论文-复杂零件加工工艺设计及数控编制

.PAGE.==========机电工程学院机电一体化专业毕业论文复杂零件加工工艺设计及数控编制学生：=====学号：=====专业：机电一体化指导教师：=====完成时间：2012年4月..摘要数字控制〔numbercontrol〕简称数控〔NC〕，是近代开展起来的一种自动控制技术，是用数字化信息实现机械设备控制的一种方法。随着科学技术的不断开展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新换代悦来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，剧烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效，高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精细、小批多变零件加工问题的数控加工技术得到了迅速开展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。关键词：数控技术核心；数控装备；高精尖AbstractDigitalControl(numbercontrol)referredtoasNC(NC),developedakindofmodernautomationtechnologyistheuseofdigitalinformationtoachieveamethodofcontrolofmachineryandequipment.Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,themunityhasincreasinglystrongerdemandsforproductdiversification,productupgradingPandafaster,multi-species,amarkedincreaseintheproportionofsmallandmediumvolumeproduction,plex-shapedparts,moreandmorethemoreprecisiontothehigher.Inaddition,theintensepetitioninthemarketdemandsshorterandshorterproductdevelopmentcycle,thetraditionalprocessingequipmentandmanufacturingmethodsaredifficulttoadapttothisdiversity,flexiblehigh-performancepartswithplexshapes,high-qualityprocessingrequirements.Thus,inrecentdecades,caneffectivelysolvetheplex,sophisticated,smallbatchprocessingproblemsandever-changingpartsCmachiningtechnologyhasbeenrapiddevelopmentandwideapplicationofManufacturingtechnologytomakefundamentalchangeshavetakenplace.Keywords:numericalcontroltechnology目录引言51.概论51.1数控加工技术概况51.2数控技术的特点51.3数控机床的加工原理61.4数控加工技术的主要应用对象61.5数控技术的开展趋势62．数控加工工艺72.1数控加工工艺概述72.1.1数控加工工艺的特点72.1.2数控加工工艺的主要能容72.1.3数控机床的合理选用72.2控加工工艺分析与工艺设计72.2.1控加工工艺分析72.2.2数控加工工艺设计83．数控编程根底83.1程序格式83.1.1程序段的格式和组成83.1.2程序号83.1.3坐标字的表示方式83.2数控程序的指令代码94．数控车床实例应用94.1工艺方案订制104.2程序设计10完毕语12辞13参考文献14..引言数字控制简称数控，是近代开展起来的一种自动控制技术，是用数字化信息实现机械设备控制的一种方法。1952年美国研制出世界上第一台数控铣床，开创了世界数控机床开展的先河。随后，德国、日本、联等国于1956年分别研制出本国第一台数控机床。我国于1958年由清华大学和第一机床厂合作研制出我国第一台数控铣床。近年来，由于引进了外国色数控系统与伺服系统的制造技术，使我国数控机床在品种、数量、和质量方面得到了迅速开展，缩短了与国外厂家的差距。在"九五〞末期，国产数控机床的国市场占有率达50%，配国产数控系统也到达了10%，2001年国数控金属切削机床产量已达1.8万台。1.概论1.1数控加工技术概况随着科学技术的不断开展，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新换代悦来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，剧烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难于适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效，高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精细、小批多变零件加工问题的数控加工技术得到了迅速开展和广泛应用，使制造技术发生了根本性的变化。数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制成以数码表示的程序输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。该项技术是20世纪40年代后期为适应加工复杂零件外形而开展起来的一种自动化加工技术。1948年，美国帕森斯公司承受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院私服机构研究室的协助下，开场数控机床的研究，并于1952年试制成第一台三坐标数控铣床，揭开了数控加工技术的序幕。当时的数控系统采用电子管、继电器和模拟电路组成，体积庞大，价格昂贵，一般称之为第一代数控系统。1959年研制成晶体管和印刷电路的第二代数控技术，体积小，本钱有所下降。1965年出现了第三代的集成电路数控系统，不仅体积小，功率低，而且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的开展。20世纪60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统，及采用小型计算机控制的计算机数控系统，使数控系统进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，以微处理器为根底的c系统问世，标志着数控系统进入第五代。1.2数控技术的特点与普通机床加工相比，数控加工工具有如下的特点：〔1〕自动化程度高〔2〕具有加工复杂形状零件能力〔3〕生产准备周期短〔4〕加工精度高、质量稳定〔5〕生产效率高〔6〕易于建立计算机通信网络当然，数控加工在某些方面也有缺乏之处，这就是数控机床价格昂贵，加工本钱高，技术复杂，对工艺和编程要求较高，加工中难以调整，维护困难等。1.3数控机床的加工原理在数控机床上加工零件时，要事先根据零件加工图样的要求确定零件加工的工艺过程，工艺参数和刀具参数，再按规定编写零件数控加工程序，然后通过手动数据输入方式或计算机通信等方式将数控加工程序送到数控系统，在数控系统控制软件的支持下，经过分析处理与计算后发出相应的指令，通过伺服系统是机床按预定的轨迹运动，从而控制机床进展零件的自动加工。1.4数控加工技术的主要应用对象数控加工是一种可编程的柔性加工方法，但其设备费用相对较高，故目前数控加工主要应用于加工零件形状比拟复杂，精度要求比拟高，以及产品更换频繁，生产周期要求短的场合。集体的说，下面这些类型的零件最适合于数控加工。〔1〕形状复杂，加工精度高〔2〕公差带小，互换性高〔3〕价值高的零件〔4〕小批量生产零件〔5〕钻，镗，铰，攻螺纹及铣削加工联合进展的零件1.5数控技术的开展趋势1952年美国研制出世界上第一台数控铣床，开创了世界数控机床开展的先河。随后，德国、日本、联等国于1956年分别研制出本国第一台数控机床。我国于1958年由清华大学和第一机床厂合作研制出我国第一台数控铣床。近年来，由于引进了外国色数控系统与伺服系统的制造技术，使我国数控机床在品种、数量、和质量方面得到了迅速开展，缩短了与国外厂家的差距。在"九五〞末期，国产数控机床的国市场占有率达50%，配国产数控系统也到达了10%，2001年国数控金属切削机床产量已达1.8万台。目前我国中档数控机床与国外产品无太大差异，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差等方面。目前，国外新一代数控系统的总体开展趋势是：〔1〕数控系统采用开发方式体系构造。〔2〕数控系统控制性能大大提高。新一代数控系统技术水平大大提高，大大促进了数控机床性能的提高。当前，世界数控技术及其装备开展趋势主要表达在以下几个方面。〔1〕高速、高效化。〔2〕高精度化〔3〕高可靠性〔4〕模块化、专门化与个性化〔5〕高柔性化〔6〕复合化〔7〕出现新一代数控加工工艺与装备2．数控加工工艺合理确定数控加工工艺对实现优质、高效和经济的数控加工具有极为重要的作用。其容包括选择适宜机床、刀具、夹具、走刀路线及切削用量等，只有选择适宜的工艺参数及切削策略才能获得铰理想的加工效果。2.1数控加工工艺概述从加工的角度看，数控加工技术主要是围绕加工方法与工艺参数的合理确定及其实现的理论与技术。数控加工通过计算机控制刀具做准确的切削加工运动，是完全建立在复杂的数值运算之上的，它能实现传统的机加工无法实现的合理、完整的工艺规划。2.1.1数控加工工艺的特点〔1〕容十清楚确而具体〔2〕工艺工作要求相当准确而严密〔3〕采用多坐标联动自动控制加工复杂外表〔4〕采用先进的工艺装备〔5〕采用工序集中2.1.2数控加工工艺的主要能容〔1〕选择适合在数控机床上加工的零件，确定数控机床加工容〔2〕对零件样图进展数控加工工艺分析，明确加工容及技术要求〔3〕具体设计数控加工工序〔4〕处理特殊工艺问题〔5〕编程误差及其控制〔6〕处理数控机床上局部工艺指令2.1.3数控机床的合理选用〔1〕形状尺寸适应性〔2〕加工精度适应性〔3〕节拍适应性2.2控加工工艺分析与工艺设计数控机床加工中所有工部的刀具选择、走刀轨迹、切削用量、加工余量等都是要预先确定好并编入加工工序。2.2.1控加工工艺分析数控加工工艺性分析涉及容很多，在此仅从数控加工的必要性、可能性与方便性加以分析。〔1〕决定零件进展数控加工的容1〕优先选择通用机床无法加工的容2〕重点选择通用机床难以加工或质量难以保证的容3〕采用通用机床加工效率低，劳动强度大的容〔2〕零件的构造工艺性分析1〕零件的腔和外形尽可能地采用统一的几何类型和尺寸2〕槽圆角的大小决定了刀具直径的大小，因此槽圆角不应过小3〕铣削零件的底面时，槽地圆角半径r不应过大4〕保证基准统一2.2.2数控加工工艺设计数控加工工艺设计与普通加工工艺设计相似。首先需要选择定位基准；再确定所有加工外表的加工方法和加工方案；然后确定所有工序的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进展工序划分；最后再将需要的其他工序如普通加工工序，热处理等工序插入，并衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。3．数控编程根底数控机床是一种按照输入的数字程序信息进展自动加工的机床。因此，零件加工程序的编制是实现数控加工的重要环节。所谓的编程就是把零件的图形尺寸、工艺过程、工艺参数、机床的运动及刀具位移等按照C系统的程序段格式和规定的语言记录字程序上的全过程。3.1程序格式数控加工工序是由一系列机床数控装置能辨识的指令有序结合而构成的，可分为程序号，程序段和程序完毕等及局部。3.1.1程序段的格式和组成程序段的格式可分为地址段，分隔顺序格式，固定程序段格式和可编程程序段格式等。下面以N10程序段为例介绍程序段的格式N10G01X40.0Z0F0.2;式中：N：程序段地址码，用于指令程序段号；G：指令动作方式的准备功能地址X：坐标轴地址F：进给量指令地址3.1.2程序号目前计算机数控机床，都具有记忆程序的功能，能将程序存储在存中。为了区分不同的程序，故在程序的最前端加上程序以区分。程序以地址O及1~9999围的任意数字组成。如：O0001O：程序号地址0001：程序的编号3.1.3坐标字的表示方式程序中控制刀具移动的指令中坐标字的表示方式有两种：用小数点表示法和不用小数点表示法。〔1〕用小数点表示法即数值的表示用小数点".〞明确的表示出个位的位置.〔2〕不用小数点表示法即数值中没有小数点,这时数控装置会将此数值乘以最小位移量作为输入数值。3.2数控程序的指令代码数控程序所用的代码，主要有准备功能G代码，辅助功能M代码，进给功能F代码，主轴转速功能S代码和刀具功能T代码。在数控编程中，用各种G代码和M代码来描述工艺过程的各种操作和运动特征。常用指令表代码功能代码功能G00快速定位M00程序停顿G01直线插补M01选择停顿G02顺时针插补M02程序完毕G03逆时针插补M03主轴正转G04程序暂停M04主轴反转G17M05主轴停顿G18M08切削液开G19M09切削液关G27返回参考点检查M30程序完毕G28自动返回参考点M98子程序调用G29从参考点返回M99子程序完毕并返回主程序G32螺纹切削G99_F_每转进给G33G98_F_每分钟进给G34G50S_主轴最高转速G35G96S_恒线速度G40取消刀尖圆弧半径补偿G97S_恒转速G41刀具左补偿T____换刀G42刀具右补偿G50工件坐标系G70精加工循环G71轴向粗车复合循环G72径向粗车复合指令G73仿形粗车循环G76螺纹车削屡次循环G90轴向切削循环指令G92用于切削螺纹的循环指令G94径向切削循环指令4．数控车床实例应用下面以下列图所示零件为例，介绍在数控车床上加工的程序方法。该零件毛胚为Φ85x45mm的棒料。4.1工艺方案订制该零件在数控车床上分两次用三抓卡盘装夹加工。第一次装夹加工工序为：〔1〕钻Φ30底孔为Φ28〔2〕端面及Φ80外圆粗加工，留0.2mm精加工余量〔3〕Φ40及Φ30孔粗加工至Φ39.7x16.85，Φ29.7〔4〕端面及Φ80外圆精加工至Φ80x18〔5〕Φ40精加工至Φ40x17第二次装夹加工工序为：〔1〕外圆粗加工〔复合循环〕，留0.2mm精加工余量〔2〕Φ30孔精加工至Φ30x23〔3〕外圆精加工至尺寸；〔4〕车螺纹M50；4.2程序设计加工程序单程序号O0001序号程序容程序说明1O0001;程序号2N1001G28U0W0X，z轴返回参考点3M00;程序停顿4G00U_W_;X，z轴快速到达起刀点5M00;程序停顿6N1010G97S1000T1100;钻Φ30底孔至Φ28开场程序段7G50X370.0Z150.0M08;建立工件坐标系，冷却液开8G00X0Z10.0T1111M03;建立刀具长度补偿，刀具正转9Z4.0;快速进刀至z=4.010G01Z-45.0F0.1;钻孔至孔深11G00Z4.0;快速退刀12X370.0Z150.0T1100;返回起刀点，取消刀具补偿13M01;选择停顿14N1100G96S120T0100;端面及Φ80外圆粗加工开场15G50X370.0Z150.0M08;建立工件坐标系16G00X90.0Z0.2T0101M03;建立刀具补偿17G01X28.0F0.3;车端面18G00X80.4Z1.0;快速退刀至外圆加工起刀点19G01Z-18.0;粗车Φ18外圆20G00X85.0Z1.0;快速退刀21X76.4;快进至倒角起刀点22G01U6.0W-3.0;倒角23G00X370.0Z150.0T0100;返回起刀点24M01;选择停25N1200G96S120T0300;Φ40及Φ30孔粗加工开场26G50X370.0Z150.0M08;建立工件坐标系27G00X28.0Z10.0T0303M03;建立刀具补偿28Z2.0;刀具至循环起点29G90X33.0Z-16.85F0.25;单一固定循环第一次走刀粗车Φ40孔30G00X33.0;刀具至循环起点31G90X38.0Z-16.85;单一固定循环第二次走刀粗车Φ40孔32G00X38.0;刀具至循环起点33G90X39.7Z-16.85;单一固定循环第三次走刀粗车Φ40孔34G00X46.2;快进至倒角起刀点35G01U-5.5W-2.75;倒角36Z-16.9R-0.5;单一固定循环第四次走刀粗车Φ40孔，倒角37X29.7K-1.3;车孔台阶面，倒角38Z-43.0;粗车Φ30孔39G00X28.0;x向退刀40Z10.0;Z向进刀41X370.0Z150.0T0300;返回起刀点42M01;选择停43N1300G96S180T0500;端面及Φ80外圆精加工开场44G50X370.0Z150.0M08;建立工件坐标系45G00G42X39.0Z2.5T0505M03;建立刀补46G01Z0F0.5;至起始点47X80.0K-1.0F0.2;精车端面，倒角48Z-18.0;精车Φ80外圆49G00G40X370.0Z150.0T0500;返回起刀点50M01;选择停51N1400G96S180T0700;精车Φ40孔开场52G50X370.0Z150.0M08;建立工件坐标系53G00X40.0Z10.0T0707M03;建立刀补54G41X46.0Z2.0;建立左刀补55G01U-08.0W-4.0F0.08;倒角56G00Z1.0;Z轴退刀57X40.0;X轴进刀58G01Z-17.0R-1.0F0.1;精车Φ40孔，倒角59X32.0;车孔台阶面60U-4.0