數(shù)控車軸類零件的加工.doc

目 錄前言 2摘要 3第一章 緒論 1.1 數(shù)控機(jī)床的起源及定義 41.2 數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理 51.3 數(shù)控車刀具的選擇 7第二章 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的地位及應(yīng)用2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展82.2 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用 9第三章 軸類零件的加工3.1 零件圖12 3.3加工工藝卡片133.4加工程序14第四章 畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)18 致謝 19參考文獻(xiàn) 20摘要 本文主要介紹了數(shù)控機(jī)床及其發(fā)展過(guò)程和前景，講述了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)。并說(shuō)明了數(shù)控車加工零件的特點(diǎn)及其加工的注意事項(xiàng)。最后對(duì)零件進(jìn)行了分析，內(nèi)容包括數(shù)控加工零件工藝分析：刀具的選擇：程序的編制等。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床：車軸類零件：SIEMENS數(shù)控系統(tǒng)。第一章 緒論1.1數(shù)控機(jī)床的起源1948年，美帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出計(jì)算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。1949年，該公司在美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）伺服機(jī)構(gòu)研究室協(xié)助下，開(kāi)始數(shù)控機(jī)床研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，不久即開(kāi)始正式生產(chǎn)，于1957年正式投入使用。這是制造技術(shù)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)重大突破，標(biāo)志著制造領(lǐng)域中數(shù)控加工時(shí)代的開(kāi)始。數(shù)控加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)，這一發(fā)明對(duì)于制造行業(yè)而言，具有劃時(shí)代的意義和深遠(yuǎn)的影響。數(shù)控，即數(shù)字控制（NumericalControl,簡(jiǎn)寫(xiě)為NC）。數(shù)控技術(shù)，即NC技術(shù)，是指用數(shù)字化信息（數(shù)字量及字符）發(fā)出指令并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的技術(shù)。是近代發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制技術(shù)。目前，數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)支撐，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ)是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。數(shù)控機(jī)床（NumericalControlMachineTools)是指采用數(shù)字控制技術(shù)對(duì)機(jī)床的加工過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制的一類機(jī)床。1.2 數(shù)控車的組成和工作原理數(shù)控機(jī)床一般由輸入、輸出裝置、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服系統(tǒng)、檢測(cè)反饋裝置和機(jī)床主機(jī)等組成。、輸入輸出裝置 輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計(jì)算機(jī)。在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰；目前，使用鍵盤(pán)、磁盤(pán)等，大大方便了信息輸入工作。 輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機(jī)床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機(jī)床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時(shí)間后，再將輸出與原始資料作比較、對(duì)照，可幫助判斷機(jī)床工作是否維持正常。 、數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心與主導(dǎo)，完成所有加工數(shù)據(jù)的處理、計(jì)算工作，最終實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床各功能的指揮工作。它包含微計(jì)算機(jī)的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應(yīng)的軟件。 、可編程控制器 即PLC，它對(duì)主軸單元實(shí)現(xiàn)控制，將程序中的轉(zhuǎn)速指令進(jìn)行處理而控制主軸轉(zhuǎn)速；管理刀庫(kù)，進(jìn)行自動(dòng)刀具交換、選刀方式、刀具累計(jì)使用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止、準(zhǔn)停、切削液開(kāi)關(guān)、卡盤(pán)夾緊松開(kāi)、機(jī)械手取送刀等動(dòng)作；還對(duì)機(jī)床外部開(kāi)關(guān)（行程開(kāi)關(guān)、壓力開(kāi)關(guān)、溫控開(kāi)關(guān)等）進(jìn)行控制；對(duì)輸出信號(hào)（刀庫(kù)、機(jī)械手、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等）進(jìn)行控制。 、伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床本體之間的電傳動(dòng)聯(lián)系環(huán)節(jié)。主要由伺服電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)和位置檢測(cè)與反饋裝置等組成。伺服電動(dòng)機(jī)是系統(tǒng)的執(zhí)行元件，驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)則是伺服電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力源。、檢測(cè)反饋裝置 由檢測(cè)元件和相應(yīng)的電路組成，主要是檢測(cè)速度和位移，并將信息反饋于數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制以保證數(shù)控機(jī)床加工精度。 、機(jī)床主機(jī) 數(shù)控機(jī)床的主體，包括床身、主軸、進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。使用數(shù)控機(jī)床時(shí)，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫(xiě)成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)信息處理、分配，使各坐標(biāo)移動(dòng)若干個(gè)最小位移量，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，完成零件的加工。1.3 數(shù)控車刀具的選擇在金屬切削過(guò)程中，切削層金屬在刀具的作用下承受剪切滑移而塑性變形，刀具與工件、切屑之間擠壓與摩擦使刀具切削部分產(chǎn)生很高的溫度，在斷續(xù)切削加工中還會(huì)受到機(jī)械沖擊及熱沖擊的影響，加劇刀具的磨損，甚至使刀具破損，因此刀具切削部分的材料必須具備以下幾個(gè)條件。 1.較高的硬度和耐磨性 刀具切削部分的硬度必須高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。刀具材料在常溫下的硬度應(yīng)在62HRC以上。 2.足夠的強(qiáng)度和韌性 刀具在切削過(guò)度中承受很大的壓力，有時(shí)在沖擊和振動(dòng)條件下工作，要使刀具不崩刃和折斷，刀具材料必須具有足夠的強(qiáng)度和韌性，一般用抗彎強(qiáng)度表示刀具材料的強(qiáng)度，用沖擊值表示刀具材料的韌性。 3.較高的耐熱性 耐熱性指刀具材料在高溫下保持硬度、耐磨性、強(qiáng)度及韌性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指標(biāo)，這種性能也稱刀具材料紅硬性。 4.較好的導(dǎo)熱性 刀具材料的導(dǎo)熱系數(shù)越大，刀具傳出的熱量越多，有利于降低刀具的切削溫度和提高刀具的耐用度。 5.良好的工藝性 為便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工藝性能，如刀具材料的鍛造、軋制、焊接、切削加工和可磨削性、熱處理特性及高溫塑性變形性能，對(duì)于硬質(zhì)合金和陶瓷刀具材料還要求有良好的燒結(jié)與壓力成形的性能。第二章 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的地位及應(yīng)用2.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展自上世紀(jì)50年代以來(lái)，世界數(shù)控機(jī)床主要經(jīng)歷了數(shù)控NC（Numerical Control）和計(jì)算機(jī)數(shù)控CNC（Computer Numerical Control）2個(gè)階段。 數(shù)控NC階段主要經(jīng)歷了以下3代：第1代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代初年，系統(tǒng)全部采用電子管元件，邏輯運(yùn)算與控制采用硬件電路完成。 第2代數(shù)控系統(tǒng)，始于50年代末，以晶體管元件和印刷電路板廣泛應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)為標(biāo)志。第3代數(shù)控系統(tǒng)，始于60年代中期，由于小規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使其體積變小、功耗降低、可靠性提高,推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。 計(jì)算機(jī)數(shù)控CNC階段也經(jīng)歷了3代: 第4代數(shù)控系統(tǒng),始于70年代,當(dāng)首個(gè)采用小型計(jì)算機(jī)的CNC裝置芝加哥展覽會(huì)上露面時(shí),標(biāo)志著CNC技術(shù)的問(wèn)世。 第5代數(shù)控系統(tǒng),70年代后期,中、大規(guī)模集成電路技術(shù)所取得成就,促使價(jià)格低廉、體積更小、集成度更高、工作可靠的微處理器芯片的產(chǎn)生,并逐步應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。 第6代數(shù)控系統(tǒng),始于90年代初,受通用微機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展的影響,數(shù)控系統(tǒng)正朝著以個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)為基礎(chǔ),向著開(kāi)放化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面進(jìn)一步發(fā)展。 2.2 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用數(shù)控機(jī)床在汽車行業(yè)的應(yīng)用：隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在汽車發(fā)展中起著越來(lái)越重要的作用。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展推動(dòng)了汽車工業(yè)革命的進(jìn)程。汽車工業(yè)的發(fā)展既依賴于機(jī)床工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，又帶動(dòng)了機(jī)床工業(yè)的發(fā)展。汽車工業(yè)生產(chǎn)的每一個(gè)環(huán)節(jié)已經(jīng)離不開(kāi)數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床也需要汽車工業(yè)的支撐。汽車工業(yè)已成為機(jī)床消費(fèi)的主體，其比例已經(jīng)占到機(jī)床消費(fèi)總量的40%左右。 現(xiàn)今的汽車生產(chǎn)，新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期不斷縮短，成本也不斷降低，有資料顯示，十年前需要四年開(kāi)發(fā)周期的汽車產(chǎn)品；今天只需要兩年就可以完成。除了汽車制造商采用了先進(jìn)的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)方法，虛擬制造，同步工程等先進(jìn)開(kāi)發(fā)技術(shù)外，很重要的一點(diǎn)是得益于為汽車制造提供制造裝備的設(shè)備供應(yīng)商的努力，尤其是這些設(shè)備供應(yīng)商提供了各種數(shù)控機(jī)床，這些數(shù)控機(jī)床允許汽車制造商以最快的速度提供滿足市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。 1、 汽車工業(yè)生產(chǎn)的特點(diǎn)及數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 隨著社會(huì)的發(fā)展，人民生活水平的提高，億萬(wàn)家庭要求擁有自己的汽車，汽車走進(jìn)千家萬(wàn)戶。汽車生產(chǎn)量非常大，而且迫切要求降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。更重要的是提高汽車的品質(zhì)和質(zhì)量。 數(shù)控機(jī)床，精度高、生產(chǎn)效率高、性能穩(wěn)定、故障率低無(wú)故障時(shí)間長(zhǎng)、設(shè)備的可開(kāi)動(dòng)率高，重復(fù)加工方便等優(yōu)點(diǎn)倍受汽車行業(yè)用戶的青睞，在汽車制造業(yè)中應(yīng)用廣泛、處于主導(dǎo)地位。 數(shù)控車床在汽車制造業(yè)中主要用來(lái)加工軸類零件和盤(pán)類零件，如曲軸、凸輪軸、飛輪、前輪轂、后輪轂、制動(dòng)盤(pán)、一軸、二軸、齒輪、齒套、差殼等。而軸類零件和盤(pán)類零件占汽車零部件的主體。 數(shù)控機(jī)床在汽車工業(yè)中的廣泛應(yīng)用不僅提高了生產(chǎn)效率，保證了加工精度而且降低了生產(chǎn)成本。2、 數(shù)控機(jī)床在整車生產(chǎn)中的應(yīng)用 汽車整車生產(chǎn)的四條線，即沖壓、焊接、涂裝和總裝線，無(wú)一不用到數(shù)控機(jī)床。自動(dòng)化生產(chǎn)線中應(yīng)用最多的就是機(jī)械手和傳輸裝置，使工人裝配更方便快捷。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，也出現(xiàn)了一些完全不需要人干預(yù)的無(wú)人自動(dòng)化生產(chǎn)線，最典型、應(yīng)用最廣泛的應(yīng)該是自動(dòng)化車身前板生產(chǎn)線，完全由機(jī)器完成，不需人手持板件沖壓，減少了對(duì)人體的傷害。當(dāng)然，還有自動(dòng)化焊接機(jī)器人，在焊接車身時(shí)，焊接質(zhì)量高，而且焊接速度是人工焊接的百倍以上。最值得一提的是美國(guó)通用的無(wú)人汽車生產(chǎn)車間，整個(gè)生產(chǎn)車間不需工人，完全自動(dòng)運(yùn)行。 3、數(shù)控機(jī)床在汽車零部件生產(chǎn)中的應(yīng)用 一個(gè)轎車有一萬(wàn)多個(gè)零部件，沒(méi)有幾個(gè)零部件的生產(chǎn)和數(shù)控機(jī)床毫無(wú)關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)作為汽車的心臟，制造加工精度要求相當(dāng)高，而且制造工藝復(fù)雜。氣缸體是發(fā)動(dòng)機(jī)中的最大零件，也是其他零部件的支撐體。氣缸體先鑄造，再用數(shù)控機(jī)床銑“三孔四面” ，最后還要用數(shù)控機(jī)床精鏜缸筒?；钊彩窍辱T造，再數(shù)控加工，最后精磨。連桿先用滾鍛的工藝鍛造，再數(shù)控加工。曲軸的動(dòng)平衡要求很高，凸輪軸的凸輪型線精度要求很高，必須數(shù)控加工。發(fā)動(dòng)機(jī)上最復(fù)雜的氣缸蓋就更要用數(shù)控機(jī)床加工了。發(fā)動(dòng)機(jī)的油底殼采用薄鋼板沖壓而成，看似與數(shù)控機(jī)床無(wú)關(guān)，但是你可曾想過(guò)沖壓用的模具也是由數(shù)控機(jī)床加工出來(lái)的呢？變速箱最為汽車中最重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，擁有大量的齒輪和軸類零件。現(xiàn)在汽車制造中，變速箱中所有的齒輪和軸都由數(shù)控機(jī)床加工。數(shù)控機(jī)床在加工齒輪時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在常采用插齒、剃齒、滾齒等工藝加工齒輪，加工精度高，生產(chǎn)效率高。軸在加工成階梯軸后，還有銑鍵槽，拉花鍵等。這些都大大提高了配合精度。變速箱的殼體在鑄造完后，必須在數(shù)控加工中心中銑端面和軸孔，以保證各軸間的間距。就連凸緣的淬火也是在淬火機(jī)長(zhǎng)完成。 驅(qū)動(dòng)橋也是很重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)橋中的主減速器兩個(gè)準(zhǔn)雙曲面齒輪必須由數(shù)控機(jī)床加工。差速器中的錐齒輪也要用數(shù)控機(jī)床加工。橋殼在鑄造后還有銑端面及孔，端面上的幾個(gè)螺栓孔由專用機(jī)床一次加工完成?，F(xiàn)代汽車車身的美觀性越來(lái)越受到人們的重視。同時(shí)為了獲得更好的空氣動(dòng)力學(xué)以及碰撞安全，以減少行車阻力和提高安全性，使得汽車車身形狀越來(lái)越復(fù)雜，曲面高次方程越來(lái)越多?，F(xiàn)代車身雖然全部沖壓而成但是哪個(gè)沖壓也離不了數(shù)控加工中心。 在汽車中還有許多難加工的零部件，它們用普通機(jī)床往往無(wú)法加工。只能用數(shù)控機(jī)床加工。比如大批量汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，變速箱，底盤(pán)主要零部件需要中五軸的加工中心加工。 3、 數(shù)控機(jī)床在汽車工業(yè)中的應(yīng)用前景 隨著汽車工業(yè)和數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，我深信：數(shù)控機(jī)床會(huì)更加深入地應(yīng)用到汽車生產(chǎn)中，加速汽車工業(yè)發(fā)展，為汽車工業(yè)服務(wù)。汽車工業(yè)也會(huì)促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展。第三章 軸類零件的加工3.1 零件圖圖1.1 軸類零件圖圖1.1所示為杯軸零件的零件圖，其材料為45鋼，毛坯尺寸為80mmX155mm（直徑*長(zhǎng)），批量生產(chǎn)。3.2 加工工藝卡片零件圖號(hào)數(shù)控車床加工工序卡機(jī)床型號(hào)零件名稱軸類零件機(jī)床編號(hào)刀 具 表刀具號(hào)刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料刀具半徑補(bǔ)償值T0193正偏刀副偏角55硬質(zhì)合金0.2T02切槽刀刀寬4mm硬質(zhì)合金0.2T03螺紋刀刀型角60硬質(zhì)合金0.2T04鏜孔刀硬質(zhì)合金0.1麻花鉆20mm高速鋼工序工藝內(nèi)容刀具號(hào)主軸速/(r/min)進(jìn)給速度（單位）加工性質(zhì)程序號(hào) 1備料：80X155圓鋼共1件2夾右端，外露約95mm3麻花鉆鉆孔深至大于55mm麻花鉆300手動(dòng)4用1號(hào)刀車平斷面T0150010um/格手動(dòng)5粗車左端面外輪廓T015000.3mm/r自動(dòng)AA16精車左端面外輪廓T0112000.1mm/r自動(dòng)AA17粗車左端面內(nèi)輪廓T045000.3mm/r自動(dòng)AA28精車左端內(nèi)輪廓T0412000.1mm/r自動(dòng)AA29掉頭裝夾70外圓，外露約70mm10車右端面至長(zhǎng)度尺寸要求150mmT0150010um/格手動(dòng)11粗車右面外外輪廓，T015000.3mm/r自動(dòng)AA312精車右端面外輪廓T0112000.1mm/r自動(dòng)AA313粗、精加工退刀槽T034000.05mm/r自動(dòng)AA414粗、精加工M401.5螺紋T043002mm/r自動(dòng)AA515去毛刺、送檢17清理、防銹、入庫(kù)編制審核批準(zhǔn)共 頁(yè)第 頁(yè)3.4加工程序.左端外輪廓子程序BB1.SPFN10 G1 X70 Z2N20 Z-35 N30 G2 X70 Z-60 R20N40 G1 Z-86 N50 X72N60 M2.左端外輪廓主程序AA1.MPFN10 M43 M3 S500N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1N40 M8N50 G0 X82 Z2CYCLE95(BB1,0.8,0.1,0.2,0.2,0.2,0.1,0.1,1, , ,0.5)N60 G90 NG0 X100 Z100N70 M9N80 M5N90 M2.左端內(nèi)輪廓子程序BB2.SPFN10 G1 X44 Z2N20 Z-28N30 X32 Z-52N40 X16N50 M2.左端內(nèi)輪廓主程序AA2.MPFN10 M43 M3 S500N20 G90 G0 X100 Z100N30 T4N40 M8N50 G0 X28 Z2CYCLE95(BB2,0.8,0.1,0.1,0.1,0.1,0.05,0.05,3, , ,0.5)N60 G90 NG0 X100 Z100N70 M9N80 M5N90 M2.右端外輪廓子程序BB3.SPFN10 G1 X37.85 Z2N20 Z0N30 X39.85 Z-1N40 Z-39N50 X50N60 X70 Z-25N70 X72N80 M2.右端外輪廓主程序AA3.MPFN10 M43 M3 S500N20 G90 G0 X100 Z100N30 T1N40 M8N50 G0 X82 Z2CYCLE95(BB3,0.8,0.1,0.2,0.2,0.2,0.1,0.1,1, , ,0.5)N60 G90 NG0 X100 Z100N70 M9N80 M5N90 M2.右端切槽主程序AA4.MPFN10 M43 M3 S400N20 G90 G0 X100 Z100N30 T2N40 M8N50 G0 X52 Z-39N60 G1 X50 F0.3N70 X30 F0.05N80 X52 F0.3N90 Z-36N100 X30 F0.05N110 Z