数控车床加工工艺设计.docx

数控车床加工工艺设计.docx

《数控车床加工工艺设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控车床加工工艺设计.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

数控车床加工工艺设计

摘要

数控技术是发展高新技术产业和尖端工业使用的最基本的装备。

当今世界各国机械制造业广泛应用数控技术以提高制造能力和水平、提高对动态多变市场的适应能力和集中竞争能力大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

现在数控机床的拥有量和水平已成为衡量一个国家工业化的重要标志，因此我国政府正积极采取各种有效措施大力发展我国的数控产业，把发展数控技术作为振兴机械工业的重中之重。

本毕业论文首先介绍了数控技术的发展趋势及本论文研究的意义、背景并对课题的内容与要求进行了综合的阐述接着阐述了复杂零件的加工工艺其中不仅介绍了数控车削加工的相关内容还囊括了零件图的分析、工件的定位、工序的确定、刀具的设计与选择以及工艺路线的制定等然后是在对本课题的零件进行工艺分析编写加工程序,并对程序进行模拟仿真数控加工和对加工结果的检验最后是本毕业设计的结论部分归纳和总结了该毕业设计的内容和过程。

关键词：

数控技术、车削加工、加工工艺、程序编制。

Abstract

Theabstractnumericalcontroltechnologyisthedevelopmentemerginghigh-techindustryandthestate-of-artindustryusetechnologyandthemostbasicequipment.Nowthevariouscountriesmechanicalmanufacturingindustrywidespreadapplicationnumericalcontroltechnology,sharpensthemanufacturingcapacityandthelevel,theenhancementtothedynamicchangeablemarketadaptiveandthecentralismcompetitiveability,vigorouslydevelopstakethenumericalcontroltechnologyasthecoreadvancedmanufacturetechnology,hasbecomeworldeachdevelopedcountrytoaddthebookfasteconomydevelopment,theenhancementcomprehensivenationalstrengthandthenationalstatusimportantway.

Now,thenumericalcontrolenginebedcapacityandthelevelhavebecomeweighsanationalindustrializationtheimportantsymbol,thereforeourcountrygovernmentpositivelytakeseachkindofeffectiveactionvigorouslytodevelopourcountrynumericalcontrolindustry,thedevelopmentnumericalcontroltechnologytookthepromotionmechanicalindustryheavycenterisheavy.

Thisgraduationthesisfirstintroducedstudiedthesignificanceandthebackgroundandtothenumericalcontroltechnologydevelopmenttendencyandthisarticlehascarriedonthecomprehensiveelaborationtothetopiccontentandtherequest;Thenelaboratedthecomplexcomponentsprocessingcraft,notonlyintroducedthenumericalcontrolturningprocessingrelatedcontentalsoincludedthedetaildrawinganalysis,theworkpiecelocalization,theworkingproceduredetermination,thecuttingtooldesignandthechoiceaswellasthecraftroutesystemgrades;Thenisincarriesonthecraftanalysistothistopiccomponents,thecompilationprocessingprocedure,andcarriesonthesimulationtotheprocedure,thenumericalcontrolprocessingandtoprocessestheresulttheexamination;Finallywasthisgraduationprojectconclusionarepartial,inducesandsummarizesthisgraduationprojectcontentandtheprocess.

Keywords:

Numericalcontroltechnology、turningprocessing、processingcraft。

第一章数控机床…………………………………………………………5

1.1数控机床的概述………………………………………………………5

1.2数控机床的简介………………………………………………………5

1.3数控机床的组成………………………………………………………5

1.4数控车床概述…………………………………………………………6

第二章数控车削加工工艺的制定………………………………………10

2.1机床的合理选用………………………………………………………10

2.2数控加工零件的工艺性分析…………………………………………10

2.3加工方法的选择与加工方案的确定………………………………10

2.4工艺与工步的划分……………………………………………………11

2.5零件的安装与夹具的选择……………………………………………12

2.6刀具的选择与切削用量的确定………………………………………13

2.7对刀点和换刀点的确定………………………………………………13

2.8工艺加工路线的确定…………………………………………………13

第三章简介配合件编程与加工…………………………………………15

3.1配合件编程与加工的特点……………………………………………15

2.2课题研究的意义………………………………………………………16

第四章典型零件的数控车削加工工艺分析………………………17

4.1轴类零件工艺方案分析………………………………………………17

4.2典型套类零件工业分析……………………………………………22

第五章结果分析………………………………………………………29

5.1零件的精度与尺寸检验……………………………………………29

5.2产生误差的主要因素…………………………………………………29

第六章制图软件介绍…………………………………………………30

第七章结论………………………………………………………………35

第八章致谢………………………………………………………………36

第九章参考文献…………………………………………………………

第一章数控机床

1.1数控机床的简介

数控机床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效自动化机床。

主要分为立式和卧式两种。

立式机床装夹零件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便，但排屑性能好，散热很高。

数控铣床分三坐标和多坐标两种。

三坐标机床（X、Y、Z）任意两轴都可以联动，主要用于加工平面曲线的轮廓和开敞曲面的行切。

多坐标机床是在三坐标机床的基础上，通过增加数控分度头或者回转工作台，成为4坐标或者5坐标机床（甚至多坐标机床）。

多坐标机床主要用于曲面轮廓或者由于零件需要必须摆角加工的零件，如法向钻孔，摆角行切等。

摆角形式4坐标的主要为A或B；5坐标机床主要为AB，AC，BC，可根据零件要求选用。

摆角大小由加工的零件决定。

1.2数控机床的组成

数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。

图1-1所示为开环控制的数控机床框图

图1-1数控机床的组成

1.2.1数控机床的分类

（一）按工艺用途

（1）一般数控机床

（2）数控加工中心数控机床

（3）特种数控机

（二）按数控机床的运动轨迹分类

（1）点位控制数控机床

（2）点位直线控制数控机床

（3）轮廓控制数控机

（三）按伺服系统的控制方式分类

（1）开环控制数控机床

（2）闭环控制数控系统

（3）半闭环控制数控机床

（四）按数控装置分类

数控机床若按其实现数控逻辑功能控制的数控装置来分，有硬线数控和软线数控两种

1.3数控车床概述

数控车床，是一种高精度、高效率的自动化机床。

配备多工位刀塔或动力刀塔，机床就具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹、槽、蜗杆等复杂工件。

具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。

1.3.1数控车床的用途和分类

（一）数控车床的用途

数控车床常用来加工轴类零件或盘类零件，能自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，且特别适合加工形状复杂的轴类零件或盘类零件。

数控车床具有加工灵活、通用性强、能适合产品的品种和规格频繁的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛应用

以机械制造业

（二）数控车床的分类

（1）按车床主轴位置分类

1）立式数控车床：

立式车床简称数控立床，其车床主轴垂直于水平面，具有一个直径很大的圆形工作台，用来装夹工件。

2）卧式数控机床：

卧式数控机床又分为数控水平导轨卧式车床和数控倾斜导轨卧式车床其倾斜导轨结构可以使车床具有更大的刚性并易于排出切屑。

（2）按加工零件的基本类型分类

1）卡盘式数控机床，卡盘式数控机床没有尾座。

2）顶尖式数控机床，配有普通尾座或数控尾座，适合车削较长的零件及直径不太大的盘式类零件。

（3）按刀架数量分类

1）单刀式数控机床

2）双刀式数控机床

（4）按功能分类

经济型数控机床、普通数控机床、车削加工中心等

1.3.2数控车床的特点和发展

（1）高精度数控车床控制系统的性能不断提高，机械结构不断完善，机床精度日益提高。

（2）高效率随着新刀具材料的应用和机床结构的完善，数控车床的加工效率、主轴转速、传动功率不断提高，使得新型数控车床的空转动时间大为缩

短。

（3）高柔性数控车床具有高柔性，适合70%以上的多品种、小批量零件自动加工。

（4）高可靠性随着数控系统性能的提高，数控机床无故障时间缩短。

（5）工艺能力强能用于粗加工也能用于精加工，可以在一次装夹中完成全部或大部分工序。

（6）模块化设计数控车床的制造采用模块化原则设计。

现代数控车床技术还不断向前发展着，其发展趋势如下：

随着数控系统、机床结构和刀具材料的技术发展，数控车床将向高速化发展，进一步提高主轴转速、刀架快速移动以及转位换刀速度；工艺和工序将更加复合化和集中化，数控车床向多主轴、多刀架加工方向发展；为实现长时间无人化操作，数控车床向全自动化方向发展；机床的加工精度向更高方向发展。

同时数控车床也向简易性发展。

1.3.3数控车床的基本组成

数控车床由数控装置、床身、主轴箱、刀架进给系统、尾座、液压系统、冷却系统、润滑系统、排屑器等部分组成。

1.3.4数控车床的布局

数控车床的主轴、尾座等部件相对床身的布局形式与普通车床基本一致，而床身结构和导轨的布局形式则发生了根本变化，这是因为其直接影响数控车床的使用性能及机床的结构和外观所致。

数控车床的床身结构和导轨有多种形式，主要有水平床身、倾斜床身、水平床身斜滑鞍及立床身等，其布局形式如图1-2所示：

a）为平床身，b）为斜床身，c）为平床身斜滑板，d）为立床身。

图1-2数控车床的床身、导轨结构

第二章简介配合件编程与加工

2.1配合件编程与加工的特点

随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大。

传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求。

而数控机床作为电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、光电等多学科技术为一体，有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流。

其中数控车床由于具有高效率、高精度和高柔性的特点，在机械制造业中得到日益广泛的应用，成为目前应用最广泛的数控机床之一。

但是，要充分发挥数控车床的作用，关键是编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。

常用的数控编程方法有手工编程和自动编程两种。

手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程。

它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。

对于几何形状复杂的零件，以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。

根据不同的需要和结合加工的图纸要求，传统的加工无法达到足够的精度要求。

比如，我们在加工要求精度比较高的配合零件时，这就往往在数控机床来加工完成。

配合件在手工编程时要特别注意配合公差的问题，所谓的公差就是指加工完成之后，得到加工精度在图纸指定的范围之内，而零件之间能够彼此结合起来。

因此，我们在手工编程时应注意以下问题：

（一）正确选择程序原点

在数控车削编程时，首先要选择工件上的一点作为数控程序原点，并以此为原点建立一个工件坐标系。

工件坐标系的合理确定，对数控编程及加工时的工件找正都很重要。

程序原点的选择要尽量满足程序编制简单，尺寸换算少，引起的加工误差小等条件。

为了提高零件加工精度，方便计算和编程，我们通常将程序原点设定在工件轴线与工件前端面、后端面、卡爪前端面的交点上，尽量使编程基准与设计、装配基准重合。

（二）合理选择进给路线

进给路线是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，即刀具从对刀点开始进给运动起，直到结束加工程序后退刀返回该点及所经过的路径，是编写程序的重要依据之一。

合理地选择进给路线对于数控加工是很重要的

（三）准确掌握各种循环切削指令的加工特点及其对工件加工精度所产生的影响，并进行合理选用

在FANUC0-TD数控系统中，数控车床有十多种切削循环加工指令，每一种指令都有各自的加工特点，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的编程方法也不同，我们在选择的时候要仔细分析，合理选用，争取加工出精度高的零件

（四）灵活使用特殊G代码，保证零件的加工质量和精度

2.2课题研究的意义

配合件的编程与加工不仅结合了传统的加工知识，也在电气、机械等方面都需要有一定的了解和掌握，这就对操作者不能局限于单一的专业知识，而是应从多方面、全方位地去攻关，这既锻练了一个人的操作能力，也提高了其专业技能，使其成为一个多层次的技能人才，这对于其今后的发展都有相当大的帮助，而且也会从侧面带来这个行业的发展和进步。

数控编程与加工随着社会的发展而不断地完善而应用广泛，其在提高加工效率和质量方面是以往机床加工无法比拟的，因而，数控编程与加工越来越来被各行业清睐和重视。

第三章数控车削加工工艺的制定

3.1机床的合理选用

数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件：

（1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。

（2）轮廓形状复杂，或对加工精度要求较高的零件。

（3）用普通机床加工时需用昂贵工艺装备（工具、夹具和模具）的零件。

（4）需要多次改型的零件。

（5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。

（6）需要最短生产周期的急需零件。

3.2数控加工零件的工艺性分析

（1）零件图上尺寸数据的给出，应符合程序编制方便的原则

（2）零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点

3.3加工方法的选择与加工方案的确定

（一）加工方法的选择

加工方法的选择原则是：

同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。

此外，还应考虑生产率和经济性的要求，以及现有生产设备等实际情况。

（二）确定加工方案的原则

零件上精度要求较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。

对于这些表面，要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终的加工方案。

确定加工方案时，首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。

此时要考虑到数控机床使用的合理性和

经济性，并充分发挥数控机床的功能。

原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。

3.4工艺与工步的划分

（一）工序的划分

（1）以零件的装夹定位方式划分工序由于每个零件结构形状不同，各个表面的技术要求也不同，所以在加工中，其定位方式就各有差异。

一般加工零件外形时，以内形定位；在加工零件内形时以外形定位。

可根据定位方式的不同来划分工序。

（2）按粗、精工序划分加工

根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来进行划分工序，即先进行粗加工，再进行精加工。

此时可以使用不同的机床或不同的刀具进行加工。

通常在一次安装中，不允许将零件的某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其它表面。

为了减少换刀次数，缩短空行程运行时间，减少不必要的定位误差，可以按照使用相同刀具来集中加工工序的方法来进行零件的加工工序划分。

尽可能使用同一把刀具加工出能加工到的所有部位，然后再更换另一把刀具加工零件的其它部位。

在专用数控机床和加工中心中常常采用这种方法。

（二）工步的划分

工步的划分主要从加工精度和生产效率两方面来考虑。

在一个工序内往往需要采用不同的切削刀具和切削用量对不同的表面进行加工。

为了便于分析和描述复杂的零件，在工序内又细分为工步。

工步划分的原则是：

（1）同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行。

（2）对于既有铣削平面又有镗孔加工表面的零件，可按先铣削平面后镗孔进行加工。

因为按此方法划分工步，可以提提高孔的加工精度。

因为铣削平面时切削力较大，零件易发生变形。

先铣平面后镗孔，可以使其有一段时间恢复变形，并减少由此变形引起对孔的精度的影响。

（3）按使用刀具来划分工步。

某些机床工作台的回转时间比换刀时间短，可以采用按使用刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。

3.5零件的安装与夹具的选择

（一）定位安装的基本原则

（1）力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一。

（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。

（3）避免采用占机人工调整加工方案，以便能充分发挥出数控机床的效能。

（2）选择夹具的基本原则数控加工的特点对夹具提出了两点要求：

一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。

除此之外，还应该考虑以下几点：

（二）选择夹具的基本原则

数控加工的特点对夹具提出了两点要求：

一是要保证夹具的坐标方向要与机床的坐标方向相对固定不变；二是要协调零件的和机床坐标系的尺寸关系。

除此之外，还应该考虑以下几点：

（1）当零件加工批量不大时，应该尽量采用组合夹具、可调式夹具或其它通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。

（2）在成批生产时才考虑使用专用夹具。

（3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短数控机床的停顿时间。

（4）夹具上各零部件应该以不妨碍机床对零件各表面的加工。

夹具要敞开，其定位夹紧机构的元件不能影响加工中的走刀运行。

3.6刀具的选择与切削用量的确定

（一）刀具的选择

数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。

（二）切削用量的确定

合理选择切削用量的原则是：

粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应该考虑加工成本。

半精加工和精加工时，一般应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率和经济性和加工成本。

（1）确定切削深度t（mm）。

在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除待加工余量，最好一次切除待加工余量，以提高生产效率。

（2）确定切削速度V（m/min）。

加大切削速度，也能提高生产效率。

但提高生产效率的最有效措施还是应尽可能采用大的切削深度t。

（3）确定进给速度f（mm/min或mm/r）。

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及刀具与零件的材料性质来选取。

当加工精度和表面粗糙度要求高时，进给速度f应该选择得小些。

最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能决定，并与数控系统脉冲当量的大小有关。

3.7对刀点和换刀点的确定

选择对刀点的原则是：

（1）选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制。

（2）对刀点在机床上容易校准。

（3）加工过程中便于检查。

（4）引起的加工误差小。

3.8工艺加工路线的确定

确定工艺加工路线的原则是：

（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。

（2）方便数值计算，减少编程工作量。

（3）缩短加工运行路线，减少空运行行程。

在确定工艺加工路线时，还要考虑零件的加工余量和机床、刀具的刚度，需要确定是一次走刀，还是多次走刀来完成切削加工，并确定在数控铣削加工中是采用逆铣加工还是顺铣加工等。

第四章典型零件的得数控车削加工工艺分析

4.1轴类零件工艺方案分析

（一）零件图

图4-1

（二）零件图的分析

该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹、孔等组成。

尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢Φ50mm×120mm，热处理：

调制处理，HRC25-35无硬度要求。

（三）确定加工方法：

加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。

由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。

图上几个精度要求较高的尺寸因其公差值较小所以编程时没有取平均值而取其基本尺寸。

在轮廓线上有个锥度1:

5和一处圆弧切点，在编程时要求出其坐标（29.7,0）（34,16.5）（46,22