学士学位论文平面轮廓零件在加工中心上的加工Word文件下载.docx

学士学位论文平面轮廓零件在加工中心上的加工Word文件下载.docx

《学士学位论文平面轮廓零件在加工中心上的加工Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学士学位论文平面轮廓零件在加工中心上的加工Word文件下载.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实训课题如图示平面轮廓加工。

主要运用所学的数控加工工艺知识、数控编程技术及机械加工工艺知识等理论和数控机床操作实践相结合，来完成平面轮廓零件的数控加工。

主要内容有：

1.进行零件加工工艺分析

2.确定零件定位与装夹方案

3.确定加工顺序及走刀路线

4.选择刀具及切削用量

5数值计算。

6.编写程序，并进行检验。

7.传输程序完成零件加工，进行质量分析。

指导教师姓名

毕庆华

参加学生姓名

0932101453562汪谨宝

指导教师意见

论文选题符合实训要求，毛坯切除量较大，工作量较大。

市校

审核

意见

审核部门盖章：

年月日

（南京电大南汽分校09秋数控技术专业汪谨宝0932********）

【内容摘要】数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。

加工中心是目前世界上产量最高.应用最广泛的数控机床之一。

它主要用于箱体类零件和复杂曲面零件的加工，能把铣削,镗削.钻削.攻螺纹和车螺纹等功能集中在一台设备上。

因为它具有刀库及自动换刀装置和自动交换工作台装置，所以工件经一次装夹后可自动地完成工件各面的所有加工工序，从而使生产效率和自动化程度大大提高。

本文主要介绍了数控加工中心的特点性能应用及加工工艺分析和数控编程，并通过平面轮廓零件在加工中心上的应用实例来详细介绍数控加工工艺过程。

【关键词】加工中心加工工艺数控编程平面轮廓零件

目录

前言------------------------------------------------------4

一绪论--------------------------------------------------5

（一）.数控加工中心的简介----------------------------------5

（二）.本文研究的目的和意义--------------------------------5二．数控加工中心的概况-------------------------------------6

（一）加工中心的种类---------------------------------------6

（二）加工中心的特点---------------------------------------7

（三）加工中心的基本功能和性能-----------------------------7

（四）加工中心的应用---------------------------------------8

（五）数控加工在机械制造中的地位和作用---------------------8

三．数控加工的准备阶段-------------------------------------9

（一）数控加工中心的刀具与辅具-----------------------------9

（二）装夹方式和夹具的选择---------------------------------9

（三）机械加工质量的控制方法------------------------------10

（四）加工中心安全操作规程与加工注意事项------------------11

四．平面轮廓零件在加工中心上的应用实例--------------------13

（一）平面轮廓零件图样------------------------------------13

（二）平面轮廓零件加工材料的选择--------------------------14

（三）平面轮廓零件加工工艺分析----------------------------14

（四）零件的夹具确定和刀具选用----------------------------14

（五）零件的编程原点.坐标系.对刀位置和方法的确定----------15

（六）刀具的运动方向和轨迹的确定--------------------------16

（七）零件加工的各种工艺参数确定--------------------------16

（八）零件的数值计算--------------------------------------18

（九）零件的程序编写与检验--------------------------------18

（十）零件加工程序传输与质量分析--------------------------22

论文设计总结---------------------------------------------23

致谢-----------------------------------------------------24

参考文献-------------------------------------------------25

自1954年11月世界上第一台工业用的数控机床诞生以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。

数控机床加工具有如下特点：

加工柔性好，加工精度高，生产周期短，生产效率高，减轻劳动强度、改善劳动条件，有利于生产管理的现代化以及经济效益的提高。

数控机床是一种高度机电一体化的产品，适用于加工多品种小批量零件、结构较复杂、工序多、精度要求较高，需用多种类型普通机床和众多刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的零件。

数控机床集机械制造技术、微电子技术、计算机技术、成组技术、自动控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。

现代的CAD/CAM、FMS、CIMS等，都是建立在数控技术之上。

数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的重要标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的主流发展方向。

加工中心集中了金属切削设备的优势，具备多种工艺手段，能实现工件一次装夹后的铣、镗、钻、铰、锪、攻螺纹等综合加工，对中等加工难度的批量工件，其生产效率是普通设备的5-10倍，而且还节省工装，调整工艺时能体现出相对的柔性。

加工中心对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量生产更为适用，并能获得良好的经济效果。

随着数控技术的不断发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床、电火花加工机床及并联机床等。

另外还有带刀库能自动换刀、自动交换工作台、一次装卡进行多工序加工的镗铣类加工中心、车削或车铣类加工中心等。

我国于1958年开始数控机床研制工作，到1975年又研制出第一台加工中心。

由于我国工业化进程的不断加快，使我国成为世界上机床产量和使用最多的国家之一，但国内数控机床的产品竞争力在国际市场中仍处于较低水平，即使在国内市场也面临着严峻的形势。

目前，在数控技术领域，我国同先进国家之间还存在不小的差距，但随着与国际上数控技术先进公司的不断合作，差距正在进一步缩小。

另外，数控技术的应用也从机床控制拓展到其他控制设备，如：

数控电火花线切割机床、数控测量机和工业机器人等等。

一绪论

（一）.数控加工中心的简介

数字控制（NumericalControl）技术，简称为数控技术（NC），是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法，它是一种自动控制技术。

加工中心又称多工序自动换刀数控机床，是当今世界上产量大，在现代机械制造业中使用最广泛的一种功能较全的金属切削加工设备。

其综合了现代控制技术、计算机应用技术、精密测量技术以及机床设计与制造等方面的最新成就，具有较高的科技含量。

与普通机床相比，它简化了机械结构，加强了数字控制功能，成为众多数控加工设备的典型。

加工中心的突出特征是设置有刀库，其存放着各种刀具和检具，在加工过程中由程序自动选用和更换，这是它与数控铣床、镗床的主要区别。

加工中心的控制系统功能较多，机床运动至少用3个运动坐标轴，多的达十几个轴。

其控制功能最少为两轴联动控制，以实现刀具运动直线插补和圆弧插补；

多的可进行五轴以上联动，以完成更复杂曲面加工。

加工中心还具有固定循环、刀具半径和长度自动补偿、刀具破损报警、刀具寿命管理、过载超程自动保护、丝杠螺距误差补偿、丝杠间隙补偿、故障自动诊断、工件与加工过程图形显示、人机对话、工件在线检测、离线编程等等，这些功能对提高设备的加工效率，保证产品的加工精度和质量等都起到重要作用。

加工中心在机械制造领域承担着精密、复杂的多任务加工，既可以单机使用，也能在计算机辅助控制下多台机同时使用，构成柔性生产线，还可以与工业机器人、立体仓库等组成无人化工厂。

随着21世纪现代制造业技术的发展，机械加工的工艺与装备在数字化的基础上正向智能化、信息化、网络化方向迈进，加工中心作为前沿工艺装备的先进数控设备之一必将大量取代传统机加工设备。

（二）.本文研究的目的和意义

使我们了解加工中心的加工工艺范围、特点、种类、方式、及加工对象的图样、材料、参数、数值计算、程序编制等，掌握常用刀具的选用、夹具的使用。

通过数控技术的发展，极大地改变了人们的制造手段和方法，本文通过对数控系统与加工中心的介绍和典型平面轮廓零件的加工过程的分析，从而进一步提高对加工中心的认知程度，并掌握平面轮廓零件在加工中心上加工的过程。

二．数控加工中心的概况

（一）加工中心的种类

1.按功能特征分类：

（1）镗铣加工中心：

镗铣加工中心和龙门式加工中心，以镗铣为主，适用于箱体、壳体加工以及各种复杂零件的特殊曲线和曲面轮廓的多工序加工。

（2）钻削加工中心：

以钻削为主，刀库形式以转塔头形式为主，适用于中小批量零件的钻孔、扩孔、铰空、攻螺纹及连续轮廓铣削等多工序加工。

（3）复合加工中心：

主要指五面复合加工，可自动回转主轴头进行立卧加工，主轴自动回转后，在水平和垂直面实现刀具自动交换。

2．按自动换刀装置分类：

（1）转塔头加工中心：

有立式和卧式两种。

主轴数一般为6-12个，此结构换刀时间短、刀具数量少、主轴转塔头定位精度要求较高。

（2）刀库+主轴换刀加工中心：

其特点是无机械手式主轴换刀，利用工作台运动及刀库转动，并由主轴箱上下运动进行选刀和换刀。

（3）刀库+机械手+主轴换刀加工中心：

其结构多种多样，由于机械手卡爪可同时分别抓住刀库上所选的刀和主轴上的刀，因此换刀时间短，并且选刀时间与机加工时间重合，因此得到广泛应用。

（4）刀库+机械手+双主轴转塔头加工中心：

其在主轴上的刀具进行切削时，通过机械手将下一步所用的刀具换在转塔头的非切削主轴上，但主轴上的刀具切削完毕以后，转塔头即回转，完成换刀工作，换刀时间短。

3.按主轴在加工时的空间位置分类：

（1）卧式加工中心：

指主轴轴线水平设置的加工中心。

分固定立柱式和固定工作台式。

（2）立式加工中心：

其主轴轴线垂直设置，结构多为固定立柱式，工作台为十字滑台。

（3）五面加工中心：

具有立式和卧式加工中心的功能，在工件的一次装夹后，能完成除安装面外的所有五个面得加工。

（4）主轴或工作台连续旋转的五坐标、六坐标加工中心。

4.按结构特征分类：

按工作台种类分为单、双和多工作台形式。

5.按主轴种类分类：

分为单轴、双轴、三轴及可换主轴箱的加工中心。

（二）加工中心的特点

1.工序集中：

由于加工中心备有刀库并能自动更换刀具，对工件进行多工序加工，使得工件在一次装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，现代加工中心更大程度的使工件在一次装夹后实现多表面、多特征、多工位的连续、高效、高精度加工，即工序集中。

这是加工中心最突出的特点。

2.对加工对象的适应性强：

四轴联动、五轴联动加工中心的应用以及CAD/CAM技术的成熟、发展，使复杂零件的自动加工成为易事。

加工中心生产的柔性不仅体现在对特殊要求的快速反应上，而且可以快速实现批量生产，拥有并提高市场竞争力。

3.加工精度高：

加工中心同其他数控机床一样具有加工精度高的特点，而且其由于加工工序集中，避免了长工艺流程，减少了人为干扰，故加工精度高，质量更加稳定。

4.加工生产率高：

其由于带有刀库和自动换刀装置，在一台机床上能集中完成多种工序，因而可减少工件装夹、测量和机床的调整时间，减少工件半成品的周转、搬运和存放时间，使机床的切削利用率高于普通机床80%以上，因此生产率很高。

5.操作者的劳动强度减轻：

不需要繁重的重复性手工操作。

6.经济效益高：

在单件小批量生产下，可节省许多费用，获得良好效益。

7.有利于生产管理的现代化：

采用生产管理模块，实现计算机辅助生产管理。

8.加工中心需用解决的问题：

冷却尺寸变动、内应力释放使工件变形等。

（三）加工中心的基本功能和性能

1.高度自动化：

按照数控系统的指令自动地对进给速度、切削速度、主轴回转速度以及其他辅助功能进行控制，实现了加工自动化。

2.大功率和高精度：

加工中心能在一次装夹中进行粗、精加工。

既能保证高效率进行大切削量的粗加工，又能进行半精加工与精加工，并把批量生产工件的质量分散度控制在一定范围内。

3.高速度：

其主轴转速和进给转速最高分别达到5000r/min和10m/min以上。

4.可靠性：

其元部件和控制系统具有很高的可靠性，无故障的连续工作。

（四）加工中心的应用

1．周期性重复投产的零件：

加工中心工时包括准备工时和加工工时，其把很长的单件准备工时平均分配到每一个零件上，使实际工时减少周期大大缩短。

2.价格昂贵的高精度零件：

加工中心生产完全由程序自动控制，避免了长工艺流程，减少了硬件投资与人为干扰，具有生产效益高及质量稳定的特点。

3.多品种、小批量生产的零件：

因为加工中心设备费用昂贵，在大批量生产中其效率不如专用机床高，所以仅适合中小批量生产，特别是小批量生产。

4.结构比较复杂的零件：

四轴、五轴联动加工中心特别适合加工结构复杂的的零件，并随着CAD/CAM技术的成熟、发展，使加工零件的复杂程度大大提高。

5.需要频繁改型的零件：

零件的频繁改型已成为占领市场的重要手段，尤其是各种CAD/CAM软件的应用，使得产品改型、更新换代更为迅速。

6.多工位和工序可集中的零件：

在一次装夹可完成铣、钻、镗等多工序加工。

7.难测量零件：

加工中心对此类零件加工更具有优越性。

8.需要最短生产周期的急需零件：

除了生产率高外，生产准备时间大大缩短。

（五）数控加工在机械制造中的地位和作用

随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。

在机械产品中，单件和小批量产品占到70﹪～80﹪。

由于这类产品的生产批量小、品种多，一般都采用通用机床加工，其自动化程度不高，难于提高生产效率和保证产品质量。

要实现这类产品生产的自动化成为了机械制造业中长期未能解决的难题。

为了解决单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的自动化加工，数控加工应运而生。

自1952年美国PARSONS公司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标立式数控铣床以来，机械制造行业发生了技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。

以后成功研制了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心MC等。

随着CNC技术、信息技术、网络技术以及系统工程学的发展，在20世纪60年代以后先后出现了直接数字控制系统DNC、柔性制造系统FMS、柔性制造单元FMC、计算机集成制造系统CIMS等。

数控加工是机械制造中的先进加工技术。

它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制造行业和国民经济产生了巨大的效益。

三．数控加工的准备阶段

（一）数控加工中心的刀具与辅具

1．刀具：

（1）.钻削刀具：

中心钻、麻花钻、修磨麻花钻、扩孔钻、锪钻、硬质合金可转位式钻头、加工中心用枪钻。

（2）.镗削刀具：

单刃镗刀、双刃镗刀。

（3）.铣削刀具：

端铣刀、立铣刀、盘形铣刀、成型铣刀。

（4）.铰削刀具：

圆柱铰刀、带负刃倾角的铰刀、螺旋齿铰刀。

（5）.螺纹加工刀具：

左旋丝锥、右旋丝锥。

2.刀柄：

加工中心一般采用7:

24锥柄，其锥柄不自锁，并且与直柄相比有高的定心精度和刚度。

其型号有30、40、45、50、60等，代号有JT、BT、ST等。

3.工具系统：

它是刀具与加工中心的连接部分，由工作头、刀柄、拉钉、接长杆等组成，起到固定刀具及传递动力的作用。

加工中心使用的工具系统是指镗铣类工具系统，分为整体式与模块式两类。

4.机外对刀仪：

它是用来测量刀具的长度、直径和刀具的形状、角度，依据这些测量数据对刀具进行调整及确定加工时的补偿量，而对刀具角度的把握则有利于提高零件加工质量。

其主要由刀柄定位机构、测量机构、数值检出装置、数据处理及通信装置等组成。

（二）装夹方式和夹具的选择

1.装夹方式

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，要求有以下两点：

（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。

2.夹具的选择

对夹具选择的基本要求：

（1）为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。

（2）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与机床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。

（3）夹具的刚性与稳定性要好。

尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。

（三）机械加工质量的控制方法

机械零件在加工过程中，任何加工方法所得到的实际参数都不会与图样要求的参数绝对符合，存在着一定的误差，误差的大小决定了加工质量的高低。

机械零件的加工质量包括加工精度和表面质量，一些因素将直接影响加工质量。

因此了解影响加工精度及表面质量的工艺因素并加以控制，是提高加工质量的有效途径。

1.在加工过程中工艺系统会产生各种误差，从而改变刀具和工件在切削运动中的相互位置关系而影响零件的加工精度。

这些误差与工艺系统本身的结构状态和切削过程有关，产生误差的主要因素有以下几个方面：

（1）工艺系统的几何误差：

包括结构方法的原理误差、机床的几何误差、调整误差、刀具和夹具的制作误差、工件的安装误差以及工艺系统磨损所引起的误差。

（2）工艺系统受力变形所引起的误差。

（3）工艺系统受热变形所引起的误差。

（4）工件内应力所引起的误差。

2.机械加工表面质量有表面几何特性和表面层的物理、力学性能两个方面的含义。

加工表面几何特性即表面粗糙度形成的原因主要有以下方面：

（1）与刀具形状和几何角度有关的几何因素。

（2）与工件材料有关的金属表面层塑性变形。

（3）机械加工中的振动。

3.在加工中心加工零件，加工质量是由机床、刀具、热变形、工件余量的复映误差、测量误差和振动等因素综合影响的结果。

提高质量的途径与方法有：

（1）解决加工中心所造成的加工质量问题：

提高机床导轨的直线度与平行度、定期检测机床工作台的水平、提高机床三坐标轴之间的垂直度、提高主轴与工作台的垂直度、提高主轴的回转精度及回转刚度。

（2）解决刀具方面所造成的加工质量问题：

针对不同的工件材料选择合适的刀具材料、刃磨合理的切削角度、选择合理的切削用量、针对不同的工件材料选择不同的切削液。

（3）解决工件原始精度所造成的加工质量问题：

加工中应严格执行粗、精分开的的原则。

工件在粗加工后应有充分的时间使工件达到热平衡，在未达到热平衡前，不宜立即进行精加工。

（4）解决热变形造成的加工质量问题：

采用有利于减少切削热的各项措施、充分冷却或使工件预热以达到热平衡、合理选用切削液、创造恒温的工作环境。

（5）解决振动造成的加工质量问题：

减少消除振源的激振力、改进传动结构的缺陷与隔振、提高机床工件刀具的刚度并增加工艺系统的抗震性、调节振动源频率、采用减振器与阻力器、合理选择切削用量和刀具的几何参数。

（四）加工中心安全操作规程与加工注意事项

为了正确合理的使用加工中心，保证加工中心正常运转，必须严格执行操作规程与加工注意事项。

1.工件进行加工前注意事项：

（1）机床通电后检查各开关按钮和键是否正常灵活，机床有无异常显现。

（2）检查电压、油压、气压是否正常，有手动润滑部位必须进行手动润滑。

（3）各坐标轴手动回零，若某轴在回零点位置前已处在零点位置，须先将该轴移动到距离原点100mm以外的位置，再进行手动回零点。

（4）在进行工作台回转交换时，台面上、护罩上、导轨上不得有异物。

（5）为了使机床达到热平衡状态，必须使机床空运转15min以上。

（6）NC程序输入完毕后应认真校对，确保无误。

包括代码、指令等等。

（7）按工艺规程安装找正好夹具。

（8）正确测量和计算工作坐标系，并对所得结果进行验证和验算。

（9）将工作坐标系输入到偏置页面，并对坐标、坐标值等进行认真核对。

（10）未装工件以前，空运行一次程序，看是否顺利执行，刀具长度选取和夹具安装是否合理，有无超程现象。

（11）刀具长度和半径补偿值输入偏置页面后，要对刀具补偿号、补偿值、正负号、小数点进行认真核对。

（12）装夹工件，注意螺钉压板是否妨碍刀具运动，检查零件毛坯和尺寸超长现象。

加工时要注意刀具是否会铣伤钳口。

（13）检查各刀头的安装方向及各刀具旋转方向是否符合程序要求。

（14）查看各刀杆前后部位的形状和尺寸是否符合加工工艺要求，能否碰撞工件与夹具。

（15）镗刀头尾部露出刀杆直径部分，必须小于刀尖露出刀杆直径部分。

（16）检查每把刀柄在主轴孔中是否都能拉紧。

2.工件进行加工中注意事项：

（1）必须照图样工艺、程序和刀具调整卡，进行逐把刀逐段程序的试切。

（2）单段试切时，快速倍率开关必须置于较低档。

（3）每把刀首次使用时，必须先验证它的实际长度与所给补偿值是否相符。

（4）在程序运行中，注意观察坐标显示、寄存器显示、主程序和子程序。

（5）试切进刀时，在刀具运行至工件表面30-50mm处，必须在进给保持下，验证Z轴剩余坐标值和X、Y轴坐标值与图样是否一致。

（6）对一些有试刀要求的刀具，采用“渐进”的方法。

（7）试切和加工中，刃磨刀具和更换刀具辅具后，一定要重新测量刀长并修改好刀补值和刀补号。

（8）程序检索时应注意光标所指位置是否合理准确，并观察刀具与机床运动方向坐标