基于Funac數(shù)控系統(tǒng)螺紋連接件的編程與加工

1、基于 Funac 數(shù)控系統(tǒng)螺紋連接件的編程與加工 摘要： 我從數(shù)控加工工藝分析，設(shè)備的選擇，螺紋配合精度，刀具，夾具的選擇，切 削用量的選擇，工藝卡片的制作，都經(jīng)過(guò)了慎重考慮。為使零件經(jīng)過(guò)數(shù)控加工得到最 佳的精度和工藝設(shè)計(jì)要求，我還查閱了輔導(dǎo)設(shè)計(jì)與輔助制造（CAD/CAM） 、 數(shù)控加 工工藝 、數(shù)控刀具等書籍。確定了該零件的合理的數(shù)控加工工藝方案，最終才完成的 零件的加工。 關(guān)鍵詞 工藝分析 ； 螺紋配合精度 ； 刀具選擇； 數(shù)控加工 Summary: I am from NC machining process analysis, equipment selection, thread w

2、ith precision, tools, fixtures, choice, choice of cutting, craft card making, have been a serious consideration. To get the best parts by CNC machining accuracy and process design requirements, I have access to the guidance design and aided manufacturing (CAD / CAM), NC machining process, CNC tool a

3、nd other books. Determine the reasonableness of the part program of the NC process, the final parts to complete the processing. Keywords Process analysis; thread with precision; tool selection; NC 目錄 第一章 數(shù)控機(jī)床概述.4 1.1 數(shù)控機(jī)床的組成 .4 1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展史 .5 1.2.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展階段.5 1.2.2 數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷史.6 1.2.3 數(shù)控未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì) .7 1.3

4、 數(shù)控機(jī)床的分類 .9 1.3.1 工藝用途分類 .9 1.3.2 按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 .9 1.3.3 按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類 .11 第二章 數(shù)控加工工藝分析.12 2.1 零件工藝分析 .12 2.2 確定加工方案 .12 2.3 確定工序順序、進(jìn)給路線和所用刀具 .13 2.4 合理選擇進(jìn)給路線 .14 2.5 零件的數(shù)控編程加工 .16 2.6 填寫工藝文件 .17 第三章 程序編制.19 3.1 螺紋配合零件程序編程 .19 第四章 結(jié)果分析.21 4.1 零件的精度與尺寸檢驗(yàn) .21 4.2 產(chǎn)生誤差的主要因素 .21 結(jié)論.22 參考文獻(xiàn).23 致謝.24 第一章 數(shù)控機(jī)床

5、概述 1.1 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。圖 1-1 所示為開環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床框圖 圖 1-1 數(shù)控機(jī)床的組成 （1）控制介質(zhì) 控制介質(zhì)以指令的形式記載各種加工信息，如零件加工的 工藝過(guò)程、工藝參數(shù)和刀具運(yùn)動(dòng)等，將這些信息輸入到數(shù)控裝置，控制數(shù)控機(jī) 床對(duì)零件切削加工。 （2）數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，其功能是接受輸入的加工信 息，經(jīng)過(guò)數(shù)控裝置的系統(tǒng)軟件和邏輯電路進(jìn)行譯碼、運(yùn)算和邏輯處理，向伺服 系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖，并通過(guò)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件按加工程序指令運(yùn)動(dòng)。 (3)伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)由伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，通常所說(shuō)數(shù)控系 統(tǒng)是

6、指數(shù)控裝置與伺服系統(tǒng)的集成，因此說(shuō)伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng)。 數(shù)控裝置發(fā)出的速度和位移指令控制執(zhí)行部件按進(jìn)給速度和進(jìn)給方向位移。每 個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行部件都配備一套伺服系統(tǒng)，有的伺服系統(tǒng)還有位置測(cè)量裝置， 直接或間接測(cè)量執(zhí)行部件的實(shí)際位移量，并反饋給數(shù)控裝置，對(duì)加工的誤差進(jìn) 行補(bǔ)償。 (4)機(jī)床本體 數(shù)控機(jī)床的本體與普通機(jī)床基本類似，不同之處是數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 剛性好，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠代替普通機(jī)床的絲杠和齒條傳動(dòng)，主軸變速系統(tǒng)簡(jiǎn)化了齒 輪箱，普遍采用變頻調(diào)速和伺服控制。 1.2 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展史 1.2.1 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展階段 1946 年誕生了世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可

7、增強(qiáng)和部分 代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力 勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。 6 年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái) 數(shù)控機(jī)床。從此，傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷 了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。 1、數(shù)控（NC）階段（19521970 年） 早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，但 不能適應(yīng)機(jī)床實(shí)時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床 專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控（HARD-WIRED NC），簡(jiǎn)稱 為數(shù)控（NC）。隨著

8、元器件的發(fā)展，這個(gè)階段歷經(jīng)了三代，即 1952 年的第一 代-電子管；1959 年的第二代-晶體管；1965 年的第三代-小規(guī)模集成電路。 2、計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970 年現(xiàn)在） 到 1970 年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。于是將它移植過(guò)來(lái)作 為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（把計(jì)算機(jī)前面 應(yīng)有的“通用”兩個(gè)字省略了）。到 1971 年，美國(guó) INTEL 公司在世界上第一次 將計(jì)算機(jī)的兩個(gè)最核心的部件-運(yùn)算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路技術(shù)集 成在一塊芯片上，稱之為微處理器（MICROPROCESSOR），又可稱為中央 處理單元（簡(jiǎn)稱 CPU）。 到

9、1974 年微處理器被應(yīng)用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)， 控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱之為群控），不如 采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。而且當(dāng)時(shí)的小型機(jī)可靠性也不理想。早期的微處理器 速度和功能雖還不夠高，但可以通過(guò)多處理器結(jié)構(gòu)來(lái)解決。由于微處理器是通 用計(jì)算機(jī)的核心部件，故仍稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 到了 1990 年，PC 機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)，國(guó)內(nèi)習(xí)慣稱微機(jī)）的性能已發(fā)展到很 高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于 PC 的階段。 總之，計(jì)算機(jī)數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即 1970 年的第四代-小型計(jì)算機(jī)； 1974 年的第五代-微處理器和 1990

10、年的第六代-基于 PC（國(guó)外稱為 PC- BASED）。 還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國(guó)仍 習(xí)慣稱數(shù)控（NC）。所以我們?nèi)粘Ｖv的數(shù)控，實(shí)質(zhì)上已是指“計(jì)算機(jī)數(shù)控”了。 1.2.2 數(shù)控機(jī)床發(fā)展歷史 20 世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì) 算機(jī)的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加 工過(guò)程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。 采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在 40 年代初，由美國(guó)北密支安的一個(gè) 小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司（ParsonsCorporation）實(shí)現(xiàn)的。他們?cè)谥?造飛機(jī)的框架及直升飛機(jī)的轉(zhuǎn)

11、動(dòng)機(jī)翼時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路 徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到 0.0381mm（0.0015in），達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。 1952 年，麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)， 成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺(tái)數(shù) 控機(jī)床。 這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了 1954 年 11 月，在派爾遜斯專利的基礎(chǔ) 上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國(guó)本迪克斯公司（Bendix-Cooperation）正 式生產(chǎn)出來(lái)。 在此以后，從 1960 年開始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開 發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控

12、機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床能夠解決普 通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。 然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除 了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒(méi)有得到推廣使用。 到了 1960 年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控 制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、 坐標(biāo)鏜床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，到 1966 年實(shí)際使用的約 6000 臺(tái)數(shù)控機(jī) 床中，85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動(dòng)換刀裝置 的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡

13、而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在 1959 年 3 月，由美國(guó)卡耐 調(diào)用 2 號(hào)刀 M03 S800; 主軸以 800r/min 正轉(zhuǎn) G00 X60 Z5; 到循環(huán)加工起點(diǎn) G71 U.1.5 R1 P01 Q02 X0.2 Z0.08 F80; 粗加工循環(huán) N01 G00 X39 Z2； 到精加工起點(diǎn) G01 X39 Z0 F40; 精加工輪廓開始 G01 X39 Z0 C2 倒角 C2 Z-26; 加工 39 G03 X35 Z-56.46 R24; 加工 S48 圓弧 G02 X35 Z-70 R9; 加工 R9 圓弧 G01 Z-75; 加工 35 X45.29; 加工 35 外

14、徑左端面 斜 線部分 X52 Z-94; 加工斜線部分 N02 Z-113; 精車循環(huán)結(jié)束 G00 X55 Z100; 到換刀點(diǎn) M06 T0303 M03 S115 M08； 換 3 號(hào)切槽刀,打開切 液 G00 X55 Z2； 刀具起切的安全點(diǎn)續(xù)表 N02 G01 Z-35； 精車循環(huán)結(jié)束 G00 X100 Z100； 換刀點(diǎn) M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 T0303 M03 S115 ； 換 3 號(hào)切槽刀 G00 X30 Z2； 刀具起切的安全 點(diǎn) G00 Z-28； 切槽切入點(diǎn) G01 X21 F5 ； 切槽 G01 X30 F20； 退刀 G00 X50 Z100； 回?fù)Q刀

15、點(diǎn) M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 O0002； T0202 M03 S800； 換 2 號(hào)外圓刀主 軸 800r/min G00 X55 Z2； 刀具起切的安全 點(diǎn) G71 U1.5 R1 P01 Q02 X0.2 Z0.08 F80； 外徑粗精車循環(huán) N01 G00 X50 Z2； 精車循環(huán)開始 G01 X0 Z0 F40； 開始加工 G01 X24.7 Z0 C2； 倒角 G01 Z-33； 車 25 G01 X52 Z-33 C2； 倒角 N02 G01 Z-35； 精車循環(huán)結(jié)束 G00 X100 Z100； 換刀點(diǎn) M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 T0303 M03

16、S115 ； 換 3 號(hào)切槽刀 G00 X30 Z2； 刀具起切的安全 點(diǎn) G00 Z-28； 切槽切入點(diǎn) G01 X21 F5 ； 切槽 G01 X30 F20； 退刀 G00 X50 Z100； 回?fù)Q刀點(diǎn) M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 T0404 M03 S70； 換 4 號(hào)螺紋刀 G00 X25 Z2 ； 刀具起始安全點(diǎn) G76 C1 A60 X23.056 Z-26 K0.974 U0.1 V0.1 Q0.4 F1.5;螺紋車削循環(huán),C 為精車次數(shù),螺紋刀具角度,X 為最終螺紋 X 軸小徑,Z 為最終螺紋 Z 軸長(zhǎng)度,K 為牙型高,U 精加工余量,V 最大加工量,Q 第一刀最

17、大背吃刀量,F 為導(dǎo)程. G01 X40； 退刀 G00 X100 Z100； 回?fù)Q刀點(diǎn) M05； 主軸停止 M30； 程序結(jié)束 第四章 結(jié)果分析 4.1 零件的精度與尺寸檢驗(yàn) 零件的加工質(zhì)量對(duì)其工作性能和使用壽命有著較大的影響，現(xiàn)對(duì)加工后零 件質(zhì)量分析； 零件的尺寸精度基本得到保證，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因是其 加工精度與機(jī)床，夾具，刀具本身誤差和使用中的調(diào)速誤差及工件的裝夾定位 誤差以及自己的操作技能水平等多方面因素有關(guān)，這些原始誤差反映到工件質(zhì) 量上，形成零件的加工誤差。 4.2 產(chǎn)生誤差的主要因素 從零件加工質(zhì)量分析得出； （1） 零件出現(xiàn)誤差或粗糙度值偏大與刀具，夾具的誤差及

18、工件的定位誤差有 關(guān)，機(jī)床主軸或因?yàn)榈毒叩难b夾不當(dāng)引起的徑向或端面的圓跳動(dòng)等因素， 都會(huì)使工件產(chǎn)生誤差。 （2） 夾緊力對(duì)加工精度也有影響，工件在加緊時(shí)，由于工件的剛度較低加緊 的作用力或方向不當(dāng)，均可造成定位端面不垂直。 （3） 切削用量對(duì)加工精度的影響，從零件的表面質(zhì)量分析，這與合理選擇切 削用量很有關(guān)系，選擇較大的切削速度 V 適量減小進(jìn)給量 f。 通過(guò)對(duì)零件的系統(tǒng)分析得知，零件表面粗糙度值，尺寸精度基本得到保證。 之所以出現(xiàn)這些問(wèn)題與安排加工的工藝過(guò)程，刀具的質(zhì)量，機(jī)床的定位，零件 的裝夾、定位基準(zhǔn)的選擇以及自己的操作技術(shù)水平也有關(guān)系。可以通過(guò)合理的 選擇刀具的幾何參數(shù)，合理的選擇切削用量，從而提高零件的加工精度。 結(jié)論 配合零件在實(shí)際加工中運(yùn)用廣泛，其在零件造型，數(shù)控加工工藝分析、數(shù) 控加工等方面都需要考慮全面，每個(gè)細(xì)節(jié)都貫穿了整個(gè)思考過(guò)程，不僅考慮到 知識(shí)的全面性，也考慮加工工藝的完整性等?？傊?，加工配合零件，考慮的方