数控车床零件加工及工艺设计毕业论文

毕 业 论 文论文题目：数控车床零件加工及工艺设计题 目： 数控车床零件加工及工艺设计班 级： 10 数控二班 专 业： 数控加工技术 学生姓名： 潘博 指导教师： 李丹阳 日 期: 2012 年 4 月 14 日 目 录摘要.1一、 数控机床简介.2二、 数控激光的概念.3三、 数控机床的特点 .3四、 数控车削加工 .4五、 数控车床加工程序编制 .5六、 数控车床的组成和基本原理 .5七、 数控车床安全操作规.6八、 数控车床坐标的确定 .6九、 运动方向的规定 .7十、 轴类零件的编程与加工.7十一、 简单套类零件的编程与加工.13十二、 简单的盘类零件的编程与加工.18结束语.25参考文献. 25毕 业 论 文第 0 页 共 25 页数控车床零件加工及工艺设计摘 要在 车 床 上 ， 利 用 工 件 的 旋 转 运 动 和 刀 具 的 直 线 运 动 或 曲 线 运 动 来 改 变 毛 坯 的 形 状 和 尺寸 ， 把 它 加 工 成 符 合 图 纸 的 要 求 。 车 削 加 工 是 在 车 床 上 利 用 工 件 相 对 于 刀 具 旋 转 对 工 件 进 行 切 削 加 工 的 方 法 。 车 削 加 工的 切 削 能 主 要 由 工 件 而 不 是 刀 具 提 供 。 车 削 是 最 基 本 、 最 常 见 的 切 削 加 工 方 法 ， 在 生 产 中占 有 十 分 重 要 的 地 位 。 车 削 适 于 加 工 回 转 表 面 ， 大 部 分 具 有 回 转 表 面 的 工 件 都 可 以 用 车 削方 法 加 工 ， 如 内 外 圆 柱 面 、 内 外 圆 锥 面 、 端 面 、 沟 槽 、 螺 纹 和 回 转 成 形 面 等 ， 所 用 刀 具 主要 是 车 刀 。在 各 类 金 属 切 削 机 床 中 ， 车 床 是 应 用 最 广 泛 的 一 类 ， 约 占 机 床 总 数 的 50%。 车 床 既可 用 车 刀 对 工 件 进 行 车 削 加 工 ， 又 可 用 钻 头 、 铰 刀 、 丝 锥 和 滚 花 刀 进 行 钻 孔 、 铰 孔 、 攻 螺纹 和 滚 花 等 操 作 。 按 工 艺 特 点 、 布 局 形 式 和 结 构 特 性 等 的 不 同 ， 车 床 可 以 分 为 卧 式 车 床 、落 地 车 床 、 立 式 车 床 、 转 塔 车 床 以 及 仿 形 车 床 等 ， 其 中 大 部 分 为 卧 式 车 床 。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。为了子数控机床上加工出合格的零件，首先需根据零件图纸的精度和计算要求等，分析确定零件的工艺过程、工艺参数等内容，用规定的数控编程代码和格式编制出合适的数控加工程序。编程必须注意具体的数控系统或机床，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。但从数控加工内容的本质上讲，各数控系统的各项指令都是应实际加工工艺要求而设定的。由于本人才疏学浅，缺乏知识和经验，在设计过程中难免出现不当之处，望各位给予指正并提出宝贵意见。关键词： 车削加工 刀具 零件的工艺过程 工艺参数 程序编制 毕 业 论 文第 1 页 共 25 页一数控机床的简介数控机床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效自动化机床。主要分为立式和卧式两种。立式机床装夹零件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便，但排屑性能好，散热很高。数控铣床分三坐标和多坐标两种。三坐标机床（X、Y、 Z）任意两轴都可以联动，主要用于加工平面曲线的轮廓和开敞曲面的行切。多坐标机床是在三坐标机床的基础上，通过增加数控分度头或者回转工作台，成为 4 坐标或者 5 坐标机床（甚至多坐标机床） 。多坐标机床主要用于曲面轮廓或者由于零件需要必须摆角加工的零件，如法向钻孔，摆角行切等。摆角形式 4 坐标的主要为 A 或 B；5 坐标机床主要为 AB，AC，BC，可根据零件要求选用。摆角大小由加工的零件决定。数控机床从组成来看，主要分为以下两方面： 1.机床本身技术参数（1） 作台工：零件加工工作平台，尺寸大小应根据加工零件的大小进行选用。 （2） T形槽：工作台上的 T 形槽主要用于零件的装夹，其中 T 形槽的槽数、槽宽、相互间距，需要根据加工工件的特点进行规定。 （3） 主轴：主轴形式，主轴孔形式等， （4） 进给范围：机床 X Y Z 三个方向的可移动距离（行程） ，移动速度的大小；摆角（A B C）的摆动范围，摆动的速度 （5） 主轴的旋转：主轴的转速，主轴的功率，伺服电机的转矩等 2数控系统数控系统是数控机床的核心。现代数控系统通常是一台带有专门系统软件的专用微型计算机。它由输入装置、控制运算器和输出装置等构成，它接受控制介质上的数字化信息，通过控制软件和逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令控制机床的各个部分，进行规定、有序的动作。作为用户，在考虑数控系统的时候，最关心的是系统的可靠性、可能和优越的性价比，因此应该考虑以下几个方面： （1）分辨率 分辨率越高，可以清楚的进行控制，适合工业环境使用。 （2）控制轴数和联动轴数应和购买的机床相配合，符合购买的机床情况。 （3）标准（基本）功能项目功能越全越好，结合机床使用而定，特别是一些自动补偿、自适应技术模块等先进的检测、监控系统：红外线、温度测量、功率测量、激光检测等先进手段的采用，将在一定程度上大大提高机床的综合性能，保证机床更加可靠精确地自动工作毕 业 论 文第 2 页 共 25 页二数控加工的概念数控机床工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容： (1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分； (2)利用图形软件（PRO/E UG）对需要数控加工的部分造型； (3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹） ； (4)轨迹的仿真检验； (5)生成 G 代码； (6)传给机床加工。 三 数控机床的特点1.具有高度柔性 在保证工件表面精度，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 2加工精度高数控机床的加工精度，一般可达到 0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为 0.001mm） ，而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。 3加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。 4. 生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的毕 业 论 文第 3 页 共 25 页范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。 5. 改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。 6. 利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。 四数控车削加工车削加工是切削加工中最基本的一种加工方法，它是在车床上利用工件的旋转运动和刀具的移动来加工工件的，因此车削加工是机械加工中运用最广泛的加工方法，车床占切削加工机床总数的 40左右。1.数控车床的分类. 按数控系统的功能分： 全功能型数控车床； 经济型数控车床 按主轴的配置形式分： 卧室数控车床； 立式数控车床按数控系统控制的轴数分： 两轴控制的数控车床；四轴控制的数控车床2.数控车削加工的主要对象数控车床主要用于加工轴类、盘状类等回转体零件，通过执行数控程序，可以自动完成外圆柱面、成形表面、螺纹、端面等工序的切削加工，并能进行车操、钻孔、扩孔、铰孔等工作。根据数控加工的特点，数控车床最适合切削具有以下要求和特点的回转体零件. 精度要求高的回转体零件表面形状复杂或难以控制尺寸的回转体零件表面粗糙度要求好的回转体零件带特殊螺纹的回转体零件3.数控车削中的加工工艺分析毕 业 论 文第 4 页 共 25 页数控加工以数控机床加工中的工艺问题为主要研究对象，以机械制造中的工艺理论为基础，结合数控机床的加工特点，综合运用多方面的知识来解决数控加工中的工艺问题。工艺制定的合理与否，对程序编制、机床的加工效率、零件的加工精度都有极为重要的影响。 五数控车床的加工程序编制数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转类零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面 、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔以及铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。1. 数控程序编制的基本方法： 分析零件图样和制定工艺方案 数学处理 编写零件加工程序 程序检验2. 数控程序编制的方法：手工编程; 计算机自动编程3.车床的工艺装备：由于数控车床的加工对象多为回转体，一般使用三爪卡盘夹具。4. 控车床刀具的选刀过程：第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统和选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽形代码，这条路线主要考虑工件的情况。数控车床的编程特点： 加工坐标系：机床坐标系是以机床原点为坐标系原点建立起来的、轴直角坐标系，成为机床坐标系。车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。加工坐标系与机床坐标系方向一致； 直径编程方式：在车削加工的数控程序中，X 轴的坐标值为零件图样上的直径值；进刀与退刀方式：快速走刀。六.数控车床的组成和基本原理虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。毕 业 论 文第 5 页 共 25 页1. 车床主体：车床主体是实现加工过程的实际机械部件，主要包括主运动部件（如卡盘、主轴等） 、进给运动部件（如工作台、刀架等） 、支承部件（如床身、立柱等） ，以及冷却、润滑、转位部件和夹紧、换刀机械手等辅助装置。2. 数控装置和伺服系统 数控装置：它的核心是计算机及运行在其上的软件，它在数控车床中起“指挥”作用。数控庄子接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发现执行命令。在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。 伺服系统：它通过驱动电路和执行文件（如伺服电机） 。准确地执行数控装置发出的命令，成数控装置所要求的各种位移。数控车床的进给传动系统常用进给伺服系统代替，因此也常称为进给伺服系统。七数控车床安全操作规程1. 开机前应对数控机床进行全面细致的检查，内容包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等，认无误后方可操作。2. 数控机床通电后，检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。3. 程序输入后，应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点进行认真的核对。4. 正确测量和计算工件坐标系。并对所得结果进行检查5. 输入工件坐标系，并对坐标。坐标值、正负号、小数点进行认真的核对。6. 未装工件前，空运行一次程序，看程序能否顺利进行，刀具和夹具安装是否合理，有无“超7. 试切削时快速倍率开关必须打到最低挡位。8. 试切削进刀时，在刀具运行至工件 3050处，必须在进给保持下，验证 Z 轴和 X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。9. 试切削和加工中，刃磨刀具和更换刀具后，要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。10. 程序修改后，要对修改部分仔细核对。11. 必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。12. 操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。毕 业 论 文第 6 页 共 25 页13. 紧急停车后，应重新进行机床“回零”操作，才能再次运行程序。八、 数控车床坐标系的确定1.机床坐标系：数控机床上的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。2.机床参考点：参考点也是机床上的一个固定点，它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。它的主要作用是用来给机床坐标系一个定位。3.工件坐标系：工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系，也称为编程坐标系。 工件坐标系原点： 在进行数控编程时，首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸，将零件图上的某一点设定为编程坐标原点，该点称编程原点。从理论上将，工件坐标系的原点选在工件上任何一点都可以，但这可能代理啊繁琐的计算问题，增添编程困难。为了计算方便，简化编程，通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上，具体位置可考虑设置在工件的左端面（或右端面）上，尽量使编程基准与设计基准、定位基准重合。 对刀： 机床坐标系是机床唯一的基准，所以必须要弄清楚程序原点在机床坐标系中的位置，通过对刀完成。对刀的实质是确定工件坐标系的原点在机床坐标系中唯一的位置。对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。对到的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。 换刀：当数控机床加工过程中需要换刀时，在编程时就应考虑选择合适的换刀点。所谓换刀点是指刀