毕业设计（论文）-轴类零件数控车削工艺分析及编程加工.docx

镇 江 高 专zhenjiang college毕 业 设 计 (论 文)轴类零件数控车削工艺分析及编程加工axial parts numerical control turning machining process analysis and programming 系 名： 机械工程系 专业班级： 机电一体化 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 讲师 二一五年四月镇江市高等专科学校毕业设计（论文）摘要根据毕业设计的基本要求，该轴类零件的加工采用先进的数控工艺，从下料，加工方案以及加工工艺的分析，确保该轴类零件的加工是准确性，简洁性，易操作性等。吃刀量，背吃刀量的准确分析，保证了刀具选用的灵活性，从而减少对的刀具的损害。而传统车床虽具有加工这种轴类零件的能力，但成品率不高，精度与粗糙度达不到要求，故该轴类零件加工采用gsk980td数控车床加工。关键词: 轴类零件 工艺分析 加工方案abstractaccording to the basic requirement of graduation design, the processing of shaft parts adopt advanced cnc technology, from next makings, processing scheme and the analysis of the processing technology, ensure that the shaft parts machining accuracy, conciseness, operability, etc. accurate analysis of turning, back turning, guarantees the cutting tool selection of flexibility, so as to reduce the damage to the tool. the shaft parts processing adopts the gsk980td cnc lathe processing.key words: shaft parts processing process analysis目录摘要iabstractii第一章 绪论11.1国内外数控发展概况11.2数控车床的发展历史11.3数控加工机床发展趋势2第二章 工艺方案分析及设计42.1 加工零件图42.2零件下料42.3数控车床的选用42.4加工方案的选择52.5定位基准概念52.6选取定位基准52.7 定位基准的确定52.8 零件装夹方式的选取62.9 装夹步骤62.10刀具62.11零件加工方案7第三章 手工编程93加工程序9第四章 仿真软件加工134仿真步骤13结论19参考文献20致谢21第二章 工艺方案分析及设计第一章 绪论1.1国内外数控发展概况 随着计算机技术高速的发展，制造业的发展出现了根本性变革。发达工业国家已经开始对制造业进行了大量投资，对现代制造业技术进行研究与开发，提出了全新的制造理念。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它涵盖了微电子技术、计算机信息技术、计算机信息处理技术、自动检测技术、自动控制技术等高科技技术，将高精度、高效率、柔性自动化等特点变成为现实，是实现制造业的高速发展有着不可替代的支柱。概念的集成数控系统，实现了小型化，微型化。继承了多学科技术，如计算机技术，传感器技术，数控系统实现高速度的控制表现为：精度高，效率高。对加工过程中加工技术的修改，走刀路线的调整及刀具的补偿，可以实现在线对故障机机床的诊断和维护以及智能化加工。数控编程和数控系统是一个有机的整体，将机器连到互联网，可以对机床实现中央集中处理技术。1.2数控车床的发展历史1.2.1数控车床简介数控车床、车削加工，是一种精度比较高、效率比较高的自动化机床。而配备多工位刀具或动力刀具。广泛性的加工数控机床。它不仅可以加工直线圆柱、圆锥体、圆弧及各种螺纹槽、蜗杆等复杂工件，还可以加工要求具有直线插补、圆弧插补等刀具各种补偿功能的零件，并在日渐复杂的复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效益。计算机数控机床控制技术。它的作用原理很简单，就是将零件图对进行工艺分析，确定选取刀具以及数控车床类型。然后进行手动编程，检验。随之将编程输入数控车床程序框架里，而数控车床对数据进行分析，对刀具的刀补偿数据输入。由数控机床内部的中央处理器进行该有的处理，进行试运行。伺服电机，对数控机床的作用不言而喻，是整个数控机床最重要的部分。对刀具补偿的数据，应再三确认，不然易产生事故。而传统的加工机床没有办法完成自动化技术，须大量的人力和物力进行操作。不需要懂太多技术的一般化工人，就可以操作一台传统的加工机床。但是数控加工机床可以对人力的解放，操作人员一经培训，就可以对数控机床的原理和处理有相当的了解。而且由于数控加工车床是伺服电机，故可以对速度进行实时调整和显示，很方第一章 绪论便，很便捷，不需要像传统加工机床一样，手动扳动离合而产生停机的缺陷。1.2.2数控加工车床的优势数控机床与普通机床相比，数控机床有如下优势：1.加工精度高，具有稳定的加工质量；2.可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；3.加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4.机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的35倍）；5.机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；1.3数控加工机床发展趋势1.3.1 加工技术发展方向1.超级智能化 现在很多电影都提到了脑电波控制技术。虽然有点不现实，但是我们机床加工技术的发展方向。试想，一旦脑电波控制数控机床加工零件，就真的就是实现了人工的解放了。不需要人去考虑其他的，人脑一旦形成立体视角的零件，就可以加工出来了。这是多么让人兴奋的事啊。2.速度，效率和精度 不管现代制造业哪个产业，不讲究效率是不现实的。而数控加工机床将高速度，高精度和高效率如果找到一个极限对比值的话，对零件的加工可以实现自由化，工作效率的高效化。高速度和高精度离不开现代工业技术的发展。这将是现在，甚至以后很久都需要攻克的世界难题。3.适用性 不同的工厂对数控的加工机床的功能要求不一样，这就需要数控加工机床的适用性，符合大多数厂家的加工要求。不同的生产线对数控节哀公机床的要求也不一样，要适用就需定制了。而不是寻找符合零件的。4.刀具多样化 现在的工业零件图日渐复杂，往往不是几把刀就连可以完成的。这就需要对机床的刀架系统进行重新改造。将有限的空间，放置更多的刀具，全方位180度放置的刀具，而不是单边刀具。这样不仅浪费空间，更是对加工零件的效率有着很大的阻碍作用。1.2.3机床体系结构发展1.中央处理器 高性能的中央处理器保证了机床的加工的准确度和精确度。高性能的plc控制模块，也很重要，精准的定位系统，保证数控加工机床的加工出来的零件的精度，有利于推动工业长足的发展。2.人性化操作界面 人性化的操作界面不仅可以让操作人员身心愉悦，而且对数控控制系统更加有力。将屏幕的亮度和画质进行全面升级，向电视看齐，而不是一味的停留在原地，不去创新。难道非把操作界面安装在数控机床上么？不能连接到其他地方么？增加网络接口很是有必要的，实现在线传输数据加工。3.多媒体技术应用 在线对有故障的数控机床，进行调整和维护，离不开多媒体技术的应用。实时化处理机床故障，可以大大减少对机床加工零件的废品率。远程控制也是数控机床的发展方向，异地实现对机床的控制。将加工的步骤和机床的状态时时传到操作人员的移动设备上，大大减少人力。1.2.4机床性能发展方向1.自动化编程 手动化编程难免有错误，而将零件图以图片形式输入到数控机床中，让机床自动化编程，实现机床自动化加工。2.精度化传感器 传感器的精确与否，直接关乎数控机床的安全性问题。提高传感器的精度化，很有必要。反馈系统也很需要。3.反馈系统的逻辑化 因为数控机床是闭环控制系统，反馈系统尤为重要。而反馈系统的精确性，直接是数控机床系统的致命要素。3第二章 工艺方案分析及设计第二章 工艺方案分析及设计2.1 加工零件图图2-1 数控车床加工零件2.2零件下料如图，这个零件比较复杂，它涵盖了圆弧、槽、外螺纹、内孔、退刀槽等，这些都是常见的轴类的零件加工特。该零件的表面有粗糙度不一，对材料的选取也没有特殊的要求，也没有热处理或者发黑之类的，故采用市面上比较常见的45#钢，长度为130cm,直径为50cm。2.3数控车床的选用在保证达到零件的表面粗糙度和表面精度的情况下，选择比较简单加工的方法。该零件的形状、尺寸大小和形位公差等要被考虑在内，尤其是垂直面，基准面之类的，尤为重要。由于该零件的精加工的公差差距比较小，在编程加工的时候采用最精确的那个粗糙度，方便，快捷，而不用来回换刀，来回加工，浪费时间。当前的数控技术，选数控车床车削是比较具有效率和经济效益性的加工方式。故选用市面上广为使用的数控加工车床gsk980td数控车床。2.4加工方案的选择轴类零件加工的加工步骤比较常规，一般为粗车零件外形，精车之后再车削一些表面的特殊外形，比如螺纹之类的，最后加工内孔，精修内孔。对于零件的粗糙度和精度要求比较高的地方，应仔细加工。选用的加工方案为：退刀槽-粗车外圆-精车外圆-外螺纹-钻内孔-粗车内孔-精车内孔-截断2.5定位基准概念1.重合点。尽量选取多个可以加工的点，这样可以减少由于在对刀过程中产生的误差，从而对零件的加工精度有了良好的保证。一般选取编程原点为基准点。2.方便装夹。定位基准的选取应保证可靠，高效。在工件装夹的地方应尽可能地稳固情况下，车削表面应尽可能的多。这样才能让数控车床加工刚加高效。3.方便对刀。对刀的方便性，有效的保证了对刀刀补数据的准确性，更加有利于零件表面车削的精度的准确性。2.6选取定位基准加工轴类零件时，对定位基准的选取十分重要。一个定位基准的好坏，直接影响到零件的加工要求精确程度，更能影响到轴类零件的加工质量。一般轴类零件的选取基准为外圆廓和端面。而车削开始之前，会有对刀，会将端面切平作为基准面。选择合适的定位基准不仅可以保证加工零件的准确度和精准度，还可以有效的减少工序，减少浪费，从而减少不必要的加工。使数控车床加工更有效率。2.7 定位基准的确定 选择编程原点为定位点，基面为右端面。52.8 零件装夹方式的选取(1)三爪卡盘。三爪卡盘装夹零件方便，快捷，省时间，可以对零件自动找准定心，但是受零件的外形的影响，需要对零件进行微调。夹紧力道一般，合适小零件。(2)圆锥顶尖。对于零件较长或者零件加工要求精度非常高的情况下才使用的，用这种方法加工出来的零件精度比较高，圆柱的两边偏心距非常小。(3)三爪卡盘和圆锥顶尖。这种适用于零件对于需要加工的距离比较长或者外表面需要大多数加工。这样的装夹方式比较安全，使用性广泛，加工出来的零件偏心距比较小，经济适用。(4)心轴。心轴这样的装夹方式，不推荐采用。虽然可以承受较大的切削力，刚性也比比较好，但对螺纹损伤比较严重。故零件采用三爪卡盘的装夹方式。2.9 装夹步骤装夹方式步骤：用三爪卡盘夹住零件的左端，大约15厘米左右。在加工到工件精度要求后，用槽刀切断，完成对零件的加工。2.10刀具2.10.1 刀具的选择1.刀具的适用性 选取的刀具应具有广泛性，而不是市面上不常见到且价格昂贵的刀具。2.刀具的实用性 选取的刀具应具有实用性。刀具的寿命和刀具的刚性都决定着刀具切削量的进给量和背吃刀量。3.刀具的材料 刀具的材料决定着刀具的寿命，切削量以及进给量。4.刀具对零件的适用性 本着减少刀具的原则，尽量控制在几把刀之内。因为减少了换刀时间，可以增加加工效率。2.10.2工艺的工序划分1.集中刀具 零件图编程里面要求用同一把刀的，应尽量用同一把到完成，一把加工完它所需要的程序之后，再换刀进行第二把刀，第三把刀，依次下去。这样不仅可以减少换刀时间，而且大大增加数控加工效率。2.加工类别 先进行统一的表面粗加工，在进行内部粗加工，最后进行各个部分的精加工处理。3.粗、精加工 先进行的各个部分的粗加工，再进行各个部分的精加工。4.加工位置 先将一边粗精加工完成，再进行其他的部分的粗精加工。2.10.3工序的步骤在进行数控加工零件的时候，加工的步骤和顺序可以根据零件的外形和材料的外形来确定，还要根据切削用量和材料的刚性来确定加工步骤，在保证零件自然状态下，应尽量减少车削加工步骤。1.工序之间不能相互影响，尤其是上道工序步骤影响到下一道的走刀步骤。互不干扰。2.先进行零件图的外形车削加工，在进行零件图的内孔加工。3.在进行一面加工的时候，应尽量把刀具安排完全。在减少来回工件掉头时，减少不必要的刀补定位误差。4.对工件自然状态破坏最小的应优先考虑作为第一道工序。2.11零件加工方案2.11.1加工顺序和进给路线先对端面进行粗车粗加工，再将外形外圆轮廓进行粗车削，再精车削。然后加工内孔，对内孔进行粗车削，再进行精车削。2.11.2选择刀具1.端面、外圆：35度外圆车刀。2.内孔：28的硬质合金钻头和75度内车刀。4.槽刀：硬质合金车槽刀（刀宽3mm）。5.螺纹刀：60度外螺纹车刀。2.12.3切削用量的选择表1 切削用量的选择主轴转速s/(r/min)进给量f/(mm/r)吃刀量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗车外形8000.111.5精车外形10000.080.050.2钻内孔10000.10.10粗车内孔8000.111.5精车内孔10000.080.050.2退刀槽5000020.040外螺纹6000.750.10.4第三章 手工编程3加工程序o0001 主程序t0101; 刀具m03 s500; 主轴开启，转速g98 g00 x100 z100; 安全点g00 x52 z2; 循环起点g01 z-21.5 f20; 退刀槽的加工x42;g04 x2;g01 x52 f20;z-31;x31;g04 x2;g01 w2 f20;g04 x2;g01 x52;g00 x100;z100;m05; 主轴停止m00; 主轴暂停t0202;m03 s800;g98 g00 x100 z100;g00 x52 z2;g71 u1 r1;g71 p1 q2 u0.3 w0.3 f100; 粗车外圆n1 g00 x0;g01 z0;x38; 第三章 手工编程x45 w-1.5;z-31;x31;g02 x31 w-16 r10;g01 w-2;g03 x31 w-44 r45; g01 w-5;x36;w-5;x45;w-8;n2 x52;m05;m00;t0202;m03 s1000; 精车外圆g98 g00 x100 z100;g00 x52 z2;g70 p1 q2 f80;g00 x100; z100;m05;m00;t0303;m03 s600;g98 g00 x100 z100;g00 x50 z2;g92 x44.2 z-19 f1.5; 螺纹的加工x43.6;x43.2;x43.02;g00 x100;z100;m05;m00;t0404;m03 s1000;g98 g00 x100 z100;g00 x0; 钻内孔z2;g01 z-26 f20;g04 x2;g01 z2;g00 x100;z100;m05;m00;t0505;m03 s800; 粗车内孔g98 g00 x100 z100;g00 x28 z2;g01 z-18.5;x10;z2;g01 x30;z-18.5;x10;z2;g01 x38;z-10;x10;z2;g00 x100;z100;t0505;m03 s1000;11g98 g00 x100 z100;g00 x50 z2;g01 x38 z0 f80; 精车内孔w-10;x30;w-8.5;x10;z2;g00 x100;z100;m05;m00;t0606;m03 s500;g98 g00 x100 z100;g00 z-112; 截断g01 x0 f20;x52;g00 x100;z100;m05;m30;第四章 仿真软件加工4仿真步骤1.毛坯下料为长度130 直径为50的圆柱体图1 毛坯设置2.分别对刀。按照刀号，进行位置输入。一共五把刀。对刀点是圆柱的右半边：x50 z0处。对刀的时候应很注意。不然很容易发生撞刀事故，应需加小心。图2 对刀完成3.对退刀槽进行加工，须注意吃刀量和进给速度。图3 退刀槽加工4.对毛胚进行粗车外圆走刀，注意吃刀量，防止撞刀现象发生。粗车完进行，测量加工好的外圆数据，对比是否有偏差。图4 外圆粗车5.精加工外圆，测量加工玩的数据是否准确，对比粗糙度是否符合零件图的要求。图5 外圆精车6.车外螺纹，观察走刀位置的变化，防止撞刀，加工完的外螺纹应用外螺纹套规测量，对比是否有无车到位。图6 外螺纹加工7.钻内孔的时候，速度不应过快。钻完空之后，应测量内孔的大小，防止在进行下一步的时候撞刀现象的发生。图7 钻内孔8.粗车内孔外形，注意避免撞刀。此处非常容易发生撞刀事故。对加工完的内孔，进行和零件图的数据对比，进行刀补。图8 粗车内孔9.精加工内孔，测量加工玩的数据是否准确，对比粗糙度是否符合零件图的数据要求。图9 精车内孔10.加工内孔完成的剖面图，测量数据和零件图的数据进行对比，对粗糙度进行测量。图10 内孔加工完成及检查11.对零件进行切断，捡取零件。擦拭干净，测量数据。图11 切断结论在数控车加工过程中，轴类零件加工是最常见的。轴类零件加工有复杂的，也有简单的。虽然在仿真过程中，