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0141124李晓光资料
天津滨海职业学院毕业设计(论文)
数控编程与机械零件加工工艺分析
作者:
李晓光
院系:
天津滨海职业学院机电工程系
专业:
机电一体化技术
年级:
2010级
学号:
2010*******
指导教师:
于世楠
毕业设计任务书
设计题目:
数控编程与机械零件加工工艺分析
完成期限:
自2012年10月10日至2013年3月20日止
一、设计原始依据
我所设计的零件依据如下:
零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧等表面组成。
其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求;球面Sφ54㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓)误差的作用。
尺寸标注完整,轮廓描述清楚。
零件材料为45钢,无热处理和硬度要求。
二、设计内容和要求
我所设计的零件是一个轴类零件,此零件包含了一般的直线、圆弧、倒角、等工艺,此外附上了零件图并对零件的加工工艺进行了简单的描述,所以可以比较全面的介绍数控车的功能和特点。
本人签字:
李晓光
2013年3月16日
毕业设计内容摘要
在车床上,利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸,把它加工成符合图纸的要求。
车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法。
车削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。
车削是最基本、最常见的切削加工方法,在生产中占有十分重要的地位。
车削适于加工回转表面,大部分具有回转表面的工件都可以用车削方法加工,如内外圆柱面、内外圆锥面、端面、沟槽、螺纹和回转成形面等,所用刀具主要是车刀。
在各类金属切削机床中,车床是应用最广泛的一类,约占机床总数的50%。
车床既可用车刀对工件进行车削加工,又可用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚花等操作。
按工艺特点、布局形式和结构特性等的不同,车床可以分为卧式车床、落地车床、立式车床、转塔车床以及仿形车床等,其中大部分为卧式车床。
关键词:
车削加工刀具零件的工艺过程工艺参数程序编制
第一章认识数控机床1
一、数控机床的简介1
二、数控系统的概念…………………………………………………………………………1
第二章数控加工工艺1
一、数控加工的原理1
二、数控加工的特点2
三、数控机床坐标系的确定3
四、运动方向的规定4
五、数控机床安全操作规程4
第三章实例分析5
一、零件图工艺分析5
二、零件的定位基准和装夹方式5
三、选择设备6
四、确定加工顺序及进给路线6
五、刀具的选择6
六、切削用量的选择6
七、编写程序6
八、加工及注意事项………………………………………………………………………..7
总结...7
[参考文献]:
7
第一章认识数控机床
一、数控机床的简介
数控机床是数字控制机床(Computernumericalcontrolmachinetools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。
该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作数控折弯机并加工零件。
二、数控系统的概念
能按照零件加工程序的数值信息指令进行控制,使机床完成工作运动并加工零件的一种控制系统。
数控系统是数字控制系统的简称,英文名称为(NumericalControlSystem),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。
通过利用数字、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,它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和开关量。
第二章数控加工介绍
一、数控加工的原理
使用机床加工零件时,通常都需要对机床的各种动作进行控制,一是控制动作的先后次序,二是控制机床各运动部件的位移量。
采用普通机床加工时,这种开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削液等操作都是由人工直接控制的。
采用自动机床和仿形机床加工时,上述操作和运动参数则是通过设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的,它们虽能加工比较复杂的零件,且有一定的灵活性和通用性,但是零件的加工精度受凸轮、靠模制造精度的影响,而且工序准备时间也很长。
采用数控机床加工零件时,只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式,编成程序代码输入到机床控制系统中,再由其进行运算处理后转成驱动伺服机构的指令信号,从而控制机床各部件协调动作,自动地加工出零件来。
当更换加工对象时,只需要重新编写程序代码,输入给机床,即可由数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能,控制加工的全过程,制造出任意复杂的零件。
二、数控加工的特点
2.1具有高度柔性
在保证工件表面精度,主要取决于加工程序,它与普通机床不同,不必制造、更换许多工具、夹具,不需要经常调整机床。
因此,数控机床适用于零件频繁更换的场合。
也就是适合单件、小批生产及新产品的开发,缩短了生产准备周期,节省了大量工艺设备的费用。
2.2加工精度高
数控机床的加工精度,一般可达到0.005~0.1mm,数控机床是按数字信号形式控制的,数控装置每输出一个脉冲信号,则机床移动部件移动一个脉冲当量(一般为0.001mm),而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距平均误差可由数控装置进行补偿,因此,数控机床定位精度比较高。
2.3加工质量稳定、可靠
加工同一批零件,在同一机床,在相同加工条件下,使用相同刀具和加工程序,刀具的走刀轨迹完全相同,零件的一致性好,质量稳定。
2.4生产率高
数控机床可有效地减少零件的加工时间和辅助时间,数控机床的主轴转速和进给量的范围大,允许机床进行大切削量的强力切削,数控机床目前正进入高速加工时代,数控机床移动部件的快速移动和定位及高速切削加工,减少了半成品的工序间周转时间,提高了生产效率。
2.5改善劳动条件
数控机床加工前经调整好后,输入程序并启动,机床就能自动连续的进行加工,直至加工结束。
操作者主要是程序的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测,零件的检验等工作,劳动强度极大降低,机床操作者的劳动趋于智力型工作。
另外,机床一般是封闭式加工,即清洁,又安全。
三、数控机床坐标系的确定
1.机床坐标系:
数控机床上的坐标系采用右手笛卡尔直角坐标系。
2.机床参考点:
参考点也是机床上的一个固定点,它是用机械挡块或电气装置来限制刀架移动的极限位置。
它的主要作用是用来给机床坐标系一个定位。
3.工件坐标系:
工件坐标系是编程人员在编程时设定的坐标系,也称为编程坐标系。
(1)工件坐标系原点:
在进行数控编程时,首先要根据被加工零件的形状特点和尺寸,将零件图上的某一点设定为编程坐标原点,该点称编程原点。
从理论上将,工件坐标系的原点选在工件上任何一点都可以,但这可能代理啊繁琐的计算问题,增添编程困难。
为了计算方便,简化编程,通常是把工件坐标系的原点选在工件的回转中心上,具体位置可考虑设置在工件的左端面(或右端面)上,尽量使编程基准与设计基准、定位基准重合。
(2)对刀:
机床坐标系是机床唯一的基准,所以必须要弄清楚程序原点在机床坐标系中的位置,通过对刀完成。
对刀的实质是确定工件坐标系的原点在机床坐标系中唯一的位置。
对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。
对到的准确性决定了零件的加工精度,同时,对刀效率还直接影响数控加工效率。
(3)换刀:
当数控机床加工过程中需要换刀时,在编程时就应考虑选择合适的换刀点。
所谓换刀点是指刀架转位换刀的位置,当数控车床确定了工件坐标系后,换刀点可以是某一固定点,也可以是相对工件原点任意的一点。
换刀点应设在工件或夹具的外部,以刀架转位换刀时不碰工件及其他部位谓准。
四、运动方向的规定
1.Z与主轴轴线重合,即Z轴远离工件像尾座移动的方向为正方向(即增大工件和刀具之间距离),向卡盘移动为负。
2.X轴垂直于Z轴,X坐标的正方向是刀具离开旋转中心线的方向。
五、数控机床安全操作规程
1.开机前应对数控机床进行全面细致的检查,内容包括操作面板、导轨面、卡爪、尾座、刀架、刀具等,认无误后方可操作。
2.数控机床通电后,检查各开关、按钮和按键是否正常、灵活、机床有无异常现象。
3.程序输入后,应仔细核对代码、地址、数值、正负号、小数点进行认真的核对。
4.正确测量和计算工件坐标系。
并对所得结果进行检查。
5.输入工件坐标系,并对坐标。
坐标值、正负号、小数点进行认真的核对。
6.未装工件前,空运行一次程序,看程序能否顺利进行,刀具和夹具安装是否合理,有无“超⑴。
7.试切削时快速倍率开关必须打到最低挡位。
8.试切削进刀时,在刀具运行至工件30~50㎜处,必须在进给保持下,验证Z轴和X轴坐标剩余值与加工程序是否一致。
9.试切削和加工中,刃磨刀具和更换刀具后,要重新测量刀具位置并修改刀补值和刀补号。
10.程序修改后,要对修改部分仔细核对。
11.必须在确认工件夹紧后才能启动机床,严禁工件转动时测量、触摸工件。
12.操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。
13.紧急停车后,应重新进行机床“回零”操作,才能再次运行程序。
第三章实例分析
图示为45号钢,要求循环起始点在A(46,3),切削深度为1.5mm(半径量)。
退刀量为1mm,X方向精加工余量为0.4mm,Z方向精加工余量为0.1mm,其
中点划线部分为工件毛坯。
要求分析工艺过程与工艺路线,编写加工程序。
一、零件图工艺分析
该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧等表面组成。
其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度何表面粗糙度等要求;球面Sφ54㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓)误差的作用。
尺寸标注完整,轮廓描述清楚。
零件材料为45钢,无热处理和硬度要求。
二、零件的定位基准和装夹方式
确定坯件轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准。
左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧,右端采用活动顶尖支承的装夹方式。
三、选择设备
根据加工零件的外形和材料等条件,选用FANUC数控车床。
四、确定加工顺序及进给路线
加工顺序按由粗到精原则确定。
即先从右到左进行粗车(留0.1-0.4㎜精车余量),然后从右到左进行精车。
五、刀具的选择
。
①粗车及平端面选用90°硬质合金右偏刀。
②精车选用90°硬质合金右偏刀,车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀。
六、切削用量的选择
①主轴转速的选择:
车直径和圆弧时,查表选粗车切削速度vc=90m/min精车切削速度vc=120m/min。
②进给速度的选择查表选择粗车、精车每转进给量,再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r,精车每转进给量为0.1㎜/r。
七、编写程序
O0001
N10G54G00X80Z80(选定坐标系G54,到程序起点位置)
N20M03S400(主轴以400r/min正转)
N30G01X46Z3F0.2(刀具到循环起点位置)
N35G71U1.5R1
N40G71P50Q130U0.4W0.1 F0.3 (粗切量:
1.5mm精切量:
X0.4mmZ0.1mm)
N50G00X0(精加工轮廓起始行,到倒角延长线)
N60G01X10Z-2(精加工2×45°倒角)
N70Z-20(精加工Φ10外圆)
N80G02U10W-5R5(精加工R5圆弧)
N90G01W-10(精加工Φ20外圆)
N100G03U14W-7R7(精加工R7圆弧)
N110G01Z-52(精加工Φ34外圆)
N120U10W-10(精加工外圆锥)
N130W-20(精加工Φ44外圆,精加工轮廓结束行)
N135G70P50Q130
N140X50(退出已加工面)
N150G00X80Z80(回对刀点)
N160M05(主轴停)
N170M30(主程序结束并复位)
八、加工及注意事项
此工件要经两个过程加工完成,所以需要重新确定工件原点,程序中编程原点要与工件原点相对应。
执行完成第一个程序后,工件调头执行另一个程序时需重新对两把刀的Z向原点,因为X向的原点在轴线上,无论工件大小都不会改变的,所以X方向不必再次对刀。
总结
数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式,实际加工中,操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能,方能编制出高质量的加工程序序,加工出高质量的工件。
参考文献
1.李正峰主编.《数控加工工艺》.上海.上海交通大学出版社,2004
2.晏初宏主编.《数控加工工艺与编程》.北京.化学工业出版社,2004
3.张超英,谢福春主编.《数控编程技术》.北京.化学工业出版社,2003
4.刘武发,刘德平.《机电一体化设计基础》.北京化学工业出版社.2007.5
5.张建民等.机电一体化系统设计。
北京:
高等教育出版社,2001.
6.赵松年,张奇鹏.机电一体化机械系统设计.北京:
机械工业出版社,1996.
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