毕业设计数控车床加工工艺设计Word文档格式.docx
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2.2数控加工零件的工艺性分析...............................2
2.3加工方法的选择与加工方案的确定.........................2
2.4零件的安装与夹具的选择................................2
2.5对刀点和换刀点的确定................................2
第三章数控车床加工实例......................................4
3.1零件图样分析.......................................4
3.2工艺措施..........................................4
3.3确认定位基准和装夹方式............................4
3.4加工路线及进给路线.................................5
3.5刀具选择.........................................7
3.6工艺卡片..........................................7
3.7切削用量选择.......................................7
3.8数控加工程序单......................................7
第四章数控车加工操作流程....................................10
4.1开机..................................................10
4.2基本操作...........................................10
4.3机床的暂停与急停....................................10
4.4机床常用功能键介绍..................................10
4.5编程.................................................12
4.6模拟..............................................12
4.7用试刀法对刀......................................12
4.8自动循环加工......................................13
致谢......................................................14
参考文献...................................................14
第一章数控车床概述
1.1数控车床的基本构成
数控车床的整体结构组成基本上与普通车床相同,同样具有床身、主轴、刀架、拖板和尾座等基本部件,但数控操作面板、显示监视器等却是数控机床特有的部件。
总体上包含以下四个部分:
机床主体、控制部分、驱动装置以及辅助装置,如图1-1所示。
(1)机床主体机床主体是数控车床的机械部件,通常包括主轴箱、床鞍与刀架、尾座、进给机构和床身等。
(2)控制部分(CNC装置)控制部分是数控车床的控制核心,一般包括专用计算机、液晶显示器、控制面板及强电控制系统等等。
(3)驱动装置驱动装置是数控车床执行机构的驱动部件,包括主轴电动机、进给伺服电机等。
(4)辅助装置辅助装置是指数控车床上的一些配套部件,包括对刀仪、润滑、液压及气动装置、冷却系统和排屑装置等。
1.2数控车床的工艺范围
数控机床有许多种型号、规格和不同的性能,不同类型的机床有着不同的用途:
数控车床适用于加工精度要求高、表面粗糙度好、形状比较复杂的回转类的轴类、盘类零件和复杂曲线回转形成的模具内型腔。
能够通过程序控制,自动完成圆柱面、圆锥面、圆弧面和各种螺纹的切削加工。
轴类和盘类零件的区分主要在于它的长度和直径的比例,一般将长度和直径的比例大于一的零件视为轴类零件,而将比例小于一的零件视为盘类零件。
第二章数控加工工艺分析
2.1机床的合理选用
数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件:
(1)多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件。
(2)轮廓形状复杂,或对加工精度要求较高的零件。
(3)用普通机床加工时需用昂贵工艺装备(工具、夹具和模具)的零件。
(4)需要多次改型的零件。
(5)价值昂贵,加工中不允许报废的关键零件。
(6)需要最短生产周期的急需零件。
2.2数控加工零件的工艺性分析
(1)零件图上尺寸数据的给出,应符合程序编制方便的原则
(2)零件各加工部位的结构工艺性应符合数控加工的特点
2.3加工方法的选择与加工方案的确定
(1)加工方法的选择
加工方法的选择原则是:
同时保证加工精度和表面粗糙度的要求。
此外,还应考虑生产率和经济性的要求,以及现有生产设备等实际情况。
(2)确定加工方案的原则
零件上精度要求较高的表面加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
对于这些表面,要根据质量要求、机床情况和毛坯条件来确定最终的加工方案。
确定加工方案时,首先应该根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求,初步确定为达到这些要求所需要的加工方法。
此时要考虑到数控机床使用的合理性和经济性,并充分发挥数控机床的功能。
原则上数控机床仅进行较复杂零件重要基准的加工和零件的精加工。
2.4零件的安装与夹具的选择
在数控车床上,可以用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘和两顶尖等多种夹具安装车削。
一般装夹棒料工件时,应使三爪自定心卡盘夹紧工件。
为保证夹持力度,要有一定的夹持长度。
但在装夹非回转表面,或偏心工件时,经常使用四爪单动卡盘和两顶尖等方式进行装夹。
2.5对刀点和换刀点的确定
选择对刀点的原则是:
(1)选择的对刀点便与数学处理和简化程序编制。
(2)对刀点在机床上容易校准。
(3)加工过程中便于检查。
(4)引起的加工误差小。
确定工艺加工路线的原则是:
(1)保证零件的加工精度和表面粗糙度。
(2)方便数值计算,减少编程工作量。
(3)缩短加工运行路线,减少空运行行程。
在确定工艺加工路线时,还要考虑零件的加工余量和机床、刀具的刚度,需要确定是一次走刀,还是多次走刀来完成切削加工,并确定在数控铣削加工中是采用逆铣加工还是顺铣加工等。
第三章数控车床加工实例
图3-1数控加工零件图
3.1零件图样分析
(1)材料选45#中碳热扎钢,无热处理及硬度要求的热扎钢(图3-1数控加工零件图)
(2)成型表面组成:
由圆柱面、圆锥面、球面、圆弧面以及螺纹面组成。
各表面精度要求较高以及表面粗糙度要求为Ra1.6,用数控车削均可完成。
(3)轴段右侧有两段顺逆圆弧,应选用机械间隙补偿的数控机床去完成。
3.2工艺措施
(1)尺寸精度要求及表面粗糙度要求,一般取表面粗糙度为七级精度,使用高等精度数控CJK6140即可保证零件的加工要求,编程时,直接带入具体尺寸。
(2)轴段右侧有两段顺逆圆弧,应选用带机械间隙补偿的数控机床去完成。
(3)各成型表面连接无复杂程度中等,不须用可转位刀片,用一般车削硬质合金刀即可。
(4)选毛坯件:
45#碳热扎圆钢,取50X150mm
(5)数控加工前先在普床上完成外圆的准备加工,使之为48mm,同时获得工件的回转轴线、再平端面。
3.3确定定位基准和装夹方式
(1)定位基准:
X方向:
坯件回转轴线
Z方向:
坯件端面
设计基准和定位基准与工艺基准三者重合;
在相应加工之前基准端面要先加工。
(2)装夹方式:
三爪自定心卡盘,手工夹紧夹持端。
对坯料多余部分插入主轴内部,加工时依次完成四根轴的加工。
在数控机床上分别加工各成型面,最后用切割刀切除。
综上所述,首先在普床上平端面、加工外圆去除表面的余量达到要求,然后把工件放到数控车床上确定左段用三爪自定心卡盘夹持,加工圆球、圆弧、圆锥、倒角、退刀槽及螺纹,最后用切割刀切断即可完成。
(3)装夹图如图3-2所示:
图3-2装夹图
3.4加工路线及进给路线
(1)粗车外表面
先平端面,然后遵循由粗到精,从右到左(由近到远)的加工原则;
加工时从右到左粗车各面,粗车时留精加工余量0.5mm。
加工路线如图3-3所示,用一把刀即可完成所以内容。
图3-3加工路线及进给路线图
(2)精车外表面
编程时用G70指令对应G71指令进行精车,一刀完成。
走刀路线如上图4-4所示。
(3)粗车左端表面
用G73指令完成左端粗加工,走刀如图3-4所示。
图3-4加工路线及进给路线图
(4)精车左端表面
用指令G70完成,一刀走完,走刀路线如图3-4所示。
(3)槽加工
一刀完成。
走刀路线如下图3-5所示:
图3-5槽加工图
(4)螺纹加工
由于螺纹系易损面,应后加工。
编程时可用G92螺纹循环指令完成加工。
走刀路线如如图3-6所示:
图3-6螺纹加工图
(5)最后用切断刀切断。
3.5刀具选择
刀具材料为硬质合金,经几何分析sina=OC/OK=6.5/7.5=0.866得到a=60度,Kr大于30为安全。
(1)粗车时循环车削轮廓——取一般硬质合金90度右偏刀,从右向左车外廓,副偏角为55度,取nk较大的刀以防止干涉,取刀杆直径D=20mmX20mm。
(3)切槽刀:
切削刀宽为5mm,刀柄D=20mmX20mm。
(4)螺纹刀:
使用60度外螺纹硬质合金右刀,刀柄20mmX20mm。
(6)将以上所选定的刀具参数填入如下数控加工刀具卡。
3.6工艺卡片
表3-1工艺卡片
序号
刀具号
刀具规格
与名称
数量
工序内容
备注
1
T01
90度右偏硬质合金外圆刀
1
车外轮
廓及端面
自动
2
T02
30度硬质合金尖刀
车外轮廓
3
T03
刀刃宽为5mm的切槽刀
切退刀槽切断
4
T04
60度的硬质合金螺纹刀
车螺纹
外螺纹
编制
审核
3.7切削用量选择
(1)背吃刀量
外廓:
粗车背吃刀量2.0mm
精车余量背吃刀量0.5mm
螺纹:
粗车背吃刀量0.4mm循环依次减少
精车余量背吃刀量0.1mm
(2)主轴转速
该零件的加工面由圆柱、圆锥、螺纹、球面等表面组成,因为工件材料为45#中碳钢。
3.8数控加工程序单
表3-2数控加工程序单
零件图
01
零件
名称
启动轴
程序号
00001
编制日期
2012-3-01
00001
M03S700T0101;
主轴正转、恒线速度设定
G00X50.Z3.0;
循环起点
G71U3.0R0.5;
粗车循环进给量设定
G71P10Q20U0.5W0.3F0.4;
N10G00X0;
快速定位
G01Z0F0.15S1000;
设定精车进给量和转速
G03X20.Z-10R10.F0.15;
顺圆弧加工
G01Z-26.5F0.15;
外轮廓加工
X24.;
X27.Z-28;
Z-49.5;
X32.;
G03X36.Z-51.R2.0F0.15;
G01Z-64.5F0.15;
X43.;
X46.W-1.5;
Z-110;
N20G00X50.0Z3.0;
退回至循环起点
G00X150.0Z200.0;
退回至安全点
G00X50.0Z3.0S1000;
主轴转速设定、进给量设定
G70P10Q20;
精车循环
快速退刀返回安全点
G00X150.Z200.T0202;
换1号刀粗加工
G00X50.Z-79.5;
设定循环起点
G73U9.W0R5.;
G73P30Q40U0.5W0.3;
N30G00X47.;
G01X46.F0.05;
G02X35.8W-5.F0.15;
G01X29.6Z-102.F0.15;
N40G00X50Z-79.5;
返回循环起点
G00X150.Z200.;
返回安全点
G00X50.Z-79.5S1000;
设定主轴转速
G70P30Q40;
精加工
G00X150.Z200.;
返回安全
T0303S400F0.15;
换03号刀主轴转速进给量设定
G00X40.0Z-49.5;
X28.;
G75R0.5;
切槽
G75X23.P2000F0.15;
设定槽的最低点、切削深度、进给速度
G00X50.0Z3.0;
快速退刀
T0404S600;
换04号刀主轴转速设定
G00X29.Z-25.;
快速定位至加工起点
G92X26.2Z-47.0F1.5;
螺纹循环第一次走刀
X25.6;
切螺纹第二次走刀
X25.2;
切螺纹第三次走刀
X25.04;
切螺纹第四次走刀
走空刀切除毛刺
退刀
T0303S400F0.07;
换3号刀切断
G00X50.Z-106.5;
快速移动
切断
G75X0P2000F0.07;
设定切削深度
返回
M30;
程序停止
第四章数控车加工操作流程
4.1开机
接通电源之前,首先要检查数控车床外表是否正常,如后面电控柜门是否关上、车床内部是否有其他异物等等;
一切正常后,打开位于车床侧面电控柜上的主电源开关,先向机床供电,应听到电控柜风扇和主轴电机风扇开始工作的声音;
然后按操作面板上的
ONPOWER按钮接通数控系统电源,几秒钟后CRT屏幕上出现[ON READY],即机床没有准备好;
顺时针方向松开“急停”按钮,然后按车床操作面板上的[MACHINEREADY]按钮,几秒钟后[ON READY]的信息消失,机床液压泵启动,机床进入准备状态。
机床使用完毕,应该先关CNC电源
,然后再关机床主电源开关
4.2基本操作
1)先按[X手轮方式],再按[×
100手轮倍率],逆时针转动[FANUC手轮],使刀架向X方向移动一段距离;
再按[Z手轮方式],逆时针转动[FANUC手轮],使刀架向Z方向移动一段距离。
2)按[回零方式]按钮,再按[←Z轴↑X轴↓X轴→Z轴]中[↓X轴]、[→Z轴]按钮。
3)按[POS]按钮,屏幕上出现(X0.000Z0.000),表示机床已经回零。
(6)启动主轴
1)按[编辑方式],再按[PROG]编程按钮,编几个程序段,如
O0011;
M03S500;
T0101;
2)按[单段]。
3)按[自动方式],再按[循环启动],机床主轴运转。
4)按[主轴停止]键,机床停止转动。
4.3机床的暂停与急停
在任何紧急情况下,按一下
紧急停止按钮,机床和CNC装置随即处于急停状态。
等各项故障解除之后,想消除此急停状态,可顺着按钮上的RESET方向旋转按扭,使按钮弹起即可。
4.4机床常用功能键介绍
数控车床的控制面板一般由显示器CRT/MDI面板(如图4-1所示)和机床控制面板构成。
CRT/MDI面板上的各种功能键严格分组,通过键与按钮的组合可执行基本操作。
常用各功能键及其对应的功能见表4-1所示。
图4-1CRT/MDI面板
表4-1CRT/MDI面板主要功能键
名称
功能
RESET复位键
解除报警终止当前一切操作CNC复位
INPUT输入键
把输入域内的数据输入参数页面或者输入一个外部的数控程序。
参数偏置等输入,还用于输入输出设备的开始MDI方式指令输入
地址数值键
地址数值键用于输入数据到输入域,输入数据到输入域时,系统自动判别取字母还是取数字
ALTER替代键
用输入域内的数据替代光标所在的数据
DELET删除键
删除光标所在的数据,或删除一个数控程序或者删除全部数控程序
INSRT插入键
把输入域之中的数据插入到当前光标之后的位置
CAN修改键
消除输入域内的数据
CURSOR光标移动
CURSOR向下↓、向上↑、向左←、向右→键移动光标
PAGE翻页按钮
PAGE向下↓或向上↑翻页
POS键
位置显示页面,显示当前位置坐标
PRGRM键
数控程序显示与编辑页面
MENUOFSET
参数输入页面——偏置量显示屏。
按第一次进入坐标系设置页面,按第二次进入刀具补偿参数页面。
进入不同的页面以后,用PAGE按钮切换
DGNOSPARAM
进行参数的设置,诊断数据的显示
4.5编程
注意:
编程时,如果出现错误,把光标移到出错的程序段处,用[CAN]擦除,再重新编程;
如果对程序段的某个内容要进行修改,则可在下面编上某个正确的内容,然后按[替代]键,修改编程;
按[OEB]键出现(;
);
按[INPUT]按钮把整个程序段输入编程处。
4.6模拟
模拟主要检验编程的正确与否。
操作步骤:
(1)按[CSTM/GR]按钮,出现模拟框图形;
(2)按[机床锁]按钮,再按[自动方式]以及[循环启动]按钮。
(注:
模拟以后,要求重新回零,如果自己能确定编程的正确与否,可不用模拟,以节省加工时间,提高加工效率。
)
4.7用试刀法对刀
(1)用三爪卡盘把毛坯的右端夹紧。
(2)装刀。
1)当刀架离工件比较远时,可按[×
100手轮倍率]及[X手轮方式]或[Z手轮方式],转动[FANUC手轮],使刀架靠近工件。
2)把外圆车刀装在1号刀位上。
试切时,若有凸台或凹坑,证明刀尖与工件轴线不等高,可通过调整垫刀片厚度,使刀尖严格地与工件轴线等高。
(3)试切法对外圆车刀
1)对Z轴。
按[×
100手轮倍率]及[X手轮方式],逆时针转动[FANUC手轮],沿X方向较快进给靠近工件,再按[×
10手轮倍率],用较慢的进给速度车端面,车完端面后,顺时针转动[FANUC手轮],沿X方向退回,按[主轴停]按钮,停机。
按[OFSET]按钮,移动[←↑↓→]按钮,在屏幕出现[磨损/外形]时,把光标定位在[G01U0.000W0.000]的[W0.000]处;
在下边[>
]处,输入Z0,再按[刀具测量]按钮,按显示器的[测量]键,在原先[W0.000]的地方就变成[W—
665.848],Z方向对刀完毕,如图a-a所示。
图5-2
2)对X轴。
选较小的切削深度,按[×
10手轮倍率]及[Z手轮方式],逆时针转动[FANUC手轮],车大约10~15mm长的距离,再顺时针转动[FANUC手轮],把车刀退至离工件约90mm左右,(防止转动刀架时,刀具碰到工件),按[主轴停]按钮,停机。
测出所车工件的直径d为32.2mm,在下边[>
]处,输入X32.2,按[刀具测量]按钮,再按显示器上相对应的[测量]键,在原先[U0.000]的地方就变成[U—408.340]。
(4)输入磨耗值。
按[磨损/外形]的磨损下边的键,出现[偏置/磨损]时,先用光标移动在W01的U值上,输入磨耗值0.5mm。
4.8自动循环加工
(1)粗加工及半精加工
1)按[编辑方式],再按[PROG]编程按钮,出现O0001程序;
2)按[自动加工],再按[单段],把[进给倍率]打到[×
60]处,再按[加工循环],机床开始单段循环加工,当车刀走完一段程序段后,[加工循环]指示灯灭,需再按[加工循环],使程序继续往下运行。
3)当程序一次运行结束后,可把[进给倍率]打到[×
80]或[×
100]处,并取消[单段],使工件连续循环加;
当粗加工循环结束后,进入半精加工循环时,可按[转速升],并把[进给倍率]打到处。
4)加工完毕,用千分尺进行测量,如果尺寸没达到要求,则需进行精加工。
(2)精加工
1)如果用千分尺测量尺寸还大0.3mm,则修改磨耗值(0.5—0.3)为0.2mm,在[偏置/磨损]时,先用光标移动在W01的U值上,输入磨耗值0.2mm。
2)按[自动加工],再按[加工循环],机床开始循环精加工。
如果尺寸还大一点,只要再修改磨耗值即可。
致谢
我要感谢学院给我们授课的每位老师,正是由于他们的传道、授业、解惑,让我学到了专业知识,
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- 毕业设计 数控车床 加工 工艺 设计