數(shù)控技術(shù)畢業(yè)論文

1、摘 要 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床在我國(guó)機(jī)械加工行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。它不僅解決了普通機(jī)床難以解決的許多加工難題，而且提高了加工精度和生產(chǎn)效率，同時(shí)也對(duì)加工工藝和刀具設(shè)計(jì)提出了許多新的、更高的要求。未來(lái)10年將是中國(guó)機(jī)械行業(yè)發(fā)展最佳時(shí)期，隨著中國(guó)重化工業(yè)進(jìn)程的推進(jìn)，中國(guó)企業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品技術(shù)、質(zhì)量等都將得到大幅提升，國(guó)產(chǎn)機(jī)械產(chǎn)品國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力增強(qiáng)，逐步替代進(jìn)口，并加速出口。目前，機(jī)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(jī)制造等已經(jīng)受益于國(guó)際間的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，并將持續(xù)受益；電站設(shè)備、工程機(jī)械、床等將受益于產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，加快出口進(jìn)程關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床 典型軸類零件目 錄第一張 數(shù)控機(jī)床的分

2、類4 1. 1按加工工藝方法分類4 1.1. 1金屬切削類數(shù)控機(jī)床4 1.1. 2特種加工類數(shù)控機(jī)床4 1.1. 3板材加工數(shù)控機(jī)床4 1. 2按控制控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類5 1.2. 1點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床5 1.2. 2直線控制數(shù)控機(jī)床5 1.2. 3輪廓控制數(shù)控機(jī)床51. 3按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類6 1.3. 1開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床6 1.3. 2閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床7 1.2. 3半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床71.4混合控制數(shù)控機(jī)床8第二章 典型軸類零件的工序9 2. 1零件圖工藝分析9 2. 2選擇設(shè)備10 2.3確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式10 2. 4確定加工順序及進(jìn)給路線.102.5刀具選擇11 2.6切削

3、用量選擇12 2. 7零件精加工工序14 第三章 結(jié)束語(yǔ)15第四章 參考文獻(xiàn)16 第一章床 機(jī)床的分類1.1工藝方法分類 1金屬切削類數(shù)控機(jī)床 與傳統(tǒng)的車(chē)、銑、鉆、磨、齒輪加工相對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車(chē)床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。 在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫(kù)和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個(gè)容量較大的刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置形成

4、的，工件一次裝夾后，可以對(duì)箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺(tái)數(shù)和占地面積，縮短了輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。 2特種加工類數(shù)控機(jī)床除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。 3板材加工類數(shù)控機(jī)床 常見(jiàn)的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。 近年來(lái)，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、

5、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。 1.2 運(yùn)動(dòng)軌跡分類1點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床 位置的精確定位，在移動(dòng)和定位過(guò)程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此幾個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無(wú)任何聯(lián)系。可以幾個(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動(dòng)。 這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。 2直線控制數(shù)控機(jī)床 直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。直線控制的簡(jiǎn)易數(shù)控車(chē)床，只有兩個(gè)坐標(biāo)軸，可加工階梯軸

6、。直線控制的數(shù)控銑床，有三個(gè)坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個(gè)坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位/直線控制的數(shù)控機(jī)床。 3.控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能控制整個(gè)加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。 常用的數(shù)控車(chē)床、數(shù)

7、控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過(guò)程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。 現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會(huì)帶來(lái)成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。 1.3裝置的特點(diǎn)分類1開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒(méi)有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)過(guò)齒

8、輪減速裝置帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過(guò)絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)部件的直線位移。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來(lái)，所以稱為開(kāi)環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。但是，系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動(dòng)誤差都將影響被加工零件的精度。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床，特別是簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 2閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 接對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位移進(jìn)行檢測(cè)，將測(cè)量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令

9、位移值進(jìn)行比較，用差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度，也與傳動(dòng)鏈的誤差無(wú)關(guān)，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí)，若工作臺(tái)沒(méi)有移動(dòng)，則沒(méi)有反饋量，指令值使得伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)A將速度反饋信號(hào)送到速度控制電路，通過(guò)C將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時(shí)為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床，因把機(jī)床工作臺(tái)納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為

10、閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。 3半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角位移電流檢測(cè)裝置（如光電編碼器等），通過(guò)檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)行修正。通過(guò)測(cè)速元件A和光電編碼盤(pán)B可間接檢測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來(lái)實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺(tái)沒(méi)有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。 半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測(cè)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體，這樣

11、，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。4混合控制數(shù)控機(jī)床 將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式： （1）開(kāi)環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開(kāi)環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個(gè)校正電路。用裝在工作臺(tái)的直線位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。 （2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度

12、的統(tǒng)一。其中A是速度測(cè)量元件（如測(cè)速發(fā)電機(jī)），B是角度測(cè)量元件，C是直線位移測(cè)量元件。第二章 典型軸類零件的加工典型軸類零件如圖1所示，零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求，試對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)控車(chē)削工藝分析。 圖1 典型軸類零件 （1） 零件圖工藝分析該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及螺紋等表面組成。其中多個(gè)直徑尺寸有較嚴(yán)的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S50的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求。通過(guò)上述分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施。對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必取平均值

13、，而全部取其基本尺寸即可。在輪廓曲線上，有三處為圓弧，其中兩處為既過(guò)象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線，因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。為便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先車(chē)出夾持部分（雙點(diǎn)畫(huà)線部分），右端面也應(yīng)先粗車(chē)出并鉆好中心孔。毛坯選60棒料。（2）選擇設(shè)備根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選用TND360數(shù)控車(chē)床。（3）確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式定位基準(zhǔn) 確定坯料軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。 裝夾方法 左端采用三爪自定心卡盤(pán)定心夾緊，右端采用活動(dòng)頂尖支承的裝夾方式。（4）確定加工順序及進(jìn)給路線加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn)行粗車(chē)

14、（留0.25精車(chē)余量），然后從右到左進(jìn)行精車(chē)，最后車(chē)削螺紋。TND360數(shù)控車(chē)床具有粗車(chē)循環(huán)和車(chē)螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車(chē)循環(huán)和車(chē)螺紋循環(huán)不需要人為確定其進(jìn)給路線（但精車(chē)的進(jìn)給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車(chē)進(jìn)給，如圖2所示。車(chē)端面及粗車(chē)輪廓 右偏刀2 T03 硬質(zhì)合金900外圓車(chē)刀 精車(chē)輪廓右偏刀（6）切削用量選擇 背吃刀量的選擇 輪廓粗車(chē)循環(huán)時(shí)選ap=3 ，精車(chē)ap=0.25；螺紋粗車(chē)時(shí)選ap= 0.4 ，逐刀減少，精車(chē)ap=0.1。 主軸轉(zhuǎn)速的選擇 車(chē)直線和圓弧時(shí)，選粗車(chē)切削速度vc=90m/min、精車(chē)

15、切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=dn/1000計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車(chē)直徑D=60 ，精車(chē)工件直徑取平均值）：粗車(chē)500r/min、精車(chē)1200 r/min。車(chē)螺紋時(shí)，參照式（5-1）計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速n =320 r/min. 進(jìn)給速度的選擇 選擇粗車(chē)、精車(chē)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，再根據(jù)加工的實(shí)際情況確定粗車(chē)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.4/r，精車(chē)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.15/r，最后根據(jù)公式vf = nf計(jì)算粗車(chē)、精車(chē)進(jìn)給速度分別為200 /min和180 /min。 綜合前面分析的各項(xiàng)內(nèi)容，并將其填入表2所示的數(shù)控加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件。主要內(nèi)容

16、包括：工步順序、工步內(nèi)容、各工步所用的刀具及切削用量等。 (7)零件粗精加工程序(FAUNCTD系統(tǒng)) N0010 G50 X150.0 Z200.0; N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03; N0030 G71 P0040 Q0050 U1.0 W0.5 D4.0 ; N0040 G00 X24.0 S320; G00 X24.0 S320; G01 X29.85 W2.925 F0.15; W16.15; X26.0. W1.925; W5; X36.0 W10.0; W10.0; G02 X30.0 Z9.0 I12.0 K9.0; G02 X4

17、0.0 Z69.0 I20.0 K15.0; G03 X40.0 Z99.0 I20.0 K15.0; G02 X34.0 Z108.0 I12.0 K9.0; G01 W5.0; X56.0 W41.0; N0050 W11.0; N0055 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0200 M09; N0056 T0303 M08 M03; N0060 G70 P0040 Q0050; N0070 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0300 M09; N0080 T0404 S320 M03 M08; N0090 G00 X36.0 Z3.0; N0100 G92 X29

18、.05 Z22.0 F3.0; N0110 X29.05; N0120 X28.75; N0130 X28.45; N0140 X28.25; N0150 X28.05; N0155 X28.05; N0160 G00 X36.0 Z4.5; N0170 G92 X29.45 Z22.0 F3.0; N0180 X29.05; N0190 X28.75; N0200 X28.45; N0210 X28.25; N0210 X28.05; N0220 X28.05; N0230 G00 X150.0 Z200.0 T0400 M05 M09; N0240 M30；結(jié)束語(yǔ)本論文在各位老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成。在學(xué)習(xí)和生活期間，也始終感受著導(dǎo)師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)中得以體現(xiàn)。同時(shí)我在網(wǎng)上也搜集了不少資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。在此向?qū)W院機(jī)電工程系的全體老師表示由衷的謝意。 第四章 參考文獻(xiàn)1數(shù)控加工工藝學(xué)2. 作者：李佳 數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用3. 2001年第30卷第1期 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程 4. 2007年第4期 世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng) 致 謝時(shí)光飛逝，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)