毕业设计论文典型回转体零件的数控加工工艺分析及程序编制

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1、目 录第一章 绪论 第二章 数控加工 第一节 数控加工技术概况 一、数控技术的产生 二、数控加工的发展 第二节、数控加工的特点及应用 一、数控加工的特点 二、数控加工技术的主要应用对象 第三章 数控车床加工工艺 第一节 数控车床加工过程 一、数控加工过程概述 二、数控加工及其特点 第二节 数控加工工序的划分原则与内容 第三节 数控加工工艺的编制 .一、加工走刀路线图 二、数控车削加工刀具卡片 三、数控车削加工工序卡片 第四章 数控编程基础 第一节 数控编程概述 一、数控编程的内容 .二、数控编程的方法 第二节 数控车床编程的基本知识一、数控车床的坐标系和点 二、进给速度 第五章 典型回转体零件

2、的数控加工工艺分析及程序编制 第一节 法兰盘加工工艺分析及编程 第二节 本体加工工艺分析及编程 第三节 转轴加工工艺分析及编程 致谢 参考文献 第一章 绪论随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，产生了机电一体化的新型机床数控机床。数控机床一经使用就显示出了它独特的优越性和强大生命力，使原来不能解决的许多问题，找到了科学解决的途径。数控机床是一种通过数字信息，控制机床按给定的运动轨迹，进行自动加工的机电一体化的加工设备，经过半个世纪的发展，数控机床已是现代制造业的重要标志之一，在我国制造业中，数控机床的应用也越来越广泛，是一个企业综合实力的体现。凡是用数字化的代

3、码把零件加工过程中的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量记录在介质上，送入计算机或数控系统，经过译码运算、处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需的零件，此类机床统称为数控机床。数字化的代码即人们编制的程序，包括字母和数字构成的指令；各种操作指令改变主轴转速、主轴正反转、换刀、切削液的开关等操作，步骤是指上述操作的加工顺序；刀具与工件之间的相对位移量，及刀具运行的轨迹，我们通过对刀实现刀具与工件之间的相对值的设定；介质，程序存放的位置，如磁盘、光盘、纸带等；译码运算、处理，将人们编制的程序翻译成数控系统或计算机能够识别的指令，及计算机语言。数控车床是数字程序控制车床的简称，它集

4、通用性好的万能型车床、加工精度高的精密性车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。与普通车床一样，数控车床也是用来加工零件旋转表面的。一般能够自动完成外圆柱面、圆锥面、球面以及螺纹的加工，还能加工一些复杂的回转面，如双曲面等。为了提高加工效率，数控车床多采用液压、气动和电动卡盘。数控车床由床身、主轴箱、刀架、进给系统、液压系统、冷却和润滑系统等部分组成。第二章 数控加工随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别是计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革，以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位。数控技术集微电子、计算机、

5、信息处理、自动检测及自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的重要基础。这个基础是否牢固，直接影响到一个国家的经济发展及综合国力，也关系到一个国家的战略地位。因此，世界各工业发达国家均大力发展本国的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展也受到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于PC平台的国产数控系统已经走在了世界前列。第一节 数控加工技术概况一、数控技术的产生数控机床（Numerical Control Machine Tools）是用数字代码形式的信息（程序指令），控制刀具按给定的工作程序、运行速度和轨迹进行自动加工的机床，

6、简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其过程大致如下：1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升机螺旋浆叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，关于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心（MC Machining Center），使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，

7、不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一部下降，促进了数控机床品种和产量的发展。20世纪60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称DNC）,又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称CNC），使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存储器的微型计算机数控装置（简称MNC），这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编程的数控装置；数控装置趋小型化，可以直接安装在机床上。数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪

8、90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC 机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。随着微电子技术和计算机技术的不断发展，数控技术也随之不断更新，发展非常迅速，几乎每五年更新换代一次，其在制造领域的加工优势逐渐体现出来。二、数控加工的发展数控技术的应用不仅给传统制造业带来变革，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对关系国际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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研

9、究热点有以下几个方面。1. 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此，日本线先端技术研究会将其列为五大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 从EMO2007展会情况来看高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂 ，包括我国的上海通用公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI 公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/mi

10、n，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60kr/min r/min。加工一薄壁飞机工件，只用30min，而同样的工件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12kr/min r/min和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10um提高到5um，精密级加工中心则从35um，提高到1.5um，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01um）。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6kh以上，伺服系统的MTBF值已达39kh以上，表现出非常高的可靠性。2. 五轴联动加工和复合加工机床快速发展采

11、用五轴联动对三维曲面工件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高 ，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台五轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床的效率，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢工件时，五轴联动加工可比三轴联动加工发挥更高的效益。但过去因五轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比三轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了五轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现使得实现五轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型五轴联动机床和复合加工机床（含五面加工机床）的发展。3. 智

12、能化、开放式、网络化成为当代数控该系统发展的主要趋势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，简化操作各方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控等。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便的将用户的特殊应用和技术诀窍集

13、成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。网络化数控装备是近两年来国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化发展的趋势。4. 重视新技术标准、规范的建立 关于数控系统设计开发规范如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并

14、进行开放式体系结构数控系统规范（OMAC、OSACA、OSEC）的研究和制定，我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何加工，其本质特征是面向加工过程，显然，它已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEPNC），其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能过描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。第二节 数控加工的特点及应用一、数控加工的特点