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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

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