新乡学院2013年 12 月前言数控加工作为机械制造业中先进生产力的代表，经过十余年的引进与发展，已经在汽车、航空、航天、模具等行业发挥了巨大的作用。

它推动了企业的技术进步和经济效益的增长。

数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程，它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点。

刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。

随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主题。

高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。

而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要一些处理。

并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。

数控编程课程设计是我们机械设计制造及其自动化专业切削方向学生在学习完本科大纲要求的“数控编程”“工艺设计”后进行的一次综合性课程设计。

本课程设计的目的在于通过编程，并在数控加工仿真软件中进行仿真，使我们熟悉数控车床编程流程。

当然，由于水平有限，在设计中有很多纰漏，恳请老师指正。

目录1.................................. 课程设计任务书21.1、 ................................ 目的与要求21.2、课程设计内容 (2)1.3、课程设计步骤与方法 (2)1.4、课程设计说明书与图纸 (3)1.5、课程设计进度表 (3)2................................ 零件的数控工艺分析42.1、工艺分析 (4)2.2、工件定位与装夹 (6)2.3、机床的合理选用 (7)2.4、选择刀具和确定切削用量 (7)2.5、确定走刀路线 (9)3.................................. 轨迹坐标的计算113.1、基点坐标计算 (11)4................................ 数控加工程序的编制144.1、左半部分程序的编制 (14)4.2、右半部分程序的编制 (14)5............................. 加工程序的调试及运行结果165.1、仿真软件简介 (16)5.2、加工仿真过程叙述 (16)5.3、加工仿真结果 (21)总结 (29)参考文献 (30)1.课程设计任务书1.1、目的与要求数控技术课程设计是学习数控技术课程后进行的一个重要的实践教学环节，可提高学生的数控编程能力，加深对数控原理及数控机床结构的理解，为学生进一步学习数控机床知识及从事相关工作打下基础。

教学目的：本课程设计是学完数控技术之后，进行的实践性教学环节，它一方面要求学生能根据零件图，编制数控加工工艺，用ISO码编制数控加工程序，熟悉加工程序输入、检查、编辑及执行的方法，另一方面，为今后的毕业设计、今后从事数控加工进行一次综合训练。

培养学生运用理论知识独立解决有关本课程实际问题的能力，使学生更深入掌握数控编程方法、数控原理等方面的知识。

使学生掌握数控加工工艺制定、手工编程方法。

掌握插补，刀补的使用方法。

基本要求：掌握数控加工工艺特点及工序划分方法；掌握数控车床、铣床的手工及计算机辅助程序编写方法；掌握数控加工仿真的使用方法等。

1.2、课程设计内容根据相关的零件图及技术要求，进行相关数控加工工艺的制定，并用FUNUC数控系统（车削数控系统和铣削数控系统及加工中心）的编程指令编程，最后通过数控加工仿真软件加工出工件。

1.3、课程设计步骤与方法1、绘制零件图（手绘或CAD制图）；2、根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线；3、选择机床设备；选择刀具；确定定位方案，选择或设计夹具确定切削用量；确定工件坐标系；4、对刀点和换刀点；制定加工工艺规程；5、编写程序；6、用加工仿真软件进行加工仿真；1.4、课程设计说明书与图纸1、零件图一张（手绘或CAD制图），加工工艺卡一套（包括工序卡、刀具卡、走刀路线卡等），手工编程（至少50行），2、设计说明书一份，包括课程设计目的，本人的设计任务，设计步骤，结论，心得体会和建议；说明书中要有相关过程截图，包括：机床图，毛坯图、刀具图、走到路线图、每个工步、工序加工最终图。

加工仿真视频一份。

1.5、课程设计进度表2.零件的数控工艺分析2.1、工艺分析2.1.1、分析零件图样该零件表面由圆柱、圆锥、圆弧球面、螺纹等表面组成。

其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求，圆锥面的锥角有公差的要求，还有C2的倒角。

尺寸标注完整，轮廓描述清楚。

零件的材料为35钢，加工前需要进行调质处理，并且两端面及中心孔已由普通机床加工好，毛坯的长度为零件上的尺寸，即长度的尺寸已经在进行数控加工前加工好了。

2.1.2、选择毛坯毛坯的种类和质量对零件加工质量、生产率、材料消耗以及加工成本有密切关系。

轴类零件的毛坯类型和轴的结构有关。

一般光轴或直径相差不大的阶梯轴可用热轧或冷拔的圆棒料；直径相差较大或比较重要的轴，大都采用锻件；少数结构复杂的大型轴，也有采用铸钢的。

分析该零件的特点，可知大部分的直径相差都不是特别大，而且考虑到编程方便的原则，应采用圆棒料作为本零件的毛坯，毛坯的材料为35钢，长度选取182mm，直径为54mm。

2.1.3、拟定工艺路线工艺路线是工艺规程的主干，它合理与否将直接影响整个零件的机械加工质量、生产率和经济性。

因此，工艺路线的拟定是制定工艺规程的关键性一步，在具体工作中，应在充分分析的基础上，最佳的工艺路线。

2.1.4、零件图样上尺寸数据的给出应符合编程方便的原则（1）零件图样上尺寸标注方法应该适应数控加工的特点由零件图的分析可知，该零件必须经过两次装夹，所以就要在加工过程中进行工件的调头，所以零件的标注采用了两个基准以便两次装夹后便于编程和加工。

上一页是适合数控加工用的具体的零件图图1。

（2）构成零件轮廓的几何要素条件要充分零件中由球面、锥面、圆柱面及螺纹等组成，没有特别复杂的非圆曲线，便于进行手工编程计算相关的基点，重点计算图2中的两个切点的坐标，即两个圆弧相切的点，圆弧和直线相切的点。

2.1.5、零件加工部位的结构工艺性零件的外形有螺纹、圆弧、槽等特殊的平面，需要四把不同的车刀才能完成零件的加工；原始的零件螺纹后面的退刀槽的宽为5mm ，与另一端的两个槽宽相同均为3mm ，这样的话仅仅切槽就需要两把车刀，不便于进行加工编程。

所以在不影响零件正常使用又能保证零件能够加工出来的情况下，允许将原来的5mm 的槽改为3mm 的槽，可以减少刀具的使用。

2.1.6、加工方法的选择与加工方案的确定 （1）加工方法的选择数控车床主要用于轴类、套类和盘类等回转体零件的加工。

由于这些零件的径向尺寸，无论是图样尺寸还是测量尺寸，都是以直径来表示的，所以数控车床也采用直径编程方式，即规定用绝对值编程时，X 为直径；用相对值编程时，则以刀具径向实际位移量的二倍为编程值。

对于不同的数控车床、数控系统，其编程基本上是相同的，个别有差异的地方，要参照具体机床的用户手册或编程手册。

分析零件可知，零件轴上有圆弧面、圆锥面、螺纹、槽，选用车削加工的方法完全能够保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，不需要再辅助以其他的加工方法。

因此，选择数控车床进行该零件的加工。

（2）加工方案的确定对于轴上左端的Ф30mm和Ф45mm的外圆柱的加工精度比较高，以及圆锥部位还有角度方面的误差，精度要求也相对较高，应采用粗车、精车的加工方法，只是这个部位的进给量选择的比其他外圆面处的要小一些。

其他部位的加工方法也采用粗车、精车的加工方法。

这样的话，不仅可以保证加工质量，也便于手工编程。

2.1.7、工序与工步的划分（1）工序的划分按所用刀具和加工部位划分工序工序一车左半部分外轮廓；工序二切左半部分的两个3mm的槽；工序三车右半部外轮廓；工序四切右半部分螺纹尾部的3mm的槽；工序五车螺纹尾部的2×2的倒角；工序六车螺纹。

（2）工步的划分从工件的尺寸精度和表面粗糙度的要求来分析，可以将工序划分为粗车、精车两个工步，这样既便于编写程序，也能实现加工的要求，只是对某些部位的要求比较高时可以在选择切削用量的时候，把切削用量制定的比其他部位的要更合理，并且能够实现加工精度。

2.2、工件定位与装夹2.2.1、采用统一的基准定位由于零件是轴，所以采用外圆进行定位，定位的基准为轴的中心线，能够保证统一的基准定位的原则，即使是需要多次装夹也不会影响定位。

零件上的公差等级为IT7级，数控车床的精度可以达到所要求的加工精度及尺寸公差。

零件上有一个用来调节的尺寸，在零件上没有标注出该位置的轴向尺寸，此处的位置是圆锥面。

2.2.2、零件的安装和夹具的选择由于工件的加工批量不大，并且以轴线作为定位基准，夹紧时作用点在外圆柱面上，并且应用顶尖辅助装夹以减小零件变形，因此可以选用车床上的通用夹具三爪自定心卡盘装夹，能够降低费用。

能完全满足加工的要求，同时可以缩短生产准备时间，提高生产效率。

2.3、机床的合理选用首先由零件图的分析可知，零件的外形稍微复杂一些，并且属于轴类零件，应该选择数控车床进行加工；已知零件的加工数量为60，根据图3应选择数控机床加工，会使综合费用比较低，能够获得比较好的经济效益。

数控机床的数控系统的品种也是比较多的，但是比较成熟和常用的数控系统主要有日本的FANUC 公司的数控系统和德国SIEMENS 公司生产的数控系统，还有一些国产的数控系统，例如华中数控系统。

其中日本的FANUC 系统系列比较多，具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在中国的应用也比较多；德国的SIEMENS 系统装置采用模块化结构设计，经济性好，在一种标准硬件上配置多种软件，使其具有多种工艺类型，可以满足各种机床的需求。

虽然中国也有自己的系统，但是，品种比较少，适用性也不如国外的系统。

综合分析，为保证加工精度和加工质量，以及从经济性方面来考虑的话，选择日本的FANUC 系统比较好，然而比较重要的是我们教学采用的就是FANUC 系统，用起来比较方便，所以最终选择FANUC 系统中数控车的系统（FANUC-OiT ）。

2.4、选择刀具和确定切削用量2.4.1、切削用量选择原则数控车床加工中的切削用量包括背吃刀量、主轴转速或切削速度（用于恒线速切削）、进给速度或进给量。

上述切削用量应在机床说明书给定的允许范围内选取。

综合费用床（1）背车刀量的确定在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。