常用回转体零件的数控加工工艺

1、毕业设计（论文） 班级 数控3091 专业 数控 题目 常用回转体零件的数控加工工艺和仿真 学生姓名 指导教师 2012年6月18日目 录摘要4前言51. 数控机床的概述 61.1数控机床的基本组成及工作原理7 1.1.1数控机床的基本组成7 1.2.2数控机床的工作原理71.2数控机床的应用范围81.3数控机床的特点92.AutoCAD图样 10 2.1 零件CAD图11 2.2零件的尺寸标注分析和技术要求113.工艺路线 114.毛坯及装夹11 41 毛坯的形状及尺寸的确定11 4.2机床夹具的确定 115.刀具的选择 11 道具卡片116.FANUC数控车床零件程序编辑 11 程序编辑

2、127.仿真软件模拟 128.回转体零件的特点13.零件精度分析 23 9.1误差分析23 9.2测量误差24 9.3计量器具选择24 9.4如何减少误差25总 结26参考文献27摘 要 数控技术水平的高低和数控设备拥有的多少已成为衡量个国家工业现代化的重要标志。数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度提高生产效率。但是，发展数控技术的最大障碍就是添置设备的初期投资大，这使许多中小型企业难以承受。如果淘汰大量的普通机床，而去购买昂贵的数控机床，势必造成巨大的浪费。因此，普

3、通机床的数控化改造大有可为。通过对CA6140A普通车床的数控改造，使其加工精度明显提高，定位准确可靠，操作方便，性能价格比高。这种方法对中小企业设备的数控改造有一定的借鉴与推广作用。本次改造主要针划车床的主轴系统、刀架系统、进给系统、反馈环节、电器控制柜及数控系统进行了改造，改造方法简单、改造操作步骤便于实施。关键字：数控技术 ；自动化 ；加工工艺 ；编辑程序前 言当今世界电子技术猛速发展，微处理器，微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域的发展气到了极大地推动作用。一个完善的机电一体化系统，应包括几个基本要素：机械本体、执行机构、感测试部分、制及其信息处理部分。机电一体化时系统技术

4、、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感器技术、伺服传动技术和机械技术等科学技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。随着消费向个性化发展，单件小批量多品种产品占到70%-80%，这类产品的零件一般采用通用机床来加工。而通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于进一步提高生产率和保证质量。特别是由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助靠模和仿行机床或者借助画线和样板用手工操作的方法来完成，其加工精度和生产率受到极大影响。数控技术是数字控制（Numerical Control）技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以把生产过程用某中语言

5、编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。采用数控技术的控制系统称为数控系统（Numerical Control System）。根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。1.数控机床的概述1.1 数控机床的基本组成及工作原理1.1.1数控机床的基本组成数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现：1、根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序

6、格式编写加工程序；2、所编程序指令输入机床数控装置；3、数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需的辅助动作，最后加工出合格的零件。数控机床的基本组成包括加工程序、输入输出装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、反馈系统、电器逻辑装置以及机床本体。由下图1.2.1可知机床数控系统的基本工作流程。 1.1.2数控机床的工作原理由上图可知，数控机床在加工时，是根据工件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件的移动量、速度及动作先后顺序、主轴转速、主轴旋转方向及冷却等要求，以规定的数控代码形式，编制成程序单，并输

7、入到机床专用计算机中。然后，数控系统根据输入的指令，进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形状的工件。1.2数控机床的应用范围 1、轮廓形状复杂，加工精度高的零件； 2、用普通机床加工时，需要制作复杂工艺装备的零件；3、用普通机床加工时，工艺路线过长、工装过多的零件；4、多品种、小批量生产的零件（100件以内）；5、新产品的试制零件；6、价值昂贵，加工中不许报废的零件；7、生产周期段的急需件；8、集铣、钻、镗、扩、铰、攻螺纹等多种工序于一体的零件。1.3数控机床的特点1、适应性强，适应加工单件或中小批量复杂工件；2、加工精度高

8、，产品质量稳定；3、自动化程度高，劳动强度低，改善劳动条件；4、生产效率高；5、良好的经济效益；6、有利于生产管理的现代化。2. AutoCAD图样2.1零件CAD图 图2-1 件一 图2-2 件二2.2 零件的尺寸标注分析和技术要求零件上的标准结构较多，准尺寸时应注意国家标准的规定方法。经分析可以看出零件的尺寸精度和表面粗糙度要求较高。形位公差有严格的要求：直径R50mm的轴线对左端R32mm的孔轴线的同轴度公差R0.02mm;R58mm的轴线对左端R32mm的孔轴线同轴线公差为R0.015mm。R60mm的轴线对左端R32mm的孔轴线同轴度公差为R0.02mm。R52的轴线对左端R32mm

9、的孔轴线同轴度公差为R0.02mm。左右两端R32mm的孔轴线的同轴度公差为R0.02mm。R50mm圆柱端对左边R32mm的孔轴线的垂直度度公差为0.02mm。左端R32mm的孔内端面对左端R32mm的孔轴线的垂直度公差为R0.015mm。R52mm的轴线对右端R32mm的孔轴线的同轴度公差为R0.02mm。R25mm的孔轴线对右端R32mm的孔轴线同轴度公差为R0.02mm。左右两端的R28mm的孔轴线对右端R32mm的空轴线的同轴度公差为R0.02,mm。R42mm的圆柱端面对右端R32mm的孔轴线的垂直度公差为R0.015mm。R58mm的圆柱端面对R32mm的孔轴线的垂直度公差为R0

10、.015mm。R50mm圆柱面必须位于半径差为公差值0.008的两同住圆柱之面。R32mm的内圆柱面的任一正截面的圆周。必须位于半径差为公差值0.008的同心圆之间。R50mm的圆柱端面必须位于距离为公差0.006的两平行平面内。3 工艺路线1欲钻r32mm通孔，一端反爪夹住，另一端用顶尖夹住2用G71外径粗车循环，粗车加工坐端至r25mm半球，双边留0.5mm余量3粗加工左端外型，r25mm半球不加工。4切外槽5撤销顶尖，用G71内径粗车循环加工左端内径，精加工左端内型。6且内槽，加工M40*1.5内螺纹7调头校正，用正爪夹R50mm外圆，另一端用顶尖夹住，用G71外径粗车循环右端至r25半

11、径，双边留0.5mm余量。8精加工右端外型，r25mm不加工。9且外槽，加工M46*1.5外螺纹。10精加工r25球面。11撤去顶尖，用G71内径粗车循环加工右端内型，精加工右端内型。4毛坯及装夹更具零件所需要的形状、尺寸等而制成的进一步加工用的生产对象称为毛坯。在制定工艺过程时，合理选择毛坯不仅影响道毛坯本身的工艺和生产费用，而且对零件机器加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。另加毛坯的加工选择应具有如下要求：满足设计使用需要、具有良好的经济性、良好的切削性、取材方便。毛坯的选择不仅考虑经济性、实用性、还要考虑道先用的设配及工人的技术等级。4.1毛坯的形状及尺寸的确定毛坯尺寸和零件图上相应

12、的设计尺寸之差成为加工总余量，又称毛坯余量。毛坯尺寸的公差成为毛坯公差，毛坯的余量和毛坯公差的大小同毛坯的制造方法有关生产中可参考有关工艺手册和标准确定。毛坯雨量确定后，将毛坯雨量附加在零件相应的加工表面，即可大致确定毛坯的形状与尺寸。此外，在毛破制造，机器加工机热处理时，还有许多工艺因素会影响到毛坯的形状和尺寸，本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应从满足工件的使用性、经济性和切削性、取材的方便性考虑。单从经济性考虑毛坯的选择应使毛坯的形状和尺寸与零件尽量接近，可以考虑选择铸件，但本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应满足工件的使用性、经济性和切削性取材方便性考虑，选择铸件满足工件的使用

13、性和切削性能但从经济性考虑，则是不经济，取材不方便，铸铁暂不考虑。所以考虑普通钢材45#钢，价格低廉 取材方便、有良好的切削性和经济性。再根据机器手册查并计算出粗精加工单边与量的总和留2mm较适合，既80+2*2=84，因此选用84mm棒料。4.2 机床夹具的确定在实际加工中工件的定位也是非常重要的，在加工中夹具的选择的是否合理直接影响到工件的精度、增加公认的劳动强度、加工成本严重时可能造成工件报废、打刀或伤害到操作人员的人身安全等事故，所以，在实际加工中选择的夹具也是至关重要的，要求操作者对基本装夹方法有较深入的了解。三爪自定心卡盘装夹 这种卡盘能自动定心不必花费太多的时间找到工件，但在工件

14、伸出的较长的时候必须找正。三爪卡盘装夹效率比四爪卡盘高，但加紧力没有四爪卡盘大，适合于装夹中小型工件。从图纸上给出的信息可以得出产品是常见回转体，所选择的毛坯材料唯一形状规则的圆柱棒料，从加工工尺寸角度分析及实际加工考虑，三爪盘能自动定心不必花费太多的时间找工件，故选择三爪卡盘作为装夹工具5刀具的选择。刀具卡片 刀具号道具名称刀具材料刀片品牌T0193度菱形外圆车刀硬质合金YT15T0260度外螺纹刀硬质合金YT15T03切内槽刀高速钢W18Ct4VT04内孔镗刀高速钢W18Ct4VT0560度内螺纹刀硬质合金YT15T06切外槽刀高速钢W18Ct4V编制声明审核 6 FANUC数控车床程序编

15、辑程序编辑序号程序内容程序说明0111程序号N5G99 程序编程；分进给N10M03 S500 T0101转速500r/min 1号刀N15G00 X85N20Z2快进到外径粗车循环起刀点N25G71 U2 R1 外径粗车循环（1）每次背吃刀量单边2mm 退刀量单边1mmN26G71 P30 Q65 U0.5 F0.2P30：精加工第一程序段号；Q88：精加工最后程序号；U：精加工余量双边0.5mm F：粗车进给余量0.2mm/minN30G01 X50粗加工起点N35Z0N40Z-48N45X58N50Z-54N55G02X70 Z-60N60G03 X60 Z-95N65G01 X90N7

16、0M03 S800 F0.1N75G70 P30 Q65N80GOO X100 Z200N85T0606N86G00X54 Z-24N87G01 X46N88G00 X56N89G01 Z-21N90X46N100G00 X56N105Z-36N110G01 X46N115X56N120Z-37N125X46N130G00X100N135Z200N140M05N145M02序号程序内容程序说明0111程序号N5G99 程序编程；分进给N10M03 S500 T0101转速500r/min 1号刀N15G00 X85N20Z2快进到外径粗车循环起刀点N25G71 U2 R1 外径粗车循环（1）每

17、次背吃刀量单边2mm 退刀量单边1mm%0222N5M03 S800 T0404转速800r/min，换4号内孔镗刀N10G00 X22.5 Z5快速道内径粗车循环起点N15G71 U1 R0.5 P50 X-0.5 Z0.1 F120内径粗车U:每次被吃刀量单边1mm，R退刀量单边0.5mm，X:精加工最后程序余量双边0.5mm；Z精加工余量0.1mm：F粗车进给度120r/minN20G00 Z100N25X100退刀N30M05主轴停转N35M00主轴暂停N40M03 S1200 F80精车转速1200r/min，进给速度80mm/minN45G00 X22.5 Z5进刀N50G01 X

18、4105N55Z0进到内经循环起点N60X38.5 Z-1.5倒角N65Z-12.5N70X32.005N75Z-50N80X28.005N85Z-65N90X25.005N95Z-87N50N95内径循环轮廓程序N100X22.5X向退刀N105G00 Z100N110X100退刀N115M05主轴停转N120M00程序暂停N125M03 S600 T0606 F25转速600r/min，进给速度25mm/min，换6号内车槽刀N130G00 X28快进N135Z-12.5快速N140G01 X44车内槽N145X28退刀N150G00 Z100N155X100N160M05主轴停转N165

19、M00程序暂停N170M03 S400 T0505转速400r/min，换5号内螺纹刀N175G00 X28 Z5进给道内螺纹复合循环起刀点N180G76 C2 R-1 E-0.5 A60 X40.05 Z-10.5 I0 K0.93 U-0.05 U0.08 Q0.4 P0 E1.5C:精加工次数2；R:Z向退刀量1mm；E:X向退刀量0.5mm；A:刀尖角度；X：有效螺纹终点X坐标40.05mm；Z:有效螺纹终点Z坐标-10.5mm；I：螺纹量端半径差；K：螺纹高度单边0.93mm;U：精加工余量单边0.05mm；U：最小被吃刀量0.08mm；Q:第一次被吃刀量单边0.4mm；P：主轴转角

20、；F：螺纹导程1.5mmN185G00 Z100N190X100退刀N195M05主轴停转N200M00程序停止%0333N5G90 G94N10M03 S500 T0101转速500r/min，换1号车刀N15G00 Z2N25X85快进到外径粗车循环起刀点N35G71 U1.5 R1 P60 Q105 X0.5 Z0.1 F150外径粗车循环U:每次被吃刀量单边1.5mm；R退刀量单边1mm；P60：精加工第一程序段号；Q105:精加工最后程序段号；X:精加工余量双边0.5mm;Z：精加工余量0.1；F:粗车竟给速度150r/minN40G00 X150 Z15退刀N45M05主轴停转N5

21、0M00程序暂停N55M03 S890 T0101 F80精车转速890r/min,进给速度88mm/minN60G00 X55 Z2快速进刀N65G01 X43N70Z0进到倒角起点N75X45.8 Z1.5倒角N80Z-15N85X51.99N90Z-35N95X60 Z-50N100G03 X80Z-75 R25N105G01 Z-75.5N60N105外径轮廓程序N110G00 X100 Z100退刀N115M05主轴停转N120M00程序暂停N125M03 S600 T0303 F25转速600r/min,进给速度25mm/min，换3号刀N130G00 X55 Z-15进刀N140

22、G01 X47车槽N145X53退刀N150Z-32进刀N155X47.2车槽N160R-35进刀N165X47车槽N170Z-32精车槽底N175G00 X100X向退刀N180Z100Z向退刀N190M03 S400 T0202转速400r/min,换2号刀N195G00 X50 Z5进给螺纹复合循环起点N200G76 C2 R0.5 R2 A60 X44.14 Z-12.5 I0 K0.93 U0.05 V0.08 Q0.4 P0 F1.5C:精加工次数2 ；R：Z向退刀量0.5mm;E：X向退刀量2mm；A:刀尖角度；X:有效螺纹终点X坐标44.14mm；Z:有效螺纹终点Z坐标-12.

23、5,mm；I:螺纹量端半径差；K：螺纹高度单边0.93mm；U:精加工余量单边0.05mm；U:最小被吃量0.08mm;Q第一次吃刀量单边0.4 ；P：主轴转角；F：螺纹导程1.5mmN205G00 X150N210Z15退刀N215M05主轴停转N220M00程序暂停N225M03 S800 T0101转速800r/min,换1号刀N230G00 G42 X65 Z-49 进刀N235G01 X59.99 R25N240Z-55进到圆弧起点N245G03 X70 Z-90 R25精车球面N250G01 Z-92N255G00 G40 X100N260Z100退刀N265M05主轴停转N270

24、M30程序停止%0444N5G90 G94 绝对编程，分进给N10M03 S800 T0404转速800r/min;换4号刀N15G00 X22.5 Z5快速进到内径粗车循环起刀点N20G71 U1 R0.5 P45 Q70 X-0.5 Z0.1 F120外径粗车循环U：每次被吃刀量单边1mm；R：退刀量单边0.5mm；P50：精加工第一程序段号；Q70:精加工最后程序段号；X：精加工余量双边0.5mm；Z:精加工余量0.1mm；F：粗车进给速度120mm/minN25G00 Z100N30X100退刀N35M03 S800 T0404 E80转速800r/min;进给速度80mm/minN4

25、0G00 G41 X22.5 Z5进到引入半径补偿N45G01 X37.29进到内循环起点N50Z0N55X32 Z-15N60Z-50N65X28N70Z-65N50N70内径循环轮廓程序N75X22X向退刀N80G00 Z100N85G40 X100退刀，撤消半径补偿N90M05主轴停转N95M30程序停止7 仿真软件模拟选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工，机床名称：FANUC数控机床,如下图所示（1）开机打开C6141机床开关释放悬停按钮（2）回参考点将方式选择按钮调到ZRN档位，分别按下坐标轴方向键“+X”、“Z”，按住键不放，直到回参考点窗口显示“0.000”符号后松开按钮。（

26、3）设置主轴转速机床开机后，系统默认主轴转速为零，此时，无论按主轴正转还是主轴反转键，主轴都不会转动，所以开机后，须首先设置主轴转速，其操作过程为：1.转动状态选择按钮，使箭头指向MDI模式： 2.按PROGRAM，显示程序编辑窗口： 4.按循环启动键 CYCLE START：（4）对刀X向对刀1.转动状态选择旋钮，使其箭头指向手动（JOG）模式或手轮（HANDLE）模式；2.按“主轴正转”键（主轴将以前面设定的S800的转速正转）；3.试切外圆，沿Z向退刀，停主轴，测量所切外圆直径； 3. 按“OFFSET”键，按软键“补正”及“形状”后，显示如图所示的刀具偏置参数窗口；5.移动光标键选择与

27、刀具号相对应的刀补参数（如1号刀，则将光标移至“G01”行“X”列处）输入“X+测量值”（如测量值为28.442，则输入“X28.442”），按软键“测量”，X向对刀完成。Z向对刀1. 转动状态选择旋钮，使其箭头转向手动（JOG）模式或手轮（HANDLE）模式；2. 按“主轴正转”键，主轴将以前面设定S500的转速正转；3. 试切端面，沿X向退刀，停主轴；按“OFFSET”键，按软键“补正”及“形状”后，显示如图所示的刀具偏置参数窗口，移动光标键选择与刀具号相对应的刀补参数（如1号刀，则将光标移至“G01”行“Z”列处，输入“Z0”，按软键“测量”，Z向对刀完成。 （5）输入程序将旋钮打在ED

28、IT的位置上,按PROG键，输入所编的程序。 （6）执行程序打开程序，关闭舱门，旋钮打在AUTO位置,按复位键RESET,按循环键Cycle Start执行程序。 （7）工件成形零件8回转体零件的特点带有键槽或径向孔。或端面有分布的孔系以及有曲面的盘套或轴类零件，如带法兰的轴套 带有键槽或方头的轴类零件等，类零件宜选车削加工中央加工。当然端面有分布的孔系 曲面的盘类零件也可选择立式加工中央加工，有径向孔的盘套或轴类零件也常选择卧式加工中央加工。这类零件假如采用普通机床加工，工序分散 工序数量多。采用加工中央加工后，因为有自动换刀系统，使得一次装夹可完成普通机床的多道工序加工，减少装夹次数，视线

29、里工序集中地原则，保证了加工质量的不乱性，进不来出产率，降低了出产成本。9.零件精度检测9.1误差分析（1）零件在车削中产生尺寸精度超差； （2）零件在车削中产生锥度，前后尺寸公差不一样； （3）零件在加工完毕后，表面粗糙度不一。外形达到表面粗糙度要求，内孔比较毛糙，达不到粗糙度要求。9.2测量误差（1）测量误差的概念由于计量器具本身具有误差和测量条件的限制，任何测量过程都不可避免地存在误差。测量所得的值是被测量的真值，测得值与被测得的真值之间的差异在数值上的表现为测量误差。测量误差可以表示为绝对误差和相对误差。（2）测量误差的来源1）计量器具的误差计量器具的误差是指计量器具本身在设计、制造和

30、使用过程中造成的各项误差。这些误差的综合反映可以用计量器具的示值精度或不正确来表示。2）标准件误差标准件误差是指作为标准的标准件本身的制造误差和检定误差。3）测量方法误差测量方法误差是指由于测量方法不完善所引起的误差。4）测量环境误差测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。5）人员误差人员误差是指由于测量人员的主观因素所引起的误差。9.3计量器具选择（1）如何选择计量器在选择计量器具时，要综合考虑计量器具的技术指标和经济性，在保证工件性能质量的前题下还要综合考虑加工和检验的经济性。具体考虑时要注意：1）选择计量器具应与被测工件的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相对应，是

31、所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。 2）选择计量器具应考虑精简的尺寸公差，使所选计量器具的测量不确定值既能保证测量要求，又符合经济性要求。（2）本文所涉及的计量器具1）游标卡尺 2）外径千分尺 3）深度尺 4）内径百分表 5）螺纹通规、止规 6）公法线尺9.4如何减少误差（1）尺寸误差避免措施是：1）要认真看清图纸，看图时要反复多看几遍.2）量具使用前，必须仔细检查和调整零件，正确使用量具。特别是精车时，游标卡尺和千分尺必须配合使用，以防测量时多一圈或少一圈。3）选择刀尖倒棱，刀尖圆弧半径小的刀具，精细研磨刃口，提高刀具刚性。（2）形位误差避免措施是：1）分粗车、精车工序。2）工件装夹松紧要适当，检查顶尖回转精度，及时修理或更换。（3）粗糙度误差避免措施是：1）应消除或防止由于车床刚性不足引起的振动，适当调整车床。2）增加车刀刚性和正确装夹车刀，增加工件的装夹