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大专数控毕业设计论文


毕业论文(设计)
题 目:典型零件的数控加工

姓 学 入 学 时

名: 号: 间:

指导教师及职称: 年 月 日





摘要及关键词.....................................................

.............................................................. 2 一、数控机床的简介:................................................................................................... 3 1 数控系统的发展趋势............................................................................................ 3 1.2 数控系统的组成................................................................................................ 3 二、数控机床的应用....................................................................................................... 4 2.1 数控加工的概念................................................................................................ 4 2.2 数控机床的特点................................................................................................ 4 2.3 数控车床编程中的坐标系................................................................................ 5 2.3.1 机床坐标系............................................................................................. 5 2.3.2 参考点..................................................................................................... 5 2.3.3 工件坐标系............................................................................................. 5 2.4 切削用量三要素................................................................................................ 5 2.5.1 精度要求高的零件................................................................................. 6 2.5.2 表面粗糙度好的回转体......................................................................... 7 三、设计图及数控程序................................................................................................... 7 3.1 分析零件图样............................................................................................... 7

3.2 加工工艺.......................................................................................................... 7 3.3 数值计算.......................................................................................................... 8 3.4 零件加工刀具卡.............................................................................................. 9 3.5 零件加工工序卡............................................................................................ 10 3.6 零件加工程序单............................................................................................ 11 3.7 仿真加工出的零件截图................................................................................ 15 结 语........................................................................................................................... 16 致 谢........................................................................................................................... 17 参考文献......................................................................................................................... 17

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摘要及关键词
【内容摘要】 近几年来, 机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机 械加工,普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息 处理、自动检测、自动控制、电机与拖动,电子和电力、精密测量、气液压及现代 机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品, 是数控机床的心脏。 具有高精度, 高效率, 柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制造业技术改造的 必由之路,是工厂自动化的基础。数控机床在各个机械制造企业已成为大、中型企 业的主要技术装备。 机床数控系统, 即计算机数字控制(cnc)系统是在传统的硬件数控(nc)的基础上发展 起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合,完 成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。cnc 系统利用计算机 来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示 和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求,加工出需要的零件。 【关键词】 机械加工 制造自动化 计算机数字控制

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一、数控机床的简介:
数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称, 是一种装有程序控制系统的自动化机床。 该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码 或其他符号指令规定的程序, 并将其译码, 从而使机床动作数控折弯机并加工零件。 1.1 数控系统的发展趋势 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看, 数控系统正在向电气化、 电子化、 高速化、精密化等方面高速发展,其主要研究热点有以下几个方面: 1.1 性能发展方面 1.1.1 高精高速高效化速度 效率、质量是先进制造技术关键的性能指标,是先进制造技术的主体。若采用高速 cpu 芯片、risc 芯片、多 cpu 控制系统、高分辨率检测元件、交流数字伺服系统、 配套电主轴、直线电机等技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生 产周期和提高市场竞争能力。在今后的几年,超精密数控机床正在向精密化、高速 化、智能化和纳米化发展,汇合而成的新一代数控机床。 1.1.2 柔性化 数控系统采用新一代模块化设计,功能覆盖面更宽,可靠性更强,可满足不同用户 的需求。同一群控系统能根据不同生产流程,自动进行信息流动态调整,发挥群控 系统的功能。 1.1.3 多轴化 多轴联动加工, 零件在一台数控机床上一次装夹后, 可进行自动换刀、 旋转主轴头、 旋转工作台等操作,完成多工序、多表面的复合加工,不仅光洁度高,而且效率也 大幅度提高。 1.1.4 软硬件开放化 用户可根据自己的需要, 对数控系统软件进行二次开发, 用户的使用范围不再受生 产商的制约。 1.1.5 实时智能化 在数控技术领域,实时智能控制的研究和应用正沿着:自适应控制、模糊控制、神 经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等方面发展。如编程专家系统故障诊 断专家系统,当系统出了故障时,诊断、维修等实现智能化。

1.2 数控系统的组成 数控系统是数控机床的核心是由系统程序、输入输出设备、通信设备、数控装置、 可编程控制器、伺服驱动装置和测量装置等组成。数控装置是数控系统的核心,数 控装置有两种类型:一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置即 nc 装 置;二是由计算机硬件和软件组成的计算机数控装置即 cnc 装置。由于计算机技 术的不断发展,尤其是微处理器和微型计算机应用于数控装置后,现在 nc 装置已 逐步被 cnc 装置所取代。 数控系统的硬件除了一般计算机具有的 cpu、eprom、ram 接口外,还具有数控位 置控制器、手动数据输入(mda)接口、视频显示(crt 或 lcd)接口和 plc 接口等。所以
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cnc 装置是一种专用计算机。目前 cnc 系统大都采用体积小,成本低,功能强的微 处理机。系统主要由微机及其相应的 i/o 设备、外部设备、机床控制及其 i/o 通 道组成。 数控系统的软件分为管理软件和控制软件两种。管理软件用来管理零件程序的输 入、输出、刀具位置、系统参数、零件程序显示、机床状态及报警,故障诊断等。 控制软件由译码、插补运算、刀具补偿、速度控制、位置控制等软件组成。 系统程序存于计算机内存储器。 所有的数控功能基本上都依靠该程序来实现。 硬件 是软件活动的物理基础。而软件则是整个系统的灵魂,整个 cnc 装置的活动均依 靠系统软件来指挥。

二、数控机床的应用
2.1 数控加工的概念 数控加工,就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种 用计算机来控制的机床,用来控制机床的计算机,不管是专用计算机、还是通 用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发 出的指令。而数控系统的指令是由 程序员根据工件的材质、加工要求、机床 的特性和系统所规定的指令格式(数控语言或符号)编制的。 数控系统根据程序 指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。 当零件的加工程序结束时,机床便会自动停止。任何一种数控机床,在其数控 系统中若没有输入程序指令,数控机床就不能工作。 机床的受控动作大致包括机床的起动、停止;主轴的启停、旋转方向和转速 的变换;进给运动的方向、速度、方式;刀具的选择、长度和半径的补偿;刀具 的更换,冷却液的开起、关闭等。 2.2 数控机床的特点 (1)具有高度柔性 在保证工件表面精度,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 0.005~0.1mm,数控机床是

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2.3 数控车床编程中的坐标系 2.3.1 机床坐标系 以机床原点为坐标系原点建立起来的X、Z轴直角坐标系,成为机床坐标系。 车床的机床原点为主轴旋转中心与卡盘后端面之交点。 机床坐标系是制造和调整机 床的基础,也是设置工件坐标系的基础,一般不允许随意变动。 2.3.2 参考点 参考点是机床上的一个固定点。 该点是刀具退离到一个固定不便的极限点。 , 、 其位置由机械挡块或行程开关确定。 以参考点为原点, 坐标方向与机床坐标方向相 同建立的坐标系叫做参考坐标系。 2.3.3 工件坐标系 数控编程时应该首先确定工件坐标系和工件原点。零件在设计中有设计基础, 在加工过程中有工艺基准, 同时应尽量将工艺基准和设计基准统一, 该基准点通常 成为工件原点, 以工件原点为坐标原点建立起来的X、 Z轴直角坐标系为工件坐标 系。 在车床上工件原点可以选择在工件的左或右端面上, 即工件坐标系是将单靠坐 标系通过对刀平移得到的。 2.4 切削用量三要素 切切削用量是指切削速度v c 、进给量f (或进给速度v f )、背吃刀量a p 三者 的总称,也称 为切削用量三要素。 它是调整刀具与工件间相对运动速度和相对位置所需的工艺参 数。它们的定义如 下: (一)切削速度v c 切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。计算公式如下 v c=( π d w n )/1000 (1-1) 式中v c ——切削速度(m/s) ;

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dw ——工件待加工表面直径( mm ); n ——工件转速( r/s )。 在计算时应以最大的切削速度为准,如车削时以待加工表面直径的数值进行计算, 因为此处速度 最高,刀具磨损最快。 (二)进给量f 工件或刀具每转一周时,刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。 进给速度v f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。 v f=fn ( 1-2 ) 式中v f ——进给速度( mm/s ); n ——主轴转速( r/s ); f ——进给量( mm )。 (三)背吃刀量a p 通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。 根据此定义, 如在纵向 车外圆时,其背吃刀量可按下式计算: a p = ( d w — d m ) /2 ( 1-3 ) 式中d w ——工件待加工表面直径( mm ); 5 dm ——工件已加工表面直径( mm )。 2.5 数控车床的种类加工范围、型号 2.5.1 精度要求高的零件 由于数控车床的刚性好,制造和对刀

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2.5.2 表面粗糙度好的回转体 数控车床能加工出表面粗糙度小的

三、设计图及数控程序
3.1 分析零件图样

零件图如附图 1 所示: 零件分析 (1)毛坯尺寸为φ 25mmX100mm。 (2)为了确保尺寸精度和形位公差的要求,采用精加工 G70。 (3)根据图样要求,使用 3 把刀加工:切外圆用 95°合金左偏刀(T0100), 60°合金螺蚊车刀(T0200)和 3mm 切断刀(T0300)。
T0100 T0200 T0300

刀号

形 状

类 型 材 料

粗车外圆刀 YT5

切 断 刀 , 刀 宽 3mm YT15

螺 蚊 车 刀 YT15

3.2

加工工艺 (1)装夹毛坯件:用三爪卡盘夹住毛坯外圆,长度为 30mm。用外圆粗车循环

G71 粗车φ 25 和外圆倒角 C2。 (2)用精加工循环 G70 精车外圆和外圆倒角 C2,保证达到精度要求和表面形 位公差的要求。 (3)用复合螺蚊切削循环 G76 切削方法加工图右边的螺蚊。 (4)用端面车削循环 G94 粗车切槽,保证用端面粗车循环 G72 的退刀位置。 (5)用端面粗车循环 G72 加工图左边剩下的位置。
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(6)切断工件时分 2 刀切断。 (7)用试切对刀的方法对刀。 (8)编写程序。 (9)检查程序,切削加工。 (10)加工完毕,测量检查各部位尺寸,交验。 3.3
坐标点

数值计算 A 0 0 B 8 0 C 12 -2 D 12 -12 E 22 -19 F 22 -22 G 16 -28 H 16 -32 I 22 -38 J 16 -41 K 10 -43 L 10 -49

X Z

8

3.4

零件加工刀具卡 产 零 件 名 称 刀 具 号 T01 T02 T03 TU1-1 件 图号 刀 刀具名称 片 形 半径 式 95°左偏刀 60°螺蚊车刀 3mm 切断刀 (mm) 零 序 编号 刀 尖 备注 1062 程 O

品 名称

工 步号 1 2 3

9

3.5

零件加工工序卡 阳春广播 电视大学 程序编号 夹具名称 三爪卡盘 刀具 使用设备 GSK980TD 数控车床 主轴 转速 (r/min) 300 300 300 300 300 300 进给 速度 (mm/r) 80 80 50 80 80 80 产品名称或代号 零件名称 零件图号 TU1-1 车间 数控实训基地 背吃 刀量 (mm) 2 2 0.3 自动 自动 自动 自动 自动 自动 备注

单位名称 工序号

工步

工步内容

刀具号

规格 (mm)

1 2 3 4 5 6

车削φ 12 车削φ 22 精车削φ 12 和φ 22 车削螺蚊φ 12 切φ 16 的槽 车削φ 22 至φ 16 的槽 精车φ 22 至φ 16 的槽 切φ 10 的槽 车削φ 22 至φ 10 的槽 精车φ 22 至φ 10 的槽 切断工件

T01 T01 T01 T02 T03 T03

φ 15X15 φ 15X15 φ 15X15 φ 15X15 φ 15X15 φ 15X15

7 8 9

T03 T03 T03

φ 15X15 φ 15X15 φ 15X15

300 300 300

50 80 80

自动 自动 自动

10 11

T03 T03

φ 15X15 φ 15X15

300 300

50 80

自动 自动

10

3.6

零件加工程序单 程 产 品 O1062 名 称 件 名 称 零 件 图号 零 T U1—1

序 编号 程 序 段 号 N 0010 N 0020 N 0030 N 0040 N 0050 N 0060 N 0070 N 0080 N 0090 N 0100 N 0110 N

程序段

注释

M03 S300 T0101

正转主轴, 95°左偏刀 换 快速设置起刀点 快速定位,接近工件 每次进刀量 2mm,退刀 0.5mm 外形轮廓粗车加工, Z X、

G0 X50 Z50

X27 Z2

G71 U2 R0.5

G71 P60 Q110 U0.3 W0.1 F50

方向余量各为 0.3、0.1 外形轮廓精加工程序

G0 X8

G01 X8 Z0 F80

X12 Z-2

X15 Z-12

X22 Z-19

X22 Z-53 G70 P90 Q110 精 车 G71 程 序 段 P90

11

0120 N 0130 N 0140 N 0150 N 0160 N 0170 N 0180 N 0190 N 0200 N 0210 N 0220 N 0230 N 0240 N 0250 N 0260 N 0270 N G0 X50 Z50

Q110 外形轮廓 接近起刀点 换螺蚊车刀 快速定位,接近工件 复合螺蚊切削循环

T0202

G0 X14 Z2

G76 P040060 Q30 R0.05

G76 X9.73 Z-10 R0 P1137 Q250 F1.75 接近起刀点 换回切断刀 3mm 快速定位,接近工件 切槽 快速定位,接近工件 切槽 每次进刀量 1.5mm,退刀 0.5mm 外形轮廓粗车加工,X 方 G72 P260 Q280 U0.1 W0.2 F50 向余量 0.1 外形轮廓精加工程序

G0 X50 Z50

T0303

G0 X25 Z-32

G94 X16 Z-32 F80

G0 X25 Z-31

G94 X16 Z-31 F80

G72 W1.5 R0.5

G0 Z-25

G01 X22 Z-25 F80 X16 Z-31

12

0280 N 0290 N 0300 N 0310 N 0320 N 0330 N 0340 N 0350 N 0360 N 0370 N 0380 N 0390 N 0400 N 0410 N 0420 N 0430 N 精车 G72 程序段 P260 G70 P260 Q280 Q280 外形轮廓 每次进刀量 1.5mm,退刀 0.5mm 外形轮廓粗车加工,X 方 G72 P320 Q350 U0.1 W0.2 F50 向余量 0.1 外形轮廓精加工程序

G72 W1.5 R0.5

G0 Z-38

G01 X22 Z-38 F80

X16 Z-32

X16 Z-31 精车 G72 程序 段 P320 G70 P320 Q350 Q350 外形轮廓 快速定位,接近工件 切槽 切槽 快速定位,接近工件 切槽 切槽 每次进刀量 1.5mm,退刀 0.5mm G72 P450 Q490 U0.1 W0.3 F50
13

G0 X25 Z-53

G94 X18 Z-53 F80

G94 X10 Z-53 F80

G0 X25 Z-52

G94 X18 Z-52 F80

X10 Z-52

G72 W1.5 R0.5

外形轮廓粗车加工,X 方

0440 N 0450 N 0460 N 0470 N 0480 N 0490 N 0500 N 0510 N 0520 N 0530 N 0540 N 0550 N 0560 M30 X50 Z50 G0 X25 G01 X0 Z-52 G0 X8 Z-52 G01 X5 Z-52 F80 G70 P450 Q490 G01 X10 Z-52 G02 X10 Z-47 R3 G0 Z-41

向余量 0.1 外形轮廓精加工程序

G01 X22 Z-41 G03 X16 Z-44 R3

精车 G72 程序段 P450 Q490 外形轮廓 切槽

切断工件 X 方向远离工件 返回起刀点 程序结束

14

3.7

仿真加工出的零件截图

15





本次课题贯穿本专业所学到的理论知识与实践操作技能, 从分析设计到计算、 加工

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时光匆匆如流水,转眼便是大学毕业时节

参考文献
张超英 《数控编程技术》 北京 中央广播电视大学出版社 2008 齐宏 《机械制造基础》 中央电大公学院 孙兰凤 《机械制图》 北京 中央广播电视大学出版社 2006 黄丽芬 《数控车床编程与操作-GSK980-TD》 北京 中国劳动社会保障出版社 2007 徐宏海 《数控加工工艺》 北京 中央广播电视大学出版社 2008

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附图一
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