论文数控机床组合手柄的数控加工.docx
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论文数控机床组合手柄的数控加工
第1章课题来源
数控机床是一种利用信息技术进行自动加工的机床,它是按照事先编制好的数控程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。
数控程序除了能保证加工出符合图样要求的合格零件外,还应该充分地发挥、利用数控机床的各种功能,使数控机床能安全、可靠、高校地工作。
本课题来源于张家港圣美意机械有限公司,我从事数控车床的操作,组合手柄是以数车床加工的零件,它涉及到端面的加工,孔加工,和椭圆面的加工。
以组合手柄的数控加工作为本次的毕业论文,能够让我更好的从事这项工作,对我今后的发展有莫大的好处。
1.1公司目前基本情况
张家港圣美意机械有限公司成立于一九八五年三月十八日。
是生产滤清器的专业厂家,设备、技术力量雄厚,并设有产品设计开发研究所,曾引进德国、日本、荷兰的先进技术和设备,能够承担各种滤清器产品的设计、制造、测试、开发任务。
具有各种性能试验设备和测试抽筋手段,具有完整的质量保证体系。
我公司属市一级重点企业,讲诚信、重合同、守信用,公司通过中华人民共和国船检型式认可、船级社认可、军检认可。
一九九八年一次性通过ISO9002国际质量体系认证,二零零三年十二月通过ISO9001(2000版)国际质量体系认证。
本公司注册商标“星火”系列产品,被评为国家级新产品,江苏省高新技术产品,并认定为江苏省民营科技企业。
法人代表黄圣达,注册资金800万。
我公司的质量方针是:
“科技创新,质量为本,使“星火”系列产品誉满全球”。
产品广泛用于舰艇、船舶的柴油机油路系统,钢铁行业和机械行业的液压系统,矿山机械、冶金、石化及重型机械油路系统,是净化的理想设备。
我厂为各种引进柴油机配套滤清器国产化工作做出了重大贡献。
我公司产品不仅畅销全国各大厂家而且销售德国、日本、韩国等国,与国际上同行业交往频繁,交流不断。
生产的SBL半自动清洗器(重油滤器)属国内独家引进技术设备生产,产品填补了国内技术空白,是国家第一批星火计划项目。
我公司产品完全替代了同类型进口产品,为我国海军及军品提供配套。
新开发的全自动清洗滤器为各大柴油机厂、各造船厂、重油系统的配套提供了更好的产品保障。
我公司的各类滤清器产品拥有国家专利三十多项。
我公司产品严格执行国际标准。
本公司们于国家级卫生城市张家港,环境优美,交通便捷,经济繁荣,工业发达,现有职工150余名,专业技术人员18%,高中以上文化程度70%,厂区占地面积5万多平方米,建筑面积
1万6千平方米,固定资产5800万元,各种生产、测试设备350余台套。
1.2公司发展过程
张家港圣美意机械有限公司前身是成立于1985年的张家港市乐余滤清器厂,公司位于张家港省级经济开发区,是生产滤清器的专业化、产业化的中型企业和现代化公司,是生产滤清器的龙头企业。
公司占地五万多平米,企业正式员工发展到近200人,下属企业有:
张家港市乐余滤清器厂、产品设计开发研究所、铸造分厂。
公司是得到中国船级社质量认证公司,取得中华人民共和国船检型式认可、CCS船级社型式认可、军检认可...
1.3公司的组织结构
公司属于港、澳、台商投资股份有限公司,公司主要有生产部、工程部、管理部等部门组成。
详细情况如下图1-1。
图1-1公司组成结构
第2章组合手柄的三维造型
根据厂家对该零件装配尺寸的要求,做组合手柄的三维造型,本次造型使用的是Proe软件。
造型步骤如下:
1.打开Proe软件,如图2-1所示:
图2-1视图界面图2-2新建零件图
2.“新建”零件图,如图2-2所示:
3.点击旋转指令,选择TOP面作为基准,进入草绘画面,如图2-3,2-4所示:
,
图2-3选择基准图2-4进入草绘画面
4.先画中心线,然后将手轮的半边轮廓线画出,如图2-5所示:
图2-5画轮廓图图2-6成型图
5.点击确定,旋转360º,,如图2-6所示:
6.三维图如图2-6所示:
第3章组合手柄加工工艺分析
3.1零件加工要求
手柄让人们更加方便的使用其他物件,该手柄零件的Ra的上限值为3.2,部分面的Ra上限值为1.6,锐变倒角C0.3,未注倒角C1,圆弧过渡光滑,未注公差尺寸按IT12加工和检验。
(详见图3-1,图3-2)材料为45号钢,单件小批量生产,每次500左右。
图3-1手柄零件图1
图3-2手柄零件图2
3.2零件图工艺分析
1、加工件1(图3-1)左端,包括40槽及椭圆左端槽。
2、调头夹住Φ36X28,加工右端内孔部分,车螺纹,然后粗加工外部椭圆,留双边1mm余量。
3、加工件2(图3-2)左端,留Φ25X30工艺搭子。
4、调头夹住Φ25X30工艺搭子,粗加工右端椭圆,留双边1mm余量。
5、手工切断,保证长度52。
6、将件2旋入件1,精加工椭圆。
3.3确定加工路线
加工路线,是指数控机床在加工过程中刀具中心(严格来说是刀位点)的运动轨迹和方向。
加工路线是编写程序的依据之一。
加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。
按照基面先行、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序。
该零件的加工路线:
粗车件1外径轮廓,精车件1外径轮廓,切40º槽粗镗孔,精镗孔,切内槽,车内螺纹,件1椭圆加工,粗车件2外径轮廓,精车,件2外径轮廓,车外螺纹,件2椭圆加工,合件精加工椭圆。
3.4刀具选择
提高数控机床的加工效益,刀具是一个十分关键的因素。
刀具的选择不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。
编程时,选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与普通机床加工方法相比,数控机床加工对刀具提高了更高的要求。
不仅要求精度高、刚度高、耐用度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
这就要求采用新型优质材料制造数控加工工具,优选刀具参数。
选择刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
在内轮廓加工中,刀具半径小于轮廓曲线的最小曲率半径。
在自动换刀机床中要预先测出刀具的结构尺寸和调整尺寸,以便在加工时进行刀具补偿。
本次零件加工选用93º菱形外圆车刀加工外径轮廓,选用内切槽刀(刀宽4mm)加工40º槽及椭圆左端槽,选用60º外螺纹车刀加工外螺纹,选用Φ20mm内孔镗刀镗Φ20mm内孔,选用内切槽刀(刀宽3mm)加工内槽,选用60º内螺纹车刀加工内螺纹。
详见(表4-1)。
表3-1数控加工刀具卡片
序号
刀具编号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
93º菱形外圆车刀
1
外径轮廓加工
2
T02
内切槽刀(刀宽4mm)
1
加工40º槽及椭圆左端槽
3
T03
60º外螺纹车刀
1
加工外螺纹
4
T04
Φ20mm内孔镗刀
1
镗Φ20mm内孔
5
T05
内切槽刀(刀宽3mm)
1
加工内槽
6
T06
60º内螺纹车刀
1
加工内螺纹
3.5切削用量的选择
切削用量是指主轴转速(切削速度)、进给速度(进给量)和背吃刀量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
切削用量各参数在编程时都要编入加工程序中,或者在加工前预先调好机床的转速。
该零件切削用量的选着如表所示。
1、主轴转速n,根据允许的切削速度来确定n=1000v/πd
V:
切削速度m/min,由刀具寿命来确定。
根据工作经验,切削速度常选为(100~200m/min),粗加工时取小值,精加工时取大值。
D:
工件或刀具直径(mm)
2、进给速度(进给量)F(mm/min或mm/r),根据工件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料进行选择。
最大进给速度受到机床刚度和进给系统性能制约,不同的机床和系统,最大进给速度不同。
当加工精度和表面粗糙度质量要求高时,进给应选小一些,通常在(20~50)m/min范围内选取。
3、背吃刀量背吃刀量由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统的刚度确定。
在系统刚度允许的情况下,尽量选取背吃刀量等于加工余量,这样可以减少加工次数,提高加工效率。
对于质量要求较高的工件,可以留少量的加工余量,以便最后进行精加工。
粗车时,ap=2~3mm(单边),精车时ap=0.25~0.5mm(单边)
螺纹(螺距<2mm)粗车ap=0.4mm(第一刀),精车ap=0.1mm,合理选择切削用量的原则是:
粗加工时,一般以提高生产率为主,但也考虑经济性和加工成本。
表3-2加工刀具与切削用量参数
刀具编号
加工内容
刀具参数
主轴转速S/(r/min)
进给量f/(mm/min)
背吃刀量ap/mm
01
外轮廓粗加工
93º菱形外圆车刀
800
150
1.5
外轮廓精加工
93º菱形外圆车刀
1500
80
0.5
02
切40º槽
刀宽4mm
600
25
0.1
03
车外轮廓
60º外螺纹车刀
1000
2
0.4
04
粗镗
Φ20mm镗孔刀
800
120
1
精镗
Φ20mm镗孔刀
1200
80
0.1
05
切内槽
刀宽3mm
600
25
0.1
06
车内螺纹
60º内螺纹车刀
1000
2
0.4
3.6数控车削加工工序卡片
把零件加工顺序、所来用的刀具和切削用量等参数的编入如(表3-3)所示的数控加工序加工卡片中,以指导编程和加工操作。
表3-3数控加工工序卡片
工步号
工步内容
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
01
粗车件
T01
93º
800
150
1.5
自动
1外径轮廓
02
精车件1外径轮廓
T01
93º
1500
80
0.5
自动
03
切40º槽
T02
4mm
600
25
0.1
自动
04
粗镗孔
T04
Φ20
800
120
1
自动
05
精镗孔
T04
Φ20
1200
80
0.1
自动
06
切内槽
T05
3mm
600
25
自动
07
车内螺纹
T06
60º
1000
2
0.4
自动
08
件1椭圆加工
T01
93º
800
150
1
自动
09
粗车件2外径轮廓
T01
93º
800
150
1.5
自动
10
精车件2外径轮廓
T01
93º
1500
80
1.5
自动
11
车外螺纹
T03
60º
1000
2
0.4
自动
12
件2椭圆加工
T01
93º
800
150
2
自动
13
合件精加工椭圆
T01
93º
1500
80
0.5
自动
第4章组合手柄的数控加工及程序的编制
4.1数控车床的简介
1数控车床的用途
数控车床主要用于加工轴类和盘类的回转体零件,如车削内外圆柱表面、圆锥表面,回转曲面和端面以及加工内外螺纹等。
2数控车床的组成及布局
(1)数控车床的组成
数控车床由数控车床主机、数控系统、驱动系统、辅助装置、机外编码器五个部分组成。
a数控车床主机即数控车床的机械部件,主要包括床身、主轴箱、刀架、尾座、进给传动机构等。
b数控系统即数字控制系统,是数控车床实现自动加工的核心。
主要南输入/输出装置、监视器、主控制系统、可编程序控制器、各类输入/输出接口等组成。
c驱动系统即伺服系统,是数控系统和车床本体之问的电传动联系环节。
主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。
d辅助装置是为了加工服务的配套部分,主要包括自动换刀装置ATC、自动交换工作台机构APC(AutomaticPalletchanger)、工件夹紧放松机构、液压控制系统、气动装置、润滑装置、切削液装置、排屑装置、过载保护装置等。
e机外编码器
3数控车床的分类
随着数控车床制造技术的不断发展,数控车床的品种已经基本齐全,规格繁多,可以按照以下方法来进行分类。
1.按数控系统的功能分类
a经济型数控车床b全功能型数控车床c车削中心dFMC车床
2.按主轴的配置形式分类
a卧式数控车床b立式数控车床
3.按数控系统控制的轴数分类
a两轴控制的数控车床b四轴控制的数控车床
4.2数控车床的选择
本次加工零件组合手柄,单件小批量生产,轴类零件,选用经济型卧式两轴数控车床。
4.3确定装夹方法
由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置,因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向,同时协调零件与机床坐标系的尺寸。
根据零件的结构特点,加工件1时,先加工左端包括40º槽及椭圆左端槽,再调头夹住Φ36X28,加工右端内孔部分及外部椭圆。
加工件2时,先加工左端,留Φ25X30工艺搭子,调头夹住Φ25X30工艺搭子,加工右端椭圆。
4.4宏程序的简介
在编程工作中,我们经常把能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存人存储器,用一个总指令来代表它们,使用时只需给出这个总指令就能执行其功能所存人的这一系列指令称作用户宏程序本体,简称宏程序。
这个总指令称作用户宏程序调用指令。
在编程时,编程员只要记住宏指令而不必记住宏程序。
用户宏程序与普通程序的区别在于:
在用户宏程序本体中,能使用变量,可以给变量赋值,变量间可以运算,程序可以跳转;而普通程序中,只能指定常量,常量之间不能运算,程序只能顺序执行,不能跳转,因此功能是固定的,不能变化。
用户宏功能是用户提高数控机床性能的一种特殊功能,在相类似工件的加工中巧用宏程序将起到事半功倍的效果。
宏程序本体既可以由机床生产厂提供,也可以由机床用户自己编制。
使用时,先将用户宏主体像子程序一样存人到内存里,然后用子程序调用指令调用。
用户宏程序本体的编写格式用户宏程序本体的编写格式与子程序的格式相同。
在用户宏程序本体中,可以使用普通的NC指令,采用变量的NC指令、运算指令和控制指令。
格式如下:
Oxxxx;
#26=#4+#18xCos[#1];
G90GOOX#26;…………IF[#22GE#9]GOTO9;
……N9M99
变量可以用于宏程序本体,可以指定运算和控制指令。
用宏程序调用命令赋予变量实际值。
4.5程序的编制
表4-1件1左端加工程序
%0004
主程序名
N5
G50X100Z80
N10
T0101S800M3
主轴转速800r/min,换1号93º菱形外圆车刀
N15
G0X100Z80
N20
X51Z2
快进到外径粗车循环起刀点
N25
G71U1.5R1
G71P30Q65U0.4W0.2F0.2
外径粗加工循环
U:
径向每次切深单边1.5mm,R:
径向退刀单边1mm,P30:
精加工第一程序段号,Q65:
精加工最后程序段号,U:
径向精加工余量双边0.4mm,W:
轴向精加工余量0.2mm,F:
粗车进给量0.2mm/r
N30
G0X5
快进
N35
G1X0Z0
进到外径粗车循环起点
N40
G3X35.992Z-4.534R38
轮廓加工
N45
G1Z-28
N50
X41.992
N55
Z-33
N60
X47.992
N65
Z-60
N30∽N65外径轮廓循环程序
N70
G0X100
退刀
N75
Z50T0100
取消刀补
N80
M5
主轴停转
N85
M00
程序暂停
N90
T0101S1500M3F80
精车转速1500r/min,进给80r/min
N95
G0X100Z80
N100
X51Z2
进到外径粗车循环起点
N105
G70P30Q65
精加工
N110
G0X100
退刀
N115
Z80T0100
取消刀补
N120
M5
主轴停转
N125
M00
程序暂停
N130
T0202S600M3F25
转速600r/min,进给25mm/min,换2号切槽刀
N135
G0X51Z-38.8620
快进到切槽起点
N140
G1X32.5
切槽
N145
G0X51
退刀
N150
W-1
进刀
N155
G1X32.272
切槽
N160
W1
精车槽底
N165
G0X48
退刀
N170
G1Z-36
进到倒角起点
N175
X32.272Z-38.862
倒角
N180
G0X48
退刀
N185
G1Z-42.724
进到倒角起点
N190
X32.272Z-39.862
倒角
N195
G0X48
退刀
N200
Z-51.586
进刀
N205
G1X32.5
切槽
N210
G0X48
退刀
N215
Z-55
进刀
N220
G1X32.272
切槽
N225
Z-51.586
精车槽底
N230
G0X48
退刀
N235
W2.862
进到倒角起点
N240
G1X32.272W-2.862
倒角
N245
G0X100
N250
Z50
退刀
N250
M5
主轴停转
N255
M30
程序停止
表4-2件1右端加工程序
%0005
主程序名
N5
G50X100Z80
N10
T0404S800M3
主轴转速800r/min,换4号内孔镗刀
N15
G0X100Z80
N20
X19.5Z2
快进到内孔循环起刀点
N25
G71U1R0.5
G71P30Q65U0.4W0.2F0.2
内径粗车循环
U:
径向每次切深单边1mm,R:
径向退刀量单边0.5mm,P30:
精加工第一程序段号,Q65:
精加工最后程序段号,U:
径向精加工余量双边0.4mm,W:
轴向精加工余量0.2mm,F:
粗车进给量0.2mm/r
N30
G0X39
进刀
N35
G1X37Z0
进到内径循环起点
N40
X35.02Z-1
轮
N45
Z-6
廓
N50
X31
加
N55
Z-12
工
N60
X28.5Z-13
N65
Z-24
N30∽N65内径轮廓循环程序
N70
X25
X向退刀
N75
G0Z100
N80
X80
退刀
N85
M5
主轴停转
N90
M00
程序暂停
N95
T0404S1200M3F80
精车转速1200r/min,进给80r/min
N100
G0X100Z80
N105
X19.5Z2
快进到内孔循环起刀点
N110
G70P30Q65
精加工
N115
G0X100
退刀
N120
Z80T0400
取消刀补
N125
M5
主轴停转
N130
M00
程序暂停
N135
S600M3T0505F25
主轴转速600r/min,进给25mm/min,换5号内切槽刀
N140
G0X26Z5
快进
N145
Z-23
快进到切槽起点
N150
G1X31
切槽
N155
X26
退刀
N160
Z-24
进刀
N165
X31
切槽
N170
X26
退刀
N175
G0Z100
N180
X50T0500
退刀
N185
M5
主轴停转
N190
M0
程序暂停
N195
S1000M3T0606
转速1000r/min,换6号内螺纹刀
N200
G0X26
N205
Z3
快进到内螺纹复合循环起刀点
N210
G76P010060Q100R50
G76X30050Z-20200R0P975Q
内螺纹复合循环
P:
精加工次数1,倒角量0,刀尖角度
400F1.5
60˚,Q:
最小切削深度100μm,R:
精加工余量单边50μm,X:
有效螺纹终点X坐标30050μm,Z:
有效螺纹终点Z坐标-20200μm,R:
螺纹两端半径差0,P:
牙深单边975μm,Q:
第一刀切削深度单边400μm,F:
导程1.5mm
N215
G0Z100
N220
X50T0600
退刀
N225
M5
主轴停转
N230
M0
程序暂停
N235
T0101S800M3F150
转速800r/min,进给150mm/min,换1号93º菱形外圆车刀
N240
G0X51Z2
快进
N245
#50=50
设置最大切削余量
N250
WHILE#50GE1
判断毛坯余量是否大与等于1
N255
M98P0006
调用椭圆加工子程序
N260
#50=#50-2
每次切深双边2mm
N265
ENDW
N270
G0X100
退刀
N275
Z80T0100
N280
M5
主轴停转
N285
M30
程序停止
%0006
椭圆加工子程序
N5
#1=40
长轴
N10
#2=24
短轴
N15
#3=8
Z轴起始尺寸
N20
WHILE#3[-30]
判断是否走到Z轴终点
N25
#4=[#1+#1]*SQRT[1-#2*#2/#3/#3]
X轴变量
N30
G1X[2*#4+#50]Z[#3-8]
椭圆插补
N35
#3=#3-8
Z轴步距,每次0.4
N40
ENDW
N45
W-1
N50
G0U2
N55
Z2T0100
返回起点
N60
M99
子程序结束
表4-3件2(图b—见附录)左端加工程序
%0001
主程序名
N5
G50X100Z80
N10
T0101S800M3
转速800r/min,换1号93度菱形外圆车刀
N15
G0X100Z80
N20
X51Z3
快进到外径粗车循环起刀点
N25
G71U1.5R1
G71P30Q70U0.4W0.2F0.2
外径粗车循环
U:
径向每次切深单边1.5mm,R:
径向退刀量单边1mm,P30:
精加工第一程序段号,Q70:
精加工最后程序段号,U:
径向粗加工余量双边0.4mm,Z:
轴向精加工余量0.2mm,F:
粗车进给量0.2mm/r
N30
G0X30
快速进刀
N35
G1X25Z0
进到外径粗车循环起点
N40
G1Z-30
N45
X28
N50
X29.8Z-31
倒角
N55
Z-46.5
N60
X34.988
N65
Z-50
N70
X50
N30∽N70外径轮廓循环程序
N75
G0X100
退刀
N80
Z50T0100
取消刀补
N85
M5
主轴停转
N90
M30
程序暂停
N95
T0101S1500M3F
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- 论文 数控机床 组合 手柄 数控 加工