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1、数控专业毕业论文3毕 业 论 文题 目 数控机床加工 专 业 数控加工与维护工程 班 级大专数控（一）班 学 生 小 学 生 指导教师 李 老 师 西安工业大学函授部摘 要分析了锅炉安全阀阀门漏泄、阀体结合面渗漏、冲量安全阀动作后主安全阀不动作、冲量安全阀回座后主安全阀延迟回座时间过长以及安全阀的回座压力低、频跳和颤振等常见的故障原因，并针对故障原因提出了解决方法。数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采

2、用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的80%90%。我国数控机床制造业在年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平

3、不高，质量不佳，所以在年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到，库存超过个月。从年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从年月份的上海数控机床展览会和年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。关键词 ： 阀体 机床 刀具 机架式第一章 数控加工的概念第二章 数控机床的特点第三章 数控机床在使用中的注意事项第四章 国内外数控发

4、展的趋势4.1 数控加工常用刀具的种类及特点 84.2数控加工刀具的选择 10第五章 阀体的数控加工实例5.1 限流装置结构及原理 125.2灶前阀的规格 135.3 阀门形式的选择 135.4 结构、尺寸及外观 145.5阀体的加工程序 16结论致谢参考文献第一章 数控加工的概念数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动

5、加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：(1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；(2)利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；(3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；(4)轨迹的仿真检验；(5)生成G代码；(6)传给机床加工。第二章 数控机床的特点(1)具有高度柔性在数控机床上加工零件，主要取决于加工程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开

6、发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。(2)加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。(3)加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件的一致性好，质量稳定。(4)生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的

7、强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。(5)改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。(6)利于生产管理现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前

8、已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。第三章 数控机床在使用中的注意事项使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点： (1)机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床； (2)非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修； (3)除一些供用户使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、

9、人身等伤害； (4)修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床； (5)机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者； (6)建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度； (7)机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸

10、用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控加工一般包括以下几个内容：(1)对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；(2)利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；(3)根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；(4)轨迹的仿真检验；(5)生成G代码；(6)传给机床加工。1具有高度柔性在数控机床上加工零件，主要取决于加工

11、程序，它与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的场合。也就是适合单件、小批生产及新产品的开发，缩短了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。(2)加工精度高 数控机床的加工精度，一般可达到0.0050.1mm，数控机床是按数字信号形式控制的，数控装置每输出一个脉冲信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为0.001mm），而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精度比较高。(3)加工质量稳定、可靠加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同

12、，零件的一致性好，质量稳定。(4)生产率高数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间，数控机床的主轴转速和进给量的范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，数控机床目前正进入高速加工时代，数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生产效率。(5)改善劳动条件数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测，零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，即清洁，又安全。(6)利于生产管理现代化 数控机床的加

13、工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。2。使用数控机床之前，应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料，以便正确操作使用机床，并注意以下几点：(1)机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员，且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床；(2)非专业人员不得打开电柜门，打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门，进行通电检修；(3)除一些供用户

14、使用并可以改动的参数外，其它系统参数、主轴参数、伺服参数等，用户不能私自修改，否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害；(4)修改参数后，进行第一次加工时，机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行，确认机床正常后再使用机床；(5)机床的PLC程序是机床制造商按机床需要设计的，不需要修改。不正确的修改，操作机床可能造成机床的损坏，甚至伤害操作者；(6)建议机床连续运行最多24小时，如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命，从而会影响机床的精度；(7)机床全部连接器、接头等，不允许带电拔、插操作，否则将引起严重的后果。第四章 国内外数控发展的趋势世纪人类社会最

15、伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从年美国第台数控铣床问世至今已经历了个年头。数控设备包括：车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有万台，产值上百亿美元。 世界制造业在世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。如德国机床行业从年至今已接受个月以后的订货合同，生

16、产任务饱满。我国数控机床制造业在年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到，库存超过个月。从年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。从年月份的上海数控机床展览会和年月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。但也反映了下

17、列问题： （） 低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销； （） 高技术水平、全功能产品主要靠进口； （） 配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口； （） 应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用； （） 自行开发能力较差，相对有较高技术水平产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。 、二阀体的数控加工刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺

18、文件。 现在，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，比如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点。本文对数控编程中必须面对的刀具选择和切削用量确定问题进行了探讨，给出了若干原则和建议，并对应该注意的问题进行了讨论。4.1 数控加工常用刀具的种类及特点数控加工刀具必须适应数控机

19、床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具，减震式刀具等。根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可

20、转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%40%，金属切除量占总数的80%90%。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：刚性好（尤其是粗加工刀具），精度高，抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化，标准化，以利于编程和刀具管理。4.2数控加工刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用

21、度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在进行自由曲面加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零，因此，为保证加工精度，切削行距一般取得很能密，故球头常用于曲面的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因此，只要在保证不过切的前提下，

22、无论是曲面的粗加工还是精加工，都应优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀和换刀动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用的标准刀具，迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用TSG工具系统，其刀柄有直柄（三种规格）和锥柄（四种规格）两种，共包括16种不

23、同用途的刀柄。在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：1尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具； 先铣后钻；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。随着我国燃气事业的发展，燃气用户快速增长，燃气用具有了长足的发展。随着镶嵌式灶具的普及和推广，大多数家庭私自将灶前阀移入灶具柜内，给家庭安全埋下重大隐患。由于部分灶前阀生产厂片面追求数量及降低成本，造成灶前阀

24、材质不合格、加工精度低、密封性能差、使用寿命短等缺陷。加之近年来劣质胶管和塑料管被用户广泛使用，造成频繁发生因胶管脱落引发的燃气事故，燃气公司只能被动采取上胶管卡进行预防。据初步统计，胶管脱落已经成为引起燃气爆炸、中毒等家庭燃气事故的主要原因。因此，研究一种能有效防止胶管脱落事故的灶前阀迫在眉睫。沈阳燃气技术开发有限公司在沈阳燃气股份有限公司的大力支持下，通过近1a的研发，成功研制出新型防超流量泄漏灶前阀及系列产品，对胶管脱落引起的燃气事故能起到有效的预防和控制作用。第五章 防超流量泄漏灶前阀的原理和规格防超流量泄漏灶前阀主要由限流装置、铜球阀、密封件和传动件等部件组成，其中起到防泄漏作用的部

25、件是限流装置。当胶管脱落时，通过阀门的燃气流量会突然增加，超过限流装置的预设流量，此时限流装置会自动关闭，阻断燃气，起到防止燃气泄漏的作用。限流装置的预设流量根据燃气气质不同而设定不同的值，以保证用户正常使用。5.1 限流装置结构及原理 限流装置结构限流装置结构见图1，主要由阀杆、弹簧、前端突起、支架、挡片和伞形骨架等组成。 Fig1 Structure of flow-limiting device正常流通状态 当用户正常使用燃气时，燃气对伞形骨架的作用力小于弹簧预压紧力，伞形骨架不发生位移，燃气在限流装置内阀杆端头伞形骨架与支架之间的间隙正常通过，阻力50Pa。限流装置的关闭 当与阀门连接

26、的胶管脱落时，通过阀门的燃气流量瞬间增大，超过限流装置的预设流量，使燃气对伞形骨架的作用力大于弹簧预压紧力，伞形骨架带动阀杆向前移动，使伞形骨架与腔体端头内壁紧密贴紧，阻断燃气的通道，防止燃气的泄漏。限流装置关闭后的开启 在阀门限流装置关闭后，重新连接脱落的胶管，关闭阀门的旋转开关，这时球体触碰到伞形骨架的前端突起，使伞形骨架脱离腔体，恢复开启状态。5.2灶前阀的规格根据燃气气质、灶前压力及灶具额定流量的不同，防超流量泄漏灶前阀设定了3种规格。1.2m3/h的阀门适用于低热值为33000kJ/m3以上的燃气；1.5m3/h的阀门适用于低热值为2500033000kJ/m3的燃气；2.5m3/h

27、的阀门适用于低热值为1250025000kJ/m3的燃气。5.3 阀门形式的选择用在低压燃气管道上的阀门主要有旋塞阀和球阀。旋塞阀可采用硬密封，使用寿命较长，耐高温，但旋塞阀的阀体密封加工工艺比较复杂，要求制造精度高，需要经过研磨加工，耗铜量大，铸铜阀体易发生微泄漏，且易发生金属粘合。球阀流阻小，结构高度小，国内加工能力成熟，密封性能好。经分析，最终确定灶前阀采用球阀。5.4.1 带有限位加锁功能(童锁)阀门需要按压旋钮才能开启，防止儿童意外开启阀门造成燃气泄漏事故。旋钮采用人性化设计，内凹曲面，手感轻快舒适。5.4.2 材料及密封阀体整体采用591铅黄铜锻压成型。铅黄铜材质的特点是质地密实，

28、切削性好，有良好的力学性能，对一般腐蚀有良好的稳定性，经热锻压能有效防止阀体毛细渗漏。 非金属弹性密封材料采用聚四氟乙烯和燃气专用丁腈橡胶，适合各种燃气气质。阀座设计采用特殊结构，大幅提高使用寿命。该结构已申报国家专利，采用两道密封面密封，在密封面中间开设凹槽，在密封阀座后外加辅助压力。两道密封不但使密封面宽度减少，而且同等密封压力下密封压强成倍提高，因此密封效果比单一密封面更好；中间凹槽既起到存储密封润滑脂和减小操作扭矩的作用，又起到将管道燃气积存的渣滓暂存、清除的作用，使密封性能得到进一步的提高。因所需密封夹紧力降低，使得操作扭矩大大降低；密封阀座后外加辅助压力也大大提高了阀门使用寿命，经

29、实际抽样检测，阀门在启闭2104次后(国家标准为6000次)泄漏量依然符合国家标准。限流装置前端与阀门连接处采用2次橡胶密封。由于限流装置为聚甲醛塑料，与金属材料相比在加工后和装配时，易产生塑性变形，公差大。2次橡胶密封保证了限流装置在关闭后不漏气。5.4 结构、尺寸及外观 阀杆采用侧装(即内装式)结构，防止阀杆冲击脱离。在限流装置的安装位置确定了复位的尺寸，当密封球旋转关闭时能使限流装置恢复原正常流通状态。阀体壁厚按下列公式计算，然后对照日本燃气阀门JIS S 21201992标准校核、选取14。 式中阀体计算壁厚，mm p阀体最高工作压力，MPa d阀门公称通径，mm 材料的许用应力，MP

30、a 经计算得=0.024mm，选取阀体设计最小壁厚为3mm，以满足使用要求。 阀门其他尺寸设计按有关标准以及经济性和使用性确定。阀门的外表面镀铬，增加阀门耐磨性和美观性。1 几种防超流量泄漏灶前阀产品 根据各地区燃气使用情况和用户安装条件的不同，在研发的第一代防超流量泄漏灶前阀的基础型上，多次进行改进设计，已开发出8种形式的阀门，可以适应各种条件下硬管、软管等安装形式，提高产品的适用性。具体型号见表1。表1 防超流量泄漏灶前阀型号Tab1 Types of valve upstream hotplate for preventing excessive flow leakage序号与管道连接方式与灶具连接方式固定方式型号1内螺纹胶管连接不带支座RQ-9.5JY(F)-A2带支座RQ-9.5JY(F)-B34螺纹连接不带支座RQ-1/2ZY(F)-C带支座RQ-1/2ZY(F)-D5外螺纹胶管连接不带支座RQ-9.5JY(F)-E6带支座RQ-9.5JY(F)-F78螺纹连接不带支座RQ-1/2ZY(F)-G带支座RQ-1/2ZY(F)-H 在防超流量泄漏灶前阀的8种系列型号产品中，基础A型产品在2003年1月研制成功，已获得国家专利15，销售价格在40元左右，已在沈阳、丹东、北京、锦州、山西、大连等地区大量使用，用户检查中未发现失效退化现象。