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1、江苏大学本科毕业设计 江苏交通技师学院本科毕业论文 多边形深孔类零件数控铣床程序及工装设计 学生姓名 王 志 东 学生学号 院 系 机械工程学院 专业班级 0826 指导教师 孙 福 庆 二 一一年八月 江苏大学本科毕业设计 第 ii 页 共 66 页 多边形深孔类零件数控铣床程序及工装设 计 摘 要 大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经 济发展提高综合国力和国家地位的重要途径 数控加工工艺设计的主要任务是 制定加工工艺规程 也是数控机床加工前的准备工作 工艺规程是规定零件 走到路线 刀具尺寸以及机床的运动过程 因此 是编程人员对数控机床的性 能 制造工艺过程和操作
2、方法具有指导性的工艺文件 数控机床加工的程序是 数控机床的指令性文件 数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程 而且 还要包括求学用量的选择 运动方式 刀具系统 切削规范以及工件的装夹方 法 工艺规程定的合理与否 对程序编制 机床的加工效率和零件的加工精度 都有重要影响 因此 应遵循一般的工艺原则并结合数控机床的特点认真而详 细地制定数控加工工艺 关键词 数控技术 数控机床 数控加工 江苏大学本科毕业设计 第 iii 页 共 66 页 Polygon hole type parts and CNC milling machine tool design procedure ABSTRACT D
3、eveloping advanced manufacture technology of numerical control technology as the core has become the world s developed countries to accelerate economic development important way to enhance overall national strength and national status Main task is the development of process design for NC machining p
4、rocess of order is getting ready for an NC machine Processes requires parts routes tool dimensions and moving process of machine tools on Therefore is the programmer on the performance of CNC machine tools manufacturing process and how to process files with the guidance Program is a CNC machine tool
5、 of numerical control machine tool command file NC machining program to include not only part of the process but also including school choice exercises tools systems cutting specifications as well as workpiece clamping method Process planning is reasonable or not programming processing efficiency an
6、d parts machining accuracy of machine tool has a significant impact Therefore should follow the General principles and technology of combining the character of CNC machine tool out a serious and detailed numerical control processing technology Keyword CNC Technology Computer Numerical Control CNC ma
7、chined 江苏大学本科毕业设计 第 iv 页 共 66 页 目 录 摘 要 II ABSTRACT III 第一章 引 言 1 1 1 数控铣床的组成 1 1 2 数控铣床的分类 4 1 2 1 按主轴布置形式分类 4 1 2 2 按数控系统的功能分类 5 1 3 数控铣床加工的优势和特点 6 1 4 数控铣床的发展趋势 7 第二章 配合零件的加工工艺研究 9 2 1 加工工艺规程的设计原则 9 2 2 零件的工艺分析 9 2 3 毛坯选择 10 2 4 定位基准选择 10 2 5 工艺路线的拟定 11 2 6 加工余量 工艺尺寸的确定 13 2 7 切削余量的确定 15 2 8 数控铣床
8、编程概述 19 2 9 数控铣床常用指令 20 第三章 加工前的准备 24 3 1 工序划分的主要原则 24 3 2 装夹方式和夹具的选择 25 3 3 刀具的选择 28 第四章 零件的数控编程 30 4 1 加工分析 30 4 1 1 形状结构分析 30 4 1 2 尺寸分析 30 4 1 3 技术要求分析 30 4 2 确定装夹方案 31 4 3 确定加工方案 31 4 4 选择刀具和切削用量 32 4 4 1 选择刀具 32 4 4 2 选择切削用量 32 4 2 加工工序安排 34 4 3 数控铣床加工刀具 35 江苏大学本科毕业设计 第 v 页 共 66 页 4 4 数控铣床程序及说
9、明 36 参考文献 52 致 谢 53 附录 54 APPENDIX 58 江苏大学本科毕业设计 第 1 页 共 66 页 第一章 引 言 数控铣床是铣床设备中应用非常广泛的加工铣床 它可以进行平面铣削 平面型铣削 外形轮廓铣削 三维及三维以上复杂型面铣削 还可进行钻削 镗削 螺纹切削等孔加工 加工中心 柔性制造单元等都是在数控铣床的基础 上产生和发展起来的 数控铣床就是将加工过程的各种铣床动作 由数字化的代码表示 通过某 种载体将信息输入数控系统 控制计算机对输入的数据进行处理 来控制铣床 的伺服系统或其它执行元件 使铣床加工出所需要的工件 数控铣床的控制系 统就是数控系统 它能够逻辑地处理
10、具有使用号码或其它符号编码指令规定的 程序 1 1 数控铣床的组成 数控铣床的种类繁多 但从组成上讲 它由控制介质 数控装置 伺服系 统和铣床本体四大部分以及辅助设备组成 如图 1 1 所示 图 1 1 数控铣床组成示意图 控制介质实际上是信息的载体 是操作者与数控铣床发生联系的中间媒介 物 它用于记载零件加工过程中所需要的各种加上信息 以控制铣床的运动 实现零件的加工 常用的信息载体有穿孔纸带 磁盘 磁带等 对于计算机数 控铣床 CNC 数控铣床 也可用操作面板上的键盘直接输入加工程序 现代先 进的信息传输则是采用计算机联机通信的方式传送加工程序 即所谓的 DNC 江苏大学本科毕业设计 第
11、2 页 共 66 页 数控装置是铣床实现自动加工的控制核心 它具有零件程序的读人 存储 输入信息的处理和计算 以及加工过程实时控制等铣能 其工作过程是 当由 输入设备输入加工信息之后 经过处理与计算 发出相应的脉冲给伺服系统 通过伺服系统使铣床按预定的轨迹运动 数控装置一般有专用装置和通用数控装置两种类型 专用数控装置简称 NC 数控装置 它是指根据零件加工功能的要求 采用专用硬接线逻辑电路的方法 构成的控制装置 要想增加或更改某种功能 就必须改变控制装置内部的逻辑 电路 因此这种数控系统灵活性差 使用很不方便 现已逐渐被淘汰 通用数 控装置简称 CNC 数控装置 它是由一台小型或微型计算机作
12、为控制硬件 再配 以适当的接口电路构成的数控装置将预先设计调试好的控制软件存人计算机内 以实现数控铣床的控制逻辑和各种控制功能 只要改变控制软件就可改变控制 功能 因此这种数控装置的灵活性和通用性很强 现代数控系统大都采用这种 通用数控装置 图 1 2 是 CNC 系统的组成框图 图 1 2 CNC 系统的组成框图 伺服系统是数控系统的执行部分 是数控装置与铣床本体间的电传动联系 环节 由速度控制装置 位置控制装置 驱动伺服录动机和相应机械传动装置 组成其功能接受数控装置输出的指令脉冲信号 使铣床卜的移动部件作牛日直 的移动 并对定位的精度和速度加以控制 每一个指令脉冲信呼使铣床移动部 件产生
13、的位移量为脉冲当量 常用脉冲当量为 0 01mm 脉冲 0 005mm 脉冲 0 001 脉冲等 因此 伺服系统的精度 快速性及动态响应影响加精度 表面 质量和生产率的主要困素之一 江苏大学本科毕业设计 第 3 页 共 66 页 目前在数控铣床的伺服系统中 常用位移执行机构有功率步进电机 直流 伺服电动机和交流伺服电动机 后两种都带有感应同步器 光电编码器等位置 测量元件 所以 伺服机构的性能决定数控铣床的精度和快速性 数控铣床的伺服系统按其控制方式分为开环控制系统 半闭环控制系统和 闭环控制系统三大类 开环控制系统是指不带反馈装置的控制系统 它是根据 数据指令 经过控制运算发出脉冲信号 输送
14、到伺服驱动装置 如步进电动机 使伺服驱动装置转过相应的角度 然后经过减速齿轮和丝杠螺母机构 转换为 移动部件的直线位移 开环控制系统不具有反馈装置 所以对移动部件实际位 移量测量 不反馈 无法与原指令值进行比较 因而不能进行误差校正 故系 统精度较低 0 02mm 虽然开环控制系统具有结构简单 工作稳定 使用维 修方便及成本低的优点 但它已不能满足数控铣床日益提高的精度要求 半闭环控制系统是在开环控制系统的伺服机构中装有角位移检测装置 通 过检测伺服机构的滚珠丝杠转角 引接检测移动部件的化移 然后反馈到数控 装置的比较器中 与输入原指令位移值进行比较 用比较后的差值进行控制 使移动部件补充位移
15、 直到差值消除为止 由于半闭环控制系统将移动部件的 传动丝杠螺母机构包括在闭环之内 所以传动丝杠螺母机构的误差仍然会影响 移动部件的位移精度 半闭环控制系统调试方便 稳定性好 目前应用比较广 泛 闭环控制系统是在铣床移动位置上直接装有直线位置检测装置 将检测到 的实际位移反馈到数控装置的比较器中 与输入的原指令位移值进行比较 用 比较后的差值控制移动部件作补充位移 直到差值消除时才停止移动 达到精 确定位的控制系统 闭环控制系统定位精度高 一般可达 0 01mm 最高可达 0 001mm 一般应用在高精度数控铣床上 由于系统增加了检测 比较和反 馈装置 所以结构比较复杂 调试维修比较困难 铣床
16、本体指的是数控铣床机械构造实休 它与普通铣床的差别 主要是机 械传动机构及功能性部件 由此形成了数控铣床构造的特色 数控铣床加工时 零件的粗 精加工 通常是在铣床上一次安装 自动完成整个加工过程 进给 量的变换是靠伺服电动机本身变速来实现的 因此数控铣床的铣床本体具有刚 性好 热变形小 精度高和机械传动系统比较简单等特点 图 1 3 是 XK5040A 江苏大学本科毕业设计 第 4 页 共 66 页 数控铣床外观图 图 1 3 XK5040A 数控铣床外观图 l 底座 2 强电柜 3 变压器箱 4 伺服电动机 5 主轴变速手柄和按钮 板 6 床身 7 数控柜 8 保护开关 9 挡铁 10 操纵台 l2 横向溜板 13 纵向进给伺服电机 14 横向进给伺服电机 15 升降台 16 纵向工作台 1 21 2 数控铣床的分类数控铣床的分类 数控铣床种类很多 按其体积大小可分为小型 中型和大型数控铣床 其 中规格较大的 其功能已向加工中心靠近 进而演变成柔性加工单元 1 2 11 2 1 按主轴布置形式分类按主轴布置形式分类 立式数控铣床 立式数控铣床的主轴轴线与工作台面垂直 是数控铣床中最常
