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1、 南 通 大 学毕业设计论文（数控）课题名称 齿轮轴零件加工工艺、程序编制及仿真 姓 名： 学 号： 专 业： 机械制造工艺与设备（数控） 班 级： 指导老师： 2007 年 6 月前言在大学里学了几年的“机械制造工艺与设备（数控）”，仔细的想想自己学到了很多，相信自己也能对一个一般的零件进行数控分析了。这次的毕业设计是对在大学三年中学习成果的一个总结，也是一个毕业生将正式走入这个社会的开始。这份毕业设计是在学完机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分相关专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次的设计可以使我能综合的运用机械制造工艺学的基础理论，并结合生产实习中学到的实践知识，
2、独立地分析和解决工艺问题具备了设计一个零件（高速铣头齿轮轴）的工艺规程的能力，也是熟悉和运用夹具设计的基本原理和方法，拟计夹具设计方案， 完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的相关工作打下良好的基础。我更可以自信的说我的大学是不会白费的，而是辉煌的。由于能力有限，经验不足设计中还有许多不足的地方，希望各位老师能多加指教。目 录一、数控机床的组成部分二、零件图三、加工分析工艺四、程序分析五、数控车床的概述六、数控车床的使用 七、车床的振动及控制 八、数控车间规定九、国内外数控系统发展概况十、数控技术发展趋
3、势国十一、数控车工国家职业标准上十二、数控职业的趋向十三、参考文献十四、程序一、数控机床的组成部分数控机床的组成部分包括测量系统、控制系统、伺服系统及开环或闭环系统，在对数控零件进行实际程序设计之前，了解各组成部分是重要的。数控中，测量系统这一术语指的是机床将一个零件从基准点移动到目标点的方法。目标点可以是钻一个孔、铣一个槽或其它加工操作的一个确定的位置。用于数控机床的两种测量系统是绝对测量系统和增量测量系统。绝对测量系统（亦称坐标测量系统）采用固定基准点（原点），所有位置信息正是以这一点基准。换句话说，必须给出一个零件运动的所有位置相对于原始固定基准点的尺寸关系。X和Y两维绝对测量系统，每维
4、都以原点为基准。增量测量系统有一个移动的坐标系统。运用增量系统时，零件每移动一次，机床就建立一个新的原点（基准点）。使用增量测量系统时的X和Y值。注意，使用这个系统时，每个新的位置在X和Y轴上的值都是建立在前一个位置之上的。这种系统的缺陷是，如果产生的任何错误没有被发现与校正，则错误会在整个过程中反复存在。用于数控设备的控制系统通常有两类，即点位控制系统和连续控制系统。点位控制数控系统机床（有时称为位置控制系统数控机床）只有沿直线运动的能力。然而，当沿两轴线以等值（X2.000,Y2.000)同时编程时，会形成45度斜线。点位控制系统常用于需确定孔位的钻床和需进行直线铣削加工的简单铣床上，以一
5、系列小步运动形成弧形和斜线。然而，用这种方法时，实际加工轨迹与规定的切削轨迹略有不同。具有在两个或多个坐标轴方向上同时运动的能力的机床，归属连续轨迹控制或轮廓控制类机床。这些机床用于加工两维或三维空间中各种不同大小的弧形，圆角，圆及斜角。连续轨迹控制的数控机床比点位控制的机床贵得多，在加工复杂轮廓时，一般需要计算机辅助程序设计。数控伺服机构是使工作台或滑座沿坐标轴准确运动的装置。用于数控设备的伺服机构常有两种：步进电机和液压马达。步进电机伺服机构常用于不太贵重的数控设备上。这些电机通常是大转矩的伺服机构，直接安装在工作台或刀座的丝杠上。大多数步进电机是由来自定子和转子组件的磁力脉冲驱动的，这种
6、作用的结果是电机轴转一转产生200步距。把电机轴接在10扣/英寸的丝杠上，每步能产生0.0005英寸的移动（1/200X1/10=0.0005英寸）。液压伺服马达使压力液体流过齿轮或柱塞，从而使轴转动。丝杠和滑座的机械运动是通过各种阀和液压马达的控制来实现的。液压伺服马达产生比步进电机更大的转矩，但比步进电机贵，且噪声很大。大多数大型数控机床使用液压伺服机构。使用开环系统的数控机床，没有反馈信号来确保机床的坐标轴是否运动了所需的距离。即，如果接受的输入信号是使一特定工作台坐标轴移动1.000英寸，伺服装置通常使工作台运动1.000英寸，但无法将共子台的实际运动与输入信号加以比较。使工作台实际移
7、动了1.000英寸的唯一保证是所用的伺服机构的准确性。当然，开环系统比闭环系统便宜。闭环系统能将实际输出（工作台一英寸的运动量）与输入信号加以比较，并对任何误差进行了比较。用于闭环系统的一些反馈装置是传感器，电尺或磁尺以及同步器等。闭环系统大大增加了数控机床的准确性。二、零件图三、加工分析工艺（1） 零件图工艺分析该零件由圆柱面、螺纹及中心孔组成，该零件的尺寸的尺寸精度和表面粗糙度要求很高，该图尺寸标注完整，轮廓描述清楚。材料为40Cr，有热处理和硬度要求。通过以上描述，可以采取以下几点工艺措施：（一） 对图样上给定的有精度要求的尺寸，因为公差数值很小，所以编程时不可以取平均值，或者不能省去小
8、数点后面的，要对好刀。（二） 在轮廓曲线上，没有要进行间隙补偿的。但也要保证轮廓曲线的准确性。（三） 为便于装夹，采用三角卡盘，先车左端面，再车出一个夹头，再打中心孔。然后掉头，车右端面，打中心孔，再进行精车。再掉头，进行精车。（2） 确定装夹方案 确定坯件轴线和右端大端面（设计基准）为定位基准。左端采用三角自定心卡盘夹紧。（3） 确定加工顺序及走刀路线加工顺序的确定按由左到右、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工作表面。结合本零件的结构特征，可以加工外轮廓表面，然后加工内孔各表面，由于该零件为单件中批量生产，走刀路线设计不必考虑最短进给路线或最短空行程路线，外轮廓表
9、面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。（4） 刀具的选择将所选定的刀具参数填入表所示的数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。注意：在车削外轮廓时，为防止副刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副谝角，必要时可作图检验。（5） 切削用量选择根据被加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，然后公式计算主轴转速与进给速度，计算结果填入背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，根据材料以保证零件表面粗糙度要求，一般要多次加工。（6） 数控加工工艺卡片拟定将前面分
10、析的各项内容综合成表所示的数控加工工艺卡片，此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控加工的指导性文件，主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。 四、程序分析O0608N010 T0101 90外圆车刀主轴用1号刀 N020 M03S500主轴正转,转速500N030 G90G95G0X32Z2 加工零件右端绝对值，快速定位到(32,2)N040 G71U1R0.5外圆粗切循环N050 G71P60Q110U0.2W0F0.2N060 G1X9F0.1S800精加工程序第一个程序段，转速800，进给速度为0.1N070 X15Z-1 车 15倒角1X45直线插补到(
11、15,-1)N080 Z-79 车 15 直线插补到(15,-79)N090 X22直线插补到(22,-79)N100 X24Z-80 车24倒角1X45直线插补到(24,-80)N110 Z-140 车 24直线插补到(110,-115)N120 G70P60Q110精加工程序最后一个程序段N130 G0X100Z100快速定位到(100,100)N140 T0202 宽1.1切槽刀换2号刀N150 M03S300主轴正转,转速300N160 G0X17Z-5快速定位到(17,-5)N170 G1X14.3F0.05 15上切宽深切至14.3直线插补到(14.3,-5)N180 G4X2延时
12、2秒N190 G0X26快速定位到(26,-5)N200 Z-79快速定位到(26,-79)N210 G1X14F0.05 切20.5的槽直线插补到(26,-79) ,进给速度为0.05N220 G4X2延时2秒N230 G0X17快速定位到(17,-79)N240 Z-78.1快速定位到(17,-78.1)N250 G1X14F0.05 直线插补到(14,-78.1),进给速度为0.05N260 G4X2延时2秒N270 G0X100快速定位到(100,-78.1)N280 Z100快速定位到(100,100)N290 M02程序停止换头O0420N010 T0101 90外圆车刀主0轴用1
13、号刀N020 M03S500主轴正转,转速500N030 G90G95G0X32Z2绝对值，快速定位到(32,2)N040 G71U1R0.5外圆粗切循环N050 G71P60Q140U0.2W0F0.2N060 G1X4F0.1S800精加工程序第一个程序段，转速800，进给速度为0.1N070 X9.87Z-1 M10倒角145直线插补到(9.87,-1)N080 Z-23 车 M10直线插补到(9.87,-23)N090 X14直线插补到(14,-23)N100 Z-51 车 14直线插补到(14,-51)N110 X18直线插补到(18,-51)N120 Z-82 车 18直线插补到(18,-82)N130 X20直线插补到(20,-82)N140 X26Z-85 24倒角245直线插补到(26,-85)N150 G70P350Q440精加工程序最后一个程序段N160 G0X100Z100快速定位到(100,100)N170 T0202 宽1.1切槽刀主轴用2号刀N180 M03S300主轴正转,转速300N190G0X16Z-23快速定位到(16,-23)N200 G1X7.8F0.05 M10上切31.1的槽直线插补到(7.8,-23), 进给速度为0.05N210 G4X
