畢業(yè)論文數(shù)控車床零件加工工藝的分析與程序編寫[1].doc

數(shù)控車床典型零件加工工藝的分析與程序的編寫一 摘要 制造自動化技術是先進制造技術中的重要組成部分,其核心技術是數(shù)控技術。數(shù)控技術是應用計算機、自動控制、自動檢驗及精密機械等高新技術的產(chǎn)物。它的出現(xiàn)及所帶來的巨大效益，已經(jīng)引起了世界各國技術與工業(yè)界的普遍重視。目前，隨著國內數(shù)控機床用量的劇增，急需培養(yǎng)大批的能夠熟練掌握現(xiàn)代書空機床編程、操作和維護的應用型高級技術人才。科學技術和社會的蓬勃發(fā)展，對機械加工產(chǎn)品的質量，品種和生產(chǎn)率提出了越來越高的要求。數(shù)控加工技術就是實現(xiàn)產(chǎn)品加工過程自動化的現(xiàn)代化的措施之一，應用數(shù)控加工技術能提高加工質量和 生產(chǎn)率，解決若干普通機械加工所解決不了的的加工技術問題，大大降低加工成本，提高綜合經(jīng)濟效益，還能極大改善工人的勞動條件，提高工人的素質。機床數(shù)控是以數(shù)字的形式實現(xiàn)自動加工控制的一門技術，其指令的數(shù)字和文字編碼的方式，記錄在控制介質上，經(jīng)過計算機和處理后，對機床各種動作的順序位移量及速度實現(xiàn)自動控制。 由于本人才疏學淺，缺乏知識和經(jīng)驗，在設計過程中難免出現(xiàn)不當之處，望各位給予指正并提出寶貴意見。二 關鍵詞：零件的制造工藝性：所設計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。良好的結構工藝性，可以使零件加工容易，節(jié)省工時和材料。對刀點：在數(shù)控機床上加工零件時，刀具相對工件運動的起始點。定位欠：按照加工要求應該限制的自由度沒有被限制的定位。手工編程：從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)值計算、編寫零件加工程序單、制備控制介質到程序校驗都是有人工完成。自動編程：利用計算機專用軟件編制數(shù)控加工程序的過程。基點：一個零件輪廓由許多不同的幾何元素組成，各個元素間的連接點稱為基點。機床坐標系：以機床原點為坐標系原點建立起來的、軸的指教坐標系。工序基準：在工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀、位置的基準。夾緊裝置的要求：、在夾緊過程中應能保持工件定位是所獲得的正確位置。、夾緊應可靠和適當。、夾緊裝置應操作方便、省力、安全。、夾緊裝置的復雜程度和自動化程度應與工件的生產(chǎn)批量和生產(chǎn)方式相適應。三引言機械加工工藝是實現(xiàn)產(chǎn)品設計，保證產(chǎn)品質量，節(jié)約能源，降低消耗的重要手段，是企業(yè)進行生產(chǎn)準備，計劃調度，加工操作，安全生產(chǎn)，技術檢測和健全勞動組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟效益的技術保證。工藝規(guī)程的編制是直接指導產(chǎn)品或零件制造的工藝過程和操作方法的工藝文件，他直接對企業(yè)的產(chǎn)品質量、效益、競爭能力起著重要的作用。機械工業(yè)是國民經(jīng)濟各部門的裝備部，國民經(jīng)濟各部門的生產(chǎn)技術水平和經(jīng)濟效益，在很大程度上取決與機械工業(yè)所能提供裝備的技術性能、質量和可靠性，因此，機械工業(yè)的技術水平和規(guī)模是衡量一個國家科技水平和經(jīng)濟實力的重要標志。近年來，世界各國都把提高產(chǎn)業(yè)競爭力和發(fā)展技術、搶占未來經(jīng)濟制高點作為科技發(fā)展提出更高的要求，特別是制造技術更加得到了重視。所以，我們要振興機械工業(yè)，使之成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)。從而確定機械工業(yè)在國民經(jīng)濟中的重要地位，同時也向機械工業(yè)提出更高的要求。四正文數(shù)控機床的簡介，應用，發(fā)展數(shù)控機床的簡介數(shù)控機床是一種用電子計算機和專用電子計算裝置控制的高效自動化機床。主要分為立式和臥式兩種。立式機床裝夾零件方便，但切屑排除較慢；臥式裝夾零件不是非常方便，但排屑性能好，散熱很高。（目前有翻板式的機床結合以上特點）。數(shù)控銑床分三坐標和多坐標兩種。三坐標機床（XYZ）任意兩軸都可以聯(lián)動，主要用于加工平面曲線的輪廓和開敞曲面的行切。多坐標機床是在三坐標機床的基礎上，通過增加數(shù)控分度頭或者回轉工作臺，成為4坐標或者5坐標機床（甚至多坐標機床）。多坐標機床主要用于曲面輪廓或者由于零件需要必須擺角加工的零件，如法向鉆孔，擺角行切等。擺角形式4坐標的主要為A或B；5坐標機床主要為AB，AC，BC，可根據(jù)零件要求選用。擺角大小由加工的零件決定。數(shù)控機床從組成來看，主要分為以下兩方面： 3.1機床本身技術參數(shù)數(shù)控機床主要的技術參數(shù)有下面幾個：、作臺工：零件加工工作平臺，尺寸大小應根據(jù)加工零件的大小進行選用。、T形槽：工作臺上的T形槽主要用于零件的裝夾，其中T形槽的槽數(shù)、槽寬、相互間距，需要根據(jù)加工工件的特點進行規(guī)定。、主軸：主軸形式，主軸孔形式等，、進給范圍：機床XYZ三個方向的可移動距離（行程），移動速度的大小；擺角（ABC）的擺動范圍，擺動的速度主軸的旋轉：主軸的轉速，主軸的功率，伺服電機的轉矩等3.2數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)通常是一臺帶有專門系統(tǒng)軟件的專用微型計算機。它由輸入裝置、控制運算器和輸出裝置等構成，它接受控制介質上的數(shù)字化信息，通過控制軟件和邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令控制機床的各個部分，進行規(guī)定、有序的動作。作為用戶，在考慮數(shù)控系統(tǒng)的時候，最關心的是系統(tǒng)的可靠性、可能和優(yōu)越的性價比，因此應該考慮以下幾個方面：、分辨率分辨率越高，可以清楚的進行控制，適合工業(yè)環(huán)境使用、控制軸數(shù)和聯(lián)動軸數(shù)應和購買的機床相配合，符合購買的機床情況、標準（基本）功能項目功能越全越好，結合機床使用而定，特別是一些自動補償、自適應技術模塊等先進的檢測、監(jiān)控系統(tǒng)：紅外線、溫度測量、功率測量、激光檢測等先進手段的采用，將在一定程度上大大提高機床的綜合性能，保證機床更加可靠精確地自動工作 數(shù)控機床的應用 一、數(shù)控機床 1. 數(shù)控加工的概念 數(shù)控機床工作原理就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過控制介質（如穿孔紙帶或磁盤等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個內容： (1)對圖紙進行分析，確定需要數(shù)控加工的部分； (2)利用圖形軟件（PRO/E UG）對需要數(shù)控加工的部分造型； (3)根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）； (4)軌跡的仿真檢驗； (5)生成G代碼； (6)傳給機床加工。 2. 數(shù)控機床的特點 (1)具有高度柔性 在保證工件表面精度，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調整機床。因此，數(shù)控機床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量工藝設備的費用。 (2)加工精度高 數(shù)控機床的加工精度，一般可達到0.0050.1mm，數(shù)控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號，則機床移動部件移動一個脈沖當量（一般為0.001mm），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。 (3)加工質量穩(wěn)定、可靠 加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質量穩(wěn)定。 (4)生產(chǎn)率高 數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸轉速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削，數(shù)控機床目前正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉時間，提高了生產(chǎn)效率。 (5)改善勞動條件 數(shù)控機床加工前經(jīng)調整好后，輸入程序并啟動，機床就能自動連續(xù)的進行加工，直至加工結束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準備、加工狀態(tài)的觀測，零件的檢驗等工作，勞動強度極大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是封閉式加工，即清潔，又安全。(6)利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控機床的加工，可預先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理。數(shù)控機床使用數(shù)字信號與標準代碼為控制信息，易于實現(xiàn)加工信息的標準化，目前已與計算機輔助設計與制造（CAD/CAM）有機地結合起來，是現(xiàn)代集成制造技術的基礎。 （）數(shù)控車床編程中的坐標系、機床坐標系以機床原點為坐標系原點建立起來的、軸直角坐標系，成為機床坐標系。車床的機床原點為主軸旋轉中心與卡盤后端面之交點。機床坐標系是制造和調整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎，一般不允許隨意變動。、參考點參考點是機床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不便的極限點。、，其位置由機械擋塊或行程開關確定。以參考點為原點，坐標方向與機床坐標方向相同建立的坐標系叫做參考坐標系。、工件坐標系數(shù)控編程時應該首先確定工件坐標系和工件原點。零件在設計中有設計基礎，在加工過程中有工藝基準，同時應盡量將工藝基準和設計基準統(tǒng)一，該基準點通常成為工件原點，以工件原點為坐標原點建立起來的、軸直角坐標系為工件坐標系。在車床上工件原點可以選擇在工件的左或右端面上，即工件坐標系是將單靠坐標系通過對刀平移得到的。數(shù)控車床的種類加工范圍，型號1. 精度要求高的零件由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀精度高，以及能方便和精確地進行人工補償甚至自動補償，所以它能夠加工尺寸精度要求高的零件。一般來說，車削七級尺寸精度的零件應該沒什么困難。在有些場合可以以車代磨。此外由于數(shù)控車削時刀具運動是通過高精度插補運算和伺服驅動來實現(xiàn)的，再加上機床的剛性好和制造精度高，所以它能加工對母線直線度、圓度、圓柱度要求高的零件。對圓弧以及其它曲線輪廓的形狀，加工出的形狀與圖紙上的目標幾何形狀的接近程度比仿形車床要好得多。車削曲線母線形狀的零件常采用數(shù)控線切割加工并稍加修磨的樣板來檢查。數(shù)控車削出來的零件形狀精度，不會比這種樣板本身的形狀精度差。數(shù)控車削對提高位置精度特別有效。不少位置精度要求高的零件用傳統(tǒng)的車床車削達不到要求，只能用爾后的磨削或其它方法彌補。車削零件位置精度的高低主要取決與零件的裝夾次數(shù)和機床的制造精度。在數(shù)控車床上加工如果發(fā)現(xiàn)位置精度較高，可以用修改程序內數(shù)據(jù)的方法來校正，這樣可以提高其位置精度。而在傳統(tǒng)車床上加工是無法作這種校正的。 2. 表面粗糙度好的回轉體 數(shù)控車床能加工出表面粗糙度小的零件，不但是因為機床的剛性和制造精度高，還由于它具有恒線速度切削功能。在材質、精車留量和刀具已定的情況下，表面粗糙度取決于進刀量和切削速度。在傳統(tǒng)的車床上車削端面時，由于轉速在切削過程中恒定，理論上只有某一直徑處的粗糙度最小。實際上也可發(fā)現(xiàn)端面內的粗糙度不一致。使用數(shù)控車床的恒線速度切削功能，就可選用最佳線速度來切削端面，這樣切出的粗糙度既小又一致。數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度小的部位可以用減小走刀量的方法來達到，而這在傳統(tǒng)車床上是做不到的。數(shù)控車削加工工藝該圖所示的零件是由內外圓柱面、外圓錐面、順圓弧、逆圓弧及內螺紋等組成，其中有多個同軸度、跳動和表面粗糙度要求。圖上零件所標注的尺寸完整，符合數(shù)控加工尺寸標注要求，輪廓描述清楚完整，切削加工性能較好，無需熱處理（6）零件圖及程序1. 零件圖的工藝分析技術要求零件CB-03-01與CB-03-03裝配后，長度尺寸要求780。1MM三件裝配后要求CB-03-02的E處，零件工 ZC-03-01的H處要求與基準A-B的的圓跳動不大于0 。08MM3擰出零件CB-03-02，將其與零件CB-03-01左（如圖示）要求零件CB-03-02的E處與件CB-03-01的F處的間隙0.04MM4拆下的CB-03-02將與零件CB-03-01與CB-03-03右拼后（如圖示）后，要求件CB-03-02的E處與件CB-03-01的F處的零件CB-03-03的H處間隙不大于0。06MM工件的材料選擇45鋼工件的定位及定位基準的選擇根據(jù)對零件圖的分析，先加工左邊的內孔及外圓，用三爪卡盤夾緊，加工完后，掉頭用三爪卡盤夾住右邊已加工表面直徑為84MM的外圓，用頂尖頂住右端，最后用千分表進行修調本零件的加工路線，刀具選擇，加工順序，加工左端內孔及各表面，再加工右端的外輪廓表面，由于該零件為單件生產(chǎn)走刀路線設計不必考慮最短進給路線或最短空行程路線刀具選擇： 表1-1數(shù)控加工刀具卡片序號 刀具號刀具規(guī)格及名稱數(shù)量加工表面加工方式1T0145度硬質合金端面車刀1車端面手動2T02直徑為5MM的中心鉆1鉆中心孔手動3T03直徑為25MM的鉆頭1鉆底孔自動4T0493度的內刀1擴孔自動5T05內槽刀1車內槽（刀寬3。5MM）自動6T0660度內螺紋1車內螺紋自動7T07外圓刀1車外輪廓自動8T08切斷刀1車外槽（刀寬4MM）自動加工步驟手動端面，打中心孔，鉆直徑為25MM的孔，程序 程序 %1001T0404M03S600G00X6Z2G71U1.5R1P1Q2X-0.3F100N1 G01X54F50Z-15X52N2Z-30G00X100Z100T0505G00X50Z0G01Z-15F50X56G00X50Z100X100T0606M03S300Z100T0808G00X86Z-41.5G01X72F50G00X86Z-42掉頭加工右端面,平端面?？傞L%1002T0707M03S600G00X102Z2G71U1.5R1P1Q2X0.2F100G00X100Z100M03S1000G00X102Z2N1 G01X46F50Z-17X48.34X60Z-19.5G00X50Z2G82X54.85Z-13F1.5G82X55.45Z-13F1.5G82X55.85Z-13F1.5G82X56Z-13F1.5G00Z100X100T0707M03S800G00X102Z2G71U1.5R1P1Q2X0.2F100N1G01X84Z-15.51=15。5WHILE1GE-32.52=SQRT100-1+241+24-44.635G01X2Z11=1-0.5ENDWN2Z-45G00X100G01X72F50X81X84Z-43.5G00X100Z100M02Z-46X72G03X82.022Z-56.733R14G02Z-67.466R16G03X84Z-99.688R14N2G01Z-106G00X100Z100T0808G00X50Z-17G01X42F50G00X100Z100M30CB-03-021. 零件圖的工藝分析該零件表面由內外圓柱面,順圓弧,逆圓弧及外螺紋等表面組成,其中有圓跳動,同軸度,垂直度及較高的表面粗糙度要求.尺寸標注完整,輪廓描述清晰完整,零件材料為45號鋼,切削性能較好,無需熱處理.2. 確定裝夾的方案根據(jù)上面的工藝分析及零件圖,先加工左端的內孔及外輪廓,然后掉頭用直徑為48MM的心軸裝夾,加工右端面的外輪廓.3. 確定加工路線及走刀路線加工順序,先加工左端的內孔及外輪廓,然后掉頭右端外輪廓,由于該零件為單件生產(chǎn),走刀路線設計不必考慮,最短進給路線或最短空行程路線.4. 刀具選擇: 表1-1數(shù)控加工刀具卡片序號刀具號刀具名稱數(shù)量加工表面加工方式 1T0145度硬質合金端面刀1車端面手動 2T02直徑為5MM的中心鉆1鉆中心孔手動 3T03直徑為26MM的鉆頭1鉆底孔手動 4T0493度的內孔刀1擴孔自動 5T05外圓刀1車外輪廓自動 6T0660度的外螺紋刀1車外螺紋自動 7T07切斷刀1車外槽(刀寬3.5MM)自動5. 加工步驟 手動平端面,打中心孔,鉆直徑為26MM的孔程序%1003T0404M03S600G00X6Z2G71U1.5R1P1Q2X-0.3F100G00Z100X100M03S1000G00X6Z2N1 G01Z0F50X35.758X40Z-3G01X54.52F50G03X65.978Z-12.267R16G02X64Z-34.489R14G01Z-39X74N2 Z-44G00X100Z100M03掉頭加工右端面,平端面?？傞L%1004T0505M03S600G00X82Z2G71U1.5R1P1Q2X0.2F100G00Z100X100M03S1000 程序Z-15X30N2 Z-68G00Z100Z100T0606G00X82Z2G71U1.5R1P1Q2X0.2F100G00Z100X100M03S1000G00X82Z2N1 G00Z0G00X82Z2N1 G01X46F50X52Z-1Z-12X55.8N2 Z-23.5G00X100Z100T0606G00X58Z-10G82X55.2Z-21F1.5G82X54.6Z-21F1.5G82X55.4Z-21F1.5G82X55.05Z-21F1.5G00X100Z100M30先用已加工好的CB-03-01與其配合,在取下零件.CB-03-031. 零件圖的工藝分析該零件由內外圓柱面，內圓錐面，圓弧組成的，其中有跳動要求及表面粗糙度度，尺寸標注清楚完整，輪廓描述清楚完整，符合數(shù)控加工尺寸標注的要求，零件的切削加工性能較好，無需熱處理。G00X82Z22. 確定裝夾的方案根據(jù)上面的工藝分析，用三爪卡盤夾住工件15MM長，加工左端的內孔及外輪廓，再掉頭加工外圓，車偏心軸是在三爪卡盤中的一個爪上墊個墊片，達到所要的尺寸，再轉一個180度。最終達到的輪廓。3. 確定加工順序及走刀路線加工順序，先加工左端內孔及各表面，再加工外輪廓，然后掉頭用三爪卡盤裝夾，加工右邊輪廓，該零件為單件生產(chǎn)，走刀路線設計不必考慮,最短進給路線或最短空行程路線.4. 刀具選擇： 表1-3數(shù)控加工刀具卡片序號刀具號刀具名稱數(shù)量加工表面加工方式1T0145度硬質合金端面車刀1車端面手動2T02直徑5MM的中心鉆1鉆中心孔手動3T03直徑為30MM的鉆頭1 鉆底孔手動4T0480度的內孔刀1擴孔自動5T05內槽刀1切內槽（刀寬4MM）自動6T06外圓刀1車外輪廓自動7T07切斷刀1車外槽（刀寬4.5MM）自動5. 加工步驟手動車端面打中心孔，鉆底孔，程序%T0404M03S600G00X6Z2G71U1.5R1P1Q2X-0.3F100G00X100Z100M03S100G00X6Z2N1 G01X60F50Z-18X57.66X46Z-31Z-64.5N2 X63Z-66G00X100Z100T0505G00X6Z-18Z100T0707G00X86Z-20G01X72F50G00X100Z100M03掉頭加工右端面，車斷面要?？傞L。%1006T0606M03S600G010X102Z2G71U1.5R1P1Q2X0.2F100G00X100Z100M03S100G00X102 程序G01X64F50G00X6Z100X100M05（用已加工好的CB-03-01配合下）T0606M03S600G00X102Z2G71U1.5R1P1Q2X0.2F100G