數(shù)控機床軸類零件加工工藝設(shè)計

...wd......wd......wd...畢業(yè)論文設(shè)計〔數(shù)控車床軸類零件加工工藝〕學校常州鐵道高等職業(yè)技術(shù)學校專業(yè)機電一體化技術(shù)姓名張麗娟學號18數(shù)控機床軸類零件加工工藝摘要.........................................................................................................................3第一章概述...........................................................................................................3第二章零件圖車削加工工藝分析.................................................................42.1數(shù)控加工工藝基本特點.................................................................................52.2設(shè)備選擇............................................................................................................62.3確定零件的定位基準和裝夾方式...........................................................62.3.1粗基準選擇原那么.............................................................................................62.3.2精基準選擇原那么.........................................................................................62.3.3定位基準..........................................................................................................62.3.4裝夾方式...........................................................................................................62.4加工方法的選擇和加工方案確實定...............................................................82.4.1加工方法的選擇.........................................................................................82.4.2加工方案確實定...........................................................................................82.5工序與工歩的劃分.............................................................................................82.5.1按工序劃分.............................................................................................82.5.2工歩的劃分...................................................................................................82.6確定加工順序及進給路線................................................................................82.6.1零件加工必須遵守的安排原那么......................................................................82.6.2進給路線........................................................................................................92.7刀具的選擇.......................................................................................................102.8切削用量選擇...................................................................................................112.8.1背吃刀量的選擇.............................................................................................112.8.2主軸轉(zhuǎn)速的選擇...........................................................................................112.8.3進給速度的選擇...........................................................................................112.9編程誤差及其控制.........................................................................................132.9.1編程誤差.......................................................................................................132.9.2誤差控制.......................................................................................................13第三章.編程中工藝指令的處理.............................................................................143.1常用G指令代碼功能表...................................................................................143.2常用M指令代碼功能表...................................................................................14第四章程序編制及模擬運行、零件加工或精度自檢..................................154.1程序編制........................................................................................................174.2模擬運行..........................................................................................................174.3零件加工.............................................................................................................184.4精度自檢............................................................................................................18完畢語........................................................................................................................18參考文獻....................................................................................................................18摘要世界制造業(yè)轉(zhuǎn)移，中國正逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經(jīng)進入開展的高技術(shù)密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重化工業(yè)開展中期。由于數(shù)控機床綜合應(yīng)用了電子計算機、自動控制、伺服系統(tǒng)、精細檢測與新型機械構(gòu)造等方面的技術(shù)成果，具有高的高柔性、高精度與高度自動化的特點，因此，采用數(shù)控加工手段，解決了機械制造中常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至無法解決的單件、小批量，特別是復(fù)雜型面零件的加工，應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)是機械制造業(yè)的一次技術(shù)革命，使機械制造的開展進入了一個新的階段，提高了機械制造業(yè)的制造水平，為社會提供高質(zhì)量，多品種及高可靠性的機械產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是數(shù)字程序控制數(shù)控機械實現(xiàn)自開工作的技術(shù)。它廣泛用于機械制造和自動化領(lǐng)域，較好地解決多品種、小批量和復(fù)雜零件加工以及生產(chǎn)過程自動化問題。隨著科技的迅猛開展，自動控制技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機床、機器人以及各類機電一體化設(shè)備上。同時，社會經(jīng)濟的飛速開展，對數(shù)控裝置和數(shù)控機械要求在理論和應(yīng)用方面有迅速的開展和提高。數(shù)控加工和編程畢業(yè)設(shè)計是數(shù)控專業(yè)教學體系中構(gòu)成數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成局部，通過畢業(yè)設(shè)計使我們學會了對相關(guān)學科中的基本理論、基本知識進展綜合運用，同時使對本專業(yè)有較完整的、系統(tǒng)的認識，從而到達穩(wěn)固、擴大、深化所學知識的目的，培養(yǎng)和提高了綜合分析問題和解決問題的能力，以及培養(yǎng)了科學的研究和創(chuàng)造能力。數(shù)控加工工藝是數(shù)控編程與操作的根基，合理的工藝是保證數(shù)控加工質(zhì)量發(fā)揮數(shù)控機床的前提條件，從數(shù)控加工的實用角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實際生產(chǎn)為根基，以掌握數(shù)控加工工藝為目標，在介紹數(shù)控加工切削根基，數(shù)控機床刀具的選用，數(shù)控加工的定位與裝夾以及數(shù)控加工工藝根基等基本知識的根基上，分析了數(shù)控車削的加工工藝。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工、數(shù)控編程、工藝分析第一章概述數(shù)控技術(shù)是綜合了計算機、自動控制、電機、電氣傳動、測量、監(jiān)控、機械制造等學科領(lǐng)域最新成果而形成的一門邊緣科學技術(shù)。在現(xiàn)代機械制造領(lǐng)域中，數(shù)控技術(shù)已成為核心技術(shù)之一，是實現(xiàn)柔性制造〔FlexibleManufacturing，F(xiàn)M〕、計算機集成制造〔ComputerIntegratedManufacturing，CIM〕、工廠自動化〔FactoryAutomation，F(xiàn)A〕的重要根基技術(shù)之一。數(shù)控技術(shù)較早地應(yīng)用于機床裝備中，本書中的數(shù)控技術(shù)具體指機床數(shù)控技術(shù)。國家標準(GB8129—87)把機床數(shù)控技術(shù)定義為“用數(shù)字化信息對機床運動及其加工過程進展控制的一種方法〞，簡稱數(shù)控(NumericalControl，NC)。數(shù)控機床就是采用了數(shù)控技術(shù)的機床。國際信息處理聯(lián)盟(internationalfederationofinformationprocessing)第五技術(shù)委員會對數(shù)控機床作了如下定義：“數(shù)控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用代碼，或其它符號編碼指令規(guī)定的程序。〞換言之，數(shù)控機床是一種采用計算機，利用數(shù)字信息進展控制的高效、能自動化加工的機床，它能夠按照機床規(guī)定的數(shù)字化代碼，把各種機械位移量、工藝參數(shù)、輔助功能(如刀具交換、冷卻液開與關(guān)等)表示出來，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)的邏輯處理與運算，發(fā)出各種控制指令，實現(xiàn)要求的機械動作，自動完成零件加工任務(wù)。在被加工零件或加工工序變換時，它只需改變控制的指令程序就可以實現(xiàn)新的加工。所以，數(shù)控機床是一種靈活性很強、技術(shù)密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設(shè)備。隨著自動控制理論、電子技術(shù)、計算機技術(shù)、精細測量技術(shù)和機械制造技術(shù)的進一步開展，數(shù)控技術(shù)正向高速度、高精度、智能化、開放型以及高可靠性等方向迅速開展。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進展控制的技術(shù),數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不但開展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對歸計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、醫(yī)療、輕工等)的開展起著越來越重要的作用,因為這些行業(yè)所需要裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代開展的大趨勢.開展我國數(shù)控技術(shù)及裝備是提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性保證.數(shù)控加工與編程畢業(yè)設(shè)計是數(shù)控專業(yè)教學體系中構(gòu)成數(shù)控加工技術(shù)專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成局部，通過畢業(yè)設(shè)計使我們學會了對相關(guān)學科中的基本理論基本知識進展綜合運用,同時使對本專業(yè)有較完整的系統(tǒng)的認識,從而到達穩(wěn)固、擴大、深化所學知識的目的,培養(yǎng)和提高了綜合分析問題和解決問題的能力以及培養(yǎng)了科學的研究和創(chuàng)新能力。零件的裝夾、刀具的對刀、工藝路線的制訂、工序與工步的劃分、刀具的選擇、切削用量確實定、車削加工程序的編寫、機床的熟練操作。第二章零件圖車削加工工藝分析零件材料處理為：45鋼，調(diào)制處理HRC26～36，下面對該零件進展數(shù)控車削工藝分析。零件如以以下圖所示：圖1.1零件圖技術(shù)要求：1.以小批量生產(chǎn)條件編程。2.不準用砂布及銼刀等修飾外表。3.未注倒角0.5×45°。4.未注公差尺寸按GB1804-M?！舱f明：零件圖中英文字母可根據(jù)實際情況定數(shù)據(jù)，為方便設(shè)計。A取19mm.B取29mm.C取17mm.D取21mm.E取23mm.〕2.1數(shù)控加工工藝基本特點數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工原那么上基本一樣，但數(shù)控機床是自動進展加工，因而有如下特點：①數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床的加工內(nèi)容復(fù)雜，加工的精度高，加工的外表質(zhì)量高，加工的內(nèi)容較豐富。②數(shù)控機床加工程序的編制比普通機床工藝編制要復(fù)雜些。這是因為數(shù)控機床加工存在對刀、換刀以及退刀等特點，這都無一例外的變成程序內(nèi)容，正是由于這個特點，促使對加工程序正確性和合理性要求極高，不能有絲毫的過失。否那么加工不出合格的零件。在編程前一定要對零件進展工藝分析，這是必不可少的一步，如圖1.1要對該零件進展精度分析，選擇加工方法、擬定加工方案、選擇合理的刀具、確定切削用量。該零件由螺紋、圓柱、圓錐、圓弧、槽等外表組成，其中較嚴格直徑尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,фmm,軸線長度的精度如5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面Sфmm?？煽刂魄蛎嫘螤罹?0°的錐度等要求。經(jīng)分析，可以采用以下幾點工藝措施：〔1〕零件上由精度較高的尺寸數(shù)據(jù)如圓柱ф28±0.02mm、фmm，軸向長度5±0.04mm、27.5±0.04mm，球Sфmm，在加工時為了保證其尺寸精度應(yīng)取其中間值分別取值為ф28mm、ф23.005mm長度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述坐標值是以半徑值給出的。形式如〔X，Z〕]〔2〕在輪廓曲線上，有四處圓弧依次相連，既過象限又改變進給方向的輪廓曲線。為了保證其輪廓曲線的準確性，通過計算到端部R5mm的圓弧與直線的切點坐標為〔2.922，0〕，與R17mm的圓弧切點坐標為〔7.791，-6.136〕，R17與Sф29mm的切點坐標為〔11.210，-20.791〕，Sф29mm與R5mm的切點為〔12.271，-37.739〕，R5mm與ф23mm的切點坐標為〔11.5，-40.406〕。[注：上述坐標值是以半徑值給出的。形式如〔X，Z〕。]〔2〕在輪廓曲線上，有四處圓弧依次相連，既過象限又改變進給方向的輪廓曲線。為了保證其輪廓曲線的準確性，通過計算到端部R5mm的圓弧與直線的切點坐標為〔2.922，0〕，與R17mm的圓弧切點坐標為〔7.791，-6.136〕，R17與Sф29mm的切點坐標為〔11.210，-20.791〕，Sф29mm與R5mm的切點為〔12.271，-37.739〕，R5mm與ф23mm的切點坐標為〔11.5，-40.406〕。[注：上述坐標值是以半徑值給出的。形式如〔X，Z〕。]〔3〕為便于裝夾，為了保證工件的定位準確、穩(wěn)定，夾緊方面可靠，支撐面積較大，零件的左端是螺紋，中段最大的直徑的圓柱ф28mm。右端是依次相連的圓弧，顯然右端都是圓弧相連不可能裝夾，所以應(yīng)留在最后加工，應(yīng)先裝夾毛坯加工出左端螺紋及圓柱ф28mm。調(diào)頭裝夾ф28mm的圓柱加工右端圓弧，毛坯選ф30×120mm。2.2設(shè)備選擇根據(jù)該零件的外形是軸類零件，比較適合在車床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圓弧數(shù)值精度,在普通車床上是難以保證其技術(shù)要求。所以要想保證技術(shù)要求,只有在數(shù)控車床上加工才能保證其加工的尺寸精度和外表質(zhì)量。選擇數(shù)控機床HNC-CK6140加工該零件。數(shù)控機床HNC-CK6140實物圖見附錄一。2.3確定零件的定位基準和裝夾方式2.3.1粗基準選擇原那么〔1〕為了保證不加工外表與加工外表之間的位置要求，應(yīng)選不加工外表作粗基準?！?〕合理分配各加工外表的余量，應(yīng)選擇毛坯外圓作粗基準?！?〕粗基準應(yīng)防止重復(fù)使用?！?〕選擇粗基準的外表應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷。以便定位可靠。2.3.2精基準選擇原那么〔1〕基準重合原那么：選擇加工外表的設(shè)計基準為定位基準；〔2〕基準統(tǒng)一原那么；〔3〕自為基準原那么；〔4〕互為基準原那么。2.3.3定位基準綜合上述，粗、精基準選擇原那么，由于是軸類零件，在車床上只需用三抓卡盤裝夾定位，定位基準應(yīng)選在零件的軸線上，以毛坯ф35mm的棒料的軸線和右端面作為定位基準。2.3.4裝夾方式數(shù)控機床與普通機床一樣也要全里選擇定位基準和夾緊應(yīng)力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工外表，防止采用占機人工調(diào)整式加工方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。裝夾應(yīng)盡可能一次裝夾加工出全部或最多的加工外表。由零件圖可分析，應(yīng)先裝夾毛坯ф30mm的棒料的一端，夾緊其40mm的長度加工螺紋。一直加工到零件右端的ф23mm，然后將棒料卸下。裝夾ф28mm的圓柱外表，加工另一端的圓弧。這樣兩次裝夾即可完成零件的所有加工外表，且能保證其加工要求。裝夾圖如下：圖2.3.1加工螺紋的裝夾圖圖2.3.2加工圓弧的裝夾圖2.4加工方法的選擇和加工方案確實定2.4.1加工方法的選擇加工方法的選擇原那么是在保證加工外表的加工精度和外表粗糙度的前提下，兼顧生產(chǎn)效率和加工成本。在實際選擇中，要結(jié)合零件形狀、尺寸大小、熱處理要求和現(xiàn)有生產(chǎn)條件等全面考慮。因為該零件是軸類零件，比較適合在車床上加工，又經(jīng)過對零件圖尺寸分析，尺寸精度比較高。如ф28±0.02mm，ф29mm，ф23mm等，在普通車床是難以保證其尺寸精度、外表粗糙度，所以應(yīng)該選擇在數(shù)控車床上加工。2.4.2加工方案確實定零件上精度比較高的外表加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步到達的。該零件有兩種加工方案：①直接用三抓卡盤裝夾、調(diào)頭加工。②用三抓卡盤裝夾夾緊和自由端活動頂尖，經(jīng)試驗論證第二種方案裝夾困難，對刀、退刀及換刀相當困難，所以在這里選擇第一種方案加工，能夠保證其技術(shù)要求。2.5工序與工歩的劃分2.5.1按工序劃分工序劃分有三種方法：①按零件的裝夾定位方式劃分工序；②按粗、精加工劃分工序；③按所用的刀具劃分工序。由于零件需要調(diào)頭加工，如果按粗、精加工劃分工序。在調(diào)頭加工前后各有一次粗加工和精加工，顯得比較繁瑣，所以不可取；如果按所用的刀具劃分工序，刀具有四把，雖然不多，但是在調(diào)頭加工前后至少要重復(fù)使用三把刀，而同一把刀的兩次粗、精加工分別在調(diào)頭加工前后，加工內(nèi)容不連續(xù)，所以也不合理，不易劃分工序；只有按零件的裝夾定位方式劃分工序比較符合該零件的加工工序，且能保證兩次裝夾的位置精度，每一次裝夾為一道工序。該零件只需調(diào)頭前、后加工兩道工序即可完成所有的加工外表，且能保證各尺寸精度及外表粗糙度。2.5.2工歩的劃分因為每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量一樣，不易劃分工歩；這里選用加工不同的外表來劃分工序就比較容易：①車削螺紋端的工歩為:90°外圓車刀平端面─→右端面外圓車刀車削1.5×45°的倒角，ф21×25mm─→端面ф28mm─→圓柱ф28mm─→30°的錐臺面─→ф23×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺紋車刀車削MD×1.5mm。②車削圓弧端的工歩為：90°外圓車刀平端面─→右端面外圓車刀圓弧R5mm─→圓弧R17mm─→球ф29mm─→圓弧R5mm─→ф23×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm2.6確定加工順序及進給路線2.6.1零件加工必須遵守的安排原那么〔1〕基面先行先加工基準面，為后面的加工提供精基準面，所以應(yīng)先選平右端面作為基準面?！?〕先主后次由于所加工的外表均為重要外表，所以應(yīng)按照順序從右到左依次加工MD×1.5mm，ф28mm，ф23mm螺紋調(diào)頭后一次加工R5mm，ф29mm，ф23mm等?！?〕先粗后精先車削去大局部的金屬余量，再進展成形切削保證零件的尺寸要求和質(zhì)量要求?！?〕先面后孔由于該零件沒有孔，所以在該處不做考慮。2.6.2進給路線在數(shù)控加工中，刀具對好刀位點相對于工件運動軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線確實定原那么主要有以下幾點：〔1〕加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和外表粗糙度，且效率高；〔2〕使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量；〔3〕應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時間?！?〕確定加路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是屢次走刀來完成所有加工外表，具體綜合上面進給線的特點再根據(jù)具體零件具體分析，確定該零件的進給路線有兩步。如以以下圖所示：圖2.6.1零件輪廓第一步:車削帶有的螺紋的一端，從右到左先粗車外形ф21mmm、ф28mm、ф23mm到槽5±0.04mm的左端面處后，精車外形路線同粗車一樣，再換刀切削5×1.5mm的槽，最后再換刀切削螺紋。如圖2.6.2螺紋加工路線。圖2.6.2螺紋加工路線第二步:車削帶有圓弧的一端，從右到左先粗車外形R5mm、R17mm、ф29mm到ф23mm后2mm后精車外形路線同粗車一樣。最后切削5±0.04mm的槽。如圖2.6.3螺紋加工路線。圖2.6.3圓弧加工路線2.7刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相經(jīng)，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、硬度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便，能適應(yīng)高速和大切削用量切削。選刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的外表尺寸和形狀相適應(yīng)，結(jié)合零件輪廓相對還是較復(fù)雜。所以具體選刀如下：1、平端面可選用90°WC-Co的硬質(zhì)合金外圓車刀，粗車、精車時在這里選擇一把硬質(zhì)合金右端面外圓車刀，為防止在進展圓弧切削時刀具的副后刀面與工件輪廓外表發(fā)生干預(yù)，副偏角應(yīng)選擇Kr′大一點的，取Kr′=40°右端面外圓車刀。2、切槽時由于零件中槽寬5±0.04mm，一般都選刀寬4mm,刀桿25×25mm，材料為高速鋼W18CrV4R的切斷刀，切槽時選用4mm刀寬即可。3、切螺紋時為了保證其螺紋刀的強度這里選用W18CrV4R高速金60°外螺紋車刀，為了保證螺紋牙深，刀尖應(yīng)小于輪廓最小圓弧半徑Rε，Rε=0.15～0.2mm。使用刀具如表7-1所示：表2.7.1數(shù)控車加工刀具卡片2.8切削用量選擇切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速〔切削速度〕、切削深度或?qū)挾?、進給速度〔進給量〕等。對于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應(yīng)編入程序單內(nèi)。合理選擇切削用量的原那么是：粗加工是一般以提高生產(chǎn)率為主，但也考慮經(jīng)濟性和加工成本；精加工是應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性加工成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)歷而定。2.8.1背吃刀量的選擇零件輪廓粗車循環(huán)時選ap=2mm，精加工時選ap=0.2mm，螺紋粗車時選ap=0.4mm，逐刀減少粗車4次后，精車時選ap=0.1mm。2.8.2主軸轉(zhuǎn)速的選擇粗車直線和圓弧時n=800r/min，精車時n=1500r/min，切槽時n=600r/min，切螺紋時n=300r/min，精車時選n=300r/min。粗車和精車的主軸轉(zhuǎn)速的選取應(yīng)具體問題具體分析。2.8.3進給速度的選擇粗車直線、圓弧時選F=150mm/min，精車時選F=50mm/min，切槽時選F=8mm/min，粗車螺紋時選F=100mm/min，精車時選F=50mm/min。綜上所述，零件的數(shù)控車削工藝分析的內(nèi)容，并將其填入在表8-1所示的數(shù)控工藝卡上。工藝卡片上