毕业设计（论文）-轴类零件数控工艺与编程.doc

南 京 工 程 学 院毕 业 实 践 报 告课题 轴类零件数控工艺与编程 学 院 继续教育学院 专业班级 zh控1371 姓 名 学 号 指导教师 2015年 10月 10日摘 要：本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。关键词：数控加工 工艺分析目 录1 绪论12 零件加工工艺分析22.1 零件图工艺分析32.2 刀具选择32.3 确定工件的定位与装夹方案42.4 确定走刀顺序及走刀路线52.5 切削用量的选择62.6数控加工工艺文件的填写63 数控加工程序的编制73.1 数控编程的分类73.2 编程零点及坐标系的选择83.3 对刀点的选择83.4 程序84 零件图加工步骤124.1 输入零件加工程序124.2 进行对刀操作134.3 在自动方式下自动加工并测量修调13结 论14参 考 文 献:15致 谢161 绪论这次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合能力的运用，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生毕业资格考核的一种方式，同时也是为我们以后的工作做好了铺垫。数控技术是通过数字程序控制数控机床实现自动化工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面都有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的认识，从而达到巩固、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力随着社会的飞速发展，数控技术已经普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。先进数控技术的广泛使用，导致数控应用型人才严重短缺、作为数控技术的学者我感到无比荣幸。这次毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、数控编程、机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点、不足和疏漏，还请各位评审老师给于批评和指正。2 零件加工工艺分析虽然数控机床具有高精度，高柔性，高效率等优点。但不是所有的零件都适合数控机床加工的。一般可分为三类：（1） 最适合类 1.形状复杂，加工精度要求高通用机床无法加工或很难保证加工质量的零件； 2.具有复杂曲线或曲面轮廓的零件； 3.具有难测量，难控制进给，尺寸行腔的壳体或盒型零件； 4.必须在一次装夹中完成镗，绞或攻丝等多道工序的加工零件；（2）较适合类 1.零件价值高，在普通机床上加工容易受人工因素干扰而影响质量，从而造成较大经济损失的零件； 2.在通用机床上加工时必须制造复杂专用工装的零件； 3.在通用机床上需要做长时间调整的零件； 4.需要多次更改设计才能定型的零件；（3）不适合类 1.生产大批量的零件； 2.装夹困难的零件； 3.加工余量不稳定，而且数控机床上无法在线检测系统可自动调整零件坐标位置的零件； 4.必须用特定的加工工艺装备协调加工的零件；2.1 零件图工艺分析工件1如图所示零件便面由柱面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为直径65mm*120mm2.2 刀具选择数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 本零件刀具选用如下:(1) 选用20mm中心钻钻削中心孔。(2) 粗车及平端面选用90硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选kr=35。(3) 为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.150.2mm 。2.3 确定工件的定位与装夹方案工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，所以采用工件的左端面和60的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的左端面中心为工件坐标的原点，对刀点在左端面圆心处。在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素： 1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力由足够的刚度；此零件用三爪自定心卡装夹,由于工件本身较长,后面可以考虑加一顶尖 三爪卡盘 顶尖2.4 确定走刀顺序及走刀路线走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的，因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点: 1） 保证零件的加工精度要求。2） 方便数值计算，减少编程工作量。3） 寻求最短加工路线，减少空刀时间以提高加工效率。4） 尽量减少程序段数。5）保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求，最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。6） 刀具的进退刀（切入与切出）路线也要认真考虑，以尽量减少在轮廓处停刀（切削力突然变化造成弹性变形）而留下刀痕，也要避免在轮廓面上垂直下刀 而划伤工件。 加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行： (1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。 (2)先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。 (3)以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。 (4)在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。 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 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。2.5 切削用量的选择根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=600r/min，进给速度vf=150mm/min；精加工选主轴转速s=1000r/min；进给速度vf=50mm/min2.6数控加工工艺文件的填写工艺刀具suf1.装夹工件伸出55mm2.钻孔深30mm18钻头3.平端面，车件1左端外圆t01018000.30.34.车件1内孔t0303600-0.30.35.掉头装夹平端面保证总长t01015006.车件1右端t01018000.30.37.切槽t06064000.118.加工螺纹m30*1.5t05054001.50.829.取下工件，去毛刺3 数控加工程序的编制3.1 数控编程的分类 数控编程一般分为两种：一种是手工编程，另一种是自动编程。 手工编程是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序的输入和检验都是由工人完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济，及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的无法编程序。 自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：计算机自动识图编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。 本零件就是采用手工编程来完成3.2 编程零点及坐标系的选择 1)所选的编程原点及坐标系应使程序编制简单。 2)编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。 3.3 对刀点的选择 对刀点是指在数控机床上加工零件时，刀具相对零件运动的起始点。对刀点应选择在对刀方便、编程简单的地方。对于采用增量编程坐标系统的数控机床，对刀点可选择在零件孔的中心上，夹具上的专用对刀孔上或两垂直平面（定位基面）的交线（即工件零点）上，但所选的对刀点必须与零件定位基面有一定的坐标尺寸关系，这样才能确定机床坐标系与工件坐标系的关系。对于采用绝对编程坐标系统的数控机床，对刀点可选在机床坐标系的机床零点上或距机床零点有确定坐标尺寸关系的点上。此零件的对刀点选在零件左端面的中心线处，这样对刀方便编程也简单。3.4 程序o0001主程序名t0101 m03 s800外圆刀，主轴正转，转速800g00 x72 z3刀具定位g71 u1 r0.5外径粗车循环g71 p10 q20 u0.3 w0 f.03n10g00 x56快速进刀g01 z0进刀x60 z-2n20z-47t0101 m03 s1200精车g00 x72 z3g70 p10 q20 f0.1g00 x100退刀z200m30程序结束t0303 m03 s600镗孔刀，主轴正转，转速600g00 x18 z3 刀具定位g71 u1 r0.5内孔粗车循环g71 p30 q40 u-0.3 f0.3n30g00 x42快速进刀g01 z0进刀g03 x32 z-5 r5圆弧指令n40g01 x20 z-27t0303 m03 s800精车g00 x18 z3g70 p30 q40 f0.1g00 x18退刀z200m30程序结束t0101 m03 s800外圆刀，主轴正转，转速800g00 x52 z3刀具定位g73 u1 r0.5外径粗车循环g73 p50 q60 u0.3 w0 f0.3n50g00 x0快速进刀g01 z3进刀g02 x24 z-9 r12 圆弧指令g01 x24 z-27x27x30 z-28.5z-50x32z-65g03 x42 z-70 r5圆弧指令g01 x59n60x60 z-71t0101 m03 s1200精车g00 x72 z3g70 p50 q60 f0.1g00 x100退刀z200m30程序结束t0303 m03 s500外螺纹刀，主轴正转，转速500g00 x72 z3刀具定位g76 p020260 q100 r0.02双线外螺纹循环g76 x28.376 z42 p812 q200 f1.5g00 x72 退刀z200m30程序结束t0202 m03 s4005mm外切槽刀，主轴正转，转速400g00 x72 z3刀具定位z-47快速进刀g01 x28 f0.1进刀g00 x100 退刀z200m30程序结束4 零件图加工步骤4.1 输入零件加工程序（1）.机床的开机 开机先检查，一切没有问题后在打开机床总电源，然后打开数控系统的电源，在显示屏上应出现机床的初始位置坐标，再检查面板上的按钮指示灯是否正常，若一切正常，就卡伊进行其他操作。（2）.回零操作 开机正常后，机床应首先进行回零操作。（3）.加工程序的输入 按下主功能键（如program），进行加工程序编辑，在此状态下可通过手动数据输入方式将加工程序输入机床，可对程序进行编辑和修改。（4）.将输入的程序仔细校对检查。4.2 进行对刀操作 设定工件坐标系，进行试切对刀或机外对刀，并按下主功能的补偿键，进行参数设置状态，将所用各把刀具的刀偏量x，z输入刀具的参数数据库里面。4.3 在自动方式下自动加工并测量修调 （1）.选择主功能的自动执行状态。 （2）.选择要执行零件程序。 （3）.显示工件坐标系。 （4）.按下数控启动键。 （5）.在自动加工中如遇到非法事件，应立即按下急停键。 （6）.加工完毕，取下工件，清洁机床16 结 论通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。 结论总结如下：1. 对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。2在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。3. 有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。由于本人水平有限，因此、难免会出现疏漏和错误，恳请各位读者予于指正。参 考 文 献:1李正峰. 数控加工工艺m. 上海交通大学出版社，20042罗学科. 数控机床变成与操作实训m. 北京化学工业出版社，20023