大专数控毕业设计论文 典型零件的数控加工

毕业论文 设计 题 目 典型零件的数控加工典型零件的数控加工 姓 名 学 号 入 学 时 间 指导教师及职称 年 月 日 目目 录录 摘要及关键词 2 一 数控机床的简介 3 1 数控系统的发展趋势 3 1 2 数控系统的组成 3 二 数控机床的应用 4 2 1 数控加工的概念 4 2 2 数控机床的特点 4 2 3 数控车床编程中的坐标系 4 2 3 1 机床坐标系 4 2 3 2 参考点 4 2 3 3 工件坐标系 5 2 4 切削用量三要素 5 2 5 1 精度要求高的零件 6 2 5 2 表面粗糙度好的回转体 6 三 设计图及数控程序 6 3 1 分析零件图样 6 1 3 2 加工工艺 7 3 3 数值计算 7 3 4 零件加工刀具卡 9 3 5 零件加工工序卡 10 3 6 零件加工程序单 11 3 7 仿真加工出的零件截图 14 结 语 15 致 谢 16 参考文献 16 2 关键词关键词 内容摘要 近几年来 机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机 床进行机械加工 普通机械逐渐被数控机械所代替 数控机床综合了微电子 计 算机 信息处理 自动检测 自动控制 电机与拖动 电子和电力 精密测量 气液压及现代机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品 是数控机床的心 脏 具有高精度 高效率 柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机 械制造业技术改造的必由之路 是工厂自动化的基础 数控机床在各个机械制造 企业已成为大 中型企业的主要技术装备 机床数控系统 即计算机数字控制 cnc 系统是在传统的硬件数控 nc 的基 础上发展起来的 它主要由硬件和软件两大部分组成 通过系统控制软件与硬件 的配合 完成对进给坐标控制 主轴控制 刀具控制 辅助功能控制等 cnc 系 统利用计算机来实现零件程序编辑 坐标系偏移 刀具补偿 插补运算 公英制 变换 图形显示和固定循环等 使数控机床按照操作设计要求 加工出需要的零 件 关键词 机械加工 制造自动化 计算机数字控制 3 1 1 数控机床的简介数控机床的简介 数控机床是数字控制机床 Computer numerical control machine tools 的简称 是一种装有程序控制系统的自动化机床 该控制系统能够逻辑地 处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序 并将其译码 从而使机床动作数 控折弯机并加工零件 1 1 数控系统的发展趋势 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看 数控系统正在向电气化 电子化 高速化 精密化等方面高速发展 其主要研究热点有以下几个方面 1 1 性能发展方面 1 1 1 高精高速高效化速度 效率 质量是先进制造技术关键的性能指标 是先进制造技术的主体 若 采用高速 cpu 芯片 risc 芯片 多 cpu 控制系统 高分辨率检测元件 交流数字 伺服系统 配套电主轴 直线电机等技术可极大地提高效率 提高产品的质量和 档次 缩短生产周期和提高市场竞争能力 在今后的几年 超精密数控机床正在 向精密化 高速化 智能化和纳米化发展 汇合而成的新一代数控机床 1 1 2 柔性化 数控系统采用新一代模块化设计 功能覆盖面更宽 可靠性更强 可满足 不同用户的需求 同一群控系统能根据不同生产流程 自动进行信息流动态调整 发挥群控系统的功能 1 1 3 多轴化 多轴联动加工 零件在一台数控机床上一次装夹后 可进行自动换刀 旋 转主轴头 旋转工作台等操作 完成多工序 多表面的复合加工 不仅光洁度高 而且效率也大幅度提高 1 1 4 软硬件开放化 用户可根据自己的需要 对数控系统软件进行二次开发 用户的使用范围 不再受生产商的制约 4 1 1 5 实时智能化 在数控技术领域 实时智能控制的研究和应用正沿着 自适应控制 模糊 控制 神经网络控制 专家控制 学习控制 前馈控制等方面发展 如编程专家 系统故障诊断专家系统 当系统出了故障时 诊断 维修等实现智能化 1 2 数控系统的组成 数控系统是数控机床的核心是由系统程序 输入输出设备 通信设备 数 控装置 可编程控制器 伺服驱动装置和测量装置等组成 数控装置是数控系统 的核心 数控装置有两种类型 一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控 装置即 nc 装置 二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即 cnc 装置 由于计算机技术的不断发展 尤其是微处理器和微型计算机应用于数控装置后 现在 nc 装置已逐步被 cnc 装置所取代 数控系统的硬件除了一般计算机具有的 cpu eprom ram 接口外 还具有 数控位置控制器 手动数据输入 mda 接口 视频显示 crt 或 lcd 接口和 plc 接口 等 所以 cnc 装置是一种专用计算机 目前 cnc 系统大都采用体积小 成本低 功能强的微处理机 系统主要由微机及其相应的 i o 设备 外部设备 机床控制 及其 i o 通道组成 数控系统的软件分为管理软件和控制软件两种 管理软件用来管理零件程 序的输入 输出 刀具位置 系统参数 零件程序显示 机床状态及报警 故障 诊断等 控制软件由译码 插补运算 刀具补偿 速度控制 位置控制等软件组 成 系统程序存于计算机内存储器 所有的数控功能基本上都依靠该程序来实 现 硬件是软件活动的物理基础 而软件则是整个系统的灵魂 整个 cnc 装置的 活动均依靠系统软件来指挥 5 二 数控机床的应用 2 1 数控加工的概念 数控加工 就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程 数控机床是 一种用计算机来控制的机床 用来控制机床的计算机 不管是专用计算机 还 是通用计算机都统称为数控系统 数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系 统发出的指令 而数控系统的指令是由 程序员根据工件的材质 加工要求 机床的特性和系统所规定的指令格式 数控语言或符号 编制的 数控系统根 据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种 运动 当零件的 加工程序结束时 机床便会自动停止 任何一种数控机床 在 其数控系统中若没有输入程序指令 数控机床就不能工作 机床的受控动作大致包括机床的起动 停止 主轴的启停 旋转方向 和转速的变换 进给运动的方向 速度 方式 刀具的选择 长度和半径的补偿 刀具的更换 冷却液的开起 关闭等 2 2 数控机床的特点 1 具有高度柔性 在保证工件表面精度 主要取决于加工程序 它与普通机床不同 不必制 造 更换许多工具 夹具 不需要经常调整机床 因此 数控机床适用于零件频 繁更换的场合 也就是适合单件 小批生产及新产品的开发 缩短了生产准备周 期 节省了大量工艺设备的费用 2 加工精度高 数控机床的加工精度 一般可达到 0 005 0 1mm 2 3 数控车床编程中的坐标系 2 3 1 机床坐标系 以机床原点为坐标系原点建立起来的 轴直角坐标系 成为机床坐标 系 车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点 机床坐标系是制造和 6 调整机床的基础 也是设置工件坐标系的基础 一般不允许随意变动 2 3 2 参考点 参考点是机床上的一个固定点 该点是刀具退离到一个固定不便的极限点 其位置由机械挡块或行程开关确定 以参考点为原点 坐标方向与机床坐标 方向相同建立的坐标系叫做参考坐标系 2 3 3 工件坐标系 数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点 零件在设计中有设计基 础 在加工过程中有工艺基准 同时应尽量将工艺基准和设计基准统一 该基准 点通常成为工件原点 以工件原点为坐标原点建立起来的 轴直角坐标系为 工件坐标系 在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上 即工件坐标系 是将单靠坐标系通过对刀平移得到的 2 4 切削用量三要素 切切削用量是指切削速度v c 进给量f 或进给速度v f 背吃刀量a p 三者的总称 也称 为切削用量三要素 它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需 的工艺参数 它们的定义 一 切削速度v c 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度 计算公式如下 v c d w n 1000 1 1 式中v c 切削速度 m s dw 工件待加工表面直径 mm n 工件转速 r s 在计算时应以最大的切削速度为准 如车削时以待加工表面直径的数值进 行计算 因为此处速度 最高 刀具磨损最快 7 二 进给量f 工件或刀具每转一周时 刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量 进给速度v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度 v f fn 1 2 式中v f 进给速度 mm s n 主轴转速 r s f 进给量 mm 三 背吃刀量a p 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量 根据此定义 如在纵向车外圆时 其背吃刀量可按下式计算 a p d w d m 2 1 3 式中d w 工件待加工表面直径 mm 5 dm 工件已加工表面直径 mm 2 5 数控车床的种类加工范围 型号 2 5 1 精度要求高的零件 由于数控车床的刚性好 制造和对刀 2 5 2 表面粗糙度好的回转体 数控车床能加工出表面粗糙度小的 三 设计图及数控程序 3 1 分析零件图样 零件图如附图 1 所示 零件分析 1 毛坯尺寸为 25mmX100mm 2 为了确保尺寸精度和形位公差的要求 采用精加工 G70 3 根据图样要求 使用 3 把刀加工 切外圆用 95 合金左偏刀 8 T0100 60 合金螺蚊车刀 T0200 和 3mm 切断刀 T0300 T T0 01 10 00 0T T0 02 20 00 0T T0 03 30 00 0 Y YT T5 5 3 3mm mm Y YT T1 15 5 Y YT T1 15 5 3 2 加工工艺 1 装夹毛坯件 用三爪卡盘夹住毛坯外圆 长度为 30mm 用外圆粗车循 环 G71 粗车 25 和外圆倒角 C2 2 用精加工循环 G70 精车外圆和外圆倒角 C2 保证达到精度要求和表面 形位公差的要求 3 用复合螺蚊切削循环 G76 切削方法加工图右边的螺蚊 4 用端面车削循环 G94 粗车切槽 保证用端面粗车循环 G72 的退刀位置 5 用端面粗车循环 G72 加工图左边剩下的位置 6 切断工件时分 2 刀切断 7 用试切对刀的方法对刀 8 编写程序 9 检查程序 切削加工 10 加工完毕 测量检查各部位尺寸 交验 3 3 数值计算 坐标点 ABCDEFGHIJKL X0 Z00 9 10 3 4 零件加工刀具卡 产 品 名称 零 件 名称 TU1 1 零 件 图号 程 序 编号 O1062 工 步号 刀 具号 刀具名称 刀 片形式 刀尖 半径 mm 备注 1T0195 左偏刀 2T0260 螺蚊车刀 3T033mm 切断刀 11 3 5 零件加工工序卡 产品名称或代号零件名称零件图号 单位名称 阳春广播 电视大学 TU1 1 工序号程序编号夹具名称使用设备车间 三爪卡盘 GSK980TD 数控车床 数控实训基地 工步工步内容刀具号 刀具 规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备注 1 车削 12 T01 15X15300802 自动 2 车削 22 T01 15X15300802 自动 3 精车削 12 和 22 T01 15X1530050 0 3自动 4 车削螺蚊 12 T02 15X1530080 自动 5 切 16 的槽 T03 15X1530080 自动 6 车削 22 至 16 的槽 T03 15X1530080 自动 7 精车 22 至 16 的槽 T03 15X1530050 自动 8 切 10 的槽 T03 15X1530080 自动 9 车削 22 至 10 的槽 T03 15X1530080 自动 10 精车 22 至 10 的槽 T03 15X1530050 自动 11 切断工件 T03 15X1530080 自动 12 3 6 零件加工程序单 程序 编号 O1062 产 品名称 零 件 名称 零 件 图号 TU1 1 程序 段号 程序段注释 N0010M03 S300 T0101正转主轴 换 95 左偏刀 N0020G0 X50 Z50快速设置起刀点 N0030X27 Z2快速定位 接近工件 N0040G71 U2 R0 5 每次进刀量 2mm 退刀 0 5mm N0050G71 P60 Q110 U0 3 W0 1 F50 外形轮廓粗车加工 X Z 方向余量各为 0 3 0 1 N0060G0 X8外形轮廓精加工程序 N0070G01 X8 Z0 F80 N0080X12 Z 2 N0090X15 Z 12 N0100X22 Z 19 N0110X22 Z 53 N0120G70 P90 Q110 精车 G71 程序段 P90 Q110 外形轮廓 N0130G0 X50 Z50接近起刀点 N0140T0202换螺蚊车刀 N0150G0 X14 Z2快速定位 接近工件 N0160G76 P040060 Q30 R0 05复合螺蚊切削循环 N0170 G76 X9 73 Z 10 R0 P1137 Q250 F1 75 N0180G0 X50 Z50接近起刀点 N0190T0303换回切断刀 3mm 13 N0200G0 X25 Z 32快速定位 接近工件 N0210G94 X16 Z 32 F80切槽 N0220G0 X25 Z 31快速定位 接近工件 N0230G94 X16 Z 31 F80切槽 N0240G72 W1 5 R0 5 每次进刀量 1 5mm 退刀 0 5mm N0250G72 P260 Q280 U0 1 W0 2 F50 外形轮廓粗车加工 X 方 向余量 0 1 N0260G0 Z 25外形轮廓精加工程序 N0270G01 X22 Z 25 F80 N0280X16 Z 31 N0290G70 P260 Q280 精车 G72 程序段 P260 Q280 外形轮廓 N0300G72 W1 5 R0 5 每次进刀量 1 5mm 退刀 0 5mm N0310G72 P320 Q350 U0 1 W0 2 F50 外形轮廓粗车加工 X 方 向余量 0 1 N0320G0 Z 38外形轮廓精加工程序 N0330G01 X22 Z 38 F80 N0340X16 Z 32 N0350X16 Z 31 N0360G70 P320 Q350 精车 G72 程序段 P320 Q350 外形轮廓 N0370G0 X25 Z 53快速定位 接近工件 N0380G94 X18 Z 53 F80切槽 N0390G94 X10 Z 53 F80切槽 N0400