常用回轉體零件的數控加工工藝

1、畢業(yè)設計（論文） 班級 數控3091 專業(yè) 數控 題目 常用回轉體零件的數控加工工藝和仿真 學生姓名 指導教師 2012年6月18日目 錄摘要4前言51. 數控機床的概述 61.1數控機床的基本組成及工作原理7 1.1.1數控機床的基本組成7 1.2.2數控機床的工作原理71.2數控機床的應用范圍81.3數控機床的特點92.AutoCAD圖樣 10 2.1 零件CAD圖11 2.2零件的尺寸標注分析和技術要求113.工藝路線 114.毛坯及裝夾11 41 毛坯的形狀及尺寸的確定11 4.2機床夾具的確定 115.刀具的選擇 11 道具卡片116.FANUC數控車床零件程序編輯 11 程序編輯

2、127.仿真軟件模擬 128.回轉體零件的特點13.零件精度分析 23 9.1誤差分析23 9.2測量誤差24 9.3計量器具選擇24 9.4如何減少誤差25總 結26參考文獻27摘 要 數控技術水平的高低和數控設備擁有的多少已成為衡量個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。數控機床作為機電一體化的典型產品，在機械制造中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機械制造中結構復雜、精密、批量小、多變零件的加工問題，且能穩(wěn)定產品的加工質量，大幅度提高生產效率。但是，發(fā)展數控技術的最大障礙就是添置設備的初期投資大，這使許多中小型企業(yè)難以承受。如果淘汰大量的普通機床，而去購買昂貴的數控機床，勢必造成巨大的浪費。因此，普

3、通機床的數控化改造大有可為。通過對CA6140A普通車床的數控改造，使其加工精度明顯提高，定位準確可靠，操作方便，性能價格比高。這種方法對中小企業(yè)設備的數控改造有一定的借鑒與推廣作用。本次改造主要針劃車床的主軸系統(tǒng)、刀架系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、反饋環(huán)節(jié)、電器控制柜及數控系統(tǒng)進行了改造，改造方法簡單、改造操作步驟便于實施。關鍵字：數控技術 ；自動化 ；加工工藝 ；編輯程序前 言當今世界電子技術猛速發(fā)展，微處理器，微型計算機在各技術領域得到了廣泛應用，對各領域的發(fā)展氣到了極大地推動作用。一個完善的機電一體化系統(tǒng)，應包括幾個基本要素：機械本體、執(zhí)行機構、感測試部分、制及其信息處理部分。機電一體化時系統(tǒng)技術

4、、計算機與信息處理技術、自動控制技術、檢測傳感器技術、伺服傳動技術和機械技術等科學技術領域綜合交叉的技術密集型系統(tǒng)工程。隨著消費向個性化發(fā)展，單件小批量多品種產品占到70%-80%，這類產品的零件一般采用通用機床來加工。而通用機床的自動化程度不高，基本上由人工操作，難于進一步提高生產率和保證質量。特別是由曲線、曲面組成的復雜零件，只能借助靠模和仿行機床或者借助畫線和樣板用手工操作的方法來完成，其加工精度和生產率受到極大影響。數控技術是數字控制（Numerical Control）技術的簡稱。它采用數字化信號對被控制設備進行控制，使其產生各種規(guī)定的運動和動作。利用數控技術可以把生產過程用某中語言

5、編寫的程序來描述，將程序以數字形式送入計算機或專用的數字計算裝置進行處理輸出，并控制生產過程中相應的執(zhí)行程序，從而使生產過程能在無人干預的情況下自動進行，實現(xiàn)生產過程的自動化。采用數控技術的控制系統(tǒng)稱為數控系統(tǒng)（Numerical Control System）。根據被控對象的不同，存在多種數控系統(tǒng)，其中產生最早應用最廣泛的是機械加工行業(yè)中的各種機床數控系統(tǒng)。所謂機床數控系統(tǒng)就是以加工機床為控制對象的數字控制系統(tǒng)。1.數控機床的概述1.1 數控機床的基本組成及工作原理1.1.1數控機床的基本組成數控機床加工零件的工作過程分以下幾個步驟實現(xiàn)：1、根據被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序

6、格式編寫加工程序；2、所編程序指令輸入機床數控裝置；3、數控裝置將程序（代碼）進行譯碼、運算之后，向機床各個坐標的伺服機構和輔助控制裝置發(fā)出信號，以驅動機床的各運動部件，并控制所需的輔助動作，最后加工出合格的零件。數控機床的基本組成包括加工程序、輸入輸出裝置、數控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)、電器邏輯裝置以及機床本體。由下圖1.2.1可知機床數控系統(tǒng)的基本工作流程。 1.1.2數控機床的工作原理由上圖可知，數控機床在加工時，是根據工件圖樣要求及加工工藝過程，將所用刀具及機床各部件的移動量、速度及動作先后順序、主軸轉速、主軸旋轉方向及冷卻等要求，以規(guī)定的數控代碼形式，編制成程序單，并輸

7、入到機床專用計算機中。然后，數控系統(tǒng)根據輸入的指令，進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機床各部分進行規(guī)定的位移和有順序的動作，加工出各種不同形狀的工件。1.2數控機床的應用范圍 1、輪廓形狀復雜，加工精度高的零件； 2、用普通機床加工時，需要制作復雜工藝裝備的零件；3、用普通機床加工時，工藝路線過長、工裝過多的零件；4、多品種、小批量生產的零件（100件以內）；5、新產品的試制零件；6、價值昂貴，加工中不許報廢的零件；7、生產周期段的急需件；8、集銑、鉆、鏜、擴、鉸、攻螺紋等多種工序于一體的零件。1.3數控機床的特點1、適應性強，適應加工單件或中小批量復雜工件；2、加工精度高

8、，產品質量穩(wěn)定；3、自動化程度高，勞動強度低，改善勞動條件；4、生產效率高；5、良好的經濟效益；6、有利于生產管理的現(xiàn)代化。2. AutoCAD圖樣2.1零件CAD圖 圖2-1 件一 圖2-2 件二2.2 零件的尺寸標注分析和技術要求零件上的標準結構較多，準尺寸時應注意國家標準的規(guī)定方法。經分析可以看出零件的尺寸精度和表面粗糙度要求較高。形位公差有嚴格的要求：直徑R50mm的軸線對左端R32mm的孔軸線的同軸度公差R0.02mm;R58mm的軸線對左端R32mm的孔軸線同軸線公差為R0.015mm。R60mm的軸線對左端R32mm的孔軸線同軸度公差為R0.02mm。R52的軸線對左端R32mm

9、的孔軸線同軸度公差為R0.02mm。左右兩端R32mm的孔軸線的同軸度公差為R0.02mm。R50mm圓柱端對左邊R32mm的孔軸線的垂直度度公差為0.02mm。左端R32mm的孔內端面對左端R32mm的孔軸線的垂直度公差為R0.015mm。R52mm的軸線對右端R32mm的孔軸線的同軸度公差為R0.02mm。R25mm的孔軸線對右端R32mm的孔軸線同軸度公差為R0.02mm。左右兩端的R28mm的孔軸線對右端R32mm的空軸線的同軸度公差為R0.02,mm。R42mm的圓柱端面對右端R32mm的孔軸線的垂直度公差為R0.015mm。R58mm的圓柱端面對R32mm的孔軸線的垂直度公差為R0

10、.015mm。R50mm圓柱面必須位于半徑差為公差值0.008的兩同住圓柱之面。R32mm的內圓柱面的任一正截面的圓周。必須位于半徑差為公差值0.008的同心圓之間。R50mm的圓柱端面必須位于距離為公差0.006的兩平行平面內。3 工藝路線1欲鉆r32mm通孔，一端反爪夾住，另一端用頂尖夾住2用G71外徑粗車循環(huán)，粗車加工坐端至r25mm半球，雙邊留0.5mm余量3粗加工左端外型，r25mm半球不加工。4切外槽5撤銷頂尖，用G71內徑粗車循環(huán)加工左端內徑，精加工左端內型。6且內槽，加工M40*1.5內螺紋7調頭校正，用正爪夾R50mm外圓，另一端用頂尖夾住，用G71外徑粗車循環(huán)右端至r25半

11、徑，雙邊留0.5mm余量。8精加工右端外型，r25mm不加工。9且外槽，加工M46*1.5外螺紋。10精加工r25球面。11撤去頂尖，用G71內徑粗車循環(huán)加工右端內型，精加工右端內型。4毛坯及裝夾更具零件所需要的形狀、尺寸等而制成的進一步加工用的生產對象稱為毛坯。在制定工藝過程時，合理選擇毛坯不僅影響道毛坯本身的工藝和生產費用，而且對零件機器加工工藝、生產率和經濟性也有很大的影響。另加毛坯的加工選擇應具有如下要求：滿足設計使用需要、具有良好的經濟性、良好的切削性、取材方便。毛坯的選擇不僅考慮經濟性、實用性、還要考慮道先用的設配及工人的技術等級。4.1毛坯的形狀及尺寸的確定毛坯尺寸和零件圖上相應

12、的設計尺寸之差成為加工總余量，又稱毛坯余量。毛坯尺寸的公差成為毛坯公差，毛坯的余量和毛坯公差的大小同毛坯的制造方法有關生產中可參考有關工藝手冊和標準確定。毛坯雨量確定后，將毛坯雨量附加在零件相應的加工表面，即可大致確定毛坯的形狀與尺寸。此外，在毛破制造，機器加工機熱處理時，還有許多工藝因素會影響到毛坯的形狀和尺寸，本次設計為單件小批量生產，所以設計選材應從滿足工件的使用性、經濟性和切削性、取材的方便性考慮。單從經濟性考慮毛坯的選擇應使毛坯的形狀和尺寸與零件盡量接近，可以考慮選擇鑄件，但本次設計為單件小批量生產，所以設計選材應滿足工件的使用性、經濟性和切削性取材方便性考慮，選擇鑄件滿足工件的使用

13、性和切削性能但從經濟性考慮，則是不經濟，取材不方便，鑄鐵暫不考慮。所以考慮普通鋼材45#鋼，價格低廉 取材方便、有良好的切削性和經濟性。再根據機器手冊查并計算出粗精加工單邊與量的總和留2mm較適合，既80+2*2=84，因此選用84mm棒料。4.2 機床夾具的確定在實際加工中工件的定位也是非常重要的，在加工中夾具的選擇的是否合理直接影響到工件的精度、增加公認的勞動強度、加工成本嚴重時可能造成工件報廢、打刀或傷害到操作人員的人身安全等事故，所以，在實際加工中選擇的夾具也是至關重要的，要求操作者對基本裝夾方法有較深入的了解。三爪自定心卡盤裝夾 這種卡盤能自動定心不必花費太多的時間找到工件，但在工件

14、伸出的較長的時候必須找正。三爪卡盤裝夾效率比四爪卡盤高，但加緊力沒有四爪卡盤大，適合于裝夾中小型工件。從圖紙上給出的信息可以得出產品是常見回轉體，所選擇的毛坯材料唯一形狀規(guī)則的圓柱棒料，從加工工尺寸角度分析及實際加工考慮，三爪盤能自動定心不必花費太多的時間找工件，故選擇三爪卡盤作為裝夾工具5刀具的選擇。刀具卡片 刀具號道具名稱刀具材料刀片品牌T0193度菱形外圓車刀硬質合金YT15T0260度外螺紋刀硬質合金YT15T03切內槽刀高速鋼W18Ct4VT04內孔鏜刀高速鋼W18Ct4VT0560度內螺紋刀硬質合金YT15T06切外槽刀高速鋼W18Ct4V編制聲明審核 6 FANUC數控車床程序編

15、輯程序編輯序號程序內容程序說明0111程序號N5G99 程序編程；分進給N10M03 S500 T0101轉速500r/min 1號刀N15G00 X85N20Z2快進到外徑粗車循環(huán)起刀點N25G71 U2 R1 外徑粗車循環(huán)（1）每次背吃刀量單邊2mm 退刀量單邊1mmN26G71 P30 Q65 U0.5 F0.2P30：精加工第一程序段號；Q88：精加工最后程序號；U：精加工余量雙邊0.5mm F：粗車進給余量0.2mm/minN30G01 X50粗加工起點N35Z0N40Z-48N45X58N50Z-54N55G02X70 Z-60N60G03 X60 Z-95N65G01 X90N7

16、0M03 S800 F0.1N75G70 P30 Q65N80GOO X100 Z200N85T0606N86G00X54 Z-24N87G01 X46N88G00 X56N89G01 Z-21N90X46N100G00 X56N105Z-36N110G01 X46N115X56N120Z-37N125X46N130G00X100N135Z200N140M05N145M02序號程序內容程序說明0111程序號N5G99 程序編程；分進給N10M03 S500 T0101轉速500r/min 1號刀N15G00 X85N20Z2快進到外徑粗車循環(huán)起刀點N25G71 U2 R1 外徑粗車循環(huán)（1）每

17、次背吃刀量單邊2mm 退刀量單邊1mm%0222N5M03 S800 T0404轉速800r/min，換4號內孔鏜刀N10G00 X22.5 Z5快速道內徑粗車循環(huán)起點N15G71 U1 R0.5 P50 X-0.5 Z0.1 F120內徑粗車U:每次被吃刀量單邊1mm，R退刀量單邊0.5mm，X:精加工最后程序余量雙邊0.5mm；Z精加工余量0.1mm：F粗車進給度120r/minN20G00 Z100N25X100退刀N30M05主軸停轉N35M00主軸暫停N40M03 S1200 F80精車轉速1200r/min，進給速度80mm/minN45G00 X22.5 Z5進刀N50G01 X

18、4105N55Z0進到內經循環(huán)起點N60X38.5 Z-1.5倒角N65Z-12.5N70X32.005N75Z-50N80X28.005N85Z-65N90X25.005N95Z-87N50N95內徑循環(huán)輪廓程序N100X22.5X向退刀N105G00 Z100N110X100退刀N115M05主軸停轉N120M00程序暫停N125M03 S600 T0606 F25轉速600r/min，進給速度25mm/min，換6號內車槽刀N130G00 X28快進N135Z-12.5快速N140G01 X44車內槽N145X28退刀N150G00 Z100N155X100N160M05主軸停轉N165

19、M00程序暫停N170M03 S400 T0505轉速400r/min，換5號內螺紋刀N175G00 X28 Z5進給道內螺紋復合循環(huán)起刀點N180G76 C2 R-1 E-0.5 A60 X40.05 Z-10.5 I0 K0.93 U-0.05 U0.08 Q0.4 P0 E1.5C:精加工次數2；R:Z向退刀量1mm；E:X向退刀量0.5mm；A:刀尖角度；X：有效螺紋終點X坐標40.05mm；Z:有效螺紋終點Z坐標-10.5mm；I：螺紋量端半徑差；K：螺紋高度單邊0.93mm;U：精加工余量單邊0.05mm；U：最小被吃刀量0.08mm；Q:第一次被吃刀量單邊0.4mm；P：主軸轉角

20、；F：螺紋導程1.5mmN185G00 Z100N190X100退刀N195M05主軸停轉N200M00程序停止%0333N5G90 G94N10M03 S500 T0101轉速500r/min，換1號車刀N15G00 Z2N25X85快進到外徑粗車循環(huán)起刀點N35G71 U1.5 R1 P60 Q105 X0.5 Z0.1 F150外徑粗車循環(huán)U:每次被吃刀量單邊1.5mm；R退刀量單邊1mm；P60：精加工第一程序段號；Q105:精加工最后程序段號；X:精加工余量雙邊0.5mm;Z：精加工余量0.1；F:粗車竟給速度150r/minN40G00 X150 Z15退刀N45M05主軸停轉N5

21、0M00程序暫停N55M03 S890 T0101 F80精車轉速890r/min,進給速度88mm/minN60G00 X55 Z2快速進刀N65G01 X43N70Z0進到倒角起點N75X45.8 Z1.5倒角N80Z-15N85X51.99N90Z-35N95X60 Z-50N100G03 X80Z-75 R25N105G01 Z-75.5N60N105外徑輪廓程序N110G00 X100 Z100退刀N115M05主軸停轉N120M00程序暫停N125M03 S600 T0303 F25轉速600r/min,進給速度25mm/min，換3號刀N130G00 X55 Z-15進刀N140

22、G01 X47車槽N145X53退刀N150Z-32進刀N155X47.2車槽N160R-35進刀N165X47車槽N170Z-32精車槽底N175G00 X100X向退刀N180Z100Z向退刀N190M03 S400 T0202轉速400r/min,換2號刀N195G00 X50 Z5進給螺紋復合循環(huán)起點N200G76 C2 R0.5 R2 A60 X44.14 Z-12.5 I0 K0.93 U0.05 V0.08 Q0.4 P0 F1.5C:精加工次數2 ；R：Z向退刀量0.5mm;E：X向退刀量2mm；A:刀尖角度；X:有效螺紋終點X坐標44.14mm；Z:有效螺紋終點Z坐標-12.

23、5,mm；I:螺紋量端半徑差；K：螺紋高度單邊0.93mm；U:精加工余量單邊0.05mm；U:最小被吃量0.08mm;Q第一次吃刀量單邊0.4 ；P：主軸轉角；F：螺紋導程1.5mmN205G00 X150N210Z15退刀N215M05主軸停轉N220M00程序暫停N225M03 S800 T0101轉速800r/min,換1號刀N230G00 G42 X65 Z-49 進刀N235G01 X59.99 R25N240Z-55進到圓弧起點N245G03 X70 Z-90 R25精車球面N250G01 Z-92N255G00 G40 X100N260Z100退刀N265M05主軸停轉N270

24、M30程序停止%0444N5G90 G94 絕對編程，分進給N10M03 S800 T0404轉速800r/min;換4號刀N15G00 X22.5 Z5快速進到內徑粗車循環(huán)起刀點N20G71 U1 R0.5 P45 Q70 X-0.5 Z0.1 F120外徑粗車循環(huán)U：每次被吃刀量單邊1mm；R：退刀量單邊0.5mm；P50：精加工第一程序段號；Q70:精加工最后程序段號；X：精加工余量雙邊0.5mm；Z:精加工余量0.1mm；F：粗車進給速度120mm/minN25G00 Z100N30X100退刀N35M03 S800 T0404 E80轉速800r/min;進給速度80mm/minN4

25、0G00 G41 X22.5 Z5進到引入半徑補償N45G01 X37.29進到內循環(huán)起點N50Z0N55X32 Z-15N60Z-50N65X28N70Z-65N50N70內徑循環(huán)輪廓程序N75X22X向退刀N80G00 Z100N85G40 X100退刀，撤消半徑補償N90M05主軸停轉N95M30程序停止7 仿真軟件模擬選用具有直線、圓弧插補功能的數控車床加工，機床名稱：FANUC數控機床,如下圖所示（1）開機打開C6141機床開關釋放懸停按鈕（2）回參考點將方式選擇按鈕調到ZRN檔位，分別按下坐標軸方向鍵“+X”、“Z”，按住鍵不放，直到回參考點窗口顯示“0.000”符號后松開按鈕。（

26、3）設置主軸轉速機床開機后，系統(tǒng)默認主軸轉速為零，此時，無論按主軸正轉還是主軸反轉鍵，主軸都不會轉動，所以開機后，須首先設置主軸轉速，其操作過程為：1.轉動狀態(tài)選擇按鈕，使箭頭指向MDI模式： 2.按PROGRAM，顯示程序編輯窗口： 4.按循環(huán)啟動鍵 CYCLE START：（4）對刀X向對刀1.轉動狀態(tài)選擇旋鈕，使其箭頭指向手動（JOG）模式或手輪（HANDLE）模式；2.按“主軸正轉”鍵（主軸將以前面設定的S800的轉速正轉）；3.試切外圓，沿Z向退刀，停主軸，測量所切外圓直徑； 3. 按“OFFSET”鍵，按軟鍵“補正”及“形狀”后，顯示如圖所示的刀具偏置參數窗口；5.移動光標鍵選擇與

27、刀具號相對應的刀補參數（如1號刀，則將光標移至“G01”行“X”列處）輸入“X+測量值”（如測量值為28.442，則輸入“X28.442”），按軟鍵“測量”，X向對刀完成。Z向對刀1. 轉動狀態(tài)選擇旋鈕，使其箭頭轉向手動（JOG）模式或手輪（HANDLE）模式；2. 按“主軸正轉”鍵，主軸將以前面設定S500的轉速正轉；3. 試切端面，沿X向退刀，停主軸；按“OFFSET”鍵，按軟鍵“補正”及“形狀”后，顯示如圖所示的刀具偏置參數窗口，移動光標鍵選擇與刀具號相對應的刀補參數（如1號刀，則將光標移至“G01”行“Z”列處，輸入“Z0”，按軟鍵“測量”，Z向對刀完成。 （5）輸入程序將旋鈕打在ED

28、IT的位置上,按PROG鍵，輸入所編的程序。 （6）執(zhí)行程序打開程序，關閉艙門，旋鈕打在AUTO位置,按復位鍵RESET,按循環(huán)鍵Cycle Start執(zhí)行程序。 （7）工件成形零件8回轉體零件的特點帶有鍵槽或徑向孔?；蚨嗣嬗蟹植嫉目紫狄约坝星娴谋P套或軸類零件，如帶法蘭的軸套 帶有鍵槽或方頭的軸類零件等，類零件宜選車削加工中央加工。當然端面有分布的孔系 曲面的盤類零件也可選擇立式加工中央加工，有徑向孔的盤套或軸類零件也常選擇臥式加工中央加工。這類零件假如采用普通機床加工，工序分散 工序數量多。采用加工中央加工后，因為有自動換刀系統(tǒng)，使得一次裝夾可完成普通機床的多道工序加工，減少裝夾次數，視線

29、里工序集中地原則，保證了加工質量的不亂性，進不來出產率，降低了出產成本。9.零件精度檢測9.1誤差分析（1）零件在車削中產生尺寸精度超差； （2）零件在車削中產生錐度，前后尺寸公差不一樣； （3）零件在加工完畢后，表面粗糙度不一。外形達到表面粗糙度要求，內孔比較毛糙，達不到粗糙度要求。9.2測量誤差（1）測量誤差的概念由于計量器具本身具有誤差和測量條件的限制，任何測量過程都不可避免地存在誤差。測量所得的值是被測量的真值，測得值與被測得的真值之間的差異在數值上的表現(xiàn)為測量誤差。測量誤差可以表示為絕對誤差和相對誤差。（2）測量誤差的來源1）計量器具的誤差計量器具的誤差是指計量器具本身在設計、制造和

30、使用過程中造成的各項誤差。這些誤差的綜合反映可以用計量器具的示值精度或不正確來表示。2）標準件誤差標準件誤差是指作為標準的標準件本身的制造誤差和檢定誤差。3）測量方法誤差測量方法誤差是指由于測量方法不完善所引起的誤差。4）測量環(huán)境誤差測量環(huán)境誤差是指測量時的環(huán)境條件不符合標準條件所引起的誤差。5）人員誤差人員誤差是指由于測量人員的主觀因素所引起的誤差。9.3計量器具選擇（1）如何選擇計量器在選擇計量器具時，要綜合考慮計量器具的技術指標和經濟性，在保證工件性能質量的前題下還要綜合考慮加工和檢驗的經濟性。具體考慮時要注意：1）選擇計量器具應與被測工件的外形、位置、尺寸的大小及被測參數特性相對應，是

31、所選計量器具的測量范圍能滿足工件的要求。 2）選擇計量器具應考慮精簡的尺寸公差，使所選計量器具的測量不確定值既能保證測量要求，又符合經濟性要求。（2）本文所涉及的計量器具1）游標卡尺 2）外徑千分尺 3）深度尺 4）內徑百分表 5）螺紋通規(guī)、止規(guī) 6）公法線尺9.4如何減少誤差（1）尺寸誤差避免措施是：1）要認真看清圖紙，看圖時要反復多看幾遍.2）量具使用前，必須仔細檢查和調整零件，正確使用量具。特別是精車時，游標卡尺和千分尺必須配合使用，以防測量時多一圈或少一圈。3）選擇刀尖倒棱，刀尖圓弧半徑小的刀具，精細研磨刃口，提高刀具剛性。（2）形位誤差避免措施是：1）分粗車、精車工序。2）工件裝夾松緊要適當，檢查頂尖回轉精度，及時修理或更換。（3）粗糙度誤差避免措施是：1）應消除或防止由于車床剛性不足引起的振動，適當調整車床。2）增加車刀剛性和正確裝夾車刀，增加工件的裝夾