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1、.学院毕业论文.学院2015届毕业生毕业论文论 文 题 目：数控车床螺纹轴的工艺分析及编程学 生 姓 名： 指 导 教 师： 专 业： 数控技术 班 级： 12高职一班 学 号： 完 成 日 期 年 月 日1莱芜职业技术学院毕业论文摘 要对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。随着数控车床的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术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
2、用，因为效率、质量是先进制造技术的主题。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。本文根据数控车床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词：工艺分析 加工方案 进给路线 控制尺寸目 录前言1第1章 数控车床概述21.1 数控车床特点21.2 数控车床的组成21.3数控车床的发展趋势3第2章 螺纹轴的加工工艺分析62.1 零件图62.2零件图分析62.3确定加工方法62.4确定加工方案6第3章 螺纹轴的的装夹83.1定位基准的选择83.2定位基
3、准选择的原则83.3确定零件的定位基准83.4装夹方式的选择83.5数控车床常用装夹方式83.6确定合理的装夹方式9第4章 刀具及切削用量的选择104.1选择数控刀具的原则104.2选择数控车削用刀具104.3设置刀点和换刀点114.4确定切削用量11第5章 螺纹轴的工艺制定及编程125.1 螺纹轴的工艺分析125.2 螺纹轴的工艺制定146.3 编程17结语21致谢22参考文献23前言随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控车床是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自
4、动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控车床正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控车床实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控车床实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控车床集成为一体，车床联网，实现了中央集中控制的群控加工。 长期以来，我国的数控车床为传统的封闭式体系结构，CNC
5、只能作为非智能的车床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量
6、智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控车床实行变革势在必行。20第1章 数控车床概述数控车床是数字控制车床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化车床。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，从而使车床动作并加工零件。数控车床种类繁多，由数控车床通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。1.1 数控车床特点数控车床的操作和监控全部在这个数
7、控单元中完成，它是数控车床的大脑。与普通车床相比，数控车床有如下特点：（1）加工精度高，具有稳定的加工质量；（2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；（3）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；（4）车床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通车床的35倍）；（5）车床自动化程度高，可以减轻劳动强度；（6）对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。1.2 数控车床的组成数控车床一般由下列几个部分组成：（1）主机，他是数控车床的主题，包括车床身、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。（2）数控装置，是数控
8、车床的核心，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。（3）驱动装置，他是数控车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。（4）辅助装置，指数控车床的一些必要的配套部件，用以保证数控车床的运行，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。（
9、5）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。1.3数控车床发展趋势（1）高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善车床动态、静态特性等有效措施，车床的高速高精高效化已大大提高。 （2）柔性化包含两方面：数控车床本身的柔性，数控车床采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。 （3）工艺复合性和多轴化
10、以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控车床的工艺复合化是指工件在一台车床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控车床轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控车
11、床领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控车床中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控车床的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。（5）用户界面图形化用户界面是数控车床与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计
12、算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。 （6）科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控车床领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设
13、计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。 （7）插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、样条插补（A、B、C样条）、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。 （8）内装高性能PLC数控车床内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中
14、包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。 （9）多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控车床领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控车床已成为可能。智能化新一代PCNC数控车床将计算机智能技术、网络技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、
15、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程闭环控制体系。第2章 螺纹轴的加工工艺分析2.1 零件图图2-1 轴类零件图2.2零件图分析该零件表面由圆柱、逆圆弧、槽、螺纹、内孔、内槽、内螺纹等表面组成，尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，65mm125mm，无热处理和硬度要求。2.3确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。图上几个精度较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时有取平均值，而取其基本尺寸。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大量加工，股加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用cjk6032数控车床。2.4确定加工方案零件上比
