毕业论文---数控加工工艺设计.docx

毕业设计（论文）数控加工工艺设计学 院、系： 自动化学院 专 业： 数控技术应用 学 生 姓 名： 班 级： 09数控（3）班 学号 2095060349 指导教师姓名： 职称 工程师 最终评定成绩 2011 年 11月 2摘要工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺准备工作。无论是普通加工还是数控加工，手工编程还是数控编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟订加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法。所不同的是在普通机床上，是用工艺规程、工艺卡片来规定每一道工序的操作程序，按步骤加工；而在数控机床上，则把工艺过程、工艺参数和规定以数字符号信息的形式记录下来，用它来控制驱动机床来加工。由此可见。不管在普通机床上还是在数控机床上，加工工艺在原则上基本相同，但在数控机床上则是自动进行。目录摘要2第一章数控机床的概述41.1数控基础的基本概念及内容41.2工艺设计5第二章数控加工工艺设计步骤72.1零件的工艺分析72.2毛坯的确定92.3加工方法的选择92.4机床的选择102.5定位基准的选择112.6加工阶段的划分142.7工序的划分152.8加工顺序的安排162.9夹具的选择和关键工件的装夹172.10对刀点和换刀点的选择172.11刀具的选择182.12车削加工路线的确定182.13车削用量的选择20第三章数控加工工艺设计综合实例223.1零件图工艺分析223.2加工顺序的确定223.3确定装夹方案223.4加工程序23结论29致谢30参考文献31附录32第一章 数控加工工艺设计概述1.1数控技术的基本概念及内容1数控是数字化控制的简称，第采用数字化信号对机床进行自动控制的一种方法。数控机床是一种装有程序数控系统的机床，该系统逻辑地处理具有特定代码和其它符号编码指令规定的程序。计算机数控系统（cnc）是用一个存储程序的计算机，按照存储在计算机内的读写存储器中的控制程序去执行数控装置的部分或全部功能，在计算机之外的惟一装置是接口，cnc系统是由程序、输入输出设备、计算机数控装置、可编程控制器（plc）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成。程序输入设备cnc装置plc主轴控制单元主轴电机机床进给电机位置检测器输出设备速度控制单元现代数控装置是以微型计算机为主本，统称为cnc数控装置，使用微型计算机的cnc系统，数控装置的性能和可靠性能得到了很大提高、成本不断下降、性能价格比优越，推动了数控机床的发展。2数控机床由控制介质、数控系统、伺服系统、反馈装置、辅助装置和机床本体6部分组成，如图所示：控制介质数控系统伺服系统辅助装置反馈装置机床速度检测位置检测控制介质是人与计算机间联系的中间媒介物质，反映了数控加工中的全部信息。数控系统是机床实现自动加工的核心，是整个数控机床的灵魂所在。主要由输入装置、监视器、主控系统、可编程控制器（plc）、输入输出接口等组成。伺服系统是数控系统与机床本体裼 电传动联系环节，主要由伺服电动机、驱动控制系统及位置检测反馈装置等组成，用于实现数控机床的进给伺服控制和主轴伺服控制。反馈装置主要包括光电脉冲编码器、光栅位置传感器和直线感应同步器等装置。辅助装置主要包括自动换刀装置、自动交换工作台机构、工件夹紧放松机构、回转工作台、液压控制系统、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载和保护装置等。机床本体是指机械结构实体，由主传动机构、工作台、床身及主轴等部分组成。1.2.工艺设计 工艺设计是工件进行数控加工的前期工艺准备工作。无论是普通加工还是数控加工，手工编程还是数控编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺过程分析，拟订加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具和切削用量，设计合适的夹具及装夹方法。所不同的是在普通机床上，是用工艺规程、工艺卡片来规定每一道工序的操作程序，按步骤加工；而在数控机床上，则把工艺过程、工艺参数和规定以数字符号信息的形式记录下来，用它来控制驱动机床来加工。由此可见。不管在普通机床上还是在数控机床上，加工工艺在原则上基本相同，但在数控机床上则是自动进行。1. 数控加工工艺的特点1）工序内容比普通机床加工的工序内容复杂。2）加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。2. 数控加工工艺的主要内容1）选择并确定零件适合在数控机床上加工的内容。2）对零件图样进行数控加工工艺分析，明确加工内容及技术要求。3）具体设计加工工序，选择刀具、夹具及切削用量。4）处理特殊的工艺问题：对刀点、换刀点的确定，加工路线的确定、刀具补偿、分配加工误差等。5)处理数控机床上部分工艺指令，编制工艺文件。6)在编程中，对一些特殊的工艺问题（如对刀点、刀具轨迹路线设计等）也应做一些处理。第二章 数控加工工艺设计步骤2.1 零件的工艺分析1.选择数控加工的内容1)通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容。2)通用机床难加工，质量也难保证的内容应作为重点选择内容。3)通用机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容。2.零件图样分析1)零件图上尺寸标注应适合数控加工的特点，倾向于以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。2）构成零件轮廓的几何元素的条件应充分。3）分析零件材料及热处理。4）找出主要加工表面和某些特殊的工艺要求，分析其可能性，以确保其最终能顺利实现加工。5）零件技术要求分析。6）数控加工应采用统一的基准定位，否则会因工件的重新安装而导致加工后的两个面上轮廓位置及尺寸出现不协调的现象。3.零件的结构工艺分析1）零件的内腔和外形最好采用统一的几何类型和尺寸，这样可以减少刀具规格和换刀次数，是编程方便，效益提高。2）内槽圆角的大小决定着刀具直径的大小，因而内槽圆角半径不应过小。如图2-1所示，零件工艺性的好坏与被加工轮廓的高低、转接圆弧半径的大小等有关。图2-1（b）与图2-1（a）相比，转接圆弧半径大，可以采用较大直径的铣刀来加工。加工平面时，进给次数也相应减少，表面加工质量也会好一些，所以工艺性较好。通常r355881212进给量f/（mm*r）碳素结构钢合金结构钢耐热钢16*252040601004000.30.40.40.50.50.70.60.90.81.20.30.40.40.60.50.70.71.00.30.50.50.60.60.80.40.50.50.620*3025*252040601004000.30.40.40.50.50.70.81.01.21.40.30.40.40.50.70.91.01.20.40.60.50.70.81.00.40.70.60.90.40.6铸铁铜合金16*2520601004000.40.50.50.80.81.21.01.20.50.80.71.01.01.20.40.60.60.80.81.00.50.70.60.820*3025*2540601004000.40.50.50.90.91.31.21.80.50.80.81.21.21.60.40.70.71.01.01.30.50.80.91.10.70.91） 车螺纹主轴转速的确定在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距p（或导程）的大小、驱动电动机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为n1200/p-k式中 p被加工螺纹的螺距或导程，mm; k保险系数，一般取80.第三章数控加工工艺设计综合实例轴类零件数控车削加工综合加工实例：在数控车床上加工如图3-1所示的轴类零件，材料ht45，毛坯尺寸为直径45的棒料。3.1零件图工艺分析通过零件图工艺分析，确定零件的加工内容、加工要求，初步确定各个加工结构的加工方法。1.加工内容，该零件为轴类。因为毛坯是棒料，尺寸为45。加工内容为26、m24、20的内孔；轴类轮廓；2.加工要求，零件主要加工要求为：36外圆轮廓和26内孔的表面粗糙度要求较高，为a1.6m，其他一般加工要求为：26和20只标注了基本尺寸，可按自由尺寸公差等级it11it12处理，右边轮廓表面粗糙度要求为ra6.3m和ra3.2m。3.各结构的加工方法由于26、20、m的内孔加工要求较高，拟选择钻孔粗镗（或扩孔）半精镗精镗的方案，外圆轮廓可以车刀粗车精车、切槽刀切槽的方法，36外圆轮廓可用外圆车刀粗车精车同时加工出。3.2加工顺序的确定按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序。由图2-10可见，零件加工基准是26的内孔的中心轴线。按照数控加工应尽量集中工序加工的原则，此轴类零件分两次装夹可加工完成。第一次装夹：加工b面（分为粗车和精车加工外圆轮廓，用切槽刀切槽。）第二次装夹：加工a面（粗车和精车36外圆轮廓，镗刀加工26、20等内孔。）3.3确定装夹方案根据零件的结构特点，第一次装夹加工b面，选用三角卡盘。第二次装夹a面（36外圆轮廓），加工26、20等内孔也选用三角卡盘。3.4加工程序主要操作步骤与加工程序如下。 图3-1 轴类零件图n5 g94 g90 采用绝对值编程，分进给n10 g158 x0 z60 采用可编程零点编程n15 s600 m03 t1 d1 主轴正转，转速600r/min,换1号外圆刀n20 g00 x48 z0 m08 快速进刀，切削液开n25 g01 x18 f80 车端面n30 g00 x43 z2 快速进刀n35 g01 z-50 f100 车外快圆至43mmn40 g00 x45 z2 快速退刀n45 g00 x39 快速进刀n50 g01 z-35.7 车外圆至39mmn55 g00 x45 z2 快速退刀n60 g00 x36.5 快速进刀n65 g01 z-35.7 车外快圆至36mmn70 g00 x45 z2 快速退刀n75 m05 m00 主轴停转，程序暂停n80 s1200 m03 主轴变速，转速1200r/minn85 g00 x32 z1 快速进刀n90 g01 x35.985 z-1 f60 倒角n95 g01 z-36 精车外圆至35.985mmn100 x43 精车台阶 n105 z-45 精车43mm外圆n110 g00 x100 z100 快退回换刀点n115 t4 d1 换4号内孔镗刀n220 m05 m00 主轴停转，程序暂停n225 s600 m03 主轴变速，转速600r/min,n230 g00 x22 z2 快速进刀n235 g01 z-25 f60 镗内孔至22mmn240 x18 x向退刀n245 g00 z2 z 向退刀n250 g00 x23 快速进刀n260 g01 z-8 镗孔至23mm n265 x18 x向退刀n270 g00 z2 z 向退刀n275 g00 x25.5 快速进刀n280 g01 z-8 镗孔至25.5mmn285 g01 x18 x向退刀 n290 g00 z5 z 向退刀 n295 m05 m00 主轴停转，程序暂停n300 s1200 m03 主轴转速，转速1200r/minn305 g00 x28 z1 快速进刀n310 g01 x25.9865 z-1 f60 孔口倒c1倒角n315 g01 z-8 以公差中间值镗孔n320 g01 x24 镗孔端面n325 g01 x21.72 z-9 倒c1倒角n330 g01 z-24 镗螺纹底孔21.72 mm，螺纹底孔镗大0.2 mmn335 x18 x向退刀n340 g00 z100 快退回换刀点n345 x100 快退回换刀点n350 t5 d1 换5号内切槽刀n355 m05 m00 主轴停转，程序暂停n360 s420 m03 主轴变速，转速420 r/minn365 g00 x18 z2 快速进刀n370 g01 z-27 f100 进至内退刀槽起始位n375 g01 x26 f20 切槽n380 g01 x20 f100 退刀n385 z-29.5 向左移动2.5 mmn390 g01 x26 f20 切槽n395 g01 x20 f100 退刀n400 z-32 向左移动2.5 mmn405 g01 x26 f20 切槽n410 g01 x18 f100 x向退刀n415 g00 z100 快退回换刀点n420 x100 快退回换刀点n425 m05 m00 主轴停转，程序暂停n430 t6 d1 换6号内螺纹刀n435 s400 m03 主轴变速，转速400 r/minn440 g00 x18 z2 快速进刀r100=21.52 螺纹起点直径21.52 mmr101=-8 螺纹轴向起点z坐标-8r102=21.52 螺纹终点直径21.52 mmr103=-24 螺纹轴向终点z坐标-24r104=2 螺纹导程2 mmr105=2 螺纹加工类型：内螺纹r106=0.05 螺纹精加工余量0.05 mm（半径值）r109=4 空刀导入量4 mmr110=3 空刀导出量3 mmr111=1.24 螺纹牙型深度1.24 mm（半径值）r112=0 螺纹起始点偏移r113=6 螺纹粗切削次数r114=1 螺纹线数1lcyc97 调用螺纹切削循环n445 g00 x100 z100 退回换刀点n450 m05 m09 主轴停转，切削液关n455 m02 主程序结束（2）右端加工主程序（掉头装夹）：%-n-lp3-mpf 右端加工主程序名； $path=/-n-mpf-dip siemns-802s传输格式n10 g95 g90 采用绝对值编程，转进给n20 g158 x0 z79 采用可编程零点偏移n30 s600 m3 主轴正转，转速600 r/minn40 t1 d1 m08 换1号外圆刀，切削液开n50 g00 x45 z0 快速进刀n60 g01 x0 f0.2 车端面n70 g00 x45 z5 快速退刀-cname=“l10” 轮廓循环子程序定义r105=1 加工方式：纵向、外部、粗加工r106=0.25 精加工余量0.25 mm（半径值）r108=105 粗加工背吃刀量1.5 mm（半径值）r109=7 粗加工切入角7r110=2 粗加工横向退刀量2 mm（半径值）r111=0.2 粗加工进给率0.2 mm/ rlcyc95 调用轮廓循环/n80 m05 主轴停转/n90 m00 程序暂停n100 s1200 m03 t1 d1 主轴变速，转速1200 r/min调整1号刀补值，旋转进给n110 g42 g00 x0 z2 刀具半径右补偿n120 g96 s80 lims=1800 f0.1 恒线速度60 mm/min，主轴极限转速1800r/minn130 l10 调用子程序精加工n140 g40 x100 z100 取刀具半径补偿，快退回换刀点/n150 m05 主轴停转/n160 m00 程序暂停n170 g97 s420 m03 f0.2 取消恒线速度、主轴变速、转速420 r/