吊环螺钉零件加工的工艺

1、毕业论文吊环螺钉零件加工的工艺与编程分析姓 名：指导教师：系 部：专 业： 数控技术班 级： 2 班2008 年 11 月 23 日目录摘要3 关键词3 正文3 11 数控技术的概念4 12 数控技术的发展趋势4（一）高速、高精加工技术及装备的新趋势 4（二）5 轴联动加工和复合加工机床快速发展 5（三）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 6 13 数控系统数控加工中心机床基础知识7坐标系 /对刀点 /换刀点7常用基本指令 7 TOC o 1-5 h z 14 吊环螺钉的加工步骤8开机8开显示器8机械回零8装夹找正工件9刀具准备9对刀9加工10修整1015 加工工艺11划线1

2、1装夹、找正11加工1116 编程111.6.1车外圆（90。外圆车刀）的程序111.6.2车大端面（90。外圆车刀）的程序 121.6.3车小端面（45。外圆车刀）的程序 131.6.4车右旋螺纹（60。螺纹刀）的程序 131.6.5 吊环螺钉的零件图14 设计总结15参考文献15 谢辞15吊环螺钉零件加工的工艺与编程分析摘要简要介绍了数控技术的概念，当今世界数控技术及装备发展的趋势，在 此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我 国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性， 并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。另 外

3、，我在中国船舶重工业总公司洛阳725 研究所里，以加工吊环螺钉作为毕 业设计的题目。关键词:数控技术 机械制造技术 高速、高精加工技术 5 轴联动智能化、开 放式、网络化。正文装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代 化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术 及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和 最基本的装备。马克思曾经说过各种经济时代的区别，不在于生产什么， 而在于怎样生产，用什么劳动资料生产。制造技术和装备就是人类生产活 动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的 技术。当今世界各国制造业广

4、泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提 高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将 数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的 数控技术及其产业，而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封 锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世 界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。数控技术的概念数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装 备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成 的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域： (1) 机械制造技术

5、；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺 服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。数控技术的发展趋势 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业 成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大， 他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着 越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大 趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热 点有以下几个方面。高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地 提高效率，提高产品的质量和档次， 缩短

6、生产周期和提高市场竞争能力。 为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一，国际生产工 程学会(cirp )将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领 域，年产 30 万辆的生产节拍是 40 秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必 须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为 薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削 力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合 金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通 过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠 性得到提高。这些都对加工装备提出了

7、高速、高精和高柔性的要求。从 emo2001 展会情况来看，高速加工中心进给速度可达 80m/min ，甚至更高， 空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂， 包括我国的上 海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合 机床。美国 Cincinnati 公司的 hyper mach 机床进给速度最大达 60m/min 快速为 100m/min ，加速度达 2g ，主轴转速已达 60 000r/min 。加工一薄 壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在 普通铣床加工需8h；德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分 别达12

8、*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机 床的加工精度已由10p m提高到5p m，精密级加工中心则从35p m， 提高到11.5p m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01 p m）。 在可靠性方面，国外数控装置的 mtbf 值已达 6 000h 以上，伺服系统的 mtbf 值达到 30000h 以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高 精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展， 应用领域进一步扩大。（二）5 轴联动加工和复合加工机床快速发展采用 5 轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行 切削，不仅光洁度高，而且效率也

9、大幅度提高。一般认为， 1 台 5 轴联 动机床的效率可以等于 2 台 3 轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超 硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时， 5 轴联动加工可比 3 轴联动加 工发挥更高的效益。 但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因， 其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约 了 5 轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现 5 轴联动加 工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系 统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复合加 工机床(含 5 面加工机床)的发展。在 emo2001 展会上，新日本

10、工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂直平面的加工和任意角度 的加工，使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾 斜面和倒锥孔的加工。 德国 dmg 公司展出 dmuvoution 系列加工中心， 可 在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 cad/cam 直接或间接控制。智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统， 智能化的内容包括 在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化， 如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用 连接方便的智能

11、化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负 载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智 能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面 的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的 问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究， 如美国的 ngc(the next generation work-station/machine control) 、欧共体的 osaca(open system architecture for control within automation systems) 、日 本的 o

12、sec(open system environment for controller) ，中国的 onc(open numerical control system) 等。数控系统开放化已经成为数控系统的未 来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平 台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象(数 控功能)，形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成 到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成 具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信 规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开 发工具等

13、是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博 览会的一个新亮点。 数控装备的网络化将极大地满足生产线、 制造系统、 制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟 企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造 公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在 emo2001 展中，日本 山崎马扎克（mazak）公司展出的“ cyber production center”（智能生 产控制中心，简称cpc）；日本大隈（okuma ）机床公司展出“it plaza”（信息技术广场，简称 it 广场） ；德国西门子 （siemens） 公司展出的 open m

14、anufacturing environment （开放制造环境，简称ome ）等，反映了数 控机床加工向网络化方向发展的趋势。1.3.数控系统数控加工中心机床基础知识坐标系 /对刀点 /换刀点 坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设 定，工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。刀点：主要分为对刀点和换刀点， 前者刀具相对工件运动的起点 （又 叫程序起点或起刀点）。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程 序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。常用基本指令 在吊环螺钉的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F 用于指定切削的进给速度。主轴转速功

15、能字 S 用于指定主轴转速。刀 具功能字 T 用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字 M 用于指定数 控机床辅助装置的开关动作。准备功能 G 指令，用于刀具的运动路线。 如下表 1.1 是 G 代码表。表 1.1G 功能字含义表（ FANUC 系统）G00 快速移动点定位G01 直线插补G02 顺时针圆弧插补G03 逆时针圆弧插补 接下来我谈谈吊环螺钉的具体加工方法，我用的是国产的 CK6163B 程序车床，系统是 FANUC 。1.4 吊环螺钉的加工步骤开机 先将电源钥匙插进电源开关的锁孔内， 向左旋转钥匙，各电机运转； 按下控制柜右方绿色圆形按钮，操作面板红色方形按钮灯亮。关机时顺 序相

16、反。开显示器 先按下操作面板上绿色方形按钮，绿色按钮灯亮后，显示屏进入开 机画面，报警指示灯闪亮，报警信息为“ ERROR-22 EM-Stop ”，此时 顺时针旋转红色急停按钮，报警解除。然后将空跑按钮和进给按钮调至 为零，并确认主轴记忆下的 S 值不为零。机械回零 连续按两下“手动原点”键，按键红色指示灯亮，进入原点模式， 屏幕右下方显示“原点”，先按“ X”，选择X轴，按“启动”键，X轴 执行回原点动作，再按“ Z”，选择Z轴，Z轴执行回原点动作。在机床回零过程中用油枪向导轨上打油进行润滑。机床回原点后，自动画面中“X”和“ Z”坐标前空心0变成实心。注意：以下三种情况必须重新 执行回原

17、点动作；机床电源关闭，重新启动电源时；机床急停按钮 释放，解除急停状态后；机床超程报警信息解除后。装夹找正工件装夹：用卡盘扳手将卡爪调至与夹具外轮廓尺寸相近，用扳手将夹 具固定在主轴，保证放在夹具上面的工件中心与主轴中心能够在同一条 线上，用螺母将工件固定好。找正：用磁力表架吸于刀架上，装上杠杆 百分表或百分表， 将杠杆表触头压于工件外圆与端面上， 用手转动卡盘， 用小木锤敲打工件，直至外圆及端面跳动度达到工艺要求，最后将工件 拧紧，校验外圆及端面跳动度。刀具准备加工零件所需要的刀具有45。外圆刀，90外圆刀和60。螺纹刀加工 工件前，刀具要修磨。磨刀时注意：硬质合金材质，要在绿砂轮上修磨，

18、高速钢等钢类材质，要在黑砂轮上修磨。测量：在工作台上用高度尺测 量刀尖高度，要求高度为 33.0-33.2mm ，若高度不够，可用垫刀片垫高。 装刀：刀具修磨测量后，用扳手将刀具压紧于刀架上。对刀加工前要进行对刀操作：在手动模式下启动主轴旋转，选择 X轴 向，利用手摇轮移动刀尖位置，接近于工件外表面，刀尖接触到工件表 面（触深 0.005-0.01mm ）时，选择 Z 轴向，利用手摇轮将刀具移开工件 表面，停止主轴，按下“对刀”键，按下功能软键“ F1记忆-X ”；相同 的方法Z向对刀。Z向对刀完毕后，按下功能软键“ F5下一页”，用 千分尺或游标卡尺测量工件直径，移动光标，将测量的直径值输入

19、“直 径”内，组别与刀具所在刀架位置号一致。完成后，双击功能软键“F3写 入”，参数区内的数值会发生变化，对刀完成。加工程式选择：连续按两下“编辑/选择”键，移动光标到相应的程 序号上，按下“输入”键或功能软键“ F5选取”，选取这个程序。修 改刀补：按下“刀补”键，屏幕上会显示刀补参数，移动光标至相对应 的刀具号位置，根据吃刀量，修改 X、Z 方向刀补值。注意：刀具磨耗补 正， X 值为工件半径方向变量， 当刀尖方向朝 X 轴负方向时（刀尖朝下） 切削时，刀补输入值为负值，每次进刀时，刀补改为：当前刀补值 +吃刀 量（半径值）；当刀尖方向朝X轴正方向（刀尖朝上），反之。自动 加工：按下“自动

20、”键，进入“自动”模式，按下“启动”键，机床开 始自动运转，进入加工状态。加工过程中可以通过“空跑速率”按钮对 刀架空跑速度进行控制； 通过“进给速率” 按钮调整进给速率， 通过“主 轴转速”按钮对主轴转速进行控制。注意：若在加工过程中发现异常， 应立即按下红色“重置”键或红色“急停旋钮”，以停止机床一切动作， 异常排除后方可再进行加工。测量：一个程序执行完后，主轴停止， 刀架移开，需对所加工的尺寸进行测量，计算出剩余的加工余量，根据 计算的加工余量修改刀补（重复、步）进行加工，直至加工尺寸达 到工艺要求。修整倒角去毛刺： 根据图纸工艺要求， 对工件锐角进行倒角， 去除毛刺。 可用45。车刀倒

21、角，也可用锉刀手工去除。具体加工工艺与编程如下：1.5 加工工艺划线在工作台上将工件的加工余量线划出，保证（ 2）100.75 ，（1） 280.65，（3）150.2。装夹、找正夹工件圆环，找正工件 M12 毛坯外圆，保证跳动度为 0.5mm 以内， 找正划线端面，保证跳动 0.5mm 以内。加工车 M12 外圆，保证 11.7-12.0mm,（6）R1.5 0.4mm 。平端面，保证（1）28 土 0.65mm ,（2） 10 土 0.75mm ,（9 ）表面粗糙度 6.3。平端面，保证（3 ） 15 土 0.2mm ,（ 8）表面粗糙度6.3。倒角，保证（7 ） 1 （土 0.3 ） X

22、 45。车螺纹，保证（5 ） M12-8g。最后用锉刀去除工件表面的毛刺。1.6 编程1.6.1车外圆（90。外圆车刀）的程序：（对刀时，先车外圆，对 X 轴方向；再车大端面，对 Z 方向。）O0001 ；M04 S80 ；T0404；G00 X12. ；Z17. ；G01 Z1.5 F0.2 ；G02 X15. Z0 ；G01 X33. ；G00 Z100. ；T0400 ；M05；M30；（留 0.01mm 精加工余量）1.6.2车大端面（90。外圆车刀）的程序：（编程原点与车外圆的编程原点一样，不必再对刀。）O0002；M04 S80 ；T0404；G00 X33. ；Z0；G01 X1

23、5. F0.2 ；G03 X12.Z1.5 ；W2. ；U2. ；G00 Z100. ；T0400；M05；M30；（留 0.1mm 精加工余量，再调用 O0001 号程序最后一次精加工， 保证外圆、圆弧以及大端面之间光滑过渡。）1.6.3车小端面（45。外圆车刀）的程序：（卸下90。外圆刀，装上45。外圆刀，对刀时，用上面的刀尖车端面,对 Z 方向，不必退刀，直接车到工件中心，直至车出来的花纹变成小点， 对 X 方向，此时刀尖所在的位置就是编程原点。 ）O0003；M04 S80 ；T0404；G00 X17. ；Z0；G01 X0 F0.2 ；W2.；G00 Z50. ；T0400；M05；M30；1.6.4车右旋螺纹（60。螺纹刀）的程序：（对刀时，刀尖车外圆，对 X 方向，然后将刀尖移至外圆与小端面的 交接处，对 Z 方向。）O0004；M04 S50 ；T0606；G00 X12.