机械系数控专业毕业论文《轴套的数控加工及编程》

xxxx院毕业论文PAGEPAGE23XXXX学院毕业论文（设计）题目轴套的数控加工及编程系（分院）机械工程学院专业班级指导教师姓名职称讲师日期年月日XXXX学院毕业论文（设计）任务书专业班级学生姓名题目轴套的数控加工及编程上交论文（报告）日期：年月日答辩日期：年月日指导日期：年月日本人声明我声明，本论文及设计工作是由本人在指导导师的指导下独立完成。尽我所知，在完成论文时利用的一切资料均已在参考文献中列出。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。作者签名：日期：年月日目录摘要 =4\*ROMANIV1绪论 61.1数控技术是数字化制造和制造自动化的核心技术支持 61.2数控技术的发展的几个主要阶段 61.3数控机床和数控系统的发展 72零件的分析 113选择设备 123.1机床的选择 123.2夹具的选择 134切削用量确定 144.1背吃刀量ap的选择 144.2主轴转速的选择 144.3进给速度Vf的选择 145轴零件的加工 155.1轴的工艺分析 155.2数控加工刀具的选择 165.3数控加工工艺卡、刀具卡的选择 175.4数控加工刀具卡片 175.5数控加工路线图 185.6数控加工程序 196轴套零件的加工 216.1轴套的工艺分析 216.2轴套加工工艺卡、刀具卡 226.3数控加工刀具卡片 236.4数控加工刀具的选择 236.5加工刀具路线图 246.6零件轴套的编程 257程序的调试和加工 27参考文献 30辽宁职业学院毕业论文摘要本课题研究对象是轴套类零件，加工过程分为两部分，首先加工轴，第二步加工套类零件。本课题的精度要求高，加工要粗精加工分开，提高零件精度，查表知：“孔的直径尺寸精度一般为IT7，精密轴套取IT6。”关键字：制造业数控技术精加工辽宁职业学院毕业论文1引言1.1数控技术是数字化制造和制造自动化的核心技术支持在机械产品中，单件和小批量产品占到70%～80%。由于这类产品的生产批量小、品种多，一般都采用通用机床加工。当产品改型时，加工所用的机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。要实现这类产品的自动化成为机械制造业中长期未能解决的难题。大批大量生产的产品，如汽车、摩托车、家用电器等零件，多采用专用机床、组合机床、专用自动化机床以及专用自动生产线和自动化车间进行生产。但是应用这些专用生产设备，生产周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长，生产设备使用的柔性很差。现代机械产品的一些关键零部件，如在造船、航天、航空、机床及国防部门的产品零件，往往精度复杂、加工批量小、改型频繁，因而需要靠模和仿行机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大限制。特别对空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法实现。1.2数控技术的发展的几个主要阶段数控机床产生后随着微电子技术和计算机的发展，先后经历了五个发展阶段，分别为：第一代数控系统，采用电子管元件；第二代数控系统，采用晶体管元件；第三代数控系统，采用集成电路；第四代数控系统，采用大规模集成电路和小型通用计算机；第五代数控系统，采用微处理器和微型计算机。数控机床经历的5个时代可以分为2个阶段。第一、二、三代数控系统主要由电器的硬件和连线组成，所以称之为接线逻辑数控系统（WiredLogicNC）或硬数控系统。它的特点是具有很多的硬件电路和连接接点，电路复杂，可靠性不好，这是数控系统发展的第一阶段。第四、五两代数控系统主要是由计算机硬件和软件组成，所以称之为CNC系统。它的特点是控制和运行主要由软件来完成，容易扩大功能、柔性好、可靠性高，因此也称为软数控系统。1.3数控机床和数控系统的发展

随着先进生产技术的发展，要求现代数控机床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向发展。

1.3.1高速度、高精度化

高速化指数控机床的高速切削和高速插补进给，目标是在保证加工精度的前提下，提高加工速度。这不仅要求数控系统的处理速度快，同时还要求数控机床具有大功率和大转矩的高速主轴、高速进给电动机、高性能的刀具、稳定的高频动态刚度。

高精度包括高进给分辨率、高定位精度和重复定位精度、高动态刚度、高性能闭环交流数字伺服系统等。

数控机床由于装备有新型的数控系统和伺服系统，使机床的分辨率和进给速度达到0.1μm(24m／min)，lμm(100～240m／min)，现代数控系统已经逐步由16位CPU过渡到32位CPU。日本产的FANUCl5系统开发出64位CPU系统，能达到最小移动单位0.1μm时，最大进给速度为100m／min。FANUCl6和FANUCl8采用简化与减少控制基本指令的RISC(ReducedInstructionSetComputer)精简指令计算机，能进行更高速度的数据处理，使一个程序段的处理时间缩短到0.5ms，连续lmm移动指令的最大进给速度可达到120m／min。1.3.2“开放式”

新一代数控机床的控制系统应该是一种开放式、模块化的体系结构：系统的构成要素应是模块化的，同时各模块之间的接口必须是标准化的；系统的软件、硬件构造应是“透明的”、“可移植的”；系统应具有“连续升级”的能力。数控机床的很多部件的质量指标不断提高，品种规格逐渐增加、机电一体化内容更加丰富，因此专门为数控机床配套的各种功能部件已完全商品化。

1.3.3智能化

所谓智能化数控系统，是指具有拟人智能特征，智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度、切削深度、坐标移动、主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。

1.3.4复合化

复合化加工，即在一台机床上工件一次装夹便可以完成多工种、多工序的加工，通过减少装卸刀具、装卸工件、调整机床的辅助时间，实现—机多能，最大限度提高机床的开机率和利用率。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可自动更换刀具，连续地对工件的各加工面进行多种工序加工。目前加工中心的刀库容量可多达120把左右，自动换刀装置的换刀时间为l～2s。加工中心中除了镗铣类加工中心和车削类车削中心外，还出现了集成型车/铣加工中心、自动更换电极的电火花加工中心，带有自动更换砂轮装置的内圆磨削加工中心等。

1.3.5高可靠性

高可靠性的数控系统是提高数控机床可靠性的关键。选用高质量的印制电路和元器件，对元器件进行严格地筛选，建立稳定的制造工艺及产品性能测试等一整套质量保证体系。在新型的数控系统中采用大规模、超大规模集成电路实现三维高密度插装技术，进一步地把典型的硬件结构集成化，做成专用芯片，提高了系统的可靠性。

1.3.6多种插补功能

数控机床除具有直线插补、圆弧插补功能外，有的还具有样条插补、渐开线插补、螺旋插补、极坐标插补、指数曲线插补、圆柱插补、假想坐标插补等。

2零件的工艺分析图1配合零件的俯视图根据零件图1，对零件寸分析，由于该轴的外形轮廓属于配合面，所以表面粗糙度要求为Ra为1.6；该轴对第二个和第三个台阶的尺寸要求较高，所以采用现粗车，在精车。该套的外表面的粗糙度要求为Ra为1.6；确定该套要保证的尺寸是Φ39、Φ30的尺寸和长度为30的尺寸；Φ39和内孔的同轴度为Φ0.027。3选择设备3.1机床的选择本课题零件是组合零件，分为两部分。第一部分是轴类零件，由三个阶台面、直槽及螺纹构成。第二部分套类零件由外圆，内孔，内槽，内螺纹组成。其主要特点是内外圆柱面和相关端面间的形状，精度要求高，根据以上的加工情况可选用CK6150的FANUC-0iT数控车床对零件进行加工。如图1、2所示。图1数控车床图2FANUC-0iT面板3.2夹具的选择三爪卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要工具，内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。加工外轮廓时，为保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。在零件调头夹持加工内圆尺寸Φ30时，为了防止Φ39已加工表面不被三爪自定义卡盘夹伤表面，用铜皮包住此外圆表面再进行夹紧。4切削用量确定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，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书切削用量手册，并结合经验而定。4.1背吃刀量ap的选择轮廓粗车时选ap=2mm左右，精车ap=0.25mm；螺纹粗车时ap=0.4mm，精车ap=0.1mm。4.2主轴转速的选择主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。车直线时，查表可以选择切削速度，然后利用公式计算主轴转速n，计算公式为：n=1000v/d确定主轴转速n=600r/min、精车主轴转速n=800r/min。车螺纹时，利用公式计算主轴转速n=320r/min。4.3进给速度Vf的选择Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择，粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l～0.4mm较为合适。根据查表和实际经验，粗车时选择0.2mm/r；精车时选择0.05mm/r。5轴零件的加工5.1轴的工艺分析图3轴类零件该零件为轴类零件。表面由外圆柱面、阶梯外圆面、退刀槽及螺纹等表面组成，其中Ø39，Ø30这两个直径尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。表面粗糙度要求为1.6，为了保证同轴度通常减小切削力和切削热的影响，粗精加工分开，使粗加工中的变形在精加工中得到纠正，采用粗车半精车精车粗磨抛光，加工时要零件材料为45钢，毛坯尺寸为Ø45X80，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。加工步骤如下：（1）车外圆和端面确定机床坐标原点（对刀）。（2）装夹左边，车右端面并用尾座小钻头钻定位孔，然后用顶尖装置顶紧。（3）粗车外圆留加工余量0.2～0.5mm。将图纸上尺寸加工至Ø39.5，Ø30.5，Ø20.5。（4）精加工各外圆尺寸，到达图纸尺寸要求，重点保证Ø30外圆尺寸。（5）加工退刀槽，槽4×2。（6）用60º螺纹刀粗--精加工M20×2的螺纹达到图纸要求。（7）调头装夹，选用4mm的槽刀切断工件的同时将其右端进行倒角。（8）去毛倒刺，检测工件各项尺寸要求。5.2数控加工刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。查阅《机械加工常用刀具数据》选用以下系列刀具：(1)选用45o硬质合金端面车刀车削端面；(2)选用95o外圆粗车刀粗车外圆表面；(3)选用90o外圆精车刀精车外圆表面；(4)选用标准中心钻钻中心孔；(5)选用Φ15mm钻头钻Φ15mm的孔，为后面镗孔加工做准备；(6)选用75º內孔车刀镗孔；(7)选用60o三角内螺纹车刀车内螺纹；(8)选用4mm切槽车刀切断5.3数控加工工艺卡、刀具卡的选择表1数控加工工艺卡片序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间O0001三爪自定心卡盘数控车床工序号工步内容刀具号刀具规则/mm主轴转速(r·min-1)进给速度(mm·r-1)背吃刀量/mm备注1车端面T01450硬质合金端面车刀6000.32确定机床坐标原点2粗车Ф39mmT02950外圆车刀6000.32自动加工3粗车Ф30mmT02950外圆车刀6000.31.5自动加工3粗车螺纹大径Ф20mmT02950外圆粗车刀6000.21.5自动加工4精车Ф39mmT03900外圆车刀8000.050.02自动加工5精车Ф30mmT03900外车刀8000.050.02自动加工6精车螺纹大径Ф20mmT03900外圆精车刀8000.050.02自动加工7加工退刀槽T044mm槽刀6000.2——手动8螺纹加工T05600螺纹刀2000.90.1手动9切断工件T044mm槽刀3000.50.5手动编辑审核批准5.4数控加工刀具卡片表2数控加工刀具卡片产品名称零件名称零件图号工序刀具号刀具规则、名称数量加工表面刀尖角备注1T01CNMG120408-DM1车端面45°45°端面车刀2T02MCLNR2525K121粗车外圆表面95°95°外圆车刀3T03MCLNR2525K121精车外圆表面90°90°外圆精车刀4T04Q2Q2525R031车螺纹退刀槽工件的切断4mm切槽刀5T05SWR2525K161车螺纹60°60°螺纹刀编制×××审核××批准××共1页5.5数控加工路线图表3数控加工路线图序号工序名称及加工程序号工艺简图工序号及内容刀具号备注1车工件右端面及Ф39，Ф30Ф20车端面T01自动2、粗车各外圆T02自动3、精车各外圆T03自动2车螺纹退刀槽4XФ161、起始点手动2、定位手动3、切退刀槽T043车M20X2螺纹螺纹循环加工T05自动4T04切断工件T01倒角5.6数控加工程序O0001G50X50Z50T0101M03S600G01X45Z0X0Z50T0202M06G71U2R1G71P01Q02U0.1W0.2FN01G01X16G01X20Z-25X30Z-30.1X39N02Z-40X100Z100T0303G70P01Q02G00X50Z50T0404G01Z-25FX16X50Z50T0505G33X17Z-23L11P30G00X50T0404M06G01Z-40X0M306轴套零件的加工6.1轴套的工艺分析图4轴套零件该套类零件由外圆柱面，内孔，内槽，内螺纹组成。其主要特点是内外圆柱面和相关端面间的形状，同轴度要求高，加工内螺纹时要与外螺纹配合进行加工，使其达到图纸要求的配合精度。加工时将上道工序切断的棒料进行装夹，加工右面的端面，该棒料是45＃钢，切削加工性能较好，无热处理。加工步骤如下：（1）车外圆和端面确定机床坐标原点。（2）车端面并用尾座小钻头钻定位孔，然后用顶尖装置顶紧。（3）粗车39外圆，同时留余量2mm供精加工，松开顶锥，然后用15的钻孔刀钻至30mm的深度。（4）用內孔车刀镗孔粗加工内孔M20带有螺纹的孔,精镗孔的精加工余量留1.5mm。（5）用内螺纹车刀加工M20内螺纹，并与轴的外螺纹配合进行加工（6）用45o硬质合金端面车刀倒角（7）调头车削左端面，保证长度为30误差为±0.08（8）用內孔车刀粗加工内孔30的孔,精镗孔的精加工余量留1.5mm。（9）精加工3的孔，保证配合件间隙在0.07～0.13mm（10）用45o硬质合金端面车刀倒角（11）去毛倒刺，检测工件各项尺寸要求6.2轴套加工工艺卡、刀具卡表5轴套加工工艺卡、刀具卡工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间O0001三爪自定心卡盘数控车床工序号工步内容刀具号刀具规则/mm主轴转速(r·min-1)进给速度(mm·r-1)背吃刀量/mm备注1车端面T01450硬质合金端面车刀6000.32确定机床原点2车外圆Ф39mmT02950外圆粗车刀6000.32加工外表面3钻Ф15钻头钻孔T03Ф15mm钻头6000.3钻孔便于加工内孔4粗车内孔Ф20mmT04內切槽刀镗孔6000.31.50.2～0.5的加工余量5螺纹加工T05内螺纹车刀6000.21.5配合加工6车内孔Ф30mmT03内槽刀车刀8000.050.017倒角T05450端面车刀2000．90．1编辑×××审核×××批准×××6.3数控加工刀具卡片表6数控加工刀具卡片产品名称零件名称轴套零件图号工序刀具号刀具规则、名称数量加工表面刀尖角备注1T01CNMG120408-DM1车端面45o45o端面车刀2T02MCLNR2525K121粗车外圆表面95o95o外圆车刀3T03Φ15mm钻头1钻内孔4T04S16R-PCLNR091粗车内孔表面75o75o内孔车刀o5T05C16M-Q2SR31车Φ30内孔6T06SNR0020Q161车内螺纹60o编制×××审核×××批准×××共1页6.4数控加工刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。查阅《机械加工常用刀具数据》选用以下系列刀具：（1）选用45o硬质合金端面车刀车削端面；（2）选用95o外圆粗车刀粗车外圆表面；（3）选用Φ15mm钻头钻Φ15mm的孔，为后面镗孔加工做准备；（4）选用75º內孔车刀镗孔；（5）选用60o三角内螺纹车刀车内螺纹；（6）选用4mm切槽车刀切断工件6.5加工刀具路线图表7加工刀具路线图9钻孔1、起始点——自动2、定位——自动3、钻孔T03自动10车右端M20X2螺纹1内孔循环加工起点————2．确定进刀和距离3进行内孔的加工T0411加工内螺纹时与螺栓配合加工确定加工起点和进给量加工内螺纹T06自动1275º內孔车刀镗孔1.加工Φ30T05自动2、倒角T01自动6.6零件轴套的编程O0002G50X100Z100T0101M03S600G00X60Z10G71U2R1G71P1Q2U-0.2W0.5F1.5外圆加工N1G00X38.5Z2G01Z0X39W-0.5N2Z-25G70P1Q2G00X100Z60T0303M06G00X0Z60G74Z-30Q10F0.2G00Z60T0404M06G74Z-60Q10FT0303G01Z-5Q0.5FG00X100Z100T0404S400G01X30Z2F50G72W2R1G72P10Q11U-0.2W0.1F100内孔加工N10G01Z0F50G01X28W-1Z