数控专业论文范文.doc

1、毕 业 论 文论 文 题 目 ： 调 头 加 工 轴 数 控 加 工 工 艺 设 计姓 名 ： 刘 炳 伟 学 号 ： 200903023219 系 部 ： 机 电 系 专 业 ： 数 控 技 术 班 级 ： 0902 指 导 教 师 ： 赵 萍 2012 年 05 月 02 日济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文1目 录1 绪 论 .31.1 数 控 加 工 技 术 的 概 论 .31.1.1 数 控 技 术 .32 数 控 加 工 工 艺 .52.1 数 控 加 工 工 艺 内 容 的 选 择 .52.1.1 选 择 适 合 数 控 加 工 的 零 件 .52.2

2、 数 控 加 工 工 艺 的 主 要 内 容 .53 具 体 零 件 加 工 .73.1 零 件 图 工 艺 分 析 .73.2 确 定 工 件 的 定 位 与 装 夹 方 案 .83.3 确 定 走 刀 顺 序 及 走 刀 路 线 .93.4 切 削 用 量 的 选 择 .113.5 数 控 加 工 工 艺 文 件 的 填 写 .114 数 控 加 工 程 序 .135.1 输 入 零 件 加 工 程 序 .17结 论 .18参 考 文 献 .19致 谢 .20济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文2摘 要本 次 设 计 主 要 是 对 数 控 加 工 工 艺 进 行

3、 分 析 与 具 体 零 件 图 的 加 工 ， 首 先 对 数 控 加 工技 术 进 行 了 简 单 的 介 绍 ， 然 后 根 据 零 件 图 进 行 数 控 加 工 分 析 。 第 一 ， 根 据 本 零 件 材 料的 加 工 工 序 、 切 削 用 量 以 及 其 他 相 关 因 素 选 用 刀 具 及 刀 柄 和 零 件 的 轮 廓 特 点 确 定 需 要 7把 刀 具 分 别 为 外 圆 粗 车 刀 、 外 圆 精 车 刀 、 外 切 槽 刀 、 外 螺 纹 刀 、 内 镗 孔 刀 、 内 切 槽 刀 。第 二 ， 针 对 零 件 图 图 形 进 行 编 制 程 序 ， 此 零 件

4、 为 轴 类 零 件 ， 外 轮 廓 由 直 线 、 圆 弧 和 螺纹 组 成 ， 零 件 的 里 面 要 镗 出 一 个 锥 孔 ， 在 加 工 过 程 中 ， 工 件 需 要 调 头 钻 孔 再 镗 孔 ， 第三 ， 早 钻 孔 对 刀 时 要 先 回 参 考 点 ， 要 以 孔 中 心 作 为 对 刀 点 ， 刀 具 的 位 置 要 以 此 来 找 正 ，使 刀 位 点 与 换 刀 点 重 合 。关 键 词 ： 刀 具 的 确 定 、 走 刀 路 线 的 选 择 、 刀 具 的 对 刀 点 、 工 件 的 定 位济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文3前 言数 控

5、 加 工 是 机 械 制 造 中 的 先 进 的 加 工 技 术 是 一 种 高 效 率 ， 高 精 度 与 高 柔 性 特 点 的 自动 加 工 方 法 ， 数 控 加 工 技 术 可 有 效 解 决 复 杂 、 精 密 、 小 批 多 变 零 件 的 加 工 问 题 ， 充 分 适应 了 现 代 化 生 产 的 需 要 ， 制 造 自 动 化 是 先 进 制 造 技 术 的 重 要 组 成 部 分 ， 其 核 心 技 术 是 数控 技 术 ， 数 控 技 术 是 综 合 计 算 机 、 自 动 技 术 、 自 动 检 测 及 精 密 机 械 等 高 新 技 术 的 产 物 ，它 的 出 现

6、 及 所 带 来 的 巨 大 利 益 ， 已 引 起 了 世 界 各 国 技 术 与 工 业 界 的 普 遍 重 视 ， 目 前 ， 国内 数 控 机 床 使 用 越 来 越 普 及 ， 如 何 提 高 数 控 加 工 技 术 水 平 已 成 为 当 务 之 急 ， 随 着 数 控 加工 的 日 益 普 及 ， 越 来 越 多 的 数 控 机 床 用 户 感 到 ， 数 控 加 工 工 艺 掌 握 的 水 平 是 制 约 手 工 编程 与 CAD/CAM 集 成 化 自 动 编 程 质 量 的 关 键 因 素 。数 控 加 工 工 艺 是 数 控 编 程 与 操 作 的 基 础 ， 合 理 的

7、 工 艺 是 保 证 数 控 加 工 质 量 发 挥 数 控 机床 的 前 提 条 件 ， 从 数 控 加 工 的 实 用 角 度 出 发 ， 以 数 控 加 工 的 实 际 生 产 为 基 础 ， 以 掌 握 数控 加 工 工 艺 为 目 标 ， 在 介 绍 数 控 加 工 切 削 基 础 ， 数 控 机 床 刀 具 的 选 用 ， 数 控 加 工 的 定 位与 装 夹 以 及 数 控 加 工 工 艺 基 础 等 基 本 知 识 的 基 础 上 ， 分 析 了 数 控 车 削 的 加 工 工 艺 。济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文41 绪 论1.1 数 控 加

8、工 技 术 的 概 论1.1.1 数 控 技 术数 控 技 术 是 本 世 纪 中 期 发 展 起 来 的 机 床 控 制 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 。这 里 先 介 绍 “数 控 ”， “数 控 机 床 ”,“数 控 系 统 ”等 基 本 概 念 。（ 1） 数 控 与 数 控 车 床数 控 是 数 字 控

9、 制 的 简 称 ， 英 文 为 Numerical Control， 简 称 NC。 数 控(Numerical Control,NC 数 字 控 制 )是 指 用 数 字 、 文 字 和 符 号 组 成 的 数 字 指 令 来 实 现 一台 或 多 台 机 械 设 备 动 作 控 制 的 技 术 。 它 所 控 制 的 通 常 是 位 置 、 角 度 、 速 度 等 机 械 量 和 与机 械 能 量 流 向 有 关 的 开 关 量 。 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

10、式 数 据 载 体 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 。

11、 现 在 ， 数 控 技 术 也 叫 计 算 机 数 控 技 术 (Computer Numerical Control )数 控 机 床 （ Numerical Control MACHINE TOOLS)技 术 密 集 度 及 自 动 化 程 度 很 高 的机 电 一 体 化 加 工 设 备 。 简 单 地 说 就 是 采 用 了 数 控 技 术 的 机 床 ， 或 者 说 是 装 备 了 数 控 系 统的 机 床 。 国 际 定 义 为 ： 数 控 机 床 是 一 种 有 程 序 控 制 的 机 床 。 该 系 统 能 逻 辑 地 处 理 具 有 特定 代 码 和 其 他 的 符 号 编

12、 码 指 令 规 定 的 程 序 。（ 2） 数 控 系 统数 控 系 统 是 数 字 控 制 系 统 简 称 ， 英 文 名 称 为 Numerical Control System， 早 期是 由 硬 件 电 路 构 成 的 称 为 硬 件 数 控 （ Hard NC） ， 1970 年 代 以 后 ， 硬 件 电 路 元 件 逐 步 由专 用 的 计 算 机 代 替 称 为 计 算 机 数 控 系 统 。 济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文5（ 3） 计 算 机 控 制 系 统计 算 机 数 控 （ Computerized numerical control

13、,简 称 CNC） 系 统 是 用 计 算 机 控制 加 工 功 能 ， 实 现 数 值 控 制 的 系 统 。 CNC 系 统 根 据 计 算 机 存 储 器 中 存 储 的 控 制 程 序 ， 执行 部 分 或 全 部 数 值 控 制 功 能 ， 并 配 有 接 口 电 路 和 伺 服 驱 动 装 置 的 专 用 计 算 机 系 统 。（ 4） 数 控 加 工数 控 加 工 是 根 据 零 件 图 样 及 工 艺 要 求 等 原 始 条 件 编 制 零 件 数 控 加 工 程 序 ， 输 入 数控 系 统 ， 控 制 数 控 机 床 中 刀 具 与 工 件 的 相 对 运 动 ， 从 而

14、完 成 零 件 加 工 。（ 5） 数 控 程 序数 控 程 序 或 零 件 是 输 入 数 控 系 统 中 的 ， 使 数 控 机 床 执 行 一 个 确 定 加 工 任 务 的 具 有特 定 代 码 和 编 程 的 一 系 列 指 令 。（ 6） 数 控 编 程数 控 编 程 是 指 生 成 用 数 控 机 床 进 行 零 件 加 工 的 数 控 程 序 的 过 程 。济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文62 数 控 加 工 工 艺2.1 数 控 加 工 工 艺 内 容 的 选 择2.1.1 选 择 适 合 数 控 加 工 的 零 件虽 然 数 控 机 床 具 有

15、 高 精 度 ， 高 柔 性 ， 高 效 率 等 优 点 。 但 不 是 所 有 的 零 件 都 适 合 数控 机 床 加 工 的 。 一 般 可 分 为 三 类 ：（ 1） 最 适 合 类1.形 状 复 杂 ， 加 工 精 度 要 求 高 通 用 机 床 无 法 加 工 或 很 难 保 证 加 工 质 量 的 零 件 ；2.具 有 复 杂 曲 线 或 曲 面 轮 廓 的 零 件 ；3.具 有 难 测 量 ， 难 控 制 进 给 ， 尺 寸 行 腔 的 壳 体 或 盒 型 零 件 ；4.必 须 在 一 次 装 夹 中 完 成 镗 ， 绞 或 攻 丝 等 多 道 工 序 的 加 工 零 件 ；（

16、 2） 较 适 合 类1.零 件 价 值 高 ， 在 普 通 机 床 上 加 工 容 易 受 人 工 因 素 干 扰 而 影 响 质 量 ， 从 而 造 成较 大 经 济 损 失 的 零 件 ；2.在 通 用 机 床 上 加 工 时 必 须 制 造 复 杂 专 用 工 装 的 零 件 ；3.在 通 用 机 床 上 需 要 做 长 时 间 调 整 的 零 件 ；4.需 要 多 次 更 改 设 计 才 能 定 型 的 零 件 ；（ 3） 不 适 合 类1.生 产 大 批 量 的 零 件 ；2.装 夹 困 难 的 零 件 ；3.加 工 余 量 不 稳 定 ， 而 且 数 控 机 床 上 无 法 在

17、线 检 测 系 统 可 自 动 调 整 零 件 坐 标 位置 的 零 件 ；4.必 须 用 特 定 的 加 工 工 艺 装 备 协 调 加 工 的 零 件 ；2.2 数 控 加 工 工 艺 的 主 要 内 容1 选 择 适 合 在 数 控 上 加 工 的 零 件 ， 确 定 工 序 内 容 。济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文72 分 析 加 工 零 件 的 图 纸 ， 明 确 加 工 内 容 及 技 术 要 求 ， 确 定 加 工 方 案 ， 制 定 数 控加 工 路 线 ， 如 工 序 的 划 分 、 加 工 顺 序 的 安 排 、 非 数 控 加 工 工 序

18、的 衔 接 等 。 设 计 数 控 加工 工 序 ， 如 工 序 的 划 分 、 刀 具 的 选 择 、 夹 具 的 定 位 与 安 装 、 切 削 用 量 的 确 定 、 走 刀 路线 的 确 定 等 等 。3 调 整 数 控 加 工 工 序 的 程 序 。 如 对 刀 点 、 换 刀 点 的 选 择 、 刀 具 的 补 偿 。4 分 配 数 控 加 工 中 的 容 差 。5 处 理 数 控 机 床 上 部 分 工 艺 指 令3 具 体 零 件 加 工3.1 零 件 图 工 艺 分 析如 图 所 示 零 件 便 面 由 柱 面 ， 圆 锥 面 ， 顺 圆 弧 ， 逆 圆 弧 及 外 螺 纹

19、构 成 ， 外 螺 纹 绞 复 杂其 中 多 个 直 径 尺 寸 由 较 高 的 精 度 ， 表 面 粗 糙 ， 零 件 图 尺 寸 编 注 完 整 ， 符 合 数 控 加 工 尺 寸标 注 要 求 ， 轮 廓 描 述 清 楚 完 整 ， 零 件 材 料 为 45 钢 ， 毛 胚 为 直 径 60mm*122mm（ 1） 刀 具 选 择 ：济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文8(1) 选 用 5mm 中 心 钻 钻 削 中 心 孔 。(2) 粗 车 及 平 端 面 选 用 90硬 质 合 金 右 偏 刀 ， 为 防 止 副 后 刀 面 与 工 件 轮 廓 干 涉 ，副

20、 偏 角 不 宜 太 小 ， 选 Kr=35。(3) 为 减 少 刀 具 数 量 和 换 刀 次 数 ， 精 车 和 车 螺 纹 选 用 硬 质 合 金 60外 螺 纹 车 刀 ，刀 尖 圆 弧 半 径 应 小 于 轮 廓 最 小 圆 角 半 径 ， 取 re=0.15 0.2mm 。数 控 刀 具 的 选 择 和 切 削 用 量 的 确 定 是 数 控 加 工 工 艺 中 的 重 要 内 容 ， 它 不 仅 影 响 数控 机 床 的 加 工 效 率 ， 而 且 直 接 影 响 加 工 质 量 。 刀 具 的 选 择 是 在 数 控 编 程 的 人 机 交 互 状 态下 进 行 的 。 应 根

21、 据 机 床 的 加 工 能 力 、 工 件 材 料 的 性 能 、 加 工 工 序 、 切 削 用 量 以 及 其 它 相关 因 素 正 确 选 用 刀 具 及 刀 柄 。 刀 具 选 择 总 的 原 则 是 ： 安 装 调 整 方 便 、 刚 性 好 、 耐 用 度 和精 度 高 。 在 满 足 加 工 要 求 的 前 提 下 ， 尽 量 选 择 较 短 的 刀 柄 ， 以 提 高 刀 具 加 工 的 刚 性 。 选 取 刀 具 时 ， 要 使 刀 具 的 尺 寸 与 被 加 工 工 件 的 表 面 尺 寸 相 适 应 。 生 产 中 ， 平 面零 件 周 边 轮 廓 的 加 工 ， 常

22、采 用 立 铣 刀 ； 铣 削 平 面 时 ， 应 选 硬 质 合 金 刀 片 铣 刀 ； 加 工 凸 台 、凹 槽 时 ， 选 高 速 钢 立 铣 刀 ； 加 工 毛 坯 表 面 或 粗 加 工 孔 时 ， 可 选 取 镶 硬 质 合 金 刀 片 的 玉 米铣 刀 ； 对 一 些 立 体 型 面 和 变 斜 角 轮 廓 外 形 的 加 工 ， 常 采 用 球 头 铣 刀 、 环 形 铣 刀 、 锥 形 铣刀 和 盘 形 铣 刀 。 在 进 行 自 由 曲 面 (模 具 )加 工 时 ， 由 于 球 头 刀 具 的 端 部 切 削 速 度 为 零 ， 因 此 ， 为保 证 加 工 精 度 ，

23、切 削 行 距 一 般 采 用 顶 端 密 距 ， 故 球 头 常 用 于 曲 面 的 精 加 工 。 而 平 头 刀 具在 表 面 加 工 质 量 和 切 削 效 率 方 面 都 优 于 球 头 刀 ， 因 此 ， 只 要 在 保 证 不 过 切 的 前 提 下 ， 无论 是 曲 面 的 粗 加 工 还 是 精 加 工 ， 都 应 优 先 选 择 平 头 刀 。 另 外 ， 刀 具 的 耐 用 度 和 精 度 与 刀具 价 格 关 系 极 大 ， 必 须 引 起 注 意 的 是 ， 在 大 多 数 情 况 下 ， 选 择 好 的 刀 具 虽 然 增 加 了 刀 具成 本 ， 但 由 此 带

24、来 的 加 工 质 量 和 加 工 效 率 的 提 高 ， 则 可 以 使 整 个 加 工 成 本 大 大 降 低 。 在 加 工 中 心 上 ， 各 种 刀 具 分 别 装 在 刀 库 上 ， 按 程 序 规 定 随 时 进 行 选 刀 和 换 刀 动作 。 因 此 必 须 采 用 标 准 刀 柄 ， 以 便 使 钻 、 镗 、 扩 、 铣 削 等 工 序 用 的 标 准 刀 具 迅 速 、 准 确地 装 到 机 床 主 轴 或 刀 库 上 去 。 编 程 人 员 应 了 解 机 床 上 所 用 刀 柄 的 结 构 尺 寸 、 调 整 方 法 以及 调 整 范 围 ， 以 便 在 编 程 时

25、 确 定 刀 具 的 径 向 和 轴 向 尺 寸 。 目 前 我 国 的 加 工 中 心 采 用 TSG工 具 系 统 ， 其 刀 柄 有 直 柄 （ 3 种 规 格 ） 和 锥 柄 （ 4 种 规 格 ） 2 种 ， 共 包 括 16 种 不 同 用 途的 刀 柄 。 在 经 济 型 数 控 机 床 的 加 工 过 程 中 ， 由 于 刀 具 的 刃 磨 、 测 量 和 更 换 多 为 人 工 手 动 进 行 ， 占 用辅 助 时 间 较 长 ， 因 此 ， 必 须 合 理 安 排 刀 具 的 排 列 顺 序 。 一 般 应 遵 循 以 下 原 则 ： 尽 量 减少 刀 具 数 量 ； 一

26、把 刀 具 装 夹 后 ， 应 完 成 其 所 能 进 行 的 所 有 加 工 步 骤 ； 粗 精 加 工 的 刀具 应 分 开 使 用 ， 即 使 是 相 同 尺 寸 规 格 的 刀 具 ； 先 铣 后 钻 ； 先 进 行 曲 面 精 加 工 ， 后济 南 工 程 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 论 文9进 行 二 维 轮 廓 精 加 工 ； 在 可 能 的 情 况 下 ， 应 尽 可 能 利 用 数 控 机 床 的 自 动 换 刀 功 能 ， 以提 高 生 产 效 率 等 。3.2 确 定 工 件 的 定 位 与 装 夹 方 案工 件 的 定 位 与 基 准 应 与 设 计 基 准

27、 保 持 一 致 ， 应 防 止 过 定 位 ， 对 与 箱 体 工 件 最 好 选 择“一 面 两 销 ”作 为 定 位 基 准 ， 定 位 基 准 在 数 控 机 床 上 要 仔 细 找 正 。由 于 这 个 工 件 是 个 实 心 轴 ， 末 端 要 镗 一 个 30 的 锥 孔 ， 因 轴 的 长 度 不 是 很 长 ， 所以 采 用 工 件 的 右 端 面 和 48 的 外 圆 作 定 位 基 准 ， 使 用 普 通 三 爪 卡 盘 夹 紧 工 件 ， 取 工 件 的右 端 面 中 心 为 工 件 坐 标 的 原 点 ， 对 刀 点 在 （ 100.1000） 处 。在 数 控 车

28、床 上 工 件 定 位 安 装 的 基 本 原 则 与 普 通 机 床 相 同 。 工 件 的 装 夹 方 法 影 响 工件 的 加 工 精 度 和 效 率 ， 为 了 充 分 发 挥 数 控 机 床 的 工 作 特 点 ， 在 装 夹 工 件 时 ， 应 考 虑 以 下几 种 因 素 ：1.尽 可 能 采 用 通 用 夹 具 ， 必 须 时 才 设 计 制 造 专 用 夹 具 ；2.结 构 设 计 要 满 足 精 度 要 求 ；3.易 于 定 位 和 装 夹 ；4.易 于 切 削 的 清 理 ；5.抵 抗 切 削 力 由 足 够 的 刚 度 ；3.3 确 定 走 刀 顺 序 及 走 刀 路 线走 刀 路 线 是 指 数 控 加 工 过 程 中 刀 具 相 对 于 被 加 工 件 的 运 动 轨 迹 和 方 向 。 加 工 路 线 的合 理 选 择 是 非 常 重 要 的 ， 因 为 它 与 零 件 的 加 工 精 度 和 表 面 质 量 密 却 相 关 。 在 确 定 走 刀 路线 是 主 要 考 虑 下 列 几 点 : 1） 保 证 零 件 的 加 工 精 度 要 求 。2） 方 便 数 值 计 算 ， 减 少 编 程 工 作 量 。3） 寻 求 最 短 加 工 路 线 ， 减 少 空 刀 时 间 以 提 高 加 工 效 率 。