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1、浙江广厦建设职业技术学院机电一体化技术专业毕业设计说明书设计题目 锥形零件加工及编程学生姓名 学 号 0210070253 指导教师 专 业 机电一体化技术年 级 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。随着科学技术的迅猛发展，数控机床的运用已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。发展数控机床是当前我们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。数控机床的大量使用，需要大批能熟练掌握现代数控机床编程、操作、维护的人员和工程技术人员。而其中数控车削加工方案的拟订是制订车削工
2、艺规程的重要内容之一。本毕业设计是采用数控车削加工的工艺方法，在数控加工条件下，学会安排工序的先后顺序，懂得刀具的选择和切削用量的选择。通过毕业设计的全过程 ，能够全面了解数控车削加工工艺规程的制定原则。本文结合球形配合件轴类零件的编程与加工，阐述数控加工的工艺方法，通过这次综合练习，使自己从中学到更多的知识。关键词：数控车削加工工艺；车削工艺的设计；刀具的选择目 录1 前言 12 数控机床的产生 2 3 数控机床的发展趋势 34 数控机床的分类 55 典型零件1051零件图分析 1052装夹定位方式 1053刀具的选择和切削用量的确定 1054程序 126 结论 147 致谢 158 参考文
3、献16 1前 言数控机床是一种高效率的自动化设备，它的效率高于普通机床的23倍，要充分发挥数控机床的这一特点，必须在编程之前对工件进行工艺分析，根据具体条件，选择最经济、最合理的工艺方案。数控加工工艺选择不当，将影响零件加工质量、生产效率及加工成本等许多重要因素。本文从生产实践出发，探讨和总结一些数控车削过程中的工艺问题。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，说明其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的
4、变化。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化，柔性化，集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构。产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术（IT）与制造技术（MT）结合发展的结果。现代的CAD/CAM，FMS，CIMS，敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排，加工机床
5、的选择，切削刀具的选择，零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。零件的数控加工工艺分析是编程数控程序中最重要而又及其复杂的环节，也是数控加工工艺方案设计的核心工作，必须在数控加工方案制定前完成。一个合格的编程人员对数控机床及其控制系统的功能及特点，以及影响数控加工的每个环节都要有一个清晰。全面的了解，这样才能避免由于工艺方案考虑不周而可能出现的产品质量问题，造成无谓的人力，物力等资源的浪费。全面合理的数控加工工艺分析是提高数控编程质量的重要保
6、障。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类。盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面，圆锥面，成形表面，螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车糟，钻孔。扩孔，较孔等工作。2 数控的机床产生 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、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，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，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂
7、多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出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，并于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，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。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
8、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贮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制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，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。3数控机床的发展趋势3.1高速度
9、高精度化速度和精度是数控机床的两个重要技术指标，它直接关系到加工效率和产品质量。对于数控机床，高速度化首先是要求计算机数控系统在读入加工指令数据后，能高速度处理并计算出伺服电机的位移量，并要求伺服电机高速度地做出反应。此外，要实现生产系统的高速度化，还必须谋求主轴转速、进给率、刀具交换、托盘交换等各种关键部件也要实现高速度化。提高数控机床的加工精度，一般是通过减少数控系统的误差和采用补偿技术来达到。在减少数控系统误差方面，一般采取三种方法：提高数控系统的分辨率、以微小程序段实现连续进给；提高位置检测精度；位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制。在采用补偿技术方面，除采用间隙补偿、丝杠螺距补偿和刀
10、具补偿等技术外，还采用了热变形补偿技术。3.2多功能化一机多能的数控机床，可以最大限度地提高设备的利用率。如数控加工中心（Machining CenterMC）配有机械手和刀具库，工件一经装夹，数控系统就能控制机床自动地更换刀具，连续对工件的各个加工面自动地完成铣削、镗削、铰孔、扩孔及攻螺纹等多工序加工，从而避免多次装夹所造成的定位误差。这样减少了设备台数、工夹具和操作人员，节省了占地面积和辅助时间。为了提高效率，新型数控机床在控制系统和机床结构上也有所改革。例如，采取多系统混合控制方式，用不同的切削方式（车、钻、铣、攻螺纹等）同时加工零件的不同部位等。现代数控系统控制轴数多达15轴，同时联动
11、的轴数已达到6轴。3.3智能化数控机床应用高技术的重要目标是智能化。智能化技术主要体现在以下几个方面：引进自适应控制技术自适应控制技术（Adaptive ControlAC）的目的是要求在随机的加工过程中，通过自动调节加工过程中所测得的工作状态、特性，按照给定的评价指标自动校正自身的工作参数，以达到或接近最佳工作状态。通常数控机床是按照预先编好的程序进行控制，但随机因素，如毛坯余量和硬度的不均匀、刀具的磨损等难以预测。为了确保质量，势必在编程时采用较保守的切削用量，从而降低了加工效率。AC系统可对机床主轴转矩、切削力、切削温度、刀具磨损等参数值进行自动测量，并由CPU进行比较运算后发出修改主轴
12、转速和进给量大小的信号，确保AC处于最佳的切削用量状态，从而在保证质量条件下使加工成本最低或生产率最高。AC系统主要在宇航等工业部门用于特种材料的加工。附加人机会话自动编程功能建立切削用量专家系统和示教系统，从而达到提高编程效率和降低对编程人员技术水平的要求。具有设备故障自诊断功能数控系统出了故障，控制系统能够进行自诊断，并自动采取排除故障的措施，以适应长时间无人操作环境的要求。3.4小型化 蓬勃发展的机电一体化设备，对数控系统提出了小型化的要求，体积小型化便于将机、电装置揉合为一体。日本新开发的FS16和FS18都采用了三维安装方法，使电子元器件得以高密度地安装，大大地缩小了系统的占有空间。
13、此外，它们还采用了新型TFT彩色液晶薄型显示器，使数控系统进一步小型化，这样可更方便地将它们装到机械设备上。3.5高可靠性 数控系统比较贵重，用户期望发挥投资效益，因此要求设备具有高可靠性。特别是对在长时间无人操作环境下运行的数控系统，可靠性成为人们最为关注的问题。提高可靠性，通常可采取如下一些措施：提高线路集成度采用大规模或超大规模的集成电路、专用芯片及混合式集成电路，以减少元器件的数量，精简外部连线和减低功耗。建立由设计、试制到生产的一整套质量保证体系例如，采取防电源干扰，输入/输出光电隔离；使数控系统模块化、通用化及标准化，以便于组织批量生产及维修；在安装制造时注意严格筛选元器件；对系统
14、可靠性进行全面的检查考核等。通过这些手段，保证产品质量。增强故障自诊断功能和保护功能由于元器件失效、编程及人为操作错误等原因，数控机床完全可能出现故障。数控机床一般具有故障自诊断功能，能够对硬件和软件进行故障诊断，自动显示出故障的部位及类型，以便快速排除故障。新型数控机床还具有故障预报、自恢复功能、监控与保护功能。例如，有的系统设有刀具破损检测、行程范围保护和断电保护等功能，以避免损坏机床及报废工件。由于采取了各种有效的可靠性措施，现代数控机床的平均无故障时间（MTBF）可达到1000036000h。4数控机床的分类41加工工艺方法分类411金属切削类数控机床与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步
