西门子 数控车床操作与编程的技巧

摘要本文通过一个典型的轴套类二件组合件的加工工艺进行分析以及程序设计，重点为零件的加工工艺分析，从而准确选择加工参数，保证加工的准确性，精确性。

节约加工原材料，提高生产效率,数控机床是按照预先编好的数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。

数控程序除了能保证加工出符合图样要求的合格零件外，还应该充分发挥、利用数控机床的各种功能，使数控机床能安全、可靠、高效地工作。

关键词：数控技术，加工工艺，编程，规程，技巧目录摘要 ..................................................................................... 错误!未定义书签。

目录 ..................................................................................... 错误!未定义书签。

1 绪论 ................................................................................... 错误!未定义书签。

2 数控车床的编程特点 (2)3 典型轴套类零件工艺分析 (3)3.1 零件图的工艺分析 (3)3.1.1 零件图的正确性与完整性的分析 (3)3.1.2 零件图与装配图的技术分析 (5)3.2 毛坯的选择 (5)3.3 加工设备、测量仪器的选择 (5)3.3.1 机床的选择 ................................................... 错误!未定义书签。

3.3.2 夹具的选择 (7)3.4 确定加工工艺路线 (7)3.5 刀具的选择 (8)3.6 选择切削用量 (10)3.6.1主轴转速的确定 (10)3.6.2 进给速度的确定 (12)3.6.3 背吃刀量确定 (12)3.7 制定机械加工工艺规程 (13)3.7.1 件一的加工工艺规程 (13)3.7.2 件二的加工工艺规程 (16)3.8 编制数控加工程序 (20)4 结论 ........................................................................... 错误!未定义书签。

参考文献 ................................................................................. 错误!未定义书签。

致谢 (28)论文题目《西门子数控车床操作与编程的技巧》1绪论机床是人类进行生产劳动的重要工具，也是社会生产力发展水平的重要标志。

普通机床经历了近两百年的历史。

随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床--数控机床。

数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。

数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，也是是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工装备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。

2 数控车床的编程特点数控机床是按照预先编好的数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。

数控程序除了能保证加工出符合图样要求的合格零件外，还应该充分发挥、利用数控机床的各种功能，使数控机床能安全、可靠、高效地工作。

数控编程的主要内容有：分析零件图样，确定加工工艺过程，数值计算，编写零件加工程序，制作控制介质，程序检验和首件试切。

数控车床主要用于轴类回转体零件的加工，能自动完成内外因校面、圆锥面、母线为圆弧的旋转体、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽，钻、扩、铰孔及攻螺纹等工作。

数控编程主要有以下特点：（1）在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。

（2）数控车床上工件的毛坯大多为圆棒料，加工余量较大，一个表面往往需要进行多次反复的加工．如果对每个加工循环编写若干个程序段，就会增加编程的工作量．为了简化加工程序，一般情况，数控车床的数控系统中都车外圆，车端面和车螺纹等不同形式的循环功能．（3）编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此为提高工件的加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。

数控车床的数控系统中都有刀具补偿功能．刀具补偿功能为编程提供方便，编程人员可以按工件的实际轮廓编写加工程序．在加工过程中对于刀具位置的变化，刀具几何形状的变化及刀尖的圆弧半径的变化，都无需更改加工程序，只要将变化的尺寸或圆弧半径输入到存储器具便能自动进行补偿．（4）数控车床的编程有直径，半径两种方法．所谓直径编程是指Ｘ轴上的有关尺寸为半径值，半径编程是指X轴上的有关尺寸为半径值。

CAK6140数控车床中的编程是采用直径编程．（5）为了提高机床径向尺寸的加工精度，数控系统在X方向的脉冲当量应取X方向的的脉冲当量的一半。

例如经济型数控车床中，Z方向的脉冲当量为0.01mm/P，X轴的脉冲当量取0.005mm/P。

3 典型轴套类零件工艺分析3.1零件图的工艺分析3.1.1 零件图的正确性与完整性的分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。

它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。

零件的视图应符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素（点、线、面）之间的关系（如相切、相交、平行）应准确；尺寸标注应完整、清晰。

由图3-1、图3-2、图3-3可知，该轴套类组合零件二件的尺寸均标注完整、正确，零件轮廓均描述清楚。

图3-1 锥套工件材料：45钢图3-2 螺杆锥轴工件材料：45钢图3-3 配合件3.1.2 零件图与装配图的技术分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。

进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。

同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度加大，增加不必要的成本。

外圆φ50±0.012 mm Ra 1.6；内孔φ200033.0+ mm Ra 1.6；外圆φ20041.002.0--mm Ra 1.6；锥配间隙1±0.10 mm ；该零件是配合件，由件一锥套和件二螺杆锥轴组成，装配图如上图3-3所示。

其中件二上的零件特征包括外锥、外圆弧、M34x2普通螺纹。

两件配合后，要求锥配间隙为1±0.10。

在此可考虑采用配车件二的大端直径，以达到配合间隙1±0.10的尺寸要求；同时，满足锥套相对于A-B 基准的跳动量不大于0.05mm 。

3.2 毛坯的选择毛坯是根据零件所要求的形状,工艺尺寸等方面而制成的供进一步加工使用的生产对象。

毛坯种类的选择不仅影响着毛坯制造的工艺装备及制造费用，对零件的机械加工工艺装备及工具的消耗，工时定额计算有很大影响。

确定毛坯的形状与尺寸的步骤是：首先选取毛坯加工余量和毛坯公差，其次将毛坯加工余量叠加在零件的相应加工表面上，从而计算出毛坯尺寸，最后标注毛坯尺寸与公差。

其总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。

因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。

根据零件图样中对工件材料的规定，工件材料确定为45钢；本设计中件一、件二均为回转轴类零件，形状不复杂，用于旋合场合，要求具有较高的强度和一定的硬度。

依据毛坯的选择原则，综合考虑工件的使用要求以及机械加工的效率和经济性，确定毛坯为棒料锻件。

具体尺寸：两件为同一棒料，采取切断方法分离：φ55×190mm3.3 加工设备、测量仪器的选择3.3.1 机床的选择分析零件图可知，本次设计加工的零件特征包括：外圆、槽、螺纹、圆弧、内外锥，加工工序复杂。

为少减换刀和对刀时间，保证良好精度和表面粗糙度要求，结合我院实训中心生产设备的实际情况，决定选用沈阳第一机床厂生产Fanuc-0i 系统CAK6140型落地卧式数控车床。

机床外形如图3-4所示。

图3-4其主要性能数据如下:加工零件的最大直径为400 mm；加工零件的最大长度为1 m ；刀架规定刀杆的规格为20×20 mm ；主轴转速范围为min /45000~45r ；X 轴最大行程600mm ，Z 轴最大行程1080 mm ；快速移动速度为7.6—12 m/min ；重复定位精度：ｘ轴方向≤0.004 mm ，ｚ轴方向≤0.004 mm ；圆跳动≤0.003 mm ，锥度≤0.005/100 mm ，圆柱度≤0.003/100 mm ；粗糙度：黑色金属小于Ra 1.25，有色金属小于Ra 0.4；3.3.2 夹具的选择为了充分发挥数控机床的高速性、高精度、高效率等特点，在数控加工中，装夹方式直接关系到加工零件的效率，因此制定合理的装夹方式也是比较重要。

根据该零件的特征，经分析，零件是车削，各工序都可以使用通用夹具即可。

考虑到经济性、使用性，采用卡盘夹紧和活动顶尖一夹一顶的装夹方式比较合理。

根据该零件形状规则、加工特点及加工精度较高，所以选择三爪自定心卡盘。

之所以选择三爪自定心卡盘是因为它是常用的车床通用夹具，它可以自定中心，夹持范围大，装夹工件的效率高，适用于装夹中小型以外圆定位的零件，具体三爪卡盘参数见表3-1。

3.4 确定加工工艺路线在数控机床上加工零件，与普通机床有所不同，不仅要考虑夹具、刀具、切削用量等常规工艺的选择，更要考虑对刀点、编程原点等设置，在保证质量的前提下，尽可能提高机床的加工效率。

数控编程中走刀路线的选择主要考虑以下几点：（1）量缩短走刀路线，减少空走刀时间，提高生产效率；（2）保证加工零件的精度和表面粗糙度要求；（3）能简化数值计算，减少程序段数目和编程工作量；（4）尽量减少换刀次数，用一把刀具尽量加工完成相关工序。

经过分析该零件的最终加工路线如下：件一：（1）夹持工件，伸出长度60 mm ，车端面；（2）钻孔φ18 mm ，深45 mm ；（3）粗、精车内孔φ200033.0+ mm 至尺寸；（4）粗、精车φ50±0.012至尺寸，倒角；（5）粗、精车内锥至尺寸；（6）倒角、切断；（7）自检；件二：（1）夹φ20041.002.0-- mm 毛坯外圆，长30 mm ，校正；（2）车端面，钻中心孔；（3）一夹一顶，粗车工件外轮廓（5）调头夹M34×2外圆共50 mm ，车端面，取总长；（6）粗、精车φ20 mm 外圆、外锥、外圆弧1/2段至尺寸；（7）调头，夹φ20 mm 外圆长14 mm ，一夹一顶；（8）倒角2×45°精车M34×2外圆至φ3420.010.0--×69mm 、另1/2段外圆弧；（9）距M34×2螺纹断面55 mm 处切槽至尺寸φ30×14 mm ，倒角2×45°；（10）车螺纹M34×2至尺寸；（11）自检；3.5 刀具的选择在金属切削加工过程中，刀具直接完成切削工作。