畢業(yè)論文----數控車床加工工藝

1、<p>　　第一章 數控加工概述 </p><p><b>　　1.1數控加工原理</b></p><p>　　當我們使用機床加工零件時，通常都需要對機床的各種動作進行控制，一是控制動作的先后次序，二是控制機床各運動部件的位移量。采用普通機床加工時，這種開車、停車、走刀、換向、主軸變速和開關切削液等操作都是由人工直接控制的。采用自動

2、機床和仿形機床加工時，上述操作和運動參數則是通過設計好的凸輪、靠模和擋塊等裝置以模擬量的形式來控制的，它們雖能加工比較復雜的</p><p>　　零件，且有一定的靈活性和通用性，但是零件的加工精度受凸輪、靠模制造精度的影響，而且工序準備時間也很長。</p><p>　　采用數控機床加工零件時，只需要將零件圖形和工藝參數、加工步驟等以數字信息的形式，編成程序代碼輸入到機床控制系統(tǒng)中，再由其進

3、行運算處理后轉成驅動伺服機構的指令信號，從而控制機床各部件協(xié)調動作，自動地加工出零件來。當更換加工對象時，只需要重新編寫程序代碼，輸入給機床，即可由數控裝置代替人的大腦和雙手的大部分功能，控制加工的全過程，制造出任意復雜的零件。數控加工的原理如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 數控加工原理框圖</p><p>　　1.2數控加工的特點</p><p>

4、　　總的來說，數控加工有如下特點：</p><p>　　(1) 自動化程度高，具有很高的生產效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數控機床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數控加工減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，有效地提高了生產效率。</p><p>　　(2) 對加工對象的適應性強。改變加工對象

5、時，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復雜的調整，從而縮短了生產準備周期。</p><p>　　(3) 加工精度高，質量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之間，不受零件復雜程度的影響。由于大部分操作都由機器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時精密控制的機床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數控加工的精度。</p><p&g

6、t;　　(4) 易于建立與計算機間的通信聯絡，容易實現群控。由于機床采用數字信息控制，易于與計算機輔助設計系統(tǒng)連接，形成CAD/CAM一體化系統(tǒng)，并且可以建立各機床間的聯系，容易實現群控。</p><p>　　第二章、數控加工工藝分析</p><p>　　2.1機床的合理選用</p><p>　　數控機床通常最適合加工具有以下特點的零件：</p>&l

7、t;p>　　1）多品種、小批量生產的零件或新產品試制中的零件。</p><p>　　2）輪廓形狀復雜，或對加工精度要求較高的零件。</p><p>　　3）用普通機床加工時需用昂貴工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件。</p><p>　　4）需要多次改型的零件。</p><p>　　5）價值昂貴，加工中不允許報廢的關鍵零件。</p

8、><p>　　6）需要最短生產周期的急需零件。</p><p>　　2.2數控加工零件的工藝性分析</p><p>　　（1）零件圖上尺寸數據的給出，應符合程序編制方便的原則</p><p>　?。?）零件各加工部位的結構工藝性應符合數控加工的特點</p><p>　　2.3加工方法的選擇與加工方案的確定</p>

9、;<p>　　（1）加工方法的選擇</p><p>　　加工方法的選擇原則是：同時保證加工精度和表面粗糙度的要求。此外，還應考慮生產率和經濟性的要求，以及現有生產設備等實際情況。</p><p>　　（2）確定加工方案的原則</p><p>　　零件上精度要求較高的表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對于這些表面，要根據質量要求、機

10、床情況和毛坯條件來確定最終的加工方案。</p><p>　　確定加工方案時，首先應該根據主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達到這些要求所需要的加工方法。此時要考慮到數控機床使用的合理性和經濟性，并充分發(fā)揮數控機床的功能。原則上數控機床僅進行較復雜零件重要基準的加工和零件的精加工。</p><p>　　2.4工藝與工步的劃分</p><p><b>

11、;　?。?）工序的劃分</b></p><p>　　1）以零件的裝夾定位方式劃分工序</p><p>　　由于每個零件結構形狀不同，各個表面的技術要求也不同，所以在加工中，其定位方式就各有差異。一般加工零件外形時，以內形定位；在加工零件內形時以外形定位?？筛鶕ㄎ环绞降牟煌瑏韯澐止ば颉?lt;/p><p>　　2）按粗、精工序劃分加工</p>

12、<p>　　根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來進行劃分工序，即先進行粗加工，再進行精加工。此時可以使用不同的機床或不同的刀具進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件的某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其它表面。</p><p>　　為了減少換刀次數，縮短空行程運行時間，減少不必要的定位誤差，可以按照使用相同刀具來集中加工工序的方法來進行零件的加工工序劃分。盡可

13、能使用同一把刀具加工出能加工到的所有部位，然后再更換另一把刀具加工零件的其它部位。在專用數控機床和加工中心中常常采用這種方法。</p><p><b>　?。?）工步的劃分</b></p><p>　　工步的劃分主要從加工精度和生產效率兩方面來考慮。在一個工序內往往需要采用不同的切削刀具和切削用量對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述復雜的零件，在工序內又細分為工步

14、。工步劃分的原則是：</p><p>　　1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分開進行。</p><p>　　2）對于既有銑削平面又有鏜孔加工表面的零件，可按先銑削平面后鏜孔進行加工。因為按此方法劃分工步，可以提提高孔的加工精度。因為銑削平面時切削力較大，零件易發(fā)生變形。先銑平面后鏜孔，可以使其有一段時間恢復變形，并減少由此變形引起對孔的精度的影

15、響。</p><p>　　3）按使用刀具來劃分工步。某些機床工作臺的回轉時間比換刀時間短，可以采用按使用刀具劃分工步，以減少換刀次數，提高加工效率。</p><p>　　2.5零件的安裝與夾具的選擇</p><p>　?。?）定位安裝的基本原則</p><p>　　1）力求設計基準、工藝基準和編程計算基準統(tǒng)一。</p><

16、p>　　2）盡量減少裝夾次數，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。</p><p>　　3）避免采用占機人工調整加工方案，以便能充分發(fā)揮出數控機床的效能。</p><p>　?。?）選擇夾具的基本原則</p><p>　　數控加工的特點對夾具提出了兩點要求：一是要保證夾具的坐標方向要與機床的坐標方向相對固定不變；二是要協(xié)調零件的和機床坐標系的尺寸關系

17、。除此之外，還應該考慮以下幾點：</p><p>　　1）當零件加工批量不大時，應該盡量采用組合夾具、可調式夾具或其它通用夾具，以縮短生產準備時間，節(jié)省生產費用。</p><p>　　2）在成批生產時才考慮使用專用夾具。</p><p>　　3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短數控機床的停頓時間。</p><p>　　4）夾具上各零部件應

18、該以不妨礙機床對零件各表面的加工。夾具要敞開，其定位夾緊機構的元件不能影響加工中的走刀運行。</p><p>　　2.6刀具的選擇與切削用量的確定</p><p><b>　?。?）刀具的選擇</b></p><p>　　數控加工的刀具材料，要求采用新型優(yōu)質材料，一般原則是盡可能選用硬質合金；精密加工時，還可選擇性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼

19、和金剛石刀具，并應優(yōu)選刀具參數。</p><p>　?。?）切削用量的確定</p><p>　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也應該考慮加工成本。半精加工和精加工時，一般應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率和經濟性和加工成本。</p><p>　　1）確定切削深度t（mm）。</p><p>　　在機床、工件和

20、刀具剛度允許的情況下，應以最少的進給次數切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生產效率。</p><p>　　2）確定切削速度V（m/min）。</p><p>　　加大切削速度，也能提高生產效率。但提高生產效率的最有效措施還是應盡可能采用大的切削深度t。</p><p>　　3）確定進給速度f（mm/min或mm/r）。</p><p&

21、gt;　　進給速度是數控機床切削用量中的重要參數。主要根據零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具與零件的材料性質來選取。當加工精度和表面粗糙度要求高時，進給速度f應該選擇得小些。最大進給速度受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能決定，并與數控系統(tǒng)脈沖當量的大小有關。</p><p>　　2.7對刀點和換刀點的確定</p><p>　　選擇對刀點的原則是：</p><p>　?。?/p>

22、1）選擇的對刀點便與數學處理和簡化程序編制；</p><p>　?。?）對刀點在機床上容易校準；</p><p>　?。?）加工過程中便于檢查；</p><p>　　（4）引起的加工誤差小。</p><p>　　2.8工藝加工路線的確定</p><p>　　確定工藝加工路線的原則是：</p><p&

23、gt;　?。?）保證零件的加工精度和表面粗糙度；</p><p>　?。?）方便數值計算，減少編程工作量；</p><p>　?。?）縮短加工運行路線，減少空運行行程。</p><p>　　在確定工藝加工路線時，還要考慮零件的加工余量和機床、刀具的剛度，需要確定是一次走刀，還是多次走刀來完成切削加工，并確定在數控銑削加工中是采用逆銑加工還是順銑加工等。</p&

24、gt;<p>　　第三章 數控車床加工實例</p><p>　　注：材料為45號鋼無熱處理及硬度要求</p><p>　　3.1 零件圖樣分析</p><p>　　1．材料選45#中碳熱扎鋼，無熱處理及硬度要求的熱扎鋼</p><p>　　2．成型表面組成：由圓柱面、圓錐面、球面、圓弧面以及螺紋面組成。各表面均無精度要求以及

25、表面粗糙度要求，用數控車削均可完成。</p><p>　　3．軸段右側有兩段順逆圓弧，應選用機械間隙補償的數控機床去完成。</p><p><b>　　3.2工藝措施</b></p><p>　　1．無尺寸精度要求及表面粗糙度要求，一般取表面粗糙度為七級精度，使用中等精度數控CJK6140即可保證零件的加工要求，編程時，直接帶入具體尺寸。<

26、;/p><p>　　2．軸段右側有兩段順逆圓弧，應選用帶機械間隙補償的數控機床去完成。</p><p>　　3．各成型表面連接無復雜程度中等，不須用可轉位刀片，用一般車削硬質合金刀即可。</p><p>　　4．選毛坯件：45#碳熱扎圓鋼，取22X230mm</p><p>　　5．數控加工前先在普床上完成外圓的準備加工，使之為21mm，同時獲得

27、工件的回轉軸線、再平端面。</p><p>　　3.3 確定定位基準和裝夾方式</p><p><b>　　1．定位基準：</b></p><p>　　X方向：坯件回轉軸線</p><p><b>　　Z方向：坯件端面</b></p><p>　　設計基準和定位基準與工藝基準

28、三者重合；在相應加工之前基準端面要先加工。</p><p>　　2．裝夾方式：三爪自定心卡盤，手工夾緊夾持端。對坯料多余部分插入主軸內部，加工時依次完成四根軸的加工。在數控機床上分別加工各成型面，最后用切割刀切除。</p><p>　　綜上所述，首先在普床上平端面、加工外圓去除表面的余量達到要求，然后把工件放到數控車床上確定左段用三爪自定心卡盤夾持，加工圓球、圓弧、圓錐、倒角、退刀槽及螺紋

29、，最后用切割刀切斷即可完成。</p><p><b>　　3．裝夾圖如下：</b></p><p>　　3.4 加工路線及進給路線</p><p><b>　　1．粗車外表面</b></p><p>　　先平端面，然后遵循由粗到精，從右到左（由近到遠）的加工原則；加工時從右到左粗車各面，粗車時留精加

30、工余量0.25mm。加工時用復合固定循環(huán)中的軸向粗車循環(huán)指令（G73）自動完成加工，以減少計算時間，方面編程。加工路線如圖所示，用一把刀即可完成所以內容。</p><p><b>　　2．精車外表面</b></p><p>　　編程時用G70指令對應G73指令進行精車，一刀完成。走刀路線如上圖所示。</p><p><b>　　3．槽

31、加工</b></p><p>　　一刀完成。走刀路線如下圖所示</p><p><b>　　4．螺紋加工</b></p><p>　　由于螺紋系易損面，應后加工。編程時可用G92螺紋循環(huán)指令完成加工。走刀路線如下圖所示：</p><p>　　5．最后用切斷刀切斷。</p><p>&l

32、t;b>　　3.5 刀具選擇</b></p><p>　　刀具材料為硬質合金，經幾何分析sina=OC/OK=6.5/7.5=0.866得到a=60度，Kr大于30為安全。</p><p>　　（1）粗車時循環(huán)車削輪廓——取一般硬質合金90度右偏刀，從右向左車外廓，副偏角為55度，取nk較大的刀以防止干涉，取刀桿直徑D=20mmX20mm。</p><

33、p>　?。?）精車輪廓——用硬質合金90度右偏刀，刀尖尖角為55度，刀桿D=20mmX20mm，為保證刀尖圓角半徑r小于結構上最小圓弧半徑，取r=0.15~0.2mm。</p><p>　　（3）切槽刀：切削刀寬為4mm，刀柄D=20mmX20mm。</p><p>　?。?）螺紋刀：使用60度外螺紋硬質合金右刀，刀柄20mmX20mm。</p><p>　　

34、（5）切割刀：切削刃寬為4mm，刀柄D=25mmX25mm</p><p>　　（6）將以上所選定的刀具參數填入如下數控加工刀具卡。</p><p><b>　　3.6工藝卡片 </b></p><p>　　3.7 切削用量選擇</p><p>　　1．背吃刀量（查課本P136表4-3，精車余量查P133表4-2）&l

35、t;/p><p>　　外廓： 粗車背吃刀量3.0mm</p><p>　　精車余量背吃刀量0.25mm</p><p>　　螺紋： 粗車背吃刀量0.4mm 循環(huán)依次減少</p><p>　　精車余量背吃刀量0.1mm</p><p>　　2．主軸轉速（查課本表4-3并參閱機床手冊中“主軸轉速”）</p&

36、gt;<p>　　該零件的加工面由圓柱、圓錐、螺紋、球面等表面組成，因為工件材料為45#中碳鋼。</p><p>　　第四章、數控車加工操作流程</p><p><b>　　4.1、開機</b></p><p><b>　　打開電源開關。</b></p><p><b>　　

37、打開數控機床開關。</b></p><p>　　按機床操作面板上[NC啟動]按鈕。</p><p>　　稍等一點時間，再按[NC準備好]按鈕。</p><p><b>　　回零。</b></p><p>　?、畔劝碵X手輪方式]，再按[×100手輪倍率]，逆時針轉動[FANUC手輪]，使刀架向X方向

38、移動一段距離；再按[Z手輪方式]，逆時針轉動[FANUC手輪]，使刀架向Z方向移動一段距離。</p><p>　?、瓢碵回零方式]按鈕，再按[←Z軸 ↑X軸 ↓X軸 →Z軸]中[↓X軸]、[→Z軸]按鈕。</p><p>　?、前碵POS]按鈕，屏幕上出現(X0.000 Z0.000)，表示機床已經回零。</p><p><b>　　啟動主軸&

39、lt;/b></p><p>　　⑴按[編輯方式]，再按[PROG]編程按鈕，編幾個程序段，如</p><p><b>　　O0011；</b></p><p><b>　　M03S500；</b></p><p><b>　　T0101；</b></p>

40、<p><b>　　⑵按[單段]。</b></p><p>　　⑶按[自動方式]，再按[循環(huán)啟動]，機床主軸運轉。 </p><p>　?、劝碵主軸停止]鍵，機床停止轉動。</p><p>　　4.2、參考工藝分析</p><p><b>　　4.3、編程</b></p>&

41、lt;p>　　注意：編程時，如果出現錯誤，把光標移到出錯的程序段處，用[CAN]擦除，再重新編程；如果對程序段的某個內容要進行修改，則可在下面編上某個正確的內容，然后按[替代]鍵，修改編程；按[OEB]鍵出現（；）；按[INPUT]按鈕把整個程序段輸入編程處。</p><p><b>　　4.4、模擬</b></p><p>　　模擬主要檢驗編程的正確與否。操作

42、步驟：</p><p>　　1、按[CSTM/GR]按鈕，出現模擬框圖形；</p><p>　　2、按[機床鎖]按鈕，再按[自動方式]以及[循環(huán)啟動]按鈕。</p><p>　?。ㄗⅲ耗M以后，要求重新回零，如果自己能確定編程的正確與否，可不用模擬，以節(jié)省加工時間，提高加工效率。）</p><p>　　4.5、用試刀法對刀</p>

43、<p>　　1、用三爪卡盤把毛坯的右端夾緊。</p><p><b>　　2、裝刀。</b></p><p>　　⑴當刀架離工件比較遠時，可按[×100手輪倍率]及[X手輪方式]或[Z手輪方式]，轉動[FANUC手輪]，使刀架靠近工件。</p><p>　　⑵把外圓車刀裝在1號刀位上。試切時，若有凸臺或凹坑，證明刀尖與工

44、件軸線不等高，可通過調整墊刀片厚度，使刀尖嚴格地與工件軸線等高。</p><p>　　3、試切法對外圓車刀</p><p>　?、艑軸。按[×100手輪倍率]及[X手輪方式]，逆時針轉動[FANUC手輪]，沿X方向較快進給靠近工件，再按[×10手輪倍率]，用較慢的進給速度車端面，車完端面后，順時針轉動[FANUC手輪]，沿X方向退回，按[主軸停]按鈕，停機。按[OFS

45、ET]按鈕，移動[←↑↓→]按鈕，在屏幕出現[磨損/外形]時，把光標定位在[G 01 U 0.000 W 0.000]的[W 0.000]處；在下邊[> ]處，輸入Z0，再按[刀具測量]按鈕，按顯示器的[測量]鍵，在原先[W 0.000]的地方就變成[W —665.848]，Z方向對刀完畢。</p><p>　?、茖軸。選較小的切削深度，按[×10手輪倍率]及[Z手輪方式] ，逆時

46、針轉動[FANUC手輪]，車大約10~15mm長的距離，再順時針轉動[FANUC手輪]，把車刀退至離工件約90mm左右，（防止轉動刀架時，刀具碰到工件），按[主軸停]按鈕，停機。測出所車工件的直徑d為32.2mm，在下邊[> ]處，輸入X32.2，按[刀具測量]按鈕，再按顯示器上相對應的[測量]鍵，在原先[U 0.000]的地方就變成[U —408.340]。</p><p><b>　　4、輸

47、入磨耗值。</b></p><p>　　按[磨損/外形]的磨損下邊的鍵，出現[偏置/磨損]時，先用光標移動在W01的U值上，輸入磨耗值0.5mm。</p><p>　　4.6、自動循環(huán)加工</p><p>　　1、粗加工及半精加工</p><p>　　⑴按[編輯方式]，再按[PROG]編程按鈕，出現O0001程序；</p&g

48、t;<p>　?、瓢碵自動加工]，再按[單段]，把[進給倍率]打到[×60]處，再按[加工循環(huán)]，機床開始單段循環(huán)加工，當車刀走完一段程序段后，[加工循環(huán)]指示燈滅，需再按[加工循環(huán)]，使程序繼續(xù)往下運行。</p><p>　?、钱敵绦蛞淮芜\行結束后，可把[進給倍率]打到[×80]或[×100]處，并取消[單段]，使工件連續(xù)循環(huán)加；當粗加工循環(huán)結束后，進入半精加工循環(huán)時

49、，可按[轉速升]，并把[進給倍率]打到處。</p><p>　?、燃庸ね戤?，用千分尺進行測量，如果尺寸沒達到要求，則需進行精加工。</p><p><b>　　2、精加工</b></p><p>　?、湃绻们Х殖邷y量尺寸還大0.3mm，則修改磨耗值（0.5—0.3）為0.2mm，在[偏置/磨損]時，先用光標移動在W01的U值上，輸入磨耗值0.

50、2mm。</p><p>　?、瓢碵自動加工]，再按[加工循環(huán)]，機床開始循環(huán)精加工。如果尺寸還大一點，只要再修改磨耗值即可。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　書籍：（1）張超英等,數控機床加工工藝、編程及操作實訓,高等教育出版社，2003，9</p><p>　?。?）倪森壽，機械制造

51、基礎，高等教育出版社，2005，1 </p><p>　?。?）陳立德，機械設計基礎，高等華教育出版社，2004，7</p><p>　?。?）李一民，數控機床,東南大學出版社,2005，7</p><p>　?。?）隋秀凜，現代制造技術，高等教育出版社，2002，11</p><p>　?。?）于榮賢等，機械制圖與計算機繪圖，機械工業(yè)出版社