毕业设计论文数控技术和数控机床.docx

资源描述

毕业设计论文数控技术和数控机床.docx

《毕业设计论文数控技术和数控机床.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计论文数控技术和数控机床.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

毕业设计论文数控技术和数控机床.docx

毕业设计论文数控技术和数控机床

长春职业技术学院毕业设计专用纸

摘要

装备工业的技术水平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是新兴高新技术产业和尖端工业（如信息经济技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备就是人类生活的最基本的生产资料，而数控又是当今先进制造技术和装备核心和技术。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞争能力。

此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及产业，而且在“高精尖”数控键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。

总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造业技术已成为世界各国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

关键词：

数控技术提高经济发展综合国力

长春职业技术学院毕业设计专用纸

摘要

前言

第一章：

数控技术和数控机床的发展趋势

1.1数控技术

1.11数控机床的发展趋势

1.2FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识

1.21坐标系/对刀点/换刀点

1.22常用基本指令

1.23编程方式

1.24对刀

第二章：

加工中心工艺方案的制定

2.1计算生产纲领，确定生产类型

2.2分析加工零件的工艺性

2.21分析图样

2.22零件的结构工艺性

2.3零件毛坯的种类、形状、加工方法和尺寸偏差的确定

2.4零件的拟定工艺过程

2.41定位基准的选择

2.42零件的加工安排顺序

2.5机床的选用和工艺装备

2.51零件切削用量的确定

2.52定装夹方案、夹具的选择和刀具的选择

第三章：

零件的加工卡片

长春职业技术学院毕业设计专用纸

3.1零件图

3.2零件的工艺过程卡片

3.3零件的工序卡片

3.4零件的刀具、量具、工具表

第四章：

零件的数控程序

设计总结

参考文献

致谢

长春职业技术学院毕业设计专用纸

前言

科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。

数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。

数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。

它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。

数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的核心作用。

进入21世纪高职高专的改革和发展呈现出前所未有的发展势头，学生规模已占我国教育的半壁江山，成为我国高等教育的一支重要的生力军。

所以我们做为高职高专的学生一定要把握机会，让自己能够在当今社会上有自己的立足之地。

下面就是典型的孔及螺纹类加工零件，结合了数控加工特点，用数控车床把该零件进行分析、设计加工方案、加工等，最终形成完整的零件，并且能够指导实际生产。

长春职业技术学院毕业设计专用纸

第一章：

数控技术和数控机床的发展趋势

1.1数控技术

数控技术的定义：

是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。

用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床成为（NC）机床。

数控系统包括:

数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。

1.11数控机床的发展趋势

随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。

高性能：

随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中制，甚至远距离遥控。

高精度：

数控机床本身的精度和加工的精度越来越高，而精度保持性要好。

高速度:

数控机床各轴运行的速度将大大加快。

高柔性：

数控机床的柔性化将向自动化程度更高的发展方向，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。

模块化：

数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于各户。

我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还有一定的差距，主要表现在：

可靠性差，外

长春职业技术学院毕业设计专用纸

观质量差，产品开发周期长，应变能力差。

为了缩短与世界水平的差距，

有关专家建议机床企业应在一下6个方面着力研究：

1加大力度实施质量工程，提高数控机床无故障率。

2跟踪国际水平，是数控机床向高效高精方面发展。

3加大成套设计开发能力上求突破。

4发挥服务优势，扩大市场占有率。

5多品种制造，满足不同层次的用户。

6模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。

数控机床使用范围越来越大，国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们之紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。

1.2FANUC数控加工基础知识

在这一节中我们了解FANUC数控加工中心作的一些基础知识。

由于内容的要求，我们只作简要的讲解。

1.21坐标系/对刀点/换刀点

坐标系：

主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：

又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。

长春职业技术学院毕业设计专用纸

刀点：

主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。

后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。

1.22常用基本指令

　　在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：

进给功能字F用于指定切削的进给速度。

主轴转速功能字S用于指定主轴转速。

刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。

辅助功能字M用于指定数控机床辅助装置的开关动作。

准备功能G指令，用于刀具的运动路线。

如下表1.1是G代码表。

　　表1.1

　　G功能字含义表（FANUC—OM系统）

　　G00快速移动点定位G70粗加工循环

　　G01直线插补G71外圆粗切循环

　　G02顺时针圆弧插补G72端面粗切循环

　　G03逆时针圆弧插补G73封闭切削循环

　　G04暂停G74深孔钻循环

　　G17XY平面选择G75外径切槽循环

G18ZX平面选择G76复合螺纹切削循环

G19YZ平面选择G80撤消固定循环

长春职业技术学院毕业设计专用纸

G32螺纹切削G81定点钻孔循环

　　G40刀具补偿注销G90绝对值编程

　　G41刀具半径补偿—左G91增量值编程

　　G42刀具半径补偿—右G92螺纹切削循环

　　G43刀具长度补偿—正G94每分钟进给量

　　G44刀具长度补偿—负G95每转进给量

　　G49刀具长度补偿注销G96恒线速控制

　　G50主轴最高转速限制G97恒线速取消

　　G54~G59加工坐标系设定G98返回起始平面

GG65用户宏指令G99返回R平面

1.23编程方式

在编程的过程中，有两种编程方式：

一种是手工编程；另一种是数控自动编程，自动数控编程又分为：

图形数控自动变成、语言数控自动编程和语音数控自动编程三种。

手工编程的特点是耗费时间长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。

国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时间平均比是30/1。

20%─30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较长引起

的。

在这节我们以FANUC系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以图形数控自动编程来展开的。

长春职业技术学院毕业设计专用纸

手工编程过程总结：

程序的输入：

打开程序保护锁，按下PROG键，方式开关选择到编辑状态，DIR检查内存占用情况，输入OXXXX，按INSERT键（报警的话，说明该文件名存），按RESET复位，重新输入文件名。

当我们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的功能打开（按OFFSETSETTING键，选择SETTING，移动光标键，下面有个顺序号，参数是“0”，说明没有顺序号，所以我们将它改为“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改参数，否则要报警），进行程序的输入。

程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：

MDI方式下按OFFSETSETTING键，按PAGE，找到“10”所在的参数号，将“10”改为“5”，按INPUT键。

程序输入完后，我们可以进行程序的修改：

替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER键），删除（删除单个字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；删除一段，将光标移动到要删除的那一段上），程序输入完了后锁上。

程序的检索，例如检索O313按下面步骤进行操作方式在编辑状态下—按PRGRM（进入程序画面）—输入查找的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号。

程序的删除，

例如删除O313按下面步骤进行：

操作方式在编辑状态下—打开程序保护锁—按PRGRM（进入程序画面）—输入删除的程序号O313—按箭头向下的光标键找O313程序号—键入删除的程序号O313—

长春职业技术学院毕业设计专用纸

按DELET—操作完毕、锁上程序保护锁—按功能软件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。

1．24对刀

　　对刀的方法直接影响工件的加工精度。

所以对于不同的加工零件，我们要选择不同的对刀方法。

　　X和Y向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时：

（1）我们采用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高，但是比较麻烦。

（2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。

　　X和Y向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时：

（1）采用刀具试切对刀。

（2）采用寻边器对刀，精度高。

在Z向对刀，Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。

加工中心采用长度补偿来做。

为了损伤工件表面，在本设计中我们采用采用对刀杆对刀。

移动机床将刀杆分别

从X、Y慢慢靠近工件，若X方向显示的是X1，Y方向显示的是Y1。

再反方向得到X2，Y2则分别记下此数据。

我们采用G54坐标系，记下X、Y的值，按POS键，输入到G54坐标系中。

程序原点X、Y的计算方法如下：

长春职业技术学院毕业设计专用纸

　　X=（X1－X2）/2Y=（Y1－Y2）/2

　　Z轴偏值：

将株洲移动到工件的上表面，并与工件有微量的切削，纪录此值。

按SYSTEM→SFF/SET→偏值，把Z轴的工件坐标值输入到对应的刀号的刀偏表长度补偿中。

把计算的结果输入工件偏置画面中的G54中。

长春职业技术学院毕业设计专用纸

第二章：

加工中心工艺方案的制定

2.1计算生产纲领，确定生产类型

生产纲领的定义:

生产纲领是指企业在计划期间应当生产的产品产量和进度计划。

计划期常为一年，所以生产纲领常称为年产量。

生产纲领的公式:

对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算：

N＝Qn（1+a％）（1+b％）　

（1）

式中：

•N——零件的年产量（件/年）；

•Q——产品的年产量（台/年）；

•n——每台产品中该零件的数量（件/台）；

•a％——该零件的备品率（备品百分率）；

•b％——该零件的废品率（废品百分率）。

长春职业技术学院毕业设计专用纸

按产量策略划分的生产类型

根据产品生产的重复程度和工作的专业化程度，可以

把生产过程分为大量生产、单件生产和成批生产类型。

零件的生产纲领N则由下式计算：

N=Q·n·（1+a）·（1+b）

式中：

Q－－产品的年产量

n－－单台产品中该零件的数量

a－－备品率，以百分数计

本零件为单件生产

2.2分析加工零件的工艺性

2.21分析图样

（1）尺寸标注方法分析

（2）零件图的完整性与正确性分析

（3）零件技术要求分析

（4）零件材料分析

长春职业技术学院毕业设计专用纸

2.22零件的结构工艺性

此零件为一个轴类的配合件，件一零件：

有锥度，倒角，有球，盲孔，因为孔里有内螺纹，所以在螺纹后面有内沟内槽件二：

外螺纹，倒角，因为有外螺纹所以要有外退刀槽，有半球

2.3零件毛坯的种类、形状、加工方法和尺寸偏差的确定

零件的种类：

轴类零件

形状：

长方形

加工方法：

件一和件二采用螺纹配合的装夹方式进行加工

尺寸偏差：

0和-0.025、0和-0.03、0和-0.05

2.4零件的拟定工艺过程

1、表面加工方法的选择

（1）要保证加表面的加工精度和表面粗糙度的要求

Ra：

3.2um6.3um

（2）应考虑生产率和经济性的要求

例如大批量生产时，尽量采用高效率的先进加工方法，如拉削内孔与平面等。

但在年产量不大的情况下，应采用一般的加工方法，如镗孔或

长春职业技术学院毕业设计专用纸

钻、扩、铰孔以及铣或刨平面等。

2、应考虑工件的材料

该零件用的是45号钢：

45号钢：

是GB中的叫法,JIS中称为:

S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:

C45。

国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。

一般，市场现货热轧居多。

冷轧规格1.0~4.0mm之间。

化学成分

　　含碳（C）量是0.42~0.50%，Si含量为0.17~0.37%，Mn含量0.50~0.80%，Cr含量<=0.25%。

45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC

3、加工阶段的划分

（1）粗加工阶段

高效的切除个加工表面上的大部分余量，是毛坯在形状和尺寸上接近零件成品

（2）半精加工阶段

减小粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽）。

（3）精加工阶段

保证各主要表面达到图样规定的质量要求

（4）光整加工阶段

对于精度很高的零件需要安排

2.41定位基准的选择

我们采用六点定位原理进行工件的定位，要使工件沿某个方向的位置确定，即要限制该方向上的自由度，当工件的六个自由度被夹具限制即确定了工件的正确位置。

该零件的精基准选互为基准的原则，为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有较高的位置精度，可保证零件的同轴度

2.42零件的加工安排顺序

（1）加工件二左端的外螺纹

（2）以毛坯一外圆表面作为装夹面，手动车削毛坯一的端面并对刀

（3）车削件一的左端达到要求

（4）调头装夹Φ38mm的外圆处，加工件一得内轮廓、内沟槽及内螺纹达到要求。

保证配合精度

（5）件一和件二处采用螺纹配合，加工件二的端面，保证总长

（6）组合加工球面SΦ48mm及Φ32mm的外圆柱

长春职业技术学院毕业设计专用纸

2.5机床的选用和工艺装备

华中数控车床，设备型号：

CKA6140

工艺装备：

有刀具、量具、工具、卡具

2.51零件切削用量的确定

切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。

切削用量

与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命（见金属切削原理），一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。

按前者选择的切削用量称为最低成本切削用量，这是通常使用的；按后者选择的切削用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用。

长春职业技术学院毕业设计专用纸