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数控机床轴类零件加工工艺分析


XXX学 XXX学 院

设 计 毕业 论 文 任务书

机械工程 系

数控技术 专业

XX 班

设计 毕业 论文 题目 数控机床轴类零件加工工艺分析

专题题目

数控机床轴类零件加工工艺分析

发题日期: 设计、

论文 自 完成期限: 至 答辩日期:

2010年 2010年 2010年 2010年

11月 11月 月 月

15日 20日 日 日

学 生 姓 名: 指 导 教 师: 系 主 任:

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毕业设计、论文任务与要求 毕业设计、论文任务与要求:
通过这次的课题设计,培养我综合运用所学过的基本理论、基本知 识和基本方法来提高自己分析问题的能力和解决问题的能力。 要求:设计方案的正确和计算的准确,叙述清楚,内容详细。

方案与设计步骤: 方案与设计步骤:
1、 零件图的工艺分析和工艺安排

1) 工艺的特点 、 2) 工艺的安排 、 2、 轴类零件机械加工工艺过程 3、 零件的仿真

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毕业设计版权使用授权书

本人完全了解云南机电职业技术学院关于收集、保存、使用毕业 设计的规定,同意如下各项内容:按照学校要求提交毕业设计的印刷 本和电子版本;学校有权保存毕业设计的印刷本和电子版,并采用影 印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存毕业设计;学校有权提供目 录检索以及提供本毕业设计全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有 关规定向国家有关部门或者机构送交毕业设计的复印件和电子版; 在 不以赢利为目的的前提下, 学校可以适当复制毕业设计的部分或全部 内容用于学术活动。

作者签名: 年 月 日

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作者签名:







摘 要
世界制造业转移,中国正逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩 国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代, 钢铁、 机械、 化工等重化工业发展中期。 由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服系统、精 密检测与新型机械结构等方面的技术成果,具有高的高柔性、高精度 与高度自动化的特点,因此,采用数控加工手段,解决了机械制造中 常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量,特别是复杂型 面零件的加工,应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命,使 机械制造的发展进入了一个新的阶段,提高了机械制造业的制造水 平,为社会提供高质量,多品种及高可靠性的机械产品。 本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工, 首先对数控加工技术进行了简单的介绍, 然后根据零件图进行数控加
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工分析。第一,根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关 因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要4把刀具分别为35° 右偏外圆车刀、外切槽刀、60°外螺纹刀、内镗孔刀(刀具体如下图 1.1) 。第二,针对零件图图形进行编制程序,此零件为轴类零件,外 轮廓由直线、圆弧和螺纹组成,零件的里面要镗出一个锥孔,在加工 过程中,工件需要钻孔再镗孔,第三,钻孔对刀时要先回参考点,要 以孔中心作为对刀点,刀具的位置要以此来找正,使刀位点与换刀点 重合确定编程坐标系及编程原点,进行数控加工程序编制,最后用编 程模拟软件对轴类零件进行仿真加工及校验。 关键词:数控机床 关键词
图1.1

轴类零件

数控编程

35°右偏外圆车刀

外切槽刀

60°外螺纹刀

内镗孔刀

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目 录 前言

第一章 、零件加工工艺分析.................................
第一节、零件图纸工艺分析................................... 第二节、零件技术要求分析................................ 第三节、零件毛坯、材料的分析................................ 第四节、 零件设备的选择...................................... 第五节、确定工件的定位与夹具方案….........................

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第六节、 确定走刀顺序和路线.................................. 6.1.工序Ⅰ 6.2.工序Ⅱ 车左端面................................ 左端面打中心孔......

6.3.工序Ⅲ 6.4.工序Ⅳ 6.5.工序Ⅴ 6.6.工序Ⅵ

左端钻孔 ............................ 粗、精车左端内孔至要求尺寸................. 粗、 精车零件左端面各面、 倒角................... 调头车右端面...................

6.7.工序Ⅶ 调头粗、精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三 角形螺纹........................... 第七节、 刀具与切削用量的选择............................ 7.1、刀具的选择......................................... 7.2、切削用量的选择....................................... 第八节、数控加工工序卡.............................. 第九节、数控加工刀具卡.............................. 第十节、保证加工精度的方法..............................

第二章 数控加工程序的编制.....................

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1、确定编程坐标系及编程原点................................ 2、数值的计算.............................. 3、加工程序..........................................

第三章 轴类零件仿真加工及检验..................... 类零件仿真加工及检验..................... 仿真加工及检验
第一节、仿真软件简介...................................... 第二节、仿真加工过程.......................................

结论.............................................. 结论.............................................. 致谢............................................. 致谢............................................. .................... 参考文献......................................... 参考文献......................................... ............... 附录................................................. 附录..

前言 一、 设计目的

数控编程设计是在完成了《机械制造基础》《数控加工工艺》《数 、 、 控编程》 等课程的学习并进行实习后, 进行的一个重要教学环节。 通 过设计, 一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本 能力,另一方面,也是对数控加工过程进行的一次综合训练。通过此

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次设计,学生可以在以下各方面得到锻炼: 1、能熟练地运用已学过的基本理论知识,以及在生产实习中学 到相应的实践知识, 掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个 步骤、方法。 2、提高编程能力。根据被加工零件的技术要求,选择合理的工 艺,编制出既经济又合理,又能保证加工质量的数控程序。 3、学会使用各类设计手册及图表资料。

二、

设计任务 本次设计主要是通过对零件图工艺特点,工艺安排,机械加工

工艺过程几个方面对零件加工工艺进行分析, 然后对零件的程序进行 编制,最后用仿真加工以达到完成对零件的加工程序进行检验。 零件图如下:

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三、

设计意义

数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。 当前我国 企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型, 产品生产也从原来的 “粗制”转变为“精制” 。为了保证产品质量,降低成本,提高生产 效率,企业在未来的生产中自动化程度将大大的提高,一线的生产将 向机电一体化,程控化,数字化方向发展,形成迫使我们在机械加工 方面不仅要会操作普通机床而且要会操作数控机床,此外,还要求我 们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力;具有开拓创 新能力,团队协作能力和交际能力。通过本课题的完成,我们能够加 强自己对数控知识的掌握。

第一章 零件加工工艺分析 第一节、 第一节、 零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提 下制造的可行性和经济性,即所设计的零件结构应便于成形,并且成 本低,效率高。
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1.零件图纸的工艺分析 1.零件图纸的工艺分析 零件图纸的工艺
如图所示

零件结构分析
由图我们可知,本零件上由圆柱面、内孔、内圆锥面、圆弧面、沟槽、 和螺纹等部分组成。零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两 头加工,零件的加工精度和表面质量要求都很高 该零件重要的径向加工部位有 mm圆柱段(表面粗糙度R

ɑ=1.6?m) 、

圆柱段(表面粗糙度Rɑ=1.6?m) 、R6mm圆弧 的内孔(表面粗糙度Rɑ 、M20x2-6g

与 R20mm 圆 弧 相 切 过 渡 区 、

=1.6?m) 、长径比为1:2的内锥(小端直径为

三角形外螺纹,其余表面粗糙度均为Rɑ=3.2?m) 。零件符合数控加工 尺寸标注要求,轮廓描述清楚完整,零件材料为45钢,毛胚为ф 50mm*130mm
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第二节、 第二节、零件技术要求分析 小批量生产条件编程,不准用砂布和锉刀修饰平面,这是对平面 高精度的要求,未注公差尺寸按 GB1804-M,热处理,调质处理, HRC25-35, 未注粗糙度部分光洁度按 Ra6.3, 毛胚尺寸ф50mmx130mm。 加工难点及处理方案 分析图纸可知, 此零件对平面度的要求高, 左端更有内轮廓加工, 为提高零件质量,采用以下加工方案: 1. 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸,编程时采用中间 值。 2.在轮廓曲线上,有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线, 因此在加工时应进行机械间隙补偿,以保证轮廓曲线的准确性。 3.零图纸中含有圆柱度,为保证其形位公差,应尽量一次装夹完 成左端面的加工以保证其数值。 4.本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗 加工---精加工加工方案,并且在精加工的时候将进给量调小些,主 轴转速提高。 5.螺纹加工时,为保证其精度,在精车时选择改程序的方法,将 螺纹的大径值减小 0.18-0.2mm,加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹 环规保证精度要求。 选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度

第三节. 零件毛坯、材料的 第三节. 零件毛坯、材料的分析
1).材料的分析
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该轴零件加工中,刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切 削性能。强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的 材料有关。所以选择45钢为该轴类零件的材料。45钢的化学成分中含 C0.42%~0.50%,Si0.17%~0.37%,Mn0.50~0.80%,P ≤0.035%,S ≤0.035%,Cr≤0.25%,N≤0.25%,Cu≤0.25%.45钢在进行冷加工时硬 度要求,热轧钢,压痕直径不小于3.9,布氏硬度不小于241HB,退火 钢压痕直径不小于4.4,布氏硬度不小于187HB,45钢的机械性能:δ s≥335Mpa,δb≥600Mpa,∮≥40%,Ak≥47J。45钢相对切削性硬 质合金刀具1.0,高速钢刀具1.0,45钢经济合理对加工刀具的要求也 合理,45钢用途广泛,主要是用来制造汽轮机、压缩机,泵的运动零 件制造齿轮、轴活塞销等零件。根据以上数据适合该轴的加工。 2).毛坯的分析 轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。 锻件:适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受 设备限制,故一般用自由锻;中、小型零件可选模锻;形状复杂的刚 质零件不宜用自由锻。 铸件:适用于形状复杂的毛坯。 钢质零件的锻造毛坯,其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。根据 该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸,所以采用锻件。 本零件的毛坯宜采用锻件,由棒料锯割,模锻毛坯至Φ40X425mm,使 钢材经过锻压,获得均匀的纤维组织,提高其力学性能,同时也提高 零件与毛坯的比重,减少材料消耗
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第四节、 零件设备的选择 第四节、 零件设备的选择
数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、 圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工,并能进行切槽、钻、扩等的工 作。根据零件的工艺要求,可以选择经济型数控车床,一般采用步进 电动机形式半闭环伺服系统。此类车床机构简单,价格相对较低,这 类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座,适合车削较 长的轴类零件。根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床 具有加工精度高,能做直线和圆弧插补,数控车床刚性良好,制造和 对刀精度高,能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿,能够加工尺 寸精度要求较高的零件。 能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于 控制的回转体,而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹,能够 保持加工精度,提高生产效率。所以对加工时非常有利的。

第五节、 第五节、确定工件的定位与夹具方案
1.确定装夹方案 在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。 工件的 装夹方法影响工件的加工精度和效率, 为了充分发挥数控机床的工作 特点,在装夹工件时,应考虑以下几种因素: 1.尽可能采用通用夹具,必须时才设计制造专用夹具; 2.结构设计要满足精度要求; 3.易于定位和装夹; 4.易于切削的清理; 5.抵抗切削力由足够的刚度;
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使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆, 确定零件伸出合适的 长度(应将机床的限位距离考虑进去) 。零件需要加工两端,因此需 要考虑两次装夹的位置,考虑到左端的Φ38mmx35mm的台阶可以用来 装夹,因此先加工左端,然后调头夹住Φ38mmx35mm的台阶加工右端。 2.定位基准 工件的定位与基准应与设计基准保持一致,应防止过定位,对与箱体 工件最好选择“一面两销”作为定位基准,定位基准在数控机床上要 仔细找正。 由于这个工件是个实心轴,末端要镗一个 30 的锥孔,因轴的长度 不是很长,所以采用工件的右端面和 48 的外圆作定位基准,使用普 通三爪卡盘夹紧工件,取工件的右端面中心为工件坐标的原点,对刀 点在(100.100)处。 由于此零件全部表面都需加工,应选用外圆及一端面为粗基准, 然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。 加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面, 加工右端时选择在 Φ38 mm外圆柱段的表面,以体现定位基准是轴的中心线。

第六节、 第六节、确定走刀顺序和路线
①先粗后精 工和光整加工。 ②先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加 先安排粗加工,中间安排半精加工,最后安排精加

工,后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由 于次要表面加工工作量小,又常与主要表面有位 置精度要求,所以
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一般放在主要表面的半精加工之后,精加工之前进行。 ③先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件,先加工用作

定位的平面和孔的端面,然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定 可靠,利于保证孔与平面的位置精度,减小刀具的磨损,同时也给孔 加工带来方便。 ④基面先行 用作精基准的表面,要首先加工出来。所以,第一

道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工), 然 后再以精基面定位加工其它表面。例如,轴类零件顶尖孔的加工

综上所诉: 综上所诉:此零件的的加工顺序如下:

6.1 工序Ⅰ

车左端面,将毛坯车为 127mm 的棒料

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6.2.工序Ⅱ 6.3.工序Ⅲ

左端面打中心孔 选用Φ5mm的中心钻(手动钻孔) 左端钻孔(钻Φ20mm深-32mm的孔)手动钻孔

加工孔Φ20mm,刀具选用硬质合金钻头,直径为20mm,使用切削 液位乳化液。 《机械加工工艺手册》 1)确定进给量f,由于孔径较大,故采用数控车床CK6132A, 查得 f=0.26~0.40mm/r,选择f=0.35mm/r。 2)钻头磨钝标准及刀具寿命,根据表查得钻头的磨钝标准为 0.8~1.2mm,寿命为T=75min。 3) 钻孔速度v, =14,zv=0.25,xv=0,yu=0.4,m=0.125

由表3.4-7知,钻孔速度的修正系数, =0.75

=0.88

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查Z535型钻床取n=195r/min,实际切削速为v=16r/min。 (1) 钻头走刀路线如下图:

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6.4.工序Ⅳ

粗、精车左端内孔至要求尺寸

6.5.工序Ⅴ

粗、精车零件左端面各部、倒角

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6.6.工序Ⅵ 6.7.工序Ⅶ 形螺纹

调头车右端面将零件车至要求尺寸进给路线如图6.1。 调头粗、精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角

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第七节、 第七节、刀具与切削用量的选择
7.1. 刀具的选择 数控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。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。 在经济型数控机床的加工过程中,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;②一把刀 具装夹后,应完成其所能进行的所有加工步骤;③粗精加工的刀具应 分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;④先铣后钻 ;⑤先进行曲 面精加工,后进行二维轮廓精加工;⑥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。

综上所述 综上所述:本零件的加工,(1) 选用φ5mm 中心钻钻削中心孔。用ф
20mm 的钻头加工左端的孔,(2) 粗车及平端面选用 35°硬质合金左 偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉,副偏角不宜太小,选 Kr? =35°。 (3) 为减少刀具数量和换刀次数, 精车和车螺纹选用硬质合金 60°外 螺纹车刀,刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取 re=0.15~
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0.2mm 。 刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合 理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量。选择刀具通 常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等。 与传统的车削方法相比,数控车削对刀具的要求较高。不仅要求 精度高、钢度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这 就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具,并优选刀具参数。 7.2.切削用量的选择 数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令 的形式写入程序中。 切削用量包括主轴转速、 背吃刀量及进给速度等。 对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原 则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保 证合理的刀具耐用度; 并充分发挥机床的性能, 最大限度提高生产率, 降低成本。 1) 、主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。 根据本例中零件的加工要求,考虑工件材料为 45 钢,刀具材料为硬 质合金钢,粗加工选择转速 500r/min,精加工选择 1000r/min 车削外 圆,考虑细牙螺纹切削力不大,采用 400r/min 来车螺纹,而内孔由 于刚性较差,采用粗车 600 r/min,比较容易达到加工要求,切槽的 切削刀较大,采用 350 r/min 更稳妥。 2、进给速度(进给量)F(mm/r,mm/min)的选择
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进给速度是数控机床切削用量中的重要参数, 主要根据零件的加 工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给 速度受机床刚度和进给系统的性能限制。 一般粗车选用较高的进给速 度, 以便较快去除毛坯余量, 精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则, 粗加工时,由于对工件的表面质量没有太高的要求,这时主要根 据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆 和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工 时,则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。 进给速度Vf可以按公式Vf =f×n计算,式中f表示每转进给量,粗车 时一般取0.3~0.8mm/r;精车时常取0.1~0.3mm/r;切断时常取 0.05~0.2mm/r。

应选择较低的进给速度,得出下表 粗 外圆 内孔 槽 0.2min/r 0.2min/r 0.05 min/r 精 0.1min/r 0.1min/r

3) 、背吃刀量确定
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背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条 件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量),这样 可以减少走刀次数,提高生产效率。为了保证加工表面质量,可留少 量精加工余量。本例中,背吃刀量的选择大致为 粗 外圆 内孔 螺纹 槽 1.5-2(mm) 1-1.5(mm) 精 0.2-0.5(mm) 0.1-0.5(mm)

随进刀次数依次减少 根据刀宽,分两次进行

总之,切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合 实际经验用类比方法确定。同时,使主轴转速、切削深度及进给速度 三者能相互适应,以形成最佳切削用量。 切削用量对于不同的加工方法,需选用不同的切削用量。合理的 选择切削用量,对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。 切削用量的选择方法:粗车时,应尽量保证较高的金属切除率和 必要的刀具耐用度。精车时,对加工精度和表面粗糙度要求较高,加 工余量不大且较均匀,应着重考虑如何保证加工精度,且在此基础上 如何提高加工效率。因此,要求精车时应选用较小(但不能太小)的 背吃刀量和进给量,并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数,以 尽可能提高切削速度。

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第八节、 第八节、数控加工工序卡片
数控加工工序卡片

材料

45钢

零件图号

夹具名称

三爪自定心卡盘

工步 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

工步内容 中心钻 钻孔 粗车零件左端内轮廓 精车零件左端内轮廓 粗车零件左端外轮廓 精车零件左端外轮廓 粗车零件右端外轮廓 精车零件右端外轮廓 切4mm×2mm退刀槽 车削M20mm×2mm外螺纹 车削端面 检测、校核

G功能

T刀具

主轴转速 进给量f/ S/ (r/min) (mm/r) 1200 500 600 1000 500 1000 500 1000 350 400 600 0.15

背吃刀量 ap/mm 3 30 1 0.5 2 0.5 2 0.5 2

备注

G71 G70 G71 G70 G73 G70 G01 G92 G01

T0101 T0101 T0202 T0202 T0202 T0202 T0303 T0404 T0505

0.2 0.1 0.2 0.1 0.2 0.1 0.05

第九节、 第九节、数控加工刀具卡片
数控加工刀具卡片 序号 1 2 3 4 刀具号 刀具名称及规格 中心钻 Φ20mm钻头 镗孔刀 35°右偏外圆车刀 刀尖半径R 刀尖位置T 数量 1 1 1 1 加工表面 左端面 钻孔 镗孔 粗精车外轮廓 备注 手动 手动

T0101 T0202

0.1mm 0.2mm
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3mm 2mm

5 6 7

T0303 T0404 T0505

切槽车刀 60°外螺纹车刀 45°端面车刀

B=4mm 0.2mm

0

1 1 1

切槽 三角形螺纹 端面

左刀尖

第十节、 第十节、 保证加工精度的方法
为了保证和提高加工精度,必须根据生产加工误差的主要原因,采取 相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始 误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。 一、刀具半径的选定 1.刀具的半径 R 比工件转角处半径大时不能加工。 2.刀具较小时不能用较大的切削量加工(刀具刚性差) 。 二、采用合适的切削液 1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。 合理使用 切削液, 对提高刀具耐用度和加工表面质量、 加工精度起重要的作用。 2.非水溶性切削液:切削油、固体润滑剂,非溶性切削液主要起润滑 作用。 3.水溶性切削液:水溶液、乳化液,水溶性切削液有良好的冷却作用 和清洗作用。 故本设计加工时采用水溶液进行冷却。

第二章 数控加工程序的编制
数控加工的特点: 1.采用数控机床加工零件可以提高加工精度,稳定产品的质量。 2.数控机床可以完成普通机床难以完成, 或根本不能加工的复杂 曲面的零件加工。
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3.采用数控机床在生产效率上,可以比普通机床提高2~3倍,尤 其对某些复杂零件的加工,生产效率可提高十倍甚至几十倍。 4.可以实现一机多用。 5.采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展, 为实现生 产过程自动化创造条件。 数控编程的分类: 数控编程一般分为两种:一种是手工编程,另一种是自动编程。 手工编程是由分析零件图,确定工艺过程,数值计算,编写零件 加工程序单,程序的输入和检验都是由工人完成的。特点:对于加工 形状简单的零件,计算比较简单,程序不是很多,采用手工编程(仍 被广泛应用)较容易完成,而且经济,及时,因此在点位加工及直线 与圆弧组成的轮廓加工中,手工编程仍广泛应用,但对于形状复杂的 零件,特别是具有非圆曲线,列表曲线的零件,用手工编程就有一定 的困难,出错的机率增大,有的无法编程序。 自动编程:用计算机编制数控加工程序的过程。特点:计算机自动识 图编程, 编程准确, 不易出错, 安排走刀路线合理, 从而使加工准确。 本零件的凸轮加工就采用自动编程来完成的。 1. 确定编程坐标系及编程原点 数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系,其基本坐标轴为X、T、Z 直角坐标系,相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。 编程原点也称工件原点, 一般用G92或G54-G59 对于数控镗铣床) ( 和G50(对于数控车床)设置。
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根据以上可以知道, 编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几 个方面的要求: 1.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。 2.编程原点应选在容易找正,并在加工过程中便于检查的位置。 3.引起的加工误差小。 4.一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面 交点处。

2. 数值的计算 ①R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算: 作辅助线如下图所示,两三角形为相似三角形,运用相似三角形对应 边成比例求未知边。 将 =26mm 、 =25.601mm。 因相似三角形对应边成比例,故 = ,将 =6mm、 =26mm、 =6.923mm 代 入 = ??在开方,得出

=25.601mm代入,得两段圆弧且点的坐标为(X29.44,Z-25.6) 。

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②圆锥大端直径计算: 由公式C=D-d ∕L 得1/2=D-25/10,即内圆锥的大端直径为D=30mm。 ③螺纹尺寸计算: 螺纹大径:d=D≈19.85mm; 螺纹小径:d1=D1=d-1.0825p=(20-1.0825*2)mm=17.835mm; 螺纹中径:d2=D2=d-0.6495p=(20-0.6495*2)mm=18.701mm。

3.加工程序 3.加工程序
左端 O0903 T0505 程序名 换五号端面车刀
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M03S600 G00X100Z100 X52Z3 Z-1 G01X0F50 Z3 X52F100 Z-2 X0F50 Z2 Z52F100 Z-3 X0F50 Z3 G00X100Z100 M05 T0101 M03S600 G00X100Z100 G00X28Z2 G71U1R0.5F100

主轴正转,主轴转速600mm/r 快速定位至换刀点 快速移动至循环点

车1mm的端面

退回换刀点 主轴停止 换一号刀 主轴正转、转速600r/min 换刀点 快速移至循环起点 定义G71粗车内径循环,每刀切深为1mm,
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退刀量1mm G71P10Q20U-0.5W0F0.2 粗 车 路 线 N10 至 N20 , X 轴 留 精 车 余 量 0.5mm,Z 轴 精 车 余 量 为 0 , 粗 车 进 给 为 0.2mm/r N10G00X32 G01Z0 X30Z-1 X25Z-11 X23 Z-26 X20 N20Z21 G00X100Z100 T0101 M03S800 G00X20Z2 G70P10Q20F0.1 G00X100Z100 M05 M00 T0202 M03S500 快速返回换刀点 精车 主轴正转,精车转速为1000r/min 快速定位至安全起点 精车全部加工面 退刀至换刀点 主轴停止 程序暂停 换2号刀 主轴正转,主轴转速500r/min
- 31 -

车削加工轮廓起始行,到倒角延长线

车削C1倒角 车削Φ25mm内锥 车削Φ23mm的内圆柱

G00X51Z2 G71U1R1 G71P10Q20U0.5W0F0.2

快速移至循环起点 每刀切深为1mm,退刀量1mm 粗 车 路 线 N10 至 N20 , X 轴 留 精 车 余 量 0.5mm,Z 轴 精 车 余 量 为 0 , 粗 车 进 给 为 0.2mm/r

N10G00X36 G01Z0 X38Z-1 Z-35 X48 Z-46 N20X50 G00X100Z100 M05 M00 M03S1000 G00X51Z2 G70P30Q40F0.1 G00X100Z100 M05 M30

运行X轴至倒角起点处

倒角1x45° 车Φ38mm的外圆柱面 车Φ48mm的外圆柱面

快速退回换刀点 主轴停止 程序暂停 精车主轴正转,主轴转速1000r/min 快速移至循环起点 精车全部加工面 快速退回换刀点 主轴停止 程序结束,并返回程序开头

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右端 O9032 T0505 M03S600 G00X100Z100 X52Z3 Z-1 G01X0F50 Z3 X52F100 Z-2 X0F50 Z2 Z52F100 Z-3 X0F50 Z3 G00X100Z100 M05 M30 车1mm的端面 程序名 换五号端面车刀 主轴正转,主轴转速600mm/r 快速定位至换刀点 快速移动至循环点

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T0202 M03S600 G00X100Z100 G00X51Z2 G71U1R1 G71P10Q20U0.5W0F0.2

35°右偏外圆粗车刀 主轴正转,主轴转速600r/min 快速退回换刀点 快速移动至循环起点 每刀切深为1mm,退刀量1mm 粗 车 路 线 N10 至 N20 , X 轴 留 精 车 余 量 0.5mm,Z 轴 精 车 余 量 为 0 , 粗 车 进 给 为 0.2mm/r

N10G00X15.8 G01Z0 X19.8Z-2 Z-18 G03X29.44Z-25.6R6 G02X38Z-44R20 G01Z-52 G03X38Z-72R12.5 G01X38Z-72 G01X48Z-80 N20X50 G00X100Z100 T0202

运行X轴至倒角起点处

倒角 车螺纹外表面Φ19.8mm 车R6mm圆弧 车R20mm圆弧 直线插补Φ38mm的外圆柱面 车R12.5mm圆弧

车Φ48mm的外圆柱面

快速退回换刀点 精车

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M03S1000 G00X51Z2 G70P10Q20F0.1 G00X100Z100 M05 M00 T0303 M03S350 G00Z-18 X22 G01X16F10 G00X100F100 Z100 M05 M00 T0404 M03S400 G00X21Z2 G92X19.5Z-16F2.0 X19 X18.5

主轴正转,主轴转速1000r/min 快速移动至循环起点 精车外圆柱各部分 快速退回换刀点 主轴停止 程序暂停 换三号切槽刀 主轴正转,主轴转速350r/mm 车Φ16mm槽

快速退回X100mm Z100mm 主轴停止 程序暂停 换四号螺纹刀 主轴正转,主轴转速400r/mm 快速移动至螺纹加工起点 加工螺距为2mm的螺纹 快速进刀

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X18 X17.835 X17.835 G00X100Z100 M05 M30 螺纹槽底光刀 快速退回换刀点 主轴停止 程序结束,并返回程序开头

第三章 轴类零件仿真加工及检验 第一节、 第一节、仿真软件介绍 1. 软件简介
市面上的仿真软件有很多,例如:南京斯沃和上海宇龙、斐克, 这里我们选用斯沃,南京斯沃软件技术有限公司开发的,是结合机床 厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自 动免费下载更新的数控仿真软件。 通过该软件可以使学生达到实物操 作训练的目的,又可大大减少昂贵的设备投入。 斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括 16 大类,66 个系统,121 个 控制面板。具有 FANUC、SIEMENS(SINUMERIK)、MITSUBISHI、FAGOR、 美国哈斯 HAAS、 PA、 广州数控 GSK、 华中世纪星 HNC、 北京凯恩帝 KND 系统、大连大森 DASEN、南京华兴 WA、 江苏仁和 RENHE、南京四开、 天津三英、成都广泰 GREAT、巨森数控 JNC 编程和加工功能,学生通 过在 PC 机上操作该软件,能在很短时间内掌握各系统数控车、数控
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铣及加工中心的操作,可手动编程或读入 CAM 数控程序加工,教师通 过网络教学,可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是 目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件

2.斯沃界面 2.斯沃界面
打开软件,选择 GSK980TD

工作界面

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第二节、仿真加工过程

(一)第一段加工 1.导入程序 1.导入程序

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2.装入刀具

3.设置毛胚, 设置毛胚,

- 39 -

4.对刀, 4.对刀,输入刀补 对刀

5.开始加工 5.开始加工
加工左端,因为有内部轮廓的加工,这里选择透明模式,便于观察。

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钻孔 钻一个ф20mm 深度为 32mm 的孔

完成内轮廓加工

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完成外圆柱面的加工

第一段加工完成 (二)调头第二段加工 调头第二段加工 车零件右端外轮廓 零件右端外轮廓

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整个零件的仿真

至此整个零件仿真加工完成

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结论
通过这次的毕业设计,我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内 容,加深了对数控机床的了解,巩固了书本的知识。 结论总结如下: 1. 对于某个零件来说,并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。 而往往只是其中的一部分适合于数控加工。 这就需要对零件图样进行 仔细的工艺分析, 选择那些最适合、 最需要进行数控加工的内容和工 序。 2.在确定走刀路线时,最好画一张工序简图,将已经拟定出的走刀路线 画上去,这样可为编程带来不少方便。 3.有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面,但考虑到程序太 长,会受到某些限制,如:控制系统的限制(主要是内存容量) ,机 床连续工作时间的限制等。此外,程序太长会增加出错与检索困难。 因此程序不能太长,一道工序的内容不能太多。 致谢 本次的毕业设计, 虽然时间不是太长, 但却让我在作论文的这个过程 中学到了很多的知识。通过此次设计使我感悟到了毕业设计的重要性和 必要性,为我们能够更好地迈入工作岗位做了充分的准备,是我从学生 到技术人员转变的重要过渡,因此我十分重视学校给我提供的这次学习 和锻炼的机会。 在毕业设计规定的时间内,我做了大量的咨询和总结,收集了较 大的技术资料。阅读了大量的专业文献,并将它们应用到了毕业设计当 中,并在设计中进行了分析,研究。同时在整个设计过程中,得到了指 导教师的专业知识及其它知识的讲授,这将使我在以后的工作中有很 大。感谢所有老师的帮助,让我们的设计更加完美。在此,也非常感谢

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学院领导和系领导给予了我这次机会,让我得以施展自己所学,达到学 以致用的目的。由于经验欠缺,不妥之处,恳请各位老师海涵并与予指 正,以便于我以后更好的学习和工作,感谢老师给予我的指导。 非常感谢各位指导老师,没有你们交给我们知识,我们是不可能 完成这项毕业设计,非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导,你们不仅 仅是传授给我们了知识,更是教会我们技能,从而让我们在这个社会上 更好的立足, 让我们的人生更加丰富多彩, 在这里我们全组成员 (曹阳, 赵志城,雷露,郭川)向你们致敬!! !

参考文献
(1)数控加工工艺基础,主编:潭岭 ,重庆大学出版社; (2)数空机床编程,主编:杜国成,北京 机械工业出版社; (3)现代机械制造工艺,主编:陈锡渠,北京 清华大学出版社; (4)数控机床加工工艺,主编: 华茂发,北京 机械工业出版社; (5)公差配合与测量技术,主编: 姚云英,北京 机械工业出版社; (6)机械设计基础,主编: 胡家秀,北京 机械工业出版社; (7)金属工艺学,主编: 万德金,北京 机械工业出版社;

附录

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