2; N50 G71 P60 Q90 U0.5 WO F0.2; N60 G00 X23.8; N70 G01 Z0 F0.1 S1000; N80 X24 Z-1; N90 Z-30; N230 Z-40; N240 X30 F0.05; N250 X39 F0.5; N260 Z-54; N270 X30 F0.05; N280 X39 F0.5; N290 Z053; N300 X30 F0.05; N310 X39 F0.5; N320 Z-66; N340 X30 F0.05; N350 X39 F0.5; N360 Z-65; N370 X30 F0.05; N380 X40 F0.5; N390 Z-68; N395 X38 F0.05; N400 X30 Z-66; N410 X40 F0.5; N420 Z-57.5; N430 G02 X30 Z-54 R4; N440 G01 X40 F0.5; N450 G03 X30 Z-61 R4; N460 G01 X40 F0.5; N470 Z-45.5; N480 G02 X30 Z-41 R4; N490 G01 X40 F0.5; N500 Z-45.5; N510 G03 X30 Z-49 R4; N520 G01 X40 F0.5; N530 Z-36; N540 G02 X20 Z-32 R6; N550 G01 X40 F0.5; N560 G00 X100 Z100; N570 T0200; N580 TO303; N590 G57 G00 X26 Z-5; N600 G92 X23.5 Z-26 F2;G92; N610 X23; N620 X22.7; N630 X22.4; N640 X22.1; N650 22; 20 沈阳大学机械学院课程设计（论文）
N100 G70 P60 Q90; N110 G00 X100 Z100; N120 T0100; N130 T0202; N135 G56 M03 S350; N140 G00 X27 Z-30; N150 G01 Z-20 F0.05; N160 X27 F0.5; N170 Z-29; N180 Z-20 F0.05; N190 X39 F0.5; N200 Z-42; N210 X30 F0.05; N220 X39 F0.05; N660 X21.8; N670 X21.6; N680 X21.5; N690 X21.4; N700 X21.4; N710 G00 X100 Z100; N720 T0300; N730 M30; % 沈阳大学机械学院课程设计（论文） 21
致 谢
通过这次课程设计，我受益匪浅，综合运用了本科学到的知识。本次课程设计是我们学完了大学的全部基础课，专业基础课后进行的。这是我们对所学各课进行的一次全面的、深入的、综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，是我们在毕业设计之前一次极好的学习机会。
感谢宋老师的悉心指导以及各位同学的帮助从而顺利的完成了此次设计。就我个人而言，我通过本次课程设计对自己在大学中所学的知识进行一次良好的回顾，并在此基础上有所提高，对自己将来从事的工作进行一次适应性的训练，无论是零件数控编程加工工艺还是CAD画图能力都得到了大大的巩固和提高，从而锻炼自己发现问题、思考问题解决问题的能力，并培养认真、严谨的专业精神。
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参考文献
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