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****職業(yè)技術(shù)學(xué)院（畢業(yè)）設(shè)計
畢業(yè)設(shè)計（論文）
系 部：
專 業(yè) ：
班 級：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)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(shù)學(xué)院
畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）課 題 任 務(wù) 書
畢業(yè)設(shè)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(shè)計(論文)工作自****年*****月****日起至****年***月***日止
二.畢業(yè)設(shè)計(論文)進(jìn)行地點 ：********
三.畢業(yè)設(shè)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(shè)計型）：圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須用工程字書寫。提倡學(xué)生用計算機(jī)繪圖。
（3）曲線圖表要求（工程設(shè)計型）：所有曲線、圖表、線路圖、流程圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)徒手畫，必須按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)或工程要求采用計算機(jī)繪制。
（4）編排格式要求：論文外形尺寸以A4紙為準(zhǔn)。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(jìn)行排版：題目和標(biāo)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(biāo)題序號一律用阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明；正文中標(biāo)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(dǎo)教師（含電子稿），1份準(zhǔn)備答辯用。
四、教師指定的主要參考文獻(xiàn)
1 數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)維修技術(shù)與實例[M】．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001
2 徐衡、數(shù)控機(jī)床維修[M】．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)工業(yè)出版社，2005
3 龔仲華．?dāng)?shù)控機(jī)床故障診斷與維修．大連:大連理工大學(xué)出版社,2004
目 錄
封面……………………………………………………………1
本人聲明………………………………………………………2
課題任務(wù)書……………………………………………………3
目錄……………………………………………………………4
標(biāo)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(shè)計…………………………………………………9
4． 致謝……………………………………………………15
5． 參考文獻(xiàn)………………………………………………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(guān)鍵詞：工藝分析、注意事項、程序設(shè)計。
前言
數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造業(yè)的核心設(shè)備，體現(xiàn)了現(xiàn)代機(jī)床技術(shù)水平，是現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)工藝水平的重要標(biāo)志，是關(guān)系國計民生、國防尖端建設(shè)的必備設(shè)備，同時它也是現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)備，機(jī)床數(shù)控化是整個制造業(yè)自動化的基礎(chǔ)和物質(zhì)保障。工業(yè)化國家經(jīng)濟(jì)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(jì)有決定性的影響，而發(fā)展機(jī)床業(yè)是發(fā)展制造業(yè)的根本。
數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)械運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)。數(shù)控加工又是效率、質(zhì)量的代表，是先進(jìn)制造技術(shù)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(fù)定位，所以再第二次定位時應(yīng)該嚴(yán)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(yīng)保證此跳動，并保證20的位置尺寸在正負(fù)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(jī)床來進(jìn)行其他尺寸的加工，另外圓柱面上直徑為5的孔設(shè)計鉆模在鉆床上進(jìn)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(jìn)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(yuǎn)的順序進(jìn)行，即先從右到左進(jìn)行粗車，然后從右至左進(jìn)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(shè)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(yù)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(shè)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(jìn)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(yùn)用數(shù)控系統(tǒng)的循環(huán)功能進(jìn)行粗精車，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進(jìn)給路線，精車的進(jìn)給路線是由右至左沿零件表面輪廓進(jìn)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(shè)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(jī)床程序編 制各個階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)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(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計算也比較簡單，出錯機(jī)會較少，這時用手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時，因而手工編程被廣泛地應(yīng)用于形狀簡單的點位加工及平面輪廓加工中。沈陽機(jī)床但對于一些復(fù)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(fù)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(dāng)銑削輪廓時，數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能，而只能以刀具中心的運(yùn)動軌跡進(jìn)行編程等特殊情況，由于計算相當(dāng)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(fèi)很長時間，而且容易出現(xiàn)錯誤。據(jù)國外統(tǒng)計，當(dāng)采用手工編程時，一個零件的編程時間與在機(jī)床上實際加工時間之比，平均約為30：1，而數(shù)控機(jī)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(jī)床停機(jī)。普通車床因此，為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機(jī)床的利用率，有效地解決各種模具及復(fù)雜零件的加工問題，沈陽機(jī)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(jī)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(fèi)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(chǔ)。在先進(jìn)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(fèi)時，又復(fù)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(bǔ)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(jī)床就需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計算，而在計算過程中可能會產(chǎn)生人為的錯誤。
??? 2)加工復(fù)雜形面的零件輪廓時，圖樣上給出的是零件輪廓的有關(guān)尺寸，而機(jī)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(yùn)動軌跡的坐標(biāo)值，這種計算過程也較復(fù)雜。對有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，要用到一些刀具補(bǔ)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(fù)雜，容易產(chǎn)生錯誤。
??? 3)當(dāng)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(jī)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(jī)床代碼都非常熟悉。這在編制單臺數(shù)控機(jī)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(fù)責(zé)幾臺數(shù)控機(jī)床的程序編制工作時，由于數(shù)控機(jī)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(jī)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(jìn)行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動計算出加工運(yùn)動軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計算機(jī)上可自動地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌跡，所以能及時地檢查程序是否有錯，并進(jìn)行修改，沈陽機(jī)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。現(xiàn)在我國應(yīng)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(jī)床發(fā)展的過程中，在研制出各種數(shù)控機(jī)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(kuò)展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應(yīng)根據(jù)被加工零件的復(fù)雜程度、數(shù)值計算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設(shè)備(相應(yīng)硬件與軟件)以及時間和費(fèi)用等進(jìn)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(jī)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(fèi)用與用自動編程所需的時間和費(fèi)用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當(dāng)被加工零件形狀比較復(fù)雜，如復(fù)雜的模具，若不采用自動編程，不僅在時間和費(fèi)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(dú)立的速度移動，短軸先到達(dá)終點，長軸獨(dú)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(bǔ)G01
指令格式：G01 X（U）__Z(W)__F__；
指令功能：運(yùn)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(bǔ)G02、G03
指令格式G02/G03 X(U)__Z(W)__ R/(J__K__)
指令功能：G02指令運(yùn)動軌跡從起點到終點的順時針（后刀座坐標(biāo)系）/逆時針（前刀座坐標(biāo)系）圓弧。
G03指令運(yùn)動軌跡為從起點到終點逆時針（后刀座坐標(biāo)系）/順時針（前刀座坐標(biāo)系）圓弧。
指令說明：G02、G03為模態(tài)G指令。
（4）復(fù)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(jìn)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(hù)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(xué)習(xí)、工作，我發(fā)現(xiàn)了在做工作中自己的許多不足，認(rèn)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(dǎo)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(dǎo)，使這篇論文條理更加清晰。
感謝院系領(lǐng)導(dǎo)對我的關(guān)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(xué)校具遠(yuǎn)瞻性的規(guī)劃與教育，給予我們良好 的學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供給我們對學(xué)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(dǎo)，他的細(xì)心指導(dǎo)與斧正，對于論文。架構(gòu)啟迪，及其內(nèi)容的細(xì)心斟酌與指導(dǎo)，十分辛勞。
最后感謝三年來陪伴我一起的同學(xué)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(xiàn)
[1] 吳國華《金屬切削機(jī)床》[第二版],北京:機(jī)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(jī)械工業(yè)出版社,2001.4
[4] 倪森壽《機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)》北京:教育出版社，2005.3
[5] 劉守勇《機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具》北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,2000.