多用传动轴数控加工课程设计.doc

数控加工课程设计说明书设计题目 多用传动轴数控加工课程设计院 （系）： 机械工程学院 班 级： 11机制数控班 专 业： 数控技术 学 号： 201128001 姓 名： 扈京闯 指导老师： 郑喜贵 设计日期： 2013 年 06 月 3 日至 2013 年 06 月 13 日目录课程设计任务书5绪论61. 零件总体分析71.1 零件图样分析71.2 零件毛坯72. 零件工艺分析102.1 零件加工分析102.1.1 零件装夹102.1.2 工艺性分析102.2 确定零件加工方案103.确定数控加工内容124.数控加工工艺分析134.1 数控工序主要加工内容134.1.1 主要加工内容134.1.2 主要加工精度134.1.3 数控加工工艺分析134.2 机床的选择144.3 确定装夹方案144.4 刀具的选择144.5 编程原点的确定154.6 确定编程坐标154.7 数控加工误差155. 程序编制及说明156. 程序校验1761 仿真176.2 预演186.3 首件试切187.机床操作197.1机床操作安全知识197.2工件装夹与找正207.3 对刀207.3.1 对刀点的确定207.3.2 对刀注意事项207.4 试切及加工21设 计 总 结22参 考 文 献23课程设计任务书 技术要求： 未倒角1*45设计要求：1. 绘制标准零件图一份。 2. 零件机械加工工艺方案。 3. 数控加工技术课程设计说明书一份 4. 将说明书和相关图样装订成册绪论随着科学技术和社会生产力的不断发展，各类机械产品更趋复杂，社会对机械产品的质量和生产效率也提出了越来越高的要求。特别是在航空航天、军工、计算机等工业领域中，零件精度高，形状复杂，批量小，加工困难，劳动强度大，同时质量又难以保证，为了解决以上种种问题，便有了数控加工技术。数控加工作为一种新技术，在许多加工业已得到广泛应用，为了更好地去适应现代化社会的需要，设计者在对于此零件的加工上，更加要求严格，由浅及深，彻底清晰地阐述与分析数控车床加工的具体方法，更好地为阅读者提供一些参考价值，更有利于初学者能够有目标、有方法地分析、加工一个合格的零件。能够更好地提高初学者的动手能力和创造力。1. 零件总体分析1.1 零件图样分析绘制多动传动轴的零件图如图1-1所示，图中以52-0.021圆柱的轴心为基准，考虑需镗两个孔还有外圆加工，所以以圆柱两端作为基线程序分至少两次装夹加工。工件加工材料为45钢，毛坯为棒料。机械加工前先进行调质处理，可将原调质前后的粗、精加工内容再一次装夹中全部完成，以体现数控加工的工序集中特点。1.2 零件毛坯毛坯定为棒料，下料尺寸规格为55110mm。图1-12. 零件工艺分析2.1 零件加工分析2.1.1 零件装夹 由零件图可以看出，该零件的加工以52圆柱的轴线为基准，又要考虑两个镗孔所以以圆柱的两端面分别为基准面进行两次装夹来加工但是主要以52圆柱的轴线为基准统一的标准。第一次装夹在中间，用三爪自定心卡盘夹持料棒，料棒的一端出50mm长度的圆柱，一次完成镗孔、车外圆等的粗车、半精车和精车加工。第二次装夹夹住46的圆柱部位，然后一次完成镗孔、内螺纹梯形槽等粗车、半精车和精车加工。2.1.2 工艺性分析分析零件图样和工艺要求的目的，是为了确定加工方法，制定加工计划，以及确认与生产组织有关的问题。此步骤内容包括：1）确定该零件应安排在哪类或哪台机床上进行加工。2）采用何种装卡夹具或何种装夹方法。3）确定采用何种刀具或采用多少把刀进行加工。4）确定加工路线，即选择对刀点，程序起点（又称加工起点。加工起点常与对刀点重合）走到路线，程序终点(程序终点常与程序起点重合)。5）确定切削深度和宽度，进给速度，主轴转速等切削参数。6）确定加工过程中是否需要提供冷却液，是否需要换刀，何时换刀等。合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。2.2 确定零件加工方案由于该零件加工内容为圆柱、镗孔、圆锥、内螺纹等，是较为常见的车削结构，精度和表面粗糙度要求不是特别高，但由于圆锥、镗孔、内螺纹加工质量稳定性较难控制，所以选择数控机床。按照加工程序，应先右后左，先表面后镗孔，尽量是工序集中，减少装夹次数、换刀次数，缩短时间。零件加工方案如下：1） 工序1，下料，45mm121mm的料棒。2） 工序2，车削（第一次装夹）。三爪自定心卡盘夹住棒料，棒料一端留出50mm长度的圆柱，校平面3mm，见光即可，粗车4632mm528mm的圆柱。528mm的圆柱，精车4632圆柱，精车528mm圆柱。 3）工序3，镗孔（第一次装夹）。粗车358mm3832mm的内孔。 358mm的内孔，精车3832mm的内孔 4）工序4，车削（第二次装夹）三爪自定心卡盘夹住棒料4632mm处，校平端面保证总长。 粗车356mm圆柱粗车4844mm圆柱粗车5221的圆柱然后加工48到36的圆锥面。 精车356mm圆柱精车4844mm圆柱精车5221的圆柱然后精加工48到36的圆锥面。 5） 工序5，镗孔（第二次装夹）粗加工2925mm的内孔，粗加工326mm内圆。 精加工2925mm的内孔，精加工326mm内圆。6） 工序6，内螺纹（第二次装夹）精加工3019mm的内圆柱（内螺纹加工） 7） 工序7，进行表面上的梯形槽的加工。 8） 工序8，检验零件。3.确定控加工内容 数控加工一般采用工序集中原则，本次设计是将工艺过程卡的两次装夹内容确定为数控车削加工工序，从而进行数控加工设计。4.数控加工工艺分析4.1 数控工序主要加工内容4.1.1 主要加工内容1）镗孔无内螺纹一端加工。4232mm的圆柱、528mm的圆柱，加工358mm的内孔、3832mm的内孔。2）镗孔有内螺纹一端加工。356mm的圆柱、5221mm的圆柱，然后加工48到36的圆锥面，再加工镗孔2925mm、镗孔326mm，再加工内螺纹M301-6h，最后加工梯形切槽。4.1.2 主要加工精度 常规尺寸精度：52-0.025，46-0.025，3410，104,29-0.025,，M301-6h。4.1.3 数控加工工艺分析在数控机床上用三爪自定心卡盘进行两次装夹加工。第一次夹在棒料的中间，且一端留出长度为50mm，加工外圆及镗孔，第二次装夹夹在4632mm处进行外圆，圆锥及镗孔内螺纹的加工再加工梯形槽。4.2 机床的选择对于机床，每类机床都有不同的精度、功能等，其工艺范围、技术规格、加工精度、生产率及自动化程度都不同。为了正确的给每一道工序选择机床，充分发挥机床的性能优势，需考虑以下几点： 1) 机床的类型应与工序加工内容相适应。 2 机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的相关尺寸相适应。 3） 机床的精度与工序要求的加工精度相适应，原则上粗加工工序应选用精度低的机床，精度要求高的经加工工序原则相应选用精度高的机床。在一定的精度范围内不能偏离太多，机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，会增加零件制造成本。应根据零件的规格尺寸、加工精度、所需的功能层次等要求合理选择机床。4.3 确定装夹方案该零件需镗孔、切槽、加工内螺纹，所以选用三爪自定心卡盘装夹就能实现工件加工时的定位加紧需求。因为两边都需镗孔所以操作分两次装夹。具体装夹方案如下：第一次装夹在中间，用三爪自定心卡盘夹持料棒，料棒的一端出50mm长度的圆柱，一次完成镗孔、车外圆等的粗车、半精车和精车加工。第二次装夹夹住46的圆柱部位，然后一次完成镗孔、内螺纹梯形槽等粗车、半精车和精车加工。4.4 刀具的选择本例需加工内槽所以需要车内槽刀、车外圆所以需要93机夹偏刀、加工内螺纹需要60内螺纹刀、切内槽需要车内槽刀、车外槽需要车槽刀。4.5 编程原点的确定将编程原点选在设计基准并以其为定位定位基准,这样容易找正对刀,对刀误差小,编程方便。为了编程方便，将编程原点选在工件端面的中心点。4.6 确定编程坐标1） 确定工件坐标原点。将编程坐标原点分别定在工件两个端面的中心上。2) 确定换刀点。换刀点的设置必须保证换到转动安全，不至于碰到工件或尾坐，故将其设在Z轴为离毛坯右端面150mm处，X轴为离车床主轴轴线150mm处。 3) 确定对刀点。将对刀点设在离车床主轴轴线50mm，离毛坯右端面0mm处。4.7 数控加工误差数控加工误差是由编程误差、机床误差、定位误差、对刀误差等综合累积而成的。数控程序设计时，除了直接减小各个组成误差值外，还可以通过检测机床的综合误差及偏向，在程序中用加补偿值的方法，来减小误差。5. 程序编制及说明O0010; 加工左端外圆程序N10 M3 S400 T0101;93机夹偏刀（刀尖半径0.4mm,刀具类型3）N20 G0 X46.0 Z5.0;N30 G1 Z-32.0 F0.1;N40 X60.0;N50 G0 Z100.0;N60 X100.0;N70 M30;O0020;加工内孔程序N10 M3 S400 T0303;内槽车刀N20 G0 X25.0 Z5.0;N30 G1 Z-38.0 F0.1;N40 Z32.0;N50 X35.0;N60 Z-40.0;N70 X34.0;N80 G0 Z100.0;N90 X100.0;N100 M30;O0030;加工右端程序N10 G40 G97 G99;N20 M03 S600 T0101;93机夹偏刀（刀尖半径0.4mm,刀具类型3）N30 G0 X60.0 Z5.0;N40 G73 U10.0 R10;N50 G73 P60 Q150 U0.8 W0 F0.15;粗加工循环N60 N1 G0 X35.0;N70 G1 G42 Z0;N80 Z-6.0;N90 X48.0;N100 Z-11.0;N110 X36.0 Z-44.0;N120 52.0;N130 Z-75.0;N140 X55.0;N150 N2 G0 G40 X57.0;N160 G70 P60 Q150 S1200 F0.1;精加工循环N170 GO X100.0;N180 Z100.0;N190 M30;O0040;N10 M03 S400 T0303;内槽车刀N20 G0 X25.0 Z5.0;N30 X29.0;N40 G01 Z-25.0 F0.1;N50 X32.0;N60 X28.0;N70 Z-24.0;N80 X32.0;N90 X27.0;N100 GO Z100.0;N110 X100.0;N120 M30;O0050;N10 M03 S400 T0404;60内螺纹刀N20 G0 X28.0 Z5.0;N30 G92 X29.07 Z-22.0 F0.1;N40 X30.0;N50 X30.0;N60 G0 Z100.0;N70 X100.0;N80 M30;O0060;N10 M03 S400 T0202;车槽刀N20 GO X60.0 Z5.0;N30 Z-60.95;N40 G1 X26.0 F0.1;N50 X60.0;N60 Z-56.9;N70 X52.0;N80 X26.0 Z-60.95;N90 X60.0;N100 Z-65.0;N110 X52.0;N120 X26.0 Z-60.95;N130 X60.0;N140 G0 Z1OO.0;N150 X100.0;N160 M30;6. 程序校验61 仿真仿真加工是对已有的加工轨迹进行加工过程模拟，以检查加工过程的正确性。对系统生成的加工轨迹，仿真是的加工参数就是轨迹中记录的参数。从外部反读过来的刀具轨迹，仿真时加工参数需要再次核定。6.2 预演程序输入后，将机械运动主轴运动及M、S、T等辅助功能锁定，以自动循环模式让数控机床静态下执行程序，通过观察机床坐标位置数据和报警显示，判定程序是否有语法、格式或数据错误。6.3 首件试切1）通过首件试切，检测工件的尺寸和表面粗糙度等要求，校验个程序段及参数设置的正确性。2）通过车削过程，检验工件加工余量的分配、粗车路线是否合理及校验粗车个程序段的参数。3）零件首件三检。用游标卡尺0150mm 0.02，千分尺2550mm 0.01检验各外径和长度尺寸，用样板或正弦规检验锥度尺寸。4）零件首件三合格后，程序投入使用。7.机床操作7.1机床操作安全知识数控车床的正常使用必须满足如下条件，机床所处位置的电源电压波动小，环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。1）. 机床位置环境要求机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。2) 电源要求一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。3) 温度条件数控车床的环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路。4) 按说明书的规定使用机床用户在使用机床时，不允许随意改变控制系统内制造厂设定的参数。这些参数的设定直接关系到机床各部件动态特征。只有间隙补偿参数数值可根据实际情况予以调整。用户不能随意更换机床附件，如使用超出说明书规定的液压卡盘。制造厂在设置附件时，充分考虑各项环节参数的匹配。盲目更换造成各项环节参数的不匹配，甚至造成估计不到的事故。使用液压卡盘、液压刀架、液压尾座、液压油缸的压力，都应在许用应力范围内，不允许任意提高。标牌制作7.2工件装夹与找正1）安装工件时，应保证工件所有待加工面加工方便，同时考虑机床主轴与刀架间的最小距离和刀具的装夹长度，确保再行程范围内完成零件的全部加工内容。2）夹具的安装必须保证刀具运动有足够的空间，夹具不能和各工步刀具轨迹发生干涉。3）加紧点数量及加紧位置不能影响零件的刚性。7.3 对刀7.3.1 对刀点的确定机床返回参考点后，控制系统与机床同步，并建立了机床坐标系。接下来就要安装工件，工件在卡盘上的安装长度位置是任意的，因此在工件正确安装后都要进行对刀操作。对刀的目的就是寻找工件在机床坐标系中的位置，工件在机床坐标系中的位置又是通过工件上某一特定点在机床坐标系中的位置来反映，对刀点选择在工件上对刀操作方便的位置。7.3.2 对刀注意事项1）根据加工要求，手动正确对刀，控制对刀误差。2）在对刀过程中，可通过微调节器改变进给量来提高对刀精度。3）注意移动方向，避免撞车。4）对刀数据一定要储存在与程序对应的储存地址，防止调用错误。5）工件坐标系的建立。原则上讲，工件坐标系的设定是任意的，可以在毛坯的任意位置，也可以设在毛坯的外面。坐标原点极坐标方向的选择应便于编程，同时还要考虑图样尺寸和标注习惯等。本课程设计两次装夹工件的坐标原点都设在工件端面上，这样便于编程和对刀。7.4 试切及加工程序检验正确后进行零件加工，其步骤如下：1） 打开压缩空气开关和机床的主电源，按下操作面板上的电源开关显示屏上出现X、Z坐标值。2） 回零3） MDI（手动数据输入）4） 输入程序。5） 寻找程序。6） 编辑程序。7） 设定补偿值。8） 检验程序。9） 机床的实际切削。设 计 总 结 现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算