數(shù)控車(chē)床的刀具與加工工藝數(shù)控技術(shù)畢業(yè)論文

1、數(shù)控車(chē)床的刀具與加工工藝目錄摘要- 2 -第一章、數(shù)控概述- 3 -1.1.數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介- 3 -1.2.數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)- 3 -1.3.數(shù)控機(jī)床的組成- 3 -1.4.數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)- 4 -第二章、數(shù)控刀具的選用- 5 -2.1.數(shù)控機(jī)床的刀具特點(diǎn)- 5 -2.2.刀具材料- 5 -2.3.數(shù)控刀具的選擇- 6 -第三章、數(shù)控加工工藝分析- 6 -3.1.數(shù)控加工工藝概念- 6 -3.2.數(shù)控加工工藝過(guò)程- 7 -3.3.數(shù)控加工工藝內(nèi)容- 7 -3.4.工序與工布的劃分- 7 -四、數(shù)控機(jī)床的技術(shù)發(fā)展- 8 -結(jié)論- 9 -參考文獻(xiàn)- 9 -后記- 10 -摘要數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基

2、礎(chǔ)，它是綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)檢測(cè)、精密機(jī)械制造和管理信息等技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的高新科技。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。本文主要討論數(shù)控車(chē)床的概述，數(shù)控機(jī)床刀具的選用及加工工藝和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控機(jī)床的概述、數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及組成和數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)控機(jī)床刀具的特點(diǎn)及其選擇、加工工藝分析過(guò)程及內(nèi)容、工序及工步的劃分以及數(shù)控機(jī)床的發(fā)展等。關(guān)鍵字：數(shù)控技術(shù) 機(jī)床 刀具 加工工藝第一章、數(shù)控概

3、述1.1.數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。數(shù)控機(jī)床種類(lèi)繁多，由數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)去控制各運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作，主要用于軸類(lèi)和盤(pán)類(lèi)回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點(diǎn)，適合中小批量形狀復(fù)雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。1.2.數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)：1、加工精

4、度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；2、可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件；3、加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；4、機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的35倍）；5、機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度；6、對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。1.3.數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分組成：1、主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。2、數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、crt顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字

5、化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。3、驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線(xiàn)、平面曲線(xiàn)和空間曲線(xiàn)的加工。4、輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。5、編程及其他附屬設(shè)備，可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。1.4.數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢(shì)高速、精密、復(fù)

6、合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)，近幾年來(lái)，在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績(jī)。主要表現(xiàn)在以下方面。1、機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車(chē)復(fù)合、車(chē)銑復(fù)合、車(chē)-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車(chē)磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高?！耙慌_(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。2、智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高

7、精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過(guò)程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段，智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。3、機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線(xiàn)更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線(xiàn)進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加工中心、車(chē)銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用。4、精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來(lái)的絲級(jí)（0.01mm）提升到目前的微米級(jí)（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05m左右。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)

8、到0.05m左右，形狀精度可達(dá)0.01m左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)（0.001m）。通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù)，提高機(jī)床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。5、功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線(xiàn)電機(jī)，高性能的直線(xiàn)滾動(dòng)組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。第二章、數(shù)控刀具的選用2.1.數(shù)控機(jī)床的

9、刀具特點(diǎn)數(shù)控加工對(duì)刀具的要求不僅精度高、強(qiáng)度大、剛度好、壽命長(zhǎng)。而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。切削刀具由傳統(tǒng)的機(jī)械工具實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶(hù)的低級(jí)階段向面向用戶(hù)、面向使用的高級(jí)階段的飛躍，成為用戶(hù)可利用的專(zhuān)業(yè)化的社會(huì)資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過(guò)渡到全面進(jìn)入“三高一專(zhuān)（高效率、高精度、高可靠性和專(zhuān)用化）”的數(shù)控刀具時(shí)代，實(shí)現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍。成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果

10、的結(jié)晶。2.2.刀具材料數(shù)控車(chē)床使用的刀具材料一般為高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金和陶瓷。在數(shù)控切削加工時(shí)，數(shù)控刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和摩擦，數(shù)控刀具在高溫下進(jìn)行切削的同時(shí)，還承受切削力、沖擊和振動(dòng)，因此數(shù)控刀具材料應(yīng)滿(mǎn)足以下基本條件：1、硬度：刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度應(yīng)在62hrc以上，并要求保持較高的高溫硬度。2、耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映。3、強(qiáng)度和韌性：一種好的刀具材料，應(yīng)根據(jù)它的使用要求，兼顧硬度和耐磨性?xún)煞矫娴男阅?，有所?cè)重。滿(mǎn)足高切削力、沖擊和振動(dòng)的條件。4、耐熱性：

11、數(shù)控刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強(qiáng)度和韌性，并有良好的抗擴(kuò)散、抗氧化能力。5、導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)：在其他條件相同的情況下，刀具材料的熱導(dǎo)率越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線(xiàn)膨脹系數(shù)小，則可減少刀具的熱變形。6、工藝性：為了便于制造，要求數(shù)控刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊、切削加工和可耐磨性、熱處理特性。材料的高溫特性對(duì)熱軋刀具十分重要。2.3.數(shù)控刀具的選擇1、刀片形狀的選擇：正型（前角）刀片：對(duì)于內(nèi)輪廓加工，小型機(jī)床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型（前角）刀片，對(duì)于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差

12、時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。2、一般外圓車(chē)削常用80凸三角形、四方形和80菱形刀片；仿形加工用55、35菱形和圓形刀片；在機(jī)床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。3、前角的作用。大負(fù)前角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度大，以適應(yīng)斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件。大正前角用于：切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工材料及機(jī)床剛性差時(shí)。4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強(qiáng)度高時(shí)。大后角用于：切削軟材料；切削易加工硬化的材料。5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削細(xì)而長(zhǎng)的工件；機(jī)床剛性差時(shí)。小主偏角用于：工件硬度高，切削溫度大時(shí)；大直

13、徑零件的粗加工；機(jī)床剛性高時(shí)。6、副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為515。7、刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時(shí)，切削開(kāi)始點(diǎn)的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車(chē)削時(shí)為35。第三章、數(shù)控加工工藝分析3.1.數(shù)控加工工藝概念數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過(guò)程中。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來(lái)的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。3.2.數(shù)控加工工藝過(guò)程是利用切削工具在數(shù)控機(jī)床上直接改變加工對(duì)象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或

14、半成品的過(guò)程。3.3.數(shù)控加工工藝內(nèi)容1、選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容。2、對(duì)零件圖樣進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析。3、零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定。4、數(shù)控加工工藝方案的制定。5、工步、進(jìn)給路線(xiàn)的確定。6、選擇數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型。7、刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計(jì)。8、切削參數(shù)的確定。9、加工程序的編寫(xiě)、校驗(yàn)與修改。10、首件試切加工與現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題處理。.3.4.工序與工布的劃分3.4.1.工序的劃分在數(shù)控機(jī)床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應(yīng)根據(jù)圖樣，考慮是否可以在一臺(tái)機(jī)床上完成整個(gè)零件的加工工作。若不能，則應(yīng)決定其中那一部分在數(shù)控機(jī)床上加工，那一部分在

15、其他機(jī)床上完成。一般工序劃分有以下幾種方式： 1、按零件裝卡定位方式劃分工序：由于每個(gè)零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各加工表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時(shí)，其定位方式則各有差異。一般加工外形時(shí)，以?xún)?nèi)形定位；加工內(nèi)形時(shí)又以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來(lái)劃分工序。2、按粗、精加工劃分工序：根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來(lái)劃分工序時(shí)，可按粗、精加工分開(kāi)的原則來(lái)劃分工序，即先粗加工再精加工。此時(shí)可用不同的機(jī)床或不同的刀具進(jìn)行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。3、按所用刀具劃分工序：為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時(shí)間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的

16、方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專(zhuān)用數(shù)控機(jī)床和加工中心中常采用這種方法。3.4.2.工步的劃分主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個(gè)工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對(duì)不同的表面進(jìn)行加工。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。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后精加工分開(kāi)進(jìn)行。2、對(duì)于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時(shí)間恢復(fù)，可減少由變形引起的對(duì)孔的精度的影響。3、按刀具劃分工步。某些機(jī)床工作臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí)間比換刀時(shí)間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀

17、次數(shù)，提高加工生產(chǎn)率?？傊?，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求等情況綜合考慮。四、數(shù)控機(jī)床的技術(shù)發(fā)展機(jī)械設(shè)備最早的控制裝置是手動(dòng)控制器。目前，繼電器接觸器控制仍然是我國(guó)機(jī)械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機(jī)電動(dòng)機(jī)控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運(yùn)性能大為改善，而且減少了機(jī)械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機(jī)電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉的自

18、動(dòng)化裝置順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制器可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計(jì)算機(jī)控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點(diǎn)，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用日益廣泛，井進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動(dòng)編程系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、制造一體化是機(jī)械制造一體化的高級(jí)階段，可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的全部自動(dòng)化。 綜上所述，機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來(lái)越顯示出強(qiáng)大的威力。生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對(duì)產(chǎn)品性能要求越來(lái)越高，產(chǎn)品改型頻繁，采用多品種小批量生產(chǎn)方式的企業(yè)越來(lái)越多，這就要求數(shù)控機(jī)床向高速化、高招度化、復(fù)合化、系統(tǒng)化、智能化發(fā)展。結(jié)論通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)大學(xué)書(shū)本上所學(xué)的數(shù)控知識(shí)有了一次全面的綜合了解，例如：數(shù)控技術(shù)概術(shù)、刀具的選擇及工藝分析等，這些對(duì)今后工作都有很大的幫助。數(shù)控技術(shù)是未來(lái)制造業(yè)不可缺少的一部分，將在經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的今天發(fā)揮重要作用，作為跨世紀(jì)的新一代，我