數(shù)控車床畢業(yè)設計

畢業(yè)設計題目 數(shù)控車床 指導教師 院系 班級 學號 姓名 年月日摘要數(shù)控機床是一種裝有程序控制的機床，機床的運動和動作按照這種程序系統(tǒng)發(fā)出的特定代碼和符號編碼組成的指令進行。如今，機械加工行業(yè)大量采用數(shù)控機床取代傳統(tǒng)的普通機床進行機械加工，普通機械逐漸被數(shù)控機械所代。數(shù)控機床綜合了微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制、電機與拖動，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機械制造技術等多種先進技術的機電一體化產(chǎn)品。具有高精度，高效率，柔性自動化等特點決定了今后發(fā)展數(shù)控機床是我國機械制造業(yè)技術改造的必由之路。機床數(shù)控系統(tǒng)，即計算機數(shù)字控制(cnc)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控(nc)的基礎上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統(tǒng)控制軟件與硬件的配合，完成對進給坐標控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。cnc系統(tǒng)利用計算機來實現(xiàn)零件程序編輯、坐標系偏移、刀具補償、插補運算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數(shù)控機床按照操作設計要求，加工出需要的零件。關鍵詞：數(shù)控車床，機械制造自動化，數(shù)控編程目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一章數(shù)控機床的簡介 31.1數(shù)控系統(tǒng)的組成成分 3\o"CurrentDocument"1.2數(shù)控系統(tǒng)的特點 3\o"CurrentDocument"第二章數(shù)控機床的應用 5\o"CurrentDocument"第三章數(shù)控機床的應用與維護 7\o"CurrentDocument"3.1確定典型加工工件“族” 7\o"CurrentDocument"3.2典型零件族的工藝規(guī)程設計 7\o"CurrentDocument"3.4機床精度的選擇 9\o"CurrentDocument"第四章數(shù)控機床的維護 10\o"CurrentDocument"4.1控系統(tǒng)日常維護的規(guī)章制度 10\o"CurrentDocument"4.2數(shù)控系統(tǒng)長時間不用的維護 10參考文獻 11致謝 12第一章數(shù)控機床的簡介數(shù)控機床是數(shù)字控制機床(Computernumericalcontrolmachinetools)的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品1.1數(shù)控系統(tǒng)的組成成分在數(shù)控加工中，數(shù)控銑削加工最為復雜，需解決的問題也最多。除數(shù)控銑削加工之外的數(shù)控線切割、數(shù)控電火花成型、數(shù)控車削、數(shù)控磨削等的數(shù)控編程各有其特點，伺服系統(tǒng)的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。具體有以下部分構(gòu)成：主機是數(shù)控機床的主體包括機床身、立柱、主軸、進給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。數(shù)控裝置為數(shù)控機床的核心包括硬件(印刷電路板、鍵盒、紙帶閱讀機等)以及相應的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。驅(qū)動裝置是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅(qū)動。當幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。指數(shù)控機床的一些必要的配套部用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。1.2數(shù)控系統(tǒng)的特點數(shù)控系統(tǒng)的特點數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個單元中完成，它是數(shù)控機對加工對象的適應性強，適應模具等產(chǎn)品單件生產(chǎn)的特點，為模具的制造提供了合適的加工方法；加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量；可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間；機床本身的精度高、剛性大，可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）；機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化數(shù)控機床使用數(shù)字信息與標準代碼處理、傳遞信息，使用了計算機控制方法，為計算機輔助設計、制造及管理一體化奠定了基礎對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術要求更高；可靠性高數(shù)控系統(tǒng)的軟件分為管理軟件和控制軟件兩種。管理軟件用來管理零件程序的輸入、輸出、刀具位置、系統(tǒng)參數(shù)、零件程序顯示、機床狀態(tài)及報警，故障診斷等?？刂栖浖勺g碼、插補運算、刀具補償、速度控制、位置控制等軟件組成系統(tǒng)程序存于計算機內(nèi)存儲器。所有的數(shù)控功能基本上都依靠該程序來實現(xiàn)。硬件是軟件活動的物理基礎。而軟件則是整個系統(tǒng)的靈魂。第二章數(shù)控機床的應用數(shù)控加工，就是泛指在數(shù)控機床上進行零件加工的工藝過程。數(shù)控機床是一種用計算機來控制的機床，用來控制機床的計算機，不管是專用計算機、還是通用計算機都統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控機床的運動和輔助動作均受控于數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令。而數(shù)控系統(tǒng)的指令是由程序員根據(jù)工件的材質(zhì)、加工要求、機床的特性和系統(tǒng)所規(guī)定的指令格式（數(shù)控語言或符號）編制的。數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)程序指令向伺服裝置和其它功能部件發(fā)出運行或終斷信息來控制機床的各種運動。當零件的加工程序結(jié)束時，機床便會自動停止。任何一種數(shù)控機床，在其數(shù)控系統(tǒng)中若沒有輸入程序指令，數(shù)控機床就不能工作。機床的受控動作大致包括機床的起動、停止；主軸的啟停、旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速的變換；進給運動的方向、速度、方式；刀具的選擇、長度和半徑的補償；刀具的更換，冷卻液的開起、關閉等。數(shù)控機床的特點具有高度柔性，在保證工件表面精度，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準備周期，節(jié)省了大量工藝設備的費用。加工精度高，數(shù)控機床的加工精度，一般可達到0.005?0.lmm，數(shù)控機床是2.3數(shù)控車床編程中的坐標系2.3.1機床坐標系以機床原點為坐標系原點建立起來的X、Z軸直角坐標系，為機床坐標系。車床的機床原點為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點。機床坐標系是制造和調(diào)整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎，一般不允許隨意變動。參考點，參考點是機床上的一個固定點。該點是刀具退離到一個固定不便的極限點，其位置由機械擋塊或行程開關確定。以參考點為原點，坐標方向與機床坐標方向相同建立的坐標系叫做參考坐標系。機床坐標系，以機床原點為坐標系原點建立起來的X、Z軸直角坐標系，成為機床坐標系。車床的機床原點為主軸旋轉(zhuǎn)中心與卡盤后端面之交點。機床坐標系是制造和調(diào)整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎，一般不允許隨意變動。工件坐標系，數(shù)控編程時應該首先確定工件坐標系和工件原點。零件在設計中有設計基礎，在加工過程中有工藝基準，同時應盡量將工藝基準和設計基準統(tǒng)一，該基準點通常成為工件原點，以工件原點為坐標原點建立起來的X、Z軸直角坐標系為工件坐標系。在車床上工件原點可以選擇在工件的左或右端面上，即工件坐標系是將單靠坐標系通過對刀平移得到的.切削用量三要素切切削用量是指切削速度vc、進給量f（或進給速度vf）、背吃刀量ap三者的總稱，也稱為切削用量三要素。它是調(diào)整刀具與工件間相對運動速度和相對位置所需的工藝參數(shù)。它們的定義如下：（一）切削速度vc切削刃上選定點相對于工件的主運動的瞬時速度。計算公式如下vc=（ndwn）/1000（IT）式中vc 切削速度（m/s），dw 工件待加工表面直徑（mm）；n 工件轉(zhuǎn)速（r/s）。在計算時應以最大的切削速度為準，如車削時以待加工表面直徑的數(shù)值進行計算，因為此處速度最高，刀具磨損最快。進給量f工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時，刀具與工件在進給運動方向上的相對位移量。進給速度vf是指切削刃上選定點相對工件進給運動的瞬時速度。vf=fn（1-2）式中vf 進給速度（mm/s）；n 主軸轉(zhuǎn)速（r/s）；f 進給量（mm）。背吃刀量ap通過切削刃基點并垂直于工作平面的方向上測量的吃刀量。根據(jù)此定義，如在縱向車外圓時，其背吃刀量可按下式計算：ap=（dw—dm）/2 （1-3）式中dw——工件待加工表面直徑（mm）； 5dm——工件已加工表面直徑（mm）。 2.5數(shù)控車床的種類加工范圍、型號2.5.1精度要求高的零件由于數(shù)控車床的剛性好，制造和對刀具的要求也特別高。第三章數(shù)控機床的應用與維護3.1確定典型加工工件“族”確定加工什么樣零件是選擇設備的第一步。企業(yè)根據(jù)技術改造和生產(chǎn)發(fā)展需要，確定有哪些零件、那些工序準備用新的加工設備來完成，要考慮到產(chǎn)品發(fā)展的遠景規(guī)劃。用成組技術把這些零件進行分組歸類，確定準備主要加工對象的典型零件族。在歸類中往往會遇到零件規(guī)格大小相差很多、零件形狀相差較大、各類零件加工工時大大超過設備滿負荷工時等問題，因此，要進一步選擇確定生產(chǎn)綱領又比較接近要求的典型工件族。典型工件族按外型可以分為菱形類（箱體類）、板類、回轉(zhuǎn)體類（盤、套、軸、法蘭）和異形類等；按加工精度要求又可分普通級和精密級等。典型零件分類清楚了，基本加工設備也就比較明確了。3.2典型零件族的工藝規(guī)程設計在確定加工零件后還必須用數(shù)控加工工藝的學觀點對工藝流程進行新的規(guī)劃設計，這里包括對原工藝生產(chǎn)流程的變革、探索實現(xiàn)新工藝方法的可行性、探索實現(xiàn)現(xiàn)代生產(chǎn)管理和物流管理可行性、探索使用先進刀具工裝大幅度提高生產(chǎn)效率的可行性、探索在生產(chǎn)線上數(shù)控設備和其他設備（普通的、專機的）的合理配制工藝等，目的是希望得到使用數(shù)控機床后的最佳工藝制造流程。下面是幾個典型類零件的合理加工工藝。軸類零件：銃端面打中心孔f數(shù)控車床（粗加工）f數(shù)控磨床（精加工）法蘭和盤類件：數(shù)控車床（粗加工）f車削中心（精加工）；型腔模具零件：普通機床加工外形及基面f數(shù)控銃床加工型面f高速數(shù)控銃精加工f拋光或電腐蝕型面；板類零件：雙軸銃床或龍門銃床加工大平面f立式加工中心上加工各類孔；箱體零件：立式加工中心上加工底面f臥式加工中心上加工四周面各工藝面。在安排 工藝流程中考慮下列因素：選擇最短的加工工藝流程，數(shù)控機床有相當大適應性，但也不是萬能的，從經(jīng)濟觀點考慮，典型工件族中每一種零件都有一個經(jīng)濟批量，應在經(jīng)濟批量基礎上使用比較先進的工藝手段。盡量發(fā)揮機床的各種工藝特點，追求最大限度地發(fā)揮數(shù)控機床的綜合加工能力特長（多工序集中的工藝特點），應在生產(chǎn)流程中配置最少的機床數(shù)量、最少的工藝裝備和夾具。要考慮生產(chǎn)線或生產(chǎn)車間的各種設備能力的平衡。作為單臺數(shù)控機床的選擇或一條生產(chǎn)線的配置，單一的設備不可能完全包下一個工件的全部加工工序，必然有和其他設備的工序轉(zhuǎn)接，各設備之間的生產(chǎn)能力要平衡，滿足生產(chǎn)節(jié)拍的綜合要求，所以安排每臺設備上的工序數(shù)量、加工工序順序等既要發(fā)揮各臺數(shù)控機床的特長、滿足精度要求，還要進一步應考慮各臺機床上工件轉(zhuǎn)序時工藝基準的合理使用。在安排數(shù)控加工工藝中經(jīng)常碰到的問題是工序集中與工藝加工漸精原則的矛盾。在數(shù)控機床的使用上，人們普遍采用將多工序集中在一臺機床上完成的工藝集中原則，以此來追求提高生產(chǎn)率，縮短零件加工周期，甚至希望工件在一次裝卡中全部加工完畢。但實際上對一些復雜的、精度要求較高的工件，由于在加工過程中的熱變形、內(nèi)應力引起的工件變形、工夾具夾緊變形、熱處理要求時效等工藝因素和程編者操作因素等，很難一次裝卡完成全部加工?；竟に嚋蕜t中對加工零件的逐步精化要求制約著工序集中的數(shù)量，妥善處理這兩者矛盾是數(shù)控加工工藝的重要內(nèi)容。在對典型工件族工藝流程的安排中，應妥善安排各臺機床和生產(chǎn)線的手工調(diào)整和檢測等工作，即人工干預的影響。企業(yè)要根據(jù)自身的技術裝備能力、技術水平和技術改造投入的力度，確定在工藝流程中人工干預的程度，這決定了對選擇數(shù)控機床的自動化水平和功能要求。應客觀考慮適當采用手工調(diào)整來補充企業(yè)要達到完全自動化的能力，對企業(yè)的工藝能力和設備水平確切定位。數(shù)控機床的最主要規(guī)格是幾個數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機功率。機床的三個基本直線坐標（X、Y、Z）行程反映該機床允許的加工空間，在車床中兩個坐標（X、Z）反映允許回轉(zhuǎn)體的大小。一般情況下加工工件的輪廓尺寸應在機床的加工空間范圍之內(nèi)，例如，典型工件是450mmX450mmX450mm的箱體，那么應選取工作臺面尺寸為500mmX500mm的加工中心。選用工作臺面比典型工件稍大一些是出于安裝夾具考慮的。機床工作臺面尺寸和三個直線坐標行程都有一定的比例關系，如上述工作臺（500mmX500mm）的機床，x軸行程一般為（700?800）mm、y軸為（500?700）mm、z軸為（500?600）mm左右。因此，工作臺面的大小基本上確定了加工空間的大小。個別情況下也允許工件尺寸大于坐標行程，這時必須要求零件上的加工區(qū)域處在行程范圍之內(nèi)，而且要考慮機床工作臺的允許承載能力，以及工件是否與機床交換刀刀具的空間干涉、與機床防護罩等附件發(fā)生干涉等系列問題。數(shù)控機床的主電機功率在同類規(guī)格機床上也可以有各種不同的配置，一般情況下反映了該機床的切削剛性和主軸高速性能。例如，輕型機床比標準型機床主軸電機功率就可能小1?2級。目前一般加工中心主軸轉(zhuǎn)速在（4000?8000）r/min,高速型機床立式機床可達（20000?70000）r/min，臥式機床（10000?20000）r/min，其主軸電機功率也成倍加大。主軸電機功率反映了機床的切削效率，從另一個側(cè)面也反映了切削剛性和機床整體剛度。在現(xiàn)代中小型數(shù)控機床中，主軸箱的機械變速已較少采用，往往都采用功率較大的交流可調(diào)速電機直聯(lián)主軸，甚至采用電主軸結(jié)構(gòu)。這樣的結(jié)構(gòu)在低速中扭矩受到限制，即調(diào)速電機在低轉(zhuǎn)速時輸出功率下降，為了確保低速輸出扭矩，就得采用大功率電機，所以同規(guī)格機床數(shù)控機床主軸電機比普通機床大好幾倍。當使用單位的一些典型工件上有大量的低速加工時，也必須對選擇機床的低速輸出扭矩進行校核。輕型機床在價格上肯定便宜，要求用戶根據(jù)自己的典型3.4機床精度的選擇典型零件的關鍵部位加工精度要求決定了選擇數(shù)控機床的精度等級。數(shù)控機床根據(jù)用途又分為簡易型、全功能型、超精密型等，其能達到的精度也是各不一樣的。簡易型目前還用于一部分車床和銃床，其最小運動分辯率為0.01mm，運動精度和加工精度都在（0.03?0.05）mm以上。超精密型用于特殊加工，其精度可達0.001mm以下。這里主要討論應用最多的全功能數(shù)控機床（以加工中心為主）。按精度可分為普通型和精密型，一般數(shù)控機床精度檢驗項目都有20?30項，但其最有特征項目是：單軸定位精度、單軸重復定位精度和兩軸以上聯(lián)動加工出試件的圓度，定位精度和重復定位精度綜合反映了該軸各運動部件的綜合精度。尤其是重復定位精度，它反映了該軸在行程內(nèi)任意定位點的定位穩(wěn)定性，這是衡量該軸能否穩(wěn)定可靠工作的基本指標。目前數(shù)控系統(tǒng)中軟件都有豐富的誤差補償功能能對進給傳動鏈上各環(huán)節(jié)系統(tǒng)誤差進行穩(wěn)定的補償。例如，傳動鏈各環(huán)節(jié)的間隙彈性變形和接觸剛度等變化因素，它們往往隨著工作臺的負載大小、移動距離長短、移動定位速度的快慢等反映出不同的瞬時運動量。在一些開環(huán)和半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)中，測量元件以后的機械驅(qū)動元件，受各種偶然因素影響，也有相當大的隨機誤差影響，如滾珠絲杠熱伸長引起的工作臺實際定位位置漂移等。第四章數(shù)控機床的維護數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件，因此，數(shù)控機床的維護主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機械部件更是如此，為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護。概括起來，要注意以下幾個方面。4.1控系統(tǒng)日常維護的規(guī)章制度根據(jù)各種部件特點，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理（如CNC系統(tǒng)的輸入/輸出單元——光電閱讀機的清潔，檢查機械結(jié)構(gòu)部分是否潤滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動機電刷和換向器應每月檢查一次）。4.2數(shù)控系統(tǒng)長時間不用的維護為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機床應滿負荷使用，而不要長期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長期閑置不用時，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以