數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及nc編程畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　題目：數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及NC編程</p><p>　　姓 名： </p><p>　　系 別： 機(jī)電系 </p><p>　　專 業(yè)： 數(shù)控 </p><p>　　班 級(jí)： 10數(shù)控2班 </p><p&g

2、t;　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012年 3 月20日</p><p>　　數(shù)控車零件工藝設(shè)計(jì)及NC編程</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它是綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、電氣傳動(dòng)、自動(dòng)檢測(cè)、精密機(jī)械制造和管理信息等技術(shù)而發(fā)展起來(lái)

3、的高新科技。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機(jī)床是典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床代表一個(gè)民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動(dòng)化水平的高低已成為衡量一個(gè)國(guó)家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。</p><p>　　本文主要討論數(shù)控車床的零件加工工藝以及程序編制，主要以FANUC數(shù)控系統(tǒng)為例，結(jié)合典型零件對(duì)數(shù)控車零件進(jìn)行講解。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控車床的編程方法、編程的注意事項(xiàng)、加工工藝分析、刀具

4、的選用、刀位軌跡計(jì)算。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控；車床；編程；加工 </p><p><b>　　引言：</b></p><p>　　數(shù)控（英文名字：Numerical Control 簡(jiǎn)稱:NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號(hào)組成的數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工

5、軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過(guò)數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)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(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。</p><p>　　數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。</p><p>　　NC編程就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換

6、刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開(kāi)關(guān)、刀具夾緊、松開(kāi)等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床程序編制過(guò)程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件程序、程序校驗(yàn)。</p><p>　　機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可

7、分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和自?shī)A緊夾具等。</p><p><b>　　1、數(shù)控概述</b></p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床簡(jiǎn)介</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡(jiǎn)稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠

8、邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機(jī)床動(dòng)作并加工零件。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床種類繁多，由數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)去控制各運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作，主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點(diǎn)，適合中小批量形狀復(fù)雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床特點(diǎn)</p><p>　　

9、數(shù)控機(jī)床的操作和監(jiān)控全部在這個(gè)數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機(jī)床的大腦。與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床有如下特點(diǎn)： 　　</p><p>　　1、加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； 　　</p><p>　　2、可進(jìn)行多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，能加工形狀復(fù)雜的零件； 　　</p><p>　　3、加工零件改變時(shí)，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間；</p><p&

10、gt;　　4、機(jī)床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機(jī)床的3~5倍）； 　　</p><p>　　5、機(jī)床自動(dòng)化程度高，可以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度； 　　</p><p>　　6、對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，對(duì)維修人員的技術(shù)要求更高。</p><p>　　1.3 數(shù)控機(jī)床的組成</p><p>　　數(shù)控機(jī)床一般由下列幾個(gè)部分

11、組成： 　　</p><p>　　1、主機(jī)，他是數(shù)控機(jī)床的主題，包括機(jī)床身、立柱、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。他是用于完成各種切削加工的機(jī)械部件。 數(shù)控機(jī)床</p><p>　　2、數(shù)控裝置，是數(shù)控機(jī)床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機(jī)等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。 　　</p&

12、gt;<p>　　3、驅(qū)動(dòng)裝置，他是數(shù)控機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)部件，包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給單元、主軸電機(jī)及進(jìn)給電機(jī)等。他在數(shù)控裝置的控制下通過(guò)電氣或電液伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)。當(dāng)幾個(gè)進(jìn)給聯(lián)動(dòng)時(shí)，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 　　</p><p>　　4、輔助裝置，指數(shù)控機(jī)床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行，如冷卻、排屑、潤(rùn)滑、照明、監(jiān)測(cè)等。它包括液壓和氣動(dòng)裝置、排屑裝置

13、、交換工作臺(tái)、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測(cè)裝置等。 　　</p><p>　　5、編程及其他附屬設(shè)備，可用來(lái)在機(jī)外進(jìn)行零件的程序編制、存儲(chǔ)等。</p><p>　　2、零件加工編程實(shí)例</p><p>　　2.1零件的工藝分析</p><p>　　2.1.1分析零件圖樣：</p><p>　　如圖2所示,

14、該零件包括有圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及雙線螺紋等表面；其多個(gè)直徑尺寸有較嚴(yán)的尺寸公差和表面粗糙度值等要求；球面SΦ50mm的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。</p><p>　　該零件材料為45#鋼，可以用Φ60mm棒料，無(wú)熱處理和硬度要求。</p><p>　　2.1.2 選定設(shè)備：</p><p>　　根據(jù)被加工零件的外形和材料等條件，選定數(shù)

15、控車床；其數(shù)控系統(tǒng)為FNAUC。</p><p>　　2.1.3 確定零件的定位基準(zhǔn)和裝夾方式：</p><p>　　定位基準(zhǔn)：確定坯件軸線和左端大端面（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）為定位基準(zhǔn)。</p><p>　　裝夾方式：左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動(dòng)頂尖支頂?shù)难b夾方式。</p><p>　　2.1.4 確定切削用量</p><

16、;p>　?。?）背吃刀量：粗車時(shí)，確定其背吃刀量為3mm左右；精車時(shí)為0.25mm。</p><p><b>　?。?）主軸轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　車直線和圓弧輪廓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定其切削速度為90m/min；粗車時(shí)確定主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，精車時(shí)確定主軸轉(zhuǎn)速為500 r/min。編程中還可以對(duì)直線、圓弧采用不同的主軸轉(zhuǎn)速。<

17、/p><p>　　車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速定為800 r/min。 </p><p>　　2.2 確定加工路線</p><p>　　按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則，確定加工路線。加工路線自右向左加工，先用1號(hào)刀用G70粗加工出零件外輪廓，具體路線為先倒角（2×45°）→切削螺紋實(shí)際外徑Φ29.6→切削Φ26→切削Φ36→切削圓弧部分→切削

18、Φ34→切削錐度部分→切削Φ56,最后切削螺紋</p><p><b>　　。</b></p><p>　　2.3 制定加工方案</p><p>　　1、用1號(hào)刀粗車外形，留1.0mm（直徑量）的半精車余量。</p><p>　　2、用2號(hào)刀車螺紋。</p><p>　　螺紋大徑d=d-0.1P

19、=30-0.1*1.5=29.85mm </p><p>　　螺紋小徑d= d-1.3P=29.85-1.3*1.5=27.9mm</p><p>　　3、用3號(hào)刀精車全部外形。</p><p>　　2.4 選擇刀具及對(duì)刀</p><p>　　2.4.1 粗、精車用刀具：</p><p>　?。?）硬質(zhì)合金90

20、76;外圓車刀，副偏角以為60°，斷屑性能應(yīng)較好。</p><p>　?。?） 硬質(zhì)合金60°外螺紋車刀，刀尖角取為59°30′，刀尖圓弧半徑取為0.2mm。</p><p><b>　　切削用量選擇</b></p><p><b>　　數(shù)控加工刀具卡片</b></p><

21、p><b>　　刀具卡片</b></p><p>　　用以上數(shù)據(jù)編制工藝卡如下：</p><p><b>　　數(shù)控加工工藝卡 </b></p><p><b>　　2.4.2對(duì)刀</b></p><p>　?。?）將粗車用90°外圓車刀安裝在絕對(duì)刀號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架

22、的1號(hào)刀位上，并定為1號(hào)刀。</p><p>　?。?）將精車外形（含外螺紋）用60°外螺紋車刀安裝在絕對(duì)刀號(hào)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的3號(hào)刀位上，并定為3號(hào)刀。</p><p>　?。?）在對(duì)刀過(guò)程中，同時(shí)測(cè)定出3號(hào)刀相對(duì)于1號(hào)刀的刀位偏差。</p><p>　　2.5 確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)</p><p>　　2.5.1 加工坐

23、標(biāo)系如圖3所示：O為坐標(biāo)原</p><p><b>　　圖2坐標(biāo)點(diǎn)示意圖</b></p><p>　　2.5.2 確定對(duì)刀點(diǎn)及換刀點(diǎn)位置：</p><p>　?。?）確定對(duì)刀點(diǎn)：確定對(duì)刀點(diǎn)距離車床主軸軸線30 mm，距離坯件右端端面140 mm；其對(duì)刀點(diǎn)在正X和正Z方向并處于消除機(jī)械間隙狀態(tài)。</p><p>　?。?）

24、確定換刀點(diǎn)：為使其各車刀在換刀過(guò)程中不致碰撞到尾座上的頂尖，故確定換刀點(diǎn)距離車床主軸軸線60mm，即在正X方向距離對(duì)刀點(diǎn)30mm，距離坯件右端端面0 mm，即在Z方向與對(duì)刀點(diǎn)一致2.5.3加工程序：</p><p><b>　　O0001;</b></p><p>　　G99 G97 G54 G21 G40;</p><p><b>

25、　　T0101;</b></p><p><b>　　M03 S400;</b></p><p><b>　　G00 Z5;</b></p><p><b>　　X40;</b></p><p>　　G71 U3 R1;</p><p>　　

26、G71 P1 Q2 U0.5 W0.5 F0.2;</p><p>　　N1 G00 X0;</p><p>　　GO1 Z0 F0.1 S500;</p><p><b>　　X26;</b></p><p><b>　　X29.76;</b></p><p><b&

27、gt;　　Z-9;</b></p><p><b>　　X26 Z-11;</b></p><p><b>　　X29.76;</b></p><p><b>　　Z-16;</b></p><p><b>　　X36 Z-26;</b><

28、;/p><p><b>　　Z-32;</b></p><p>　　G02 X30 Z-41 R15;</p><p>　　G02 X40 Z-56 R25;</p><p>　　G03 X40 Z-86 R25;</p><p>　　G02 X34 Z-95 R15;</p><

29、p>　　G01 Z-101;</p><p>　　X56 Z-112;</p><p>　　N2 G01 Z-125;</p><p>　　G70 P1 Q2;</p><p><b>　　G00 X100;</b></p><p><b>　　Z100;</b><

30、;/p><p><b>　　T0202;</b></p><p><b>　　G00 X35; </b></p><p><b>　　Z-16;</b></p><p>　　G01 XO F0.2;</p><p><b>　　G00 X35;&l

31、t;/b></p><p><b>　　Z-14;</b></p><p><b>　　G01 XO;</b></p><p><b>　　X100;</b></p><p><b>　　Z100;</b></p><p>&

32、lt;b>　　T0303;</b></p><p><b>　　G00 Z5;</b></p><p><b>　　X40;</b></p><p>　　G71 U3 R1;</p><p>　　G71 P1 Q2 U0.5 W0.5 F0.2;</p><p&

33、gt;　　N1 G00 X0;</p><p>　　GO1 Z0 F0.1 S500;</p><p><b>　　X26;</b></p><p><b>　　X29.76;</b></p><p><b>　　Z-9;</b></p><p><

34、;b>　　X26 Z-11;</b></p><p><b>　　Z-16;</b></p><p><b>　　X36 Z-26;</b></p><p><b>　　Z-32;</b></p><p>　　G02 X30 Z-41 R15;</p&g

35、t;<p>　　G02 X40 Z-56 R25;</p><p>　　G03 X40 Z-86 R25;</p><p>　　G02 X34 Z-95 R15;</p><p>　　G01 Z-101;</p><p>　　X56 Z-112;</p><p>　　G01 Z-125;</p>

36、;<p><b>　　G00 X100;</b></p><p><b>　　Z100;</b></p><p><b>　　T0303;</b></p><p><b>　　MO3 S800;</b></p><p><b>　　

37、G00 X33;</b></p><p><b>　　Z3;</b></p><p>　　G92 X29.2 Z-13.5 F1.5;</p><p><b>　　X28.6;</b></p><p><b>　　X28.2;</b></p><

38、p><b>　　X28.04;</b></p><p><b>　　X28.04;</b></p><p><b>　　G00 X100;</b></p><p><b>　　Z100;</b></p><p><b>　　T0202;&l

39、t;/b></p><p><b>　　GOO X60;</b></p><p><b>　　Z-125;</b></p><p>　　G01 XO F0.2;</p><p><b>　　G00 X100;</b></p><p><b&g

40、t;　　Z100;</b></p><p><b>　　M05;</b></p><p><b>　　M30;</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　書籍：(1) 韓榮第，王楊，張文生。現(xiàn)代機(jī)械加工新技術(shù)。北京；電子工業(yè)出版社，2

41、003</p><p>　?。?）張柏霖，高速切削技術(shù)及應(yīng)用。北京；機(jī)械工業(yè)出版社，2002，</p><p>　?。?）劉戰(zhàn)強(qiáng)，黃傳真，郭培全，先進(jìn)切削技術(shù)及應(yīng)用。北京；機(jī)械工業(yè)出版2005，</p><p>　?。?）張超等,數(shù)控機(jī)床加工工藝,北京；高等教育出版社，2001</p><p>　?。?）王洪主編，數(shù)控加工程序編制，北京；機(jī)械

42、工業(yè)出版社，2003 </p><p>　?。?）文生主編，數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用，北京；電子工業(yè)出版社,2004</p><p><b>　　致謝詞</b></p><p>　　本論文在xx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，也始終感受著老師的精心指導(dǎo)和無(wú)私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，