多種數(shù)控加工技術(shù)的綜合應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計(jì)計(jì) 設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)題目 軸類數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)軸類數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 專專 業(yè)業(yè) 班班 級(jí)級(jí) 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)_ _ _ 姓姓 名名_ _ _ 指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 起止日期起止日期 2013.3.1-2013.4.252013.3.1-2013.4.25 機(jī)電信息工程系制機(jī)電信息工程系制 數(shù)控車床產(chǎn)品零件加工 摘摘 要要 本文主要針對(duì)回轉(zhuǎn)軸類零件工藝進(jìn)行數(shù)控加工工行分析，它意 義深重，本文將對(duì)它進(jìn)行講述。零件的工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有零件加 工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)、加工工序設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，以及機(jī)床、刀具、夾 具的選擇等等。重點(diǎn)分析了零件的數(shù)控加工工藝過(guò)和和所采用的程 序結(jié)構(gòu)，例如如何合理運(yùn)用 G71，

2、G73，G70，G92 等常用復(fù)合循環(huán)指 令進(jìn)行零件的粗加工、精加工程序的編制。此外，在加工設(shè)計(jì)過(guò)程 中也展開(kāi)了相應(yīng)的討論，并且得出了此類回轉(zhuǎn)型零件的一般加工步 驟。 課題貫穿本專業(yè)所學(xué)到的議論知識(shí)與實(shí)踐操作技術(shù)，從分析設(shè) 計(jì)到計(jì)算、操作得到成品，同時(shí)本次選題提供了自主學(xué)習(xí)，自主選 擇，自主完成的機(jī)會(huì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)有實(shí)踐性，綜合性，探索性，應(yīng)用 性等特點(diǎn)，本次選題的目的是數(shù)控專業(yè)教學(xué)體系中構(gòu)成數(shù)控技術(shù)專 業(yè)知識(shí)及專業(yè)技能的重要組成部分，是運(yùn)用數(shù)控機(jī)床實(shí)際操作的一 次綜合練習(xí)。 關(guān)鍵詞：尺寸精度，工藝設(shè)計(jì)，程序編制 目目 錄錄 摘 要.I 第 1 章緒論.1 1.1課題背景及意義.1 1.1.1 課

3、題的背景.1 1.1.2 課題的意義.1 1.2節(jié)標(biāo)題數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì).2 第 2 章回轉(zhuǎn)軸類零件加工工藝分析.3 2.1數(shù)控加工工藝分析.3 2.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性.3 2.1.2 精度分析.3 2.1.3 加工工藝分析.3 第 3 章回轉(zhuǎn)類零件程序設(shè)計(jì).5 致謝.I 參考文獻(xiàn) .II 第第 1 1 章章 緒論緒論 1.11.1課題背景及意義課題背景及意義 1.1.1 課題的背景 目前，我國(guó)的機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率不足 20%，而國(guó)外機(jī)械設(shè)備的數(shù)控 化率已達(dá)到 85%以上，隨著先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)世界制造業(yè)加工 中心地位形成，需要大量的數(shù)控技術(shù)人才。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)人員從業(yè)面非 常廣，可在

4、模具業(yè)、鐘表業(yè)、五金行業(yè)、大中小制造業(yè)、軍工等企業(yè)從事 電腦繪圖、數(shù)控編程操作與設(shè)計(jì)、機(jī)床操作與維護(hù)、加工中心操作與維護(hù)、 模具設(shè)計(jì)與制造、 電火花及線切割等工作，而人才市場(chǎng)上的數(shù)控技術(shù)人才 儲(chǔ)備并不大，企業(yè)要在人才市場(chǎng)上尋覓合適的人才比較困難，以至于導(dǎo)致 模具設(shè)計(jì)、CAD/CAM 工程師、數(shù)控編程、數(shù)控加工等已成為我國(guó)各人才 市場(chǎng)招聘頻率最高的職位之一新進(jìn)的大批二手機(jī)床成為機(jī)床大修及數(shù)控化 改造行業(yè)的催化劑自改革開(kāi)放以來(lái)，許多企業(yè)引進(jìn)了一大批國(guó)外淘汰的舊 機(jī)床，雖然有一部分尚能滿足使用要求，但是多數(shù)由于缺少經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、 資料及備件等因素，造成雖廉價(jià)購(gòu)進(jìn)但卻不能繼續(xù)發(fā)揮作用而閑置的尷尬 局面

5、國(guó)外機(jī)床的改造與翻新是近期發(fā)展起來(lái)的一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，在先進(jìn)國(guó)家 已經(jīng)形成了一定的規(guī)模和市場(chǎng)。而在我國(guó)，這一產(chǎn)業(yè)才剛剛興起，按照應(yīng) 具備的條件來(lái)衡量還相距甚遠(yuǎn)。但是業(yè)內(nèi)有識(shí)之士正在努力塑造自己、完 善自己，相信不久的將來(lái)，一批具備一定條件和一定規(guī)模的機(jī)床改造翻新 的專業(yè)化企業(yè)會(huì)成長(zhǎng)。 如上所述，機(jī)床制造業(yè)在近年取得數(shù)控機(jī)床 快速增長(zhǎng)業(yè)績(jī)下也面臨著新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。因此，對(duì)制造業(yè)發(fā)展動(dòng)向的分 析將有助于推進(jìn)數(shù)控機(jī)床技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的目標(biāo)。1998 年美國(guó)為振興 其制造業(yè)制訂了“集成制造技術(shù)計(jì)劃及其路線圖計(jì)劃（IMTI 及 IMTR） ”，提 出了包括信息、制造和產(chǎn)品創(chuàng)新三個(gè)方面的六項(xiàng)策略。即：信息系

6、統(tǒng)高度 集成化企業(yè)管理系統(tǒng)的集成化；技術(shù)、制造與管理系統(tǒng)無(wú)縫聯(lián)接，即插即 用。制造系統(tǒng)敏捷化、柔性化、可重構(gòu)與分布式生產(chǎn)；智能化的工藝與裝 備。 1.1.2 課題的意義 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化 程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù) 及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù) 和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，在于生產(chǎn)什么， 而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)” 。制造技術(shù)和裝備就是人類生活的 最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心和技術(shù)。 當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技

7、術(shù)，以提高制造業(yè)能力和水平，提高 對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)和適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的 數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí) 行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造業(yè)技術(shù) 已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途 徑。 1.21.2數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì) 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展越來(lái)越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高 性能、高精度、高速高柔性化和模塊化方向發(fā)展。 高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成 度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床出實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制，甚至

8、遠(yuǎn)距離遙控。 高精度：數(shù)控機(jī) 床本身的精度和加工件的精度越來(lái)越高，而精度保持性要好。 高速度：數(shù)控機(jī) 床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。 高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動(dòng)化程度更 高的發(fā)展方向，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。 模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這 既有利于制造商又有利于客戶。我國(guó)近幾年數(shù)控機(jī)床雖然發(fā)展較快，但與國(guó)際 先進(jìn)水平還有一定的差距，主要表現(xiàn)在：可靠性差，外觀質(zhì)量差，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周 期長(zhǎng)，應(yīng)變能力差。為了縮短與世界水平的差距，有關(guān)專家建議機(jī)床企業(yè)應(yīng)在 以下 6 個(gè)方面著力研究：1.加大力度實(shí)施質(zhì)量工程，提高數(shù)控機(jī)床無(wú)故障率。2.跟 蹤國(guó)際水平

9、，使數(shù)控機(jī)床向高效高精方面發(fā)展。3.加大成套設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)能力上求 突破。4.發(fā)揮服務(wù)優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大市場(chǎng)占有率。5.多品種制造，滿足不同層次的用 戶。6.模塊化設(shè)計(jì)，縮短開(kāi)發(fā)周期，快速響應(yīng)市場(chǎng)。數(shù)控機(jī)床使用范圍越來(lái)越 大，國(guó)際市場(chǎng)容量也越來(lái)越大，但競(jìng)爭(zhēng)也會(huì)加劇，我們只緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的 大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平。 第第 2 2 章章 回轉(zhuǎn)軸類零件加工工藝分析回轉(zhuǎn)軸類零件加工工藝分析 2.12.1數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 2.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性 圖 1 所示為回轉(zhuǎn)類零件圖，外形規(guī)則，被加工部分的各尺寸、形位、表面 粗糙度值及同軸度要求較高。零件結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，包含了外圓弧、切槽、外螺

10、 紋、內(nèi)孔加工且大部分的尺寸均達(dá)到 IT8-IT7 級(jí)精度。切槽、鉆孔等的加工且 大部分的尺寸均達(dá)到 IT8-IT7 級(jí)精度。 圖 1 回轉(zhuǎn)類零件圖 2.1.2 精度分析 該零件的加工精度比較高。38，28 的精度可達(dá) IT7 級(jí)，以及 30，28，38 的表面粗糙度均可達(dá) Ra1.6um，外螺紋精度等級(jí)為 6g，其它 尺寸精度則可達(dá) IT8 級(jí)等。 2.1.3 加工工藝分析 件 1 選用三爪卡盤裝夾，使之與工作臺(tái) X 軸移動(dòng)方向平行。毛坯為 50122 的鐵，工件材料為 45 號(hào)鋼，根據(jù)零件圖樣要求其加工工序?yàn)椋?工序一：裝夾毛坯 50mm,伸長(zhǎng) 90mm 工步 1：車端面 工步 2：粗車順

11、圓弧、逆圓弧（G73 固定循環(huán)指令） 工步 3：切槽 工序二：掉頭裝夾毛坯 50mm 工步 1：車端面 工步 2：鉆 20 與 26 工步 3：粗精車 20 與 26（G71 粗車、G70 精車） 工序三：重新調(diào)頭裝夾毛坯 50mm 工步 1：精車順圓弧、逆圓弧、槽 工步 2：車螺紋（G92 外螺紋加工） 工步 3：切斷?？傞L(zhǎng) 2.22.2螺紋加工工藝分析螺紋加工工藝分析 2.2.1 螺紋的基礎(chǔ)知識(shí) 螺在圓柱或圓錐母體表面上制出的螺旋線形的、具有特定截面的連續(xù)凸起 部分。 圓柱螺紋的主要幾何參數(shù)有： 外徑（大徑） ，與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱體直徑。螺 紋的公稱直徑即大徑。 內(nèi)徑

12、（小徑） ，與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑。 中徑，母線通過(guò)牙型上凸起和溝槽兩者寬度相等的假想圓柱體直徑。 螺距，相鄰牙在半徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。 導(dǎo)程，同一螺旋線上相鄰牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。 牙型角，螺紋牙型上相鄰兩牙側(cè)間的夾角。 螺紋升角，中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面之間的夾 角。 工作高度，兩相配合螺紋牙型上相互重合部分在垂直于螺紋軸線方向上 的距離等。螺紋的公稱直徑除管螺紋以管子內(nèi)徑為公稱直徑外，其余都以外徑 為公稱直徑。螺紋已標(biāo)準(zhǔn)化，有米制（公制）和英制兩種。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)采用米制， 中國(guó)也采用米制。 圓柱螺紋中，三角形螺紋自鎖性能好。它分

13、粗牙和細(xì)牙兩種，一般聯(lián)接多 用粗牙螺紋。細(xì)牙的螺距小，升角小，自鎖性能更好，常用于細(xì)小零件薄壁管 中本文零件中的零件就是三角羅紋,所以著重對(duì)三角螺紋作研究，有振動(dòng)或變載 荷的聯(lián)接，以及微調(diào)裝置等。 管螺紋用于管件緊密聯(lián)接。矩形螺紋效率高，但因不易磨制，且內(nèi)外螺紋 旋合定心較難，故常為梯形螺紋所代替。 鋸齒形螺紋牙的工作邊接近矩形直邊，多用于承受單向軸向力 圓錐螺紋的牙型為三角形，主要靠牙的變形來(lái)保證螺紋副的緊密性，多用 于管件。 2.2.2 螺紋的加工方法 普通螺紋,英制螺紋和管螺紋的牙型都是三角形,所以統(tǒng)稱為三角螺紋。 三角形螺紋的尺寸計(jì)算 普通螺紋的牙型和尺寸計(jì)算 普通螺紋是應(yīng)用最廣的的一

14、種三角螺紋,它分為粗牙普通螺紋和細(xì)牙普通螺 紋兩種。當(dāng)公稱直徑相同時(shí),細(xì)牙普通螺紋比粗牙普通螺紋的螺距小。粗牙普通 螺紋的螺距不是直接標(biāo)注的。 普通螺紋的牙型角為 60 度 三角形螺紋的車削方法 三角形螺紋的車削方法有低速車削和高速車削兩種。本零件應(yīng)該用低速車 削。 低速車削 低速車削時(shí),使用高速剛螺紋車刀.并分別用粗車刀和精車刀對(duì)螺紋進(jìn)行粗 車和精車。低速車削螺紋的精度高.表面粗糙度小.但效率低。低速車削螺紋時(shí) 應(yīng)該注意車床和工件的剛度.螺距大小.選擇不同的進(jìn)刀方法。 車削三角形螺紋時(shí)切削用量的選擇原則 工件材料 加工塑性金屬時(shí),切削用量應(yīng)相應(yīng)增大;加工脆性金屬時(shí),切削用量應(yīng)相應(yīng)減 少。 加

15、工性質(zhì) 粗車螺紋時(shí),切削用量可選得比較大,精車螺紋時(shí)候可以選的小點(diǎn)。 螺紋車刀的剛度 車外螺紋的時(shí)候,切削用量可以選得較大,車內(nèi)螺紋時(shí)候,刀柄剛度較低,切 削量取小些。 進(jìn)刀方式 直進(jìn)刀方式車削時(shí),切削用量可以選小些。斜進(jìn)刀方式和左右進(jìn)刀切削量可以選 擇大些。車外螺紋選用外螺紋刀，一般選用 G92，G76,這兩個(gè)指令。 G76 用法格式為： G76 P（m）（r）（a） Q（dmin） R（d）； G76 X（U） Z（W） R（i） P（k） Q（d） F（I） ； 但是一般習(xí)慣用都會(huì)用 G92；而 G92 的格式又為； G92 X（U）_ Z（W）_ F_ J_ K_ L； 一般車螺紋時(shí)，

16、第一刀可以切大點(diǎn)，但是也不要太大，一般選個(gè) 0.5 就差 不多了，最好多車幾刀，最后一刀應(yīng)該為螺紋小徑，這樣車出來(lái)的螺紋才會(huì)光 滑。 車內(nèi)螺紋同樣也是這樣的，只不過(guò)，在車內(nèi)螺紋前先要鉆孔，孔的直徑不能超 過(guò)內(nèi)螺紋的直徑，最好比內(nèi)螺紋的直徑小 1-2mm。 第第 3 3 章章 回轉(zhuǎn)類零件程序設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)類零件程序設(shè)計(jì) 3.13.1數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)與編制數(shù)控加工程序設(shè)計(jì)與編制 該零件圖使用 G71 外徑粗車循環(huán)指令，G70 精車循環(huán)指令，G92 螺紋車削指 令，G73 閉合車削循環(huán)指令。 說(shuō)明如下分析 （1）G71 格式： G71 Ud Re； G71 P ns Q nf Uu Ww F ； 式中d精

17、加工每次切深； ns精加工程序第一個(gè)程序段的序號(hào)； nf精加工程序最后一個(gè)程序段的序號(hào)； uX 軸方向精加工留量（直徑值） ； wZ 軸方向精加工留量； e退刀量； （2）G92 格式： G92 X(U) Z(W) F ； 式中X(U) Z(W) 螺紋切削終點(diǎn)坐標(biāo)； F（ ）螺紋的導(dǎo)程； （3）G73 格式： G73 Ui Wk R ； G73 Pns Qnf Uu Ww F ； ns精加工程序第一個(gè)程序段的序號(hào)； nf精加工程序最后一個(gè)程序段的序號(hào)； uX 軸方向精加工留量； wZ 軸方向精加工留量； iX 軸方向的退出距離和方向； kZ 軸方向的退出距離和方向； R( ) 粗切次數(shù)； （4

18、）G70 格式： G70 Pns Qnf； ns精加工程序第一個(gè)程序段的序號(hào)； nf精加工程序最后一個(gè)程序段的序號(hào)； : 刀具 中心鉆 T01麻花鉆 2 T05Z 向銑刀 T09 外圓左偏粗車刀 T02外圓切槽刀 T0645端面刀 T10 麻花鉆 1 T03外圓螺紋刀 T07X 向銑刀 T11 外圓左偏精車刀 T04粗鏜孔刀 T08精鏜孔刀 T12 程序 O0001； M41； G50 S1500； N1;(外圓粗車) G0 G40 G97 G99 S500 T0202 M04 F0.15; X54. Z2. ; F73 U1.5 W2 R2; G73 P10 Q11 U0.5 W0.1; N

19、10 ; G0 G42 X0.; G01 Z0. ; X22.; X24. Z-1.; Z-13.; X22. Z-15.; Z-20.; X24.; X28. Z-22.; Z-30.; G02 X25. Z-41. R15.; G01 Z-52.; X28.; G03 X30. Z-54. R2.; G01 Z-64.; N11; X38. Z-92.; G28 U0 W0 T0 M05; N3;（外圓精車） G0 G40 G97 G99 S600 T0404 M04 F0.1; X54. Z2.; G70 P10 Q11; G0 G97 S600 X100.; G28 U0 W0 T0 M05; N4;（切槽加工） GO G40 G97 G99 S300 T0606 M04 F0.05; X26. Z-1