数控机床毕业设计

摘要I摘要机械制造业是国家工业体系的重要基础和国民经济的重要组成部分，是衡量一个国家科技水平的重要标志之一；进入21世纪，工业技术的发展严重影响着社会的发展。机床工业是国家基础工业的基础，它直接影响到国家各个工业部门的装备自动化水平，劳动生产率的提高和国防现代化的实现。主轴是机床的关键零件,其质量的好坏直接影响机床的精度,因此对主轴加工及热处理均需采用先进可靠的工艺及操作技术来获得高质量。本文主要研究车床主轴的工艺分析，根据其功用和结构形状选择合适的材料和毛坯件，并分析其工艺过程进行参数计算等，根据其材料和硬度各条件选择合理的切削加工工艺和热处理工艺来完成主轴的技术要求，并编制了切削加工过程规程和工艺卡片等工艺文件。本文也介绍了数控加工特点，数控机床——普通机床在不断使用过程中随着电子技术、计算机技术及自动化，精密机械与测量等技术的发展与综合应用，生产了机电一体化的新型机床。本文对车床主轴某一工序进行了完整的数控工艺的分析，让我们很明显的看出数控加工工艺和普通车加工工艺的不同。关键词:毛坯切削加工热处理工艺编程目录II目录前言第一章绪论1.1数控加工在机械制造业中的地位和作用1.2主要研究内容第二章数控车床及程序2.1程序定义2.2程序结构2.3程序代码2.４车床的特点2.５车床的使用条件第三章刀具及加工工艺3.1刀具与加工精度3.2刀具补偿3.3刀具的选择3.４加工工艺第四章走刀路线及切削用量4.1加工路线4.2切削用量选择的原则4.3切削用量的选择第五章定位及基准的选择4.１粗基准的选择4.２精基准的选择４.３工件的定位第六章程序前言1前言数控机床综合了精密机械、电子、电力拖动、自动控制、自动检测、故障诊断和计算机等多方面的技术，是典型的高精度、高效率及高柔性的机电一体化产品。数控机床在国内应用非常广泛，数控车削加工是机械加工中最主要的数控加工方法之一。本文从数控车床加工实训的要求出发，注重技能训练，结合典型实例，详细介绍了机床操作、车削加工工艺分析、编程核心内容。数控加工是机械制造中的先进加工技术，是一种高效率、高精度与高柔性的自动化加工方法。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。目前，随着数控加工的日益普及，越来越多的数控机床用户感到，数控加工工艺与实施掌握的水平是制约数控手工编程与CAD/CAM集成化自动编程质量的关键因素。零件工艺图分析2第1章绪论1.1、数控加工在机械制造业中的地位和作用随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。所以数控加工在现在机械制造中有着重要的作用。1.2、主要研究内容数控机床加工工艺是以数控机床加工中的工艺问题为研究对象的一门加工技术。数控机床加工工艺的内容包括金属切削和加工工艺的基本知识和基本理论、金属切削刀具、典型零件加工及工业分析等。数控机床加工工艺研究的宗旨是，如何科学地、最优地设计加工工艺，充分发挥数控机床的特点，实现在数控加工中的优质、高产、低耗。致谢3第2章数控车床及程序2.1程序的定义主轴主要传递动力供工件旋转、刀具进退、刀架运动……地位相当于汽车的传动轴。CA6140车床的主轴要比620的主轴多一套轴承车床的主轴抗振性，刚性更好，使主轴的前后轴承间隙，轴向窜动磨损的慢而且精度要高使加工出的工件也要比620在同样条件下加工的工件精度好。2．2程序的结构数控车程序可以分成程序开始、程序内容和程序结束三部分内容。第一部分程序开始部分主要定义程序号，调出零件加工坐标系、加工刀具，启动主轴、打开冷却液等方面的内容。主轴最高转速限制定义G50S2000，设置主轴的最高转速为2000RPM，对于数控车床来说，这是一个非常重要的指令。坐标系定义如不作特殊指明，数控系统默认G54坐标系。返回参考点指令G28U0，为避免换刀过程中，发生刀架与工件或夹具之间的碰撞和/或干涉，一个有效的方法是机床先回到X轴方向的机床参考点，并离开主轴一段安全距离。刀具定义G0T0808M8，自动调8号左偏刀8号刀补，开启冷却液。主轴转速定义G96S150M4，恒定线速度S功能定义，S功能使数控车床的主轴转速指令功能，有两种表达方式，一种是以r/min或rpm作为计量单位。另一种是以m/min为计量单位。数控车床的S代码必须与G96或G97配合使用才能设置主轴转速或切削速度。G97：转速指令，定义和设置每分钟的转速。G96：恒线速度指令，使工件上任何位置上的切削速度都是一样的。第二部分程序内容部分程序内容是整个程序的主要部分，由多个程序段组成。每个程序段由若干个字组成，每个字又由地址码和若干个数字组成。常见的为G指令和M指令以及各个轴的坐标点组成的程序段，并增加了进给量的功能定义。致谢4F功能是指进给速度的功能，数控车床进给速度有两种表达方式，一种是每转进给量，即用mm/r单位表示，主要用于车加工的进给。另一种和数控铣床相同采用每分钟进给量，即用mm/min单位表示。主要用于车铣加工中心中铣加工的进给。第三部分程序结尾部分在程序结尾，需要刀架返回参考点或机床参考点，为下一次换刀的安全位置，同时进行主轴停止，关掉冷却液，程序选择停止或结束程序等动作。回参考点指令G28U0为回X轴方向机床参考点，G0Z300.0为回Z轴方向参考点。停止指令M01为选择停止指令，只有当设备的选择停止开关打开时才有效；M30为程序结束指令，执行时，冷却液、进给、主轴全部停止。数控程序和数控设备复位并回到加工前原始状态，为下一次程序运行和数控加工重新开始做准备。2.3程序代码G00快速定位G01主轴直线切削G02主轴顺时针圆壶切削G03主轴逆时针圆壶切削G04暂停G04X4主轴暂停4秒G10资料预设G28原点复归G28U0W0；U轴和W轴复归G41刀尖左侧半径补偿G42刀尖右侧半径补偿G40取消G97以转速进给G98以时间进给G73循环G80取消循环G1000数据设置模态G1100数据设置取消模态G1716XY平面选择模态G1816ZX平面选择模态G1916YZ平面选择模态G2006英制模态G2106米制模态G2209行程检查开关打开模态G2309行程检查开关关闭模态G2508主轴速度波动检查打开模态致谢5G2608主轴速度波动检查关闭模态G2700参考点返回检查非模态G2800参考点返回非模态G3100跳步功能非模态G4007刀具半径补偿取消模态G4107刀具半径左补偿模态G4207刀具半径右补偿模态G4317刀具半径正补偿模态G4417刀具半径负补偿模态G4917刀具长度补偿取消模态G5200局部坐标系设置非模态G5300机床坐标系设置非模态G5414第一工件坐标系设置模态G5514第二工件坐标系设置模态G5914第六工件坐标系设置模态G6500宏程序调用模态G6612宏程序调用模态模态G6712宏程序调用取消模态G7301高速深孔钻孔循环非模态G7401左旋攻螺纹循环非模态G7601精镗循环非模态G8010固定循环注销模态G8110钻孔循环模态G8210钻孔循环模态G8310深孔钻孔循环模态G8410攻螺纹循环模态G8510粗镗循环模态G8610镗孔循环模态G8710背镗循环模态G8910镗孔循环模态G9001绝对尺寸模态G9101增量尺寸模态G9201工件坐标原点设置模态【用直径依次递增的回转零件的车削】G71UWRG71PQUWF致谢6U:每次进刀的背吃刀量W：一般不用，或很少用R：退刀量P:指定循环指令的启开始程序行Q：指定循环指令的终止始程序行U:X方向上的精车余量W:Z方向上的精车余量F:循环粗车的进给速度【带凹槽，即外圆尺寸时大时小的回转工件】G73UWRG73PQUWFU:零件的最大直径与最小直径之差，再除以2W：一般不用，或很少用R：循环次数，一般视材料而定，用U除以背吃刀量P:指定循环指令的启开始程序行Q：指定循环指令的终止始程序行U:X方向上的精车余量W:Z方向上的精车余量F:循环粗车的进给速度【螺纹车削】G92XZRFX：每次车削时的X值Z：螺纹的车削长度R：车学锥螺纹时，小径直径减去大经直径除以2，一般情况下为负数F：螺纹的螺距值２.４车床的特点一、数控机床与普通机床的区别数控机床对零件的加工过程，是严格按照加工程序所规定的参数及动作执行的。它是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，具有以下明显特点：1、适合于复杂异形零件的加工数控机床可以完成普通机床难以完成或根本不能加工的复杂零件的加工，因此在宇航、造船、模具等加工业中得到广泛应用。致谢72、加工精度高3、加工稳定可靠实现计算机控制，排除人为误差，零件的加工一致性好，质量稳定可靠。4、高柔性加工对象改变时，一般只需要更改数控程序，体现出很好的适应性，可大大节省生产准备时间。在数控机床的基础上，可以组成具有更高柔性的自动化制造系统—FMS。5、高生产率数控机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高，一般为普通机床的3～5倍，对某些复杂零件的加工，生产效率可以提高十几倍甚至几十倍。6、劳动条件好机床自动化程度高，操作人员劳动强度大大降低，工作环境较好。7、有利于管理现代化采用数控机床有利于向计算机控制与管理生产方面发展，为实现生产过程自动化创造了条件。8、投资大，使用费用高9、生产准备工作复杂由于整个加工过程采用程序控制，数控加工的前期准备工作较为复杂，包含工艺确定、程序编制等。10、维修困难数控机床是典型的机电一体化产品，技术含量高，对维修人员的技术要求很高。二、数控机床的适用范围致谢8由于数控机床的上述特点，适用于数控加工的零件有：1、批量小而又多次重复生产的零件；2、几何形状复杂的零件；3、贵重零件加工；4、需要全部检验的零件；5、试制件。对以上零件采用数控加工，才能最大限度地发挥出数控加工的优势２.５车床的使用条件数控车床的正常使用必须满足如下条件，机床所处位置的电源电压波动小，环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一.机床位置环境要求机床的位置应远离振源、应避免阳光直接照射和热辐射的影响，避免潮湿和气流的影响。如机床附近有振源，则机床四周应设置防振沟。否则将直接影响机床的加工精度及稳定性，将使电子元件接触不良，发生故障，影响机床的可靠性。二.电源要求一般数控车床安装在机加工车间，不仅环境温度变化大，使用条件差，而且各种机电设备多，致使电网波动大。因此，安装数控车床的位置，需要电源电压有严格控制。电源电压波动必须在允许范围内，并且保持相对稳定。否则会影响数控系统的正常工作。三.温度条件数控车床的环境温度低于30摄示度，相对温度小于80%。一般来说，数控电控箱内部设有排风扇或冷风机，以保持电子元件，特别是中央处理器工作温度恒定或温度差变化很小。过高的温度和湿度将导致控制系统元致谢9件寿命降低，并导致故障增多。温度和湿度的增高，灰尘增多会在集成电路板产生粘结，并导致短路致谢10第3章刀具及加工工艺3.1刀具与加工精度在粗加工的条件下，我们一般都会采用效率优先原则。在这一阶段，快速去除工件毛坯上的加工余量，快速接近工件完工尺寸的“净尺寸”状态，是我们考虑刀具选择及加工参数的第一因素。但在精加工的条件下，情况会有很大差别。精加工时我们应该采用精度优先原则，即首先保证加工的尺寸精度、表面粗糙度和表面质量。现在典型的一种以保证精度为优先考虑的刀具被国外许多刀具厂商所青睐，这就是接近完美90°主偏角的立铣刀。我们从数学上可以得出，如果用一个平面(对于刀具是前刀面)去截一个圆柱面(理想的切削刃绕刀具轴线所形成的表面)，只有在该平面包含圆柱面轴线(即刀具轴向前角为零)时，其截交线才会是一段直线。但这时刀刃受力通常不理想，我们常常需要用一个正的轴向前角来改善刀具的切削性能。但这样一来就产生了回转面的形状精度问题：一根交错的直线(切削刃)绕刀具轴线回转所产生的不是圆柱面，而是双曲面。只有切削刃成为椭圆的一部分时，它绕刀具轴线回转的