数控技术毕业设计论文轴类零件的加工工艺与编程Word文件下载.docx
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CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。
使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。
1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；
19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；
1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。
1952年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用CNC系统。
其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称NC系统；
后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称CNC系统。
数控加工技术是什么呢？
简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。
而且和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点：
①加工效率高。
利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。
而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。
②加工精度高。
同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。
③劳动强度低。
由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。
所以劳动强度很低。
④适应能力强。
数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。
从目前世界上数控技术与其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：
①高精高速高效化速度
②柔性化
③多轴化
④软硬件开放化
⑤实时智能化
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：
为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；
为提高驱动性能与使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；
简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；
还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断与维修等。
1.2数控车削加工工艺分析的主要内容
①选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。
②分析被加工零件图样，明确加工内容与技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。
③设计数控加工工序。
如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。
④调整数控加工工序的程序。
如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。
⑤分配数控加工中的容差。
⑥处理数控机床上部分工艺指令。
总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。
2轴类零件的加工工艺设计
2.1轴类加工的内容与工艺分析
2.1球头轴零件图
2.1.1轴类零件加工的内容
数控车床与普通车床相比，具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。
但是数控车床价格较高，加工技术较复杂。
球头轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段。
一般分为：
①车削外圆。
车削外圆是最常见、最基本的车削方法使用各种不同的车刀车削中小型零件外圆（包括车外回转槽）的方法。
其中，左偏刀主要用于需要从左向右进给，车削右边有直角轴肩的外圆以与右偏刀无法车削的外圆。
②车削内圆。
车削内圆（孔）是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面。
这也是常用的车削加工方法之一。
常见的车孔方法在车削盲孔和台阶孔时，车刀要先纵向进给，当车到孔的根部时再横向进给，从外向中心进给车端面或台阶端面。
③车削平面。
车削平面主要指的是车端平面（包括台阶端面），常见的方法是用左偏刀车削平面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光洁，大、小平面均可车削使用90·
左偏刀从外向中心进给车削平面，适用于加工尺寸较小的平面或一般的台阶端面用90·
左偏刀从中心向外进给车削平面，适用于加工中心带孔的端面或一般的台阶端面使用右偏刀车削平面，刀头强度较高，适宜车削较大平面，尤其是铸锻件的大平面。
④车削锥面。
锥面可分为内锥面和外锥面，可以分别视为内圆、外圆的一种特殊形式。
内外锥面具有配合紧密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持准确对中的特点，广泛用于要求中准确和需要经常拆卸的配合件上。
在普通车床上加工锥面的方法有小滑板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法等，小滑板转位法主要用于单件小批量生产，内外锥面的精度较低，长度较短（≤100mm）；
尾座偏移法用于单件或成批生产轴类零件上较长的外锥面；
靠模法用于成批和大量生产较长的内外锥面；
宽刀法用于成批和大量生产较短（≤20mm）的内外锥面。
⑤车削螺纹。
在普通车床上一般使用成形车刀来加工螺纹，加工普通螺纹、方牙螺纹梯形螺纹和模数螺纹时使用的成形车刀。
⑥车削台阶、槽。
选择数控加工内容时，可按下列顺序考虑：
①普通机床无法加工的内容应优先选择；
②普通机床难加工，质量难保证的内容应重点选择
③普通机床加工效率低，手工操作劳动强度大的内容。
虽然数控车床加工范围广泛，但是因受其自身特点的制约，某些零件仍不适合在数控车床上加工。
2.1.2轴类零件加工的工艺分析
①粗加工：
主要是下料，下料的要求是棒料的直径55㎜，长度是150㎜，并且要求下料长度的误差不能超过正负1㎜并在棒料两端钻中心孔，中心孔：
A4/8.5，并且，要求中心应均匀一致，为下一步工序做准备。
②半精加工：
半精车外圆，先粗车外圆然后，再半精车外圆，而其他的各尺寸以与跳动的要求都要符合图纸的要求。
③精加工：
精车外圆，先半精车外圆,最后精车外圆，而其他的各尺寸以与跳动的要求都符合图纸的要求。
2.2轴类零件工艺路线的拟定
2.2.1工艺路线的确定
图2.2是加工工序与每个步骤的注释和注意事项。
在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数与各几何要素间的关系。
因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。
但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。
所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题与时与设计人员联系。
零件的外形最好采用统一的几何类型与尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。
零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。
2.2.2辅助工序的安排
辅助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、检验等。
检验工序是主要的辅助工序，是合格证产品质量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件全部加工完成之后都要进行检验工序。
2.3数控机床与其工艺设备的选择
2.3.1数控机床的选择
根据零件产量、加工要求选择生产设备（根据专业要求需要选择数控车床）。
我们选择SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车床。
数控车床常用的功能指令有准备功能G、辅助功能M、刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F。
由于车床种类不同，系统配置也各不相同。
表2.1SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车系统的常用功能指令
功能
代码
路径数据
暂停时间
G4
绝对/增量尺寸
G90，91
程序结束
M02
公制/英制尺寸
G71，G70
主轴运动
半径/直径尺寸
G22，G23
主轴速度
S
可编程零点偏置
G158
旋转方向
M03/M04
可设定零点偏置
G54～G57
G500，G53
主轴速度限制
G25，G26
轴运动
主轴定位
SPOS
快速直线运动
G0
特殊车床功能
进给直线插补
G1
恒速切削
G96/G97
进给圆弧插补
G2/G3
圆弧倒角/直线倒角
CHF/RND
中间点的圆弧插补
G5
刀具与刀具偏置
定螺距螺纹加工
G33
刀具
T
接近固定点
G75
刀具偏置
D
回参考点
G74
刀具半径补偿选择
G41，G42
进给率
F
转角处加工
G450，G451
准确停/连续路径加工
G9，G60，G64
取消刀具半径补偿
G40
在准确停时的段转换
G601/G602
辅助功能
M
2.3.2检测量具的选择
①游标卡尺
②数显测位尺
③外径千分尺
④螺纹塞规
2.4轴类零件切削用量参数的确定
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量与进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是：
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
2.4.1确定主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
其计算公式为：
n=1000v/3.14×
式中：
v-切削速度，单位为m/m动，由刀具的耐用度决定；
n-主轴转速，单位为r/min，D-工件直径或刀具直径，单位为mm。
计算的主轴转速n，最后要选取机床有的或较接近的转速为：
车外圆，粗车主轴转速为1300r/min,精车主轴转速为1600r/min。
表2.2刀具的切削参数
加工步骤
刀具切削参数主轴转速
序号
加工内容
刀具规格
n/r.min
进给速度
v
/mm.min
类型
材料
1
粗加工外轮廓
93°
外圆偏刀
硬质合金
700
200
2
精加工外轮廓
630
160
3
切螺纹退刀槽
切槽刀
500
80
4
车M24螺纹
60°
普通螺纹车
800
2.4.2确定进给速度
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以与刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和
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