JX01307-短軸的數控車削加工工藝及編程

JX01307-短軸的數控車削加工工藝及編程,jx01307,數控,車削,加工,工藝,編程 畢業(yè)設計(論文)任務書 論文題目：短軸的數控車削加工工藝及編程 專業(yè)名稱： ? ????? 班級名稱： ? ??? 學生姓名： ?? ????? 指導老師： ? ????? 二〇一〇 年 ** 月 **** 日 第 2 頁 共 20 頁 目錄 1.緒論 4 2.零件的分析 5 2.1零件的主要作用 5 2.2零件的主要加工面及技術要求 5 2.3零件的材料 5 3.定位基準 6 3.1粗基準的選擇 6 3.2精基準的選擇 6 4.擬定數控加工工藝路線 6 4.1加工方法 6 4.2加工階段的劃分 7 4.3加工順序的安排 7 4.4工序劃分 7 5.工序的擬定 8 5.1機床設備的選擇 8 5.1.1機床的選擇 8 5.1.2工藝裝備的選擇 9 5.2切削用量的確定 10 6.數控編程及程序調試 12 6.1數控編程的內容 12 6.2數控編程的方法 12 6.3加工程序清單 13 6.4程序校驗及首件試切 15 設計總結 17 致謝 19 參考文獻 20 短軸的數控車削加工工藝及編程 摘要 軸類零件在整個制造工業(yè)中發(fā)揮著重要作用。在汽車領域起著連接動力裝置和運動裝置的部位，在重型機械領域，起著傳動動力，吊卸重物的重要組成部分等。短軸作為軸類零件的一種，在整個軸類零件中也扮演著重要角色?，F根據其零件特性，對其加工過程作詳細分析，確定了加工過程中所選刀具的種類、型號及其注意事項，并總結出該軸類零件的加工過程。 關鍵詞：數控車床 工藝路線 數控編程 數控仿真 第 20 頁 共 20 頁 短軸的數控車削加工工藝及編程 1.緒論 隨著科學技術的高速發(fā)展，制造業(yè)發(fā)生了根本性的變化。由于數控技術的廣泛應用，普通機械逐漸被高效率、高精度的數控機械所代替，形成了巨大的生產力。專家們預言：二十一世紀機械制造業(yè)的競爭，其實是數控技術的競爭。 數控技術是制造業(yè)實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎，現代的CAM/CAD，FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等，都是建立在數控技術之上；數控技術是提高產品質量、提高勞動生產率、提高企業(yè)的市場適應能力和競爭能力必不可少的物質手段；數控技術是國防現代化的重要戰(zhàn)略物質，是國際技術和商業(yè)貿易的重要構成。因而可以毫不夸張地說：數控技術是關系到國家戰(zhàn)略地位和體現國家綜合國力水平的重要基礎性產業(yè)，其水平高低和擁有量是衡量一個國家工業(yè)現代化的重要標志。 數控技術的廣泛應用，給機械制造業(yè)生產方式、產品結構、產業(yè)結構帶來深刻的變化。隨著我國工業(yè)現代化進程逐步加快，數控技術在制造業(yè)中越來越多地得到應用。目前，我國制造工業(yè)中，從事數控機床制造和生產的科技人員以及數控機床的操作員、程序員和維修人員都非常缺乏。特別是在我國的經濟特區(qū)，數控人才非常搶手。因此。數控人才的缺乏是制約我國數控技術推廣應用的極其重要的因素。 數控加工技術對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。而對于數控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產品。 2.零件的分析 2.1零件的主要作用 圖2.1所示為短軸零件圖，該零件為數控車削零件中的典型零件，其主要作用是用來對在校知識的考驗，并通過對該零件的分析讓我們對零件的工藝過程有更深刻的理解。 圖2.1 零件圖 2.2零件的主要加工面及技術要求 零件的技術要求主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度要求等，這些技術要求應當是能夠保證零件使用性能前提下的極限值。 從圖2.1中可以看出，該零件加工表面由圓柱面、圓錐面、球面及螺紋等形狀特征組成。圓柱面直徑的精度要求較高，是主要加工表面，其尺寸公差最高達到0.02mm，在加工時需要合理的選用切削用量及注意刀具的鋒利性；表面粗糙度最高為1.6，在數控車削中可以達到此要求。 2.3零件的材料 零件的材料為45鋼，切削加工性能較好，并且無熱處理要求。毛坯尺寸為Φ30×65mm。 45鋼屬于中碳鋼，這類鋼的強度和韌度均較好，經過熱處理，特別是調質處理后，性能可有顯著提高，廣泛用作各種重要機械零件，如主軸、齒輪、鍵、連桿等；也可以進行表面淬火處理，用作表面耐磨零件。但因碳鋼淬透性差，不宜用作形狀復雜或大截面的重要工件。 3.定位基準 制定機械加工工藝規(guī)程時，定位基準的選擇是否合理，將直接影響零件加工表面此處、形狀精度和相互位置精度，同時對加工順序的安排也有這重要的影響。定位基準選擇不同，工藝過程也將隨之而異。 3.1粗基準的選擇 該零件需要進行兩次裝夾才能完成所有工序，在第一次裝夾時，所用到的基準，我們可將其定為粗基準，該零件的粗基準設為該零件的毛坯外圓，即Φ30外圓。根據該基準加工Φ20外圓及Φ24外圓至圖樣尺寸。 3.2精基準的選擇 在第二次裝夾時，由于Φ15外圓對Φ20外圓有同軸度要求，又從圖樣上得知，Φ20外圓表面有基準符號標識，所以選擇Φ20外圓表面為精基準（夾緊），然而為了控制該零件的位置，還缺少一個自由度，因此我們選擇Φ24外圓左端面為基準定位，加工剩余的表面。 由上可知，該零件的精基準為：Φ20外圓表面及Φ24外圓左端面。 4.擬定數控加工工藝路線 數控加工的工藝路線設計與普通機床加工的常規(guī)工藝路線擬定的區(qū)別主要在于它僅僅是幾道數控加工工藝過程的概括，而不是指從毛坯到成品的整個工藝過程。由于數控加工工序一般都穿插于零件加工的工藝過程中間，因而工藝路線設計中一定要兼顧常規(guī)工序的安排，使之與整個工藝過程協(xié)調。 4.1加工方法 該零件屬于回轉型零件，歸于軸類，是典型的車削加工零件，所有工序都可以在車床上完成，根據前面所敘述的零件的結構工藝，確定該零件在數控車床上進行加工。 4.2加工階段的劃分 該零件精度要求較高，其粗、精加工應該分開，以保證零件的質量。該零件劃分為兩個階段，即粗車（粗車外圓、切槽、車螺紋）、精車（精車外圓、螺紋）。 4.3加工順序的安排 加工順序的安排應該根據零件的結構和毛坯狀況，結合定位和夾緊的需要一起考慮，重點應保證工件的剛度下不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排應遵循下列原則： （1）基準先行。上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。制定零件的整個工藝路線時一般是從最后一道工序開始往前推，按照前工序為后工序提供機組和您的原則先大致安排。 （2）先面后孔，先簡單后復雜。先加工平面后加工孔，先加工簡單的幾何形狀再加工復雜的幾何形狀。 （3）先粗后精，粗精分開。 （4）減少安裝次數。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，最好接連進行，以減少重復定位次數、換刀和裝夾次數。 4.4工序劃分 數控機床上加工零件與普通機床加工相比，工序可以比較集中。根據數控加工的特點，確定該零件的工序按照定位方式進行劃分，即：一次裝夾作為一道工序，該零件需要兩次裝夾，因次該零件的工序分別為：①裝夾毛坯外圓，車削左端輪廓；②裝夾Φ20外圓，車削右端外輪廓，切槽，車螺紋。 綜上所述，制定該零件的機械加工工藝過程卡片如表4.1所示。 表4.1機械加工工藝過程卡片 序號 工序名稱 工序內容 設備及工裝 1 備料 制作毛坯Φ30×65mm棒料 2 車 夾毛坯外圓表面，車零件左端Φ20外圓、Φ24外圓。 數控車床 3 檢驗 自檢上道工序尺寸Φ20、Φ24。 4 車 ① 夾Φ20表面，車右端外輪廓。 ② 切螺紋退刀槽。 ③ 車螺紋。 數控車床 5 鉗 去所有工序尖邊毛刺 6 檢驗 5.工序的擬定 工藝路線擬定后，各道工序的內容已基本確定，接下來就要對每道工序進行設計。工序設計包括為各道工序選擇機床及工藝裝備，確定進給路線，確定加工余量，計算工序尺寸及公差，選擇切削用量，計算工時定額等內容。 5.1機床設備的選擇 5.1.1機床的選擇 隨著批量的不同，應采用不同的機床進行加工。當零件不太復雜、批量又較小時，宜采用通用機床；當生產批量很大時，宜采用專用機床；在多品種、小批量生產的情況下，對復雜零件使用數控機床能獲得較高的經濟效益。選擇機床時，主要考慮以下因素： （1）機床規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應，即大件用大機床，小件用小機床。 （2）機床精度應與工件加工精度要求相適應。機床精度過低，不能保證加工精度；機床精度過高，又會增加工件的制造成本，應根據工件的精度要求合理選擇。 （3）機床的生產效率應與工件的生產類型相適應。單件小批生產用通用設備或數控機床，大批大量生產應選高效專用設備。 （4）與現有條件相適應。根據現有設備及設備負荷狀況、外協(xié)條件等確定機床，避免“閉門造車”。 在確定用數控機床加工時還應注意，不同類型的零件應在不同的數控機床上加工。數控車床適于加工形狀比較復雜的軸類零件及復雜曲線回轉形成的模具內型腔。 5.1.2工藝裝備的選擇 工藝裝備選擇的合理與否，將直接影響工件的加工精度、生產效率和經濟性。應根據生產類型、具體加工條件、工件結構特點和技術要求等選擇工藝裝備。 （1）刀具的選擇 選擇刀具時，一般優(yōu)先采用標準刀具。必要時，可采用各種高效的專用刀具、復合刀具和多刃刀具等。刀具的類型、規(guī)格和精度等級應符合加工要求。 本題中所選擇的刀具如表5.1所示。 表5.1 數控加工刀具卡片 產品名稱或代號 零件名稱 短軸 零件圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數量 加工表面 刀尖 半徑 備注 1 T01 90°外圓粗車刀 1 粗車外圓輪廓 25×25 2 T02 90°外圓精車刀 1 精車外圓輪廓 25×25 3 T03 4mm切槽刀 1 切槽 25×25 4 T04 60°螺紋車刀 1 車螺紋M18×1.5 25×25 （2）夾具的選擇 數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能協(xié)調零件與機床坐標系的尺寸。除此之外，重點考慮以下幾點： ①單件小批量生產時，優(yōu)先選用組合夾具、可調夾具和其他通用夾具，以縮短生產準備時間和節(jié)省生產費用。 ②成批生產時才考慮采用專用夾具，并力求結構簡單。 ③零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機床的停頓時間。 ④夾具上各零部件應不妨礙機床對零件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀。 ⑤為提高數控加工的效率，批量較大的零件加工采用多工位、氣動或液壓夾具。 綜上所述，本題中的零件采用通用夾具——三爪自定心卡盤，在第二次裝夾時，避免夾傷第一次車削好的表面，因此在裝夾時要在零件的表面墊上一層銅皮，以確保零件的表面質量及精度。 5.2切削用量的確定 正確的選擇切削用量，對保證產品質量，提高效率，降低加工成本具有重要作用。切削用量的選擇主要根據工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求進行，同時還要兼顧刀具的耐用度、工藝系統(tǒng)的剛度和機床功率等條件。其基本原則是：在工藝系統(tǒng)剛性允許時，應首先選擇以個盡可能大的，其次選擇以個較大的f，最后在刀具耐用度和機床功率允許下選擇以個合理的Vc。 的選擇 主要根據加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度確定。粗加工時，在留下精加工、半精加工的余量后，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若余量過大不能一次切除，也應按先多后少的不等余量法加工。第一刀應盡可能大些，使刀口在里層切削，避免工件表面不平及有硬皮的鑄鍛件。當沖擊載荷較大或工藝系統(tǒng)剛度較差時，可適當降低，使切削力減小。精加工時，應根據粗加工留下的余量確定，采用逐漸降低的方法，逐步提高加工精度和表面質量。 f的選擇 粗加工時，f主要受刀桿、刀片、機床、工件等的強度和剛度所承受的切削力限制，一般根據剛度來選擇。工藝系統(tǒng)剛度好的，可用大些的f；反之，適當降低f。精加工時，f應根據工件的表面粗糙度要求選擇，粗糙度小的取較小的f，但又不能過小，因為f過小，切削厚度過薄，粗糙度反而會增大，且刀具磨損加劇。 Vc的選擇 Vc主要根據工件材料、刀具材料和機床功率來選擇。刀具材料好可選得高些。粗糙度要求小的，要避開積屑瘤產生，高速鋼刀取小的Vc，硬質合金取較高的Vc。表面有硬皮或斷續(xù)切削時，應適當降低Vc。工藝系統(tǒng)剛性差的Vc應減小。 本題中的切削用量選擇請參見數控加工工序卡片。 表5.2 數控加工工序卡（工序2） 數控加工工序卡 產品名稱 零件名稱 零件圖號 短軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 2 O0001 三爪自定心卡盤 數控車床 工步號 工步內容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉速/(r/min) 進給速度(mm/min) 背吃刀量/mm 備注 1 裝夾毛坯外圓表面，粗車Φ20及Φ24所在的輪廓 T01 90°外圓粗車刀 500 120 1.5 自動 2 精車Φ20及Φ24所在的輪廓 T02 90°外圓精車刀 800 80 0.5 自動 表5.3 數控加工工序卡（工序4） 數控加工工序卡 產品名稱 零件名稱 零件圖號 短軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 4 O0002 三爪自定心卡盤 數控車床 工步號 工步內容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉速/(r/min) 進給速度(mm/min) 背吃刀量/mm 備注 1 裝夾Φ外圓表面，墊上銅皮，以Φ24外圓左端面定位，找正Φ24外圓跳動在0.01mm內。 2 粗車外輪廓 T01 90°外圓粗車刀 500 120 1.5 自動 3 精車外輪廓 T02 90°外圓精車刀 800 80 0.5 自動 4 切槽 T03 4mm寬槽刀 450 45 自動 5 車螺紋 T04 60°螺紋車刀 400 自動 6.數控編程及程序調試 6.1數控編程的內容 數控編程的主要內容有：分析零件圖紙、確定加工工藝過程、計算數值、編寫零件加工程序、制作控制介質、校驗程序及首件試切。 前面已經對零件圖紙進行了分析，并確定了加工工藝過程，下面需要對該零件的坐標點數值進行計算。 數值的計算實際就是尺寸分析和作圖、選擇計算方法、數值計算、對誤差分析與計算等。它除了利用一些三角函數、等角轉換、直線差補等一些數學計算方法，還有一個簡單而直接的方法就是通過CAD圖中直接標注從而獲得坐標尺寸。本題中的零件外形簡單，通過直線差補的方式即可算出所需要的坐標點。 6.2數控編程的方法 數控編程主要分為手工編程和自動編程兩類。 手工編程就是從分析零件圖樣、確定工藝過程、計算數值、編寫零件加工程序單、制備控制介質到校驗程序都由人工完成。 自動編程即用計算機自動編制數控加工程序。編程人員根據加工零件圖紙的要求，進行參數選擇和設置，由計算機自動地進行數值計算、后置處理，編寫出零件加工程序單，直接將加工程序通過直接通信的方式送入數控機床，控制機床進行加工。 本題中的零件形狀簡單，采用手工編程即可，計算較簡單，程序短。 6.3加工程序清單 第一次裝夾時的程序，編號O0001，主要加工表面Φ20和Φ24。 O0001 T0101 M03 S500 M08 G00 X32 Z2 G71 U1.5 R0.5 G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120 N100 G00 X0 G01 Z0 F80 X11.99 G03 X19.99 Z-4 R4 G01 Z-10 X22.01 X24.01 W-1 Z-24 G00 X32 N200 Z2 G00 X100 Z100 T0202 M03 S800 G00 X32 Z2 G70 P100 Q200 G00 X100 Z100 M05 M30 第二次裝夾時的程序，編號O0002，主要加工部位有20°錐面長15mm、Φ15長5mm、螺紋M18×1.5長16、槽Φ16×4mm寬等。 O0002 T0101 M03 S500 M08 G00 X32 Z2 G71 U1.5 R0.5 G71 P100 Q200 U0.5 W0.5 F120 N100 G00 X0 G01 Z0 F80 X4.6 G03 X10.6 Z-2.5 R3 G01 X14.99 Z-15 Z-20 X18 W-1.5 Z-40 X22.01 X24.01 W-1 W-2 G00 X32 N200 Z2 G00 X100 Z100 T0202 M03 S800 G00 X32 Z2 G70 P100 Q200 G00 X100 Z100 T0303 M03 S450 G00 X26 Z-40 G01 X15.98 F45 X26 G00 X100 Z100 T0404 M03 S400 G00 X20 Z-18 G76 P010260 Q100 R100 G76 X16.05 Z-38 P900 Q500 F1.5 G00 X100 Z100 M05 M30 6.4程序校驗及首件試切 程序必須經過校驗和試切才能正式使用。校驗的方法是用輸入的程序讓機床空運轉，以檢查機床 運動該軌跡是否正確。在有CRT圖形顯示屏的數控機床上，用模擬刀具與工件切削過程的方法進行檢驗。但這些方法只能檢驗出運動石佛正確，不能查出被加工零件的加工精度。因此還要進行零件的首件試切。當發(fā)現有加工誤差時，應分析誤差產生的原因，找出問題所在并加以修正。 程序檢驗除了采用機床空運轉的方法外，還可以采用一些仿真軟件進行校驗，仿真軟件可以更形象的表示程序的校驗，并能夠完成零件的試切，加工完成后可以測量零件的尺寸，下面來簡單介紹下該零件的仿真情況。 首先，打開斯沃數控仿真軟件V6.2單機版，選擇FANUC OiT機床，運行后將可以看到如圖6.1所示界面。 圖6.1 斯沃數控仿真軟件FANUC OiT機床操作界面 機床開啟后，按下急停解除按鈕，并將程序鎖打開，將機床回零。然后在編輯狀態(tài)下新建以個程序，將本題中的程序寫入記事本，儲存為.NC格式文件，然后導入機床內；程序輸入后，設置好工件，將工件尺寸設置為Φ30×65mm；再設置好所需要的刀具并對刀；接下來關上窗門，按下循環(huán)啟動進行加工。本題中的兩程序的仿真效果圖如圖6.2和6.3所示。 圖6.2 O0001程序仿真效果圖 圖6.3 O0002程序的仿真效果圖 最好加工完畢后的零件實體圖形如圖6.4所示。 圖6.4 零件三維圖 設計總結 通過短短三個月的論文階段，對數控技能操作以及理論知識有了一定得了解，為之得到了很多以前在學校難以解決得答案。這段時間通過與同伴們仔細研究與探討，了解到了數控專業(yè)在當今社會的發(fā)展以及所在地區(qū)的熱點信息。通過論文讓我對數控有了一定的了解以及需要掌握的基礎知識。根據以上參考文獻及書籍讓我從中了解了一下基本知識,使我對機械方面的知識也產生了一定的興趣。例如： 1.在加工零件的工藝分析時應當選擇數控加工零件及其加工的主要內容，應該對零件的數控加工工藝性進行全面、認真、仔細的分析。主要內容包括產品得零件圖樣分析、結構工藝分析和零件安裝方式的選擇等內容。數控加工工藝性分析涉及的知識面很廣。換句話來說他又是被“機械”這個大家話所涵蓋。 2.我們在加工零件時通常對表面加工比較精確，他時通過從粗加工到半精加工再到精加工這一過程中逐步形成的，對那些表面形成僅僅只是根據質量的要求選擇相應的的加工過程和步驟，這樣才能確認我們最終所加工出來的零件是否合樣！ 3.在做零件加工時我們應當確認加工方案，根據主要的表面精度和粗糙度的要求確認零件的加工方法。 4.我們在加工每道工序和步驟時都要通過數控機床得回轉時間來確定零件的精確度。 總而言之，本次論文探討使我對數控有了深入的了解，以前，雖然自己使數控專業(yè)的學生，但實際了解數控方面得東西真的很少，那時似乎對數控也沒有多大的興趣，但通過出來實習進行實際操作以及和同事了解加上自己的摸索，使自己對數控產生了很大的興趣，研究起來也感覺很有意義。 通過本次論文，發(fā)現自己在數控方面也需要進一步的學習，加強自己得操作技能以及實踐能力。同事了解社會行情，理會數控在地區(qū)城市的發(fā)展，使自己的腳步能夠與數控同步學習。這些才使最根本。在本次論文中我吸取了部分專業(yè)性的理念---就是機械行業(yè)在當代社會稱“勝利”的緣由。 致謝 時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。在這個美好的季節(jié)里，我在電腦上敲出了最后一個字，心中涌現的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結，意味著我生命中最純美的學生時代即將結束，盡管百般不舍，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。 三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學習上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。 還要感謝我的父母，給予我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機會，養(yǎng)育之恩沒齒難忘；他們不僅培養(yǎng)了我對中國傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！ 還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對他們，我始終心懷感激。最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！ 參考文獻 1.任殿閣，張佩勤主編《設計手冊》．遼寧科學技術出版社．1991年9月 2.付鐵主編《計算機輔助機械設計實訓教程》．北京理工大學出版社．2003年2月 3.方世杰主編《機械優(yōu)化設計》．機械工業(yè)出版社．2003年3月 4.曹桄 高學滿主編 《金屬切削機床掛圖》．上海交通大學出版社．1984年8月 5.吳宗澤 羅圣國主編 《機械設計課程設計手冊》．高等教育出版社．1982年12月