典型轴类零件的车削加工论文.doc
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1、刘春平典型轴类零件的车削加工论文 作者: 日期:2 &
2、nbsp; 个人收集整理 勿做商业用途汨罗市职业中专学校典型轴类零件的加工姓 名: 刘 春 平 专 业: 数 控 学 校: 汨罗市第一职业中专2013年 10 月 11 日目录摘 要3一、数控技术的介绍41。1数控技术的基本概念41。2数控技术的发展趋势4二、典型零件图的分析5图1.典型车削零件图5三、数
3、控机床与系统的选择63。1数控机床的选择;63。2数控系统的选择6四、确定零件的定位基准和装夹方式8五、确定加工顺序及进给路线9六、选择刀具和切削用量12七、加工工艺卡的编制14八、加工坐标系设置158.1建立工件坐标系158.2试切法对刀15九、工序尺寸和编程尺寸17十、典型轴类零件车削的编程18十一、总结21参考文献22摘 要科学技术的不断发展,使社会生产力得到了空前的进步,不断催生而出的、新的加工制造技术越来越多地运用于生产实践之中,并对社会进步发挥着巨大的推进作用。数控加工就是其中最具代表性的技术之一.制造技术和装备技术是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先
4、进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,其技术范围覆盖很多领域:(1)机械制造技术;(2)信息处理、加工、传输技术;(3)自动控制技术;(4)伺服驱动技术;(5)传感器技术;(6)软件技术等。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业.大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国
5、家加速经济发展,提高综合国力和国家地位的重要途径。在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域,以PC平台为基础的国产数控系统,已经走在了世界前列。文档为个人收集整理,来源于网络本文为互联网收集,请勿用作商业用途本设计结合一具体零件进行了零件图分析,加工设备、刀具、工装的选择,切削速度、进给量、背吃刀量等参数的选择,制订了零件的数控加工工艺;根据所选择机床的指令系统编写了零件的加工程序。关键词:数控车床、零件分析、刀具表、NC、数控编程5第一章 数控技术的介绍1.1数控技术的基本概念 数控技术是用数字或数
6、字信号构成的程序对设备的工作过程实现自动控制的一门技术,简称数控(Numerical Control即NC)。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础.这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,关系到一个国家的战略地位。因此,世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。数控技术综合运用了微电子、计算机、自动控制、精密检测、机械设计和机械制造等技术的最新成果,通过程序来实现设备运动过程和先后顺序的自动控制,位移和相对坐标的自动控制,速度、转速及各种辅助功能的自动控制.数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年,穿孔的金属薄片互换式数据载体
7、问世;19世纪末,以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明;1938年,香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输,奠定了现代计算机,包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年,第一台数控机床问世,成为世界机械工业史上一件划时代的事件,推动了自动化的发展。1。2数控技术的发展趋势数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一,它涉及到计算机辅助设计和制造技术,计算机模拟及仿真加工技术,机床仿真及后置处理,机械加工工艺,装夹定位技术与夹具设计与制造技术,金属切削理论,以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术的发展具有良好的社会和经济效益,对国家整个制造
8、业的技术进步,提高制造业的市场竞争力有着重要的意义.数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他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用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势.数控机床是50年代发展起来的新型自动化机床,较好解决了形状复杂、精密、小批量零件的加工问题,具有适应性强、加工精度和生产效率高的优点。由于数控机床综合了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密测量和新型机械结构等诸方面的先进技术,使得数控机床的发展日新月异,数控机床的功能越来越强大.数控机床的发展趋
9、势体现在数控功能、数控伺服系统、编程方法、数控机床的检测和监控功能、自动调整和控制技术等方面的发展. 第二章 典型零件图的分析典型零件的数控车削加工,主要流程包括零件图分析、确定其加工工艺、加工方法、加工路线、工艺参数和加工这个零件用到的刀具,预备刀具,计算相邻轮廓交点坐标(如圆弧切点),以及怎么装夹,所用的夹具,然后手工编程,程序校验,校验无误,最后进行加工.如下图1所示该零件表面由球面、圆柱、逆圆弧、锥面、倒角、凹槽、螺纹等表面组成,一次装夹即可完成粗精加工,后续槽、螺纹、切断的处理.符合数控加工的标注,尺寸标注完整,.根据课题,选用毛坯为45钢(它的化学成分中含碳
10、(C)量是0.420.50,Si含量为0.170.37,Mn含量0。500。80%,Cr含量<=0。25),40mm100mm,无热处理和硬度要求。通过以上分析,采取下面几点工艺措施:1、图上几个精度要求较高的尺寸,因其公差值较小,所以编程时没有取平均值,而取其基本尺寸。2、根据零件的几何形状关系按一定数学方法(如三角、几何等)计算编程所需要的有关节点的坐标值.3、作为短轴类零件,可以采取毛坯夹持左端,从右端加工,先粗车G71循环加工外轮廓再进行精车,切槽后加工螺纹,最后进行切断处理。 &n
11、bsp; 图1.轴类零件第三章 数控机床与系统的选择3.1数控机床的选择;根据加工零件的外形和材料等条件,选择经济型CJK6134数控车床。本机床是适用国内外市场需要而设计的车床.其用途广泛,适用于各种系统,能车削各种零件的外圆、内圆、端面、锥度、切槽以及公制螺纹、黄制螺纹、模数螺纹等,还可承担钻孔,套料、镗孔、铰孔、滚花、拉油槽及其他工作,此外由于机床主轴孔较大,故在48mm以下的棒料可以直接插入主轴孔内夹持加工,该车床结构简单,操作灵便,刚性强,适宜于利用黑色金属和有色金属,其加工精度可达6级技术参数;床身上最大回转直径340mm 滑板上最大回转直径1
12、90mm 最大工件长度750mm 主轴锥孔M6 主轴通孔直径52mm 主轴转速范围40-1800r/min(12种) 主轴电机功率3/4。5kw 外形尺寸19509501245mm 机床重量1150kg3.2数控系统的选择根据所学使用华中世纪星数控系统: 华中世纪星(HNC)数控系统是在华中I型、华中2000系列数控系统的基础上,满足用户对低价格、高性能、简单、可靠的要求而开发的数控系统。该系统适用于各种车、铣床加工中心等机床的控制,采用国际标准G代码编程,与各种流行的CADCAM自动编程系统兼容,结构牢靠,造型美观,体积小巧,具有极高的性能价格比,在国产数控系统中,市场占有率较高(表21)。
13、目前已广泛用于车、铣,磨、锻,齿轮、仿形、激光加工、纺织、医疗等设备。华中世纪星数控系统有如下主要特点。 最大联动轴数为4轴.可选配各种类型的脉冲式(HSV-16系列全数字交流伺服驱动单元),模拟式交流伺服驱动单元或步进电机驱动单元以及HSV11系列串行接口伺服驱动单元。 除标准机床控制面板外,配置40路开关量输入和32路开关量输出接口、手持单元接口、主轴控制与编码器接口。还可扩展远程128路输入128路输出端子板。 采用77”(HNC22M为104”)彩色液晶显示器(分辨率为640480),全汉字操作界面、故障诊断与报警、加工轨迹图形显示和仿真,操作简便,易于掌握和使用。 采用国际标准G代码
14、编程,与各种流行的CADCAM自动编程系统兼容,具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、固定循环、旋转、缩放、镜像、刀具补偿、宏程序等功能。 小线段连加工功能,特别适合于CADCAM设计的复杂模具零件加工。 加工断点保存恢复功能,方便用户使用. 反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能. 巨量程序加工能力.不需DNC,配置硬盘可直接加工单个高达2GB的G代码程序。 内置RS232通讯接口,轻松实现机床数据通讯. 第四章 确定零件的定位基准和装夹方式一. 工件的装夹1。装夹的概念:将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程,称为装夹。定位 - 使工件在机床上或夹具中占据正确的位置。夹紧 工件定位后
15、将其固定,使其在加工过程中保持定位位置不变的操作2.装夹的方法:直接装夹 利用机床上的装夹工具对工件直接定位,然后夹紧。找正装夹 先用可调垫块、四爪卡盘等将工件安放在机床工作台上,再利用角尺、百分表(千分表)等工具由人工调整工件使其处于正确的位置。 找正装夹一般用于单件小批量生产.夹具装夹 使夹具上的安装面与机床上的装夹面靠紧并固定夹具,然后在夹具中装夹工件,使工件的定位基准与夹具定位元件的定位面靠紧并固定工件,利用夹具定位面与安装面之间的位置精度,保证工件与机床刀具之间的正确位置。夹具装夹效率高,一般用于大批量生产.二. 工件的定位1。六点定位原理:将工件在机床上或夹具中定位,夹紧的过程,称
16、为装夹.工件在空间的位置相当于刚体在空间直角坐标系中的位置。工件没有定位时,可看作在空间处于自由状态的刚体(在空间有六个自由度)。限制这六个自由度,使工件在空间的位置得以确定,就是六点定位原理。2.六点定位原理的应用完全定位 六个自由度全部被限制.不完全定位(部分定位) 六个自由度没有(也不必)全部被限制。欠定位 根据加工要求,应该被限制的自由度没有被限制.过定位 同一个自由度被两次或两次以上重复限制.三. 工件的基准基准:用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。第五章 确定加工顺序及进给路线进给路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹,它不但包括了工步
17、的内容,而且也反映出工步的顺序。进给路线也是编程的依据之一。加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量,其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等.因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的,因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。下面将具体分析:(1)加工路线与加工余量的关系在数控车床还未达到普及使用的条件下,一般应把毛坯件上过多的余量,特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时,则要注意程序的灵活安排.安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。 对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线 (a) (b) 图1 车
18、削大余量毛坯的阶梯路线图1所示为车削大余量工件的两种加工路线,图(a)是错误的阶梯切削路线,图(b)按15的顺序切削,每次切削所留余量相等,是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下,按图(a)方式加工所剩的余量过多.根据数控加工的特点,还可以放弃常用的阶梯车削法,改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线(如图2所示) 图2 双向进刀走刀路线 分层切削时刀具的终止位置当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时,从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图3所示,设以900主偏角刀分层车削外圆,合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(例如可取e=0.05).如
19、果e=0,则每一刀都终止在同一轴向位置上,主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于900,但仍然接近900时,也宜作出层层递退的安排,经验表明,这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。 图3 分层切削时刀具的终止位置(2)刀具的切入、切出在数控机床上进行加工时,要安排好刀具的切入、切出路线,尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出.尤其是车螺纹时,必须设置升速段1和降速段2(如图4),这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定. 图4 车螺纹时的引入距离和超越距离(3)确定最短的空行程路线确定最短的走刀路线,除了依靠大量的实践经验外,还应善于分析,必要时辅以一些简单计算。现将实践中的部分设计方法
20、或思路介绍如下。 巧用对刀点 图5(a)为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其起刀点A的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀,故设置在离坯料较远的位置处,同时将起刀点与其对刀点重合在一起,按三刀粗车的走刀路线安排如下:第一刀为 ABCDA 第二刀为 AEFGA 第三刀为 AHIJA 图5(b)则是巧将起刀点与对刀点分离,并设于图示B点位置,仍按相同的切削用量进行三刀粗车,其走刀路线安排如下:起刀点与对刀点分离的空行程为AB 第一刀为 BCDEB 第二刀为 BFGHB 第三刀为 BIJKB 显然,图5(b)所示的走刀路线短。 (a) (b) 图5 巧用起刀点 (a) 起刀点对刀点重合
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