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1、毕业论文 题目:数控车床(铣床)的零件设计及编程 学生学号: 学生姓名: 专业班级: 08数控 指导老师: 陈红江 二一一年 五 月目 录第一章 绪论2第二章 零件图纸分析52.1 零件的特征52.2 数值计算5第三章 工件的定位与装夹73.1加工精度要求73.2定位基准的选择73.3装夹方式73.4工艺过程制定8第四章 车削工艺分析94.1 选择夹具94.2 工步设计94.3 刀具选择94.4 设计走刀路线12第五章 切削用量155.1 切削用量155.2 主轴转速的确定15第六章 数控车床的对刀166.1 刀位点166.2 待加工毛坯的对刀166.3 刀偏值的测定16第七章 编程17第八章
2、 结论20参考文献21后记22数控车削加工工艺及编程第一章 绪论关键词:数控车床 车削加工工艺 工艺分析 摘要:数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处,但也有许多不同之处为此,分析了数控车削的加工工艺 数控机床产生20世纪40年代,随着科学技术和社会生产的发展,机械产品的形状和结构不断改进,对零件的加工质量要求越来越高,零件的形状越来越复杂,传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求,迫切需要新的加工方法数控车床又称为CNC(computer numerical control)车床,即用计算机数字控制的车床,是国内使用量最大覆盖面最广的一种数控机床CNC车床能加工各种形状不同的
3、轴类盘类即其它回转体零件数控机床是数字控制机床的简称,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,从而使机床动作并加工零件 数控机床的控制单元 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑 与普通机床相比,数控机床有如下特点: 加工精度高,具有稳定的加工质量; 可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件; 加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间; 机床本身的精度高刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的35倍); 机床自动化程度高,可以减轻劳动强度; 对操作人员的素质要求较高,
4、对维修人员的技术要求更高 数控机床一般由下列几个部分组成: 主机,他是数控机床的主题,包括机床身立柱主轴进给机构等机械部件他是用于完成各种切削加工的机械部件 数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板CRT显示器键盒纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储数据的变换插补运算以及实现各种控制功能 驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元进给单元主轴电机及进给电机等他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动当几个进给联动时,可以完成定位直线平面曲线和空间曲线的加工 辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机
5、床的运行,如冷却排屑润滑照明监测等它包括液压和气动装置排屑装置交换工作台数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等 编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制存储等 自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来,数控机床在制造工业,特别是在汽车航空航天以及军事工业中被广泛地应用,数控技术无论在硬件和软件方面,都有飞速发展 加工中心 加工中心是带有刀库和自动换刀装置的一种高度自动化的多功能数控机床工件在加工中心上经一次装夹后,能对两个以上的表面完成多种工序的加工,并且有多种换刀或选刀功能,从而使生产效率大大提高 加工中心按其加工工序分为镗铣和车削两大类,按控制轴数可
6、分为三轴四轴和五轴加工中心 一数控车削加工工艺的内容 数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和其主要内容包括以下几个方面: (一)选择并确定零件的数控车削加工内容;(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;(三)工具夹具的选择和调整设计;(四)工序工步的设计;(五)加工轨迹的计算和优化;(六)数控车削加工程序的编写校验与修改;(七)首件试加工与现场问题的处理;(八)编制数控加工工艺技术文件;总之,数控加工工艺内容较多,有些与普通机床加工相似 二数控车削加工工艺分析 工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作工艺制定得合理与否,对程序的编制机床的加工效率和零件的加工精度
7、都有重要影响为了编制出一个合理的实用的加工程序,要求编程者不仅要了解数控车床的工作原理性能特点及结构掌握编程语言及编程格式,还应熟练掌握工件加工工艺,确定合理的切削用量正确地选用刀具和工件装夹方法因此,应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点,认真而详细地进行数控车削加工工艺分析其主要内容有:根据图纸分析零件的加工要求及其合理性;确定工件在数控车床上的装夹方式;各表面的加工顺序刀具的进给路线以及刀具夹具和切削用量的选择等 (一)零件图分析 零件图分析是制定数控车削工艺的首要任务主要进行尺寸标注方法分析轮廓几何要素分析以及精度和技术要求分析此外还应分析零件结构和加工要求的合理性,选择工艺基准 1
8、.尺寸标注方法分析 零件图上的尺寸标注方法应适应数控车床的加工特点,以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸这种标注方法既便于编程,又有利于设计基准工艺基准测量基准和编程原点的统一如果零件图上各方向的尺寸没有统一的设计基准,可考虑在不影响零件精度的前提下选择统一的工艺基准计算转化各尺寸,以简化编程计算 2.轮廓几何要素分析 在手工编程时,要计算每个节点坐标在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义因此在零件图分析时,要分析几何元素的给定条件是否充分 3.精度和技术要求分析 对被加工零件的精度和技术进行分析,是零件工艺性分析的重要内容,只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基础上,才能正确合理地选
9、择加工方法装夹方式刀具及切削用量等其主要内容包括:分析精度及各项技术要求是否齐全是否合理;分析本工序的数控车削加工精度能否达到图纸要求,若达不到,允许采取其他加工方式弥补时,应给后续工序留有余量;对图纸上有位置精度要求的表面,应保证在一次装夹下完成;对表面粗糙度要求较高的表面,应采用恒线速度切削(注意:在车削端面时,应限制主轴最高转速) (二)夹具和刀具的选择 1.工件的装夹与定位 数控车削加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面,尽量减少装夹次数,以提高加工效率保证加工精度对于轴类零件,通常以零件自身的外圆柱面作定位基准;对于套类零件,则以内孔为定位基准数控车床夹具除了使用通
10、用的三爪自动定心卡盘四爪卡盘液压电动及气动夹具外,还有多种通用性较好的专用夹具实际操作时应合理选择 2.刀具选择 刀具的使用寿命除与刀具材料相关外,还与刀具的直径有很大的关系刀具直径越大,能承受的切削用量也越大所以在零件形状允许的情况下,采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命,提高生产率的有效措施第二章 零件图纸分析2.1 零件的特征技术要求:1.不准用纱布及锉刀等修饰表面;未标注公差尺寸按GB1804M日 期签 字编 号CK制图审核项 目数控车削加工标准班级:08数控比例1材料:45钢江西科技师范学院机电系数量1重量学号图号一零件材料 该零件是一回转体零件(单位:mm),以45#调质处理的毛坯
11、,毛坯尺寸85112mm二零件特点 从图纸中我们可以看出该零件轮廓由直线圆弧螺纹共同构成一个复杂成型曲线回转轴加工部分包括螺纹,外圆,一个退刀槽,锥面,倒角,等2.2 数值计算 生活中,我们对几何信息的认知有多种方法,常用的有数形结合法(解析法)但有时面对复杂的图形,解析法会带来繁重的数学计算AUTO CAD作为一套专业的绘图软件,它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能我们在操作界面中绘制图形后就可以打开状态栏中的捕捉对象捕捉按钮,在绘图区捕捉相关的点同时,在状态栏中就可以看到这些点的坐标第三章 工件的定位与装夹3.1加工精度要求加工图纸如上图,零件加工部分包括M481.5螺纹,8
12、5 外圆,一个45退刀槽, R70圆弧,4526孔等零件的主体尺寸长度为290mm,最大位置直径为853.2定位基准的选择 定位基准选择原则(1)基准重合原则(2)基准统一原则(3)便于装夹原则(4)便于对刀原则 根据定位基准选择原则,避免不重合误差,便于编程,以工序的设计基准作为定位基准零件加工时,先以85外圆的轴线作为轴向定位基准,加工零件;然后以零件轴线作为轴向定位基准,以轴台的端面的中心作为该轴件剩余工序的轴向定位基准,并且把编程原点选在设计基准上3.3装夹方式1 选择夹具夹具的作用是保证工件在机床上的正确位置和牢固的安装,即定位和夹紧,从而使数控加工顺序进行,保证工件的位置精度,同时
13、也保证工件坐标系能够建立在正确的位置上 车削加工的工件一般是回转体,对于回转体零件,一般选择三爪自定心卡盘本零件选择三爪自定心卡盘作夹具3.4工艺过程制定 由于每个零件结构形状不同,各表面的技术要求也有所不同,故加工时,其定位方式则各有差异一般加工外形时,以内形定位;加工内形时又以外形定位因而可根据定位方式的不同来划分工序考虑到零件的形状不易装夹,故先加工零件的左边的部分,然后以左面的零件轴线为定位基准加工右面的部分并且考虑到加工原则中的先近后远先粗后精制定加工工艺如下:为减少换刀,对刀次数及减少辅助时间,选用90外圆车刀进行粗加工和精加工用切断刀进行切槽加工 调头用三爪卡盘固定住左端85外圆
14、留有3mm长以防刀具与夹具发生干涉并用活动顶尖顶住工件右端,保证同轴度和精度并防止工件转动时摇晃不定用90外圆车刀依次进行粗精加工;用刀宽为3mm的切槽刀车退刀槽,用螺纹车道粗精加工M481.5螺纹第四章 车削工艺分析4.1 选择夹具对于回转体零件,一般选择三爪自定心卡盘本零件选择三爪自定心卡盘作夹具4.2 工步设计该零件从棒料开始加工,要进行粗加工精加工切槽以及车螺纹加工等工步:1） 粗车外圆2） 精车循环3） 切槽4） 车螺纹4.3 刀具选择为适应数控机床加工精度高加工效率加工工序集中及零件装夹次数少的要求,数控刀具具有很高的切削效率.高精度.高重复定位精度.可靠度和耐用度 选择刀具通常要考虑(1)被加工工件的材料及性能(2)切削工艺的类别(3)被加工工件的几何形状,零件精度,加工余量(4)被吃刀量,进给速度,切削速度考虑到以上因素故粗车时,要选用强度高
