机电工程系 数控毕业设计.doc

吉林农业工程职业技术学院学校代码：12904学 号：0701102203中图分类：密 级：无毕 业 设 计 （数控车削零件综合加工）学生姓名：指导教师：所在学院（系）：机电工程系学科专业：数控技术毕业设计任务书设计题目： 数控车削零件综合加工任务与要求： （1）熟悉并掌握数控编程中坐标系与坐标原点、起始点的确定，以及程序 编制的相关知识。从手工编程的角度出发，掌握和运用加工运行轨迹和编程节点尺寸的数学计算。（2）说明程序中使用的工件装夹、刀具类型、加工工艺、数控粗、 精加工的内容和先后顺序。（3）画出数控加工走刀路线图，注意刀具切入和切出的方法。（4）编制数控车削加工程序。（5）掌握刀具、夹具的装夹与数控加工对刀等实际操作。数控加工任务书 2010年3月 工艺处 数控编程任务书产品零件图号零件名称圆锥芯轴使用数控设备数控车床主要工艺说明及技术要求：1. 数控车削加工零件上各部位轨迹曲线尺寸的精度达到图纸要求，数控车削加工要求分为粗车加工和精车加工进行。详见产品工艺卡片2. 技术要求见上收到编程时间月日经手人编制审核编程审核批准 毕业设计进度计划表 2010年 03月日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2010.03.192010.03.20工艺分析工艺处理完成2010.03.212010.03.22加工刀具选择数控加工工艺卡与切削用量选择完成2010.03.23机床刀具运行轨迹图与运行节点坐标完成2010.03.252010.03.26数控加工程序单使用设备、夹具、刀具与材料等完成2010.03.292010.03.30数控加工任务书数控系统辅助参数确定完成2010.03.312010.04.0104.02数控加工刀具安装数控夹具与工件安装完成2010.04.022010.04.03数控加工对到操作设计小结、参考文献完成目录一、工艺分析 5 二、使用的设备、夹具、刀具与材料等 7三、工艺处理 7四、零件安装、工件坐标系零件设定 8五、数控加工工艺卡与切削用量选择 9六、加工刀具选择 10七、机床刀具运行轨迹图与运行节点坐标 10八、数控加工程序单（详） 11九、数控系统辅助参数的确定 13十、数控加工刀具的安装（步骤、顺序） 13十一、数控夹具与工件装夹（找正、步骤、顺序） 13十二、数控加工对刀操作（X、Z向） 15谢辞 16结束语 16参考文献 17 一、工艺分析1、零件结构分析 在数控车削加工中，零件属典型的轴套配合零件加工，零件形状轨迹虽然并不复杂，但是为了保证相互配合，必须有严格的尺寸要求，所以加工难度大，必须保证轴套零件的尺寸精度和几何精度。2、零件精度分析 圆锥芯轴。在数控车削加工中，零件重要的径向加工部位有：280-0.052圆柱段，220-0.052圆柱段，1200.1圆柱段。零件左端与50圆柱段相接的1：5圆柱段，表面粗糙度为Ra3.2um；零件其他径向部位相对容易加工。将空刀槽宽改为B=3mm,可为加工提供良好的条件，并不影响零件的作用。零件重要的轴向加工部位：零件16圆柱段和22圆柱段相接的1：2圆柱段的轴向长度为120.1mm。由上述尺寸可以确定零件的轴向尺寸应该以零件左端面为准。3、零件装夹分析 在数控粗车加工中，该零件可以利用零件右端50的外圆柱段，采用三爪自动定心卡盘一夹一顶的装夹定位方式进行装夹定位；4、零件加工刀具分析 零件空刀槽加工使用B=3切槽车刀，使用外圆精车车刀，内孔精车车刀就可以满足加工所需。在零件的数控铣削加工中，使用模数m=3，7号锥齿轮铣刀就可以达到圆锥齿轮坯坯截面齿形形状的加工要求。5、定位基准分析零件粗加工的轴向定位基准选择在28外圆柱段的右端面，零件精加工的轴向定位基准选择在50与40外圆柱段间的端面，零件粗加工的轴向定位基准选择在28外圆柱段的右端面，零件精加工的轴向定位基准选择在60与30外圆柱段间的端面。二、使用的设备、夹具、刀具与材料等 设备：在FANUC数控系统的数控车床上进行实际调试和加工。夹具：三爪自动定心卡盘。刀具 ：外圆精车车刀（主偏角Kr=930,刀尖圆弧半径R2）1把； 切槽车刀（刀刃宽B=3mm）1把。 材料：45钢；毛坯尺寸为550100mm三、工艺处理1、零件预加工工艺数控车削加工。2、零件数控加工工艺2.1 数控车削加工时的零件装夹安装方式圆锥芯轴零件分为粗车加工和精车加工。粗车加工时采用三爪自动定心卡盘装夹零件，精车加工时采用双顶尖鸡心夹的装夹方式装夹零件。圆锥芯轴套零件加工工艺同比。 2.2 圆锥芯轴数控加工工序数控加工分为粗车加工和精车加工两次切削运行。工序如下： 粗车加工I：使用刀尖圆弧半径R2外圆精车车刀，车削加工零件右端各部外圆与所在端面，工件部位均留精车余量2mm。（单边） 粗车加工II：零件掉头重新安装装夹定位后，使用刀尖圆弧半径R2外圆精车车刀，车削加工零件左端各部外圆型面与所在端面，零件各部均留精车余量2mm.（单边） 精车加工I：使用刀尖圆弧半径R2外圆精车车刀、切槽车刀、精车加工零件左端各部外圆型面与所在端面，切槽达要求。 精车加工II：零件掉头重新安装装夹定位后，使用刀尖圆弧半径R2外圆精车车刀、切槽刀、车削加工零件右端各部外圆型面与所在端面要求。3、零件后续工艺 用纱布进行抛光，使用纱布抛光工作时，工件转速应取高些，纱布移动速度要均匀。抛光的方法是将纱布撕成条状，垫在锉刀下面进行（凹的圆弧面需用半圆锉），这样比较安全，而且抛光的工件表面质量也较好，也可用手指按捏住纱布进行抛光，但这样不安全。四、零件安装、工件坐标系零件设定1、确定装夹方案为了保证加工精度，零件分为粗车加工和精车加工。粗车加工时采用三爪自动定心卡盘装夹零件。精车时采用双顶尖方式装夹零件。2、确定工件坐标系 一般选取产生切削力的轴线作为Z轴，规定刀具远离工件的方向作为Z向的正方向。在水平面内选定垂直于工件旋转轴线的方向作为X轴。 基本坐标点点坐标（Z，X）点坐标（Z，X）O（0，0）P5（-27，16）P1（-6，11.95）P6（-39，21.974）P2（-11，11.95）P7（-46，21.974）P3（-11，15.9）P8（-49，270974）P4（-27，15.9）P9（-65，27.974）五、数控加工工艺卡与切削用量选择1、切削用量选择2、数控加工工艺卡表1. 数控加工工序卡及且削用量选择（圆锥芯轴）2010年03月工序号工部内容加工面刀具号刀具规格/mmxmm主轴转速/(r/min)进给速度/(mm/r)背吃刀量/mm备注 1车端面T120x206000.21.0自动 2粗车外轮廓留余量0.2mmT1 20x206000.21.5自动 3精车各表面至尺寸T220x208000.10.1自动 4车槽5mmx12mm至尺寸T320x203000.084自动5粗、精车M16X1-6g螺纹至尺寸T0420x204001.50.1-0.4自动6切断，控制总长T0320X203000.084自动六、加工刀具选择切槽车刀B=3mm;外圆精车车刀（可转位车刀）；外圆倒角车刀（可转位车刀）T1：主偏角Kr=930,刀尖圆弧半径R2外圆精车车刀（可转位车刀）T2：主偏角Kr=930,Kr=30,刀尖圆弧半径R2内孔精车车刀（可转位车刀）T3：B=3mm切槽车刀（可转位车刀）见表数控刀具结构及明细表刀具号刀位号刀具名称刀具图号 刀 具刀补地址换刀方式加工部位 规 格长度/mm直径长度自动/手动设定补偿设定T11外圆车刀Kr=90085自动零件外形T22倒角车刀Kr=930105自动零件内形T33切槽车刀85自动零件右端七、机床刀具运行轨迹图与运行节点坐标表 1 刀具运行轨迹图与运行节点坐标（圆锥芯轴右端） 年 月 日机械厂机床刀具运行轨迹图比例共 页第 页零件图号零件名称零件综合加工程序编号00053机床型号数控车床刀具号T1、T3粗车、精车零件右端轨迹图及节点坐标值（表中个点均为绝对坐标值） 八、数控加工程序单 数控加工程序单 p：O0053程序说明N5 G40 G99 G80 G21N10 M3 S600 F0.2 T0101N20 G00 X32 Z5N30 G71 U1.5 R0.5N40 G71 P50 Q170N50 G01 G42 X0N60 Z0N70 G03 X11.95 Z-6 R6N80 G01 Z-11N90 G01 X15.9 ，C1N100 Z -27N110 X16N120 X21.974 Z-39N130 Z-46N140 G02 X27.974 Z -49 R3N150 G01 Z-65N160 X32N170 G40 X34N180 G00 X100 Z200N190 M0 M5N200 T0202N210 M3 S800 F0.1N220 G70 P50 Q170N230 G00 X100 Z200N240 M0 M5N250 T0303N260 M3 S300N270 G00 Z-27 X33N280 G01 X12 F0.08N290 G04 X2N300 G01 X23N310 G00 Z-26N320 G01 X12N330 G04 X2N340 G01 X23N350 G00 X100 Z200N360 T0404N370 M3 S400N380 G00 X20 Z5N390 G76 P011160 Q100 R50N400 G76 X14.7 Z-23 R0 P650 Q350 F1N410 G00 X100 Z200N420 M0 M5N430 T0303N440 M3 S300N450 G00 X33 Z-64N460 G01 X0 F0.08N470 G01 X32 F0.5N480 G00 X100 Z200N490 M30设置初始状态设置加工参数刀具移动到循环起点轮廓精加工程序段，从O点加工至P9点。刀具换至换刀点程序停，主轴停，测量换外圆精车刀主轴转速800r/min,进给量调用精加工循环刀具换至换刀点程序停，主轴停，测量换切刀槽主轴转速300r/min刀具移至螺纹退刀槽处切槽槽底停留2SX方向退出刀具刀具往右平移，保证槽宽切槽槽底停留2SX方向退出刀具换螺纹刀主轴转速400r/min刀具移动至循环起点调用螺纹加工循环，设置螺纹加工参数刀具退回至换刀点程序停，主轴停，测量换切刀槽主轴转速300r/min刀具移至切断处切断零件X方向退出刀具刀具退回至换刀点程序结束九、数控系统辅助参数的确定刀具T1：外圆精车车刀（可转位车刀）2号刀位:外倒角车刀(可转位车刀 )3号刀位:切槽车刀B=3mm(可转位车刀 )十、数控加工刀具的安装将会留下凸头并损坏刀具。车刀刀杆应该与进给方向垂直，以保证主偏角和副偏角不变。为避免加工中产生振动，要求车刀刀杆伸出长度应该尽量短。一般不超过刀杆厚度的11.5倍；内孔车削加工的刀杆伸出的长度以被加工孔的长度为1、刀尖严格对准工件中心，以保证车刀前角和后角不变，否则车削工件端面时，工件中心准，且大于被加工孔的长度。最少要用刀台上的两个螺钉压紧车刀，并且要求轮流拧紧螺钉车刀对准工件中心的方法；使用垫片来达到车刀刀尖对准工件中心垫片一般用150200mm的钢片。垫片要垫实，垫片的数量尽量少。正确的垫法是：使垫片在刀头端与四方刀架垂直于刀杆的边对齐 。当车刀压紧后，试车切削端面，观察车刀刀尖是否对准中心，否则，安装应该重新调试垫片并进行试切，直到车刀刀尖对准工件中心。十一、数控夹具与工件装夹1、三爪自动定心卡盘顶尖方式装夹工件工件的装夹就是工件在车床上或夹具中定位和夹紧的过程。用扳手插入小锥齿轮的方孔转动时，小锥齿轮带动大锥齿轮转动，大锥齿轮的背面时平面螺纹，卡爪背面的螺纹与平面螺纹啮合，所以当平面螺纹转动时，就带动三个卡爪同时作向心或离心运动。顶尖的作用时实现零件中心的定位，并承受工件的重量和切削力。顶尖分前顶尖和后顶尖两类。前顶尖插在主轴锥孔内随主轴一起旋转。前顶尖随主轴一起旋转，与中心孔无相对运动，不发生摩擦。后顶尖插在车床尾座套筒内使用。后顶尖分为固定顶尖和回转顶尖。固定顶尖与工件中心孔产生滑动摩擦而发生高热，目前一般多采用镶硬质合金的顶尖。回转顶尖与工件中心孔的摩擦时滚动摩擦，能够承受很高的旋转速度，所以在加工中广泛使用。安装前后顶尖前，必须把顶尖锥柄和锥孔擦拭干净。拆除后顶尖时，可摇动车床尾座手轮，使车床尾座套筒缩回，利用丝杠的前端将后顶尖顶出。对于质量较大、加工余量也较大的工件装夹，一般采取工件前端用三爪自动定心卡盘夹紧，工件后端用后顶尖顶紧的装夹方法。对于加工精度要求较高的工件装夹，一般也采用一夹一顶的方式装夹工件，为了防止工件的轴向窜动，工件应该进行轴向定位。用限位支承进行轴向定位用工件上台阶限位进行轴向定位。2、工件的校正 由于三爪自动定心卡盘能够进行自动定心，所以当工件轴向长度不大并且加工精度要求不高时，可以不进行校正。但是，当装夹较长的工件或者加工精度要求较高的工件时，因为远离三爪自动定心卡盘的工件端有可能与车床的轴心不重合，所以仍需进行工件校正。用划线盘校正工件外圆用划线盘校正工件端面用百分表校正工件的外圆和端面十二、数控加工对刀操作在数控车床上装夹零件；毛坯尺寸50X100mm在数控车削加工对刀时，对刀尺寸应该减去刀尖圆弧半径2圆锥芯轴外圆车刀的X向对刀。设定测量零件直径为50mm，沿X轴正向移动车刀100-27.5+2=74.5mm零件外圆车刀的Z向对刀 。设定测量距离为60+3=83mm（3mm为零件轴向长度余量），或测量零件加工端面距三爪自动定心卡盘端面的距离（设定测量距离为60+3+20=83mm，3mm为零件轴向长度余量），沿Z轴正方向移动130-63-2=65mm或150-83-2=65mm零件外圆精车车刀的X向对刀。设定测量零件直径为35mm，沿X向正方向移动车刀100-32.5-2=65.5mm零件外圆精车车刀的Z向对刀与零件精车车刀的Z向对刀相同最终确定工件加工起点数控加工首件试切结束语 紧张而又辛苦的毕业设计结束了，当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之巅，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。 毕业设计时我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程，“千里之行始于足下”。我今天认真地进行课程设计学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚定的基础。 通过毕业设计，使我深深体会到干任何事都必须耐心、细致，不可操之过急。循序渐进才能坚持到最后。通过这次设计使我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。这次设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练！谢辞 在整个毕业设计过程中，我