在日益发展的生活中，机械行业的重要性是不言而喻的，而机械更新换代的迅捷也使得其竞争日益激烈。在其中，数控技术越来越起着决定性的作用。随着数控技术的发展，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，还其他的一些重要行业发展起着越来越重要的作用。
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、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。
本文是对典型轴套类零件加工技术的应用及工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。还重点对轴套零件的加工工艺进行了分析，最后对零件自检数据进行分析，和加工的结果分析。
关键字：数控 工艺分析 加工程序 切削用量 仿真加工
目 录
内容摘要 ........................................................... 1 第一章 数控加工与数控车床 ..................................... 3 第二章 配合轴套的工件图 ....................................... 5
2.1带螺纹的半球头轴的图纸 ................................. 5 2.2外螺纹球头套的图纸 ..................................... 6 2.3配合图 .................................................... 6
第三章 零件的工艺分析 .......................................... 7
3.1带螺纹的半球头轴的分析 ................................. 7
3.1.1刀具表 ............................................... 7 3.1.2工序表 ............................................... 7 3.1.3尺寸计算： .......................................... 8 3.2外螺纹球头套的分析 ..................................... 8
3.2.1刀具表 ............................................... 9 表3.3零件二刀具表 .......................................... 9
3.3.2工序表 .............................................. 9 表3.4零件二工序表 .......................................... 9
3.2.3尺寸计算： ......................................... 9
第四章 编程基础 ................................................ 11
4.1.宏程序格式及指令 ....................................... 11 4.2 G指令及常用辅助功能M指令 ...................... 12 第五章 轴套程序的编程与仿真加工 ........................... 13
5.1 带螺纹的半球头轴的程序编写 ......................... 13 5.2 外螺纹球头套的程序编写 ............................. 15 5.3 仿真加工 ............................................... 18
5.3.1带螺纹的半球头轴的毛坯 ......................... 18 5.3.2带螺纹的半球头轴的完成品 ...................... 19 5.3.3外螺纹球头套的毛坯 ............................. 19 5.3.4外螺纹球头套的完成品 ........................... 19 5.3.5轴套配合完成图 .................................. 20
致 谢 .......................................................... 21 参考文献 ......................................................... 22
第一章 数控加工与数控车床
1.数控加工
数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。 用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。
随着数控技术的发展，数控车床的工艺和工序将更加复合化和集中化。即把各种工序（如车、铣、钻等）都集中在一台数控车床上来完成。目前国际上出现的双主轴结构就是这种构思的体现。
采用四轴三联动配置，线性轴X/Y/Z及旋转C轴，C轴绕主轴旋转。机床除具备一般的车削功能外，还具备在零件的端面和外圆面上进行铣加工的功能。
双主轴、3刀塔的复合加工CNC车床可以同时连续对零部件进行车削、铣削加工，只需进行一次装夹就可以完成对零部件的全加工。
2.数控车床
数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。
数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。
第二章 配合轴套的工件图
2.1 带螺纹的半球头轴图示：
带螺纹的半球头轴的毛坯为Φ60mm×117mm和Φ60mm×60mm的45钢，试分析其加工工艺以及编写数控车加工程序。
2.2外螺纹球头套图示：
2.3.配合图示：
第三章 零件的工艺分析
3.1带螺纹的半球头轴的分析：
3.1.1刀具表：如表3-1
表3.1轴刀具表
名称 60°尖刀 切槽刀 代号 T0101 参数 60° 刀宽3mm 55° 加工表面 粗精加工外圆、倒角、圆弧 T0202 车槽、切断 粗精加工内圆、倒角、圆弧 内孔尖刀 T0303 3.1.2工序表：如表3-2
表3.2轴工序表
工序顺序 刀具 加工部位 切削用量 F0.1 S=200 备注 对刀 加工零件右面 粗加工外圆 精加工外圆 手动 工序一 T01、T02 自动 工步一 工步二 T01 T01 F0.15 S=600 F0.1 自动 自动 S=1000 工步三 T03 粗加工内圆 F0.15 S=600 F0.1 S=1000 F0.1 S=200 自动 工步四 T03 T01、T02、精加工内圆 自动 T03 工序二 T01、T02 对刀 加工零件左面 粗加工外圆 手动 自动 工步一 T01 F0.15 =S600 F0.1 S=1000 F0.15 S=600 F0.1 S=400 自动 工步二 T01 精加工外圆 自动 工步三 T02 车槽 自动 工步四
T03 加工螺纹 自动 3.1.3尺寸计算：
螺纹：M30x1.5 D小径=D－1.3P=30－1.3x1.5=28.05mm D
实
D
－
0.1P=30
－
0.1x1.5=28.82mm
H=0.65P=0.65x1.5=0.975mm 3.2外螺纹球头套的分析
3.2.1刀具表：如图3-3
表3.3套刀具表
名称 偏刀 切槽刀 内孔刀 螺纹刀 代号 T0101 T0202 T0303 T0404 参数 90° 刀宽5mm 55° 60° 加工表面 粗精加工外圆 车槽 粗精加工内圆 加攻螺纹 3.2.2工序表：如表3-4
表3.4套工序表
工序顺序 刀具 加工部位 切削用量 备注 T01、T02、T03、T04 对刀 F0.1 S=200 手动 工序一 T01、T02、T03、T04 工步一 T01 加工零件右面 粗加工外圆 自动 F0.05 S=600 F0.1 S=1000 工步二 T01 精加工外 圆 工步三 T03 粗技工内圆 工步四 T03 精加工内圆 工步五 T02 车槽 F0.15 S=600 工步六 T01 加工螺纹 F0.15 S=600 F0.15 S=600 F0.1 S=1000 T01 T01 对刀 加工零件左面 F0.1 S=600 工序二 工步一 T01 粗加工外圆 F0.15 S=600 F0.1 S=1000 工步二 T01 精加工外圆 3.2.3尺寸计算：
螺纹：M30x1.5 D小径=D－1.3P=30－1.3x1.5=28.05mm D
实 D－0.1P=30－0.1x1.5=28.82mm
H=0.65P=0.65x1.5=0.975mm
第四章 编程基础
4.1宏程序指令及格式
（1）条件转移。
编程格式：IF[条件表达] GOTO n
如果变量#1的值大于10，转移到顺序号N2的程序 如果条件不满足 IF[#GT10]GOTO2; 如果条件满足 程序 N2G00 G91 X10.0; 说明
（1）如果条件表达式的条件得以满足，则转而执行程序中程序号为n的相应操作，程序段号n可以由变量或表达式代替；
（2）如果表达式中条件未满足，则顺序执行下一段程序； （3）如果程序作无条件转移，则条件部分可以被省略； （4）表达式可按如下书写： #j EQ #k 表示＝ #j NE #k 表示≠ #j GT #k 表示＞
#j LT #k 表示＜ #j GE #k 表示≥ #j LE #k 表示≤
例：下面的程序计算数值1~10的总和。 【程序语句】 O9500
#1=0 存储和数变量的初值 #2=1 被加数变量的初值
N1IF#GT10GOT02 当被加数大于10时转移到N2 #1=#1+#2 计算和数 #2=#2+1 下一个被加数 GOTO1 转到NI N2M30 程序结束
（2）循环语句（ whileDO-END语句）
编程格式：WHILE 【条件表达式】Dom(m=1,2,3)
…… END m
WHILE[条件表达式]Dom 如果条件不满足 如果条件满足 程序 END m . 说明
（1）表达方式满足时，程序段DOm至ENDm即重复执行； （2）条件表达式不满足时，程序转到ENDm后执行；
（3）如果WHILE[条件表达式]部分被省略，则程序段Dom至ENDm之间的部分将一直重复执行。
4.2 G指令及常用辅助功能M指令 4.2.1 G指令功能 G指组令 号 功能 G指组令 G70 直线插补 G71 G02 顺时针圆弧插补 G72 G03 逆时针圆弧插补 G73 G04 00 暂停 G75 G20 02 英制尺寸 G76 G21 米制尺寸 G90 G32 01 螺纹切削 G9螺纹切削复合循环 01 单一形状固定循环 螺纹切削循环 外圆粗车 复合循环 端面粗车 复合循环 固定形状粗加工复合循环 切槽循环 号 00 精车循环 功能 G00 01 快速定位点 G01 2 G40 07 取消刀具半径补偿 G94 G41 刀尖圆弧半径左补G9偿 G42 6 02 恒速切削控制有效 恒速切削控制取消 进给速度按每分钟设定 05 进给速度按每转设定 端面切削循环 刀尖圆弧半径左右G9偿 7 G50 00 设定坐标系，主轴最G9高转速 G5410 工件坐标系选择 ~G59 4.2.2常用辅助功能M指令 M指功能 令 M00 程序暂停 M指功能 令 M09 M01 选择停止 M13 M03 主轴正转 M10 M04 M05 主轴停止 主轴反转 M30 M98 M08 切削液（冷却液）开 M99
8 G99 切削液（冷却液）关 主轴正转切削液（冷却液）开 主轴反转切削液（冷却液) 开 程序结束，返回程序头 调用子程序 子程序结束，返回主程序
第五章 轴套程序的编程与仿真加工
5.1带螺纹的半球头轴的仿真加工程序（FANUC系统的数控车床）
带螺纹的半球头轴 程序段号 N10 程序内容 G00G40G97G99M03S800T0101F0.2 N20 N30 N40 N50 N60 N70 N80 N90 N100 N110 N120 N130 N100 X62.0 Z2.0 G71U1.5R0.3 G71P10Q11U0.5W0.05 N10G0X0 G01Z0 X24.0C1.0 Z-15.5 G02X38.0Z-24.0R8.5 G01X40.0F0.07 #1=20 WHILE[#1GEO]DO1 #2=20/10*SQRT[20*20-#1*#1 N150 N160 N170 N180 N190 G01X[#2]Z[#1]F0.07 #1=#1-0.1 END1 G01 X58.0Z-45.5 Z-73.0 说明 主轴正转选刀 刀具定位 刀具定位 粗精加工指令 粗精加工指令 快速定位 快速定位 宏指令 宏指令结束 N200 N11G00Z150.0 N210 G00G40G97G99M03S1000T0101F0.1 N220 X62.0 N230 Z2.0 …… …… N790 Z2.0 N800 Z-6.0 N810 G03X36.0Z-41.0R50.0 圆弧插补 N820 G00X59.0 N830 Z150.0 N840 M30 N850 G00G40G97G99M03S400T0404F0.15 N860 G00X18.0 N870 Z5.0 N880 G71U1.5R0.5 退刀 主轴停止 换刀 快速定位 粗精加工循环指令 N890 G71P10Q20U-0.5W0.05 N900 N10G00X52.0 N910 G01Z0 N920 G02X38.0Z-9.0R10.0 N930 G01X29.85 N940 X26.85W-1.5 N950 Z30.0 N960 X24.0 N970 Z-50.0 N980 N20G01X49.0 N990 G00Z100.0 N1000 M05 N1010 M00 N1020 G00X18.0 N1030 Z5.0 程序暂停 主轴停止 N1040 G70P10Q20 N1050 G00Z100.0 N1060 X100.0 N1070 M05 N1080 M00 N1090 G00G40G97G99M03S400T0101F0.1 N1100 G00X28.0 N1110 Z-30.0 N1120 G01X-34.0 N1130 G04P2000 N1100 G01X28.0 N1150 G00Z100.0 N1160 X100.0 N1170 M05 N1180 M00 N1190 M30 N1200 G00G40G97G99M03S400 N1210 T0202 N1220 G00X27.0 N1230 Z5.0 N1240 G76P020060Q100R0.05 N1250 G76X29.85Z-27.0P975Q400F1.5 N1260 G00X100.0 N1270 Z100.0 N1280 M30
精加工循环 退刀 程序暂停 主轴停止 换刀 退刀 程序暂停 主轴停止 程序结束 换刀 螺纹指令 退刀 程序停止
5.2外螺纹球头套的程序
外螺纹球头套
程序段号 N10 N20 O0002 G40G97G99M03S500F0.2 N30 N40 N50 N60 N70 N80 N90 N100 T0101 G00G42Z5.0 X38.0 G71U2.5R0.5 G71P10Q20U0.5W0.05 N10G00X38.0 G01Z0 G02X44.20Z-6.18R10.0 N110 G03X44.20Z-36.82R21.0 N120 G02X38.0Z-43.0R10.0 N130 N100 N150 N160 N170 N180 N20G01Z-63.0 G40G00X100 Z100.0 M05 M00 G97G99M03S1000F0.1 N190 G42G00Z5.0 程序内容 说明 程序名 选刀 快速定位 粗精加工指令 圆弧指令 退刀 主轴停转 程序停止 N200 N210 N220 N230 N240 N250 N260 N270 X38.0 G70P10Q20 G40G00X100.0 Z100.0 M05 M00 T0202 G97G99M03S500F0.08 退刀 主轴停转 程序停止 换刀 主轴正转 N280 N290 N300 N310 N320 N330 N340 N350 N360 N370 N380 N390 N400 N410 N420 N430 N440 N450 N460 N470 N480 G00X40.0 Z-48.0 G01X24.0 X39.0 Z-53.0 X30.0 X39.0 Z-58.0 X30.0 X39.0 Z-63.0 X27.0 X30.0 Z-62.0 G01X27.0Z-63.0 M03X27.0Z-63.0 X-1.0 G00X100.0 Z100.0 M09 M30 快速定位 圆弧插补 退刀 N490 N500 T0303 G97G99M03S500F0.08 换刀 主轴正传 N510 N520 N530 N540 N550 N560 N570 N580 N590 N600 N610 N620 G00G42Z5.0 X38.0 G71U2.5R0.5 G71P10Q20U0.5W0.05 N10G00X38.0 G00X24.0Z-8.5R8.5 N20G01Z-32.0 G40G00Z100.0 X100.0 M05 M00 G97G99M03S1000F0.1 精加工循环 N630 N640 N650 N660 N670 N680 N690 5.3仿真加工
G42G00Z5.0 X38.0 G70P10Q20 G40G00Z100.0 X100.0 M05 M30 退刀 主轴停转 程序停止 5.3.1 带螺纹的半球头轴的毛坯
这是用数控仿真软件vnuc3.0仿真FANUC系统下的带螺纹的半球头轴的数控加工操作，输入的毛坯外径为70mm，高为150mm，选用的材料为45钢。 5.3.2 带螺纹的半球头轴的完成品
如上图，这是加工完后带螺纹的半球头轴的最后完成品 5.3.3 外螺纹球头套的毛坯
这是用数控仿真软件vnuc3.0仿真FANUC系统下的外螺纹球头套的数控加工操作，输入的毛坯外径为60mm，高为70mm，选用的材料为45钢 5.3.4 外螺纹球头套的完成品
如上图，这是加工完后外螺纹球头套的最后完成品
6.5 轴套配合完成图
致 谢
经过半年的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。 在这里首先要感谢我的导师李月凤老师。李老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段，都给予了我悉心的指导。李老师的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今
后的学习和工作。 其次要感谢我的同学对我无私的帮助，特别是在软件的使用方面，正因为如此我才能顺利的完成设计，我要感谢我的母校—天津轻工职业技术学院，是母校给我们提供了优良的学习环境。另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会我专业知识。在此，我再说一次谢谢，谢谢大家！
参考文献
[1] 高峰/肖卫宁，数控车削编程与操作，高等教育出版社，2005 [2] 李桂云,宇龙数控仿真软件使用指导. 高等教育出版,2007 [3] 实用车工手册编写组,实用车工手册. 机械工业出版社，2002
[4] FANUC Series Oi Mate-TC 操作说明书，北京发那科机电有限公司 [5] 秦启书.数控编程与操作.西安电子科技大学出版社.2006 [6] 于春生.韩彦.数控编程及应用.高等教育出版社.2001 [7] 陈剑鹤.模具设计基础.机械工程出版社.2001
[8] 陆剑中.孙家宁.金属切削原理与刀具.机械工业出版社2005 [9] 裴炳文.数控加工工艺与编程.机械工业出版社.2006
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