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1、河海大学专 科 毕 业 论 文数控车床轴类零件加工及工艺设计学生姓名： 学 号： 3420110265 专业名称： 数 控 指导教师： 河海大学继续教育学院2013年4月 中国南京目录摘要2第一章 数控机床的概述.3第二章 数控车床的特点.4第三章 数控车床的安全操作规程.5 第四章 车床夹具.6第五章 车刀与切削.7第六章 数控车床系统概述.9第七章 数控车床的加工工艺10第八章 数控编程概述.12第九章 轴类零件的加工.14结束语.21参考文献.23摘 要随着21世纪到来，随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产效率提出提出了更高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现产品的质量和生产
2、效率的重要举措之一。数控技术在实际加工的应用中提高了产品的质量，降低了成本，同时也降低了工人的劳动力。在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要求。在各种机床中，车床在实际应用中约占机床的50%。车床可以用车刀对零件切削加工，也可以用钻头进行钻孔等。数控车削加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如航天、汽车、模具、精密机械、家用电器等各个行业有着日益广泛的应用，已成为这些行业不可或缺的加工手段。我是数控专业的一名学生，在学校的几年里学的理论知识比较多，参加过两次短暂的实习，在寒暑假的时候，我自己出去也锻炼过一段时间。由于缺乏实
3、习经验，在论文设计中有什么不恰当的地方，希望指导老师提出意见。关键字：数控技术、编程、车刀与切削、加工工艺、测量、夹具。第一章 数控机床的概述数控技术，即计算机数字控制技术（CNC）。1948年，美国帕森斯公司在研制加工直升机叶片轮廓检验用样板的机床时，首先提出了应用电子计算机控制机床来加工样板曲线的设想。1952年试制成功世界上第一台三坐标立式数控铣床，到后面经过改进，于1955年正式在美国军队使用，这促进美国的制造业起着重要作用。1958年，我国开始研制数控机床，近年来，我国引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，使我国的数控技术得到了迅速的发展。一、数控机床由四个基本部分组成。1、控制
4、介质：必须人与机床之间建立某种联系，这种联系物质称为控制介质。2、数控装置：是数控机床的核心。它根据接收到的指令和数据进行译码、运算、寄存及控制，并将其结果输送到机床各个坐标的伺服系统，用以驱动机床运动。数控装置一般由译码器、运算器、存储器、控制器、显示器，输入/输出装置等组成。3、伺服系统：是机床的重要组成部分。它用来接收数控装置输出的指令信息并经过功率放大后，带动机床移动作精确定位或按照规定的轨迹和速度运动，使机床加工出符合图样要求的零件。4机床。 二、根据不同的技术和经济指标，可以对数控机床进行不同的分类。1、按工艺分：普通数控机床、加工中心、特种数控机床。2、按运动方式分：点位控制系统
5、、直线控制系统、轮廓控制系统。3、按控制方式分：开环控制系统，半闭环控制系统、闭环控制系统。三、数控机床有以下特点：1、高效率、高精度、高柔韧性。2、数控机床可以完成普通机床难以加工或根本不能加工的复杂曲面。3、可以实现一机多用。4、数控机床自动化程度高、降低工人的劳动强度、经济效益好、有利于现代化管理。第二章 数控车床的特点数控车床即用计算机数字技术控制的车床。它是通过将编好的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车船横向或纵向坐标轴的伺服电机去控制车床进给运动部件的顺序、移动量和进给速度，再加上主轴的转速和转向，便能加工出各种形状的回转体零件。数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。一、数
6、控车床的结构特点1、采用高性能的无级变速主轴伺服系统，简化了机械传动结构。2、采用“三刚”（即静刚性、动刚性、热刚性）都较好的机床支撑构件。3、采用效率、刚性和精度等各方面好的传动元件。4、采用多主轴、多刀架结构以及刀具与工件的自动夹紧装置、自动换刀装置和自动排削装置、自动润滑冷却装置等，降低了工人的劳动强度，提高生产效率。5、采取减小机床热变形的措施，以保证的精度稳定，获得可靠的施工质量。二、数控车床的主轴部件数控车床的主轴部件是机床重要组成部分之一，它包括主轴的支撑和安装在主轴上的传动零件等。由于数控车床转速高，功率大，因此要求主轴具有良好的回转精度，结构刚性、抗震性、热稳定性、耐磨性等。
7、三、数控车床对进给传动机构的要求数控车床对进给传动机构的要求有：摩擦阻力小、传动精度和传动刚性高、稳定性好、寿命长、使用维护方便等。三、数控车床的自动换刀机构数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置。常见的回转刀架有：四刀位回转刀架、六角回转刀架和多转位回转刀架等。回转刀架的换刀过程是：刀架抬起、刀架转位、刀架压紧。第三章 数控车床的安全操作规程我们已经走出校园，踏上了工作的岗位。无论在做车工、做电工、做钳工，都要注意安全，在操作时，一定要做到规范操作，以避免发生事故。数控车床的安全操作规程如下：1、要检查机床是否正常运行，可通过试车的办法来进行检查。2、仔细检查输入的数据，以免引起错误。
8、3、确保指定的进给速度与操作所要的进给速度相适应。4机床通电后，不要碰MDI上的任何键，以免数据丢失。5、手动操作。确定工件和刀具的当前位置并保证正确指定了运动轴、方向和进给速度。6、手动返回参考点。如果不返回参考点，机床运动不可以预料。7、空运行。使用机床空运行来确认机床运行的正确性。8、自动运行。机床在自动运行时，操作人员不等离开岗位，一旦发现意外情况，应该立即停止机床动作。9、程序修改后，要对修改部分仔细核对。10、必须在确认工件夹紧后才能启动机床，严禁工件转动时测量、触摸工件。11、操作中出现工件跳动、打抖、异常声音、夹具松动等异常情况时必须停车处理。12、紧急停车后，应重新进行机床“
9、回零”操作，才能再次运行程序。第四章 车床夹具在实际加工零件时，往往少不了夹具。机床夹具是指安装在机床上用以装夹工件，引导刀具，使工件和刀具具有正确的相互位置关系的装置。常用的车床夹具有：1、三爪自定心卡盘：无论在普通车床还是在数控车床，它是最常用的夹具之一。在装夹的过程中是三个爪同时动的，所以装夹简单，能自动定心。因此三爪自定心卡盘用于数控车床装夹加工圆柱形轴类零件和套类零件。但是三爪自定心卡盘也有缺点，那就是不适合装夹尺寸变化大且需要二次装夹的工件，因为卡盘定心精度不高。2、四爪单动卡盘：装夹过程中每一个爪可以单独动作。它可以装夹圆柱形轮廓的轴，套类零件，还可以装夹偏心轴等。3、软爪：就是
10、把未经过热处理的钢材或铜材制成较厚的爪型片固定在三爪自定心卡盘的前端，用于装夹工件。4、两顶尖和拨动顶尖5、定位心轴：作用是保证零件的同轴度的要求。第五章 车刀与切削零件加工离不开刀具，一把好的刀具能加工出好的零件。一、切削刀具的分类1、根据加工用途分：外圆车刀、内孔车刀、螺纹车刀、切槽刀等。2、根据刀尖形状分：尖形车刀、圆弧形车刀、成型车刀。3、根据车刀结构分：整体式车刀、焊接式车刀、机械加固式车刀。二、数控车削刀具材料常用的刀具材料有高速钢，硬质合金、涂层硬质合金等，这三种在数控车削刀具中应用广泛。三、数控车刀在数控机床刀架上的安装要求。1、车刀安装在刀架上，伸出部分不宜太长，伸出量一般为
11、倒杆高度的11.5倍。2、车刀垫块要平整，数量要少，垫块要与刀架对齐。3、车刀刀尖应该与工件轴线等高。4、车刀刀杆中心线应该和进给方向垂直。四、切削用量的选用1、切削用量的三个要素：切削速度、进给速度（进给量）和背吃刀量。粗加工时，应该根据刀具的性能和机床性能选择切削用量；精加工时应根据工件的表面粗糙度和加工精度来选择切削用量。2、切削用量的选择方(1)背吃刀量的选择：在加工零件时，分为粗加工和精加工。粗加工时，处留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量；如果加工余量过大，可分多次切削。精加工时，余量比较小，可一次切除。（2）进给速度：是切削用量的重要参数。主要根据零件的加工精度，表面粗糙
12、度，刀具和工件的材料来选取。（3）切削速度：根据已经选好的被吃刀量进给量和刀具寿命来选取。第六章 数控车床系统概述随着技术的不断发展，数控机床的应用已经十分普及了。数控车床离不开数控系统。数控系统的种类：FANUC系统、西门子系统、国产系统等。1、FANUC系统：由日本富士通公司研发。应用于车床的数控系统有：FANUC 0i、FANUC 18i等。该数控系统在我国使用比较广泛。2、SIEMENS系统：由德国SIEMENS公司开发研制，应用于车床的数控系统有：SIEMENS 802C、SIEMENS 802D、SIEMENS 840D等。该系统应用在我国的数控机床中也相当普遍。我在实习考证期间用
13、的是SIEMENS 802D系统。3：国产系统：国产的系统主要有广州数控系统、华中数控系统等。国产系统目前在经济型数控车床中运用较多，这类数控系统的共同点是编程与操作方便、性价比高、维修方便。国产系统的编程方法与日本FANUC系统基本相同。第七章 数控车床的加工工艺一、数控加工概述1数控加工的实质数控加工的实质是：数控机床按照实现编号的加工程序并通过数字控制过程，自动地对零件进行加工。2、数控加工内容(1)分析图样，确定加工方案。(2)工件定位与装夹。(3)刀具的选择与安装。(4)编制数控加工程序。(5)试切削、试运行并校验数控加工程序。(6)数控加工。(7)工件的验收与质量误差分析。二、加工
14、阶段的划分1、加工阶段的性质(1)粗加工阶段：就是切除毛坯大部分余量，给半精加工做好准备，提高生产效率。(2)半精加工阶段：使工件的主要表面达到一定的精度并且为精加工留一定的余量，可以完成一些次要表面的加工。(3)精加工阶段：切除工件较小的余量，全面保证工件的精度和表面粗糙度等加工质量。(4)精密加工阶段：用于加工精度和表面粗糙度要求很高的零件。2、划分加工阶段的目的(1)保证加工质量。(2)合理使用设备。(3)便于及时发现毛坯缺陷。(4)便于组织生产。三、加工顺序的安排1加工顺序安排原则(1)基准先行原则。(2)先粗后精原则。(3)先主后次原则。(4)先近后远。四、加工路线的确定原则在数控加
15、工中，刀具刀位点相对于零件运动的轨迹称为加工路线。1、加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。2、使数值计算简便。3、使加工路线最短，这样既可以减少程序段，又可以减少空刀时间。4、加工路线还应根据工件的加工余量和机床，道具的刚度等具体情况确定。第八章 数控编程概述数控车床应用广泛，为了使数控机床能根据零件加工的要求进行动作，就必须将数控指令形式告知数控系统。编制程序的过程就是数控编程。数控编程的过程不仅仅单一指编写数控加工的过程，它还包括从零件分析到编写加工指令再到制成控制介质以及程序校核的全过程。一、数控编程的分类1、手工编程：人为的方式编程。2、自动编程：利用计算机或编程器
16、编制数控加工的过程。二、数控编程的步骤1、分析零件图样2、确定加工工艺3、数值计算4、编写程序单5、制作控制介质6、程序校验三、数控机床的坐标系和运动方向1、标准坐标系的规定要想确定机床的运动方向和移动距离，就必须建立一个坐标系，这个坐标系就是标准坐标系，也可以叫做机床坐标系。他可以规定运动方向和距离。数控机床上的坐标系是采用右手直角笛卡尔坐标系。大拇指的方向是X轴的正方向；食指为Y轴的正方向；中指为Z轴的正方向。2、坐标和运动方向命名的原则：永远假定刀具相对与静止的工件而运动。3、运动方向的确定Z与主轴轴线重合，即Z轴远离工件像尾座移动的方向为正方向（即增大工件和刀具之间距离），向卡盘移动为
17、负。X轴垂直于Z轴，X坐标的正方向是刀具离开旋转中心线的方向。四、工件坐标系针对某一工件并根据零件图样建立起来的坐标系称为工件坐标系。五、程序的组成一个完整的程序由程序号、程序内容、程序结束组成。六、数控机床的相关功能1、准备功能：G功能或G指令。2、辅助功能：M功能或M指令。3、刀具功能：T功能。4、进给功能：指定刀具相对于工件运动的速度功能称为进给功能。5、主轴功能：用来控制主轴转速的功能称为主轴功能。第九章 轴类零件的加工下图是一个轴类零件，材料是45#钢，毛坯为60157mm,总长是154mm,最大直径为56，未注倒角C1。分析工艺过程，写出加工程序（西门子系统）。一、零件图分析。该零
18、件由圆柱表面，圆锥表面，螺纹表面组成。该零件的各个尺寸没有公差，说明要求不高，这个图尺寸完整，轮廓描述清楚。材料是45#钢，无需热处理。该零件左右两端都用三爪卡盘加紧。该零件总长是154mm，毛坯长157mm，只有3mm的余量，在加工过程中要留意，要控制进刀量。二、确定加工工艺。加工顺序按由粗到精、由远到近（由右到左）的原则确定。先加工右端的外圆表面，圆锥表面，最后车沟槽。然后工件掉头，加工左端，校正并加紧，先加工外圆表面，螺纹表面，车沟槽，最后加工螺纹。数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确
19、定其进给路线，但精车的进给路线需要人为确定。三、数值计算。图中有一个锥度，锥度比为2：5，小直径34mm，锥度长度是30mm,求的是大直径？根据公式DdLCD:锥度大直径mm;d:锥度小直径mm;L:锥度长度mm;C:锥度比。最后求出来大直径为46mm。四、刀具选择。1、粗车选用硬质合金90度外圆刀。2、精车选用硬质合金90度外圆刀。3、车削螺纹选择硬质合金60度外螺纹刀。4、切槽选择切槽刀。数控加工刀具卡片序号刀具号加工表面刀尖半径备注1 T1D1外圆表面，圆锥表面、螺纹表面0.22T2D1切槽0.23T3D1车削螺纹0.2五、切削用量的选择背吃刀量的选择：轮廓粗车循环时进到深度为3，精车余
20、量为0.25；螺纹循环时精车余量为0.2。主轴转速的选择：车直径和圆弧时，查表选粗车切削速度vc=90m/min 精车切削速度vc=120m/min然后利用公式vc=dn/1000技术主轴转速n（粗车直径D=60，精车工件直径取平均值）；粗车500r/min 精车1200r/min。车螺纹时，参照式计算主轴转速n=320r/min进给速度的选择 查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4/r ，精车每转进给量为0.15/r，最后根据公式Vf =nf计算粗车、进给速度分别为0.2 mm/r和0.15mm/r。如下表数控加工工艺卡片工步号工步内容刀具号刀具规格主轴
21、转速r/min进给速度mm/r背吃刀量备注1先加工右端，粗精加工28、34，圆锥表面，56的外圆并倒角至尺寸。T1D190外圆刀1200粗:0.2精：0.1532车沟槽。T2D1切槽刀8000.0133调头夹持34的外圆，粗精加工40，螺纹表面并倒角至尺寸。T1D190外圆刀1200粗:0.2精：0.1534车沟槽。T2D1切槽刀8000.0135加工M401.5的螺纹。T3D160外螺纹刀3200.1六、编制加工程序（西门子802D系统）AA12.MPFM03 S1200 T1D1G00 X62 Z2G01 X0 Z2CYCLE95(“AA13”,1.5,0.1,0.5,0,0.2,0.2,
22、0.15,9,0,0,1)GOO X100 Z100T2D1(刀宽3mm)S800G00 X56 Z-98G01 X44 F0.01X56 Z-97X44 Z-98X57G00 X100 Z100M30AA13.SPFG00 X24 Z2G01 Z0 X28 Z-2 Z-20 X30 X34 Z-22 Z-40 X46 Z-70 X55 X56 Z-72 Z-102 X59M17AA14.MPFM03 S1200 T1D1G00 X62 Z2G01 X0 Z2CYCLE95(“AA15”,1.5,0.1,0.5,0,0.2,0.2,0.15,9,0,0,1)GOO X100 Z100T2D1(
23、刀宽3mm)S800GOO X54 Z-50G01 X34 F0.01X54 Z-47X34 Z-50X54G00 X100 Z100T3D1 S320G00 X40 Z5CYCLE97(1.5,0,0,-37,40,40,5,1,0.975,0.2,29,0,6,1,2,1)GOO Z2X100 Z100M30AA15.SPFGOO X34 Z2G01 Z0X40 Z-1.5 Z-50X54X56 Z-51 Z-54X62M17结束语时间过得很快，大专生活即将结束。当我在电脑上敲出了最后一个字的时候，心中感到有写失落。是的，随着论文的终结，也就意味着我的学生时代快要结束了。通过这次毕业论文，
24、我对大专期间所学的知识有了一个综合的运用，也学到课堂以外的知识。在这次毕业论文中，我完成了论文的任务和目的。我知道，我的论文有很多不足之处，希望指导老师谅解。我感谢学校领导和老师对我的培养，给我们创造了一个学习的机会，让我在毕业的最后时间里学到了很多知识。通过在校几年的学习中，我收获很多，也学到了很多。我很感谢老师对我的培养。由于学校工作分配的原因，我在数控方面实习的比较少，但是我依然喜欢数控专业，将来有机会，我会选择数控方面的工作。在数控实习的过程中可归纳以下几步：零件图分析，拟定工艺方案，编程并输入，对刀，仿真模拟，加工零件。我在第一次实习中感受很多，不要过多追求复杂的零件，想着用上所有的
25、程序。而要循序渐进，由易到难，在实习中多看，多做，多练习，不懂就问，长此坚持下去，技能就会有所提高。这次毕业论文，会是我一生中最难忘的经历，使我在理论和动手方面有所提高。这次毕业论文的完成离不开指导老师的帮助，我感谢指导老师在论文前的辅导。在整个毕业论文当中，我用到了以前所学的知识，确定了论文题目，做了写论文之前的准备工作等。我要感谢教过我数控知识的老师，正是因为他们的鼓励和支持，才使我不畏困难，迎难而上，不断地克服一个又一个的困难。我再一次的感谢学校领导和指导老师，我会在今后道路上会越走越好。参考文献1、数控车工（高级）：国家职业资格培训教材编审委员会 编 沈建峰、虞俊 主编2、数控机床与编程 刘战术 主编3、数控加工技术：中国劳动社会保障出版社4、车工技术问答：机械工业出版社 常宝珍、郭舜福 编5、公差配合与测量：国家职业资格培训教材编审委员会 编6、车工技能训练：中国劳动社会保障出版社7、数控机床编程与操作：中国劳动社会保障出版社8、图片来源百度图片9、零件图是我自己用AUTO CAD软件画的，然后截屏的，有什么不到位的地方，希望老师指点。10、机械制图：中国劳动社会保障出版社24第 24 页 共 25 页