数控车轴类零件的加工文档格式.docx

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摘要

本文主要介绍了数控机床及其发展过程和前景，讲述了数控机床的发展趋势。

并说明了数控车加工零件的特点及其加工的注意事项。

最后对零件进行了分析，内容包括数控加工零件工艺分析：

刀具的选择：

程序的编制等。

关键词：

数控车床：

车轴类零件：

SIEMENS数控系统。

第一章绪论

1.1数控机床的起源

1948年，美帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。

由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。

1949年，该公司在美国麻省理工学院（MIT）伺服机构研究室协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产，于1957年正式投入使用。

这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。

数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。

数控，即数字控制（NumericalControl,简写为NC）。

数控技术，即NC技术，是指用数字化信息（数字量及字符）发出指令并实现自动控制的技术。

是近代发展起来的一种自动控制技术。

目前，数控技术已经成为现代制造技术的基础支撑，数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。

这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。

因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。

数控机床（NumericalControlMachineTools）是指采用数字控制技术对机床的加工过程进行自动控制的一类机床。

1.2数控车的组成和工作原理

数控机床一般由输入、输出装置、数控装置、可编程控制器、伺服系统、检测反馈装置和机床主机等组成。

①、输入输出装置

输入装置可将不同加工信息传递于计算机。

在数控机床产生的初期，输入装置为穿孔纸带，现已趋于淘汰；

目前，使用键盘、磁盘等，大大方便了信息输入工作。

输出指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数，故障诊断参数等），一般在机床刚工作状态需输出这些参数作记录保存，待工作一段时间后，再将输出与原始资料作比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。

②、数控装置

数控装置是数控机床的核心与主导，完成所有加工数据的处理、计算工作，最终实现数控机床各功能的指挥工作。

它包含微计算机的电路，各种接口电路、CRT显示器等硬件及相应的软件。

③、可编程控制器

即PLC，它对主轴单元实现控制，将程序中的转速指令进行处理而控制主轴转速；

管理刀库，进行自动刀具交换、选刀方式、刀具累计使用次数、刀具剩余寿命及刀具刃磨次数等管理；

控制主轴正反转和停止、准停、切削液开关、卡盘夹紧松开、机械手取送刀等动作；

还对机床外部开关（行程开关、压力开关、温控开关等）进行控制；

对输出信号（刀库、机械手、回转工作台等）进行控制。

④、伺服系统

伺服系统是数控系统和机床本体之间的电传动联系环节。

主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。

伺服电动机是系统的执行元件，驱动控制系统则是伺服电动机的动力源。

⑤、检测反馈装置

由检测元件和相应的电路组成，主要是检测速度和位移，并将信息反馈于数控装置，实现闭环控制以保证数控机床加工精度。

⑥、机床主机

数控机床的主体，包括床身、主轴、进给传动机构等机械部件。

使用数控机床时，首先要将被加工零件图纸的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序;

然后将加工程序输入到数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理、分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工。

1.3数控车刀具的选择

在金属切削过程中，切削层金属在刀具的作用下承受剪切滑移而塑性变形，刀具与工件、切屑之间挤压与摩擦使刀具切削部分产生很高的温度，在断续切削加工中还会受到机械冲击及热冲击的影响，加剧刀具的磨损，甚至使刀具破损，因此刀具切削部分的材料必须具备以下几个条件。

1. 

较高的硬度和耐磨性

刀具切削部分的硬度必须高于工件材料的硬度，刀具材料的硬度越高，其耐磨性越好。

刀具材料在常温下的硬度应在62HRC以上。

2. 

足够的强度和韧性

刀具在切削过度中承受很大的压力，有时在冲击和振动条件下工作，要使刀具不崩刃和折断，刀具材料必须具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度表示刀具材料的强度，用冲击值表示刀具材料的韧性。

3. 

较高的耐热性

耐热性指刀具材料在高温下保持硬度、耐磨性、强度及韧性的性能，是衡量刀具材料切削性能的主要指标，这种性能也称刀具材料红硬性。

4. 

较好的导热性

刀具材料的导热系数越大，刀具传出的热量越多，有利于降低刀具的切削温度和提高刀具的耐用度。

5. 

良好的工艺性

为便于刀具的加工制造，要求刀具材料具有良好的工艺性能，如刀具材料的锻造、轧制、焊接、切削加工和可磨削性、热处理特性及高温塑性变形性能，对于硬质合金和陶瓷刀具材料还要求有良好的烧结与压力成形的性能。

2.1数控机床的发展

自上世纪50年代以来，世界数控机床主要经历了数控NC（NumericalControl）和计算机数控CNC（ComputerNumericalControl）2个阶段。

数控NC阶段主要经历了以下3代：

第1代数控系统，始于50年代初年，系统全部采用电子管元件，逻辑运算与控制采用硬件电路完成。

第2代数控系统，始于50年代末，以晶体管元件和印刷电路板广泛应用于数控系统为标志。

第3代数控系统，始于60年代中期，由于小规模集成电路的出现，使其体积变小、功耗降低、可靠性提高,推动了数控系统的进一步发展。

计算机数控CNC阶段也经历了3代:

第4代数控系统,始于70年代,当首个采用小型计算机的CNC装置芝加哥展览会上露面时,标志着CNC技术的问世。

第5代数控系统,70年代后期,中、大规模集成电路技术所取得成就,促使价格低廉、体积更小、集成度更高、工作可靠的微处理器芯片的产生,并逐步应用于数控系统。

第6代数控系统,始于90年代初,受通用微机技术飞速发展的影响,数控系统正朝着以个人计算机（PC）为基础,向着开放化、智能化、网络化等方面进一步发展。

2.2数控机床在机械行业中的应用

数控机床在汽车行业的应用：

随着汽车工业的发展，数控机床在汽车发展中起着越来越重要的作用。

数控机床的发展推动了汽车工业革命的进程。

汽车工业的发展既依赖于机床工业的技术进步，又带动了机床工业的发展。

汽车工业生产的每一个环节已经离不开数控机床。

数控机床也需要汽车工业的支撑。

汽车工业已成为机床消费的主体，其比例已经占到机床消费总量的40%左右。

现今的汽车生产，新产品的开发周期不断缩短，成本也不断降低，有资料显示，十年前需要四年开发周期的汽车产品；

今天只需要两年就可以完成。

除了汽车制造商采用了先进的新产品开发方法，虚拟制造，同步工程等先进开发技术外，很重要的一点是得益于为汽车制造提供制造装备的设备供应商的努力，尤其是这些设备供应商提供了各种数控机床，这些数控机床允许汽车制造商以最快的速度提供满足市场需求的产品。

1、汽车工业生产的特点及数控机床的优点

随着社会的发展，人民生活水平的提高，亿万家庭要求拥有自己的汽车，汽车走进千家万户。

汽车生产量非常大，而且迫切要求降低生产成本，提高生产效率。

更重要的是提高汽车的品质和质量。

数控机床，精度高、生产效率高、性能稳定、故障率低无故障时间长、设备的可开动率高，重复加工方便等优点倍受汽车行业用户的青睐，在汽车制造业中应用广泛、处于主导地位。

数控车床在汽车制造业中主要用来加工轴类零件和盘类零件，如曲轴、凸轮轴、飞轮、前轮毂、后轮毂、制动盘、一轴、二轴、齿轮、齿套、差壳等。

而轴类零件和盘类零件占汽车零部件的主体。

数控机床在汽车工业中的广泛应用不仅提高了生产效率，保证了加工精度而且降低了生产成本。

2、数控机床在整车生产中的应用

汽车整车生产的四条线，即冲压、焊接、涂装和总装线，无一不用到数控机床。

自动化生产线中应用最多的就是机械手和传输装置，使工人装配更方便快捷。

随着数控技术的发展，也出现了一些完全不需要人干预的无人自动化生产线，最典型、应用最广泛的应该是自动化车身前板生产线，完全由机器完成，不需人手持板件冲压，减少了对人体的伤害。

当然，还有自动化焊接机器人，在焊接车身时，焊接质量高，而且焊接速度是人工焊接的百倍以上。

最值得一提的是美国通用的无人汽车生产车间，整个生产车间不需工人，完全自动运行。

3、数控机床在汽车零部件生产中的应用

一个轿车有一万多个零部件，没有几个零部件的生产和数控机床毫无关系。

发动机作为汽车的心脏，制造加工精度要求相当高，而且制造工艺复杂。

气缸体是发动机中的最大零件，也是其他零部件的支撑体。

气缸体先铸造，再用数控机床铣“三孔四面”，最后还要用数控机床精镗缸筒。

活塞也是先铸造，再数控加工，最后精磨。

连杆先用滚锻的工艺锻造，再数控加工。

曲轴的动平衡要求很高，凸轮轴的凸轮型线精度要求很高，必须数控加工。

发动机上最复杂的气缸盖就更要用数控机床加工了。

发动机的油底壳采用薄钢板冲压而成，看似与数控机床无关，但是你可曾想过冲压用的模具也是由数控机床加工出来的呢？

变速箱最为汽车中最重要的传动机构，拥有大量的齿轮和轴类零件。

现在汽车制造中，变速箱中所有的齿轮和轴都由数控机床加工。

数控机床在加工齿轮时有很大的优势，现在常采用插齿、剃齿、滚齿等工艺加工齿轮，加工精度高，生产效率高。

轴在加工成阶梯轴后，还有铣键槽，拉花键等。

这些都大大提高了配合精度。

变速箱的壳体在铸造完后，必须在数控加工中心中铣端面和轴孔，以保证各轴间的间距。

就连凸缘的淬火也是在淬火机长完成。

驱动桥也是很重要的传动机构。

驱动桥中的主减速器两个准双曲面齿轮必须由数控机床加工。

差速器中的锥齿轮也要用数控机床加工。

桥壳在铸造后还有铣端面及孔，端面上的几个螺栓孔由专用机床一次加工完成。

现代汽车车身的美观性越来越受到人们的重视。

同时为了获得更好的空气动力学以及碰撞安全，以减少行车阻力和提高安全性，使得汽车车身形状越来越复杂，曲面高次方程越来越多。

现代车身虽然全部冲压而成但是哪个冲压也离不了数控加工中心。

在汽车中还有许多难加工的零部件，它们用普通机床往往无法加工。

只能用数控机床加工。

比如大批量汽车发动机，变速箱，底盘主要零部件需要中五轴的加工中心加工。

3、数控机床在汽车工业中的应用前景

随着汽车工业