1、江苏城市职业学院毕 业 论 文课题名称 内螺纹深槽椭圆头心轴加工 姓 名 王荣飞 学 号 080503350403 专 业 数控 班 级 08 数控 指导老师 季建华 2011 年 3 月1 2前言数控机床（Numerical Control Machine Tools）是用数字代码形式的信息（程序指令） ，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的，其大致如下：1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是
2、提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管原件。1959年，数控装置采用了晶体管原件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心（MC Ma-chaaning Center） ，使数控装置进入第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促使了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统（简称 DNC） ，又称群控系统，采用小型计算机控制的计算机数控系统（简称 CNC）
3、，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机（简称MNC） ，这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现可能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置予趋小型化，可以直接安装在机床上，数控机床的自动化程度进一步提高，具有监控刀具和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机位控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络制造。1 3目 录前言-2摘要-4第一章 绪论-5一、数控车床的简介-5二、本论文研究的目的及意义-5第
4、二章数控车床的概况-6一、 数控车床的组成和工作原理-6二、 数控车床的分类-7三、 数控车床的主要功能和加工特点-10四、 数控加工在机械制造中的地位和作用-12第三章数控加工的准备阶段-14一、 数控加工刀具的要求-14二、 装夹方式和夹具的选择-15三、 数控车床安全操作规程-16第四章 实例加工-17一、 零件图纸-17二、 材料的选择-17三、 基准的选择-17四、 零件的加工工艺性分析-19五、 编制数控技术文档-21六、 编制程序-23 七、 零件的试加工与优化-26 毕业设计总结-28参考文献-291 4摘 要数控机床集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通
5、信技术于一体，是典型的机电一体化产品，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式，使世界制造业的格局发生了巨大变化。现代的 CADCAM、FMS、CIMS 等，都是建立在数控技术之上。数控技术水平的高低已成为衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。数控系统是数控机床的控制部分，数控系统包括 CNC 装置、主轴及进给伺服驱动装置，以及主轴电动机、进给电动机和与其相关的检测反馈元件。一个数控系统性能的好坏是与上述各个环节的性能密切相关的。为了达到一定的精度要求，本次设计对进给伺服系统采用了开环控制。用
6、直流伺服电机做执行部件。通过PWM 调速系统来控制电机；利用 LM629 驱动 PWM；采用编码盘作为主轴的速度检测元件来构成精度较高的半闭环控制。在科技迅猛发展的今天，随着自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。因此，数控机床能够解决普通机床难于胜任的问题。关键词：数控机床 ，数控系统，伺服单元，半闭环控制，主轴1 5第一章 绪论一 数控车床的简介数控车床即装备了数控系统的车床。由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔
7、性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。 数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的 C 轴功能，并能与 X 轴或 Z 轴联动，控制轴除 X、Z、C 轴之外，还可具有 Y 轴。可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。二 本论文研究的目的及意义 使我们了解
8、数控车床的加工工艺范围、特点、方式、及加工对象，掌握常用刀具的选用、夹具的使用等。通过对数控技术的发展，极大地改变了人们的制造手段和方法，本文通过对数控车床及数控系统的介绍和典型车床零件的加工规程的分析从而进一步提高对数控车床的认识程度，并掌握车床零件加工的规程。1 6第二章 数控车床的概况 一 数控车床的组成及工作原理1 数控车床组成1）控制介质 常用的控制介质有穿孔带,磁带和磁盘等.信息是以代码的形式按规定的格式存储的.代码分别表示十进制的数字,字母或符号.数控机床加工程序的编制简称数控编程. 2）输入装置 输入装置的作用是将控制介质(信息载体)上的数控代码传递并存入数控系统内.根据控制介
9、质的不同,输入装置可以是光电阅读机,磁带机或软盘驱动器等.数控加工程序也可通过键盘,用手工方式直接输入数控系统. 3）数控装置 数控装置是数控机床的中枢.数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序,经过数控装置它的逻辑电路或系统软件进行编译,运算和逻辑处理后,输出各种控制信息和指令,控制机床各部分的工作,使其进行规定的有序运动和动作. 4）驱动装置和检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息,经功率放大后,严格按照指令信息的要求驱动机床的移动部件,以加工出符合图样要求的零件. 驱动装置包括控制器(含功率放大器)和执行机构两大部分.目前大都采用直流或交流伺服电动机作为
10、执行机构.检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来,经反馈系统输入到机床的数控装置中.数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较,控制驱动装置按指令设定值运动.5）辅助控制装置 辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号,经过编译,逻辑判别和运算,再经功率放大后驱动相应的电器,带动机床的机械,液压,气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作. 1 76）机床本体 由主轴传动装置,进给传动装置,床身,工作台以及辅助运动装置,液压气动系统,润滑系统,冷却装置等组成. 数控原理涉及到的内容特别多：如数控系统的总成，结构、机床插补运行的过程、位置反馈检测的过程、原理电机的种类、工
11、作特性等、PLC 的工作方式！简言之就是：工作原理是数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作，如刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。2 车床的工作原理如下：分析加工图纸，编写加工程序，然后输入到电脑装置，经过私服系统和辅助控制装置反应给机床，加工成零件。1）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。2）用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行 CAD/CAM 工作，直接生成零件的加工程序文件。3）将加工程序的内
12、容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上。4）通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（MCU） 。5）数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。6）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动铣床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。二 数控车床的分类1、按加工工艺方法分类1）金属切削类数控机床1 8与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控
13、铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和
14、占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。2）特种加工类数控机床除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。3）板材加工类数控机床常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。2、按控制运动轨迹分类1）点位控制数控机床点位控制数控机床的特点是机床移动部件只能实现由一个位置到另一个位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值
15、，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。2）直线控制数控机床1 9直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种
16、直线控制数控机床。数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。3）轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为
17、复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。3、按驱动装置的特点分类1）开环控制数控机床这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单
18、向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。1 10开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。2）闭环控制数控机床闭环控制数控机床是在机床移动部件上直接安装直线位移检测装置，直接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动
19、部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。3）半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件 A 和光电编码盘 B 可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，
20、用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。4）混合控制数控机床将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：1 11（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路
21、。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中 A是速度测量元件（如测速发电机），B 是角度测量元件，C 是直线位移测量元件3 数控车床的主要功能和加工特点 1）数控车床的主要功能：各类型数控车床所配置的数控系统虽各有不同，其主要功能基本相同。（1） 点位控制功能 此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。 （2） 连续轮廓控制功能 此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。 （3） 刀具半径补偿功能 此功能可以根据零件图样的
22、标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。 （4） 刀具长度补偿功能 此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。（5） 比例及镜像加工功能 此功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。 （6） 旋转功能 该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。 （7） 子程序调用功能 有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用
23、，就可以完成对该零件的加工。 （8） 宏程序功能 1 12该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。2)数控车床的加工特点：（1）零件加工的适应性强、灵活性好，能加工轮廓形状特别复杂或难以控制尺寸的零件，如模具类零件、壳体类零件等。（2）能加工普通机床无法加工或很难加工的零件，如用数学模型模型描述的复杂曲线零件以及三维空间曲面类零件。（3）能加工一次装夹定位后，需进行多道工序加工的零件。（4）加工精度高、加工质量稳定可靠。（5）生产自动化程序高，可以减轻操作者的劳动强度，有利于生产管理自动化。（6）生产效率高。（7）有利于管理现代化四 加工
24、在机械制造中的地位和作用随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了高性能、高精度和高自动化的要求。 在机械产品中，单件和小批量产品占到 7080。由于这类产品的生产批量小、品种多，一般都采用通用机床加工，其自动化程度不高，难于提高生产效率和保证产品质量。要实现这类产品生产的自动化成为了机械制造业中长期未能解决的难题。为解决大批大量生产的产品的高产优质问题，一般采用专用机床、组合机床、专用自动化机床以及专用自动生产线和自动化车间进行生产。但其生产周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周
25、期增长，生产设备使用的柔性很差。 现代机械产品的一些关键零部件，往往都精密复杂，加工批量小，改型频繁，显然不能在专用机床或组合机床上加工。而借助靠模和仿形机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。特别对空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法实现。 为了解决单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的自动化加工，数控加工应运而生。自 1952 年美国 PARSONS 公1 13司与麻省理工学院（MIT）合作研制了第一台三坐标立式数控铣床以来，机械制造行业发生了技术革命，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。以后成功研制了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心
26、MC 等。随着 CNC 技术、信息技术、网络技术以及系统工程学的发展，在 20 世纪 60 年代以后先后出现了直接数字控制系统 DNC、柔性制造系统 FMS、柔性制造单元 FMC、计算机集成制造系统CIMS 等。 数控加工是机械制造中的先进加工技术。它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制造行业和国民经济产生了巨大的效益。第三章 数控加工的准备阶段一 数控加工的刀具数控机床的刀具特点切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大
27、提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。数控车削的刀具与选用1、刀片形状的选择：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负
28、型刀片。 2、一般外圆车削常用 80凸三角形、四方形和 80 菱形刀片；仿形加工常用55 、35 菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。3、前角的作用。大负前角用于：切削硬材料；需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件。 大正前角用于：切削软质材料易切削材1 14料被加工材料及机床刚性差时。4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃强度高时。大后角用于：切削软材料；切削易加工硬化的材料。5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削细而长的工件；机床刚性差时。小主偏角用于：工件硬度高，切削温度
29、大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高时。6、副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为 515 。7、刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为35。二 装夹方式和夹具的选择1.装夹方式数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，要求有以下两点： 1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。 2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。综合以上分析可选用：平口钳。2.夹具的选择对夹具选择的基本要求： 1）为保持零
30、件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。 2）为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。 3）夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，1 15要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。以下为常见的夹具：机械式平口钳液压式平口钳三 数控车床安全操作规程1.安全
31、操作基本注意事项 l）工作时请穿好工作服、安全鞋，戴好工作帽及防护镜，注意：不允许戴手套操作机床； 2）不要移动或损坏安装在机床上的警告标牌； 3）注意不要在机床周围放置障碍物，工作空间应足够大； 4）某一项工作如需要俩人或多人共同完成时，应注意相互间的协调一致； 5）不允许采用压缩空气清洗机床、电气柜及 NC 单元。 2.工作前的准备工作 1）机床工作开始工作前要有预热，认真检查润滑系统工作是否正常，如机床长时间未开动，可先采用手动方式向各部分供油润滑； 2）使用的刀具应与机床允许的规格相符，有严重破损的刀具要及时更换； 3）调整刀具所用工具不要遗忘在机床内； 4）刀具安装好后应进行一、二次
32、试切削； 5）检查卡盘夹紧工作的状态。1 163.工作过程中的安全注意事项 1）禁止用手接触刀尖和铁屑，铁屑必须要用铁钩子或毛刷来清理； 2）禁止用手或其它任何方式接触正在旋转的主轴、工件或其它运动部位； 3）禁止加工过程中量活、变速，更不能用棉丝擦拭工件、也不能清扫机床；4）车床运转中，操作者不得离开岗位，机床发现异常现象立即停车； 5）经常检查轴承温度，过高时应找有关人员进行检查； 6）在加工过程中，不允许打开机床防护门； 7）严格遵守岗位责任制，机床由专人使用，他人使用须经本人同意。 4.工作完成后的注意事项 1）清除切屑、擦拭机床，使用机床与环境保持清洁状态； 2）检查润滑油、冷却液的
33、状态，及时添加或更换； 3）依次关掉机床操作面板上的电源和总电源。1 17第四章 实例加工一 零件图纸该零件结构如右图，包括有有圆柱、圆锥、椭圆球头、内孔及内螺纹。在数据车削加工中，零件车削加工成形的结构形状并不复杂，但零件的尺寸精度尤其是零件的几何精度要求很高，其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求。由于半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性，所以我们选择半闭环控制数控系统来进行加工。1 18二 材料的选择由于各种机械的用途和性能不同，其零件的材料、结构和技术要求也各不相同。 零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬
34、火等） ，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45 钢是常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。综上所述该零件的材料选为毛坯为 26122152铝材料。三 基准的选择1 基准的概念和分类零件是由若干表面组成的，各表面之间都有一定的尺寸和相互位置要求。用以确定零件上点、线、面间的相互位置关系所依据的点、线、面称为基准。基准按其作用不同，可分为设计基准和工艺基准。1） 设计基准设计图样上所采用的基准称为设计基准。如零件图上的轴心线是各外圆和孔的设计基准。 2） 工艺基准在工艺中采用的基准称为工艺基准。
35、按用途可分为定位基准、测量基准和装配基准。定位基准 加工时使工件在机床或夹具中占据正确位置所使用的基准。 如零件在精车时，中心孔就是定位基准。测量基准 零件检验时，用于测量已加工表面尺寸及位置的基准。装配基准 装配时用已确定零件在部件或产品中位置的基准。2 定位基准的选择选择工件的定位基准，实际上是确定工件的定位基面。根据选定的基面加工与否，又将定位基准分为粗基准和精基准。在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。在选择定位基准时，是从保证精度要求出发的，因此分析定位基1 19准选择的顺序就应为精基准到粗基准。1）粗基准
36、的选择选择的原则是：（1）非加工表面原则（2）加工余量最小原则（3）重要表面原则（4）不重复使用原则（5）便于装夹原则。根据以上选择的原则，在加工时：以两端端面中心孔作为粗基准。 2）精基准的选择选择的原则是：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则（5）便于装夹原则。 根据以上选择的原则，我们就可以选择端面的中心孔作为精基准。四 零件的加工工艺性分析1 加工阶段的划分工件的加工质量要求较高时，都应划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。如果加工精度和表面质量要求特别高，则还可增设光整加工和超密加工阶段。2 各加工阶段的主要任务1）粗加工阶段的
37、任务是切除毛坯大部分余量，使毛坯接近成品的形状和尺寸。2）半精加工阶段的任务是留下精加工余量后使主要表面达到一定的精度，为精加工做好准备并完成一些次要表面的加工。3）精加工阶段的任务是保证各主要表面达到规定的精度和表面粗糙度。3 加工顺序的安排1）切削加工的安排原则：A.基准先行 B.先粗后精 C.先主后次 D.先面后孔2）热处理工序的安排： A.预备热处理的目的是改善工件的加工性能，消除残余内应力，改善金相组织，为最终热处理做好准备，如正火、退火和调质等。预备热处理一般安排在粗加工前，但调质常安排在粗加工后进行。B.消除残余应力处理的目的是消除毛坯制造和切削加工过程中产生的残余应力，如时效和
38、退火。C.最终热处理的目的是提高零件的力学性能（如强度、硬度、耐磨性等） ，如调1 20质、淬火、回火以及各种表面处理，一般安排在精加工前。本零件的主要功用是传递动力，其工作时需承受较大的冲击载荷，要求有较高的强度和韧性，故需要进行渗碳淬火回火热处理。3）辅助工序的安排：辅助工序包括检验、去毛刺、清洗、防锈等检验。除了工序中自检外，还需在下列场合单独安排检验工序：a.重要工序前后；b.送往外车间加工之前；c. 全部加工工序完成、去毛刺之后。有些特殊去毛刺常安排在下列场合进行：a. 淬火工序之前； b.全部加工工序结束之后。此零件为配合件，配合部位的精度要求比较高，为了达到图纸的精度要求，应该安
39、排磨削工序，来达到精度要求和提高表面性能。4 拟定工艺路线1）按 50X130 下料。2）车削各表面。3）去毛刺。4）检验。5 设计数控车加工工序1）选择加工设备。选用长城机床生产的 CK7150A 型数控车床，系统为FANUC 0i，标准后置式刀架。2）选择工艺装备。（1）该零件采用三爪自动定心卡盘自定心夹紧。（2）刀具选择如下。外圆机夹车刀 T0101：车端面、粗车、精车各外圆。切断刀（宽 5mm）T0202：用于切断、切槽。螺纹刀 T0303：用于车螺纹。（3）量具选择如下。量程为 200mm，分度值为 0.02 的游标卡尺。测量范围是 25-50，分度值为 0.001 的外径千分尺。M
40、30X2 的环规。3）确定工步和走刀路线。按加工过程确定走刀路线如下：车端面粗车各外圆精车各外圆切槽车螺纹切断。1 214）确定切削用量。被吃刀量：粗车时，确定被吃刀量为 3mm，精车时，确定被吃刀量为0.3mm。主轴转速：粗车时，确定主轴转速为 800r/min，精车时，确定主轴转速为 1200r/min，切断、切槽时，确定主轴转速为 500r/min，车螺纹时，确定主轴转速为 600r/min。进给量：粗车时，确定进给量为 0.2mm/r，精车时，确定进给量为0.1mm/r，切断时，确定进给量为 0.05mm/r。五 编制数控技术文档1 编织机械加工工艺过程卡编织机械加工工艺过程卡，见表
41、4.1表 4.1 数控加工工艺过程卡产品名称或代号 零件名称 零件呼号机械厂数控加工工序卡 内螺纹深槽椭圆球头心轴工艺序号 编程编号 夹具名称 夹具编号 使用设备 车间P0130/P0140 三爪自动定心卡 盘 数控车床工步号 工步内容 加工面 刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm 备注1 零件左端打 B型中心孔 左端面 T0 B=2.5 475 1202 零件左端钻孔 左端面 T1 20 475 1203 粗加工零件左 端外形轨迹 外圆柱 面 T2 Kr=900 475 120 aP=2.0 粗车4 粗加工零件右 端外形轨迹 外圆柱 面 T2、T3、T4 475
42、aP=2.0 粗车5 粗加工零件左 端内孔 内孔 T5 475 aP=2.0 粗车6 精加工零件左 端外形轨迹 外圆柱 面 T1 600 aP=1.0 精车7 精加工零件右 端外形轨迹 外圆柱 面 T2、T3、T4 600 aP=1.0 精车8 精加工零件左 端内孔 内孔 T5、T6、T7 600 aP=1.0 精车1 222 数控车削加工刀具表T0: 中心钻 B=2.5mmT1：钻头 20mmT2: 900外圆车刀（可转位车刀）T3：刀刃宽 B=8mm 切槽车刀T4: 外圆精车车刀T5: 镗孔车刀T6：刀刃宽 B=5mm 内切槽刀T7: 内螺纹车刀数控刀具结构及数控刀具明细表参见表 4.2表
43、 4.2 数控刀具结构及明细表刀 具 刀补地址 换刀方式规 格 长度刀具号刀位号刀具名称刀具图号 设定 补长 设定 直径 长度 自动/手 动 加工部位T0 中心钻 B2.5 自动 零件左端T1 钻头 20 自动 零件左端T2 1 外圆车 刀 Kr=900 85 自动 零件两端T3 2 切槽车 刀 B=8 105 自动 零件外形T4 3 外圆精车车刀 105 自动 零件外形T5 2 镗孔车 刀 105 自动 零件内孔T6 3 内切槽 刀 B=5 105 自动 零件内孔T7 4 内螺纹 车刀 105 自动 零件内孔1 23六 编制程序零件右端加工程序清单见表 4.6.1，零件左端加工程序清单见表
44、4.6.2。表 4.6.1 数控加工程序单 Z(W、K) 零件名称 内螺纹深槽椭圆球头心轴 校核 X(U、I) P0130 序号 零件右端程序 说明N0010 G54 G00 X100.0 Z100.0 工件坐标系设定 G54N0020 M03 S400 F0.3 T0100 设定转速进给率，选择刀具N0030 M08 开启冷却液N0040 G00 X44.5 Z3.0 1N0050 G01 Z-73.0 粗加工外圆柱 2N0060 X45.5 3N0070 G00 Z3.0 4N0080 X44.0 快速定位N0090 G01 Z-73.0 S800 F0.1 精加工外圆柱N0100 X45
45、.0 退刀N0110 G00 Z3.0 快速定位移动24N0120 X44.0 快速定位N0130 G71 U2.0 R0.5 椭圆球头循环粗加工N0140 G71 P10 Q20 U1.0 W1.0 N0150 N10 G00 X0 Z1.5 N0160 G01 X20.0 Z-2.0 S800 F0.1 N0170 X34.0 Z-8.0 N0180 N20 X42.0 Z-16.5 N0190 G70 P10 Q20 N0200 G00 X0 快速定位N0210 #1=26 椭圆球头精加工 5N0220 WHILE#1GE0 DO1 N0230 #2=44*SQRT1-#1*#1/26*26 N0240 G01 X#2 Z#1-26 S1000 F0.1 N0250 #1=#1-0.1 N0260 END1 N0270 G01 W-1.0 6N0280 G55 G00 X100.0 Z100.0 工件坐标系设定 G56共 2页 第 1 页表 4.6.2 数控加工程序单 Z(W、K) 零件名称 内螺纹深槽椭圆球头心轴 校核 X(U、I)O0130 序号 零件右端程序 说明N0290 T0200 换 2 号刀N03
