制造

摘要数控车削加工是机械制造业中最广泛、最重要的一种工艺方法，它直接影响生产效率、成本、能源消耗和环境污染。为了进行科学的管理，在生产过程中，常把合理的工艺过程中的各项内容，编写成文件来指导生产。这类规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件叫工艺规程。一个零件可以用几种不同的加工方法制造，但在一定条件下只有某一种方法是较合理的。一般主轴类零件的加工工艺路线为：下料—〉锻造—〉退火（正火）—〉粗加工—〉调质—〉半精加工—〉淬火—〉粗磨—〉低温时效—〉精磨。但是，要想充分发挥数控车床的作用，关键是编程，即根据不同的零件的特点和精度要求，编制合理、高效的加工程序。这份说明书是对整个设计过程的描述，包容了零件图样的分析、刀具夹具的选用、工艺路线的拟定以及手工编程的全部内容。在零件的加工过程中工艺分析是尤其重要的，而数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，没有符合实际的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序，所以这次设计的重点就在数控加工工艺上，结合数控加工工艺要求和零件的使用要求对轴的数控加工工艺流程作了较详尽的分析。但是由于设计者的知识不全面,在设计中出现许多考虑不周的地方，希望指导老师能予谅解和给予帮助。关键词数控机床工艺编程目录1．数控加工工艺与编制……………………………………………………...11．1零件结构工艺分析……………………………………………………....11．2拟定加工工艺路线……………………………………………………....41．3确定加工余量…………………………………………………………....72．数控编程………………………………………………………………...…72．1数控编程基础知识……………………………………………………….82．2数控车床的基本编程指令……………………………………………….92．3数控编程应用…………………………………………………………....93．附件：数控机床故障排除方法及其注意事项...................................134．设计总结……………………………………………………………..…..155.致谢…………………………………………………………….…….........166.参考文献.......……………………………………………………….….....171:数控加工工艺与编制1.1零件结构工艺分析1.1.1零件图分析1、识图的方法与步骤读零件图是通过对零件图进行分析和综合的过程，为了研究零件图的设计合理性、分析加工工艺性、提高和改进产品质量打下基础。读图步骤如下：（1）概括了解首先看标题栏，了解零件图的名称、材料、比例，并浏览全图，对零件有一个全面的认识，根据有关的专业知识，可以分析零件的用途及结构特点。（2）分析视图根据视图布局，首先找出主视图，围绕主视图，分析其他视图的配备情况，重点看清各种视图、刨面图，包括刨切方法、刨切位置、刨切目的几彼此之间的投影关系。（3）形体分析利用形体分析法将零件图按功能分解为几个较大部分，如工作部分、连接部分、安装部分、加强和支撑部分。在此基础上，仔细分析每个结构的局部细小结构、形状。最后，想象出零件的完整结构形状。（4）尺寸分析根据零件图类别及整体结构，分析长、宽、高各方向上的尺寸基准，搞清哪些是主要基准和主要尺寸，以及尺寸标注的形式，找出各简单的定形尺寸和定位尺寸。（5）分析技术要求根据标注的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度及其他技术要求，明确主要加工尺寸和加工表面，以便采用合理的工艺方法予以保证。图（1）.1.2工件的结构工艺性分析数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。例如，要加工形状如图（1）所示的零件，采用手工编程方法比较合适。由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应根据设备类型进行编程。由于我所在的工厂数控设备都是西门子品牌，所以我会以西门子802S数控系统为例进行操作。当然此工件的基准点设置在右端，有圆弧、螺纹、切槽和锥体等，因此本图的难易程度不大，由于本图需要切削螺纹，因此必须要增加退刀槽，退刀槽宽度不小于1.2倍螺距，深度超过丝底尺寸,其作用：1、便于车削螺纹退刀,不伤及工件其他尺寸；2、使螺纹上满扣。此工件槽宽为4mm大于螺纹导程1.2×2mm；退刀槽的深度2mm大于螺纹牙高；加工过程中用同一车刀加工所有圆角，减少了换刀次数。因此此轴的加工工艺性较好。1.1.3确定毛坯1、钢的牌号工件的材料为45钢，为中碳钢含碳量为0.45%，此含碳量0.45%的优质碳素结构刚具有较好的强度、韧性和硬度。经过调质处理可以获得较高的强度和韧性等综合力学性能，经过淬火后再回火，表面硬度可达45~52HRC。2、毛坯的确定确定毛坯包括选择毛坯类型及制造方法、确定毛坯精度。机加工的工序数量、材料消耗和劳动量，很大程度上与毛坯有关。毛坯的形状越接近成品零件，即毛坯的精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，机械加工的生产率可提高。但是毛坯的制造费用提高了。因此确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面来考虑，以求得最佳效果。毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。需考虑因素：零件的力学性能、形状和尺寸、生产类型、具体生产条件、充分考虑新工艺、新技术、新材料的可能性。1.1.4基准的定义与选择1、基准的定义基准就是依据,是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面在设计、加工、检验、装配机器零件和部件时，必须选择一些点、线、面，根据它们来确定其它点、线、面的尺寸和位置，那些作为依据的点、线、面就叫做基准。基准根据起其功用不同，分为两大类：（1）设计基准设计基准是在设计图样上所采用的基准。设计基准又可细分为：尺寸设计基准与位置精度设计基准。（2）工艺基准工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。按其在工艺过程中用途的不同，工艺基准又可分为四类：1)工序基准指的是在工序图上用来确定本工序所加工后的尺寸、形状、位置的基准。相应地，用来确定被加工表面位置的尺寸称为工序尺寸。2)定位基准在加工中用作定位的基准。定位基准按使用情况可分为两种：定位粗基准：用未加工的表面作定位基准。定位精基准：用已加工表面作为定位基准。定位精基准按使用情况又可分为两种：基本精基准：加工时是定位基准，装配时又是装配基准。如，齿轮的内孔。辅助精基准：当零件上没有合适的表面作定位基准时，为便于安装和易于获得所需的加工精度，在工件上特意做出专门供定位用的表面。仅在加工中起作用，在装配中不起作用。如，轴类零件加工中的中心孔就是辅助精基准。(3)测（度）量基准即测量时所采用的基准。(4)装配基准：即装配时用来确定零、部件在产品中的相对位置所采用的基准。2、工件基准的分析此工件的径向尺寸设计基准为中心线，轴向尺寸设计基准为右端面。采用三爪自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合原则。1.2拟定加工工艺路线按先主后次，先精后粗的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最后加工螺纹。1.2.1加工方法的选择机械零件的结构形状是多种多样的，但他们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面等基本表面所组成。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据；零件的加工精度、表面粗糙度、材料结构形状尺寸及生产类型等，选用相应的加工方法和加工方案。1、外圆表面加工方法的选择外圆表面加工方法主要是车削和磨削。当表面粗糙度较小时，还要经光整加工。表1-1外圆加工工序安排序号加工方法经济精度（公差等级表示）经济粗糙度值Ra/适用范围1粗车IT11-1312.5-50适用于淬火钢以外的各种金属2粗车-半精车IT8-103.2-6.33粗车-半精车-精车IT7-81.6-3.24粗车-半精车-精车-滚压（或抛光）IT7-80.25-0.25粗车-半精车-精车-细车IT6-70.2-0.636粗车-半精车-磨削IT7-80.4-0.8主要用于淬火钢，也可用于为淬火钢，但不宜加工有色金属。7粗车-半精车-粗磨-精磨IT6-70.1-0.48粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工IT150.012-0.19粗车-半精车-精车-精细车IT6-70.025-0.4主要用于要求较高的有色金属。10粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨IT5以上0.006-0..25极高精度的外圆加工11粗车-半精车-精车-粗磨-精磨-研磨IT5以上0.006-0.1）最终工序为车削的加工方案，适用于除淬火钢以外的各种金属。（2）最终工序为磨车削的加工方案，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，不适于有色金属，因韧性大，磨削时易堵砂轮。另淬火钢和铸铁硬度高，车削加工困难，不能采用车削。该工件加工方法的确定该工件公差等级为IT8级，表面粗糙度为没有要求，所以在加工时候没有考虑的太多，从表1-1中可以查出此工件的加工方法为：粗加工、半精加工和精加工。1.2.2确定装夹方案1、夹具的选择原则：由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。因此在装夹时采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点，以从右至左加工。2、选择三爪卡盘的优点三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具.三爪卡盘最大的优点是可以自动定心.它的夹持范围大,但定心精度不高,不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹。三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种：液压卡盘装夹迅速,方便,但夹持范围小,对于这种轴类的零件完全可以用液压式的三爪卡盘装夹，在批量生产的情况下，可以很容易的保证生产产量，1.2.3数控机床的选择1、数控机床的种类（1）按控制系统运动方式分类按控制方式分，最常用的数控机床可分为以下三类：1）开环数控机床这类数控机床采用开环进给伺服系统。2）闭环数控机床这类机床的位置检测装置安装在进给系统末段端的执行部件上，该位置检测装置可实测进给系统的位移量或位置。3）半闭环数控机床这类机床的检测元件装在驱动电机或传动丝杠的端部，可间接测量执行部件的实际位置或位移。（2）按控制系统功能水平分按控制系统的功能水平，可以把数控机床分为经济型、普及型、高级型三类，主要由技术参数、功能指标、关键部件的功能水平来决定。这些指标具体包括CPU性能、分辨率、进给速度、伺服性能、通信功能、联动轴数等。（3）按数控机床的运动轨迹分类按照能够控制的刀具与工件间相对运动的轨迹，可将数控机床分为点位控制数控机床、点位直线控制数控机床、轮廓控制数控机床等。现分述如下：1）点位控制数控机床。2）点位直线控制数控机床。3）轮廓控制数控机床。因此在加工时我会选择半闭环、点位直线控制的数控机床，机床的价格不是很高，完全可以保证它的加工工艺性能。1.2.4刀具的选择数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。根据加工要求，我会选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，对毛坯料进行基本成型粗加工，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，4号为车螺纹刀。采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来，以确定对刀点或者工件的基准点。车刀的种类有很多种，在1号刀粗加工时我用的是焊接式900硬质合金车刀，加工零件的外轮廓，用另外一把车刀也是焊接式900硬质合金车刀进行精加工，对于切槽刀的选择有两个方面：一是切槽刀的宽度要适宜，小于等于槽宽；二是切削刃长度L要大于槽深。最后一把螺纹刀，确定为中心角度为600，加工右边的三角螺纹。1.2.5切削用量车外圆，粗车主轴转速为500r/min，既每分钟主轴的转数。进给速度为0.3mm/r，即在单位时间内，刀具相对于工件在进给方向上的位移量；精车主轴转速为800r/min，既每分钟主轴的转数；进给速度为0.08mm/r，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min；进给速度为0.1mm/r，刀具不能