数控技术专业毕业设计说明书范本样本.doc
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1、#职业技术学院数控技术专业毕业设计说明书设计题目 轴类零件加工工艺和编程学生姓名 # 学 号 # 指导老师 # 专 业 数控技术 年 级 级 摘 要伴随科学技术飞速发展和经济竞争日趋猛烈,产品更新速度越来越快,复杂形状零件越来越多,精度要求越来越高,多品种、小批量生产比重显著增加,猛烈市场竞争使产品研制生产周期越来越短,传统加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化和复杂形状零件高速高质量加工要求。本课题起源于生产,是对所学知识应用,它包含了三年所学全部知识,在数控专业上含有代表性,而且提升了综合利用各方面知识能力。程序编制到程序调试,零件加工利用到了所学AutoCAD、 CAXA制造工程
2、师软件、数控机床操作、子程序、刀具选择、零件工艺分析、数学处理、工艺路线等一系列内容。这将所学到理论知识充足利用到了实际加工中,切实做到了理论和实践有机结合。关键词:数控;加工;工艺;编程目 录1引 言11.1数控技术发展及趋势11.2数控车削加工工艺分析关键内容22轴类零件加工工艺设计32.1轴类加工内容及工艺分析32.1.1轴类零件加工内容32.1.2轴类零件加工工艺分析42.2轴类零件工艺路线确实定42.2.1工艺路线确实定42.2.2辅助工序安排62.3数控机床及其工艺设备选择62.3.1数控机床选择62.3.2检测量具选择72.4轴类零件切削用量参数确实定72.4.1确定主轴转速72
3、.4.2确定进给速度82.4.3确定背吃刀量82.5确定数控加工工艺卡82.5.1 数控加工工序82.5.2 数控加工工序表92.6刀具选择92.6.1刀具92.6.2确定对刀点和换刀点103轴类零件夹具选择123.1对轴类零件夹具基础要求123.2.1 夹具类型123.2.2零件安装124车削零件数控加工编程134.1数控坐标系确实定134.2走刀路线确实定134.3程序编制145结 论226致 谢237参 考 文 献241引 言1.1数控技术发展及趋势机床数控系统,即计算机数字控制(CNC)系统是在传统硬件数控(NC)基础上发展起来。它关键由硬件和软件两大部分组成。经过系统控制软件和硬件配
4、合,完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功效控制等。CNC系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具赔偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床根据操作设计要求,加工出需要零件。19,穿孔金属薄片交换式数据载体问世;19世纪末,以纸为数据载体并含有辅助功效控制系统被发明;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,包含计算机数字控制系统基础。数控技术是和机床控制亲密结合发展起来。1952年第一台数控机床问世后,数控系统已经前后经历了两个阶段和六代发展,其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机通用C
5、NC系统。其中前三代为第一阶段,称作为硬件连接数控,简称NC系统;后三代为第二阶段,乘坐计算机软件数控,简称CNC系统。数控加工技术是什么呢?简单说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件加工。而且和传统机械加工手段相比数控加工技术含有以下优点:加工效率高。 利用数字化控制手段能够加工复杂曲面。而加工过程是由计算机控制,所以零件交换性强,加工速度快。 加工精度高。 同传统加工设备相比,数控系统优化了传动装置,提升分辨率,降低了人为误差,所以加工效率能够得到很大提升。 劳动强度低。 因为采取了自动控制方法,也就是说加工全部过程是由数控系统完成,不象传统加工手段那样烦琐,操作者在数控机床工作
6、时,只需要监视设备运行状态。所以劳动强度很低。 适应能力强。 数控加工系统就象计算机一样,能够经过调整部分参数达成修改或改变其运作方法,所以加工范围能够得到很大扩展。 从现在世界上数控技术及其装备发展趋势来看,数控系统正在向电气化、电子化、高速化、精密化等方面高速发展,其关键研究热点有以下多个方面:高精高速高效化速度柔性化多轴化软硬件开放化实时智能化二十一世纪数控装备将是含有一定智能化系统,智能化内容包含在数控系统中各个方面:为追求加工效率和加工质量方面智能化,如加工过程自适应控制,工艺参数自动生成;为提升驱动性能及使用连接方便智能化,如前馈控制、电机参数自适应运算、自动识别负载自动选定模型、
7、自整定等;简化编程、简化操作方面智能化,如智能化自动编程、智能化人机界面等;还有智能诊疗、智能监控方面内容、方便系统诊疗及维修等。1.2数控车削加工工艺分析关键内容选择适合在数控机床上加工零件,确定工序内容。分析被加工零件图样,明确加工内容及技术要求,在此基础上确定零件加工方案,制订数控加工工艺路线,如工序划分、加工次序安排、和传统加工工序衔接等。设计数控加工工序。如工步划分、零件定位和夹具选择、刀具选择、切削用量确实定等。调整数控加工工序程序。如对刀点、换刀点选择、加工路线确实定、刀具赔偿。分配数控加工中容差。处理数控机床上部分工艺指令。总而言之,数控加工工艺内容较多,有些和一般机床加工相同
8、。2轴类零件加工工艺设计2.1轴类加工内容及工艺分析2.1 球头轴零件图2.1.1轴类零件加工内容数控车床和一般车床相比,含有加工精度高、加工零件形状复杂、加工范围广等特点。不过数控车床价格较高,加工技术较复杂。球头轴零件可分为粗车、半精车和精车等阶段。通常分为:车削外圆。车削外圆是最常见、最基础车削方法使用多种不一样车刀车削中小型零件外圆(包含车外回转槽)方法。其中,左偏刀关键用于需要从左向右进给,车削右边有直角轴肩外圆和右偏刀无法车削外圆。车削内圆。车削内圆(孔)是指用车削方法扩大工件孔或加工空心工件内表面。这也是常见车削加工方法之一。常见车孔方法在车削盲孔和台阶孔时,车刀要先纵向进给,当
9、车到孔根部时再横向进给,从外向中心进给车端面或台阶端面。车削平面。车削平面关键指是车端平面(包含台阶端面),常见方法是用左偏刀车削平面,可采取较大背吃刀量,切削顺利,表面光洁,大、小平面均可车削使用90左偏刀从外向中心进给车削平面,适适用于加工尺寸较小平面或通常台阶端面用90左偏刀从中心向外进给车削平面,适适用于加工中心带孔端面或通常台阶端面使用右偏刀车削平面,刀头强度较高,适宜车削较大平面,尤其是铸锻件大平面。车削锥面。锥面可分为内锥面和外锥面,能够分别视为内圆、外圆一个特殊形式。内外锥面含有配合紧密、拆卸方便、数次拆卸后仍能保持正确对中特点,广泛用于要求中正确和需要常常拆卸配合件上。在一般
10、车床上加工锥面方法有小滑板转位法、尾座偏移法、靠模法和宽刀法等,小滑板转位法关键用于单件小批量生产,内外锥面精度较低,长度较短(100mm);尾座偏移法用于单件或成批生产轴类零件上较长外锥面;靠模法用于成批和大量生产较长内外锥面;宽刀法用于成批和大量生产较短(20mm)内外锥面。车削螺纹。在一般车床上通常使用成形车刀来加工螺纹,加工一般螺纹、方牙螺纹梯形螺纹和模数螺纹时使用成形车刀。车削台阶、槽。选择数控加工内容时,可按下列次序考虑:一般机床无法加工内容应优先选择;一般机床难加工,质量难确保内容应关键选择一般机床加工效率低,手工操作劳动强度大内容。即使数控车床加工范围广泛,不过因受其本身特点制
11、约,一些零件仍不适合在数控车床上加工。2.1.2轴类零件加工工艺分析粗加工:关键是下料,下料要求是棒料直径55,长度是150,而且要求下料长度误差不能超出正负1并在棒料两端钻中心孔,中心孔:A4/8.5,而且,要求中心应均匀一致,为下一步工序做准备。半精加工:半精车外圆,先粗车外圆然后,再半精车外圆,而其它各尺寸和跳动要求全部要符合图纸要求。精加工:精车外圆,先半精车外圆,最终精车外圆,而其它各尺寸和跳动要求全部符合图纸要求。2.2轴类零件工艺路线确实定2.2.1工艺路线确实定图2.2是加工工序及每个步骤注释和注意事项。在程序编制中,编程人员必需充足掌握组成零件轮廓几何要素参数及各几何要素间关
12、系。因为在自动编程时要对零件轮廓全部几何元素进行定义,手工编程时要计算出每个节点坐标,不管哪一点不明确或不确定,编程全部无法进行。但因为零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略,常常出现参数不全或不清楚,如圆弧和直线、圆弧和圆弧是相切还是相交或相离。所以在审查和分析图纸时,一定要仔细核实,发觉问题立即和设计人员联络。零件外形最好采取统一几何类型及尺寸,这么能够降低换刀次数,还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件形状尽可能对称,便于利用数控机床镜向加工功效来编程,以节省编程时间。2.2.2辅助工序安排辅助工序通常包含去毛刺、清洗、上油、检验等。检验工序是关键辅助工序,是合格证产品质量关
13、键方法,零件每道工序加工完成以后,和零件全部加工完成以后全部要进行检验工序。2.3数控机床及其工艺设备选择2.3.1数控机床选择依据零件产量、加工要求选择生产设备(依据专业要求需要选择数控车床)。我们选择SIEMENSSINUMERIK802S/C数控车床。数控车床常见功效指令有准备功效G、辅助功效M、刀具功效T、主轴转速功效S和进给功效F。因为车床种类不一样,系统配置也各不相同。表2.1 SIEMENSSINUMERIK802S/C数控车系统常见功效指令功效代码功效代码路径数据暂停时间G4绝对/增量尺寸G90,91程序结束M02公制/英制尺寸G71,G70主轴运动半径/直径尺寸G22,G23
14、主轴速度S可编程零点偏置G158旋转方向M03/M04可设定零点偏置G54G57G500,G53主轴速度限制G25,G26轴运动主轴定位SPOS快速直线运动G0特殊车床功效进给直线插补G1恒速切削G96/G97进给圆弧插补G2/G3圆弧倒角/直线倒角CHF/RND中间点圆弧插补G5刀具及刀具偏置定螺距螺纹加工G33刀具T靠近固定点G75刀具偏置D回参考点G74刀具半径赔偿选择G41,G42进给率F转角处加工G450,G451正确停/连续路径加工G9,G60,G64取消刀具半径赔偿G40在正确停时段转换G601/G602辅助功效M2.3.2检测量具选择游标卡尺 数显测位尺外径千分尺螺纹塞规2.4
15、轴类零件切削用量参数确实定数控编程时,编程人员必需确定每道工序切削用量,并以指令形式写人程序中。切削用量包含主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不一样加工方法,需要选择不一样切削用量。切削用量选择标准是:确保零件加工精度和表面粗糙度,充足发挥刀具切削性能,确保合理刀具耐用度,并充足发挥机床性能,最大程度提升生产率,降低成本。2.4.1确定主轴转速主轴转速应依据许可切削速度和工件(或刀具)直径来选择。其计算公式为:n=1000v/3.14D式中:v-切削速度,单位为m/m动,由刀具耐用度决定;n-主轴转速,单位为r/min,D-工件直径或刀具直径,单位为mm。计算主轴转速n,最终要选择机床有或较
16、靠近转速为:车外圆,粗车主轴转速为1300r/min ,精车主轴转速为1600r/min 。表2.2刀具切削参数加工步骤刀具切削参数主轴转速序号加工内容刀具规格n/r.min进给速度v/mm.min类型材料1粗加工外轮廓93外圆偏刀硬质合金7002002精加工外轮廓93外圆偏刀6301603切螺纹退刀槽切槽刀500804车M24螺纹60一般螺纹车5008002.4.2确定进给速度进给速度是数控机床切削用量中关键参数,关键依据零件加工精度和表面粗糙度要求和刀具、工件材料性质选择。最大进给速度受机床刚度和进给系统性能限制。确定进给速度标准:当工件质量要求能够得到确保时,为提升生产效率,可选择较高进
17、给速度。通常在200800mm/min范围内选择;车外圆,进给速度为400/r,精车时,进给速度为200/r。刀具空行程时,尤其是远距离“回零”时,能够设定该机床数控系统设定最高进给速度。2.4.3确定背吃刀量车削用量选择标准是:(1)粗车时,首先考虑选择一个尽可能大背吃刀量ap,其次选择一个较大进给量f,最终确定一个适宜切削进度v 。增大背吃刀量ap 可使走刀次数降低,增大进给量f有利于断屑,所以依据以上标准选择粗车切削用量对于提升生产效率,降低刀具消耗,降低加工成本是有利。(2)精车时,加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量不大且均匀,所以选择较小(但不太小)背吃刀量ap和进给量f ,并选
18、择切削性能高刀具材料和合理几何参数,以尽可能提升切削速度v。(3)零件加工高度H(1/4-1/6)RD,以确保刀含有足够刚度。切削用量具体数值应依据机床性能,相关手册并结合实际经验用模拟方法确定。同时,使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应,以形成最好切削用量。2.5确定数控加工工艺卡 2.5.1 数控加工工序数控加工车削分十三次切削进行加工:1.然后车削端面作为基准。2.首优异行车削最大外圆80。3.车70轴台阶轴4.车削台阶平面。5.调头装夹。6.车削65轴。7.车削椎面。8.车削24圆柱。9.车削20圆柱。10.车削球面。11.切螺纹退刀槽。12.车削工艺槽。13.加工螺纹M24。
19、2.5.2 数控加工工序表表2.3数控加工工序表机械厂产品名称或代号零件名称零件图号轴类零件轴类零件001工艺序号程序编号夹具名称使用设备001WK11111无数控车床工步号工步内容刀具号备注1车削端面T01自动2车削最大外圆T02自动3车削70圆柱T01自动4车削台阶平面T02自动5调头装夹手动6车削65圆柱T01自动7车削椎面T01自动8车削24圆柱T01自动9车削20圆柱T01自动10车削球面T01自动11切螺纹退刀槽T03自动12车削工艺槽T03自动13加工螺纹M24T04自动2.6刀具选择2.6.1刀具刀具选择标准:刀具使用寿命和装夹是否很方便。在加工轴时通常全部是批量生产,那就要求
20、加工时候必需有效率,装夹要很方便,依据上面分析,我采取机夹式刀片,机夹式刀片材料是超硬质合金钢。对于机夹可转位刀具,因为换刀时间短,能够充足发挥其切削性能,提升生产效率,刀具寿命可选得低些,通常取15-30min .数控机床所选择刀具常采取适应高速切削刀具材料(如高速钢、硬质合金)并使用可转位刀片。依据以上分析,在加工轴所采取刀具是机夹式,超硬质合金钢刀片,选择数控车削刀具。数控加工刀具必需适应数控机床高速、高效和自动化程度高特点,通常应包含通用刀具、通用连接刀柄及少许专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床刀架上,所以已逐步标准化和系统化。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等要求,近几年
21、机夹式可转位刀具得到广泛应用,在数量上达成整个数控刀具30%-40%,金属切除量占总数80%-90%。而加工轴所用刀片超硬质合金钢, 超硬质合金钢是以碳化钨(WC), 碳化钛(TiC)等,高熔点,高硬度碳化物粉末一起粘连作用金属钴粉末混合,加压成型,再烧结而制成一个粉末冶金制品。硬质合金含有高硬度(69-81HRC),高热硬性(可达900-1000度),高耐磨性和较高抗压强度.用它制造刀具,起切削速度,耐磨性和寿命全部比高速钢高, 超硬质合金钢制刀片,装夹在刀体上使用.使用方便,大大提升加工效率。另外,对所选择刀具,在使用前全部需对刀具尺寸进行严格测量以取得正确数据,并由操作者将这些数据输入数
22、据系统,经程序调用而完成加工过程,从而加工出合格工件。依据以上分析,采取超硬质合金钢制刀片。依据加工要求,关键选择刀具。表2.4刀具表:序号加工内容刀具规格类型材料1粗加工外轮廓93外圆偏刀硬质合金2精加工外轮廓93外圆偏刀3切螺纹退刀槽切槽刀4车M24螺纹60一般螺纹车2.6.2确定对刀点和换刀点对于数控机床来说,在加工开始时,确定刀具和工件相对位置是很关键,它是经过对刀点来实现。“对刀点”是指经过对刀确定刀具和工件相对位置基准点。在程序编制时,不管实际上是刀具相对工件移动,还是工件相对刀具移动,全部把工件看作静止,而刀具在运动。对刀点往往也是零件加工原点。选择对刀点标准是:方便数学处理和简
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