数控加工工艺与传统工艺的结合毕业设计.docx

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数控加工工艺与传统工艺的结合毕业设计

学号：

**********

xxxxxxxx

机电工程学院毕业论文

题目：

数控加工工艺与传统工艺的结合

姓名：

xxxxx

班级：

数控设备应用与维护一班

指导教师：

xxxxx

专业：

数控设备应用与维护

摘要

随着装备工业的技术发展,数控技术的大规模应用成为一种必然趋势,但数控技术也有其自身的不足。

分析了数控技术的特点及其不足之处,提出了数据加工工艺与传统工艺相结合的思路。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料。

而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

当今世界各国制造业广泛采用数控技术，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竞争能力。

关键词：

数控加工工艺传统工艺数控机床加工过程必然趋势

Abstract

withthetechnologydevelopmentofequipmentindustry,thelarge-scaleapplicationofNCtechnologyhasbecomeaninevitabletrend,butthenumericalcontroltechnologyalsohasitsownshortcomings.Analysisofthecharacteristicsofnumericalcontroltechnologyanditsdeficiencies,proposedthedataprocessingprocessandtraditionalprocessofcombiningideas.

Thetechnologicallevelofindustrialequipmentandmodernizationofthenationaleconomydeterminesthelevelanddegreeofmodernization,numericalcontroltechnologyandequipmentisthedevelopmentofnewhigh-techindustryandcutting-edgeindustries,enablingtechnologyandthemostbasicequipment.Manufacturingtechnologyandequipmentisthehumanproductionofthemostbasicmeansofproductionactivities.Andnumericalcontroltechnologyistoday'sadvancedmanufacturingtechnologyandequipmentofthecoretechnologies.Today'swidelyusedaroundtheworldNCmanufacturingtechnology,manufacturingcapabilityandtoenhancethelevel,improvethedynamicabilitytoadapttochangingmarketandcompetitiveability.

Keywords:

CNCmachiningtechnologytraditionaltechnologyCNCmachiningprocessinevitabletrend

引言…………………………………………………………………………4

第一章数控加工工艺的发展及内容…………………………………………5

1.1数控加工概述………………………………………………………5

1.2数控加工工艺远比传统机械加工工艺复杂………………………5

1.3数控加工工艺设计要有严密的条理性……………………………5

1.4数控加工工艺的继承性较好………………………………………6

1.5数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产…………………6

第二章数控加工工艺的组成简介……………………………………………6

2.1数控机床……………………………………………………………6

2.2夹具………………………………………………………………6

2.3刀具…………………………………………………………………6

2.4工件…………………………………………………………………8

第三章数控加工工艺过程……………………………………………………8

3.1基本特点………………………………………………………………8

3.2主要内容………………………………………………………………8

3.3常用数控加工方法……………………………………………………8

第四章数控加工工艺的发展趋势……………………………………………9

4.1高速、高效……………………………………………9

4.2高精度……………………………………………10

4.3高可靠性……………………………………………10

4.4高可靠性……………………………………………10

4.5多轴化……………………………………………10

4.6智能化……………………………………………11

4.7网络化……………………………………………11

4.8柔性化……………………………………………11

4.9绿色化……………………………………………12

第五章应注意的问题…………………………………………………………12

5.1.确定好走刀路线和安排工序顺序……………………………………12

5.2定位基准和夹紧方式的确定…………………………………………12

5.3夹具的选择…………………………………………………………12

5.4刀具的选择…………………………………………………………12

结论……………………………………………………………………14

谢辞………………………………………………………………………15

参考文献………………………………………………………………………16

引言

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。

制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。

当今世界各国制造业造不断的火速发展中，只有使这些数控新的加工工艺与传统的加工工艺相结合，取其长处，以便更加适应社会的发展需求，这样才能同社会共同进步，促进社会经济发展。

如数控加工可以连续而高效地加工复杂形面,且精度高,控制方便,相比传统加工方法,在设计加工工艺时也出现了一些新问题。

从工序定义、切削用量、热变形等九个方面讨论数控加工相对于传统加工在工艺上产生的变革。

1数控加工工艺的发展及内容

数控加工工艺是伴随着数控机床的产生，不断发展和逐步完善起来的一门应用术，研究的对象是数控设备完成数控加工全过程相关的集成化技术，最直接的研究对象是与数控设备息息相关的数控装置、控制系统、数控程序及编制方法。

数控加工工艺源于传统的加工工艺，将传统的加工工艺、计算机数控技术、计算机辅助设计和辅助制造技术有机地结合在一起，它的一个典型特征是将普通加工工艺完全融入数控加工工艺中。

数控加工工艺是数控编程的基础，高质量的数控加工程序，源于周密、细致的技术可行性分析、总体工艺规划和数控加工工艺设计。

普通加工工艺是数控加工工艺的基础和技术保障，由于数控加工采用计算机对机械加工过程进行自动化控制，使得数控加工工艺具有如下特点。

1.1数控加工概述

数控是用数字信号对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。

数控机床是20世纪50年代在美国发展起来的,在欧美等发达国家,数控机床已经发展到很高的水平。

我国的数控技术起步较晚,不过在近20年有很大的进步,但是与发达国家相比还有很大距。

数控技术已成为现代制造不可缺失的技术,它不仅大大提高了生产效率,而且使产品精度大大提高。

数控机床直接受数控程序驱动,因此编程的效率与质量也会直接影响到机床的加工效率。

数控软件和编程系统发展也很迅速,大致经历了手工编程、数控语言编程和交互式图形编程三个阶段。

起初,人们只能借助数学用表和台式计算机等,根据图纸要求进行数据计算,并按照规定指令代码手工编制数控加工程序,编程精度差,效率低。

为了提高编程效率,降低编程人员的劳动强度,随着计算机技术的发展和算法语言的出现,人们开始采用电子计算机来编制数控加工程序,实现了数控自动编程。

21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:

为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

1.2数控加工工艺远比传统机械加工工艺复杂

数控加工工艺要考虑加工零件的工艺性，加工零件的定位基准和装夹方式，也要选择刀具，制定工艺路线、切削方法及工艺参数等，而这些在常规工艺中均可以简化处理。

因此，数控加工工艺比普通加工工艺要复杂得多，影响因素也多，因而有必要对数控编程的全过程进行综合分析、合理安排，然后整体完善。

相同的数控加工任务，可以有多个数控工艺方案，既可以选择以加工部位作为主线安排工艺，也可以选择以加工刀具作为主线来安排工艺。

数控加工工艺的多样化是数控加工工艺的一个特色，是与传统加工工艺的显著区别。

1.3数控加工工艺设计要有严密的条理性

由于数控加工的自动化程度较高，相对而言，数控加工的自适应能力就较差。

而且数控加工的影响因素较多，比较复杂，需要对数控加工的全过程深思熟虑，数控工艺设计必须具有很好的条理性，也就是说，数控加工工艺的设计过程必须周密，严谨不准优错误。

1.4数控加工工艺的继承性较好

凡经过调试、校验和试切削过程验证的，并在数控加工实践中证明是好的数控加工工艺，都可以作为模板，供后续加工相类似零件调用，这样不仅节约时间，而且可以保证质量。

作为模板本身在调用中也是一个不断修改完善的过程，可以达到逐步标准化、系列化的效果。

因此，数控工艺具有非常好的继承性。

1.5数控加工工艺必须经过实际验证才能指导生产

由于数控加工的自动化程度高，安全和质量是至关重要的。

数控加工工艺必须经过验证后才能用于指导生产。

在普通机械加工中，工艺员编写的工艺文件可以直接下到生产线用于指导生产，一般不需要上述的复杂过程。

2数控加工工艺系统的组成简介

数控加工系统的组成.在机械加工中，由机床，夹具、刀具和工件等组成的统一整体，称为工艺系统。

数控加工工艺系统是由数控机床、夹具、刀具和工件等组成的。

2.1数控机床

采用数控技术，或者说装备了数控系统的机床，称为数控机床。

它是一种技术密集和自动化程度都比较高的机电一体化加工装备。

数控机床三实现数控加工的主体。

它的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。

与普通机床相比，数控机床有如下特点：

①加工精度高，具有稳定的加工质量；

②可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；

③加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；

④机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；

⑤机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；

⑥对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。

2.2夹具

在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置称为夹具。

造机械制造工厂，夹具的使用广泛，从毛坯制造到哦产品装配及检测各个生产环节，都有许多不同种类的夹具。

夹具是实现数控加工的纽带。

在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。

2.2.1夹具类型

①通用夹具。

已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，其结构、尺寸已规格化，而且具有一定通用性，如三爪自定心卡盘、机床用平口虎钳、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架和磁力工作台等。

这类夹具适应性强，可用于装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件。

这些夹具已作为机床附件由专门工厂制造供应，只需选购即可。

其缺点是夹具的精度不高，生产率也较低，且较难装夹形状复杂的工件，故一般适用于单件小批量生产中。

②专用夹具。

专为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。

在产品相对稳定、批量较大的生产中，采用各种专用夹具，可获得较高的生产率和加工精度。

专用夹具的设计周期较长、投资较大。

专用夹具一般在批量生产中使用。

除大批大量生产之外，中小批量生产中也需要采用一些专用夹具，但在结构设计时要进行具体的技术经济分析。

③可调夹具。

某些元件可调整或更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。

可调夹具是针对通用夹具和专用夹具的缺陷而发展起来的一类新型夹具。

对不同类型和尺寸的工件，只需调整或更换原来夹具上的个别定位元件和夹紧元件便可使用。

它一般又可分为通用可调夹具和成组夹具两种。

前者的通用范围比通用夹具更大；后者则是一种专用可调夹具，它按成组原理设计并能加工一族相似的工件，故在多品种，中、小批量生产中使用有较好的经济效果。

④组合夹具。

采用标准的组合元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。

组合夹具是一种模块化的夹具。

标准的模块元件具有较高精度和耐磨性，可组装成各种夹具。

夹具用毕可拆卸，清洗后留待组装新的夹具。

由于使用组合夹具可缩短生产准备周期，元件能重复多次使用，并具有减少专用夹具数量等优点，因此组合夹具在单件，中、小批量多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具。

⑤拼装夹具。

用专门的标准化、系列化的拼装零部件拼装而成的夹具，称为拼装夹具。

它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。

它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。

此类夹具更适合在数控机床上使用。

2.2.2夹具的特点

①数控加工适用于多品种、中小批量生产，为能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件，数控加工的夹具应具有柔性，经过适当调整即可夹持多种形状和尺寸的工件。

②传统的专用夹具具有定位、夹紧、导向和对刀四种功能，而数控机床上一般都配备有接触试测头、刀具预调仪及对刀部件等设备，可以由机床解决对刀问题。

数控机床上由程序控制的准确的定位精度，可实现夹具中的刀具导向功能。

因此数控加工中的夹具一般不需要导向和对刀功能，只要求具有定位和夹紧功能，就能满足使用要求，这样可简化夹具的结构。

③为适应数控加工的高效率，数控加工夹具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧，以缩短辅助时间。

④夹具本身应有足够的刚度，以适应大切削用量切削。

数控加工具有工序集中的特点，在工件的一次装夹中既要进行切削力很大的粗加工，又要进行达到工件最终精度要求的精加工，因此夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。

⑤为适应数控多方面加工，要避免夹具结构包括夹具上的组件对刀具运动轨迹的干涉，夹具结构不要妨碍刀具对工件各部位的多面加工。

⑥夹具的定位要可靠，定位元件应具有较高的定位精度，定位部位应便于清屑，无切屑积留。

如工件的定位面偏小，可考虑增设工艺凸台或辅助基准。

⑦对刚度小的工件，应保证最小的夹紧变形，如使夹紧点靠近支承点，避免把夹紧力作用在工件的中空区域等。

当粗加工和精加工同在一个工序内完成时，如果上述措施不能把工件变形控制在加工精度要求的范围内，应在精加工前使程序暂停，让操作者在粗加工后精加工前变换夹紧力（适当减小），以减小夹紧变形对加工精度的影响。

2.2.3数控机床夹具的新要求

①推行标准化、系列化和通用化；

③发展组合夹具和拼装夹具，降低生产成本；

③提高精度；

④提高夹具的高效自动化水平。

2.3刀具

金属切削刀具是现代机械加工中的重要工具。

无论是普通机床还是数控机床都必须依靠刀具才能完成切削工件。

刀具是实现数控加工的桥梁。

刀具材料是指刀具切削部分的材料。

金属切削时，刀具切削部芬直接和工件及切削相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件和切削的剧烈摩擦，产生了很高切削温度，也就是说，刀具切削部分是在高温，高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作的。

2.4工件

机械加工中的加工对象。

它可以是单个零件，也可以是固定在一起的几个零件的组合体。

3数控加工工艺过程

无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟订工艺方案，选择合适的刀具，确定切削用量。

在编程中，对一些工艺问题（如对刀点，加工路线等）也需要做一些处理。

因此，数控编程的工艺处理是一项十分重要的工作。

这个与传统工艺相差不是很大。

3.1数控加工的基本特点

无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量。

在编程中，对一些工艺问题（如对刀点.加工路线等）也需要做一些处理。

因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。

数控加工的工序内容比普通机加工的工序内容复杂。

数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。

这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题，在编制数控加工工艺时却要认真考虑。

3.2数控加工工艺的主要内容

①选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。

②分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，确定加工方案，制定数控加工路线，如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。

设计数控加工工序，如工序的划分、刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等等。

③调整数控加工工序的程序。

如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿。

④分配数控加工中的容差。

⑤处理数控机床上部分工艺指令。

总之，数控加工工艺内容比较多，有些与普通机床加工相似。

3.3常用数控加工方法

3.3.1平面孔系零件

常用点位、直线控制数控机床（如数控钻床）来加工，选择工艺路线时，主要考虑

加工精度和加工效率两个原则。

若考虑效率，则上述零件采用图１的路线比图２好，因为经过计算前者刀具空行程路线短。

若考虑精度，则采用图3的路线比图4差，因为后者消除了反向间隙。

3.3.2旋转体类零件

常用数控车床或磨床加工。

①考虑加工效率：

在车床上加工时，通常加工余量大，必须合理安排粗加工路线，

以提高加工效率。

实际编程时，一般不宜采用循环指令（否则，以工进速度的空刀太大）。

比较好的方法是用粗车尽快去除材料，再精车。

②考虑刀尖强度：

数控车床上经常用到低强度刀具加工细小凹槽。

采用斜向进刀，不宜崩刃，a则易崩刃。

3.3.3平面轮廓零件

常用数控铣床加工。

应注意：

①切入与切出方向控制：

②一次逼近方法选择：

只具有直线和圆弧插补功能的数控机床在加工不规则曲线轮廓时，需要用微小直线段或圆弧段去逼近被加工轮廓（其误差称为一次逼近误差），逼近时，应该使工件误差在合格范围同时程序段的数量少为佳。

3.3.4立体轮廓零件

①考虑工件强度及表面质量

②考虑机床的插补功能：

加工飞机大梁直纹扭曲面时，若加工机床三轴联动，只好用效率较低的球头铣刀；若机床为四轴联动，则可以选用效率较高的圆柱铣刀铣削

4数控加工工艺的发展趋势

从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床给机械制造业带来了革命性的变化。

数控加工具有如下特点：

加工柔性好，加工精度高，生产率高，减轻操作者劳动强度、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、精度要求较高的零件、需要频繁改型的零件、价格昂贵不允许报废的关键零件、要求精密复制的零件、需要缩短生产周期的急需零件以及要求100%检验的零件。

数控机床的特点及其应用范围使其成为国民经济和国防建设发展的重要装备。

进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。

机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。

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。

本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势，并提出了我国数控机床发展中存在的一些问题。

这在给我们数控加工工艺与传统加工工艺直接的结合提供了很大的帮助。

数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，成为先进制造技术中的一项核心技术。

数控系统技术的突飞猛进为数控机床的技术进步提供了条件。

当前，数控机床的发展主要体现为以下几方面：

4.1高速、高效

机床向高速化方向发展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。

超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。

20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。

高速主轴单元（电主轴，转速15000－100000r/min）、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度60～120m/min，切削进给速度高达60m/min）、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。

随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，为开发应用新一代高速数控机床提供了技术基础。

目前，在超高速加工中，车削和铣削的切削速度已达到5000～8000m/min以上；主轴转数在30000转/分（有的高达10万r/min）以上；工作台的移动速度（进给速度）：

在分辨率为1微米时，在100m/min（有的到200m/min）以上，在分辨率为0.1m时，在24m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12m/min。

4.2高精度

从精密加工发展到超精密加工，是世界各工业强国致力发展的方向。

其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（#lt;10nm），其应用范围日趋广泛。

当前，在机械加工高精度的要求下，普通级数控机床的加工精度已由±10m提高到±5m；精密级加工中心的加工精度则从±3～5m，提高到±1～1.5m，甚至更高；超精密加工精度进入纳米级（0.001m），主轴回转精度要求达到0.01～0.05m，加工圆度为0.1m，加工表面粗糙度Ra=0.003微米等。

这些机床一般都采用矢量控制的变频驱动电主轴（电机与主轴一体化），主轴径向跳动小于2m，轴向窜动小于1m，轴系不平衡度达到G0.4级。

高速高精加工机床的进给驱动，主要有回转伺服电机加精密高速滚珠丝杠和直线电机直接驱动两种类型。

此外，新兴的并联机床也易于实现高速进给。

滚珠丝杠由于工艺成熟，应用广泛，