数控技术毕业设计930831号零件的数控加工.docx
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数控技术毕业设计930831号零件的数控加工
930831号零件的数控加工
声明
本人所呈交的930831号零件的数控加工，是我在指导教师的帮助和翻阅相关著作下独立进行分析研究所取得的成果。
除已注明引用的文章中的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。
作者签名：
日期：
2014年3月20日
【摘要】
通过对企业中的930831号零件进行加工工艺的分析、数控加工的流程学习以及在加工中心上进行的实亲自加工，使自己对此零件更加的熟悉，并且也使自己更加善于零件的加工。
一开始简单的介绍了数控技术的工作方式以及它的发展方向；其次，针对特定的轴进行工艺分析，了解其加工要求；之后，分析了该零件的加工参数和加工工序，包括其如何装夹的确定、刀具的选择、切削用量和主轴转速的确定等，并且写出了数控加工工艺文件；最后，编写了该加工程序。
文章论述了“收款机”中930831号零件加工方法，并且编制了该零件的加工程序。
【关键词】：
收款机、930831号零件、工艺要求、加工过程、相关程序
目录
引言1
一、930831号零件加工数控设备………………………………………………………2
（一）CK6145H数控机床的优缺点……………………………………………………………2
（二）CK6145H数控机床的参数……………………………………………………………3
二、数控技术的概述…………………………………………………………………………3
（一）数控技术的发展………………………………………………………………………3
（二）数控机床的基本工作原理……………………………………………………………3
三、零件的工艺分析…………………………………………………………………………5
（一）基本工艺措施5
（二）确定装夹方案5
（三）夹具的选择……………………………………………………………………………6
（四）确定加工顺序6
（五）数值的计算……………………………………………………………………………6
（六）设备的选用……………………………………………………………………………6
四、刀具和切削用量的选择6
（一）刀具的选择6
（二）切削用量的选择6
（三）切削三要素……………………………………………………………………………7
五、数控加工工艺文件的制定7
六、加工程序的编写8
七、加工中遇到的难点………………………………………………………………………10
总结…………………………………………………………………………………………11
参考文献……………………………………………………………………………………12
谢辞…………………………………………………………………………………………13
引言
收款机设备是BBT集团旗下一种收款设备，930831号零件是其重要的结构件，该零件结构相对复杂，尺寸要求和形位要求有一定的规范。
由于该零件是收款设备中的一个重要部件，在使用过程中必须小心谨慎，不然对于超市或者小卖部等造成相对的损失，所以在加工这个零件时，一定要认真仔细，加工过程安排必须合理，检验的时候严格把关，包装入库也不可马虎，防止造成一些完全没有必要的损失。
2013年下半年，我有幸进入无锡市锡山变电压器电炉厂，从事加工中心操作。
本课题来源于无锡市锡山变电压器电炉厂
一、930831号零件加工数控设备
（一）机床介绍
这个零件的加工和制作我们使用到了CK6145H型数控车床，如图2-1所示：
图1-1CK6145H型数控车床
数控机床为何能在较短时间内发展迅速，原因在于数控机床与普通机床相比具有很大的优势,数控机床优劣总结如下表。
表1-1数控车床与普通车床比较
优点
缺点
特点
因为加工精度高，所以提高加工的质量；
控制加工路线不会死很容易，不像普通机床一样简单直观；
采用插补前加减速控制，能够让加工更精确
可进行多轴联动，能加工形状复杂的零件；
对于机器的维修不是很方便，技术要求相对较高；
优化的处理，有效的提高加工表面光滑度
加工零件改变时，一般只需要更换数控程序，可节省生产准备时间；
工艺不容易受到控制
达到相同速度的加减速时间短，提高加工效率
机器本身的高精度和刚度，你可以选择适当的处理，可以提高工作效率
对刀操作方法的简便，使得对刀的操作更加的快捷
机床自动化程度高，可以减轻劳动强度，容易管理；
具有功能：
汉字备注，这个样可以迅速的查找相对应的程序
可批量化生产，可以很好的控制产品的质量
定量生产，可以很好的尝试手轮控制产品质量和功能，并使加工不撞刀首次成为可能
具有U盘锁的功能，在现场可以更好的管理
（二）CK6145H型的具体参数
表1-2CK6145H参数
CK6145H型数控机床参数对照表
序号
名称
规格
1
外形尺寸（长×宽×高）斜身
斜身：
1865*1350*1850
平床：
1500*1100*1600
2
净重
2500KG/1500KG
3
床身上最大直径：
mm
320
4
最大加工长度：
mm
150
5
X轴行程
400
6
z轴行程
250
7
主轴转速范围r/min
100-3600
8
主轴通孔直径：
mm
56
9
刀具数量
2
10
刀柄尺寸
20*20
11
换刀时间sec
0.2-2
12
X轴快速进给mm/min
20
13
Z轴快速进给mm/min
20
14
每转切削进给量mm/r
0.005-100
15
最小设定单位mm
0.005
16
重复定位精度mm
0.0025
17
表面粗糙度
Ra1.6
18
尾座套筒锥度
MT4
19
尾座套筒直径mm
40
20
尾座套筒行程mm
100
21
主电机功率KV
4.4
22
X轴、Z轴伺服电机N.m
7.16
二、数控技术的概述
（一）数控技术的发展
数控也称为计算机数控（ComputerNumericalControl），简称CNC，国外一般都称为CNC。
数控是数字控制的简称。
数控技术是通过机床控制系统用特定的编程代码控制机床操作一种方法。
（二）数控机床的基本工作原理
数控机床进行加工，首先必须将工件的几何数据和工艺数据等加工信息按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。
数控加工程序的输入数据，输出各种所需的信息和控制机器的各部分的指令的有序运行。
最基本的信息和指令包括：
各坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量，各状态控制的I/O信号等。
连续计算和数控机床的输出反馈控制流程确保刀具与工件之间的相对位置精度。
图2-1基本工作原理
（三）数控技术的发展方向
机床制造机械及设备制造业面临着提高需求水平触发一个良好的发展机遇，但是这也意味着加入了更加激烈的国际竞争。
因此，加快数控机床制造业的发展是解决可持续发展问题的关键所在。
对于高需求的数控机床和计算机的快速发展以及现代设计制造，已逐步扩展数控机床的应用范围和发展，以更好的适应生产工艺的需要。
随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。
高速化、高精度化、功能复合化、信息交互网络化等是未来数控机床的发展趋势。
三、零件的工艺分析
930831号零件如图3-1所示。
图3-1930831号零件图
这个零件为一个典型的轴类零件，需要我们注意的是，图3-1中不少尺寸有较严格的要求，如公差要求和粗糙度方面；另外，从图中可以看出，零件表面有圆柱、圆锥、螺纹、倒角、圆弧等几个不同的表面组成。
整体上看，这个图纸尺寸标注还是比较完整，表达十分明白。
选用的材料为45钢，不用热处理或者其他的特殊要求。
（一）主要工艺措施
1.对于精度要求较高的尺寸，由于其公差很小，产生的误差相对来说也很小，因此，在编程时可以全部取其基本尺寸进行加工。
2.从图中可以看出，有三处地方为跨越象限的圆弧，并且，需要注意的是，其中的两处还改变进给方向的轮廓曲线。
3.为了方便装夹，在左端预先加工出可以定位的部分，而在右端面先加工好中心孔，方便定位。
综合图中所给出的数据，我们可以选择φ60mm的毛胚。
（二）确定装夹方案
根据加工要求，确定中心轴线以及工件的左端大端面（即为设计基准）为定位基准。
在工件定心—三爪卡盘夹紧左端，右端活动支承工件的装夹方式就可以了。
（三）夹具的选择
机床夹具的作用及分类：
1.保证加工精度的夹具，可以准确地确定工件的相对位置，准确的使用工具和对选择机器的保证。
2.提高生产效率的装置可以快速定位和夹紧工件来达到减少使用时间的目的。
3.降低劳动强度，采用机械，气动，液压夹紧，可以减轻工人的劳动强度。
4.扩大机床的工艺范围，采用机床夹具可使机床的加工范围扩大。
机床夹具以应用范围可以划分为三类类：
通用夹具、专用夹具、组合夹具。
（四）确定加工顺序
加工顺序的基本原则是先对零件进行粗加工，之后对零件进行精加工。
从图中我们可以得知，先从左到右进行粗车（留0.20mm精车余量），然后从右到左精车，最后车削螺纹。
（五）基本数值的计算
为了方便编程，可以在地图的部分使用，在测量各点的基础上；然后，利用基本的公式对螺纹大小径进行简单计算即可。
1.基点的位置坐标计算
圆中的工作坐标系原点，可以通过测量得到A,B,C的坐标：
XA=40mm、ZA=–69mm；XB=38.76mm、ZB=-99mm；XC=56mm、ZC=–154.09mm。
2.螺纹的大小径计算
d大=d–0.2165p=30–0.2165×2=29.567mm；
d小=d大–1.299p=29.567–1.299×2=26.969mm。
（六）设备的选用
根据零件的结构、形状、精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号，本次设计的加工内容全部集中在水平面内。
由平面、圆弧、椭圆、孔、直线、倒角等组成。
根据减少定位、装夹和多次换刀带来的影响，以及实际生产情况综合考虑采用生产的配备为CK6145H型数控车床。
四、刀具和切削用量的选择
（一）刀具的选择
1.粗车，完成了35°金刚石涂层硬质合金外圆车削，48°角下，尖端半径0.4mm。
2.车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，取刀尖圆弧半径0.2mm。
（二）切削用量的选择
1.粗车时，取背吃刀量ap=2.0mm；精车时，取其背吃刀量ap=0.20mm。
2.主轴转速车直线和圆弧轮廓时的主轴转速：
查表取粗车时的切削速度v=90m/min,精车时的切削速度v=120m/min，根据坯件直径（精车时取平均直径），利用式n=1000v/πd计算，并结合机床说明书选取。
粗车时，取其主轴转速为n=500r/min；精车时，主轴转速n=1200r/min。
车螺纹时的主轴转速：
按公式np≤1200（n为主轴转速，p为螺距）。
取主轴转速n=320r/min。
3.进给速度
在进行粗加工时，根据机床的性能，以f=0.3mm/r为进给量，以f=0.05mm/r为精车量。
车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f=2mm/r。
（三）切削三要素
定义：
是指切削速度、进给量和切削深度这3个要素的总称，这三者又被称为切削用量的三要素。
切削速度v：
在切削加工中，刀刃上选定点相对于工件的主运动速度。
进给量f：
工件或刀具的主运动每转或每双行程时，工件和刀具在进给运动中的相对位移量。
切削三要素对加工的影响如下。
1.切削速度的影响：
切削速度对刀具寿命有非常大的影响.提高切削速度时,切削温度就上升,而使刀具寿命大大缩短.加工不同种类、硬度的工件,切削速度会有相应的变化。
切削深度ap：
等于工件已加工表面与待加工表面间的垂直距。
2.进给量的影响：
进给量是决定被加工表面质量的关键因素,同时也影响加工时切屑形成的范围和切屑的厚度.在对刀具寿命影响方面,进给量过小,后刀面磨损大,刀具寿命大幅降低;进给量过大,切削温度升高,后刀面磨损也增大,但较之切削速度对刀具寿命的影响要小
3.切削深度的影响：
切削深度应根据工件的加工余量、形状、机床功率、刚性及刀具的刚性来确定。
切削深度变化对刀具寿命影响不大.切削深度过小时,会造成刮擦,只切削工件表面的硬化层,缩短刀具寿命.当工件表面具有硬化的氧化层时,应在机床功率允许范围内选择尽可能大的切削深度,以避免刀尖只切削工件的表面硬化层,造成刀尖的异常磨损甚至破损。
五、制定文件的加工方法以及及加工过程
按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及其切削用量等填入表5-1数控加工工序卡片中。
表5-1加工工艺文件
（公司）
数控加工工序卡
产品名称或代码
零件部分名称
材料
零件号
轴
45
工序号
程序编号
夹具名称
夹具名称
使用设备
设备车间
三爪自定心卡盘
MJ460
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速（r·min-1）
进给量（mm·r-1）
背吃刀量（mm）
备注
1
粗车轴外表面，留精车余量0.2mm
T0101
35°菱形
500
0.3
2
2
精车轴外表面至尺寸
T0202
35°菱形
1200
0.05
0.2
3
车螺纹M30×2
T0303
60°菱形
320
2
见注
编制
审核
批准
共1页
第1页
注：
线程划分为5个子转折，但每次的背刀吃量是不同的，确定为（直径卷）：
0.9、0.6、0.6、0.4、0.1（mm）。
六、加工程序的编写
在正确使用编程的前提下，机床数控由于其自粗车循环可以自行确定加工路线。
因此，该零件只需要确定精加工路线即可。
编写图2的精加工程序，工件中心点O为工件坐标原点，以2号刀为基准刀，从图中可以看出，该刀尖的起始位置为（280，130）。
精加工程序如下：
O3000；
程序名
N010G50X280Z130；
建立工件坐标系
N020M04S1200T0200；
启动主轴，换2号刀
N030G00X26Z3M08；
冷却液使用，并接近工件
N040G42G01Z0T0202F0.05；
建立右刀补
N050X29.567Z-2；
倒角
N060Z-18；
车螺纹外表面φ29.567
N070X26Z-20；
倒角
N080W-5；
车φ26槽
N090U10W-10；
车锥面
N100W-10；
车φ36外圆柱面
N110G02U-6W-9R15；
车R15圆弧
N120G02X40Z-69R25；
车R25圆弧
N130G03X38.76Z-99R25；
车Sφ50球面
N140G02X34W-9R15；
车R15圆弧
N150G01W-5；
车φ34圆柱面
N160X56Z-154.05；
车锥面
N170Z-165；
车φ56圆柱面
N180G40G00U10T0200M05M09；
取消刀补并关闭冷却液
N190G28U2W2；
返回参考点
N200M04S320T0300；
主轴换速，换3号螺纹刀
N210G00X40Z3T0303M08；
刀具定位并建立位置补偿
N220G92X28.667Z-22F2；
螺纹循环第一刀
N230X28.067；
螺纹循环第二刀
N240X27.467；
螺纹循环第三刀
N250X27.067；
螺纹循环第四刀
N260X26.969；
螺纹循环第五刀
N270G00X45T0300M09；
取消刀具位置补偿并关冷却液
N280G28U2W2；
返回参考点
N290M30；
程序结束
七、加工中遇到的难点
1.中间的圆弧是加工的第一个加工难点。
2.右端角度加工时易超差。
在师傅的指导与帮助下，通过试切削，终于找到了零件尺寸和形状变化的规律，并通过刀具补偿解决了加工难点难点，成功的完成了这个工件的加工。
总结
本文应用数控技术对轴类零件进行加工。
首先，简要介绍了数控技术的工作原理和基本发展趋势；其次，针对特定的轴进行工艺分析，了解其加工要求；然后，分析了该零件的加工参数和加工工序，包括其装夹方案的确定、刀具的选择、切削用量和主轴转速的确定等，并且写出了数控加工工艺文件；最后，编写了该加工程序。
通过写这次毕业论文，我学到了很多东西，不仅在总体上掌握了数控机床的工作原理，更对其发展趋势有了清晰的认识。
另外，通过这次毕业设计，我加深了对零件的工艺认识，掌握了零件在数控机床上的加工过程和方法。
更重要的是，学会了怎样在有限的时间内高效地查阅资料和利用工具书，更加深刻地认识到只有将书本与具体的实践相结合，才会有真正的收获。
在过去的几周里，从开始到完成每一步都是对毕业的一种新的尝试和挑战，这两个对我来说收益良多，在做这次毕业设计过程中使我学到很多，我感到无论做什么事情都要用心去做，才会使自己更快的成长。
我相信，通过这次的实践，自己有能力和信心利用数控机床加工出更加复杂和精密的零件。
参考文献
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[2]徐宏海.数控加工工艺[M].化学工业出版社,2004.
[3]魏康民.机械加工技术[M].西安电子科技大学出版社,2006.
[4]孙小捞.数控技术实训[M].机械工业出版社,2007.
[5]焦小明,孙庆群.机械加工技术[M].机械工业出版社,2008.
[6]沈建峰,金玉峰.数控编程200例[M].中国电力出版社,2010.
谢辞
随着春天的来临，毕业论文终于完成了，而我也即将踏出校门，在此之际，回顾三年学习期间的日日夜夜，自己为课题曾百感焦急，也曾豁然开朗。
开心的时候，心里感到了一点点不舍：
我即将离开我的老师和同学们。
我要首先感谢我的指导老师梁胜龙！
本文是在他的细心教导下完成的。
老师的学习修为，认真的授予知识，还有远见的观测能力，都给我留下了很深的印象，使我终生受益。
本论文的完成，我必须对帮助我刻苦训练的教师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
在此，我要向他们再次表示感谢，我会已我自己最好的状态去做我的工作，以此来感谢帮助过我的同学和老师们。
其次还要感谢无锡市锡山变电压器电炉厂里的陈源师傅对我的帮助。
最后，还要谢谢培养了我三年的母校——苏州工业职业技术学院，以及机电工程系的各位老师，以及关心过我，帮助过我的同学，在此，说声谢谢！
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