《轴类零件的数控加工编程毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴类零件的数控加工编程毕业设计（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、济源职业技术学院毕业设计1 数控技术概述数控技术是综合运用计算机数字化信息对精密机械运动过程进行自动控制的技术，是先进的光电一体化高薪技术工种。随着科学技术的迅速发展和以济竞争日趋激烈，产品更新换代的周期越来越短，机械产品的性能，结构及形状不断改进，对零件加工质量和精度要求越来越高，为有效保证产品质量，提高劳动生产率和降低成本，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且要求加工过程实现自动化。因此，发展数控机床是当前机械制造技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的发展方向。 随着经济发展和科学技术的进步，数控机床在机械加工范围和加工精度等方面有了惊人的发展，特别是使用了小型计算机和微处理机以来，
2、数控机床在机械加工领域的应用已相当普遍，已从开始阶段的小批量复杂性零件的加工，发展到为减轻劳动强度，提高生产率，保证产品质量，降低成本等层面。随着航空工业，汽车工业、轻工业等需求量快速增长，对机械零件精度要求更加精密，大规模的数控应用必将取代传统加工设备，数控机床是综合运用计算机、自动控制、自动检测和精密机械等高新及时的产物。它的出现以及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家制造工业的重要标志。发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。数控机床的大量使用，需要大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维
3、修的人员和工程技术人员因此，数控人才严重短缺已成为我国现代工业的当务之急，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术，已成为世界各国加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。 本设计共分为数控技术概述、刀具的选择、装夹方法、数控车削工艺、切削用量等几方面。数控加工主要用于中小型零件的批量加工，具有加工效率高，精度高等诸多优点，是现在大多数机械加工企业的首要选择的加工方法。我国现在的数控机床数量还不是很多，不过我相信随着我国的不断发展，我们国家的数控技术会越来越强。数控加工，是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化
4、。1.1 数控机床的产生与发展1数控机床的产生社会需求是推动生产力发展最有力的因素。二十世纪四十年代，由于航空航天技术的飞速发展，对飞行器的加工提出了更高的要求，这些零件大多形状非常复杂，材料多为难加工的合金。用传统的机床和工艺方法进行加工，不能保证精度，也很难提高生产效率。为了解决零件复杂形状表面的加工问题，1952年，美国帕森斯公司和麻省理工学院研制成功了世界上第一台数控机床。半个世纪以来，数控技术得到了迅猛的发展，加工精度和生产效率不断提高。数控机床的发展至今已经历了两个阶段和六个时代： （1）数控（NC）阶段（1952年1970年） 早期的计算机运算速度低，不能适应机床实时控制的要求，
5、人们只好用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这就是硬件连接数控，简称数控（NC）。随着电子元器件的发展，这个阶段经历了三代，即1952年的第一代电子管数控机床，1959年的第二代晶体管数控机床，1965年的第三代集成电路数控机床。 （2）计算机数控（CNC）阶段（1970年现在） 1970年，通用小型计算机已出现并投入成批生产，人们将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控阶段。这个阶段也经历了三代，即1970年的第四代小型计算机数控机床，1974年的第五代微型计算机数控系统，1990年的第六代基于PC的数控机床。 随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也
6、随之不断更新，发展非常迅速，几乎每5年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。2、 数控机床的发展趋势数控机床的出现不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。当前世界上数控机床的发展呈现如下趋势： （1）高速度、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要技术指标，它直接关系到加工效率和产品质量。对于数控机床，高速度化首先是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后，能高速度处理并计算出伺服电机的位移量，
7、并要求伺服电机高速度地做出反应。此外，要实现生产系统的高速度化，还必须谋求主轴转速、进给率、刀具交换、托盘交换等各种关键部件也要实现高速度化。提高数控机床的加工精度，一般是通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来达到。在减少数控系统误差方面，一般采取三种方法：提高数控系统的分辨率、以微小程序段实现连续进给；提高位置检测精度；位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制。在采用补偿技术方面，除采用间隙补偿、丝杠螺距补偿和刀具补偿等技术外，还采用了热变形补偿技术。 （2）多功能化 一机多能的数控机床，可以最大限度地提高设备的利用率。为了提高效率，新型数控机床在控制系统和机床结构上也有所改革。例如，采取多系统
8、混合控制方式，用不同的切削方式（车、钻、铣、攻螺纹等）同时加工零件的不同部位等。目前，国产数控系统控制轴数多达16轴，同时联动的轴数已达到9轴。 （3）智能化 数控机床应用高技术的重要目标是智能化。智能化技术主要体现在以下几个方面： 引进自适应控制技术 自适应控制技术是要求在随机的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。 附加人机会话自动编程功能 建立切削用量专家系统和示教系统，从而达到提高编程效率和降低对编程人员技术水平的要求。 具有设备故障自诊断功能 数控系统出了故障，控制系统能够进行自诊断，并自动采取排
9、除故障的措施，以适应长时间无人操作环境的要求。 （4）小型化 蓬勃发展的机电一体化设备，对数控系统提出了小型化的要求，体积小型化便于将机、电装置揉合为一体。日本新开发的FS16和FS18都采用了三维安装方法，使电子元器件得以高密度地安装，大大地缩小了系统的占有空间。 （5）高可靠性 数控系统比较贵重，用户期望发挥投资效益，因此要求设备具有高可靠性。特别是对在长时间无人操作环境下运行的数控系统，可靠性成为人们最为关注的问题。由于采取了各种有效的可靠性措施，现代数控机床的平均无故障时间（MTBF）可达到1000036000h。数控机床加工的特点及应用3、 数控机床加工的特点 数控机床与普通机床相比
10、，具有以下特点： （1）可以加工具有复杂型面的工件 在数控机床上加工零件，零件的形状主要取决于加工程序。因此只要能编写出程序，无论工件多么复杂都能加工。例如，采用五轴联动的数控机床，就能加工螺旋桨的复杂空间曲面。 （2）加工精度高，质量稳定 数控机床本身的精度比普通机床高，一般数控机床的定位精度为0.01，重复定位精度为0.005，在加工过程中操作人员不参与操作，因此工件的加工精度全部由数控机床保证，消除了操作者的人为误差；又因为数控加工采用工序集中，减少了工件多次装夹对加工精度的影响，所以工件的精度高，尺寸一致性好，质量稳定。 （3）生产率高 数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间。数
11、控机床主轴转速和进给量的调节范围大，允许机床进行大切削量的强力切削，从而有效地节省了加工时间。数控机床移动部件在定位中均采用了加速和减速措施，并可选用很高的空行程运动速度，缩短了定位和非切削时间。对于复杂的零件可以采用计算机自动编程，而零件又往往安装在简单的定位夹紧装置中，从而加速了生产准备过程。尤其在使用加工中心时，工件只需一次装夹就能完成多道工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产率的提高更为明显。此外，数控机床能进行重复性操作，尺寸一致性好，减少了次品率和检验时间。 （4）改善劳动条件 使用数控机床加工零件时，操作者的主要任务是程序编辑、程序输入、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测、
12、零件的检验等，劳动强度极大降低，机床操作者的劳动趋于智力型工作。另外，机床一般是封闭式加工，既清洁，又安全。 （5）有利于生产管理现代化 使用数控机床加工零件，可预先精确估算出零件的加工时间，所使用的刀具、夹具可进行规范化、现代化管理。数控机床使用数字信号与标准代码为控制信息，易于实现加工信息的标准化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机地结合起来，是现代集成制造技术的基础。4、 数控机床的适用范围 从数控机床加工的特点可以看出，数控机床加工的主要对象有： （1）多品种、单件小批量生产的零件或新产品试制中的零件； （2）几何形状复杂的零件； （3）精度及表面粗糙度要求高的零件；
13、（4）加工过程中需要进行多工序加工的零件； （5）用普通机床加工时，需要昂贵工装设备（工具、夹具和模具）的零件。1.2 数控加工的特殊之处1、工序集中数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中。工序集中带来巨大的经济效益：（1）减少机床占地面积，节约厂房；（2）减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。2、加工自动化数控机床加工时，不需人工控制刀具，自动化程度高。带来的好处很明显。（1）对操作工人的要求降低：一个普通机床的高级工，不是短时间内可以培养的，而一个不需编程的数控工培养时间极短（如数控车工需要一周即可，还会编
14、写简单的加工程序）。并且，数控工在数控机床上加工出的零件比普通工在传统机床上加工的零件精度要高，时间要省。（2）降低了工人的劳动强度：数控工人在加工过程中，大部分时间被排斥在加工过程之外，非常省力。（3）产品质量稳定：数控机床的加工自动化，免除了普通机床上工人的疲劳、粗心、估计等人为误差，提高了产品的一致性。（4）加工效率高：数控机床的自动换刀等使加工过程紧凑，提高了劳动生产率。3、柔性化高传统的通用机床，虽然柔性好，但效率低下；而传统的专机，虽然效率很高，但对零件的适应性很差，刚性大，柔性差，很难适应市场经济下的激烈竞争带来的产品频繁改型。只要改变程序，就可以在数控机床上加工新的零件，且又能
15、自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好适应市场竞争。4、加工能力强数控机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。数控机床特别适合以下场合： （1）不许报废的零件。（2）新产品研制。（3）急需件的加工。1.3 数控加工工艺特点与内容1.3.1 基本特点在普通机床上加工零件时，使用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序，操作者按工艺卡上规定的程序加工零件。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的。1）数控加工的工序内容比普通机床的工序加工内容复杂。2）数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程的编制复杂。1.3.2 基本内容数控加工工艺主要包括以下几个方面：1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2）分析被加工的零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定数控加工工艺路线。3）设计数控加工工序。如工步的划分零件的定位与家具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4）调整数控加工工序的程序。5）分配数控加工的容差。6）处理数控机床上部分工艺指令。232 刀具和切削用量的选择
