1、指導書機械制造及其自動化教研室2010年12月一、課程設計的目的本課程設計是學完數控編程之后，進行的一個重要的實踐性教學環節，它一方面要求學生能根據零件圖，用ISO碼編制數控加工程序，熟悉加工程序輸入、檢查、編輯及執行的方法，另一方面，為今后的畢業設計、從事數控加工領域工作打下扎實的基礎。通過練習，學生需要達到如下目標：1）針對設計任務選擇合適的實現方案；2）培養學生查閱技術手冊和有關技術資料的能力；3）培養學生程序設計能力；4）培養學生程序調試能力；5）培養學生編制技術文檔的能力；6）培養學生嚴肅認真、一絲不茍和實事求是的科學態度。二、課程設計任務根據指導書提供的零件圖及相關技術要求，選用合

2、適的數控機床，設計加工工藝、手工編寫數控程序，并使用仿真軟件進行加工仿真。三、設計題目、內容及步驟（具體題目見附錄）1 根據零件圖樣要求、毛坯情況，確定工藝方案及加工路線；2 選擇機床設備；3選擇刀具；4確定切削用量；5確定工件坐標系、對刀點和換刀點；6編寫程序。四、課程設計基本內容及學時分配共1周，每個設計包括的項目及學時分配為：1）數控編程講解、準備有關資料（0.5天）；2）繪制零件圖（0.2天）；3）分析零件數控加工工藝（0.3天）；4）設計數控加工工藝卡（0.2天）；5）編寫數控加工走刀路線圖（0.3天）；6）編寫數控加工程序（0.5天）；7）上機調試程序（1.5天）；8）編寫設計說明

3、書（1天）；9）答辯（0.5天）；五、需要完成的工作量（1）繪制零件圖、毛坯圖一份；（2）數控加工工序卡一份；（3）走刀路線圖一份；（4）數控加工程序清單一份；（5）設計說明書一份。（分析零件結構；選擇機床設備、刀具；編寫數控加工工藝；寫出數值計算過程）六、成績評定依據下列幾個方面對學生進行考核，以五級評分制（優秀、良好、中等、及格、不及格）綜合評定成績：1）設計過程中的表現（獨立完成的能力、分折問題的能力、工作態度）； 2）提交的設計質量；3）答辯中的表現。七、主要參考書數控技術、新編實用數控加工手冊、數控加工工藝與編程、數控加工工藝手冊、切削用量簡明手冊八、數控編程講解8.1數控編程的內容

4、和步驟圖18.2 數控加工工藝數控機床的加工工藝與通用機床的加工工藝有許多相同之處，但在數控機床上加工零件比通用機床加工零件的工藝規程要復雜得多。在數控加工前，要將機床的運動過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序。根據實際應用需要，數控加工工藝的主要內容包括以下內容：（1）選擇并確定進行數控加工的內容；（2）對零件圖紙進行數控加工的工藝分析；（3）零件圖形的數學處理及編程尺寸的確定；（4）數控加工工藝方案的制定；（5）工步、進給路線的確定；（6）數控機床類型的選擇；（7）刀具、夾具、量具的選擇和設計；（8）切削參數的確定；（10）首件試切加工與現場問題處理；（11）數

5、控加工工藝技術文件的定型與歸檔。8數控加工工藝性分析a) 尺寸標注應符合數控加工的特點在數控編程中，所有點、線、面的尺寸和位置都是以編程原點為基準的。因此零件圖樣上最好直接給出坐標尺寸，或盡量以同一基準引注尺寸。b) 幾何要素的條件應完整、準確在程序編制中，編程人員必須充分掌握構成零件輪廓的幾何要素參數及各幾何要素間的關系。c) 定位基準可靠在數控加工中，加工工序往往較集中，以同一基準定位十分重要。因此往往需要設置一些輔助基準，或在毛坯上增加一些工藝凸臺。在完成定位加工后再除去。8數控加工工藝路線的設計數控加工工藝路線設計中應注意以下幾個問題：一、工序的劃分根據數控加工的特點，數控加工工序的劃

6、分一般可按下列方法進行：（1）以一次安裝、加工作為一道工序。這種方法適合于加工內容較少的零件，加工完后就能達到待檢狀態。（2）以同一把刀具加工的內容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝中加工出很多待加工表面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統的限制（主要是內存容量），機床連續工作時間的限制（如一道工序在一個工作班內不能結束）等。此外，程序太長會增加出錯與檢索的困難。因此程序不能太長，一道工序的內容不能太多。（3）以加工部位劃分工序。對于加工內容很多的工件，可按其結構特點將加工部位分成幾個部分，如內腔、外形、曲面或平面，并將每一部分的加工作為一道工序。（4）以粗、精加工劃分工序。對于經加

7、工后易發生變形的工件，由于對粗加工后可能發生的變形需要進行校形，故一般來說，凡要進行粗、精加工的過程，都要將工序分開。二、順序的安排順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應按以下原則進行：（1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也應綜合考慮；（2）先進行內腔加工，后進行外形加工；（3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續加工，以減少重復定位次數、換刀次數與挪動壓板次數；（4）如一次裝夾進行多道加工工序時，應把對工件剛度削弱較小的工序安排在先，以減小加工變形；8.3 數控加工工藝設計方法在選

8、擇了數控加工工藝內容和確定了零件加工路線后，即可進行數控加工工序的設計。數控加工工序設計的主要任務是進一步把本工序的加工內容、切削用量、工藝裝備、定位夾緊方式及刀具運動軌跡確定下來，為編制加工程序作好準備。8確定毛坯的形狀、尺寸和材料根據零件圖紙要求與確定的加工工藝過程，確定毛坯形狀、尺寸和材料。8確定走刀路線和安排加工順序走刀路線就是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，它不但包括了工步的內容，也反映出工步順序。走刀路線是編寫程序的依據之一。確定走刀路線時應注意以下幾點：1、尋求最短加工路線2、最終輪廓一次走刀完成為保證工件輪廓表面加工后的粗糙度要求，最終輪廓應安排在最后一次走刀中連續加工出來。3

9、、選擇切入切出方向考慮刀具的進、退刀（切入、切出）路線時，刀具的切出或切入點應在沿零件輪廓的切線上，以保證工件輪廓光滑；應避免在工件輪廓面上垂直上、下刀而劃傷工件表面；盡量減少在輪廓加工切削過程中的暫停（切削力突然變化造成塑性變形），以免留下刀痕。 4、選擇使工件在加工后變形小的路線對橫截面積小的細長零件或薄板零件應采用分幾次走刀加工到最后尺寸或對稱去除余量法安排走刀路線。安排工步時，應先安排對工件剛性破壞較小的工步。8.3.3確定定位和夾緊方案在確定定位和夾緊方案時應注意以下幾個問題：（1）盡可能做到設計基準、工藝基準與編程計算基準的統一；（2）盡量將工序集中，減少裝夾次數，盡可能在一次裝夾

10、后能加工出全部待加工表面；（3）避免采用占機人工調整時間長的裝夾方案；（4）夾緊力的作用點應落在工件剛性較好的部位。8確定切削用量編程人員在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規定去選擇。也可以結合實際經驗用類比法確定切削用量。在確定切削用量時，要根據被加工工件材料、硬度、切削狀態、背吃刀量、進給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。切削用量的選擇原則是保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度地提高生產率，降低成本。具體選擇原則見表8-1。表8-1 切削用量三要素的選擇原則切削用量要素選擇原則背吃刀量背吃

11、刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于零件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量可以比普通機床加工的余量小一些。進給量進給量主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統性能的限制。確定進給速度的原則是當工件的質量要求能夠得到保證時，為提高生產效率，可選擇較高的進給速度。一般在100200mm/min范圍內選??；刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以采用該機床數控系統設定的最高進給速度。主軸轉速主軸轉速的選擇，主要

12、考慮切削加工的經濟性，必須保證刀具的經濟壽命，同時切削負荷不應該超過機床的額定功率。原則是主軸轉速要根據機床和刀具允許的切削速度來確定。可以用計算或查表法來選取。加 工材 料硬 度HBS背吃刀量ap(mm)高 速 鋼 刀 具硬 質 合 金 刀 具陶 瓷（超硬材料）刀具未 涂 層涂 層（m/min）(mm/r)(m/min)(mm/r)說 明（m/min）（mm/r）材 料(m/min)(mm/r)焊接式可轉位易切碳鋼低碳100200148559041703455185240135185110145220275160215130170TY15TY14TY532041021527517022055

13、0700425580335490切削條件較好時可用冷壓Al2O3陶瓷，切削條件較差時宜用Al2O3TiC熱壓混合陶瓷中碳175225148524030165125100200150120TY15TY14TY5305200160520395305碳鋼低碳12522514843463433273014015011512588100170195135150105120TY15TY14TY5260290170190135150520580365425275365中碳17527514834402330202611513090100707815016011512590100TY15TY14TY522024

14、0145160115125460520290350200260高碳175275148303724271821115130889569761401551051208495TY15TY14TY5215230145150115120460520275335185245合金鋼低碳1252251484146323724271351501051208495170185135145105115TY15TY14TY5220235175190135145520580365395275335中碳175275148344126322024105115859067731301501051208295TY15TY14T

15、Y5175200135160105120460520280360220265高碳175275148303724271821105115849066721351451051158290TY15TY14TY5175190135150105120460520275335215245高強度鋼2253501482026152012159010569845366115135901056984TY15TY14TY515018512013590105380440205265145205300HBS時宜用W12Cr4V5Co5及W2MoCr4VCo8車削加工常用鋼材的切削速度參考數值8.4 填寫數控加工技術文件

16、數控加工技術文件主要有：數控編程任務書、工件安裝和原點設定卡片、數控加工工序卡片、數控加工走刀路線圖、數控刀具卡片、數控程序清單等。8數控加工工序卡片數控加工工序卡與普通加工工序卡有許多相似之處，所不同的是：工序簡圖中應注明編程原點與對刀點，要進行簡要編程說明（如：所用機床型號、程序編號、刀具半徑補償、鏡向對稱加工方式等）及切削參數（即程序編入的主軸轉速、進給速度、最大背吃刀量或寬度等）的選擇。8數控加工走刀路線圖為簡化走刀路線圖，一般可采用統一約定的符號來表示。表1 數控加工走刀路線圖數控加工走刀路線圖零件圖號NC01工序號工步號程序號O100機床型號XK5032程序段號N10N170加工內容銑輪廓周邊共1頁第 1頁編程校對審批符號含義抬刀下刀編程原點起刀點走刀方向走刀線相交軌跡重疊