數(shù)控車軸類零件的加工.doc

目 錄前言 2摘要 3第一章 緒論 1.1 數(shù)控機床的起源及定義 41.2 數(shù)控機床的組成和工作原理 51.3 數(shù)控車刀具的選擇 7第二章 數(shù)控機床在機械行業(yè)中的地位及應用2.1數(shù)控機床的發(fā)展82.2 數(shù)控機床在機械行業(yè)中的應用 9第三章 軸類零件的加工3.1 零件圖12 3.3加工工藝卡片133.4加工程序14第四章 畢業(yè)設計小結18 致謝 19參考文獻 20摘要 本文主要介紹了數(shù)控機床及其發(fā)展過程和前景，講述了數(shù)控機床的發(fā)展趨勢。并說明了數(shù)控車加工零件的特點及其加工的注意事項。最后對零件進行了分析，內(nèi)容包括數(shù)控加工零件工藝分析：刀具的選擇：程序的編制等。關鍵詞：數(shù)控車床：車軸類零件：SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)。第一章 緒論1.1數(shù)控機床的起源1948年，美帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設備。由于樣板形狀復雜多樣，精度要求高，一般加工設備難以適應，于是提出計算機控制機床的設想。1949年，該公司在美國麻省理工學院（MIT）伺服機構研究室協(xié)助下，開始數(shù)控機床研究，并于1952年試制成功第一臺由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標數(shù)控銑床，不久即開始正式生產(chǎn)，于1957年正式投入使用。這是制造技術發(fā)展過程中的一個重大突破，標志著制造領域中數(shù)控加工時代的開始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術的基礎，這一發(fā)明對于制造行業(yè)而言，具有劃時代的意義和深遠的影響。數(shù)控，即數(shù)字控制（NumericalControl,簡寫為NC）。數(shù)控技術，即NC技術，是指用數(shù)字化信息（數(shù)字量及字符）發(fā)出指令并實現(xiàn)自動控制的技術。是近代發(fā)展起來的一種自動控制技術。目前，數(shù)控技術已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術的基礎支撐，數(shù)控技術和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎。這個基礎是否牢固直接影響到一個國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合國力，關系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)。數(shù)控機床（NumericalControlMachineTools)是指采用數(shù)字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。1.2 數(shù)控車的組成和工作原理數(shù)控機床一般由輸入、輸出裝置、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、檢測反饋裝置和機床主機等組成。、輸入輸出裝置 輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機。在數(shù)控機床產(chǎn)生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰；目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。 輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。 、數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心與主導，完成所有加工數(shù)據(jù)的處理、計算工作，最終實現(xiàn)數(shù)控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。 、可編程控制器 即PLC，它對主軸單元實現(xiàn)控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉和停止、準停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關（行程開關、壓力開關、溫控開關等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉工作臺等）進行控制。 、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機床本體之間的電傳動聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動機、驅動控制系統(tǒng)和位置檢測與反饋裝置等組成。伺服電動機是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅動控制系統(tǒng)則是伺服電動機的動力源。、檢測反饋裝置 由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，并將信息反饋于數(shù)控裝置，實現(xiàn)閉環(huán)控制以保證數(shù)控機床加工精度。 、機床主機 數(shù)控機床的主體，包括床身、主軸、進給傳動機構等機械部件。使用數(shù)控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理、分配，使各坐標移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。1.3 數(shù)控車刀具的選擇在金屬切削過程中，切削層金屬在刀具的作用下承受剪切滑移而塑性變形，刀具與工件、切屑之間擠壓與摩擦使刀具切削部分產(chǎn)生很高的溫度，在斷續(xù)切削加工中還會受到機械沖擊及熱沖擊的影響，加劇刀具的磨損，甚至使刀具破損，因此刀具切削部分的材料必須具備以下幾個條件。 1.較高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必須高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常溫下的硬度應在62HRC以上。 2.足夠的強度和韌性 刀具在切削過度中承受很大的壓力，有時在沖擊和振動條件下工作，要使刀具不崩刃和折斷，刀具材料必須具有足夠的強度和韌性，一般用抗彎強度表示刀具材料的強度，用沖擊值表示刀具材料的韌性。 3.較高的耐熱性 耐熱性指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標，這種性能也稱刀具材料紅硬性。 4.較好的導熱性 刀具材料的導熱系數(shù)越大，刀具傳出的熱量越多，有利于降低刀具的切削溫度和提高刀具的耐用度。 5.良好的工藝性 為便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如刀具材料的鍛造、軋制、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性及高溫塑性變形性能，對于硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料還要求有良好的燒結與壓力成形的性能。第二章 數(shù)控機床在機械行業(yè)中的地位及應用2.1數(shù)控機床的發(fā)展自上世紀50年代以來，世界數(shù)控機床主要經(jīng)歷了數(shù)控NC（Numerical Control）和計算機數(shù)控CNC（Computer Numerical Control）2個階段。 數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了以下3代：第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初年，系統(tǒng)全部采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件電路完成。 第2代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應用于數(shù)控系統(tǒng)為標志。第3代數(shù)控系統(tǒng)，始于60年代中期，由于小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使其體積變小、功耗降低、可靠性提高,推動了數(shù)控系統(tǒng)的進一步發(fā)展。 計算機數(shù)控CNC階段也經(jīng)歷了3代: 第4代數(shù)控系統(tǒng),始于70年代,當首個采用小型計算機的CNC裝置芝加哥展覽會上露面時,標志著CNC技術的問世。 第5代數(shù)控系統(tǒng),70年代后期,中、大規(guī)模集成電路技術所取得成就,促使價格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片的產(chǎn)生,并逐步應用于數(shù)控系統(tǒng)。 第6代數(shù)控系統(tǒng),始于90年代初,受通用微機技術飛速發(fā)展的影響,數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個人計算機(PC)為基礎,向著開放化、智能化、網(wǎng)絡化等方面進一步發(fā)展。 2.2 數(shù)控機床在機械行業(yè)中的應用數(shù)控機床在汽車行業(yè)的應用：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機床在汽車發(fā)展中起著越來越重要的作用。數(shù)控機床的發(fā)展推動了汽車工業(yè)革命的進程。汽車工業(yè)的發(fā)展既依賴于機床工業(yè)的技術進步，又帶動了機床工業(yè)的發(fā)展。汽車工業(yè)生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)已經(jīng)離不開數(shù)控機床。數(shù)控機床也需要汽車工業(yè)的支撐。汽車工業(yè)已成為機床消費的主體，其比例已經(jīng)占到機床消費總量的40%左右。 現(xiàn)今的汽車生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開發(fā)周期的汽車產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車制造商采用了先進的新產(chǎn)品開發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進開發(fā)技術外，很重要的一點是得益于為汽車制造提供制造裝備的設備供應商的努力，尤其是這些設備供應商提供了各種數(shù)控機床，這些數(shù)控機床允許汽車制造商以最快的速度提供滿足市場需求的產(chǎn)品。 1、 汽車工業(yè)生產(chǎn)的特點及數(shù)控機床的優(yōu)點 隨著社會的發(fā)展，人民生活水平的提高，億萬家庭要求擁有自己的汽車，汽車走進千家萬戶。汽車生產(chǎn)量非常大，而且迫切要求降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。更重要的是提高汽車的品質(zhì)和質(zhì)量。 數(shù)控機床，精度高、生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、故障率低無故障時間長、設備的可開動率高，重復加工方便等優(yōu)點倍受汽車行業(yè)用戶的青睞，在汽車制造業(yè)中應用廣泛、處于主導地位。 數(shù)控車床在汽車制造業(yè)中主要用來加工軸類零件和盤類零件，如曲軸、凸輪軸、飛輪、前輪轂、后輪轂、制動盤、一軸、二軸、齒輪、齒套、差殼等。而軸類零件和盤類零件占汽車零部件的主體。 數(shù)控機床在汽車工業(yè)中的廣泛應用不僅提高了生產(chǎn)效率，保證了加工精度而且降低了生產(chǎn)成本。2、 數(shù)控機床在整車生產(chǎn)中的應用 汽車整車生產(chǎn)的四條線，即沖壓、焊接、涂裝和總裝線，無一不用到數(shù)控機床。自動化生產(chǎn)線中應用最多的就是機械手和傳輸裝置，使工人裝配更方便快捷。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，也出現(xiàn)了一些完全不需要人干預的無人自動化生產(chǎn)線，最典型、應用最廣泛的應該是自動化車身前板生產(chǎn)線，完全由機器完成，不需人手持板件沖壓，減少了對人體的傷害。當然，還有自動化焊接機器人，在焊接車身時，焊接質(zhì)量高，而且焊接速度是人工焊接的百倍以上。最值得一提的是美國通用的無人汽車生產(chǎn)車間，整個生產(chǎn)車間不需工人，完全自動運行。 3、數(shù)控機床在汽車零部件生產(chǎn)中的應用 一個轎車有一萬多個零部件，沒有幾個零部件的生產(chǎn)和數(shù)控機床毫無關系。發(fā)動機作為汽車的心臟，制造加工精度要求相當高，而且制造工藝復雜。氣缸體是發(fā)動機中的最大零件，也是其他零部件的支撐體。氣缸體先鑄造，再用數(shù)控機床銑“三孔四面” ，最后還要用數(shù)控機床精鏜缸筒?；钊彩窍辱T造，再數(shù)控加工，最后精磨。連桿先用滾鍛的工藝鍛造，再數(shù)控加工。曲軸的動平衡要求很高，凸輪軸的凸輪型線精度要求很高，必須數(shù)控加工。發(fā)動機上最復雜的氣缸蓋就更要用數(shù)控機床加工了。發(fā)動機的油底殼采用薄鋼板沖壓而成，看似與數(shù)控機床無關，但是你可曾想過沖壓用的模具也是由數(shù)控機床加工出來的呢？變速箱最為汽車中最重要的傳動機構，擁有大量的齒輪和軸類零件?，F(xiàn)在汽車制造中，變速箱中所有的齒輪和軸都由數(shù)控機床加工。數(shù)控機床在加工齒輪時有很大的優(yōu)勢，現(xiàn)在常采用插齒、剃齒、滾齒等工藝加工齒輪，加工精度高，生產(chǎn)效率高。軸在加工成階梯軸后，還有銑鍵槽，拉花鍵等。這些都大大提高了配合精度。變速箱的殼體在鑄造完后，必須在數(shù)控加工中心中銑端面和軸孔，以保證各軸間的間距。就連凸緣的淬火也是在淬火機長完成。 驅動橋也是很重要的傳動機構。驅動橋中的主減速器兩個準雙曲面齒輪必須由數(shù)控機床加工。差速器中的錐齒輪也要用數(shù)控機床加工。橋殼在鑄造后還有銑端面及孔，端面上的幾個螺栓孔由專用機床一次加工完成?，F(xiàn)代汽車車身的美觀性越來越受到人們的重視。同時為了獲得更好的空氣動力學以及碰撞安全，以減少行車阻力和提高安全性，使得汽車車身形狀越來越復雜，曲面高次方程越來越多?，F(xiàn)代車身雖然全部沖壓而成但是哪個沖壓也離不了數(shù)控加工中心。 在汽車中還有許多難加工的零部件，它們用普通機床往往無法加工。只能用數(shù)控機床加工。比如大批量汽車發(fā)動機，變速箱，底盤主要零部件需要中五軸的加工中心加工。 3、 數(shù)控機床在汽車工業(yè)中的應用前景 隨著汽車工業(yè)和數(shù)控技術的快速發(fā)展，我深信：數(shù)控機床會更加深入地應用到汽車生產(chǎn)中，加速汽車工業(yè)發(fā)展，為汽車工業(yè)服務。汽車工業(yè)也會促進數(shù)控機床的發(fā)展。第三章 軸類零件的加工3.1 零件圖圖1.1 軸類零件圖圖1.1所示為杯軸零件的零件圖，其材料為45鋼，毛坯尺寸為80mmX155mm（直徑*長），批量生產(chǎn)。3.2 加工工藝卡片零件圖號數(shù)控車床加工工序卡機床型號零件名稱軸類零件機床編號刀 具 表刀具號刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料刀具半徑補償值T0193正偏刀副偏角55硬質(zhì)合金0.2T02切槽刀刀寬4mm硬質(zhì)合金0.2T03螺紋刀刀型角60硬質(zhì)合金0.2T04鏜孔刀硬質(zhì)合金0.1麻花鉆20mm高速鋼工序工藝內(nèi)容刀具號主軸速/(r/min)進給速度（單位）加工性質(zhì)程序號 1備料：80X155圓鋼共1件2夾右端，外露約95mm3麻花鉆鉆孔深至大于55mm麻花鉆300手動4用1號刀車平斷面T0150010um/格手動5粗車左端面外輪廓T015000.3mm/r自動AA16精車左端面外輪廓T0112000.1mm/r自動AA17粗車左端面內(nèi)輪廓T045000.3mm/r自動AA28精車左端內(nèi)輪廓T0412000.1mm/r自動AA29掉頭裝夾70外圓，外露約70mm10車右端面至長度尺寸要求150mmT0150010um/格手動11粗車右面外外輪廓，T015000.3mm/r自動AA312精車右端面外輪廓T0112000.1mm/r自動AA313粗、精加工退刀槽T034000.05mm/r自動AA414粗、精加工M401.5螺紋T043002mm/r自動AA515去毛刺、送檢17清理、防銹、入庫編制審核批準共 頁第 頁3.4加工程序.左端外輪廓子程序BB1.SPFN10 G1 X70 Z2N20 Z-35 N30 G2 X70 Z-60 R20N40 G1 Z-86 N50 X72N60 M2.左端外輪廓主程序AA1.MPFN10 M43 M3 S500N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1N40 M8N50 G0 X82 Z2CYCLE95(BB1,0.8,0.1,0.2,0.2,0.2,0.1,0.1,1, , ,0.5)N60 G90 NG0 X100 Z100N70 M9N80 M5N90 M2.左端內(nèi)輪廓子程序BB2.SPFN10 G1 X44 Z2N20 Z-28N30 X32 Z-52N40 X16N50 M2.左端內(nèi)輪廓主程序AA2.MPFN10 M43 M3 S500N20 G90 G0 X100 Z100N30 T4N40 M8N50 G0 X28 Z2CYCLE95(BB2,0.8,0.1,0.1,0.1,0.1,0.05,0.05,3, , ,0.5)N60 G90 NG0 X100 Z100N70 M9N80 M5N90 M2.右端外輪廓子程序BB3.SPFN10 G1 X37.85 Z2N20 Z0N30 X39.85 Z-1N40 Z-39N50 X50N60 X70 Z-25N70 X72N80 M2.右端外輪廓主程序AA3.MPFN10 M43 M3 S500N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1N40 M8N50 G0 X82 Z2CYCLE95(BB3,0.8,0.1,0.2,0.2,0.2,0.1,0.1,1, , ,0.5)N60 G90 NG0 X100 Z100N70 M9N80 M5N90 M2.右端切槽主程序AA4.MPFN10 M43 M3 S400N20 G90 G0 X100 Z100N30 T2N40 M8N50 G0 X52 Z-39N60 G1 X50 F0.3N70 X30 F0.05N80 X52 F0.3N90 Z-36N100 X30 F0.05N110 Z