數(shù)控車床零件加工及其工藝設(shè)計

1、數(shù)控車床零件加工及工藝設(shè)計數(shù)控車床目錄摘要1、 數(shù)控機(jī)床1、 數(shù)控機(jī)床的概述2、 數(shù)控機(jī)床的組成3、 數(shù)控機(jī)床的特點2、 數(shù)控加工技術(shù)1、 數(shù)控加工技術(shù)簡介2、 數(shù)控加工的特點3、 數(shù)控加工的技術(shù)發(fā)展4、 數(shù)控加工工藝3、 各部分零件工藝分析1、 金屬材料的分析2、 各零部件的材料選擇及工藝分析4、 主要零件的參數(shù)設(shè)置及加工路徑分析1、概述摘要在車床上，利用工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的直線運動或曲線運動來改變毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合圖紙的要求。車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉(zhuǎn)對工件進(jìn)行切削加工的方法。車削是最基本、最常見的切削加工方法，在生產(chǎn)中占有十分重要的地位。在各類金屬切削機(jī)床中

2、，車床是應(yīng)用最廣泛的一類，約占機(jī)床總數(shù)的 50% 。 車床既可用車刀對工件進(jìn)行車削， 又可用鉆頭、鉸刀、絲錐和滾花刀進(jìn)行鉆孔、鉸孔、攻螺紋和滾花等操作。數(shù)控車削加工是現(xiàn)代制造技術(shù)的典型代表，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不僅在宇航、造船、軍工等領(lǐng)域廣泛使用，而且也進(jìn)入了汽車、機(jī)床等民用機(jī)械制造行業(yè)。目前，在機(jī)械行業(yè)中， 單件、 小批量的生產(chǎn)所占有的比例越來越大，機(jī)械產(chǎn)品的精度和質(zhì)量也在不斷地提高。所以，普通機(jī)床越來越難以滿足加工精密零件的需要。同時，由于生產(chǎn)水平的提高，數(shù)控機(jī)床的價格在不斷下降，因此，數(shù)控機(jī)床在機(jī)械行業(yè)中的使用已很普遍。一、 數(shù)控機(jī)床1 、 數(shù)控機(jī)床的概述數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)是微電

3、子技術(shù)同傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物， 是一種技術(shù)密集行的產(chǎn)品和技術(shù)。 數(shù)控機(jī)床是一種用電子計算機(jī)和專用電子計算裝置控制的高效自動化機(jī)床。 主要分為立式和臥式兩種。 立式機(jī)床裝夾零件方便，但切屑排除較慢；臥式裝夾零件不是非常方便，但排屑性能好， 散熱快。 數(shù)控機(jī)床是根據(jù)機(jī)械加工工藝的要求，使電子計算機(jī)對整個加工過程進(jìn)行信息處理與控制，實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化。較好的解決了復(fù)雜、精密、多品種、中小批量機(jī)械零件加工問題，是一種通用、靈活、高效能的自動化機(jī)床。 同時， 數(shù)控技術(shù)又是柔性制造系統(tǒng)（ FMS ） 、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)（ CLMS ）的技術(shù)基礎(chǔ)之一，是機(jī)電一體化高新科技的重要組成部分。2 、 數(shù)控機(jī)

4、床的組成雖然數(shù)控機(jī)床的種類繁多，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控電火花、線切割、激光加工機(jī)床等，但是它們的組成部分基本相同，主要包括以下幾個方面：（ 1 ） 機(jī)床的主體數(shù)控機(jī)床的主體即數(shù)控機(jī)床的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。 包括數(shù)控機(jī)床的床身、主軸及進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。（ 2 ） 數(shù)控裝置控制裝置是數(shù)控機(jī)床的中心環(huán)節(jié)，也叫做計算機(jī)數(shù)控（ CNC ）裝置。 CNC 裝置實際上就是一個計算機(jī)系統(tǒng)，通過對加工程序的運行處理， 發(fā)出控制信號。 實現(xiàn)對加工過程的自動控制。 CNC 裝置包含以下幾部分： 微處理器及其總線微處理器（ CPU ） 及其總線 （ BUS ） 是 CNC 裝置的核心。CPU 由運算器和控制器組

5、成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運算和邏輯運算以及指令的操作控制。 CPU 最基本的運算處理就是插補(bǔ)運算。 總線是計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間傳遞信號的渠道，一般由數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等組成。 輸入裝置輸入裝置是吧加工程序輸入至計算機(jī)的裝置， 通常采用紙帶輸入、手動輸入、直接輸入存儲器三種方法。 存儲器存儲器是用來存放CNC 裝置的數(shù)據(jù)、參數(shù)及程序的。存儲器一般由存放系統(tǒng)程序的只讀存儲器ROM 、存放運算的中間結(jié)果的隨機(jī)存儲器RAM 以及存放加工零件程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)的 RAM 等組成。 位置控制單元位置控制單元是把插補(bǔ)運算求取的坐標(biāo)給定值與位置檢測裝置測得的實際值進(jìn)行比較， 然后將結(jié)果送入速度控制單元，

6、對進(jìn)給機(jī)構(gòu)的運動進(jìn)行控制。 可編程序控制器可編程序控制器（ PLC ）是用來替代傳統(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電控制線路，實現(xiàn)對數(shù)控機(jī)床的切削液供給、停止、刀具的自動交換、工作態(tài)度自動交換等的自動控制功能。 通信接口現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床往往都帶有規(guī)范數(shù)據(jù)通信接口， 以使與編程機(jī)及上級計算機(jī)連接， 實現(xiàn)通信功能。 隨著柔性制造系統(tǒng)FMS 、計算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS 的發(fā)展， CNC 裝置的通信功能將發(fā)揮更加重要的作用。 CNC 與上級計算機(jī)等的網(wǎng)絡(luò)通信功能主要是通過串行數(shù)據(jù)通信接口來實現(xiàn)的。（ 3 ） 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)接收來自 CNC 裝置的指令信息，嚴(yán)格按照指令信息的要求，拖動機(jī)床的移動部件， 完成零件的加工。伺服系

7、統(tǒng)直接決定了刀具與零件的相對位置， 因而伺服系統(tǒng)的性能是決定數(shù)控機(jī)床的加工精度的主要因素。 伺服系統(tǒng)主要由伺服控制電路、 功率放大電路、 檢測裝置以及伺服電動機(jī)等部分組成。為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率、提高加工精度和提高自動化程度，數(shù)控機(jī)床還具有許多附加裝置， 如自動換刀裝置、自動交換工作臺及切屑處理裝置等。3 、 數(shù)控機(jī)床的特點（ 1 ） 具有較大柔性在保證工件表面精度的情況下， 主要取決于加工程序， 它與普通機(jī)床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。 因此， 數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、 小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)， 縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費用

8、。（ 2 ） 加工精度高數(shù)控機(jī)床的加工精度一般可達(dá)到 0.005 0.1mm ，數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號形式控制的， 數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號，則機(jī)床移動部件移動一個脈沖當(dāng)量（一般為0.001mm ） ， 而且機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償， 因此， 數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。（ 3 ） 加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠加工同一批零件，在同一機(jī)床，在相同加工條件下， 使用相同刀具和加工程序， 刀具的走刀軌跡完全相同， 零件一致性好、質(zhì)量穩(wěn)定。（ 4 ） 便于加工復(fù)雜形狀的零件數(shù)控機(jī)床能同時控制多個坐標(biāo)聯(lián)動， 可加工其他機(jī)床很難加工甚至不可能加工的復(fù)雜曲面。 對于以函數(shù)形式或列表值

9、表示的曲面，加工更為方便。（ 5 ） 生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床可有效的減少零件的加工時間和輔助時間， 數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大， 允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削， 數(shù)控機(jī)床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工， 減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間， 提高了生產(chǎn)效率。（ 6 ） 改善勞動條件數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后， 輸入程序并啟動， 機(jī)床就能自動連續(xù)的進(jìn)行加工， 直至加工結(jié)束。 操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測、零件的檢驗等工作， 勞動強(qiáng)度極大降低， 機(jī)床操作者的勞動趨于智力型工作。另外， 機(jī)床一般是封閉式加工， 即清潔，又安全。（ 7 ） 利于生產(chǎn)經(jīng)管現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床的加工， 可預(yù)先精確估計加工時間， 所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、 現(xiàn)代化經(jīng)管。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號與規(guī)范代碼為控制信息，易于實現(xiàn)加工信息的規(guī)范化，目前已與計算機(jī)輔助設(shè)計與制造（ CAD/CAM ）有機(jī)的結(jié)合起來，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。（ 8 ）機(jī)床的使用、維護(hù)技術(shù)要求高數(shù)控機(jī)床是多科學(xué)、高新技術(shù)的產(chǎn)物，相應(yīng)的，這就對機(jī)床的操作和維護(hù)提出了較高的要求。此外，機(jī)床價格高，設(shè)備一次性投資大，為保證