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1、目 录绪言11 数控机床概述21.1数控机床的组成21.2 数控机床的分类21.2.1 按工艺用途分类21.2.2 按数控机床的运动轨迹分类31.2.3 按伺服系统的控制方式分类31.2.4 按数控装置分类52 数控加工工艺分析52.1 加工方法和加工方案的选择52.2 加工顺序的安排62.3 加工顺序的确定63 螺纹配合（件一）73.1 零件工艺分析73.2 确定装夹方案73.3 确定工步顺序、进给路线和所用刀具83.3.1 粗车外表面83.3.2精车外表面93.3.3切槽93.3.4 切螺纹93.3.5切断93.4确定切削用量103.5 填写工艺文件114 螺纹配合（件二）134.1 零件
2、工艺性分析134.2 确定装夹方案134.3 确定工步顺序、进给路线和所用刀具144.3.1钻内孔144.3.2 粗车内孔144.3.3 精车内孔154.3.4 切内螺纹退刀槽154.3.5车内螺纹154.3.6 调头切断164.3.7 粗加工内圆弧164.3.8 精加工内圆弧164.3.9 粗加工外圆弧174.3.10 精加工外圆弧174.4 确定切削用量184.5 填写工艺文件195 程序编制225.1螺纹配合零件一程序编制225.2螺纹配合（件二）内轮廓程序235.3螺纹配合（件二）外轮廓加工程序256 结果分析266.1零件的精度与尺寸检验266.2产生误差的主要因素26结论27致谢2
3、8参考文献29螺纹配合件设计与加工摘要随着改革开放的进一步深入，中国的制造行业的到了迅速发展，特别是数控加工的应用呈突飞猛进之势。自从我国加入WTO后，社会上对数控加工技术的要求也更高了。我所设计和加工的螺纹配合零件是一种集合各种工艺设计在内的综合型零件。它能够有效的把我们三年所学的各类知识综合在一起运用。我从数控加工工艺分析，设备的选择，螺纹配合精度，刀具、夹具的选择，切削用量的选择，工艺卡片的制作，都经过了慎重考虑。为使零件经过数控加工得到最佳的精度和工艺设计要求，我还查阅了辅助设计与辅助制造(CAD/CAM)、数控加工工艺、数控刀具等书籍。确定了该零件的合理的数控加工工艺方案，最终才完成
4、的零件的加工。关键词：工艺分析；螺纹配合精度；刀具选择；数控加工绪言近年来数控加工技术的应用呈突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对数控加工技术的人才需求量更大。而数控设备的高精度、高效率决定了发展数控设备是当前我国机械制造业的基础，也是未来工厂自动化的基础。本课题主要是螺纹配合的设计与加工（内螺纹和外螺纹的配合）。是根据仔细查阅相关文献及网上查阅资料进行设计，利用手工编制零件程序，在CJK6132A数控机床进行零件车削加工。对零件尺寸和形状进行设计时，考虑到是一组配合件，要求精巧，配合的精度高，外形美
5、观，尺寸设计较大，选择钢件作为加工材料。要求对零件图形进行工艺分析，选择机床、刀具、确定加工方案。涉及到内螺纹与外螺纹轴的配合，尺寸设计较大，加工起来在进给量、转速、背吃刀量等有一定的加工难度，所以要合理选择。虽然两个零件选择的是数控机床进行加工，但是切削用量的选择原则与通用机床加工相似。螺纹配合轴零件加工的切削用量的选择是按零件材料和刀具材料及实践加工经验等确定的。还得分析进给速度的选择，应与主轴转速和背吃刀量相适应。本设计说明书是对我所学知识的应用，它涉及到我在大专三年所学的全部知识，在数控专业上具有代表性，而且提高了我们综合运用各方面知识的能力。在程序的调试、零件的加工中运用到了我们所学
6、的AutoCAD、caxa电子图版、机械制图、机床操作、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理等一系列的内容。这将我所学到的理论知识充分运用到了实际加工中，切实做到了理论与实践的有机结合。1 数控机床概述1.1数控机床的组成数控机床一般由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。图1-1的实线所示为开环控制的数控机床框图。 图1-1 数控机床的组成1.2 数控机床的分类1.2.1 按工艺用途分类1一般数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机
7、床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。2数控加工中心数控机床在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 3. 特种数控机床 除了切削加工数控机床以
8、外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。1.2.2 按数控机床的运动轨迹分类 1点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2点位直线控制数控机床 点位直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴
9、的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 3轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅
10、能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。 现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。 1.2.3 按伺服系统的控制方式分类 1开环控制数控机床 这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元
11、件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。 开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很
12、高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。 2闭环控制数控机床 接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去
13、，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。 3半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控
14、制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。 半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。 1.2.4 按数控装置分类数控机床若按其实现数控逻辑功能控制的数控装置来分，有硬线数控和软线数控两种。1.硬线数控（又称普通数控，即NC）。这类数控系统的输入、插补运算、控制等功能均由集成电路或分离元件等器件实现。一般来说，数控机床不同，其控制电路也不同，因此系统的通用性较差，因其全部由硬件组成，所以功能和灵活性比较差。这类系统在70年代以前应用得比较广泛。2.软线数控（又称计算机数控或微机数控，即CNC或MNC）。这类系统中、大
15、规模及超大规模集成电路组成CNC装置。 2 数控加工工艺分析2.1 加工方法和加工方案的选择在选择加工表面的加工方法和加工方案时，应考虑下列因素：（1）加工表面的技术要求这些技术要求主要是零件图上规定的要求，但有时由于工艺上的原因，会在一些地方提出一些更高的要求，当明确了一个加工表面的技术要求后，即可根据这些要求按经济精度和表面粗超度选择最合适的加工方法和加工方案。（2）工件材料的性质（3）工件的形状和尺寸工件的形状和加工表面的大小不同，采用的加工方法和加工方案往往也不同。（4）生产类型所选择的加工方法要与生产类型相符合，大批量生产要选用生产率高和质量稳定的加工方法，单件小批量生产应选择设备和工艺装备易于调整，准备量小，工人便于操作的加工方法。（5）具体生产条件应充分利用现有的设备和工艺手段，发挥群众的创造性，挖掘企业潜力，重视新技术，新工艺，不断提高工艺水平。2.2 加工顺序的安排零件表面的加工方法和加工方案确定之后，就要安排加工工序，即确定哪些表面先加工，哪些表面后加工，同时要考虑热处理等工序
