台阶零件的数控加工工艺分析 数控毕业论文.doc

毕业设计论文标题台阶零件的数控加工工艺分析学生姓名系部机械工程系专业数控技术班级数控指导教师职业技术学院教务处制目录目录摘要数控机床的概述数控机床的发展过程数控机床的分类数控机床的特点数控机床的基本组成台阶零件加工工艺分析结构工艺性精度分析零件切削参数的选择刀具的选择切削用量的选择零件加工路线的确定数控加工工艺过程卡片数控加工工序卡数控加工刀具卡程序编写零件加工过程对刀刀补的建立零件的加工参考文献致谢前言毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节它不但是对我们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验也是为以后从事专业技术工作做个强而有力的铺垫本次我的设计题目是台阶零件的数控加工工艺分析此次设计不但培养了我们综合运用所学知识分析和解决本专业一般技术问题的能力而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论基本知识和基本操作技能同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念经济观念全局观念养成了理论联系实际和严谨的工作作风培养我们掌握机械加工的一般工艺规程和方法独立正确的使用技术文献资料和正确的表达自己设计思想的能力首先我积极地查阅相关资料对零件图进行了仔细的研究了解了现场工作情况然后向老师认真的请教了加工工艺过程及方法等技术性问题为自己进行毕业设计做好准备通过以上学习使我了解了本组零件的结构生产纲领和生产条件并确定其重要加工表面老师的辅导与分析让我能综合运用所学过的理论知识和方法正确地制定一个零件的机械加工工艺规程从而保证零件的加工质量生产率和经济性能较熟练地使用有关的手册图表资料及技术参考书也能够较熟练应用工艺计算的方法正确地进行工艺计算熟练掌握一般零件的数控编程方法机床的操作以及零件的数控加工最后说明书来阐述了关于零件的有关内容及加工工艺过程等几个重要方面认真地完成了整个设计的过程在此对给予我大力支持和热情帮助的老师们表示忠心的感谢由于个人能力有限经验欠缺因此文中错误不妥之处在所难免恳请各位领导及老师批评指正摘要数控技术是数字控制技术的简称它采用数字化信号对被控制设备进行控制使其产生各种规定的运动和动作利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出并控制生产过程中相应的执行程序从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行实现生产过程的自动化采用数控技术的控制系统称为数控系统根据被控对象的不同存在多种数控系统其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统关键词数控零件的分析工艺工序编程数控机床的概述数控机床的发展过程年美国帕森斯公司接受美国空军委托研制飞机螺旋桨叶片轮廓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提出计算机控制机床的设想年该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下开始数控机床研究并于年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床不久即开始正式生产于年正式投入使用这是制造技术发展过程中的一个重大突破标志着制造领域中数控加工时代的开始数控加工是现代制造技术的基础这一发明对于制造行业而言具有划时代的意义和深远的影响世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展当时的数控装置采用电子管元件体积庞大价格昂贵只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件年制成了晶体管元件和印刷电路板使数控装置进入了第二代体积缩小成本有所下降年以后较为简单和经济的点位控制数控钻床和直线控制数控铣床得到较快发展使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广我国于年开始研制数控机床成功试制出配有电子管数控系统的数控机床年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床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使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代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这是第五代数控系统第五代与第三代相比数控装置的功能扩大了一倍而体积则缩小为原来的价格降低了可靠性也得到极大的提高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经过几十年的发展目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用在模具制造行业的应用尤为普及针对车削铣削磨削钻削和刨削等金属切削加工工艺及电加工激光加工等特种加工工艺的需求开发了各种门类的数控加工机床数控机床的分类按控制刀具与工件相对运动轨迹分类点位控制或位置控制数控机床轮廓控制数控机床按加工方式分类金属切削类如数控车钻镗铣磨加工中心等金属成型类如数控折弯机弯管机四转头压力机等特殊加工类如数控线切割电火花激光切割机等其他类如数控火焰切割机三坐标测量机等按控制坐标轴数分类两坐标数控机床两轴联动用于加工各种曲线轮廓的回转体如数控车床三坐标数控机床三轴联动多用于加工曲面零件如数控铣床数控磨床多坐标数控机床四轴或五轴联动多用于加工形状复杂的零件按驱动系统的控制方式分类开环控制数控机床闭环控制数控机床半闭环控制数控机床数控机床的特点适应性强适应加工单件或中小批量复杂工件加工精度高产品质量稳定自动化程度高劳动强度低改善劳动条件生产效率高良好的经济效益有利于生产管理的现代化数控机床的基本组成数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现根据被加工零件的图样与工艺方案用规定的代码和程序格式编写加工程序所编程序指令输入机床数控装置数控装置将程序代码进行译码运算之后向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号以驱动机床的各运动部件并控制所需的辅助动作最后加工出合格的零件由此可知数控机床的基本组成包括加工程序输入输出装置数控系统伺服系统和辅助控制装置反馈系统电器逻辑装置以及机床本体由下图可知机床数控系统的基本工作流程图机床数控系统的基本工作流程由上图可知数控机床在加工时是根据工件图样要求及加工工艺过程将所用刀具及机床各部件的移动量速度及动作先后顺序主轴转速主轴旋转方向及冷却等要求以规定的数控代码形式编制成程序单并输入到机床专用计算机中然后数控系统根据输入的指令进行编译运算和逻辑处理后输出各种信号和指令控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作加工出各种不同形状的工件加工程序计算机数字控制装置主轴电机机床本体进给电机速度控制单元主轴控制可编程控制器轴类零件加工工艺分析结构工艺性图一所示为轴类零件图外形规则被加工部分的各尺寸形位表面粗糙度值及同轴度要求较高零件结构较为复杂包含了外圆弧切槽外螺纹内孔加工且大部分的尺寸均达到级精度切槽钻孔等的加工且大部分的尺寸均达到级精度图精度分析该零件的加工精度要求比较高的精度可达级其他的表面粗糙度包括左端内孔均要求达到外螺纹精度等级为其它尺寸精度则可达级等零件一总长度为球头外圆下偏差为表面粗糙度均为零件总长公差要求不高上下偏差为基准面左面左端倒角为外螺纹右端倒角也为加工工艺分析件选用三爪卡盘装夹使之与工作台轴移动方向平行毛坯为的铁工件材料为号钢根据零件图样要求其加工工序为工序一装夹毛坯伸长工步对刀工步车端面工步粗精车右外轮廓固定循环指令与精加工循环指令工步切槽倒角工步切螺纹外螺纹加工图工序二掉头装夹毛坯工步对刀工步车端面保证总长度工步粗精车左端外轮廓粗车精车工步钻深孔工步镗内孔并倒角图零件切削参数的选择刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一不仅影响机床的加工效率而且直接影响零件的加工质量合理选择刀具能起到事半功倍的效果由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床而且主轴输出功率较大因此与传统加工方法相比对数控加工刀具的提出了更高的要求包括精度高强度大刚性好耐用度高而且要求尺寸稳定安装调整方便这就要求刀具的结构合理几何参数标准化系列化数控刀具是提高加工效率的先决条件之一它的选用取决于被加工零件的几何形状材料状态夹具和机床选用刀具的刚性数控刀具与普通机床上所用的刀具相比有许多不同的要求主要有以下刚性好尤其是粗加工刀具精度高抗振及热变形小互换性好便于快速换刀寿命高切削性能稳定可靠刀具的尺寸便于调整以减少换刀调整时间刀具应能可靠地断屑或卷屑以利于切屑的排除系列化标准化以利于编程和刀具管理本零件加工所用刀具外圆车刀端面车刀切槽刀螺纹刀内孔镗刀内螺纹刀钻头粗车选用硬质合金外圆车刀副偏角不能太小以防与工件轮廓发生干涉必要时应作图检验取副偏角切槽选择硬质合金切槽刀刀尖宽度为车螺纹应选用硬质合金外螺纹刀加工内外螺纹选用硬质合金螺纹刀刀具角度必须保证为切削用量的选择数控编程时编程人员必须确定每道工序的切削用量并以指令的形式写入程序中切削用量包括主轴转速背吃刀量及进给速度等对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量切削用量的选择原则是保证零件加工精度和表面粗糙度充分发挥刀具切削性能保证合理的刀具耐用度并充分发挥机床的性能最大限度提高生产率降低成本主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件或刀具直径来选择根据本次加工的实际情况选择主轴转速为车直线圆弧和切槽时其粗车主轴转速为精车时主轴转速车螺纹时的主轴转速为进给速度的确定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得出下表粗精外圆内孔槽表一在本次选择中进给速度为粗车时选取进给量为精车时选取进给量为车螺纹时进给量等于螺纹导程选为背吃刀量确定背吃刀量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背吃刀量等于工件的加工余量除去精车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本例中背吃刀量的选择大致为如下表粗精外圆内孔螺纹随进刀次数依次减少槽根据刀宽分两次进行表二注意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为保证零件表面粗糙度要求背吃刀量一般取较为合适故在本例中粗加工时切削深度为精车时切削深度为零件加工路线的确定加工顺序的确定按由内到外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件表面因此在本设计中加工路线是按先粗车给精车留余量然后再精车按先主后次的加工原则尽量使刀具集中即用一把刀加工完相应的部位在换另一把刀加工其他部位以减少空行程和换刀时间按先主后次先精后粗的加工原则确定加工路线采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工再精加工然后车退刀槽最后加工螺纹因此车外圆自右向左加工起加工路线为先倒角切削螺纹的实际外圆侧角切削锥度部分撤消圆弧部分车削切槽考虑到槽不太宽可采用一把刀一刀完成选择刀具宽度与槽宽相等分多刀步进切削步进深度为车螺纹分析螺纹深度不深采用两刀完成螺纹加工切断零件加工结束后选择切断刀将工件从棒料上分离出来完成一个零件的加工数控加工工艺过程卡片数控加工工序卡数控加工工序卡单位名称职业技术学院产品名称零件名称零件图号轴类零件的数控加工工艺及编程工序号程序编号夹具名称使用设备车间三角夹盘卧式数控车床工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给速度背吃刀量备注备料热处理装夹平端面手动粗车右端外轮廓自动精车右端外轮廓自动切槽自动车螺纹自动调头车左端轮廓自动精车左端轮廓自动钻孔手动车削内孔自动测量检验去毛刺数控加工刀具卡刀具卡产品名称或代号数控车工艺分析实例零件名称序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注端面车刀平左右端面中心钻钻中心孔外圆车刀车外圆表面宽切槽刀切槽和倒角外螺纹刀加工外螺纹镗刀镗内孔各表面钻头钻孔程序编写工件右端程序工件左端程序内孔程序零件加工过程对刀对刀是数控机床加工中极其重要和复杂的工作对刀精度的高低将直接影响到零件的加工精度首先应确定零件的加工原点以建立准确的工件坐标系其次要考虑刀具的不同尺寸对加工的影响同时在编制程序时要正确选择对刀点的位置对刀的方法有试切法对刀光学检测对刀仪对刀机外对刀机械检查对刀仪对刀通常我们应用的是试切法对刀其主要步骤为用号刀车削工件右端面向不动沿轴正向退出后置零用号刀车削工件外径向不动沿轴正向退出后置零让号刀分别沿轴正向离开工件刀具转位让号切槽刀转至切削位置让切槽刀左刀尖和工件右端面对齐并置轴为零让切槽刀主削刃和工件外径对齐并记录显示器上轴数据让号刀分别沿轴正向离开工件刀具转位让号螺纹刀转至切削位置让螺纹刀刀尖和工件右端面对齐并记录显示器上轴数据让螺纹刀刀尖和工件外径对齐并记录显示器上轴数据让号刀分别沿轴正向离开工件刀补的建立刀具补偿分成三个部分刀具偏置刀具磨损补偿刀具半径补偿刀具偏置就是我们经常听到的对刀为什么要对刀呢目的是告诉我们的刀具我们编程的零点在什么位置然后按照用户的意思进行走刀刀具磨损补偿其主要的目的是在刀具使用过程中刀具是一步步磨损的直到不能再用为止而磨损的过程是需要时间的可是我们的所做的产品却需要符合图纸要求于是我们在不换用新的刀具的情况下通过修改刀具磨损补偿达到我们的工艺要求刀具半径补偿其由代码确定的有它们分别的意思是取消刀具半径补偿刀具左补偿刀具右补偿那么你会想为什么要用刀具半径补偿呢因为我们在制作刀具的时候考虑到刀具的强度和使用寿命于是把刀具的刀尖不做成一个锋利的尖刀形状而是在两个切削刃的连接的地方用了一个过渡的圆角这样充分的提高了刀具的寿命我们说的刀尖半径就是这个圆弧的半径至于半径的大小一般在购买刀具的时候所给定的参数可以看得到一般情况下在切削圆弧圆锥倒角的时候经常用到刀尖半径补偿如果不用就会产生过切或者少切的情况零件的加工装夹好毛坯做好该准备工作后调出编制好的程序开始加工待粗加工完成后暂停测量下工件尺寸看跟预想尺寸是否相符合不管大了还是小了都可以到磨耗分别加减相应的尺寸然后继续加工到完成中间要随情况而定手动调节转速和进给等参数精度自检将加工好的零件卸下用游标卡尺千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测看是否达到零件的技术要求即可参考文献机械制造工艺学顾京主编机械工业出版社数控加工技术王令其主编机械工业出版社金属材料学李云凯主编北京理工大学出版社技术与应用史翠兰主编电子工业出版社机床夹具设计薛源顺主编机械工业出版社数控编程刘力丁辉主编北京理工大学出版社职业技术学院毕业论文工作规范及相关要求总结通过对本毕业设计的完成这段时间是我大学生活最充实的一段时间在没有做毕业设计以前我觉得毕业设计只是对这三年来所学知识的单纯总结但是通过这次做毕业设计我发现自己的看法有点太片面了毕业设计不仅是对我前面所学知识的一种检验也是对自己能力的一种提高通过这次毕业设计使我明白了原来自己所学的知识还比较欠缺毕业设计是一项对知识要求非常广同时对个人和集体组合能力要求非常高的任务比如说在知识方面它包括了我们所学整个大学的机械材料机械加工工艺夹具设计机械制图机械加工基础机械工程基础等各方面的知识任何一样有缺陷都不行通过此次毕业设计我不但把知识融会惯通而且丰富了大脑同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识开拓了视野认识了将来数控的发展方向使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃毕业设计是我作为一名学生即将完成的最后一次作业他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好的开端毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结能够培养和提高独立分析和解决问题的能力是我在校期间向学校所交的最后一次综合性作业从老师的角度来说指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练毕业的时间一天一天的临近毕业设计也接近尾声在不断的努力下我的毕业设计终于做完了在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结但真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的毕业设计不但是对前面所学知识的一种检验而且也是对自己能力的一种提高通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了面对单独的课题的是感觉很茫然自己要学习的东西还很多以前老是觉得自己什么东西都会有点眼高手低通过这次我才明白学习是长期积累的过程在以后的工作生活中都应该不断学习努力提高自己知识和综合素质致谢毕业设计是一个终身难忘的旅程我就如沙漠中的骆驼眼前是茫茫无际的沙海但我最终胜利的到达了目的地靠的是什么是沿途的绿洲同行的伙伴甚至还有那虚无缥缈的海市蜃楼没有她们我也许会因为迷路迷失方向而放弃所以无论我做的好与坏我都要感谢他们我的老师与同学首先我要感谢的是本次毕业设计的指导老师周老师在本次的设计过程中我遇到了很多的困难和问题周老师给我了很大的帮助虽然他的工作很忙但他仍然挤出大量时间与我们探讨问题为我们解惑答疑他虽然年纪不大但是他的知识却相当丰富很多的细微的问题他一眼就能看出来并给出合理的建议设计中很多难点在周老师的讲解下就变的浅显易懂当我们遇到都解决不了的问题时周老师会汇总其他老师的意见化成他独特的观点来给予解决同时周老师对待工作认真负责每周他都会抽出时间检查我们的进度每次检查后都第一时间给我们答复和建议同时布置下一阶段的安排使我们能够按时甚至提前完成任务在此我表示衷心的感谢同时我还要感谢其他所有帮助过我的老师虽然他们的工作都比较繁重但当我提出问题的时候他们都能够耐心地为我讲解给予了我很大的帮助老师们广博的知识丰富的经验严谨的治学态度是我学习的榜样在此我对他们表示衷心的感谢在这次设计中我还要感谢我周围的同学设计中当我遇到困难时他们能够给我提供参考资料与信息同时一些同学富有创意的建议与想法也给了我莫大的帮助使我少走弯路能够顺利的完成这次的毕业设计在此我对他们表示由衷的感谢最后再次对所有帮助过我的老师和同学表示衷心感谢