数控机床轴类零件加工工艺.doc

毕业论文设计（数控车床轴类零件加工工艺)学校 常州铁道高等职业技术学校 专业 机电一体化技术 姓名 张丽娟 学号 1 数控机床轴类零件加工工艺摘 要 、 3 第一章概述、3 第二章 零件图车削加工工艺分析 、 4 、1数控加工工艺基本特点 、 52、2设备选择 、 6 2、3确定零件得定位基准与装夹方式 、 3.1粗基准选择原则 、 6 2、3、2精基准选择原则 、 6 2、3、3定位基准 、6 2、3、4装夹方式 、 6 2、加工方法得选择与加工方案得确定 、 2、4、加工方法得选择 、8 2.4.2加工方案得确定 、 8 、5工序与工歩得划分 、 8 、5、按工序划分、8 2。5。工歩得划分 、2、6确定加工顺序及进给路线 、 8 2。6。1零件加工必须遵守得安排原则 、 8 2。62进给路线 、 9 2、刀具得选择 、 2、8切削用量选择 、11 2、8、1背吃刀量得选择 、 112。.2主轴转速得选择 、 1 2.8。3进给速度得选择 、1 2、9编程误差及其控制、 3 、9、1编程误差 、 13 2、9、2误差控制、1 第三章、编程中工艺指令得处理 、 1 、1常用指令代码功能表 、 1 3、2常用M指令代码功能表 、 14第四章 程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检 、15 4、1程序编制、 17 4、2模拟运行 、1 4、3零件加工 、 18 、4精度自检 、8 结束语、 8参考文献、18摘要世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入发展得高技术密集时代与微电子时代,钢铁、机械、化工等重化工业发展中期.由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服系统、精密检测与新型机械结构等方面得技术成果,具有高得高柔性、高精度与高度自动化得特点,因此，采用数控加工手段,解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决得单件、小批量,特别就是复杂型面零件得加工，应用数控加工技术就是机械制造业得一次技术革命，使机械制造得发展进入了一个新得阶段，提高了机械制造业得制造水平,为社会提供高质量,多品种及高可靠性得机械产品. 数控技术就是数字程序控制数控机械实现自动工作得技术。它广泛用于机械制造与自动化领域，较好地解决多品种、小批量与复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技得迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济得飞速发展，对数控装置与数控机械要求在理论与应用方面有迅速得发展与提高。数控加工与编程毕业设计就是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能得重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中得基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整得、系统得认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识得目得，培养与提高了综合分析问题与解决问题得能力，以及培养了科学得研究与创造能力。数控加工工艺就是数控编程与操作得基础，合理得工艺就是保证数控加工质量发挥数控机床得前提条件，从数控加工得实用角度出发,以数控加工得实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在介绍数控加工切削基础，数控机床刀具得选用,数控加工得定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识得基础上，分析了数控车削得加工工艺.关键词:数控加工、数控编程、工艺分析 第一章 概述数控技术就是综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成得一门边缘科学技术.在现代机械制造领域中，数控技术已成为核心技术之一，就是实现柔性制造(Fexble Manufacting,FM）、计算机集成制造（utr IntegratdManufcuring，CM）、工厂自动化(Ftory uomatio,FA）得重要基础技术之一.数控技术较早地应用于机床装备中，本书中得数控技术具体指机床数控技术。 国家标准（GB819-87）把机床数控技术定义为“用数字化信息对机床运动及其加工过程进行控制得一种方法”，简称数控(Nueril Control,NC)。数控机床就就是采用了数控技术得机床。国际信息处理联盟(iternational feerat of infrmtinroesig）第五技术委员会对数控机床作了如下定义:“数控机床就是一个装有程序控制系统得机床，该系统能够逻辑地处理具有使用代码，或其它符号编码指令规定得程序。”换言之，数控机床就是一种采用计算机，利用数字信息进行控制得高效、能自动化加工得机床，它能够按照机床规定得数字化代码,把各种机械位移量、工艺参数、辅助功能（如刀具交换、冷却液开与关等)表示出来,经过数控系统得逻辑处理与运算，发出各种控制指令,实现要求得机械动作,自动完成零件加工任务。在被加工零件或加工工序变换时，它只需改变控制得指令程序就可以实现新得加工。所以，数控机床就是一种灵活性 很强、技术密集度及自动化程度很高得机电一体化加工设备. 随着自动控制理论、电子技术、计算机技术、精密测量技术与机械制造技术得进一步发展，数控技术正向高速度、高精度、智能化、开放型以及高可靠性等方向迅速发展。数控技术就是用数字信息对机械运动与工作过程进行控制得技术,数控技术得应用不但给传统制造业带来了革命性得变化,使制造业成为工业化得象征,而且随着数控技术得不但发展与应用领域得扩大，对归计民生得一些重要行业（IT、汽车、医疗、轻工等）得发展起着越来越重要得作用,因为这些行业所需要装备得数字化已就是现代发展得大趋势、发展我国数控技术及装备就是提高我国制造业信息化水平与国际竞争能力得重要性保证、数控加工与编程毕业设计就是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能得重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中得基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整得系统得认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识得目得，培养与提高了综合分析问题与解决问题得能力以及培养了科学得研究与创新能力.零件得装夹、刀具得对刀、工艺路线得制订、工序与工步得划分、刀具得选择、切削用量得确定、车削加工程序得编写、机床得熟练操作。第二章零件图车削加工工艺分析零件材料处理为:45钢，调制处理C2636,下面对该零件进行数控车削工艺分析。零件如下图所示： 图1、1零件图技术要求: 1、以小批量生产条件编程.、不准用砂布及锉刀等修饰表面。、未注倒角、54。、未注公差尺寸按GB104M。 (说明:零件图中英文字母可根据实际情况定数据,为方便设计.A取19mm、 B取29mm、 C取1mm、 D取2mm、 取2 mm、）2、1数控加工工艺基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同,但数控机床就是自动进行加工，因而有如下特点：数控加工得工序内容比普通机床得加工内容复杂,加工得精度高，加工得表面质量高，加工得内容较丰富。数控机床加工程序得编制比普通机床工艺编制要复杂些。这就是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点,这都无一例外得变成程序内容，正就是由于这个特点,促使对加工程序正确性与合理性要求极高，不能有丝毫得差错。否则加工不出合格得零件。 在编程前一定要对零件进行工艺分析,这就是必不可少得一步,如图1、要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理得刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成,其中较严格直径尺寸精度要求得如280、02mm， mm，轴线长度得精度如50、04m， 7、5、04m,粗糙度3、2，球面Sm。可控制球面形状 精度30得锥度等要求。经分析，可以采用以下几点工艺措施:（1）零件上由精度较高得尺寸数据如圆柱80、02mm、mm，轴向长度50、04mm、27、50、0m,球 mm，在加 工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为28mm、23、005m长度5mm,2、5m，球29、15即可。注：上述坐标值就是以半径值给出得.形式如（X,Z) (2）在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向得轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线得准确性，通过计算到端部R5m得圆弧与直线得切点坐标为（、22,0）,与R7mm得圆弧切点坐标为（7、791,-6、16)，R17与S29mm得切点坐标为 (11、210,2、79),S29与Rmm得切点为（1、2, 37、7),R与23mm得切点坐标为（11、5,-40、40）。 注：上述坐标值就是以半径值给出得。形式如（X，Z).(2)在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向得轮廓曲线.为了保证其轮廓曲线得准确性,通过计算到端部R5mm得圆弧与直线得切点坐标为(2、22，0),与R17mm得圆弧切点坐标为(7、,6、16）,17与Smm得切点坐标为 （1、210，-20、1）,S29mm与R5mm得切点为（2、271， 37、79），R5与2 mm得切点坐标为(11、5,-0、406). 注：上述坐标值就是以半径值给出得。形式如(,).（3)为便于装夹，为了保证工件得定位准确、稳定,夹紧方面可靠，支撑面积较大,零件得左端就是螺纹，中段最大得直径得圆柱28m.右端就是依次相连得圆弧,显然右端都就是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱28mm。调头装夹28m得圆柱加工右端圆弧,毛坯选3012mm。 、2设备选择 根据该零件得外形就是轴类零件,比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度，在普通车床上就是难以保证其技术要求.所以要想保证技术要求，只有在数控车床上加工才能保证其加工得尺寸精度与表面质量.选择数控机床N640加工该零件。数控机床NC实物图见附录一。 2、3确定零件得定位基准与装夹方式 2.3。1粗基准选择原则 (1）为了保证不加工表面与加工表面之间得位置要求,应选不加工表面作粗基准。（2)合理分配各加工表面得余量，应选择毛坯外圆作粗基准。 （3）粗基准应避免重复使用。 (）选择粗基准得表面应平整,没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠. 2.3.2精基准选择原则 （)基准重合原则：选择加工表面得设计基准为定位基准； （2）基准统一原则;(）自为基准原则;（)互为基准原则。2.3.定位基准 综合上述,粗、精基准选择原则,由于就是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位,定位基准应选在零件得轴线上,以毛坯35m得棒料得轴线与右端面作为定位基准。 2.3。装夹方式 数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准与夹紧应力求设计、工艺与编程计算得基准统一,减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面,避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床得效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多得加工表面。由零件图可分析，应先装夹毛坯30m得棒料得一端，夹紧其40mm得长度加工螺纹。一直加工到零件右端得2m，然后将棒料卸下.装夹28mm得圆柱表面,加工另一 端得圆弧.这样两次装夹即可完成零件得所有加工表面,且能保证其加工要求.装夹图如下：图2.3.1 加工螺纹得装夹图图2。. 加工圆弧得装夹图2、4加工方法得选择与加工方案得确定 .4.1加工方法得选择 加工方法得选择原则就是在保证加工表面得加工精度与表面粗糙度得前提下，兼顾生产效率与加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求与现有生产条件等全面考虑。因为该零件就是轴类零件,比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如20、02mm,29m,23 mm等，在 普通车床就是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。2.2加工方案得确定 零件上精度比较高得表面加工，常常就是通过粗加工、半精加工与精加工逐步达到得。该零件有两种加工方案：直接用三抓卡盘装夹、调头加工。用三抓卡盘装夹夹紧与自由端活动顶尖,经试验论证第二种方案装夹困难,对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工,能够保证其技术要求。 2、5工序与工歩得划分 2。1按工序划分 工序划分有三种方法: 按零件得装夹定位方式划分工序 ；按粗、精加工划分工序 ；按所用得刀具划分工序。由于零件需要调头加工,如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工与精加工,显得比较繁琐,所以不可取；如果按所用得刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多,但就是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀得两次粗、精加工分别在调头加工前后,加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件得装夹定位方式划分工序比较符合该零件得加工工序，且能保证两次装夹得位置精度,每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有得加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。2。5.工歩得划分 因为每一把刀在粗加工得背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩;这里选用加工不同得表面来划分工序就比较容易： 车削螺纹端得工歩为:9外圆车刀平端面右端面外圆车刀车削1、5得倒角,212m端面8mm圆柱2mm30得锥台面30mm切槽刀切槽 1、m外螺纹车刀车削1、mm。 车削圆弧端得工歩为：90外圆车刀平端面右端面外圆车刀圆弧R5mm圆弧R17mm球29mm圆弧R5mm 23 5mm切槽刀切槽51、5mm2、6确定加工顺序及进给路线 2。.1零件加工必须遵守得安排原则 （1)基面先行 先加工基准面，为后面得加工提供精基准面，所以应先选平右端面作为基准面。 (2）先主后次 由于所加工得表面均为重要表面,所以应按照顺序从右到左依次加工MD1、5mm，mm，23m螺纹调头 后一次加工R5mm,2 m，2 mm等。 (）先粗后精 先车削去大部分得金属余量,再进行成形切削保证零件得尺寸要求与质量要求。 (4）先面后孔 由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。2.6。2进给路线 在数控加工中，刀具对好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线.编程时,加工路线得确定原则主要有以下几点： (1）加工路线应保证被加工零件得精度与表面粗糙度，且效率高; （）使数值计算简单，以减少编程工作量； （3)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间.(4）确定加路线时，还要考虑工件得加工余量与机床、刀具得刚度等情况，确定一次走刀，还就是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线得特点再根据具体零件具体分析，确定该零件得进给路线有两步。如下图所示：图2.6.1 零件轮廓第一步：车削带有得螺纹得一端,从右到左先粗车外形21mm、28m、3 mm到槽50、0m得左端面处后， 精车外形路线同粗车一样,再换刀切削1、5mm得槽,最后再换刀切削螺纹.如图2。6。螺纹加工路线。图。6 螺纹加工路线第二步： 车削带有圆弧得一端,从右到左先粗车外形R5m、7mm、29 m到2 m后mm后精车外形路线同粗车 一样。最后切削5、04mm得槽。如图2.6.3螺纹加工路线.图2.6。 圆弧加工路线2、7刀具得选择 刀具得选择就是数控加工中重要得工艺内容之一，它不仅影响机床得加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床得加工能力、工序内容、工件材料等因素.与传统得加工方法相经，数控加工对刀具得要求更高.不仅要求精度高、刚度高、硬度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便,能适应高速与大切削用量切削.选刀具时,要使刀具得尺寸与被加工工件得表面尺寸与形状相适应，结合零件轮廓相对还就是较复杂。所以具体选刀如下: 1、平端面可选用90WCCo得硬质合金外圆车刀,粗车、精车时在这里选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具得副后刀面与工件轮廓表面发生干涉,副偏角应选择Kr大一点得,取K=0右端面外圆车刀。 2、切槽时由于零件中槽宽0、04m，一般都选刀宽4m，刀杆2525m，材料为高速钢W18CrV得切断刀,切槽时选用m 刀宽即可。 3、切螺纹时为了保证其螺纹刀得强度这里选用W18rV4高速金0外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径,=0、10、2m。 使用刀具如表71所示: 表2.7。1 数控车加工刀具卡片2、8切削用量选择 切削用量包括主轴转速(切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量)等。对于不同得加工方法,需选择不同得切削用量，并应编入程序单内.合理选择切削用量得原则就是:粗加工就是一般以提高生产率为主，但也考虑经济性与加工成本;精加工就是应在保证加工质量得前提下,兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。2。8.1背吃刀量得选择 零件轮廓粗车循环时选p2mm，精加工时选a、2mm，螺纹粗车时选p=0、4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0、1mm。.。主轴转速得选择粗车直线与圆弧时n=8r/min，精车时n=100mi,切槽时n=r/min,切螺纹时n30/min,精车时选n=300/mi.粗车与精车得主轴转速得选取应具体问题具体分析.2。8。3进给速度得选择粗车直线、圆弧时选F=150m/mi,精车时选F=5m/mn，切槽时选F=mm/mn，粗车螺纹时选=10m/mi，精车时选F=50mm/min. 综上所述,零件得数控车削工艺分析得内容,并将其填入在表8 所示得数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用得主轴转速、刀具及进给速度。 表2.8。1数控车削加工工艺卡片（)表.8。2 数控车削加工工序卡片()2、9编程误差及其控制 291编程误差 编程阶段得误差就是不可避免得,误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度,本次加工主要误差就是计算误差与圆弧相切得切点坐标及未知交点坐标值。因为这就是经过笔算得数值，存在着较大得误差.2.9.2误差控制 为了尽可能得减少笔算误差,采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具”“查询 “点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到、00级，这样能有效地将误差控制在(0、1、2）倍得零件公差值内。第三章、编程中工艺指令得理 、1常用G指令代码功能表 3。1。1 数控车床G功能指令（HC2T)注:表内组为非模态代码;只在本程序内有效。其她组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其她组其她代码所取代。标有得G代码为数控系统通电启动后得默认状态。3、2常用M指令代码功能表 表1。2 常用M指令代码注：表内0组为非模态代码；其余为模态代码,同驵可相互取代。 作用时间为“”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“ ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。第四章程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检4、程序编制 注：程序编制中有关数值单位一律采用毫米(m）制 、2模拟运行 数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验,仔细观察其模拟加工路线就是否有干涉、过切、出错等现象,若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存,再次调出修改后得程序进行校验,直到程序万无一失，没有任何错误得情况下方可进行自动加工。 （注:这个环节就是必不可少得，否则会发生打刀等损坏机床其它部件得情况,直接影响机床得加工精度及寿命，更严重得就是存在人身安全隐患。)4、3零件加工 装夹好毛坯，调出编制好得程序,直接进行自动加工直至程序结束. 、4精度自检 将加工好得零件卸下,用游标卡尺、千分尺对零件得尺寸精度及粗糙度进行检测。瞧就是否达到零件得技术要求即可。结束语 要实现数控加工，编程就是关键。本文虽然只对一例数控车床加工零件得进行了编程分析，但它具有一定得代表性.由于数控车床可以加工普通车床无法加工得复杂曲面,加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控车床得加工编程技术尤为重要。参考文献: (）数控加工工艺基础,主编：潭岭,重庆大学出版社; (2)数空机床编程,主编:杜国成,北京机械工业出版社;（3）现代机械制造工艺，主编：陈锡渠，北京清华大学出版社; （）数控机床加工艺，主编：华茂发，北京机械工业出版社； (5)金属工艺学,主编:万德金,北京机械工业出版社；