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1、枣庄职业学院毕业设计（论文） 枣庄职业学院毕 业 设 计（论 文）丝杠轴的加工工艺与编程姓 名 系 部 专 业 班 级 学 号 指导老师 20 年 月摘要：论文分三大部分，第一部分论述了数控机床的基本功能,结构和由来；第二部分论述了车削丝杠的工艺分析及注意事项；第三部分论述了数控车削的编程指令介绍，注意事项及编程。 摘要正文:第一部分机床的基本知识说了数控机床的产生，发展，及它的各种系统，如数控系统，伺服系统，辅助控制系统，机床本体的伺服系统驱动电机，位置检测装置，进给运动传动部件，还有各种机床分类。第二部分是介绍了丝杠的工艺分析，主要写了丝杠的特点，加工时用到的装夹方法，装刀方法，较直方法，
2、车刀的选用，精度等级，基面的选择及热处理工艺。第三部分主要是写了加工时程序的运用，每个指令所注意到的事项编程路线。关键词： 基本知识 工艺 编程 系统 丝杠目 录 一、数控机床的基本知识1、历史由来2、机床的结构系统3、机床的分类二、车削丝杠轴的工艺分析1、装毛坯2、装刀具3、较直4、车削注意事项及工艺分析三、数控车削的编程指令介绍及丝杠轴的编程1、丝杠加工指令介绍2、指令汇总3、注意事项及编程 丝杠轴的加工工艺与编程一：数控机床的基本知识1、历史由来 随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、军事等领
3、域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小，加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专业化程度高的自动化机床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。 一种新型的生产设备数控机床就应运而生了 。第1代数控机床：1952年1959年采用电子管元件构成的专用数控装置（NC）。第2代数控机床：从1959年开始采用晶体管电路的NC系统。第3代数控机床：从1965年开始采用小、中规模集成电路的NC系统。2、机床的结构系统1控制介质数控机床工作时，不需要操作工人直接操纵机床，但机床又必须执行人的意图，这就需
4、要在人与机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物即称为控制介质。 2数控系统数控装置是一种控制系统，是数控机床的中心环节。它能自动阅读输入载体上事先给定的数字，并将其译码，从而使机床进给并加工零件，数控系统通常由输入装置、控制器、运算器和输出装置4大部分组成 。3伺服系统伺服系统由伺服驱动电动机和伺服驱动装置组成，它是数控系统的执行部分。伺服系统接受数控系统的指令信息，并按照指令信息的要求带动机床的移动部件运动或使执行部分动作，以加工出符合要求的工件。每一个脉冲使机床移动部件产生的位移量叫做脉冲当量。目前所使用的数控系统脉冲当量通常为0.001mm/脉冲。 4辅助控制系统辅助控制系统是介于数
5、控装置和机床机械、液压部件之间的强电控制装置。 5机床本体机床本体是数控机床的主体，由机床的基础大件（如床身、底座）和各运动部件（如工作台、床鞍、主轴等）所组成。 1伺服系统驱动电机（1）步进电动机步进电动机通常用于开环伺服系统机床。 （2）直流伺服电动机 小惯量直流电动机 宽调速直流电动机 无刷直流电动机 （3）交流伺服电动机近年来新型功率开关器件、专用集成电路和新的控制算法等的发展带动了交流驱动电源的发展，使其调速性能更能适应数控机床伺服系统的要求。交流速度控制系统正逐步取代直流速度控制系统。 2位置检测装置检测装置是把位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，和脉
6、冲指令信号相比较，以控制驱动元件正确运转。 （1）感应同步器感应同步器是一种电磁式的高精度位移检测元件，按其结构方式的不同可分为直线式和旋转式两种，前者用于长度测量，后者用于角度测量。 感应同步器的特点是：精度高，工作可靠，抗干扰性强，维护简单，寿命长，可测量长距离位置，成本低，易于批量生产。（2）光栅光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻划很多条与运动方向垂直的条纹，条纹之间的距离成为栅距。 光栅测量装置是一种非接触式测量，利用光路减少了机械误差，具有精度高，响应速度快等特点，因此是数控机床和数显系统常用的检测元件。（3）磁栅磁栅是用电磁的方法计算磁波数目的一种位置检测元件，磁栅测量装置由
7、磁性标尺、读取磁头和检测电路组成。磁栅位置检测电路的特点是：容易制造，检测精度高（能达到每米3?m），安装使用方便，对环境条件要求较低，若磁性标尺膨胀系数与机床一致，可在一般车间使用。由于磁头与磁栅为有接触的相对运动，因而有磨损，使用寿命受到一定的限制。一般使用寿命可达到5年，涂上保护膜后寿命则可进一步延长。（4）旋转变压器旋转变压器是一种角位移检测元件，由定子和转子组成，分为有刷和无刷两种形式。有刷旋转变压器定子和转子均为两相交流分布绕组。 数控机床检测装置主要使用无刷旋转变压器，因为无刷旋转变压器具有可靠性高、寿命长、体积小、不用维修以及输出信号大、抗干扰能力强等优点。 （5）脉冲编码器脉
8、冲编码器是把机械转角转化为电脉冲的一种常用角位移传感器。 （6）测速发电机测速发电机是速度反馈元件，相当于一台永磁式直流电动机。 3进给运动传动部件滚珠丝杠螺母副是回转运动与直线运动相互转换的新型理想传动装置。 具有如下优点。（1）传动效率高。（2）摩擦力小。（3）使用寿命长。（4）经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。（5）反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。 4CRT显示及其接口 5数控机床通信RS-232接口 数控机床的工作原理数控系统的主要任务之一就是控制执行机构按预定的轨迹运动。一般情况是已知运动轨迹的起点坐标、终点坐标和曲线方程，由数控系统实时地算出各个中间点的坐标。即需
9、要“插入、补上”运动轨迹各个中间点的坐标，通常这个过程就称为“插补”。 3、数控机床的分类：按控制系统的特点分类1点位控制数控机床这类机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控点焊机和数控折弯机等，其相应的数控装置称为点位控制数控装置。2直线控制数控机床这类机床主要有数控车床、数控磨床和数控镗铣床等，相应的数控装置称为直线控制装置。3轮廓控制数控机床属于这类机床的有数控车床、数控铣床、加工中心等。其相应的数控装置称为轮廓控制装置。轮廓数控装置比点位、直线控制装置结构复杂得多，功能齐全得多。按进给伺服系统的类型分类1开环进给伺服系统数控机床开环进给伺服系统通常不带有位置检测元件，伺服驱动元件一般为步
10、进电动机。 3半闭环进给伺服系统数控机床半闭环进给伺服系统是将位置检测元件安装在伺服电动机的轴上或滚珠丝杠的端部，不直接反馈机床的位移量，而是检测伺服机构的转角，将此信号反馈给数控装置进行指令值比较，用差值控制伺服电动机。 按工艺用途分类1金属切削类数控机床金属切削类数控机床包括数控车床、数控钻床、数控铣床、数控磨床、数控镗床以及加工中心。 2金属成型类数控机床金属成型类数控机床包括数控折弯机、数控组合冲床和数控回转头压力机等。这类机床起步晚，但目前发展很快。3数控特种加工机床数控特种加工机床如数控线（电极）切割机床、数控电火花加工机床、火焰切割机和数控激光切割机床等。4其他类型的数控机床其他
11、类型的数控机床如数控三坐标测量机等。按所用数控装置的构成方式分类1硬线数控系统2软线数控系统二：车削丝杠轴的工艺分析1、装毛坯： 丝杠是细长柔性轴，它的长度L与直径d的比值很大，一般为2050，刚性较差。结构外形复杂，有很高的螺纹表面要求，还有门路、沟槽等，所以，在加工过程中易出现变形。由于细长丝杠加工过程的工艺系统刚性较差而影响生产效率和质量，因此必须对机床、工件和刀具作改进。这里主要从工件的装夹方面提出一些改进措施，以达到改善细长丝杠加工的切削条件，提高工件的刚性。 在卡盘装夹工件加工中使用后顶尖支承，比不用后顶尖而形成悬臂时，工件刚性提高很多。在车削细长丝杠时，使用了中心架，使支承间的距
12、离缩短了一半，可提高工件的刚性。采用跟刀架车削细长丝杠时，缩短切削作用点和支承点之间的距离，工件的刚性得到很大的提高.在车削加工中，一般走刀方向都是从尾座向床头方向，俗称正走向走刀。车削细长杠时需改用反向走刀，走刀的抗力方向使工件受拉应力。反向切削使工件受到拉伸作用，能消除振颤，使切削平稳，尤其是在车削丝杠外圆和粗切螺纹工序中，由于切削力大，更需要采用反向切削，尾座需装可伸缩的活顶尖。2、装刀具： 值得一提的是，在安装刀具时，刀尖应稍高于工件中心线0.10.15mm，使切削过程中刀具的切削前角增大，减少切削力，也就减少切削力对工件的压缩。同时，在切削过程中，刀尖还起着托起工件的作用，用以抵消跟
13、刀架支承块对工件的反作用力，相当于跟刀架的第四个支承块。 为了减少跟刀架支承块与工件的摩擦而造成支承块严重磨损，减少工件温度升高，同时冷却刀刃，在随时注意调整跟刀架松紧程度的同时，还需在切削过程中进行充分冷却和润滑，使切削顺利进行，保证粗车后螺纹的表面粗糙度。细长丝杠料的弯曲，对加工会产生很大的影响，尤其是在高速回转下，由于离心力的惯性作用，加剧了坯料的弯曲变形，并引起振动，造成加工困难，质量降低。因此，细长丝杠在加工过程中的校直工作也是一项必不可少的内容。3、较直：校直一般分冷校和热校两种，视工艺要求和坯料情况而定。 1.热校。通常在两种情况下采用热校直。一是在热处理后进行（丝杠一般进行调质处理），以消除粗加工和热处理中所产生的弯曲变形。其方法是在工作件热处理后，当工作件冷却到一定程度时，检查工件变形大小，如超过图样技术要求，需进行校直，一般在手压床上进行，校到工艺要求以内。这样校直，工件不易回弹，保证工作精加工之后的质量。 另一种热校方法是在半精加工后进行，其方法是将半精加工后的工件校直后，在一定温度的油池内浸泡，使工件校直过程中的应力得到消除，工件内部组织稳定，精加工之后不易再变回去（恢复到校直前的状态），使工件精加工后的精度得以长期保持。此方法一般用于精度要求较高的丝
