毕业设计----凸台零件的数控加工工艺分析.doc

题目：凸台零件的数控加工工艺分析摘 要【摘要】此次设计是基于SEMENS802C/802S的典型零件的编程与加工。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并利用Mastercam制造工程师软件完成零件的三维造型，进行加工轨迹设计，实现加工仿真。利用斯沃仿真软件完成仿真加工。利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程。【关键词】：数控技术 Mastercam制造工程师 三维造型 仿真加工 手工编程 自动编程目 录摘 要2目 录3前 言7第一章 概 述81.1 数控加工的特点81.2 数控机床91.3 数控加工91.4 数控编程系统101.5 CAD/CAM系统111.6利用Mastrecam制造工程师CAD/CAM系统进行自动编程的基本步骤121.6.1 CAM系统的编程基本步骤如下：131.6.2 加工工艺的确定131.6.3 加工模型建立131.6.4 刀具轨迹生成141.6.5 后期G代码生成141.6.6 加工代码输出14第二章 工艺分析162.1数控车工工艺分析162.1.1 分析图样162.1.2 分析加工方式172.1.3毛坯得选择172.1.4分析加工路线172.15 工序卡片182.2程序192.2.1坐标计算192.2.2程序编制191.2.3程序校验、仿真222.3加工222.3.1材料选择222.3.2机床配置222.3.3夹具刀具选择23第三章 数控铣工工艺分析243.1 工艺分析2431.1 分析图样2431.2分析加工方式243.1.3毛坯得选择243.1.4分析加工路线253.1.5工艺卡片的制作263.2程序273.2.1坐标计算273.2.2程序编制273.2.3程序校验、仿真293.3加工293.3.1材料选择293.3.2机床配置293.3.3夹具，刀具选择293.4 机床的调试293.4.4 机床试运行303.5程序传输303.6程序加工30第四章 数控车车中出现的问题及解决方法。314.1 对于切削速度的研究，速度快与慢的区别：314.2 关于刀的点位选择问题的研究：314.3 加工精度及误差怎么降低到最小：324.4车削时的断屑问题：33第五章 零件加工355.1 故障排除方法355.1.1 初始化复位法：3551.2 参数更改，程序更正法：355.1.3 调节最佳化调整法：355.1.4 备件替换法：355.1.5 改善电源质量法：365.1.6 维修信息跟踪法：365.2 维修中应注意的事项365.3 零件的加工程序编写及校验375.4 加工材料及刀具、夹具的准备385.5 数控机床的调整与对刀395.6 安全教育工作395.7 程序首句妙用G00的技巧405.8 控制尺寸精度的技巧414.8.1 修改刀补值保证尺寸精度415.8.2 绝对坐标输入法415.8.3 相对坐标法415.8.4 半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度415.8.5 程序编制保证尺寸精度41总 结43参考文献45致 谢46前 言数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。需要大批量能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。但是我们装备制造业仍存在“六有六缺”的隐忧，即“有规模、缺实力，有数量、缺巨人，有速度、缺效益，有体系、缺原创，有单机、缺成套，有出口、缺档次。目前，振兴我国机械装备制造业的条件已经具备，时机也很有利。我们要以高度的使命感和责任感，采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国，成为世界级制造业基地之一。 我选择这个题目是因为此零件既包括了数控车床的又含有数控车床的加工。用到了车端面、车凸台、钻通孔、扩孔、绞孔、攻螺纹。对我们学过的知识大致都进行了个概括总结。这份毕业设计主要分为5个方面：1.抄画零件图2.工艺分析3.切削用量选择4.工艺文件5.计算编程。零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。需要选择定位基准；零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，最后再将需要的其他工序如普通加工工序插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。切削用量经过查表和计算求得，然后在填入工艺文件里面。最后就是编程编程分手工编程和自动编程。这里采用MASTERCAM软件自动编程。整个设计就算是完成了。最后，让我们在数控机床上加工出该零件达到要求。 数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械，机电专业的人才带来新的机遇和挑战。通过本次毕业设计让我们毕业生更好的熟悉数控机床，确定加工工艺，学会分析零件，掌握数控编程。为即将走上工作岗位打下良好的基础。第一章 概 述1.1 数控加工的特点数控加工，也称之为NC（Numerical Control）加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：1、提高生产效率；2、不需熟练的机床操作人员；3、提高加工精度并且保持加工质量；4、可以减少工装卡具；5、可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件，数控加工6、6、一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；7、容易进行加工过程管理；8、可以减少检查工作量；9、可以降低废、次品率；10、便于设计变更，加工设定柔性；11、容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；12、操作容易，极大减轻体力劳动强度随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的高低已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统的质量。1.2 数控机床20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室成功研制出第一台数控车床，并于1957年投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。我国于是1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控车床。经过几十年的发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。数控机床种类繁多，模具制造常用数控加工机床有：数控车床、数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控磨床和数控车床。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环（能进行重复加工）、自动换刀（可交换指定的刀具）、传动间隙补偿（补偿机械传动系统产生的间隙误差）等等。1.3 数控加工数控加工是将待加工零件进行数字化表达，数控机床按数字量控制刀具和零件的运动，从而实现零件加工的过程。被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示，CAM系统在零件几何体基础上生成刀具轨迹，经过后处理生成加工代码，将加工代码通过传输介质传给数控机床，数控机床按数字量控制刀具运动，完成零件加工。其过程如下图所示：【零件信息】【CAD系统造型】【CAM系统生成加工代码】【数控机床】【零件】（1）零件数据准备：系统自设计和造型功能或通过数据接口传入CAD数据，如STEP，IGES，SAT，DXF，X-T等；在实际的数控加工中，零件数据不仅仅来自图纸，特别在广泛采用Internet网的今天，零件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。（2）确定粗加工、半精加工和精加工方案。（3）生成各加工步骤的刀具轨迹。（4）刀具轨迹仿真。（5）后期处理输出加工代码。（6）输出数控加工工艺技术文件。（7）传给机床实现加工。1.4 数控编程系统数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展，而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展，二者相互依赖。现代数控技术下在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展，而编程方式也越来越丰富。数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程，机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。机内编程的方式随机床的不同而异，可以以“手工”的形式分行输入控制代码（手工编程）、交互方式输入控制代码（会话编程）、图形方式输入控制代码（图形编程），甚至可以语音方式输入控制代码（语音编程）或通过高级语言方式输入控制代码（高级语言编程）。但机内编程一般来说只适用于简单形体，而且效率较低。机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助APT编程和CAD/CAM编程等方式。机外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程，相对机内编程来说效率较高，是普遍采用的方式。随着编程技术的发展，机外编程处理能力不断增强，已可以进行十分复杂形体的灵敏控加工编程。随着微电子技术和CAD技术的发展，自动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的与CAD集成的CAD/CAM系统为主的编程方法。与以前的语言型自动编程系统相比，CAD/CAM集成系统可以提供单一准确的产品几何模型，几何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便，可以实现设计、制造一体化。虽然数控编程的方式多种多样，毋庸置疑，目前占主导地位的是采用CAD/CAM数控编程系统进行编程。1.5 CAD/CAM系统20世纪90年代以前，市场上销售的CAD/CAM软件基本上为国外的软件系统。90年代以后国内在CAD/CAM技术研究和软件开发方面进行了卓有成效的工作，尤其是在以PC机动性平台的软件系统。其功能已能与国外同类软件相当，并在操作性、本地化服务方面具有优势。一个好的数控编程系统，已经不是一种仅仅是绘图，做轨迹，出加工代码，他还是一种先进的加工工艺的综合，先进加工经验的记录，继承，和发展。北航海尔软件公司经过多年来的不懈努力，推出了Mastrecam制造工程师数控编程系统。这套系统集CAD、CAM于一体，功能强大、易学易用、工艺性好、代码质量高，现在已经在全国上千家企业的使用，并受到好评，不但降低了投入成本，而且提高了经济效益。Mastrecam制造工程师数编程系统，现正在一个更高的起点上腾飞。（国产CAD/CAM软件）1.6利用Mastrecam制造工程师CAD/CAM系统进行自动编程的基本步骤1.6.1 CAM系统的编程基本步骤如下：1、理解二维图纸或其它的模型数据2、建立加工模型或通过数据接口读入3、确定加工工艺（装卡、刀具等）4、生成刀具轨迹5、加工仿真7、后期处理生成NC代码8、输出加工代码9、现在分别予以说明。1.6.2 加工工艺的确定1、加工工艺的确定目前主要依靠人工进行，其主要内容有：2、核准加工零件的尺寸、公差和精度要求3、确定装夹位置4、选择刀具5、确定加工路线6、选定工艺参数1.6.3 加工模型建立利用CAM系统提供的图形生成和编辑功能将零件的被加工部位绘制计算机屏幕上。作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。加工模型的建立是通过人机交互方式进行的。被加工零件一般用工程图的形式表达在图纸上，用户可根据图纸建立三维加工模型。针对这种需求，CAM系统应提供强大几何建模功能，不仅应能生成常用的直线和圆弧，还应提供复杂的样条曲线、组合曲线、各种规则的和不规则的曲面等的造型方法，并提供种过渡、裁剪、几何变换等编辑手段。被加工零件数据也可能由其他CAD/CAM系统传入，因此CAM系统针对此类需求应提供标准的数据接口，如DXF、IGES、STEP等。由于分工越来越细，企业之间的协作越来越频繁，这种形式目前越来越普遍。被加工零件的外形不可能是由测量机测量得到，针对此类的需求，CAM系统应提供读入测量数据的功能，按一定的格式给出的数据，系统自动生成零件的外形曲面。1.6.4 刀具轨迹生成建立了加工模型后，即可利用Mastercam制造工程师系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。Mastercam制造工程师中提供了十余种加工轨迹生成的方法。用户可以根据所要加工工件的形状特点、不同的工艺要求和精度要求，灵活的选用系统中提供的各种加工方式和加工参数等，方便快速地生成所需要的刀具轨迹即刀具的切削路径。Mastercam制造工程师在研制过程中深入工厂车间并有自己的实验基地，它不仅集成了北航多年科研方面的成果，也集成了工厂中的加工工艺经验，它是二者的完美结合。在Mastercam制造工程师中做刀具轨迹，已经不是一种单纯的数值计算，而是工厂中数控加工经验的生动体现，也是你个人加工经验的积累，它人加工经验的继承，为满足特殊的工艺需要，Mastercam制造工程师能够对已生成的刀具轨迹进行编辑。Mastercam制造工程师还可通过模拟仿真检验生成的刀具轨迹的正确性和是否有过切产生。并可通过代码较核，用图形方法检验加工代码的正确性。1.6.5 后期G代码生成在屏幕上用图形形式显示的刀具轨迹要变成可以控制机床的代码，需进行所谓后期处理。后期处理的目的是形成数控指令文件，也就是平我们经常说的G代码程序或NC程序。Mastercam制造工程师提供的后期处理功能是非常灵活的，它可以通过用户自己修改某些设置而适用各自的机床要求。用户按机床规定的格式进行定制，即可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。1.6.6 加工代码输出生成数控指令之后，可通过计算机的标准接口与机床直接连通。Mastercam制造工程师可以提供我们自己开发的通信软件，完成通过计算机的串口或并口与机床连接，将数控加工代码传输到数控机床，控制机床各坐标的伺服系统，驱动机床。随着我们国家加工制造业的迅猛发展，数控加工技术得到空前广泛的应用，Mastercam的CAD/CAM软件得到了日益广泛的普及和应用。我们相信当你认识了Mastercam制造工程师以后，Mastercam制造工程师一定会走到你的身边，成为你身边的不可多得的造型能手，忠实可靠的编程高手，数控加工工艺的良师益友。第二章 工艺分析 2.1数控车工工艺分析 一，结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，零件合理性。二.轮廓几何要素分析 对被加工零件的精度及技术进行分析，是零件工艺分析的重要内容，三精度及技术要求分析，一是分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理；二是本工序的数控车削加工精度能否达到图样的要求，若达不到，需要采取其他措施弥补的话，则应给续工作留有余量；三是找出图纸上有位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装中完成；四是对表面粗糙度要求；较高的表面，应确定用恒线速切削。2.1.1 分析图样对零件图进过分析可知：图21该零件主要是阶梯轴的加工，它由普通圆面，斜面，螺纹棉组成。加之倒直角、圆角，和退刀槽的加工。其中多个尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；尺寸公差还有控制外圆面的形状误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为主轴45钢;具有表面硬，耐磨，中心韧性好，精度要求高。由于轴的最大尺寸为38mm，所以为了节约材料，我们特地选用了50100的45号钢。因为45号钢是优质碳素结构钢，它的强度是61，HRC是48-55，机械上用的比较多，用以制造蒸汽透平机、压缩机、泵的运动零件；还可代替渗碳钢制造齿轮、轴 、活塞销等零件(零件需经高频或火焰表面淬火)；并可用作铸件。2.1.2 分析加工方式一；先粗后精 按照粗车-半精车-精车的顺序进行，逐渐提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。二；先近后远 按加工部件相对于刀点的距离大小而言的。在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动的距离，减少空行程。对于车削而言，先近后远还有利于保持坏件或半成品的刚性，改善其切削条件。三；内外交加 即对有内表面，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面加工完毕后，再加工其它表面。2.1.3毛坯得选择选择毛批应按照节约为主，所以选用接近尺寸的棒料。2.1.4分析加工路线 图 22 由图可知加工含有内槽，锥度，椭圆外形，螺纹，倒角等就前面先粗后精、先进后远的原则。工艺路线为：1：为了保证轮廓度,同轴度，我们采用一次装夹完成零件的加工。2：夹毛胚一端伸出60mm，车右端面，钻中心孔。3：手动钻孔深5mm。4：采用毛胚切削循环粗精加工。5：采用5mm宽的切刀切刀切退刀槽31。6：采用螺纹切削循环加工外螺纹M16x1.5-7g达要求。 7：采用毛胚切削循环用90度外圆车刀粗精加工外轮廓。 8：用外切刀切下工件保证尺寸为70mm。9：检验。2.15 工序卡片单位：四川托普职业学院 编制:蒲 明 第1页 共1页图号CK101数控车床加工工艺卡机床型号CK6140名称阶梯轴机床编号01刀 具 表量 具 表工 具 表T0190度外圆车刀1钢尺（量程40mm）1对刀角度样板T0260度外螺纹车刀2游标卡尺（0150）2常用车床辅具T035mm切刀3万能角度尺3序号工 艺 内 容切削用量备 注S/(r/min)F/(mm/r)刀具号1刀具装夹2装夹毛坯三爪卡盘3对刀4004车端面5000.2 T15粗车外轮廓5000.2 T16精车外轮廓5000.15 T17切退刀槽5000.15T28粗车螺纹3000.2T39精车螺纹3000.15T310切断5000.15T211停床关闭机床 12取出工件打扫机床卫生整理工具 2.2程序2.2.1坐标计算根据对零件图的分析可知，零件的梯形轴的较短端不能直接得出，因此只有根据直角三角形的计算方法计算。 首先斜度比值是1：5，而此梯形轴的长为70-（16+15+10）=29mm,此梯形的较长端为30mm,一次根据比例等式能够算出此梯形轴较短端得长度为24.2。202.2.2程序编制ZOU01.MPFN10 G54G90S500M03T01N20 G00X70Z2-CNAME=JD01R105=1 R106=0.3R108=2 R109=7R110=1 R111=0.2R112=0.1N20 LCYC95N30 G00X50N40 Z2N50 S800M03F0.05 JD01 （子程序名）N60 G00X50N70 Z20N80 T02N90 G00Z-16N100 G01X20.9N110 G00X50N120 Z-31N130 G01X21N140 G00X50N150 Z20N160 T03N170 G01X16Z0R100=16 R101=0R102=16 R103=-13R104=1.5 R105=1R106=0.2 R109=10R110=6 R111=2R112=0 R113=4R114=1N180 LCYC97 （调用螺纹切削循环）N190 G00X50N200 Z20N210 M02 （程序结束）JD01.SPF （子程序名）N10 G01X16Z0N20 G01Z-16N30 G01X22Z-16RND=2 （倒斜角）N40 G01Z-31N50 G01X24.2N60 G01X30Z-60N70 G01X38Z-60CHF=2 （倒圆角）N80 G01Z-70N90 M17 （程序结束）1.2.3程序校验、仿真图14斯沃仿真自动化技术研究所开发FANUC、SIEMENS等系统数控车、数控车及加工中心模拟仿真教学软件，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校(含职业技术学院、中等专业学校、技工学校和职业学校)教学训练一体所开发的。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。通过PC机上操作该软件，能在很短时间内就能操作FANUC、SIEMENS系统数控车、数控车及加工中心，可手动或CAD/CAM编程和加工。该软件兼容性广，可在国内大多数数控设备上使用。该软件具有机床规格大小设置，可定义刀具形状、切削用量，如数控车床上钻头、镗刀、球头刀、园角刀，数控车床上的外园刀、镗刀、割刀、螺纹刀，可以实时监控加工轨迹,大小设置，也可以机床外形显示屏上，具有关门保护，零件加工完后，可进行测量和保存视窗作业。2.3加工2.3.1材料选择套筒件的最终的最大尺寸为50x44，所以为了节约材料我们选用52x100的45钢。因为45号钢是优质碳素结构钢，它的强度是61，HRC是48-55，机械上用的比较多，用以制造轴 、活塞销等零件。2.3.2机床配置1、 床类型的选择 根据所加工零件的几何形状选用相应的数控机床加工，以发挥数控机床的效率和特点。3、机床精度的选择 所选择的数控机床应能满足零件的加工精度要求。在满足精度要求的前提下，应尽量选用一般的数控机床，以降低成本。4 数控系统的选择 所选择的数控机床的数控系统应能满足加工的需要。一般数控系统生产厂家对系统的评价往往是具备基本功能的系统很便宜，而用户所特定选择的功能却较贵，所以要根据加工要求和机床性能的需要来选择。5. 机床大小的选择 所选用数控机床的加工范围应能满足零件的需要。数控机床的主参数及尺寸参数应满足加工需要。SINUMERZK 802S系统数控卧式车床一台，适合我们加工选用CK61322.3.3夹具刀具选择用于轴类工件的夹具 数控加工轴类工件时，坏件装夹在主轴顶尖和尾座顶尖之间，工件由主轴上的拨盘或拨齿顶尖带动旋转。这类夹具在粗车时可以传递大的转矩，一适应主轴高速旋转车削。车削空心轴时常用圆柱心轴、圆锥心轴或各种锥套轴或堵头的定位装置。合理选用夹具或者设计专用夹具有利于：（1）保护产品质量。（2）提高加工效率。（3）解决车床加工中心的特殊装夹问题。（4）扩大机床的使用范围，就现在加工的而言，这个套件选用三爪卡盘和顶尖加紧。刀具的选择是数控加工工艺中重要的内容之一。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。选择刀具通常要考虑机床和加工能力、工序内容、工件材料等因素根据零件的分析，我们选择刀具为30度外园车刀，保证椭圆轮廓的加工，镗刀，内切刀，内螺纹刀，外切刀。第三章 数控铣工工艺分析3.1 工艺分析31.1 分析图样图3-1从图中可以看出：该零件形状较为简单，主要由圆槽，圆孔，长方形键槽，和凸台组成。零件尺寸808030，由此可以选出合适的毛坯外形尺寸为858535,除上表面以外其他表面均已加工，并符合图样尺寸和表面粗糙度的要求，材料为45号钢。31.2分析加工方式由图可知采用一般凸台加工方式，先粗铣再精铣，先外表面后内表面，最后钻孔去毛刺。3.1.3毛坯得选择同样应求节约为本的原则选用858535的锻件。图3-23.1.4分析加工路线图 3-3.选择858535的锻件，去应力。用虎钳夹紧找正。用平面铣刀，铣平面。立铣刀铣外型，去表面杂质。用8铣刀铣外型，接近尺寸。精车外型，达到尺寸要求，平行度要求。换28的麻花钻，钻通孔。用镗刀，将通孔镗到图纸要求尺寸要求。换3.8的麻花钻，钻上下两通孔。换铰刀，将两孔铰到尺寸，达到要求。3.1.5工艺卡片的制作单位；四川托普职业学院 编制；廖茹茂 审核； 第1页 共1页图号XK101数控铣床加工工艺卡机床型号XK8024名称凸台机床编号01刀 具 表量 具 表工 具 表T018端面刃立铣刀1钢尺（量程40mm）1对刀角度样板T0228麻花钻2游标卡尺（0150）2常用铣床辅具T035钻刀3万能角度尺3序号工 艺 内 容切削用量备 注S/(r/min)F/(mm/r)刀具号1刀具装夹2装夹毛坯（夹两侧边，尺寸不宜过大）平口虎钳3对刀4004铣削上表面（作为加工面）500150 T15粗铣第一阶的凸台500150 T1与上表面之间的垂直度6粗铣第二阶台阶同组成的凸台500150 T1与第一阶凸台的垂直度7铣外轮廓500150 T18精铣凸台外轮廓500200 T1注意垂直度平行度要求9铣1020盲孔500100T1注意定位10铣削35通孔500100 T1孔定位11停床关闭机床 12取出工件打扫机床卫生整理工具 表3-43.2程序3.2.1坐标计算由图可知我们采用了增量插补方式，所以计算坐标时只需要计算轮廓的一次点位。运用增量插补方式完成外表面的方式，钻孔我们采用循环，计算点位坐标。很快就能完成。对于车床没有特殊编程，所以计算相对于车床简单了许多。3.2.2程序编制47ZOU02.MPFN10 G54G90G94S500M03N20 T01D01N30 G01G41X50Y-40N40 Z-15N45 G01X-35N50 X-27N60 G02X-35Y-27CR=8N70 G01 Y27N80 G02X-27Y35CR=8N90 G01X27N100 G02X35Y27CR=8N110 G01 Y-27N120 G02X27Y-35CR=8N130 G00 Z10N140 G40N150 G00X25Y-25R101=50 R102=2 R103=0 R105=10R107=200 R108=100 R109=0 R110=-5R111=2 R127=0N160 LCYC83N170 G00X-25Y25N180 LCYC83N190 G00X-25Y25N200 LCYC83N210 G00X25Y25N220 LCYC83N230 T3D1N235 G01G41X0Y0Z-5N240 L01N250 T1D2N260 L01N270 G00 Z50N280 G00X0Y0Z5N290 G01 Z-10N300 G02X-17.5Y0I17.5J0N310 G00X0Y0N320 G02X-9.5Y0I9.5J0N330 G01X0Y0N340 G00 Z30N350 M05N360 M03L02.SPFN10 G00X0Y-29N20 G01G41 Z-5N30 G01X-4N40 G02X-8Y-25CR=4N50 G01Y25N60 G02X-4Y29CR=4N70 G01X4N80 G02X8Y-25CR=4N90 G01 Y25N100 G02X4Y-29CR=4N110 G01X-4N120 M173.2.3程序校验、仿真图 35和车床一样通过将编写好的程序输入数控仿真软件，和真实数控操作面板一样，更快更明显的显示走刀情况，加工方位，及时显示错误报警，检验程序的完整性，正确性，为加工做准备。3.3加工3.3.1材料选择由图纸信息得知，材料已经确定为45号锻件。3.3.2机床配置材料为45号锻件，硬度较硬，毛批为858535所以选用西门子802系统的数控车床。3.3.3夹具，刀具选择作为箱体内加工，我们选用平口钳装夹，先将底面清理干净后将平口钳放在工作台上，由分析可得选用60mm端车刀，8mm立车刀，28mm麻花钻，8mm镗刀，M10mm螺纹车刀，7.8mm麻花钻。3.4 机床的调试3.4.1 调试前准备 机床调试前，应首先调整机床床身水平位置，粗调机床主要几何精度，再调整重新组装的主要运动部件与主机的相对位置，之后，按照机床说明书要求加装润滑油、液压油、切削液，接通外接气源。 3.4.2 机床通电试车 机床通电试车一般采用各部件分别通电试验后，再作全面供电试验，根据机床说明书检查机床主要部件功能是否正常齐全，使机床各部件都能操作运动。 3.4.3 机床精度和功能的调试 1、使用精密水平仪等检测工具，主要通过调整垫铁的方式精调机床主床身的水平，使机床几何精度达到允许公差范围； 2、对有自动换刀装置的，调整好刀库、机械手位置、行程参数等，再用指令进行动作检查，要求准确无误； 3、机床调整完毕后，仔细检查数控系统和可编程控制器中参数设定值是否符合随机指标中规定的数据，然后试验各主要操作功能、安全措施，常用指令执行情况等。 4、检查机床辅助功能及附件的正常工作 3.4.4 机床试运行 试运行是指数控机床在带有一定负载的条件下，经过较长时间的自动运行，比较全面地检查机床功能及工作可靠性的过程。在此过程中，除操作失误引起的故障外，不允许机床有其它故障出现。 试运行中采用的程序叫考机程序， 试运行循环MM考机程序。检验机床是否正常。3.5程序传输手动模式输入程序，也可以电脑传输。3.6程序加工进行开电源，开机，试运行车床，确认车床无故障，将平口钳安装无误，调整正确，装夹工件平稳，对刀后运行，输入程序，机床空运行后调整进行零件加工，加工出零件。第四章 数控车车中出现的问题及解决方法。4.1 对于切削速度的研究，速度快与慢的区别：切削速度增加，单位时间切除的金属体积增加，产生的切削热增加。此外切削速度增加，切屑与前面的摩擦热增多，摩擦热向切屑和工件内部传导需要一定的时间，因而大量的摩擦热积聚切屑底层，从而使切屑温度升高。虽然切屑流出的速度增加，带走的热量也有所增加，但是综合切削热的产生和传出，前者占主导地位，所以切削速度升高，切削温度升高。对刀具和工件产生影响。4.2 关于刀的点位选择问题的研究：在数控车削中，从理论上讲可选择刀具上任意一点作为刀位点，但为了方便编程和保证加工精度，刀位点的选择有一定的要求和技巧。在数控加工中，刀位点的选择一般遵循以下规则：立车刀应是刀具轴线与刀具底面的交点：球头车刀是球头的球心：钻头应是钻尖：车刀应是假想刀尖或刀尖圆弧中心，刀具刀位点在选择时应注意： 选择刀具上能够直接测量的点，刀位点与刀具长度预调时的测定点应尽量一致： 在可能的情况下，刀位点应直接与精度要求较高的尺寸或难于测量的尺寸发生联系： 所选择的刀位点能使刀具极限位置直接体现于程序的运动指令中： 所选定的刀位点，在刀具调整图中应以图形标示。 图4-1如图3-1所示端槽刀，采用刀具预调仪对刀时，测量P1点比测量P2点方便，所以选择P1为刀位点比P2好，但若刀具位置的调整和补偿是以试切法确定，而且环槽小圆的加工精度高于大圆精度，则选择P2为刀位点比P1好。 、 4.3 加工精度及误差怎么降低到最小：加工精度是指零件加工后的实际几何参数(尺寸、形状和位置)与理想几何参数的符合程度。在机械加工中，误差是不可避免的，但误差必须在允许的范围内。通过误差分析，掌握其变化的基本规律，从而采取相应的措施减小加工误差，提高加工精度。数控加工中所产生的误差主要为机床误差和人为误差。机床误差主要为主轴回转误差，导轨误差，传动链误差和刀具误差。经过检测，用于本次设计的机床的主轴、导轨、传动链精度均在误差允许的范围内。刀具误差主要来自于使用过程中刀具的磨损，本次设计中，全部采用新刀具，所以不考虑刀具磨损问题。在实际生产中可以采用刀具半径与长度补偿方式解决了这一问题，即采用红外装置准确测出刀具的刀尖半径及长度值，再计算出刀具磨损量，把值赋予机床，在加工过程中，机床会自动计算出刀具补偿值，编程时则不需要考虑刀具半径及长度问题。人为误差主要为定位误差、工艺系统受力变形误差、工艺系统受热变形误差、调整误差和测量误差。定位误差，一是基准不重合误差。在机床上对工件进行加工时，须选择工件上若干几何要素作为加工时的定位基准，如果所选用的定位基准与设计基准不重合，就会产生基准不重合误差。本次设计，严格的对图纸进行了分析，制定工艺方案，编程时严格按照基准重合原则定位及走刀，最大程度上减小了基准不重合误差。二是定位副制造不准确误差。夹具上的定位元件不可能按基本尺寸制造得绝对准确，它们的实际尺寸(或位置)都允许在分别规定的公差范围内变动。工件定位面与夹具定位元件共同构成定位副，由于定位副制造得不准确和定位副间的配合间隙引起的工件最大位置变动量，则造成定位副不准确误差。在本次设计中，装夹定位之前，先对夹具的内表面进行了清理（用棉布把内表面灰尘及铁削擦干净），保证内表面无尘再进行装夹。车床装夹时用百分表进行测量，并进行调整，如果达不到要求就采用垫铁，直到装夹精度达到最高。工艺系统受力变形产生的误差。一是工件刚度。工艺系统中如果工件刚度相对于机床、刀具、夹具来说比较低，在切削力的作用下，工件由于刚度不足而引起的变形对加工精度的影响就比较大。 本次设计中，在加工之前均对毛坯进行了预先热处理，以满足工件刚度要求，也最大程度上降低了工件刚度所产生的误差。 二是刀具刚度。外圆车刀在加工表面法线(y)方向上的刚度很大，其变形可以忽略不计。车直径较小的内孔，刀杆刚度很差，刀杆受力变形对孔加工精度就有很大影响。本次设计的内孔加工选用了较小的切削用量，增加了走刀次数，也减小了该方面的影响。工艺系统受热变形引起的误差。工艺系统热变形对加工精度的影响比较大，特别是在精密加工和大件加工中，由热变形所引起的加工误差有时可占工件总误差的50%。机床、刀具和工件受到各种热源的作用，温度会逐渐升高，同时它们也通过各种传热方式向周围的物质和空间散发热量。因此，本次设计中，采用了乳化液为切削液，加快了热量的散发与传递，最大程度上减小了热变形误差。调整误差。在机械加工的每一工序中，总要对工艺系统进行这样或那样的调整工作。由于调整不可能绝对地准确，因而产生调整误差。在工艺系统中，工件、刀具在机床上的互相位置精度，是通过调整机床、刀具、夹具或工件等来保证的。当机床、刀具、夹具和工件毛坯等的原始精度都达到工艺要求而又不考虑动态因素时，调整误差的影响，对加工精度起到决定性的作用。由于本次车床工件需要调头装夹，会产生一定的调整误差，但本次设计的车床零件采用三爪自定心卡盘装夹，并使用百分表对调整后的位置进行检测，使误差减小到了允许范围内。测量误差。零件在加工时或加工后进行测量时，由于测量方法、量具精度以及工件和主客观因素都直接影响测量精度。本次设计采用游标卡尺及千分仪测量数据，并采用多次测量求平均的方法，最大限度的降低了测量误差。4.4车削时的断屑问题：数控车削是自动化加工，如果刀具的断屑性能太差，将严重妨碍加工的正常进行。为解决这一问题，首先应尽量提高刀具本身的断屑性能，其次应合理选择刀具的切削用量，避免产生妨碍加工正常进行的条带形切屑。数控车削中，最理想的切屑是长度为50150mm，直径不大的螺卷状切屑，或宝塔形切屑，它们能有规律地沿一定方向排除，便于收集和清除。如果断屑不理想，必要时可在程序中安排暂停，强迫断屑：还可以使用断屑台来加强断屑效果。使用上压式的机夹可转位刀片时，可用压板同时将断屑台和刀片一起压紧：车内孔时，则可采用刀具前刀面朝下的切削方式改善排屑。3.5 关于阶梯轴的问题：根据对零件图的分析。零件的外轮廓是阶梯轴还有斜面，加工时不容易加工，虽然螺纹还没有什么难度，但还应该在精度上多下功夫才是。解决方法：根据对零件的工艺分析后，首先加工外轮廓，采用外车刀加工外轮廓，再用外螺纹车刀加工螺纹。然后在进行精加工。第五章 零件加工5.1 故障排除方法 5.1.1 初始化复位法：一般情况下，由于瞬时故障引起的系统报警，可用硬件复位或开关系统电源依次来清除故障，若系统工作存贮区由于掉电，拔插线路板或电池欠压造成混乱，则必须对系统进行初始化清除，清除前应注意作好数据拷贝记录，若初始化后故障仍无法排除，则进行硬件诊断。 51.2 参数更改，程序更正法：系统参数是确定系统功能的依据，参数设定错误就可能造成系统的故障或某功能无效。有时由于用户程序错误亦可造成故障停机，对此可以采用系统的块搜索功能进行检查，改正所有错误，以确保其正常运行。 5.1.3 调节最佳化调整法：调节是一种最简单易行的办法。通过对电位计的调节，修正系统故障。如某厂维修中，其系统显示器画面混乱，经调节后正常。如在某厂，其主轴在启动和制动时发生皮带打滑，原因是其主轴负载转矩大，而驱动装置的斜升时间设定过小，经调节后正常。 最佳化调整是系统地对伺服驱动系统与被拖动的机械系统实现最佳匹配的综合调节方法，其办法很简单，用一台多线记录仪或具有存贮功能的双踪示波器，分别观察指令和速度反馈或电流反馈的响应关系。通过调节速度调节器的比例系数和积分时间，来使伺服系统达到即有较高的动态响应特性，而又不振荡的最佳工作状态。在现场没有示波器或记录仪的情况下，根据经验，即调节使电机起振，然后向反向慢慢调节，直到消除震荡即可。 5.1.4 备件替换法：用好的备件替换诊断出坏的线路板，并做相应的初始化启动，使机床迅速投入正常运转，然后将坏板修理或返修，这是目前最常用的排故办法。 5.1.5 改善电源质量法：目前一般采用稳压电源，来改善电源波动。对于高频干扰可以采用电容滤波法，通过这些预防性措施来减少电源板的故障。 5.1.6 维修信息跟踪法：一些大的制造公司根据实际工作中由于设计缺陷造成的偶然故障，不断修改和完善系统软件或硬件。这些修改以维修信息的形式不断提供给维修人员。以此做为故障排除的依据，可正确彻底地排除故障。 5.2 维修中应注意的事项 （1）从整机上取出某块线路板时，应注意记录其相对应的位置，连接的电缆号，对于固定安装的线路板，还应按前后取下相应的压接部件及螺钉作记录。拆卸下的压件及螺钉应放在专门的盒内，以免丢失，装配后，盒内的东西应全部用上，否则装配不完整。 （2）电烙铁应放在顺手的前方，远离维修线路板。烙铁头应作适当的修整，以适应集成电路的焊接，并避免焊接时碰伤别的元器件。 （3）测量线路间