(論文)橢圓長短軸配合類零件的加工及編程 機械系論文(2013年優(yōu)秀畢業(yè)設計論文)

畢 業(yè) 實 踐 報 告 （論文）題目：橢圓長短軸配合類零件的加工及編程 院（系）： 專業(yè)： 學生姓名： 學號： 指導教師： 起迄年月： 學習中心： 設計地點： 年 月 日摘 要 世界制造業(yè)轉移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經進入工業(yè)化發(fā)展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業(yè)正逐漸向發(fā)展中國家轉移。我國目前經濟發(fā)展已經過了發(fā)展初期，正處于重化工業(yè)發(fā)展中期。 未來10年將是中國機械行業(yè)發(fā)展最佳時期。美國、德國的重化工業(yè)發(fā)展期延續(xù)了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業(yè)發(fā)展期平均延續(xù)了12年，我們估計中國的重化工業(yè)發(fā)展期將至少延續(xù)10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨著中國重化工業(yè)進程的推進，中國企業(yè)規(guī)模、產品技術、質量等都將得到大幅提升，國產機械產品國際競爭力增強，逐步替代進口，并加速出口。目前，機械行業(yè)中部分子行業(yè)如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經受益于國際間的產業(yè)轉移，并將持續(xù)受益；電站設備、工程機械、床等將受益于產業(yè)轉移，加快出口進程。本文關鍵字：數控 工業(yè)化發(fā)展 刀具 機床目錄摘 要2緒論101數控機床的產生：102數控車床基本概念203本文主要內容3第一章：數控車的工藝與工裝削41.1. 合理選擇切削用量41.2. 合理選擇刀具41.3. 合理選擇夾具51.4. 確定加工路線51.5. 加工路線與加工余量的聯系51.6. 夾具安裝要點5第二章：數控機床的工作流程62.1程序62.2數控機床的組成和分類6第三章基本代碼及宏程序介紹93.1基本代碼93.2宏程序9第四章：零件加工工藝及程序編輯124.1零件加工工藝124.2程序編輯15第五章：零件加工中出現的問題及疑難解答275.1加工中出現的問題275.2疑難解答28小結29致謝31參考文獻32東南大學遠程繼續(xù)教育學院畢業(yè)論文緒論01數控機床的產生：在機械制造工業(yè)中并不是所有的產品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產的零件（批量在10100件）約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防工業(yè)更是如此。為了滿足多品種，小批量的自動化生產，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產品頻繁變化的柔性自動化機床。數控機床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它為單件、小批量生產的精密復雜零件提供了自動化的加工手段。根據國家標準，對機床數字控制的定義：用數字控制的裝置（簡稱數控裝置），在運行過程中，不斷地引入數字數據，從而對某一生產過程實現自動控制，叫數字控制，簡稱數控。用計算機控制加工功能，稱計算機數控（computerized numerical ，縮寫）。數控機床即使采用了數控技術的機床，或者說裝備了數控系統(tǒng)的機床。從應用來說，數控機床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，通過控制介質將數字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是機床自動加工出所需要的零件。圖1.1 某數控機床整體外形圖1操縱面板；2主軸及卡盤；3轉塔刀架；4防護窗；5自動排屑裝置；6導軌 。3402數控車床基本概念數字控制（Numerical Control） 簡稱數控（NC），是一種借助數字字符或其他符號對某一過程（如加工.測量.裝配等）進行可編程控制的自動化方法。數控技術（Numerical Control Technology） 是指用數字量及字符發(fā)出指令并實現自動控制的技術，他已經制造業(yè)實現自動化.柔性化. 集成化生產的技術要求。數控系統(tǒng)(Numerical Control System) 是指采用數字控制技術的控制系統(tǒng)。計算機數控系統(tǒng)（Computer Numerical Control） 是以計算機為核心的數控系統(tǒng)。數控機床（Numerical Control Machine Tools）是指采用數字控制技術對機床的加工過程進行自動控制的一類機床。國際信息處理聯盟（IFIP）第五技術委員會對數控機床定義如下：數控機床是一個裝有程序控制系統(tǒng)的機床，該系統(tǒng)能夠邏輯的處理具有使用號碼或其他符號編碼指令規(guī)定的程序。定義中所說的程序控制系統(tǒng)即是數控系統(tǒng)。03本文主要內容 在大三半個學期的實習期間，我們學習了數控車床高級類零件的程序編輯和加工方法，本篇論文主要敘述了在實習期間我們對數控車床的使用和如何使用G代碼編輯需要加工的零件。 論文中還介紹了數控機床的發(fā)展過程及數控車床是如何產生的。 文中寫出了對典型零件的加工工藝，程序編制，刀具選擇，宏程序的運用，以及對此類零件會出現的錯誤及疑難解答。第一章：數控車的工藝與工裝削數控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應注意以下幾個方面。1.1. 合理選擇切削用量對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。切削條件的三要素：切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產生機械的、化學的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。進給條件與刀具后面磨損關系在極小的范圍內產生。但進給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產生硬化層，同樣會影響刀具的壽命。用戶要根據被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進給量、切深等選擇使用的切削速度。最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達到壽命才是理想的條件。然而，在實際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質量、切削噪聲、加工熱量等有關。在確定加工條件時，需要根據實際情況進行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。1.2. 合理選擇刀具1) 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。2) 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。3) 為減少換刀時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。1.3. 合理選擇夾具1) 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具；2) 零件定位基準重合，以減少定位誤差。1.4. 確定加工路線加工路線是指數控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。1) 應能保證加工精度和表面粗糙要求；2) 應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。1.5. 加工路線與加工余量的聯系目前，在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。1.6. 夾具安裝要點目前液壓卡盤和液壓夾緊油缸的連接是靠拉桿實現的，液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤第二章：數控機床的工作流程2.1程序1程序的編制從零件圖樣到制成控制介質的全部過程。2輸入是把零件程序、控制參數和補償數據輸入到數控裝置中去。3譯碼將加工信息和其它輔助信息翻譯成計算機能識別的數據形式并存在指定的內存專用區(qū)域。4刀具補償包括刀具半徑補償和刀具長度補償。5插補根據給定速度和輪廓線型的要求，在輪廓之間，確定中間點的方法。6位置控制和機床加工 2.2數控機床的組成和分類1. 數控機床的組成數控機床一般由輸入輸出設備、數控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成。1. 輸入輸出設備2. 數控裝置3. 伺服系統(tǒng)4. 測量反饋裝置5. 機床本體輸入輸出設備數控裝置伺服系統(tǒng)機床本體測量反饋裝置數控機床組成圖2. 數控機床的分類1.按機械加工的運動軌跡分類(1)點位控制數控機床(2)直線控制數控機床(3)輪廓控制數控機床2.按伺服系統(tǒng)的控制原理分類1.開環(huán)控制數控機床工作臺減速器開環(huán)控制系統(tǒng)框圖步進電機控制電路數控裝置輸入2.閉環(huán)控制數控機床工作臺數控裝置控制電路伺服電機閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度檢測元件位置檢測元件位置反饋速度反饋輸入3.半閉環(huán)控制數控機床數控裝置控制電路伺服電機工作臺速度檢測元件轉角檢測元件半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖速度反饋位置反饋輸入第三章基本代碼及宏程序介紹3.1基本代碼 SEMENS數控車床主要是以G代碼編輯輪廓程序，下面是一些常用的G代碼介紹：G00:G01:G02:G03:G32:G33:G55G58:G95:LCYC93:LCYC95:LCYC97:3.2宏程序 宏程序是在數控車床上常用和比較通用的一種編程方式，它可以簡化基本代碼的編程步驟，也可以編輯橢圓和拋物線的輪廓，它不但可以執(zhí)行粗加工的任務也可以配合其他程序去對零件加工。 如下圖所示是一般宏程序的基本編輯方式：定刀設變量及定刀值變量變化判斷是否過切是將變量賦予終點計算判斷是否超出終值否切削判斷是否到終點是完成循環(huán)否由上圖所示，可以試著去編輯一段宏程序去描述如下圖1-1所示的一段輪廓 圖1-1要做長軸66，短軸46的橢圓，通過計可得出橢圓的總長，帶入橢圓方程可以算出橢圓的最低點，接著根據流程圖編輯程序。(A)G01X34Z-24F1（定刀）R1=23（設參）MM1：R1=R1-0.5（變化）IF R116.485 GOTOF MM2（判斷）R1=16.485MM2：R2=33*SQRT(1-R1*R1/529)（計算）G01X=(2*R1+0.5)F1（進刀）Z=(R2-47)F0.05（切削）G00G91X1（退刀）G00G90Z1（回刀）(B)IF R116.485 GOTOB MM1(判斷)如上（A）至（B）的程序編輯可以看出這是一個粗加工的程序，在精加工中必須使X&Z聯動并把變量減小（即：R1=R1-0.05）可實現橢圓的外部輪廓切削。如上所有就是宏程序的結構及基本編輯第四章：零件加工工藝及程序編輯4.1零件加工工藝1 零件圖分析（見附錄中的零件圖） 零件圖樣工藝分析 00圖該零件（00圖）外輪廓是由圓錐、順圓弧、逆圓弧、橢圓和螺紋，內輪廓由圓錐、順圓弧、逆圓弧、橢圓和螺紋等組成。其中多個直徑尺寸有嚴格的尺寸精度和表面錯糙度值等要求。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。通過分析，采取以下幾點工藝措施。1） 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數值較小，故編程是時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。2） 在輪廓曲線上，有一處為過象限圓弧，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。3） 為便于裝夾，應將坯件預先車出夾持部分，保證好長度尺寸并鉆好中心孔。毛坯為60mm/2每人2 確定加工順序及進給路線 加工順序按由粗到精，由外到內的原則確定，最后車削螺紋1） 首先做01號圖零件右邊做到42mmx4的臺階。然后做50mm的斜角，接下來用端面槽刀做34mm的端面槽，要做到正差。然后做左邊的螺紋及橢圓，采用一夾一頂的方式做。01圖2） 其次車02號圖零件（1） 用一夾一頂裝夾，先將左邊的58mm臺階做好。（2） 用割刀做5246mm的斜角及40mm的槽。（3） 用25的麻花鉆打通孔，然后用端面槽刀和鏜孔刀將內孔做好。（4） 掉頭用銅皮包住58的臺階，先做外援再做內孔。02圖3 刀具選擇1) 選用直徑為5mm中心鉆鉆削中心孔2）外輪廓粗車及車端面選用硬質合金外圓刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小。3）為減少刀具數量和換刀次數，半精車和精車都選用硬質合金尖刀。車外螺紋選用60度外螺紋刀。刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑。內輪廓粗車及精車選用白鋼鏜孔刀，內螺紋也選用白鋼內螺紋刀。4.2程序編輯此題為直徑60*2/人毛坯總長均為60mm。1；首先截總長使其各為60mm且在使其在公差范圍內。2,；打中心孔，考慮加工工藝3；編程（SEMENS）（一）程序名：先做圖（1）圖（1）程序名：ZY1.MPFM03（主軸順時針方向）M08（切削液開）G95（主軸每轉進給）S600（轉速低速）注：與進給率相配合使用刀號；T1（外圓刀）定刀；G01X60Z2F3 LCYC95(外徑粗/精循環(huán)切削)CANE=AA001(子程序名)R105=1（加工方式1-12）選擇方式1的原因；為了保證零件的精度與粗糙度。R06=0.5（精加工余量，無符號，半徑值）原因：因為高速鋼刀在加工的時候轉速比較高，從而會產生誤差。為保證精度。R108=1.5(背吃刀量，半徑值，無符號)R09=0（粗加工切入角，無附號）R110=0（粗加工退出角，無符號）R111=0.35(粗加工進給速度，無符號)原因；因為機床是轉進給的，讓其與速度相配合，在粗拉毛坯時有利于斷削R112=0.1（精加工進給速度，無符號）（注；此參可以不設用機床系統(tǒng)的原始參數，因為我們所選擇的加工類型是1）G00X100(快速退刀及回刀)Z100重新打開一個新程序使其成命名為AA001.SPF子程序；AA001.SPFG01X42Z0Z-4.5注：因為LCYC95在切削時X和Z方向是同時留余量的，所以為了避免精加工時尖刀損傷）X50Z-11.52Z-14（防止留下毛邊）G00X60（毛坯直徑）M17(子程序必須以M17為結束)注：子程序只描述輪廓，并且不賦予F值，因為由參數R111及R112所給予。（以上為粗加工）G01X42.35Z1F3Z0F0.05Z-4X50.33Z-11.52Z-13G0X50Z10使其復位暫停測量注：經測量G01X41,98ZIF2Z0F0.05Z-4X49.9Z-11.52Z-13G00X100Z100T2D2(斷面槽刀，右刀尖)注：由于T2D2的材質是白鋼刀，所以相對轉速要打低一點。刀寬是3.27S300G01X27.46Z2F3（由于切削時用的是右刀尖，所以定刀及切削起始點的X值要減去2倍的刀寬）R1=4.5MM：G158X0Z=R1AA002子程序名：AA002G01X27.36F1(進刀)Z0F0.03Z-5（切削）X0(切削)Z2（退刀）M17注：以上為子程序R1=R1-0.5IF R1=0 GOTOB MMG158(以上為仿型加工相當于FANUC系統(tǒng)中的G73指令)G00X100Z100經測量精加工G01X27.46Z2F1Z0F0.05Z-5X0Z5M05（主軸停止）M09（切削液關）M02 (程序結束)(二)：掉頭做另一端（圖2），夾直徑為42*5mm，另一頭用頂尖頂。（一夾一頂）（圖2）程序名：ZY2.MPFM03M08G95S450T1G01X60Z2F3LCYC95G00X150Z2LCYC95含的子程序AA003子程序名：AA003G01X24.85Z0X28.85Z-2Z-20X32Z-24X46Z-47X60M17(已上LCYC95的子程序)(A)G01X34Z-24F1（定刀）R1=23（設參）MM1：R1=R1-0.5（變化）IF R116.485 GOTOF MM2（判斷）R1=16.485MM2：R2=33*SQRT(1-R1*R1/529)（計算）G01X=(2*R1+0.5)F1（進刀）Z=(R2-47)F0.05（切削）G00G91X1（退刀）G00G90Z1（回刀）(B)IF R116.485 GOTOB MM1(判斷)注：（A）至（B）是用宏程序進行粗加工，以圖形坐標系里面的X為變量從結束點變化到起始點且為半徑值。根據宏程序的流程圖在粗加工中有完整的進刀，切削，退刀，回刀的完整步驟。G00X150Z2T2D2G01X31Z-16F1X26F0.03X33F1T2D1Z-20X26F0.03G00X150Z2M05M09M02（以上為粗加工）JMJ3.MPF（精加工程序）M03M08G95T3G01X26Z3F3Z0F0.05X30Z-2Z-20X32.15Z-24（C）G01X34F1R1=16.485NN1：R1=R1+0.05IF R123 GOTOF NN2R1=23NN2：R2=33*SQRT(1-R1*R1/529)G01X=(2*R1+0.2)Z=（R2-47）F0.05（D）IF R1=0 GOTOB MMG158G01X25F1Z3注：經粗加工之后測量且做如下精加工尺寸進行調整。G01X35.51F0.1Z0F0.03Z-5.1X34.1Z2F1M05M09M02(五)將圖（4）零件調頭如圖（5）用銅皮包著直徑為58mm夾著進行加工另一頭。且先做外圓后做內孔。圖（5）程序名：ZY6.MPFM03M08G95S450 T1（外圓刀） G01X60Z2F3LCYC95子程序名：L07子程序名：L07G01X56Z0Z-26X60M17G00X100Z100T3G01X56Z2F1R1=2.65MM：G158X=R1Z0G01F0.1L08子程序：L08G01X50Z0G03X50Z-25CR=28G00X58Z2M17R1=R1-0.5IF R1=0.15 GOTOB MMG158G00X100Z100經粗加工之后，進行調公差。G01X50Z2F1Z0F0.05G03X50Z-25.02CR=28G00X100Z100M05M09M02程序名：ZY7.MPFM03M08G95S450T4(鏜孔刀)G01X25F1Z2LCYC95R105=3子程序L09子程序名：L09G01X32Z0Z-28X28.35Z-42X25M17G01X27Z1F1(A)R1=16.24MM1:R1=R1+0.5IF R123 GOTOF MM2R1=23MM2:R2=33*SQRT(1-R1*R1/529)G01X=(2*R1-0.5)F0.1Z=(R2-23.37)F0.05G00G91X-1G90Z2(B)IF R116.24 GOTOF MM2R1=16.24MM2:R2=33*SQRT(1-R1*R1/529)G01X=(2*R1)Z=(R2-23.37)F0.05(B)IF R116.24 GOTOB MM1注：（A）至（B）是用宏程序進行粗加工，以圖形坐標系里面的X為變量從結束點變化到起始點且為半徑值。根據宏程序的流程圖在粗加工中有完整的進刀，切削，退刀，回刀的完整步驟。G01Z-28F0.05G01X25F1Z2T3(內螺紋刀)G01X26F1Z-24LCYC97參數及選擇參數選擇含義及取值范圍R10028.35螺紋起始點直徑R101-28螺紋縱向軸起始點R10228.35螺紋終止點直徑R103-42螺紋縱向軸終止點R1041.5導程值R1052加工類型:1(外螺紋)2（內螺紋）R1060.01精加工余量R1091.5空刀導入量R1101.5空刀導出量R1110.825螺紋深度R1120起點偏移R11344粗切削粗數R1141螺紋頭數：1或2G01X25F2Z5M05M09M02全程序結束第五章：零件加工中出現的問題及疑難解答5.1加工中出現的問題1：對刀在使用SEMENS對刀的時候，刀具停在定刀點輸入刀具查補時，一定要按“計算”鍵。2：仿真程序SEMENS的仿真命令必須在“空運行”打開的情況下運行，但在零件加工時，必須把“空運行”關閉，否則機床默認的是最快的進給速率進行切削，會導致工件及刀具的損壞。3：LCYC95循環(huán)指令R105是選擇LCYC95循環(huán)指令的加工類型，要正確選擇合理的加工類型，否則會導致機床報警，或零件加工錯誤。5.2疑難解答1：問題：在用合金鋼刀切削的時候，為什么程序中留的余量在粗加工結束后會實際相差很大？問題解答：在用合金鋼刀切削零件的時候是高速切削，會產生強大的切削力，使切削量增大，所以導致切削完的零件余量比預留量小。所以在程序編輯時要留大一點的余量，一般是0.5mm。2：問題：為什么在2個配合零件做好，尺寸到位的情況下，依然配合出現縫隙？問題解答：由于在零件加工時刀具的磨損情況會導致零件的邊角有毛刺，及在弧形類零件配合時由于弧類零件的尺寸測量比較難，所以要將零件的銳角倒鈍，將內弧輪廓做到正差，將外弧輪廓做到負差，這樣在配合時會減少干澀，使配合更緊密。小結本次課題貫穿本專業(yè)所學到的議論知識與實踐操作技術，從分析設計到計算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學習，自主選擇，自主完成的機會。畢業(yè)設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，本次選題的目的是數控專業(yè)教學體系中構成數控技術專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運用數控