完整版平面轮廓零件在加工中心上的加工毕业论文.docx

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完整版平面轮廓零件在加工中心上的加工毕业论文

中央广播电视大学

毕业论文

题目：

平面轮廓零件在加工中心上的加工

专业数控技术

年级09秋数控

学生姓名汪谨宝

指导教师毕庆华

论文完成日期年月

南京广播电视大学

毕业设计（论文，作业）课题审批表

教学单位（盖章）南汽培训中心

专业

数控技术

学生类别

开放专科

课题名称

平面轮廓加工

填报

时间

2011-年8月17日

课

题

内

容

简

介

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

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

平面轮廓零件在加工中心上的加工

【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

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