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****職業(yè)技術學院（畢業(yè)）設計
畢業(yè)設計（論文）
系 部：
專 業(yè) ：
班 級：
學生姓名：
指導教師：
畢 業(yè) 屆：2010屆
光滑套筒的數(shù)控車削加工工藝及編程
20010年3 月23 日
****職業(yè)技術學院
畢 業(yè) 設 計（論文）課 題 任 務 書
畢業(yè)設計(論文)課題：光滑套筒的數(shù)控車削加工工藝及編程
一.畢業(yè)設計(論文)工作自****年*****月****日起至****年***月***日止
二.畢業(yè)設計(論文)進行地點 ：********
三.畢業(yè)設計(論文)的課題要求：
（1）文字要求：文字通順，語言流暢，無錯別字。
（2）圖紙要求（工程設計型）：圖面整潔，布局合理，線條粗細均勻，圓弧連接光滑，寸標注規(guī)范，文字注釋必須用工程字書寫。提倡學生用計算機繪圖。
（3）曲線圖表要求（工程設計型）：所有曲線、圖表、線路圖、流程圖、程序框圖、示意圖等不準徒手畫，必須按國家規(guī)定標準或工程要求采用計算機繪制。
（4）編排格式要求：論文外形尺寸以A4紙為準。論文文字排版的字號、字距、行距的大小，以版面清晰、容易辨識和閱讀為原則，一般可參考下面要求進行排版：題目和標題用黑體，字號分別用3號和4號；文章段落內(nèi)容用小4號宋體字，每頁32行，每行33字；各級標題序號一律用阿拉伯數(shù)字標明；正文中標題一律左頂格。
（5）打印份數(shù)要求：一律打印2份，1份交指導教師（含電子稿），1份準備答辯用。
四、教師指定的主要參考文獻
1 數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng)維修技術與實例[M】．北京：機械工業(yè)出版社，2001
2 徐衡、數(shù)控機床維修[M】．沈陽：遼寧科學技術工業(yè)出版社，2005
3 龔仲華．數(shù)控機床故障診斷與維修．大連:大連理工大學出版社,2004
目 錄
封面……………………………………………………………1
本人聲明………………………………………………………2
課題任務書……………………………………………………3
目錄……………………………………………………………4
標題、署名……………………………………………………5
摘要……………………………………………………………5
前言……………………………………………………………5
1． 零件圖紙的工藝分析……………………………………5
1.1 零件圖的工藝分析……………………………………6
1.2 定位方案及定位誤差分析……………………………6
1.3 確定加工方案…………………………………………7
1.4 確定裝夾方案…………………………………………7
1.5 確定加工順序…………………………………………7
1.6 確定走刀路線…………………………………………8
2． 加工過程中的注意事項…………………………………9
3． 程序設計…………………………………………………9
4． 致謝……………………………………………………15
5． 參考文獻………………………………………………16
光滑套筒的數(shù)控車削加工工藝及編程
內(nèi)容摘要：
本文主要講述了數(shù)控車削中的圓柱階梯面、槽、孔、倒角等加工工藝。
關鍵詞：工藝分析、注意事項、程序設計。
前言
數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的核心設備，體現(xiàn)了現(xiàn)代機床技術水平，是現(xiàn)代機械制造業(yè)工藝水平的重要標志，是關系國計民生、國防尖端建設的必備設備，同時它也是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎設備，機床數(shù)控化是整個制造業(yè)自動化的基礎和物質(zhì)保障。工業(yè)化國家經(jīng)濟總產(chǎn)值的50%（日本）至68%（美國）是由制造業(yè)創(chuàng)造的，制造業(yè)對發(fā)展中國家的經(jīng)濟有決定性的影響，而發(fā)展機床業(yè)是發(fā)展制造業(yè)的根本。
數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術。數(shù)控加工又是效率、質(zhì)量的代表，是先進制造技術的主體。大大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。據(jù)軸類零件，需求量大。所以，加工它就選擇數(shù)控車床，大批量生產(chǎn)來滿足這些要求。
一、零件圖紙的工藝分析
取零件毛坯為Φ45棒料，材料為45鋼。
1.1零件的工藝分析
本零件要求毛坯材料為45鋼，切削性能好，硬度低，易切削，表面粗糙度要求較高，零件由圓柱階梯面、槽、孔、倒角組成。為回轉(zhuǎn)圖形，尺寸要求精度不高，需熱處理。
1.2 定位方案及定位誤差分析
工序3中的工步1以裝夾外圓表面定位,工步6中以工步1中車好的臺階面定位，平端面至長度40mm。鉗工鉆Φ5的孔時以左端面及內(nèi)孔定位，鉆時先打中心孔，再鉆Φ5孔。
因為本次加工存在三次重復定位，所以再第二次定位時應該嚴格控制好圓跳動，在工步6中一定要打表，使圓跳動保證在2個絲以內(nèi)。鉗工鉆Φ5孔時也應保證此跳動，并保證20的位置尺寸在正負5絲以內(nèi)。
1.3確定加工方案
本零件因涉及圓柱階梯面、槽、孔、倒角，精度要求高較，先在普通車床上鉆16的中間孔，然后采用數(shù)控機床來進行其他尺寸的加工，另外圓柱面上直徑為5的孔設計鉆模在鉆床上進行加工。
1.4確定裝夾方案
該零件屬于回轉(zhuǎn)圖形，裝夾時比較方便，直接采用三爪自定心卡盤裝夾，鉆直徑5的孔時采用鉆模進行裝夾。
1.5確定加工順序
加工順序先粗后精，粗車給精車留0.25mm余量；工步順序按由近到遠的順序進行，即先從右到左進行粗車，然后從右至左進行精車。
表1 該零件的加工工藝過程
序號
工序名稱
工序內(nèi)容
設備及工裝
1
備料
制作毛坯，選用Φ45×150mm的45鋼。
2
車
在普通車床上預鉆Φ16的中間孔。
CK6140
3
車
裝夾毛坯外圓，沿輪廓車削該零件。
數(shù)控車床
4
鉗
鉆Φ5孔，去尖邊毛刺。
普通鉆床
5
熱處理
整體淬火1+RC56
表2 該零件的加工工序卡
夾具名稱
使用設備
三爪自定心卡盤
數(shù)控車床
工序號
工步號
工步內(nèi)容
刀具號
刀具規(guī)格
主軸轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min)
進給速度/(mm/min)
被吃刀量/mm
程序編號
3
1
裝夾毛坯外圓，向外伸出50mm，粗車外圓輪廓，留精加工余量0.25mm。
01
90度外圓車刀
500
100
1
O0001
2
粗鏜中間孔，留精加工余量0.25mm。
02
鏜刀
500
80
1
O0001
3
精鏜中間孔至尺寸。
02
鏜刀
800
30
0.25
O0001
4
精車外圓輪廓。
01
90度外圓車刀
800
30
0.25
O0001
5
切槽
03
2mm寬切斷刀
300
15
O0001
6
切斷，保證長度42mm。
03
2mm寬切斷刀
300
30
O0001
7
掉頭裝夾前面車好的外圓表面，以階梯面定位，平左端面保證長度為40mm。粗糙度為1.6。（裝夾時用銅皮墊在零件表面，以免夾傷表面）
01
90度外圓車刀
500
30
1
O0001
1.6確定走刀路線
運用數(shù)控系統(tǒng)的循環(huán)功能進行粗精車，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線，精車的進給路線是由右至左沿零件表面輪廓進給。
二、 加工過程中注意事項
加工過程中毛坯向外伸出長度一定要到位，以免出現(xiàn)撞刀現(xiàn)象；冷卻液要一直澆著，否則容易產(chǎn)生積削留。
三、 程序設計
3.1.1 手工編程
??? (1)手工編程的定義? 手工編程是指主要由人工來完成數(shù)控機床程序編 制各個階段的工作。當被加工零件形狀不十分復雜和程序較短時，普通車床都可以采用手工編程的方法。
??? 對于幾何形狀不太復雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯機會較少，這時用手工編程既經(jīng)濟又及時，因而手工編程被廣泛地應用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。沈陽機床但對于一些復雜零件，特別是具有非圓曲線的表面，或者零件的幾何元素并不復雜，但程序量很大的零件(如一個零件上有許多個孑L或平面輪廓由許多段圓弧組成)，或當銑削輪廓時，數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動補償功能，而只能以刀具中心的運動軌跡進行編程等特殊情況，由于計算相當繁瑣且程序量大，手工編程就難以勝任，即使能夠編出程序來，往往耗費很長時間，而且容易出現(xiàn)錯誤。據(jù)國外統(tǒng)計，當采用手工編程時，一個零件的編程時間與在機床上實際加工時間之比，平均約為30：1，而數(shù)控機床不能開動的原因有20％—30％是由于加工程序編制困難，編程所用時間較長，造成機床停機。普通車床因此，為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機床的利用率，有效地解決各種模具及復雜零件的加工問題，沈陽機床采用手工編制程序已不能滿足要求，而必須采用“自動編制程序”的方法。
??? (2)手工編程的意義? 手工編程的意義在于加工形狀簡單的零件(如直線與直線或直線與圓弧組成的輪廓)時，快捷、簡便；不需要具備特別的條件(價格較高的硬件和軟件等)；對機床操作或程序員不受特殊條件的制約；還具有較大的靈活性和編程費用少等優(yōu)點。
??? 手工編程在目前仍是廣泛采用的編程方式，即使在自動編程高速發(fā)展的將來，手工編程的重要地位也不可取代，仍是自動編程的基礎。在先進的自動編程方法中，許多重要的經(jīng)驗都來源于手工編程，并不斷豐富和推動自動編程的發(fā)展。
??? (3)手工編程的不足? 手工編程既繁瑣、費時，又復雜，普通車床而且容易產(chǎn)生錯誤。其原因是：
??? 1)零件圖上給出的零件形狀數(shù)據(jù)往往比較少，而數(shù)控系統(tǒng)的插補功能要求輸入的數(shù)據(jù)與零件形狀給出的數(shù)據(jù)不一致時，沈陽機床就需要進行復雜的數(shù)學計算，而在計算過程中可能會產(chǎn)生人為的錯誤。
??? 2)加工復雜形面的零件輪廓時，圖樣上給出的是零件輪廓的有關尺寸，而機床實際控制的是刀具中心軌跡。因此，有時要計算出刀具中心運動軌跡的坐標值，這種計算過程也較復雜。對有刀具半徑補償功能的數(shù)控系統(tǒng)，要用到一些刀具補償?shù)闹噶睿⒁嬎愠鲆恍?shù)據(jù)，這些指令的使用和計算過程也比較繁瑣復雜，容易產(chǎn)生錯誤。
??? 3)當零件形狀以抽象數(shù)據(jù)表示時，就失去了明確的幾何形象，普通車床在處理這些數(shù)據(jù)時容易出錯。無論是計算過程中的錯誤，還是處理過程中的錯誤，都不便于查找。
??? 4)手工編程時，編程人員必須對所用機床和數(shù)控系統(tǒng)以及對編程中所用到的各種指令、沈陽機床代碼都非常熟悉。這在編制單臺數(shù)控機床的程序時，矛盾還不突出，可以說不大會出現(xiàn)代碼弄錯問題。但在一個編程人員負責幾臺數(shù)控機床的程序編制工作時，由于數(shù)控機床所用的指令、代碼、程序段格式及其他一些編程規(guī)定不一樣，普通車床所以就給編程工作帶來了易于混淆而出錯的可能性。
3.1.2 自動編程
?? 自動編程是指借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計算機來自動生成零件加工程序的過程。編程人員只需根據(jù)加工對象及工藝要求，借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對加工過程與要求進行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動計算出加工運動軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計算機上可自動地繪出所編程序的圖形及進給軌跡，所以能及時地檢查程序是否有錯，并進行修改，沈陽機床得到正確的程序。
??? 按輸入方式的不同，? 自動編制程序可分為語言數(shù)控自動編程、普通車床圖形交互自動編程和語音提示自動編程等等?，F(xiàn)在我國應用較廣泛的主要是圖形交互式編程。
3.1.3 編程方法的選擇
??? 在數(shù)控機床發(fā)展的過程中，在研制出各種數(shù)控機床的同時，也研制出了各種編程方法。至今，主要有手工編程和自動編程兩種方法，其他方法可視為這兩種方法的擴展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應根據(jù)被加工零件的復雜程度、數(shù)值計算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設備(相應硬件與軟件)以及時間和費用等進行全面考慮，權(quán)衡利弊，予以確定。一般而言，加工形狀簡單的零件，沈陽機床例如點位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時間和費用與用自動編程所需的時間和費用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當被加工零件形狀比較復雜，如復雜的模具，若不采用自動編程，不僅在時間和費用上不合理，普通車床有時甚至用手工編程方法無法完成。
3.2 數(shù)控加工程序的內(nèi)容
3.2.1 常用代碼
（1）快速定位G00
指令格式：G00X(U)__Z(W)__;
指令功能：X軸、Z軸同時從起點以各自的快速移動速度移動到終點，兩軸是以各自獨立的速度移動，短軸先到達終點，長軸獨立移動剩下的距離，其合成軌跡不一定是直線。
指令說明：G00為初態(tài)G指令
（2）直線插補G01
指令格式：G01 X（U）__Z(W)__F__；
指令功能：運動軌跡為從起點到終點的一條直線。
指令說明：G01為模態(tài)G指令
（3）圓弧插補G02、G03
指令格式G02/G03 X(U)__Z(W)__ R/(J__K__)
指令功能：G02指令運動軌跡從起點到終點的順時針（后刀座坐標系）/逆時針（前刀座坐標系）圓弧。
G03指令運動軌跡為從起點到終點逆時針（后刀座坐標系）/順時針（前刀座坐標系）圓弧。
指令說明：G02、G03為模態(tài)G指令。
（4）復合循環(huán)指令
1）軸向粗車循環(huán)G71
指令格式：G71 U(Δd) R(e) F__ S__ T__; (1)
G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw); (2)
N(ns)………………；
………………
N (nf)………………；
指令意義：G71指令分為三個部分：
（1）：給定粗車時的切削量、退刀量和切削速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具功能的程序段：
（2）：給定定義精車軌跡的程序段區(qū)間、精車余量的程序段；
（3）：定義精車軌跡的若干連續(xù)的程序段，執(zhí)行G71時，這些程序段僅用于計算粗車的軌跡，實際并未被執(zhí)行。
2）精加工循環(huán)G70
指令格式：G70 P(ns) Q(nf);
指令功能：刀具從起點位置沿著ns—nf程序段給出的工件精加工軌跡進行精加工。
其中：ns: 精車軌跡的第一個程序段的程序段號；
nf: 精車軌跡的最后一個程序段的程序段號；
3）多重螺紋切削循環(huán)G76
指令格式：G76 P(m) (r) (a) Q(Δdmin) R(d);
G76 X(U)__ Z(W)__ R(i) P(k) Q(Δd) F(I)__;
指令功能：通過多次螺紋粗車、螺紋精車完成規(guī)定牙高（總切深）的螺紋加工，如果定義的螺紋角度不為0度，螺紋的切入點由螺紋牙頂逐步移至螺紋牙底，使得相鄰兩牙螺紋的夾角為規(guī)定的螺紋角度。G76指令可加工帶螺紋退尾的直螺紋和錐螺紋，可實現(xiàn)單側(cè)刀刃螺紋切削，吃刀量逐漸減少，有利于保護刀具、提高螺紋精度。G76指令不能加工端面螺紋。
3.2.1 零件加工程序
O0001;
T0101;
M03S500;
M08;
G00X47Z2;
G71U1R0.2;
G71P10Q20U0.25W0.25F100;
N10 G00X14;
GO1Z0F50;
G01X34F30;
Z-36;
X40;
N20 Z-44;
G00X100;
Z100;
T0202;
M03S500;
G00X0Z2;
G71U1R0.2;
G71P30Q40U-0.25W0.25F100;
N30 G01Z0F100;
X22F30;
X20Z-1;
Z-40;
G00X0
N40 Z100;
M03S800;
G00X0Z2;
G70P30Q40;
T0101;
M03S800;
G00X47Z2;
G70P10Q20;
G00X100Z100;
T0303;
M03S300;
G00X42Z-36;
G01X33F20;
X42;
G00Z-42;
G01X0F30;
G0X100;
Z100;
M00; 零件掉頭
T0101;
M03S500;
M08;
G00X42Z1;
G01X0F50;
Z0F20;
X42F15;
G00X100Z100;
M05;
M09;
M30;
致謝
這段時間的學習、工作，我發(fā)現(xiàn)了在做工作中自己的許多不足，認識到了知識的重要性體會到只有不斷的充實自己，才能在今后工作、生活中獲得更多的收獲。非常感謝在論文中給與我極大幫助的指導老師，感謝他在百忙中查閱我的論文提出來寶貴的意見，給了我很大的啟發(fā)，并在我完成論文過程中耐心地指導，使這篇論文條理更加清晰。
感謝院系領導對我的關懷和重視，使我得以發(fā)揮自己的特長，找到人生的價值同時，感謝學校具遠瞻性的規(guī)劃與教育，給予我們良好 的學習環(huán)境，并提供給我們對學業(yè)及個人生涯發(fā)展的多元信息，幫助我們成長。
特別感謝恩師的諄諄教導，他的細心指導與斧正，對于論文。架構(gòu)啟迪，及其內(nèi)容的細心斟酌與指導，十分辛勞。
最后感謝三年來陪伴我一起的同學們，伙伴們，所有的歡笑和淚水、成功和失敗、驕傲和苦惱，我們曾一起分享；那是我們青春中最燦爛的一頁，最輝煌的回憶，而回憶中的每個人，都是栩栩如生的，這些都將是我一生的財富。三年時間雖然很短暫，但它必將在我拉記憶里永恒。
參考文獻
[1] 吳國華《金屬切削機床》[第二版],北京:機械工業(yè)出版社,2001.2.?
[2] 余英良《數(shù)控加工編程及操作》北京:高等教育出版社，2005.1
[3] 陸劍中 孫家寧《金屬切削原理與刀具》北京:機械工業(yè)出版社,2001.4
[4] 倪森壽《機械制造工藝基礎》北京:教育出版社，2005.3
[5] 劉守勇《機械制造工藝與機床夾具》北京: 機械工業(yè)出版社,2000.