目录
摘要 ................................................................................................ - 1 - 第一章 典型零件数控的车削 ..................................................... - 2 - 1.1 零件的数控加工工艺流程图 ............................................ - 2 - 1.2 零件图工艺分析............................................................... - 3 - 1.3 外轮廓车削装夹方案 ....................................................... - 4 - 1.1.1确定加工顺序及走刀路线 ......................................... - 4 - 1.1.2刀具选择 ................................................................... - 5 - 1.1.3切削用量选择 ............................................................ - 6 - 第二章 数控车床螺纹加工工艺方案分析 .................................. - 7 - 2.1 加工工艺分析 .................................................................... - 7 - 2.1.1 走刀路线的确定 ....................................................... - 7 - 2.1.2 螺纹车刀的选用 ..................................................... - 7 - 2.1.3 三角螺纹的车削方法................................................ - 8 - 2.1.4 主轴转速的确定 ....................................................... - 8 - 2.1.5走刀次数和背吃刀量的确定 ..................................... - 8 - 2.2 编程示例 .......................................................................... - 9 - 2.2.1用G32指令进行车螺纹 ............................................. - 9 - 2.3 加工误差分析及使用 ..................................................... - 11 - 2.3.1 G92直进式切削方法............................................... - 11 - 2.3.2 G76斜进式切削方法............................................... - 11 - 第三章 数控铣削加工典型零件工艺分析实例 ........................... - 12 - 3.1 零件图工艺分析............................................................. - 12 - 3.3.1 确定装夹 ................................................................ - 12 - 3.3.2确定加工顺序及走刀路线 ....................................... - 12 - 3.3.3 刀具选择 ................................................................ - 13 - 3.3.4 切削用量选择 ......................................................... - 13 - 参考文献....................................................................................... - 15 - 致谢词 .......................................................................................... - 16 -
摘要
零件的数控加工工艺分析是编制数控程序中最重要而又极其复杂的环节，
也是数控加工工艺方案设计的核心工作，必须在数控加工方案制定前完成。一个合格的编程人员对数控机床及其控制系统的功能及特点，以及影响数控加工的每个环节都要有一个清晰、全面的了解，这样才能避免由于工艺方案考虑不周而可能出现的产品质量问题，造成无谓的人力、物力等资源的浪费。全面合理的数控加工工艺分析是提高数控编程质量的重要保障。 在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。 零件工艺性分析也是数控规划的第一步，在此基础上，方可确定零件数控加工所需的数控机床、加工刀具、工艺装备、切削用量、数控加工工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案，最终满足零件工程图纸和有关技术文件的要求。
关键词：典型零件，加工工艺，螺纹
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第一章 典型零件数控的车削
1.1 零件的数控加工工艺流程图
1.2 数控加工工艺路线制定所需的原始资料
1,1.1 零件设计图纸、技术资.料，以及产品的装配图纸。
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1.1.2 零件的生产批量。
1.1.3 零件数控加工所需的相关技术标准如企业标准和工艺文件。 1.1.4 产品验收的质量标准。
1.1.5 现有的生产条件和资料。工艺装备及专用设备的制造能力、加工设备和工艺装备的规格及性能、工人的技术水平。
典型零件数控加工工艺分析实例
（一）数控车削加工典型零件工艺分析实例 轴承套数控车削加工工艺（单件小批量生产），所用机床为CJK6240
1.2 零件图工艺分析
采取以下工艺措施：
1.1.1 编程时取基本尺寸。 1.1.2 先加工左、右端面。
3）内孔尺寸较小，镗1﹕20锥孔、φ32孔及15°斜面时需掉头装夹。 2、确定装夹方案
1）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。
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2）加工外轮廓时，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。
工艺分析图（图1）
1.3外轮廓车削装夹方案
1.1.1确定加工顺序及走刀路线
先加工内孔各表面，再加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。
走到路线图（图2）
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1.1.2刀具选择
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1.1.3切削用量选择
根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关
资料选取切削速度与每转进给量，计算结果祥见工序卡。
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第二章 数控车床螺纹加工工艺方案分析
常用螺纹的牙型有三角形、梯形、矩形等。螺纹的加工方法多种多样，大规
模生产直径较小的三角螺纹，常采用滚丝、搓丝或轧丝的方法，对数量较少或批量不大的螺纹常采用车削的方法。随着数控技术的逐渐普及，轴类零件越来越多的采用数控车床加工。这里以BEIJING-FANUC 0i系统为例，介绍在数控车床上加工螺纹时，其工艺方案的制订及数控加工程序的不同所造成的误差分析。 2.1 加工工艺分析
在数控车床上加工螺纹，首先要制订合理的工艺方案，然后才能进行编程和加工。工艺方案的好坏不仅会影响数控车床效率的发挥，而且将直接影响到螺纹的加工质量。
2.1.1 走刀路线的确定
在数控车床上车螺纹时，沿螺距方向的,向进给应和车床主轴的旋转保持严
格的速比关系，考虑到刀具从停止状态到达指定的进给速度或从指定的进给速度降为零，驱动系统必有一个过渡过程，因此沿轴向进给的加工路线长度，除保证螺纹长度外，还应增加刀具引入距离δ1和超越距离δ2（见图1），δ1和δ2的数值与车床拖动系统的动态特性、螺纹的螺距和精度有关。一般δ1为2-5mm，对大螺距和高精度的螺纹取大值；δ2一般为退刀槽宽度的一半左右，取1-3mm左右。若螺纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形状与数控系统有关，一般按45°退刀收尾。
2.1.2 螺纹车刀的选用
螺纹车刀属于成形刀具，要保证螺纹牙型的精度，必须正确刃磨和安装车刀。
对螺纹车刀的要求主要有以下几点：
(1)车刀的刀尖角一定要等于螺纹的牙型角；
(2)精车时车刀的纵向前角应等于0°；粗车时允许有5°-15°的纵向前角； (3)因受螺纹升角的影响，车刀两侧的静止后角应不相等，进给方向后面的后角较大，一般应保证两侧面均有3°-5°的工作后角； (4)车刀两侧刃的直线性要好。
制造螺纹车刀的材料有高速钢和硬质合金两种。高速钢螺纹车刀刃磨方便、切削刃锋利、韧性好，能承受较大的切削冲击力，加工的螺纹表面粗糙度小。但它的耐热性差，不宜高速车削。
硬质合金螺纹车刀的硬度高、耐磨性好、耐高温，但抗冲击能力差。数控车床一般选用硬质合金可转位车刀。
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2.1.3 三角螺纹的车削方法
车螺纹的进刀方式有直进式和斜进式，直进式车螺纹容易保证牙型的正确性，但车削时，车刀刀尖和两侧切削刃同时进行切削，切削力较大，容易产生扎刀现象，因此只适用于车削较小螺距的螺纹。用斜进法车削螺纹，刀具是单侧刃加工，排屑顺利，不易扎刀。当螺距P<3mm时，一般采用直进法；螺距P≧3mm时，一般采用斜进法。 2.1.4 主轴转速的确定
在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距（或导程）大小、驱动电机的升降频特性及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐有不同的主轴转速选择范围。如大多数经济型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下：
n≤1200/P-K
式中：P是螺纹的螺距(mm)；K是保险系数，一般取为80。 2.1.5走刀次数和背吃刀量的确定
螺纹加工中的走刀次数和背吃刀量会直接影响螺纹的加工质量，车削螺纹时的走刀次数和背吃刀量可参考表1。 表1普通螺纹走刀次数和背吃刀量的参考表
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2.2编程示例
不同的数控系统，车螺纹的编程指令有所不同。对于BEIJING-FANUC 0i系统来说，有三种指令可用于等螺距直螺纹、锥螺纹的车削。加工图1所示零件M30X2的普通外螺纹，主轴转速n1200/P-K=（1200/2-80）=520r/min.根据零件材料、刀具等因素可以取n=400r/min。螺纹的螺距为2，根据表1可知其牙深为1.3，安排5次走刀，每次的背吃刀量分别为0.9、0.6、0.6、0.4、0.1，车螺纹时设定升速段δ1取值5mm，降速段δ2取值2mm。
2.2.1用G32指令进行车螺纹
T0101 M03 S400；（T0101为螺纹车刀，主轴正转，转速为400 r/min）G00 X29.1 Z5；
G32 Z-42.F2.0；（第一次车螺纹，背吃刀量为0.9mm） G00 X32； Z5； X28.5；
G32 Z-42.F2.0；（第二次车螺纹，背吃刀量为0.6mm） G00 X32； Z5； X27.9；
G32 Z-42.F2.0；（第三次车螺纹，背吃刀量为0.6mm） G00 X32； Z5； X27.5；
G32 Z-42.F2.0；（第四次车螺纹，背吃刀量为0.4mm）
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G00 X32； Z5； X27.4；
G32 Z-42.F2.0；（最后一次车螺纹，背吃刀量为0.1mm） G00 X32； X100 Z100； M05； M30；
2.2.2采用G92指令进行车螺纹
T0101 M03 S400；（T0101为螺纹车刀，主轴正转，转速为400 r/min） G00 X32 Z5；（刀具定位到循环起点） G92 X29.1 Z-42 F2.0；（第一次车螺纹） X28.5；（第二次车螺纹） X27.9；（第三次车螺纹） X27.5；（第四次车螺纹） X27.4；（最后一次车螺纹） G00 X100 Z100；（刀具回换刀点） M05； M30；
2.2.3采用G76指令进行车螺纹
T0101 M03 S400；（T0101为螺纹车刀，主轴正转，转速为400 r/min） G00 X32 Z5；（刀具定位到循环起点） G76 P011060 Q100 R0.2；（车螺纹）
G76 X27.4 Z-42 R0 P1300 Q900 F2.0；（螺纹高度为1.3mm，第一次车削深度为0.9mm，螺距为2mm）
G00 X100 Z100；（刀具回换刀点） M05； M30；
通过对同一螺纹三种不同的编程方法进行分析，可以知道采用G32编程，程序段长，一般很少采用此种方法；采用G92编程，条理很清晰并且走刀路线直观，程序段也不是太长；采用G76编程最为方便，程序段最少，但是参数计算比较复杂。在实际加工中，G92编程和G76编程的区别，主要看工件要求的精度来确定。
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2.3 加工误差分析及使用
2.3.1 G92直进式切削方法
由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长；由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。 2.3.2 G76斜进式切削方法
由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。
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第三章 数控铣削加工典型零件工艺分析实例
加工平面凸轮零件上的槽与孔，外部轮廓已加工完，零件材料为HT200。
3.1 零件图工艺分析
1）凸轮槽内外轮廓及φ20、φ12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。 2）应以底面A定位方案 3.3.1 确定装夹
1）加工φ20、φ12，提高装夹刚度以满足垂直度要求。两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。
2）加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和φ20、φ12两个孔两个孔为定位基准。
3.3.2确定加工顺序及走刀路线 1）加工顺序的确定
先加工用作定位基准的φ20、φ12两个孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精加工分开，其中φ20、φ12两个孔的加工采用钻孔一粗铰一精铰方案。 2）走刀路线的确定
走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。 平面内进给时，采用顺铣方式铣削。 外凸轮廓从切线方向切入。
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内凹轮廓从过渡圆弧切入。 深度进给有两种方法：
在xz平面（或yz平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度。 先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深度。
3.3.3 刀具选择
3.3.4 切削用量选择
凸轮槽内、外轮廓精加工时留0．1 mm铣削余量，精铰φ20、φ12两个孔时留0．1mm铰削余量。
选择主轴转速与进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，再计算主轴转速与进给速度。
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4. 填写数控加工工艺卡片
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参考文献：
[1]FANUC series Oi Mate-TC操作说明书
[2]高枫.数控车削编程与操作训练.高等教育出版社，2005.
[3]于华.数控机床的编程及实例.北京：机械出版社，1998.5、韩向宏。加快我国数控机床产业的高端化发展，赛迪顾问工业化研究中心咨询顾问,2010。 [4]刘爽.数控技术的发展与应用，辽宁石化职业技术学院,2010。
[5]关林君，裴海龙，王清阳.数控系统中的光纤串行通信[A]，华南理工大学自动化科学与工程学院,2010。
[6]吴凡.现代数控技术的研究与开发，重庆水利电力职业技术学院,2010。 [7]吴凡.智能化开放化和网络化——当代数控技术的发展方向[A]，重庆水利电力职业技术学院，2010。
[8]张柏军，杜 鹏.网络化数控系统的研究和开发[A]，潍坊科技学院,2010。
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致谢词
两年前，我怀着一颗求知的心，向往与期待踏入甘肃畜牧工程职业技术学院。两年后，“文以治国、工以立国、商以富国”的信念，让我必须满怀使命、挺起胸膛的说：“我们，以及我们正在把握和即将把握的企业，理应成为中国经济崛起的脊梁。”
两年充实的生活告诉我，民族需要掌握先进理念、具有国际视野、熟悉具体环境的实战先锋；也告诉我，只有不断经历考验、挫折、甚至失败，才能逼近我们最终的理想。生于斯时，长于斯境，唯有以双倍的努力、十倍的耐心、百倍的豪情和千倍的执着来完成原赋的使命。
在此，首先要对我的恩师——刘玉春教授，致以最深的感谢。在我迷茫时，他用振聋发聩的棒喝让我警醒；在我失望时，他用循循善诱的教诲抹去我心头的尘埃；在我痛苦时，他的精神力量让我在心底始终拥有支撑。生有吾父，教有吾师，幸甚。
在论文的写作过程中，刘老师怀着他那伟大的爱心，无比耐心、无私无求的给予我持续的帮助，没有他，论文无法顺利完成。
还有我的同窗、朋友们，是他们用最真挚的情感和最实际的援助，帮我渡过了一处处的难关。
最后要感谢的是我的父母和知己，他们期待的目光、未来的责任和时时可以寻求的慰藉，是我不断进取的力量源泉。
即将结束再次学习的生活，相信等待我的是一片充满机遇、风险与快乐的土地；也相信我和同仁们的事业必将如涅磐之凤、浴火之凰；更加相信，不朽的民族精神终将引领我们创造新的奇迹！“风雨不改凌云志，振衣濯足展襟怀。行方智圆煅内蕴，海阔天空铸宏图。”
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