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1、重庆大学网络教育学院毕业设计（论文）题目椭球头轴零件数控加工工艺过程及编程分析学生所在校外学习中心 银川校外学习中心批次层次专业 112专科起点本科机械设计制造及自动化学号 W11200093学生 杨波指导教师 卢少波起 止日期 2014-2-20起至2014-4-16止摘要数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。 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。随着数控 机床已是衡量一个国家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。 需要大批量能熟练掌握数控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。但是我们 装备制造业仍存在“六有
2、六缺”的隐忧，即“有规模、缺实力，有数量、缺巨人，有速 度、缺效益，有体系、缺原创，有单机、缺成套，有出口、缺档次。目前，振兴我国 机械装备制造业的条件已经具备，时机也很有利。我们要以高度的使命感和责任感， 采取更加有效的措施，克服发展中存在的问题，把我国从一个制造业大国建设成一个 制造业强国，成为世界级制造业基地之一。通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另 一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。1、能熟练地运用已学过的基本 理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制 加工程序的整个步骤、方法。2、提高编程能力。学生通过设
3、计训练，能够根据被加 工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数 控程序。3、学会使用各类设计手册及图表资料。查找与本设计有关的各类资料的名 称及出处，并能做到正确熟练运用。通过对零件图的工艺分析，加工顺序及进给路 线的选择等来确定零件的加工工艺，从而对零件进行加工。关键词：数控机床分类数控加工工艺程序设计椭球轴零件加工工艺目录摘要-2 -关键词：数控机床分类数控加工工艺程序设计椭球轴零件加工工艺.-2 -1. 数控加工概念与要点数控机床的特点： -4 -1.1数控机床的特点-4 -1.2数控机床的分类-5 -1.3进给速度的确定-5 -1.4背吃刀量的确定-6
4、 -2. 刀具的选择方法及考虑因素-6 -2.1刀具的选择方法-6 -2.2刀具选择应考虑的主要因素-7 -3. 零件分析-9 -3.1零件图-9 -3.2零件结构分析-9 -3.3数值计算-9 -3.4加工工具确定-9 -4. 零件加工工艺卡-10 -5. 零件加工程序-11 -5.1椭球轴左端程序-11 -5.2椭球轴右端程序-13 -6. 总结-15 -7. 致谢-15 -8. 参考文献-16 -1. 数控加工概念与要点数控机床的特点：1.1数控机床的特点与通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点：（1）加工精度高，质量稳定。数控系统每输出一个脉冲，机床移动部件的位移 量称为脉冲
5、当量，数控机床的脉冲当量一般为 0.001mm，高精度的数控机床可达 0.0001mm，其运动分辨率远高于普通机床。另外，数控机床具有位置检测装置，可 将移动部件实际位移量或丝杠、伺服电动机的转角反馈到数控系统，并进行补偿。因 此，可获得比机床本身精度还高的加工精度。数控机床加工零件的质量由机床保证， 无人为操作误差的影响，所以同一批零件的尺寸一致性好，质量稳定。（2）能完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件加工。例如，采用二 轴联动或二轴以上联动的数控机床，可加工母线为曲线的旋转体曲面零件、凸轮零件 和各种复杂空间曲面类零件。（3）生产效率高。数控机床的主轴转速和进给量范围比普通机床的
6、范围大，良 好的结构刚性允许数控机床采用大的切削用量，从而有效地节省了机动时间。对某些 复杂零件的加工，如果采用带有自动换刀装置的数控加工中心，可实现在一次装夹下 进行多工序的连续加工，减少了半成品的周转时间，生产率的提高更为明显。（4）对产品改型设计的适应性强。当被加工零件改型设计后，在数控机床上只 需变换零件的加工程序，调整刀具参数等，就能实现对改型设计后零件的加工，生产 准备周期大大缩短。因此，数控机床可以很快地从加工一种零件转换为加工另一种改 型设计后的零件，这就为单件、小批量新试制产品的加工，为产品结构的频繁更新提 供了极大的方便。（5）有利于制造技术向综合自动化方向发展。数控机床是
7、机械加工自动化的基 本设备，以数控机床为基础建立起来的FMC、FMS、CIMS等综合自动化系统使机械 制造的集成化、智能化和自动化得以实现。这是由于数控机床控制系统采用数字信息 与标准化代码输入、并具有通信接口，容易实现数控机床之间的数据通信，最适宜计 算机之间的联接，组成工业控制网络，实现自动化生产过程的计算、管理和控制。（6）监控功能强，具有故障诊断的能力CNC系统不仅控制机床的运动，而且 可对机床进行全面监控。例如，可对一些引起故障的因素提前报警，进行故障诊断等， 极大地提高了检修的效率。（7）减轻工人劳动强度、改善劳动条件。1.2数控机床的分类数控机床的种类繁多，根据数控机床的功能和组
8、成的不同，可以从多种角度对数 控机床进行分类。1. 按运动轨迹分类（1）点位控制系统它的特点是刀具相对工件的移动过程中，不进行切削加工， 对定位过程中的运动轨迹没有严格要求，只要求从一坐标点到另一坐标点的精确定 位。如数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机和数控测量机等都采用此类 系统。（2）直线控制系统这类控制系统的特点是除了控制起点与终点之间的准确位置 外，而且要求刀具由一点到另一点之间的运动轨迹为一条直线，并能控制位移的速度， 因为这类数控机床的刀具在移动过程中要进行切削加工。直线控制系统的刀具切削路 径只沿着平行于某一坐标轴方向运动，或者沿着与坐标轴成一定角度的斜线方向进行 直线
9、切削加工。所示。采用这类控制系统的机床有数控车床、数控铣床等。同时具有点位控制功能和直线控制功能的点位/直线控制系统，主要应用在数控 镗铣床、加工中心机床上。（3）轮廓控制系统也称连续控制系统。其特点是能够同时对两个或两个以上的 坐标轴进行连续控制。加工时不仅要控制起点和终点位置，而且要控制两点之间每一 点的位置和速度，使机床加工出符合图纸要求的复杂形状（任意形状的曲线或曲面） 的零件。它要求数控机床的辅助功能比较齐全。CNC装置一般都具有直线插补和圆 弧插补功能。如数控车床、数控铣床、数控磨床、数控加工中心、数控电加工机床、 数控绘图机等都采用此类控制系统。这类数控机床绝大多数具有两坐标或两
10、坐标以上的联动功能，不仅有刀具半径 补偿、刀具长度补偿功能，而且还具有机床轴向运动误差补偿，丝杠、齿轮的间隙补 偿等一系列功能。1.3进给速度的确定1.粗加工的时候一般尽量可能的最大进给速度，进给速度的取值主要考虑刀具的 强度，对于车刀而言，刀柄越大，其刀具强度就越大，允许取的进给速度也越大；在 一定的进给速度，切削深度，切削宽度的取值过大，将会导致切削力过大，一方面可 能会超出机床的额定负荷或损坏刀具;另一方面，如果切削速度也较大，可能会超出 机床额定功率。通常如果切削深度必须取大值的时候，切削宽度就必须取很小的值。曲面轮廓的精加工的进给速度、切削深度、切削宽度一般比较小，切削力很小，因此
11、取很高的切削速度也不会超出机床的额定功率。粗加工的时候，过高切削度主要引起 温度和切削功率过大，精加工的时候过高的切削速度主要爱温度的限制。通常，车刀 材料、工件材料、刀具耐用度一定，允许的浓度就一定，因此极限切削线速度也一定， 如果降低耐用度，允许的速度就可以提高。2. 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面 粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的 性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面 粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度。进给速度vf可以按公式vf =fxn计 算，式中f表示每转进
12、给量。在加工此零件时进给速度。如下表表1-1加工面粗车（mm/min）精车(mm/min)车外圆12075车内孔11075切槽30车螺纹801.4背吃刀量的确定1. 对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三 大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式， 要求必须合理地选择切削条件。2. 背吃刀量是根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽 可能使被吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了 保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般留0.20.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关
13、的手册并结合实际经验用类比 方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切 削用量。2. 刀具的选择方法及考虑因素2.1刀具的选择方法刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且 直接影响加工质量。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求-1 -精度高、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型 优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。数控刀具的确定原则：（1）选用刚性和耐用度高的刀具，以缩短对刀和换刀的停机时间。（2）刀具尺寸稳定，安装调整简便。（3）选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺
14、寸和形状相适应。2.2刀具选择应考虑的主要因素选择刀具应考虑以下几方面的因素：（1）一次连续加工表面尽可能多。（2）在切削过程中刀具不能与工件轮廓发生干涉。（3）有利于提高加工效率和加工表面质量。（4）有合理的刀具强度和耐用度。刀具材料的选择刀具切削时，要承受很大的压力。同时，由于刀具、切屑、工件相互接触表面间 产生的强烈摩擦，使刀具切削部分会承受很高的温度。因此，选择刀具材料应考虑因 素：（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高耐热性（4）良好的工艺性刀具材料的选择刀具切削时，要承受很大的压力。同时，由于刀具、切屑、工件相互接触表面间 产生的强烈摩擦，使刀具切削部分会承受很高的温
15、度。因此，选择刀具材料应考虑因 素：（1）高的硬度和耐磨性（2）足够的强度和韧性（3）高耐热性（4）良好的工艺性表2-1刀具材料的选择材料种类硬度抗弯强度 /GPa冲击韧性 /(kJ/)热导率 /(W/(m.K)耐热性/ C碳素工具钢60-65HRC/81.2-83.9HRA2.45-2.7467.2200-250高速钢63-70HRC/83-86.6 HRA1.96-5.8898-5881.67-25600-700合金工具钢63-66 HRA2.441.8300-400便 质 合 金YG689.5 HRA1.453079.6900YT1490.5 HRA1.2733.5900陶瓷AM Al91 HRA0.45-0.55519.2120093-94 HRA0.55-0.6591-93 HRA0.75-0.85438.21300金 刚 石天然金刚石10000 HV0.21-0.49
