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文檔簡介
1、車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉對工件進行切削加工的方 法。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是最基本、最常見 的切削加工方法,在生產中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉表面, 大部分具有回轉表而的工件都可以用車削方法加工,如內外圓柱而、內外圓 錐而、端面、溝槽、螺紋和回轉成形而等,所用刀具主要是車刀。在各類金屬切削機床中,車床是應用最廣泛的一類,約占機床總數的50%。 車床既可用車刀對工件進行車削加工,又可用鉆頭、較刀、絲錐和滾花刀進 行鉆孔、較孔、攻螺紋和滾花等操作。按工藝特點、布局形式和結構特性等 的不同,車床可以分為臥式車床、落地車床、立式車床、轉塔車床以及仿形
2、車床等,其中大部分為臥式車床。數控車削加工是現代制造技術的典型代表,在制造業(yè)的各個領域如航天、汽車、 模具、精密機械、家用電器等各個行業(yè)有著fi益廣泛的應用,己成為這些行業(yè)不 可或缺的加工手段。為了子數控機床上加工出合格的零件,首先需根據零件圖紙的精度和計算要求 等,分析確定零件的工藝過程、工藝參數等內容,用規(guī)定的數控編程代碼和格式 編制出合適的數控加工程序。編程必須注意具體的數控系統(tǒng)或機床,應該嚴格按 機床編程手冊中的規(guī)定進行程序編制。但從數控加工內容的本質上講,各數控系 統(tǒng)的各項指令都是應實際加工工藝要求而設定的。關鍵詞:數控加工車削加工刀具程序編制摘要1第一章緒論3第二章數控機床概述4第
3、一節(jié)數控機床的特點42. 1. 1數控機床的加工特點4笫二節(jié) 數控機床的組成和工作原理52. 2.1程序編制及程序載體52. 2.2輸入裝置62. 2.3數控裝置62. 2.4驅動裝置和位置檢測裝置62. 2.5輔助控制裝置72.2.6機床本體7第三章程序設計8第四章結束語1921致 謝20參考文獻數控車床零件加工設計第一章緒論在數字化制造技術中,計算機數控技術和數控編程技術是最重要的技術之一, 本文主要對模具加工所使用的動模板進行cnc加工,采用西門子系統(tǒng)對動模板進 行數控編程加工。首先是對工件進行加工工序的確定,并且進行工藝分析,裝夾 方式的選擇,切削用量的確定。再對刀具進行了選擇。然后就
4、工藝路線進行編程 加工。當前數控加工的重點發(fā)展方向是無圖化生產、單件高精度并行加工、少人化 無人化加工,這就要求數控機床能滿足高速、高動態(tài)精度、高剛性、熱穩(wěn)定性、 高可靠性、網絡化以及與之配套的控制系統(tǒng),最重要的是模具三維型面加工特別 注重機床的動態(tài)性能國內已有一些公司引進了高速銃床,并開始應用。國內機床 廠陸續(xù)開發(fā)出一些準高速的銃床,并正開發(fā)高速加工機床。數控機床是一種技術密集度及自動化程度很高的機電一體化加工設備,是綜 合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密加工精度高,質量容易保證,發(fā)展前景 十分廣闊,因此掌握數控車床的加工編程技術尤為重要。第二章數控機床概述第一節(jié)數控機床的特點2. 1.
5、 1數控機床的加工特點數控機床以其精度高、效率高、能適應小批量多品種復雜零件的加工等優(yōu)點, 在機械加工中得到日益廣泛的應用。概括起來,數控機床的加工有以下幾方面的 優(yōu)點。(1)適應性強。適應性即所謂的柔性,是指數控機床隨生產對象變化而變化 的適應能力。在數控機床上改變加工零件時,只需重新編制程序,輸入新的程序 后就能實現對新的零件的加工;而不需改變機械部分和控制部分的硬件,且生產 過程是自動完成的。這就為復雜結構零件的單件、小批量生產以及試制新產品提 供了極大的方便。適應性強是數控機床最突出的優(yōu)點,也是數控機床得以生產和 迅速發(fā)展的主要原因。(2)精度高,質量穩(wěn)定。數控機床是按數字形式給出的指
6、令進行加工的,一 般情況下工作過程不需要人工干預,這就消除了操作者人為產生的誤差。在設計 制造數控機床時,采取了許多措施,使數控機床的機械部分達到了較高的精度和 剛度。此外,數控機床的傳動系統(tǒng)與機床結構都具有很高的剛度和熱穩(wěn)定性。通 過補償技術,數控機床可獲得比本身精度更高的加工精度。尤其提高了同一批零 件生產的一致性,產品合格率高,加工質量穩(wěn)定。(3)生產效率高。零件加工所需的時間主耍包括機動時間和輔助時間兩部分。 數控機床主軸的轉速和進給量的變化范圍比普通機床大,因此數控機床每一道工 序都可選用最有利的切削用量。由于數控機床結構剛性好,因此允許進行大切削 用量的強力切削,這就提高了數控機床
7、的切削效率,節(jié)省了機動時間。數控機床 的移動部件空行程運動速度快,工件裝夾時間短,刀具可自動更換,輔助時間比 一般機床犬為減少。(4)能實現復雜的運動。普通機床難以實現或無法實現軌跡為三次以上的曲 線或曲面的運動,如螺旋槳、汽輪機葉片之類的空間曲面;而數控機床則可實現兒乎是任意軌跡的運動和加工任何形狀的空間曲面,適應于復雜界形零件的加工。(5)良好的經濟效益。數控機床雖然設備昂貴,加工時分攤到每個零件上的 設備折舊費較高。但在單件、小批量生產的情況下,使用數控機床加工可節(jié)省劃 線工時,減少調整、加工和檢驗時間,節(jié)省直接生產費用。數控機床加工零件一 般不需制作專用夾具,節(jié)省了工藝裝備費用。數控機
8、床加工精度穩(wěn)定,減少了廢 品率,使生產成本進一步下降。此外,數控機床可實現一-機多用,節(jié)省廠房面積 和建廠投資。因此使用數控機床可獲得良好的經濟效益。(6)有利于牛產管理的現代化。數控機床使用數字信息與標準代碼處理、傳 遞信息,特別是在數控機床上使用計算機控制,為計算機輔助設計、制造以及管 理一體化奠定了基礎。第二節(jié)數控機床的組成和工作原理如圖1-1所示,數控機床由程序編制及程序載體、輸入裝;、數控裝置(cnc)、伺服驅動及位置檢測、輔助控制裝置、機床本體等幾部分組成。伺服驅動 及位置檢測機床主運動 進給運動 輔助動作圖2-1數控機床的基本結構輔助控制 (即強電控制) 裝置數控裝置c n c輸
9、入裝置程序編制2. 2.1程序編制及程序載體數控程序是數控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析 的基礎上,確定零件坐標系在機床坐標系上的相對位置,即零件在機床上的安裝 位置;刀具與零件相對運動的尺寸參數;零件加工的工藝路線、切削加工的工藝 參數以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數等加工信息 后,用由文字、數字和符號組成的標準數控代碼,按規(guī)定的方法和格式,編制零 件加工的數控程序單。編好的數控程序,存放在便于輸入到數控裝置的一種存儲 載體上,它可以是穿孔紙帶、磁帶和磁盤等,采用哪一種存儲載體,取決于數控 裝置的設計類型。2. 2. 2輸入裝置輸入裝置的作用是將
10、程序載體(信息載體)上的數控代碼傳遞并存入數控系 統(tǒng)內。根據控制存儲介質的不同,輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅 動器等。數控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數控系統(tǒng);數控加 工程序還可由編程計算機用rs232c或采用網絡通信方式傳送到數控系統(tǒng)中。零件加工程序輸入過程有兩種不同的方式:一種是邊讀入邊加工(數控系統(tǒng) 內存較小時),另一種是一次將零件加工程序全部讀入數控裝置內部的存儲器,加 工時再從內部存儲器中逐段逐段調出進行加工。2. 2. 3數控裝置數控裝置是數控機床的核心。數控裝置從內部存儲器中取岀或接受輸入裝置 送來的一段或幾段數控加工程序,經過數控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟
11、件進行編譯、 運算和邏輯處理后,輸出各種控制信息和指令,控制機床各部分的工作,使其進 行規(guī)定的有序運動和動作。零件的輪廓圖形往往由直線、圓弧或其他非圓弧曲線組成,刀具在加工過程 中必須按零件形狀和尺寸的要求進行運動,即按圖形軌跡移動。但輸入的零件加 工程序只能是各線段軌跡的起點和終點坐標值等數據,不能滿足要求,因此要進 行軌跡插補,也就是在線段的起點和終點坐標值之間進行“數據點的密化”,求出 一系列中間點的坐標值,并向相應坐標輸出脈沖信號,控制各坐標軸(即進給運 動的各執(zhí)行元件)的進給速度、進給方向和進給位移量等。2. 2. 4驅動裝置和位置檢測裝置驅動裝置接受來h數控裝置的指令信息,經功率放
12、大后,嚴格按照指令信息 的要求驅動機床移動部件,以加工出符合圖樣要求的零件。因此,它的伺服精度 和動態(tài)響應性能是影響數控機床加工精度、表面質量和生產率的垂要因素之一。驅動裝置包括控制器(含功率放人器)和執(zhí)行機構兩人部分。目前人都采用直流 或交流伺服電動機作為執(zhí)行機構。位置檢測裝置將數控機床各坐標軸的實際位移量檢測出來,經反饋系統(tǒng)輸入到機床的數控裝置之后,數控裝置將反饋回來的實際位移量值與設定值進行比較, 控制驅動裝置按照指令設定值運動。2. 2. 5輔助控制裝v輔助控制裝置的主要作用是接收數控裝置輸出的開關量指令信號,經過編譯、 邏輯判別和運動,再經功率放人后驅動相應的電器,帶動機床的機械、液
13、壓、氣 動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、 換向和啟停指令,刀具的選擇和交換指令,冷卻、潤滑裝置的啟動停止,工件和 機床部件的松開、夾緊,分度工作臺轉位分度等開關輔助動作。2. 2. 6機床本體數控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床和似,由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、 工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數控 機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結構以及操作機構等方面都 已發(fā)生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數控機床的要求和充分發(fā)揮數 控機床的特點。第三章程序設計一、數控車床的加工程序編制數控車床是目前使用最廣泛的數
14、控機床之一。數控車床主要用于加工軸類、盤 類等回轉類零件。通過數控加工程序的運行,可自動完成內外圓柱面、圓錐面、 成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工,并能進行車槽、鉆孔、擴孔以及較孔 等工作。車削中心可在一次裝夾中完成更多的加工工序,提高加工精度和生產效 率,特別適合于復雜形狀回轉類零件的加工。1. 數控程序編制的基本方法:(1) 分析零件圖樣和制定工藝方案(2) 數學處理(3) 編寫零件加工程序(4) 程序檢驗2. 數控程序編制的方法:手工編程;計算機自動編程3. 車床的工藝裝備:由于數控車床的加工對象多為回轉體,一般使用三爪卡盤夾具。4. 控車床刀具的選刀過程:第一條路線為:零件圖樣、機
15、床影響因素、選擇刀桿、刀片夾緊系統(tǒng)和選擇刀 片形狀,主要考慮機床和刀具的情況;第二條路線為:工件影響因素、選擇工件 材料代碼、確定刀片的斷屑槽形代碼,這條路線主要考慮工件的情況。數控車床的編程特點:(1)加工坐標系:機床坐標系是以機床原點為坐標系原 點建立起來的x、z軸直角坐標系,成為機床坐標系。車床的機床原點為主軸旋 轉中心與卡盤后端面之交點。機床坐標系是制造和調整機床的基礎,也是設置工 件坐標系的基礎,一般不允許隨意變動。加工坐標系與機床坐標系方向一致;肓 徑編程方式:在車削加工的數控程序中,x軸的坐標值為零件圖樣上的直徑值; 進刀與退刀方式:快速走刀。二、數控車床的組成和基本原理雖然數控
16、車床種類較多,但一般均由車床主體、數控裝置和伺服系統(tǒng)三 大部分組成。1. 車床主體:車床主體是實現加工過程的實際機械部件,主要包括主運動部件(如卡盤、 主軸等)、進給運動部件(如工作臺、刀架等)、支承部件(如床身、立柱等), 以及冷卻、潤滑、轉位部件和夾緊、換刀機械手等輔助裝置。2. 數控裝置和伺服系統(tǒng) (1)數控裝置:它的核心是計算機及運行在其上的軟件,它在數控車床中起“指揮”作用。數控莊子接收由加工程序送來的各種信息,并經處理和 調配后,向驅動機構發(fā)現執(zhí)行命令。在執(zhí)行過程中,其驅動、檢測等機構同 時將有關信息反饋給數控裝置,以便經處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。(2)伺服系統(tǒng):它通過驅動電路和執(zhí)行
17、文件(如伺服電機)。準確地執(zhí)行 數控裝置發(fā)出的命令,成數控裝置所要求的各種位移。數控車床的進給傳動 系統(tǒng)常用進給伺服系統(tǒng)代替,因此也常稱為進給伺服系統(tǒng)。三、數控車床安全操作規(guī)程1. 開機前應對數控機床進行全面細致的檢查,內容包括操作面板、導軌面、 卡爪、尾座、刀架、刀具等,認無誤后方可操作。2. 數控機床通電后,檢查各開關、按鈕和按鍵是否正常、靈活、機床有無異?,F象。3. 程序輸入后,應仔細核對代碼、地址、數值、正負號、小數點進行認真的 核對。4. 正確測量和計算工件坐標系。并對所得結果進行檢查5. 輸入工件坐標系,并對坐標。坐標值、正負號、小數點進行認真的核對。6. 未裝工件前,空運行一次程
18、序,看程序能否順利進行,刀具和夾具安裝是 否合理,有無“超7. 試切削時快速倍率開關必須打到最低扌當位。& 試切削進刀時,在刀具運行至工件3050 nmi處,必須在進給保持下,驗 證z軸和x軸坐標剩余值與加工程序是否一致。9. 試切削和加工中,刃磨刀具和更換刀具后,耍重新測量刀具位置并修改刀 補值和刀補號。10. 程序修改后,要對修改部分仔細核對。11. 必須在確認工件夾緊后才能啟動機床,嚴禁工件轉動i寸測量、觸摸工件。12. 操作中出現工件跳動、打抖、異常聲咅、夾具松動等異常情況吋必須停 車處理。13. 緊急停車后,應重新進行機床“回零”操作,才能再次運行程序。四、數控車床坐標系的確
19、定1. 機床坐標系:數控機床上的坐標系采用右手笛卡爾直角坐標系。2. 機床參考點:參考點也是機床上的一個i古i定點,它是用機械擋塊或電氣 裝置來限制刀架移動的極限位置。它的主要作用是用來給機床坐標系一個定位。3. 工件坐標系:工件坐標系是編程人員在編程時設定的坐標系,也稱為編 程坐標系。(1)工件坐標系原點:在進行數控編程時,首先要根據被加工零件的形狀 特點和尺寸,將零件圖上的某一點設定為編程坐標原點,該點稱編程原點。從理 論上將,工件坐標系的原點選在工件上任何一點都可以,但這可能代理啊繁瑣的 計算問題,增添編程困難。為了計算方便,簡化編程,通常是把工件坐標系的原 點選在工件的回轉中心上,具體
20、位置可考慮設置在工件的左端面(或右端面)上, 盡量使編程基準與設計基準、定位基準重合。(2)對刀:機床坐標系是機床唯一的基準,所以必須耍弄清楚程序原點在 機床坐標系中的位置,通過對刀完成。對刀的實質是確定工件坐標系的原點在機 床坐標系屮唯一的位置。對刀是數控加工屮的主要操作和重要技能。對到的準確 性決定了零件的加工精度,同時,對刀效率還直接影響數控加工效率。(3)換刀:當數控機床加工過程中需要換刀時,在編程時就應考慮選擇合 適的換刀點。所謂換刀點是指刀架轉位換刀的位置,當數控車床確定了工件坐標 系后,換刀點可以是某一固定點,也可以是相對工件原點任意的一點。換刀點應 設在工件或夾具的外部,以刀架
21、轉位換刀時不碰工件及其他部位謂準。五、運動方向的規(guī)定1. z與主軸軸線重合,即z軸遠離工件像尾座移動的方向為正方向(即增大 工件和刀具z間距離),向卡盤移動為負。2. x軸垂直于z軸,x坐標的正方向是刀具離開旋轉屮心線的方向。六、軸類零件的編程與加工根據下圖所示的待車削零件,材料為45號鋼,其中85圓柱面不加工。在數 控車床上需要進行的工序為:切削80mm和62nini外圓;r70mm弧面、錐面、圖3-1軸類零件圖1 零件圖工藝分析該零件表面由圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及雙線螺紋等表面組成。其中多 個直徑尺寸有較嚴格的尺寸精度何表面粗糙度等要求;球面s 4)50儷的尺寸公差 還兼有控制該球面形
22、狀(線輪廓)誤差的作用。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。通過上述分析,可采用以下兒點工藝措施。(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。故編程時不 必取平均值,而全部取其基本尺寸。(2)在輪廓曲線上,有三處為過象限圓弧,其中兩處為既過象限又改變進給方向的輪廓曲線,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,坯件左端應預先車出夾持部分(雙點畫線部分),右端而也應 先粗車出并鉆好中心孔。毛坯選* 60 mm棒料。2.零件的定位基準和裝夾方式確定坯件軸線和左端大端而(設計基準)為定位基準。左端采用三爪自定心卡盤定心
23、夾緊,右端采用活動頂尖支承的裝夾方式。3. 選擇設備根據加工零件的外形和材料等條件,選用tnd360數控車床。4. 確定加工順序及進給路線加工順序按由粗到精由遠到近(由右到左)的原則確定。即先從右到左進行粗車(留0. 2 5 mm精車余量),然后從右到左進行精車,最后車削螺紋。tnd360數控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能,只要止確使用編程指令,機床數控系統(tǒng)就會自動確定進給路線,因此,該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)不需要人為確定其進給路線(但精車的進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進給,如圖所示:圖32精車輪廓進給路線5. 刀具的選擇 選用4)5 mm中心鉆鉆削中心孔。
24、粗車及平端面選用9 0 °硬質合金右偏刀,為防止副后刀面與工件輪廓干涉(可用作圖法檢驗),副偏角不宜太小,選k/ =35° o 精車選用90°便質合金右偏刀,車螺紋選用便質合金60°外螺紋車刀,刀尖 圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑,取r=0. 150. 2 mnio將所選定的刀具參數填入數控加工刀具卡片中(見表1-1),以便編程和操作 管理。表1-1數控加工刀具卡片產品名稱或代號xxx零件名稱典型軸零件圖號xxx序號刀具號刀具規(guī)格名稱數量加工表面刀尖半徑備注1t0105中心鉆1鉆5 mm中心孔2t02硬質合金90°外圓車刀1車端面及粗車輪廓右偏
25、刀3t03硬質合金60。外螺紋車刀1精車輪廓及螺紋0. 15編制xxx1核xxx批準xxx共頁第頁6. 切削用量的選擇背吃刀量的選擇:輪廓粗車循環(huán)吋選ap=3 mm,精車ap=0. 25 mm;螺紋粗車 循環(huán)口寸選 ap=0. 4 mm,精車 ap=0. 1 mmo(2)主軸轉速的選擇:車肓徑和圓弧時,查表選粗車切削速度vf90m/niiri精 車切削速度vc=120m/min然后利用公式v = ndn/1000技術主軸轉速n (粗車直徑d=60 mm,精車工件直 徑取平均值);粗車500r/min精車1200r/mino車螺紋時,參照式計算主軸轉速 n=320r/min(3)進給速度的選擇
26、查表選擇粗車、精車每轉進給量,再根據加工的實際情 況確定粗車每轉進給量為0. 4 mm/r ,精車每轉進給量為0. 15 mm/r,最后根據公 式vf =nf計算粗車、進給速度分別為200 m/min和180 m/min。、綜合前面分析的各項內容,并將其填入表1-2所示的數控加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據和操作人員配合數控程序進行數控加工的指導性文件。主要內容包括:工步順序、工步內容、各工步所用的刀具及切削用量等。表1-2數控加工工藝卡片單位產品名稱或代號零件名稱零件圖號名稱典型軸工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001三爪卡盤和活動頂尖數控中心工步號工步內容刀具號刀具規(guī)格mm主軸
27、轉 速 r/mm進給速度mm/min背吃刀量mm備注1平端面t0225x25500手動2鉆中心孔t015950手動3粗車輪廓t0225x255002003口動4精車輪廓t0325x2512001800. 25口動5粗車螺紋t0325x253209600.4自動6精車螺紋t0325x253209600. 1自動編制xxx 審核xxx批準xxx年 月曰共頁第頁7. 編寫程序按該機床規(guī)定的指令代碼和程序段格式,把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。該工件的加工程序如下:n0010g59x0z195n0020g90n0030g92x70z30n0040m03s450n0050n06t01n0060g
28、00x57z1n0070g01x57z-170f80n0080g00x58z1n0090g00x51z1no11ogoox52z1no 120g91no 130g81p3no 140goox-5zono 150g01xoz-63f80no 160gooxoz63no 170g80n0180g81p2n0190goox-3zon0200g01xoz-25f80n0210gooxoz25n0220g80n0230g90n0240goox31z-25n0250g01x37z-35f80n0260goox37z1n0270goox23z-72.5n0280goox26z1n0290g01x30z-2f
29、60n0300g01x30z-25f60n0310g01x36z-35f6n0320g01x36z-63f60n0330goox56z-63n0340g01x56z-170fn0350g28n0360g29n0370m06t03n0390goox31z-25n0400go1x26z-25f40n0410goox31z-23n0420go1x26z-23f40n0430goox30z-21n0440go1x26z-23f40n0450goox36z-35n0460go1x26z-25f40n0470goox57z-113n0480go1x34.5z-113f40n0490goox57z-llln
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