数控车削加工工艺与加工程序编制要点模板.doc

毕业论文
题 目：数控车削加工工艺及加工程序编制
学 院：

专 业：
数控技术应用
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摘 要

数控技术及数控机床在当今机械制造业中关键地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产关键手段和标志。数控技术及数控机床广泛应用，给机械制造业产业结构、产品种类和档次和生产方法带来了革命性改变。数控机床是现代加工车间最关键装备。它发展是信息技术（1T）和制造技术（MT）结合发展结果。现代CAD/CAM，FMS，CIMS，灵敏制造和智能制造技术，全部是建立在数控技术之上。
数控机床是装备制造业工作母机，是实现制造技术和装备现代化基石是确保高新技术产业发展和国防军工现代化战略装备。在全球提倡绿色制造大环境下，机床数控化改造成为了热点。它包含一般机床数控化改造和数控机床升级。
此次设计内容介绍了数控加工特点、加工工艺分析和数控编程通常步骤。并经过一定实例具体介绍了数控加工工艺分析方法。

关键词：数控技术，加工工艺，编程

目 录

摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 零件结构工艺分析、毛胚及加工定位基正确实定 1
1.1零件图分析 1
1.2工件加工工艺分析 1
1.3工件毛坯确实定 2
1.4定位基准选择 2
第2章 确定加工工艺路线、制订工序卡片 4
2.1工序划分 4
2.2加工次序安排 4
2.3控机床加工工序和加工路线设计 4
2.5确定切削用量 6
第三章 确定加工余量、工序尺寸和公差和工艺尺寸链计算 7
3.1加工余量确实定 7
3.2确定工序尺寸及其公差 7
第4章 数控编程 11
4.1数控车床编程特点 11
4.2数控车床编程指令 12
4.3加工路线确实定 13
4.4零件及加工程序编制 17
结 论 23
致 谢 24
参考文件 25

第1章 零件结构工艺分析、毛胚及加工定位基正确实定

1.1零件图分析
在设计零件加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几方面：
1、组成零件轮廓几何条件
在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对组成零件轮廓全部几何元素进行定义。所以在分析零件图时应注意：
（1）零件图上是否遗漏某尺寸，使其几何条件不充足，影响到零件轮廓组成；
（2）零件图上图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；
（3）零件图上给定几何条件是否不合理，造成数学处理困难。
（4）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。
2、尺寸精度要求
分析零件图样尺寸精度要求，以判定能否利用车削工艺达成，并确定控制尺寸精度工艺方法。
在该项分析过程中，还能够同时进行部分尺寸换算，如增量尺寸和绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求尺寸取最大和最小极限尺寸平均值作为编程尺寸依据。
3、形状和位置精度要求
零件图样上给定形状和位置公差是确保零件精度关键依据。加工时，要根据其要求确定零件定位基准和测量基准，还能够依据数控车床特殊需要进行部分技术性处理，方便有效控制零件形状和位置精度。
4、表面粗糙度要求
表面粗糙度是确保零件表面微观精度关键要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量依据。
1.2工件加工工艺分析
断屑处理可采取改变刀具切削部分几何角度、增加断屑器和经过编程技巧以满足加工中止屑要求。
（1）连续进行间隔式暂停
对连续运动轨迹进行分段加工，每相邻加工工段中间用G04指令功效将其隔开并设定较短间隔时间（0.5s）。其分段多少，视断屑要求而定。
（2）进、退刀交换安排
在钻削深孔等加工中，可经过工序使钻头钻入材料内一段并经短暂延时后，快速退出配件后在钻入一段，并依次循环，以满足断屑、排泄要求。
（3）进给方向特殊安排
Z轴方向进给运动在沿负轴方向走刀时，有时并不合理，甚至车坏工件。
1.3工件毛坯确实定
1、零件材料及其力学性能
零件材料及其力学性能大致确定了毛坯种类。比如钢质零件若力学性能要求不太高且形状不十分复杂时可选择型材毛坯，但若要求较高力学性能，则应选择锻件毛坯。
2、零件结构形状和外形尺寸
如形状复杂大型零件毛坯可采取砂型铸造；通常见途阶梯轴，若各台阶直径相差不大可用圆棒料，反之，则选择锻件毛坯较为适宜；对于锻件毛坯尺寸大零件通常选择自由铸造，中小型零件可选择模锻。
1.4定位基准选择
定位基准包含粗基准和精基准。
粗基准：用未加工过毛坯表面做基准。
精基准：用已加工过表面做基准。
1、粗基准选择标准：
粗基准影响：位置精度、各加工表面余量大小（均匀？足够？）。
关键考虑：怎样确保各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间尺寸、位置符合零件图要求。
（1）合理分配加工余量标准
a、应确保各加工表面全部有足够加工余量：如外圆加工以轴线为基准；
b、以加工余量小而均匀关键表面为粗基准，以确保该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；
（2）确保零件加工表面相对于不加工表面含有一定位置精度标准
通常应以非加工面做为粗基准，这么能够确保不加工表面相对于加工表面含有较为正确相对位置。当零件上有多个不加工表面时，应选择和加工面相对位置精度要求较高不加工表面作粗基准。
2、精基准选择标准：
（1）基准重合标准：定为基准和设计基准重合
（2）基准统一标准:
尽可能选择一组精基准定位，以此加工工件大多数表面工艺标准!
（3）互为基准标准
当一些表面位置精度要求很高时，采取互为基准反复加工一个标准
（4）自为基准标准
当加工面表面质量要求很高时，为确保加工面有很小且均匀余量，常见加工面本身作为基准进行加工一个工艺标准!
（5）便于装夹标准

第2章 确定加工工艺路线、制订工序卡片

2.1工序划分
数控机床和一般机床加工相比较，加工工序愈加集中，依据数控机床加工特点，加工工序划分有以下多个方法：
（1）依据装夹定位划分工序
这种方法通常适应于加工内容不多工件，关键是将加工部位分为多个部分，每道工序加工其中一部分。如加工外形时，以内腔夹紧；加工内腔时，以外形夹紧。
（2）按所用刀具划分工序
为了降低换刀次数和空程时间，能够采取刀具集中标准划分工序，在一次装夹中用一把刀完成能够加工全部加工部位，然后再换第二把刀，加工其它部位。在专用数控机床或加工中心上大多采取这种方法。
（3）以粗、精加工划分工序
对易产生加工变形零件，考虑到工件加工精度，变形等原因，可按粗、精加工分开标准来划分工序，即先粗后精。
在工序划分中，要依据工件结构要求、工件安装方法、工件加工工艺性、数控机床性能和工厂生产组织和治理等原因灵活把握，努力争取合理。
2.2加工次序安排
加工次序安排应依据工件结构和毛坯情况，选择工件定位和安装方法，关键确保工件刚度不被破坏，尽可能降低变形，所以加工次序安排应遵照以下标准：
（1）上道工序加工不能影响下道工序定位和夹紧
（2）先加工工件内腔后加工工件外轮廓
（3）尽可能降低反复定位和换刀次数
（4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小工序。
2.3控机床加工工序和加工路线设计
数控机床加工工序设计关键任务：确定工序具体加工内容、切削用量、工艺装备、定位安装方法及刀具运动轨迹，为编制程序作好预备。其中加工路线设定是很关键步骤，加工路线是刀具在切削加工过程中刀位点相对于工件运动轨迹，它不仅包含加工工序内容，也反应加工次序安排，所以加工路线是编写加工程序关键依据。
确定加工路线标准
①加工路线应确保被加工工件精度和表面粗糙度。
②设计加工路线要降低空行程时间，提升加工效率。
③简化数值计算和降低程序段，降低编程工作量。
④据工件外形、刚度、加工余量、机床系统刚度等情况，确定循环加工次数。
⑤合理设计刀具切入和切出方向。采取单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生定位误差。
2.4刀具选择
刀具选择是在数控编程人机交互状态下进行。应依据机床加工能力、工件材科性能、加工工序切削用量和其它相关原因正确选择刀具及刀柄。刀具选择总标准是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求前提下，尽可能选择较短刀柄，以提升刀具加工刚性。
（1）选择刀具时，要使刀具尺寸和被加工工件表面尺寸相适应。生产中，平面零件周围轮廓加工，常采取立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀，加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选择镶硬质合金刀片玉米铣刀；对部分立体型面和变斜角轮廓外形加工，常采取球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
（2）在进行自由曲面（模具）加工时，因为球头刀具端部切削速度为零，所以，为确保加工精度，切削行距通常采取顶端密距，故球头常见于曲面精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面全部优于球头刀，所以，只要在确保不过切前提下，不管是曲面粗加工还是精加工，全部应优先选择平头刀。另外，刀具耐用度和精度和刀具价格关系极大，必需引发注意是，在大多数情况下，选择好刀具即使增加了刀具成本，但由此带来加工质量和加工效率提升，则能够使整个加工成本大大降低。
（3）在加工中心上，多种刀具分别装在刀库上，按程序要求随时进行选刀和按刀动作。所以必需采取标准刀柄，方便使钻、镗、扩、铣削等工序用标准刀具快速、正确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄结构尺寸、调整方法和调整范围，方便在编程时确定刀具径向和轴向尺寸。现在中国加工中心采取TSG工具系统，其刀柄有直柄（3种规格）和锥柄（4种规格）2种，共包含16种不一样用途刀柄。
（4）在经济型数控机床加工过程中，因为刀具刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，所以，必需合理安排刀具排列次序。通常应遵照以下标准：①尽可能降低刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行全部加工步骤；粗精加工刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格刀具；④先铣后钻；⑤优异行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能情况下，应尽可能利用数控机床自动换刀功效，以提升生产效率等。
2.5确定切削用量
1、确定主轴转速
主轴转速应依据许可切削速度和工件（或刀具）直径来选择。其计算公式为:n=1000v/71D式中:v——切削速度，单位为m/m动，由刀具耐用度决定;
N——主轴转速，单位为r/min, D—工件直径或刀具直径，单位为mm。计算主轴转速n，最终要选择机床有或较靠近转速。
2、确定进给速度
进给速度是数控机床切削用量中关键参数，关键依据零件加工精度和表面粗糙度要求和刀具、工件材料性质选择。最大进给速度受机床刚度和进给系统性能限制。确定进给速度标准:当工件质量要求能够得到确保时，为提升生产效率，可选择较高进给速度。通常在100一200mm/min范围内选择;在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低进给速度，通常在20一50mm/min范围内选择;当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，通常在20--50mm/min范围内选择;刀具空行程时，尤其是远距离“回零”时，能够设定该机床数控系统设定最高进给速度。
3、确定背吃刀量
背吃刀量依据机床、工件和刀具刚度来决定，在刚度许可条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件加工余量，这么能够降低走刀次数，提升生产效率。为了确保加工表面质量，可留少许精加工余量，通常0.2——0.5mm,总而言之，切削用量具体数值应依据机床性能、相关手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最好切削用量。
切削用量不仅是在机床调整前必需确定关键参数，而且其数值合理是否对加工质量、加工效率、生产成本等有着很关键影响。所谓“合理”切削用量是指充足利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、扭矩），在确保质量前提下，取得高生产率和低加工成本切削用量。
第三章 确定加工余量、工序尺寸和公差和工艺尺寸链计算

3.1加工余量确实定
确定加工余量方法有3种：分析计算法、经验估算法和查表修正法。
（1）分析计算法
本方法是依据相关加工余量计算公式和一定试验资料，对影响加工余量各项原因进行分析和综累计算来确定加工余量。用这种方法确定加工余量比较经济合理，但必需有比较全方面和可靠试验资料。现在，只在材料十分珍贵，和军工生产或少数大量生产工厂中采取。
（2）经验估算法
本方法是依据工厂生产技术水平，依靠实际经验确定加工余量。为预防因余量过小而产生废品，经验估量数值总是偏大，这种方法常见于单件小批量生产。
（3）查表修正法
此法是依据各工厂长久生产实践和试验研究所积累相关加工余量数据，制成多种表格并汇编成手册，确定加工余量时，查阅相关手册，再结合本厂实际情况进行合适修正后确定，现在此法应用较为普遍。
3.2确定工序尺寸及其公差
机械加工过程中，工件尺寸在不停地改变，由毛坯尺寸到工序尺寸，最终达成设计要求尺寸。在这个改变过程中，加工表面本身尺寸及各表面之间尺寸全部在不停地改变，这种改变不管是在一个工序内部，还是在各个工序之间全部有一定内在联络。应用尺寸链理论去揭示它们之间内在关系，掌握它们改变规律是合理确定工序尺寸及其公差和计算多种工艺尺寸基础，尺寸链计算方法有两种：极值法和概率法。
极值法是从最坏情况出发来考虑问题，即当全部增环全部为最大极限尺寸而减环恰好全部为最小极限尺寸，或全部增环全部为最小极限尺寸而减环恰好全部为最大极限尺寸，来计算封闭环极限尺寸和公差。实际上，一批零件实际尺寸是在公差带范围内改变。在尺寸链中，全部增环不一定同时出现最大或最小极限尺寸，即使出现，此时全部减环也不一定同时出现最小或最大极限尺寸。概率法解尺寸链，关键用于装配尺寸链。
1、极值法解工艺尺寸链基础计算公式。
尺寸链计算方法有两种：极值法和概率法。极值法是从最坏情况出发来考虑问题，即当全部增环全部为最大极限尺寸而减环恰好全部为最小极限尺寸，或全部增环全部为最小极限尺寸而减环恰好全部为最大极限尺寸，来计算封闭环极限尺寸和公差。实际上，一批零件实际尺寸是在公差带范围内改变。在尺寸链中，全部增环不一定同时出现最大或最小极限尺寸，即使出现，此时全部减环也不一定同时出现最小或最大极限尺寸。概率法解尺寸链，关键用于装配尺寸链，其计算方法在装配中讲授。这里只介绍极值法解工艺尺寸链基础计算公式。
（1）封闭环基础尺寸

式中K为增环环数，m为组成环环数（下同）。
（2）封闭环极限尺寸
=
=
（3）封闭环极限偏差
ES ＝
（4）封闭环公差T
T＝ES－EI＝
（5）封闭环平均尺寸L
L =
式中——增环平均尺寸
——减环平均尺寸。
组成环平均尺寸
2、工序尺寸及其公差确实定
（1）基准重合时工序尺寸及公差确实定
当零件定位基准和设计基准（工序基准）重合时，零件工序尺寸及其公差确实定方法是：先依据零件具体要求确定其加工工艺路线，再经过查表确定各道工序加工余量及其公差，然后计算出各工序尺寸及公差；计算次序是：先确定各工序余量基础尺寸，再由后往前逐一工序推算，即由工件上设计尺寸开始，由最终一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸。
（2）测量基准和设计基准不重合时工序尺寸及其公差计算
在加工中，有时会碰到一些加工表面设计尺寸不便测量，甚至无法测量情况，为此需要在工件上另选一个轻易测量测量基准，经过对该测量尺寸控制来间接确保原设计尺寸精度。这就产生了测量基准和设计基准不重合时，测量尺寸及公差计算问题。
（3）定位基准和设计基准不重合时工序尺寸计算
在零件加工过程中有时为方便定位或加工，选择不是设计基准几何要素作定位基准，在这种定位基准和设计基准不重合情况下，需要经过尺寸换算，改注相关工序尺寸及公差，并按换算后工序尺寸及公差加工。以确保零件原设计要求。
（4）中间工序工序尺寸及其公差求解计算
在工件加工过程中，有时一个基面加工会同时影响两个设计尺寸数值。这时，需要直接确保其中公差要求较严一个设计尺寸，而另一设计尺寸需由该工序前面某一中间工序合理工序尺寸间接确保。为此，需要对中间工序尺寸进行计算。
（5）确保应有渗碳或渗氮层深度时工艺尺寸及其公差计算

a）渗碳 b）磨外圆 c）尺寸链
零件渗碳或渗氮后，表面通常要经磨削确保尺寸精度，同时要求磨后保留有要求渗层深度。这就要求进行渗碳或渗氮热处理时按一定渗层深度及公差进行（用控制热处理时间确保），并对这一合理渗层深度及公差进行计算。

第4章 数控编程

4.1数控车床编程特点
数控车床是现在使用最广泛数控机床之一。数控车床关键用于加工轴类、盘类等回转体零件。经过数控加工程序运行，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加工工序，提升加工精度和生产效率，尤其适合于复杂形状回转类零件加工。 因为这些零件径向尺寸，不管是测量尺寸还是图纸尺寸，全部是以直径值来表示，所以数控车床采取直径编程方法，即要求用绝对值编程时，X为直径值；用相对值编程时，则以刀具径向实际位移量二倍值为编程值。对于不一样数控车床、不一样数控系统，其编程基础上是相同，部分有差异地方，要参考具体机床用户手册或编程手册。 下面为一数控车床照片:数控车床是现在使用最广泛数控机床之一。数控车床关键用于加工轴类、盘类等回转体零件。经过数控加工程序运行，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加工工序，提升加工精度和生产效率，尤其适合于复杂形状回转类零件加工。 因为这些零件径向尺寸，不管是测量尺寸还是图纸尺寸，全部是以直径值来表示，所以数控车床采取直径编程方法，即要求用绝对值编程时，X为直径值；用相对值编程时，则以刀具径向实际位移量二倍值为编程值。对于不一样数控车床、不一样数控系统，其编程基础上是相同，部分有差异地方，要参考具体机床用户手册或编程手册。图4-1为一数控车床照片

图4-1
4.2数控车床编程指令
G00 快速移动
G01 直线插补
G02 顺时针圆弧插补
G03 逆时针圆弧插补
G04 暂停，正确停止
G17 选择XY平面
G18 选择ZX平面
G19 选择YZ平面
G20 英制
G21 公制
G28 返回参考点
G40 取消刀具半径赔偿
G41 刀具半径左赔偿
G42 刀具半径右赔偿
G43 刀具长度正向赔偿
G44 刀具长度负向赔偿
G49 取消刀具长度赔偿
G54---G59 工件坐标系
G73 深孔转削固定循环
G74 反螺纹攻丝固定循环
G76 精镗固定循环
G80 取消固定循环
G81 钻削固定循环
G82 钻削固定循环
G83 深孔钻削固定循环
G84 攻丝固定循环
G85 镗削固定循环
G86 镗削固定循环
G87 反镗固定循环
G88 镗削固定循环
G89 镗削固定循环
G90 绝对指令编程
G91 增量指令编程
G98 固定循环返回初始点
G99 固定循环返回R点
M00 程序停止
M01 有条件停止
M02 程序结束
M03 主轴正转
M04 主轴反转
M05 主轴停止
M06 换刀
M08 冷却液开
M09 冷却液关
M30 程序结束并返回程序头
M98 调用子程序
M99 子程序结束返回／反复实施
4.3加工路线确实定
加工路线确实定首先必需保持被加工零件尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽可能短、效率较高等。因精加工进给路线基础上全部是沿其零件轮廓次序进行，所以确定进给路线工作关键是确定粗加工及空行程进给路线。下面将具体分析：
（1）加工路线和加工余量关系
在数控车床还未达成普及使用条件下，通常应把毛坯件上过多余量，尤其是含有锻、铸硬皮层余量安排在一般车床上加工。如必需用数控车床加工时，则要注意程序灵活安排。安排部分子程序对余量过多部位先作一定切削加工。
①对大余量毛坯进行阶梯切削时加工路线
图4-2所表示为车削大余量工件两种加工路线，图（a）是错误阶梯切削路线，图（b）按1→5次序切削，每次切削所留余量相等，是正确阶梯切削路线。因为在一样背吃刀量条件下，按图（a）方法加工所剩余量过多。

图4-2
依据数控加工特点，还能够放弃常见阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀路线（图4-3所表示）

图4-3
②分层切削时刀具终止位置
当某表面余量较多需分层数次走刀切削时，从第二刀开始就要注意预防走刀到终点时切削深度猛增。图4-4所表示，设以90°主偏角刀分层车削外圆，合理安排应是每一刀切削终点依次提前一小段距离e（比如可取e=0.05㎜）。假如e=0，则每一刀全部终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时重负荷冲击。当刀具主偏角大于90°，但仍然靠近90°时，也宜作出层层递退安排，经验表明，这对延长粗加工刀具寿命是有利。

图4-4
（2）刀具切入、切出
在数控机床上进行加工时，要安排好刀具切入、切出路线，尽可能使刀具沿轮廓切线方向切入、切出。
尤其是车螺纹时，必需设置升速段δ1和降速段δ2（图4-5），这么可避免因车刀升降而影响螺距稳定。

图4-5
（3）确定最短空行程路线
确定最短走刀路线，除了依靠大量实践经验外，还应善于分析，必需时辅以部分简单计算。现将实践中部分设计方法或思绪介绍以下。
①巧用对刀点 图4-6（a）为采取矩形循环方法进行粗车通常情况示例。其起刀点A设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离坯料较远位置处，同时将起刀点和其对刀点重合在一起，按三刀粗车走刀路线安排以下：
第一刀为 A→B→C→D→A
第二刀为 A→E→F→G→A
第三刀为 A→H→I→J→A
图4-6（b）则是巧将起刀点和对刀点分离，并设于图示B点位置，仍按相同切削用量进行三刀粗车，其走刀路线安排以下：起刀点和对刀点分离空行程为A→B
第一刀为 B→C→D→E→B
第二刀为 B→F→G→H→B
第三刀为 B→I→J→K→B
显然，图4-6（b）所表示走刀路线短。

图4-6
②巧设换刀点
为了考虑换（转）刀方便和安全，有时将换（转）刀点也设置在离坯件较远位置处（图4-6中A点），那么，当换第二把刀后，进行精车时空行程路线肯定也较长；假如将第二把刀换刀点也设置在图4-6（b）中B点位置上，则可缩短空行程距离。
③合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓加工程序时，为使其计算过程尽可能简化，既不易犯错，又便于校核，编程者（尤其是初学者）有时将每一刀加工完后刀具终点经过实施“回零”（即返回对刀点）指令，使其全全部返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这么会增加走刀路线距离，从而大大降低生产效率。所以，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点和后一刀起点间距离尽可能减短，或为零，即可满足走刀路线为最短要求。
（4）确定最短切削进给路线
切削进给路线短，可有效地提升生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件刚性及加工工艺性等要求，不要顾此失彼。
图4-7为粗车工件时多个不一样切削进给路线安排示例。其中，图4-7（a）表示利用数控系统含有封闭式复合循环功效而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀路线；图4-7（b）为利用其程序循环功效安排“三角形”走刀路线；图4-7（c）为利用其矩形循环功效而安排“矩形”走刀路线。

图4-7
对以上三种切削进给路线，经分析和判定后可知矩形循环进给路线走刀长度总和为最短。所以，在相同条件下，其切削所需时间（不含空行程）为最短，刀具损耗小。另外，矩形循环加工程序段格式较简单，所以这种进给路线安排，在制订加工方案时应用较多。
4.4零件及加工程序编制
1、机床和毛坯选择
这对配合件是经典轴类零件，关键加工有内外圆柱面、外圆柱面、内而外螺纹、半椭圆面和圆弧面加工，故选择卧式高效数控车床即可完成全部加工面加工要求。具体说，加工零件有粗精车外形、车槽、车螺纹、镗内孔、车内槽、车内螺纹等工序。所需刀具不超出八把。故选择国产CKG6132型卧式数控车床即可满足上述要求。该机床规格为直径460*500mm，X轴行程为225mm，Z轴行程为600mm，尾座体行程380mm，摧力为9000N，主轴转速范围为30～4000r/min。X/Z定位精度和反复定位精度分别为0.005mm和0.003mm。刀架容量是4把。数控系统为FANUC 0i。工件在依次装夹中即可完成外圆、车槽、车螺纹、镗孔等工步加工。
毛坯零件尺寸为直径35mm*100mm, 内孔毛坯零件直径26mm*40mm.
图4-8示例

图4-8
表4-1 刀具切削参数表
刀具号
加工内容
刀具规格
主轴转速
进给速度
类型
材料
T0101
粗加工外轮廓
菱形刀片
硬质合金
800
150mm/min
T0202
精加工轮外廓
1200
80mm/min
T0303
粗镗内轮廓
内孔镗刀
800
100mm/min
T0404
精镗内轮廓
1000
80mm/min
T0505
车内槽
内车槽刀
硬质合金
400
25mm/min
T0606
M24*1.5内螺纹
60°内螺纹车刀
600
1.5mm/min
表4-2 零件工艺路线
序号
工序内容
1
用1号刀进行G71毛坯固定循环，粗加工零件右端外轮廓
2
用1号刀进行G70固定循环，精加工零件右端外轮廓
3
掉头夹毛坯，用1号刀进行G71粗加工零件左端外轮廓
4
用1号刀进行G70精加工件左端外形至最终尺寸
5
暂停，用直径16麻花钻钻一个直径24mm*38mm盲孔
6
用2号刀G71毛坯固定循环，粗加工件左端内孔
7
用2号刀G70固定循环，精加工左端内孔至尺寸
8
用2号刀车直径21mm*4mm内槽
9
用3号刀G76螺纹复合循环加工，M20*1.5内螺纹

A（ X0,Z0 ）
B（ X24,Z-46 ）
图4-9右端各基点坐标值

C（ X26，Z0）
D（ X30，Z-1.5）
E（ X30，Z-20.5）
图4-10左端各基点坐标值

a（ X24,Z-1）
e（ X21,Z-20）
b（ X24,Z-6）
f（ X21,Z-24）
c（ X20,Z-7）
g（ X16,Z-24）
d（ X18,Z-7）
h（ X16,Z-30）
图4-11左端各基点坐标值
2、手工编程程序（采取FANUC 0i系统编程）
表4-3程序表单

O0001
加工零件右端外轮廓主程序名
N10
T0101
换1号刀
N20
G90G00X100Z100
定位换刀点
N30
S800M03
主轴转速800r/min,正转
N40
G00X35Z2
循环始点
N40
G71U1.0R0.5
粗车固定循环：U:每次切深单边1mm,R:退刀量单边0.5mm
N60
G71P70Q80U0.5W0.1F150
U：精加工余量双边0.5mm，W：精加工余量0.1mm,F:粗车进给速度150mm/min
N70
G01X30F80
进刀，精车进给量80mm/min
N80
Z-46
刀具直线插补到B点
N90
G00X100
退刀
N100
Z100
会换刀点
N110
T0202
换2号刀
N120
S1000M03
主轴转速1200r/min,正转
N130
G00X35Z2
粗车固定循环起点
N140
G70P70Q80
精加工
N150
G00X100Z100
退刀
N160
S800M03F150
主轴转速800r/min,正转,进给速度150mm/min
N170
G00X32Z2
椭圆加工起点
N180
#150=30
最大切削余量30mm
N190
IF[#150LT1]GOTO220
毛坯余量小于1，则跳转到N220
N200
M98P0002
调用椭圆子程序
N210
#150=#150-2
背吃到量
N220
GOTO190
调制到190
N230
G00X35Z2
退刀
N240
S1200M03F80
主轴转速1200r/min,正转,进给速度80mm/min
N250
#150=0
毛坯余量为0
N260
M98P0002
调用子程序精加工
N270
GX100Z100
会换刀点
N280
M05
主轴停转
N290
M30
程序结束

O0002
椭圆加工子程序名
N10
#101=30
长半轴
N20
#102=15
短半轴
N30
#103=30
起点至椭圆圆心尺寸
N40
IF[#103LT0.5]GOTO100
是否走到Z轴终点，则实施N50程序段
N50
#104=SOR[#101*#101-#103*#103]
计算公式
N60
#105=15*#104/30
X轴变量
N70
G01X[2*#105+#150]Z[#103-30]
椭圆插补
N80
#103=#103-0.5
Z轴步距
N90
GOTO40
跳转刀40
N100
G00X100Z100
退刀
N110
M99
子程序结束

O0003
加工左端外轮廓主程序名
N10
T0101
换1号刀
N20
G90G00X100Z100
回换刀点
N30
S800M03
主轴转速800r/min,正转
N40
G00X35Z2
粗车循环始点
N50
G71U1.0R0.5
粗车固定循环：U:每次切深单边1mm,R:退刀量单边0.5mm
N60
G71P60Q110U0.5W0.1F150
U：精加工余量双边0.5mm，W：精加工余量0.1mm,F:粗车进给速度150mm/min
N70
G01X26F80
进刀，精车进给量80mm/min
N80
Z0
C点
N90
X30Z-1.5
D点
N100
Z-20.5
E点
N110
G03X24Z-34R16
走圆弧
N120
G00X100Z100
退刀
N130
T0202
换2号刀
N140
S1200M03F150
主轴转速800r/min,正转,进给速度150mm/min
N150
G70X35Z2
快速进刀
N160
G70P60Q110
精加工
N170
G00X100Z100
会换刀点
N180
M05M30
主轴停转，程序结束

O0004
左端内孔加工程序
N10
T0303
粗镗孔刀
N20
G90G00X100Z100
会换刀点
N30
S800M03
主轴转速800r/min,正转
N40
G00X18Z2
粗车循环始点
N50
G71U1.0R0.5
粗车固定循环：U:每次切深单边1mm,R:退刀量单边0.5mm
N60
G71P70Q150U0.5W0.1F100
U：精加工余量双边0.5mm，W：精加工余量0.1mm,F:粗车进给速度150mm/min
N70
G01X26F80
循环开始
N80
Z0
C点
N90
X24Z-1
a点
N100
Z-6
b点
N110
X20
c点
N120
X18Z-7
d点
N130
X21Z-24
f点
N140
X16
g点
N150
Z-30
h点
N160
G00X100Z100
会换刀点
N170
T0404
精镗孔刀
N180
S1200M03F150
主轴转速800r/min,正转,进给速度150mm/min
N190
G00X28Z1
精加工起点
N200
G70P70Q150
精加工
N210
G00X100Z100
会换刀点
N220
T0505
内切槽刀
N230
S600M03F30
主轴转速600r/min,正转，进给速度30mm/min
N240
G00X18Z3
移至加工周围
N250
G01Z-24
车槽起点
N260
X21
进刀
N270
G04P300
暂停300ms
N280
G01X18
退刀
N290
Z-20
进刀
N300
X21
退刀
N310
G04P300
暂停300ms
N320
G01X18
退刀
N330
Z3

N340
G00X100Z100
会换刀点
N350
T0606
车螺纹
N360
S1200M03F30
主轴转速1200r/min,正转，进给速度30mm/min
N370
G00X18Z2
靠近工件
N380
G76P10160Q80R0.1
1：精加工次数1次，01：0.1个导程，60：刀尖角度60°，R:精加工余量0.1
N390
G76X20.05Z-22R0P975Q0.02L1.5
R：半径差为0，P:牙高深度0.975，Q:背吃刀量0.02,L:螺纹螺距1.5
N400
G00Z100
退刀
N410
MO5
主轴停止
N420
M30
程序结束

结 论

经过以上程序数控车削加工，对数控车削加工整个过程有了较为全方面了解。
经过本设计中选择刀具，对数控机床工具系统特点、数控机床刀具材料和使用范围有了较深了解，基础掌握了数控机床刀具使用方法；经过设计加工方案，深入了解了工件定位基础原理、定位方法和定位元件及数控机床用夹具种类和特点，对教材中相关定位基准选择标准和数控加工夹具选择方法有了更深了解；经过编制零件加工程序，基础熟悉数控编程关键内容及步骤、编程种类、程序结构和格式，对数控编程前数学处理内容、基点坐标、辅助程序段数值计算有了深入认识。另外，工艺设计、数值计算及程序编制过程比较繁重，设计过程当中自己不停学习和实践，每处理一个问题，全部会感到不尽喜悦和兴奋。
经过本设计实践，真切体会到理论必需和生产实践结合。教材中所学到很多内容在实践中得到可印证，但在具体操作中也出现了部分意向不到事情，在工艺方案确定后，加工程序也经过数次试调、修改才最终完成了零件加工。看到自己加工出合格零件，对自己所学专业愈加充满信心