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1、#职业技术学院数控技术专业毕业设计说明书设计题目 轴类零件的加工工艺与编程学生姓名 # 学 号 # 指导教师 # 专 业 数控技术 年 级 2008级 摘 要随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈,产品更新速度越来越快,复杂形状的零件越来越多,精度要求越来越高,多品种、小批量生产的比重明显增加,激烈的市场竞争使产品研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高速高质量加工要求。本课题来源于生产，是对所学知识的应用，它包括了三年所学的全部知识，在数控专业上具有代表性，而且提高了综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试，零件的加工运用到了所
2、学的AutoCAD、 CAXA制造工程师软件、数控机床操作、子程序、刀具的选择、零件的工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列的内容。这将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。关键词：数控；加工；工艺；编程目 录1引 言11.1数控技术的发展及趋势11.2数控车削加工工艺分析的主要内容22轴类零件的加工工艺设计32.1轴类加工的内容及工艺分析32.1.1轴类零件加工的内容32.1.2轴类零件加工的工艺分析42.2轴类零件工艺路线的拟定42.2.1工艺路线的确定42.2.2辅助工序的安排62.3数控机床及其工艺设备的选择62.3.1数控机床的选择62.3.2检测量具
3、的选择72.4轴类零件切削用量参数的确定72.4.1确定主轴转速72.4.2确定进给速度82.4.3确定背吃刀量82.5拟定数控加工工艺卡82.5.1 数控加工工序82.5.2 数控加工工序表92.6刀具的选择92.6.1刀具92.6.2确定对刀点与换刀点103轴类零件夹具的选用123.1对轴类零件夹具的基本要求123.2.1 夹具的类型123.2.2零件的安装124车削零件数控加工的编程134.1数控坐标系的确定134.2走刀路线的确定134.3程序编制145结 论226致 谢237参 考 文 献241引 言1.1数控技术的发展及趋势机床数控系统，即计算机数字控制(CNC)系统是在传统的硬件
4、数控(NC)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年第一台数控机床问世后，数控系统已经先
5、后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称NC系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称CNC系统。数控加工技术是什么呢？简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。而且和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点：加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，所以零件的互换性强，加工的速度快。 加工精度高。 同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的
6、提高。 劳动强度低。 由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 适应能力强。 数控加工系统就象计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。 从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展，其主要研究热点有以下几个方面：高精高速高效化速度柔性化多轴化软硬件开放化实时智能化21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量
7、方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。1.2数控车削加工工艺分析的主要内容选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。分析被加工零件图样，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，如工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用
8、量的确定等。调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。分配数控加工中的容差。处理数控机床上部分工艺指令。总之，数控加工工艺内容较多，有些与普通机床加工相似。2轴类零件的加工工艺设计2.1轴类加工的内容及工艺分析2.1 球头轴零件图2.1.1轴类零件加工的内容数控车床与普通车床相比，具有加工精度高、加工零件的形状复杂、加工范围广等特点。但是数控车床价格较高，加工技术较复杂。球头轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段。一般分为：车削外圆。车削外圆是最常见、最基本的车削方法使用各种不同的车刀车削中小型零件外圆(包括车外回转槽)的方法。其中，左偏刀主要用于需要从左向右进
9、给，车削右边有直角轴肩的外圆以及右偏刀无法车削的外圆。车削内圆。车削内圆(孔)是指用车削方法扩大工件的孔或加工空心工件的内表面。这也是常用的车削加工方法之一。常见的车孔方法在车削盲孔和台阶孔时，车刀要先纵向进给，当车到孔的根部时再横向进给，从外向中心进给车端面或台阶端面。车削平面。车削平面主要指的是车端平面(包括台阶端面)，常见的方法是用左偏刀车削平面，可采用较大背吃刀量，切削顺利，表面光洁，大、小平面均可车削使用90左偏刀从外向中心进给车削平面，适用于加工尺寸较小的平面或一般的台阶端面用90左偏刀从中心向外进给车削平面，适用于加工中心带孔的端面或一般的台阶端面使用右偏刀车削平面，刀头强度较高
10、，适宜车削较大平面，尤其是铸锻件的大平面。车削锥面。锥面可分为内锥面和外锥面，可以分别视为内圆、外圆的一种特殊形式。内外锥面具有配合紧密、拆卸方便、多次拆卸后仍能保持准确对中的特点，广泛用于要求中准确和需要经常拆卸的配合件上。在普通车床上加工锥面的方法有小滑板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法等，小滑板转位法主要用于单件小批量生产，内外锥面的精度较低，长度较短(100mm)；尾座偏移法用于单件或成批生产轴类零件上较长的外锥面；靠模法用于成批和大量生产较长的内外锥面；宽刀法用于成批和大量生产较短(20mm)的内外锥面。车削螺纹。在普通车床上一般使用成形车刀来加工螺纹，加工普通螺纹、方牙螺纹梯形螺
11、纹和模数螺纹时使用的成形车刀。车削台阶、槽。选择数控加工内容时，可按下列顺序考虑：普通机床无法加工的内容应优先选择；普通机床难加工，质量难保证的内容应重点选择普通机床加工效率低，手工操作劳动强度大的内容。虽然数控车床加工范围广泛，但是因受其自身特点的制约，某些零件仍不适合在数控车床上加工。2.1.2轴类零件加工的工艺分析粗加工：主要是下料，下料的要求是棒料的直径55，长度是150，并且要求下料长度的误差不能超过正负1并在棒料两端钻中心孔，中心孔：A4/8.5，并且，要求中心应均匀一致，为下一步工序做准备。半精加工：半精车外圆，先粗车外圆然后，再半精车外圆，而其他的各尺寸以及跳动的要求都要符合图
12、纸的要求。精加工：精车外圆，先半精车外圆,最后精车外圆，而其他的各尺寸以及跳动的要求都符合图纸的要求。2.2轴类零件工艺路线的拟定2.2.1工艺路线的确定图2.2是加工工序及每个步骤的注释和注意事项。在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。零
13、件的外形最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。2.2.2辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺、清洗、上油、检验等。检验工序是主要的辅助工序，是合格证产品质量的重要措施，零件的每道工序加工完成之后，和零件全部加工完成之后都要进行检验工序。2.3数控机床及其工艺设备的选择2.3.1数控机床的选择根据零件产量、加工要求选择生产设备（根据专业要求需要选择数控车床）。我们选择SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车床。数控车床常用的功能指令有准备功能G、辅助功
14、能M、刀具功能T、主轴转速功能S和进给功能F。由于车床种类不同，系统配置也各不相同。表2.1 SIEMENS的SINUMERIK802S/C数控车系统的常用功能指令功能代码功能代码路径数据暂停时间G4绝对/增量尺寸G90，91程序结束M02公制/英制尺寸G71，G70主轴运动半径/直径尺寸G22，G23主轴速度S可编程零点偏置G158旋转方向M03/M04可设定零点偏置G54G57G500，G53主轴速度限制G25，G26轴运动主轴定位SPOS快速直线运动G0特殊车床功能进给直线插补G1恒速切削G96/G97进给圆弧插补G2/G3圆弧倒角/直线倒角CHF/RND中间点的圆弧插补G5刀具及刀具偏置定螺距螺纹加工G33刀具T接近固定点G75刀具偏置D回参考点G74刀具半径补偿选择G41，G42进给率F转角处加工G450，G451准确停/连续路径加工G9，G60，G64取消刀具半径补偿G40在准确停时的段转换G601/G602辅助功能M2.3.2检测量具的选择游标卡尺 数显测位尺外径千分尺螺纹塞规2.4轴类零件切削用量参数的确定数控编程时，编程人员必须确定每道工序
