数控技术毕业论文数控车削加工工艺及编程.doc

目 录目录1摘要2一、 数控概述3 （一）数控机床简介3 （二）数控机床特点3 （三）数控机床的组成3 （四）数控机床发展趋势4二、 数控加工工艺分析与编程6 （一）零件图分析6 （二）切削加工顺序的安排6 （三）工件的装夹7 （四）刀具的选择7 （五）切削用量的选择10 （六）手工编程12三、 结束语15四、 参考文献16数控车削加工工艺及编程高刚07高职数控四班摘要：本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词：数控 工艺分析 加工方案 加工路线 编程 一 数控概述（一）数控机床简介数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。数控机床种类繁多，由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。（二）数控机床特点随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。1）具有高度柔性、适应性强2）生产准备周期短3）工序高度集中4）生产效率和加工精高、质量稳定5）能完成复杂型面的加工6）技术含量高7）减轻劳动强度、改善劳动条件8）有利于生产管理（三）数控机床的组成 数控机床一般由下列几个部分组成： 1、输入装置 输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。 2、数控装置 数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。3、 伺服系统 是以机床移动部件的位置和速度为控制量的自动控制系统，又称随动系统、拖动系统或伺服机构。在数控机床上，伺服驱动系统接收来自CNC装置（插补装置或插补软件）的进给指令脉冲，经过一定的信号变换及电压、功率放大，再驱动各加工坐标轴按指令脉冲运动，这些轴有的带动工作台，有的带动刀架，通过几个坐标轴的综合联动，使刀具相对于工件产生各种复杂的机械运动，加工出所要求的复杂形状工件。4、 反馈装置 是在机床的运动部件的相应位置直接或间接直线或回转式检测装置，将直接或间接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动。5、 辅助装置 指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。编程及其他附属设备：可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。 6、机床本体 数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。（四）数控机床发展趋势高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在以下方面。1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。 4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05m左右，形状精度可达0.01m左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001m）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。 5、功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。二 数控加工工艺分析与编程（一）零件图分析 图1轴类零件2零件图分析如图1所示,该零件包括有圆柱、退刀槽、圆弧、螺纹及椭圆等表面；其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求。 （二）切削加工顺序的安排 先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。 先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工综上所诉：此零件的的加工顺序如下：1.先进行左端部分的加工，加工至77mm，左端部分加工顺序（1）加工外轮廓（2）切槽2调头加工，调头之后的加工顺序(1)加工外轮廓(2)切槽（3）车螺纹（三）工件的装夹1 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。 2定位基准选择的原则1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 3确定零件的定位基准以左右端大端面为定位基准。 4装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。5数控车床常用的装夹方式1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。 6 确定合理的装夹方式装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯右端，加工左端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯左端54，再加工右端达到工件精度要求。（如见：图2和图3） 图2 调头装夹 图3 （四）刀具的选择为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重复定位精度.可靠度和耐用度 。选择刀具通常要考虑（1）被加工工件的材料及性能（2）切削工艺的类别（3）被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量（4）被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证加工精度的要求.由此可知加工时用的刀具为： 1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。 2) 粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金60度放型车刀，（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽4mm）4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀.（如见表1）表1（刀具卡片）产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号 刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金端面45度车刀1粗、精车端面2T02硬质合金60度放型车刀1粗、精车外轮廓3T03硬质合金车槽刀1切槽4T0460度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹（五）切削用量的选择切削用量包括切削速度,背吃刀量和进给量.对于不同的加工方法需要选择不同的切削用量。粗加工时一般以加工效率为主通常选择较大的背吃刀量和进给量,采用较小的切削速度 .精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量采用较高的切削速度。（如见表2）表2（切削用量卡片）主轴转速s/(r/min)进给量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗车外圆 8000.21.5精车外圆 12000.10.2粗车螺纹 701.50.4精车螺纹 701.50.1切槽 1150.04 用以上数据编制工艺卡如下：（表3）待添加的隐藏文字内容2单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001 O1111三爪自定心卡盘Cjk6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀5000.1手动2粗车外轮廓T0290度防型刀8000.21.5自动3精车外圆轮廓T0290度防型刀12000.10.2自动4切槽T03切槽刀1150.04自动工序号程序编号夹具名称使用设备车间00202222三爪自定心卡盘Cjk6032数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀5000.1手动2粗车外轮廓T0290度防型刀8000.21.5自动3精车外圆轮廓T0290度防型刀12000.10.2自动4切退刀槽T03切槽刀1150.04自动5粗车螺纹T0460度外螺纹刀701.50.4自动6精车螺纹T0460度外螺纹刀701.50.1自动编制审核批准年 月 日共 页 第页工件的毛坯为65X150mm，45号钢（六）手工编程工件左端加工O1111MO3 S800T0202G99G00 X68.0 Z2.0G71U1.5R1.0G71P1Q2U0.4W0.01F0.2N1GO1X26.0ZO.0X28.0Z-1.0Z-15.0X31.0Z-25.0X48.0G03X54.0Z-28.0R3.0G01Z-67.0X60.0Z-78.0N2X68.0Z2.0M03S1200G70P1Q2F0.1G00X68.0Z150.0T0303M03S115G00X61.0Z-67.0G01X42.0F0.04G00X68.0Z150.0M05M30调头加工O2222T0202M03S800G99G00X68.0Z2.0G71U1.5R1.0G71P3Q4U0.4W0.01F0.2N3G01X26.0Z0.0X29.85Z-2Z-25.0#1=-25.0#2=-55.0WHILE#1GE#2DO1#3=#1+61.43#4=31.5*SQRT1-#3*#3/61.43*61.43G01X2*#4Z#1F0.2#1=#1-0.01END1G02X60.0Z-68.0R10.0N4G00X68.0Z2.0M03S1200G70P3Q4F0.1G00X68.0Z150.0T0303M03S115G00X31.0Z-24.0G01Z-25.0F0.1G01X26F0.04G00X31.0Z150.0T0404G00X31.0Z2.0G92X29.35Z-22.0F1.5X28.85X28.35X28.1X28.0X27.9X27.9G00X68.0Z150.0M05M30三 结束语：五年的学生生活即将结束，非常感谢各位老师的关心和培养，是你们让我们懂得了更多。毕业设计是我们在学校的最后一个任务，毕业设计对我们来说的确是一个不小的考验，起初很慌乱，不知如何下手，由于对题目不限制，这使我们的设计范围扩大了，减少了很少难度，两个月认真查找资料，和同学配合，特别是老师您的细心指导终于告一段落，这次设计又使我学到了很多知识，温故了以前的知识。同时也明白了老师的良苦用心，也知道的自己的知识是多么的少，还需要学习。几个月的努力我学到了很多知识，知道自己的以后人生方向在哪，以后的路懂得怎么走了，找到了自己的人生价值观。借此机会向各位老师说声谢谢，谢谢你们的培养，祝你们身体健康，事业顺利！四 参考文献：1古文生主编，数控机床及应用，北京；电子工业出版社,2002.32张超英等,数控机床加工工艺、编程及操作实训,北京；高等教育出版社，2003，93王洪主编，数控加工程序编制，北京；机械工业出版社，2003.6 4数控机床加工工艺与编程杨琳，北京中国劳动社会出版社 2005