常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx

《常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、毕业设计（论文）班级 专业 数控 题目 常用回转体零件的数控加工工艺和仿真 学生姓名 指导教师 2012年6月15日 目 录摘要4前言51 数控机床的概述 61.1数控机床的基本组成及工作原理6 1.1.1数控机床的基本组成6 1.1.2数控机床的工作原理61.2数控机床的分类6 1.2.1按控制刀具与工件相对运动轨迹扥类6 1.2.2按加工方式分类7 1.2.3按控制坐标轴分类7 1.2.4按驱动系统的控制方式分类7 1.3数控机床的应用范围7 1.4数控机床的特点72.AutoCAD图样 8 2.1工艺分析8 2.2毛坯的形状及尺寸的确 8 2.3切削用量选择 93.FANUC数控车床常用

2、指令介绍10 程序编辑104.圆弧螺纹轴的加工工艺15 仿真软件模拟155.零件精度分析 22 5.1误差分析22 5.2测量误差22 5.3计量器具选择23 5.4如何减少误差23总 结24参考文献25摘 要 数控技术是数字控制（Numerical Control）技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。程序的编辑不同，也导致了加工工序、加工工

3、艺的不同等。合理的编辑程序可以提高数控车床的加工效率，选择合理的加工路亦是可以事半功倍。采用数控技术的控制系统称为数控系统（Numerical Control System）。根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。关键字：数控技术 ；自动化 ；加工工艺 ；编辑程序前 言科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。他不仅能够提高品质质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件，

4、但是采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资，以及较长的生产周期，只有在大批量的生产条件下，才会有显著的经济效益。随着消费向个性化发展，单件小批量多品种产品占到70%-80%，这类产品的零件一般采用通用机床来加工。而通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于进一步提高生产率和保证质量。特别是由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助靠模和仿行机床或者借助画线和样板用手工操作的方法来完成，其加工精度和生产率受到极大影响。为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的，能够适应产品频繁变化的“柔性”自动化机床。数控机床才得已产生和发

5、展。数控技术是数字控制（Numerical Control）技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。采用数控技术的控制系统称为数控系统（Numerical Control System）。根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。安装有

6、数控系统的机床称为数控机床。它是数控系统与机床本体的结合体。数控车床是数控系统与车床本体的结合体；数控铣床是数控系统与铣床本体的结合体。除此之外还有数控线切割机床和数控加工中心等。数控机床是具有高附加值的技术密集型产品，是集机械、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种现代技术为一体的高度机电一体化设备。数控机床的产生使传统的机械加工发生了巨大的变化，这不仅表现在复杂工件的制造成为可能，更表现在采用了数控技术后使生产加工过程真正实现了自动化。1.数控机床的概述1.1数控机床的基本组成及工作原理1.1.1数控机床的基本组成数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现：1、根据被加工零件的图样与工

7、艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序；2、所编程序指令输入机床数控装置；3、数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需的辅助动作，最后加工出合格的零件。由此可知，数控机床的基本组成包括加工程序、输入输出装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、反馈系统、电器逻辑装置以及机床本体。由下图1.2.1可知机床数控系统的基本工作流程。 加工程序计算机数字控制装置(CNC）主轴电机机床本体进给电机位置检测速度控制单元主轴控制单元可编程控制器(PLC)图1机床数控系统的基本工作流程1.1.2数控机床的工作原理由上图可知，

8、数控机床在加工时，是根据工件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件的移动量、速度及动作先后顺序、主轴转速、主轴旋转方向及冷却等要求，以规定的数控代码形式，编制成程序单，并输入到机床专用计算机中。然后，数控系统根据输入的指令，进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形状的工件。1.2数控机床的分类1.2.1按控制刀具与工件相对运动轨迹分类点位控制（Point to Point Control ）位置控制（Positioning）数控机床 轮廓控制Contouring Control数控机床1.2.2按加工方式分类1.金属切

9、削类：如数控车、钻、镗、铣、磨、加工中心等。2.金属成型类：如数控折弯机、弯管机、四转头压力机等。3.特殊加工类： 如数控线切割、电火花、激光切割机等。4.其他类：如数控火焰切割机、三坐标测量机等。1.2.3按控制坐标轴数分类 1.两坐标数控机床：两轴联动，用于加工 各种曲线轮廓的回转体，如数控车床。2.三坐标数控机床：三轴联动，多用于加工曲面零件，如数控铣床、数控磨床。3.多坐标数控机床：四轴或五轴联动，多用于加工形状复杂的零件。1.2.4按驱动系统的控制方式分类1. 开环控制数控机床 2. 闭环控制（Closed Loop Control）数控机床 3. 半闭环控制（Semi-closed

10、 Loop Control）数控机床1.3数控机床的应用范围 1、轮廓形状复杂，加工精度高的零件； 2、用普通机床加工时，需要制作复杂工艺装备的零件；3、用普通机床加工时，工艺路线过长、工装过多的零件；4、多品种、小批量生产的零件（100件以内）；5、新产品的试制零件；6、价值昂贵，加工中不许报废的零件；7、生产周期段的急需件；8、集铣、钻、镗、扩、铰、攻螺纹等多种工序于一体的零件。1.4数控机床的特点1、适应性强，适应加工单件或中小批量复杂工件；2、加工精度高，产品质量稳定；3、自动化程度高，劳动强度低，改善劳动条件；4、生产效率高；5、良好的经济效益；2.AutoCAD图样 零件图2.1工

11、艺分析1.加工图样左端的外轮廓，并同时加工完外槽；2.调头装夹图样左端已经加工部分51的外圆上，加工图样右端的外轮廓，并进行螺纹退刀槽的加工。4.进行外螺纹的加工5.去毛刺2.2. 毛坯的形状及尺寸的确定毛坯尺寸和零件图上相应的设计尺寸之差成为加工总余量，又称毛坯余量。毛坯尺寸的公差成为毛坯公差，毛坯的余量和毛坯公差的大小同毛坯的制造方法有关生产中可参考有关工艺手册和标准确定。毛坯雨量确定后，将毛坯雨量附加在零件相应的加工表面，即可大致确定毛坯的形状与尺寸。此外，在毛破制造，机器加工机热处理时，还有许多工艺因素会影响到毛坯的形状和尺寸，本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应从满足工件的使用性

12、、经济性和切削性、取材的方便性考虑。单从经济性考虑毛坯的选择应使毛坯的形状和尺寸与零件尽量接近，可以考虑选择铸件，但本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应满足工件的使用性、经济性和切削性取材方便性考虑，选择铸件满足工件的使用性和切削性能但从经济性考虑，则是不经济，取材不方便，铸铁暂不考虑。所以考虑普通钢材45#钢大小120mm58mm，价格低廉 取材方便、有良好的切削性和经济性。6.刀具选择选用3的中心钻钻削中心孔。粗、精车外轮廓及平断面时选用93硬质合金偏刀（刀尖角35、刀尖圆弧半径0.4mm）。螺纹退刀槽采用4mm切槽加工。撤销螺纹选用60硬质合金外螺纹车刀。具体刀具参数见下表。 刀具卡

13、序号刀具号刀具类型刀具半径数量加工表面备注1T010193外圆刀0.4mm1从右至左外轮廓刀尖352T0202外切槽刀4mm槽宽1V型槽和螺纹退刀槽槽刀3T0303外螺纹刀1外螺纹刀尖364T040外圆车刀0.2mm1刀尖352.3切削用量选择主轴转速的选择。主轴转速的选择主要根据工作材料、工件直径的大小及加工的精度要求等都有联系，根据图1要求，选择外轮廓粗加工转速800r/min，精车为1500r/min。车螺纹时，主轴转速n=400r/min。进给转速度的选择。根据主轴转速选择进给速度，分别选择外轮廓粗精车的进给速度为130mm/min和120mm/min;切槽的进给速度为30mm/min

14、。具体工步顺序、工作内容、各工步所用的刀具及切削用量等详见下表。 切削用量表操作序号工步内容刀具号切削用量转速r/min进给速度mm/min切削深度mm1加工工件端面T01018001000.5粗车工件外轮廓（左端）T04048001201粗车工件外轮廓（左端）T0404100012000.52粗车工件外轮廓（左端）T010180012023精车工件外轮廓（左端）T010115001200.54粗、精车V型槽T020240050粗车工件外轮廓（右端）T01018001202精车工件外轮廓（右端）T010115001200.55车螺纹退刀槽T0202400504x26车削外螺纹M30x2T030

15、3400螺距20.37检验、校核 3.FANUC数控车床常用指令介绍程序编辑数控车床程序卡零件毛坯120mm58mm编写日期零件名称圆弧螺纹轴图号1材料45#车床型号CK6136夹具名称三爪卡盘实训车间数控中心程序号00001 编程原点：工件各端面与中心轴线交点N10%0001 右端粗加工复合循环精加工程序N20M03 S800 N08主轴正转，转速800r/min,冷却液开N30T0404刀具选择N40G00X18Z4快速点定位，工件加工起始点N50G71U1R1X-0.2Z0.1P130外径车循环U:每次点边车深，R:单边退刀量，P130：精加工第一程序段号，Q240：精加工最后程序段号，

16、X:直径双边精加工余量，Z:Z向量精加工余量，F:粗车精给量N60G00X100退刀N70Z100N80M05主轴停转N90M00 M09程序暂停，冷却液关N100M03 S1000 M08主轴正转，转速1500r/min,冷却液开N110T0404刀具选择N120G00 X34 Z5快速点定位，工件加工起始点N130G041G00X30Z2刀具靠近工件起始点，刀补建立N140G0Z-10F120N150X20Z-18.66N160Z-40N170X18N180N2G40G00X17加工结束，刀补取消N190Z100退刀N200M05 M09主轴停转，冷却液关N210M30程序结束，返回程序头

17、程序号00002编程原点：工件各端面与中心轴线交点N100002%左端粗加工复合循环及精加工程序N20M03 S800 M08主轴正转，转速800r/min,冷却液开N30T010道具选择N40G00X60Z4N50G71U2R2X0.5Z0.1P130Q2F120外径粗车循环U:每次单边车深，R:单边退刀量，P130：精加工第一程序段号，Q240：精加工最后程序段号，X:直径双边加工余量，Z:Z向精加工余量，F:粗车进给量N60G00 X100退刀快速点定位，工件加工起始点N70Z100N80M05主轴停转，程序暂停，冷却液关N90M00 M09N100M03 S1000 M08主轴正转，转

18、速1500r/min,冷却液开N110T0404刀具选择N120G00 X56 Z3快速点定位，工件加工起始点N130G42G00X51Z2刀具靠近工件起始点，刀补建立N140G01Z0F120N150Z-40N160X55N170Z-70N180X58N190G40X60加工结束，刀补取消N200X100退刀N210Z100N200M05 M09主轴停转，冷却液关N220M30程序结束，返回程序头程序号00003编程原点：工件左端面与中心轴线交点N10%0003车V型槽N20M03 S400 M08主轴正转，转速40r/min,冷却液开N30T020刀具选择N40G00X56Z2快速点定位，

19、工件加工起始点N50Z-57.04定位N60G01X35.5F50切槽N70G00X56N80Z-53N90G01X55N100X35.5Z-56.06N110Z-57.04N120X55Z-60N130G00X58Z-53N140G01X56N150X35Z-56.06N160G04P2暂停2秒N170Z-57.04N180G04P2暂停2秒N190X55Z-60N200G00 X100退刀N210Z100N220M05 M09主轴停转，冷却液关N230M30程序结束，返回程序头程序号00004编程原点：工件右端面与中心轴线交点序号序号说明N10%0004 右端粗加工复合循环及精加工程序N2

20、0M03 S800 M08主轴正转，转速800r/min,冷却液开N30T0101刀具选择N40G00 X60 Z5快速点定位，工件加工起始点N50G71 U2 R5 P130 Q240 X0.5 Z0.1 F130外径粗车循环U:每次单边车深，R:单边刀具量,P130：精加工第一程序段号，Q240：精加工最后程序段号，Z:Z向精加工余量，F:粗车进给量N60G00 X100退刀N70Z100主轴停转N80M05N90M00 M09程序停转，冷却液关N100M03 S1500 M08主轴正转，转速1500r/min,冷却液开N110T0101刀具选择N120G00 X60 Z5快速点定位，工件

21、加工起始点N130G42 G00 X28 Z3刀具靠近工件起始点，刀补建立N140G01 Z0 F120N150X30 Z-1倒角N160Z-20N170X35N180Z-25N190G02 X35 Z-44 R15N200G01 Z-49N220G40 G00 X60加工结束，刀补取消N230X100退刀N240Z100N250M05 M09 主轴停转，冷却液关N260M30程序结束，返回程序头程序号00005编程原点:工件左端面与中心轴线交点序号程序说明N10%0005 螺纹退刀槽加工程序N20M03 S400 M08主轴正转，转速400r/min,冷却液开N30T0202刀具选择N40G

22、00 X35 Z5快速点定位，工件加工起始点N50G01 Z-20 F200定位N60X24.5 F30切槽N70X35N80Z-19N100G04P2暂停2秒N110Z-20N120G00 X100暂停2秒N130Z100N140M05 M09主轴停转，冷却液关N150M30程序结束，返回程序头N15100006编程原点：工件左端面与中心轴线交点N152程序说明N153%0006螺纹加工程序N154M03 S400 M08主轴正转，转速400r/min,冷却液开N155T0303刀具选择N156G00 X35 Z5快速点定位，工件加工起始点N157G76X27.4Z-21Q240F2外螺纹复

23、合循环N158G00 X100退刀N159Z100N160M05 M09主轴停转。冷却液关N161M30主轴停转，程序暂停，冷却液关4.圆弧螺纹轴的加工工艺仿真软件模拟选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工，机床名称：FANUC数控机床,如下图所示（1）开机打开C6141机床开关释放悬停按钮（2）回参考点将方式选择按钮调到ZRN档位，分别按下坐标轴方向键“+X”、“Z”，按住键不放，直到回参考点窗口显示“0.000”符号后松开按钮。（3）选择毛胚 毛坯是直径为65毫米，长为100毫米的圆柱形45号钢材（4）设置主轴转速机床开机后，系统默认主轴转速为零，此时，无论按主轴正转还是主轴反转键，主轴

24、都不会转动，所以开机后，须首先设置主轴转速，其操作过程为：1.转动状态选择按钮，使箭头指向MDI模式： 2.按PROGRAM，显示程序编辑窗口：（5）对刀X向对刀1.转动状态选择旋钮，使其箭头指向手动（JOG）模式或手轮（HANDLE）模式；2.按“主轴正转”键（主轴将以前面设定的S800的转速正转）；3.试切外圆，沿Z向退刀，停主轴，测量所切外圆直径；4.按“OFFSET”键，按软键“补正”及“形状”后，显示如图所示的刀具偏置参数窗口；5.移动光标键选择与刀具号相对应的刀补参数（如1号刀，则将光标移至“G01”行“X”列处）输入“X+测量值”（如测量值为28.442，则输入“X28.442”

25、），按软键“测量”，X向对刀完成。Z向对刀1. 转动状态选择旋钮，使其箭头转向手动（JOG）模式或手轮（HANDLE）模式；2. 按“主轴正转”键，主轴将以前面设定S500的转速正转；3. 试切端面，沿X向退刀，停主轴；4. 按“OFFSET”键，按软键“补正”及“形状”后，显示如图所示的刀具偏置参数窗口，移动光标键选择与刀具号相对应的刀补参数（如1号刀，则将光标移至“G01”行“Z”列处，输入“Z0”，按软键“测量”，Z向对刀完成。 注：如果有多把刀需对刀，只需靠两方向的端面进行对刀，输入上一把刀的参数即可。（6）输入程序将旋钮打在EDIT的位置上,按PROG键，输入所编的程序。（7）执行程

26、序打开程序，关闭舱门，旋钮打在AUTO位置,按复位键RESET,按循环键Cycle Start执行程序。（8）工件成形5.零件精度检测5.1误差分析（1）零件在车削中产生尺寸精度超差； （2）零件在车削中产生锥度，前后尺寸公差不一样； （3）零件在加工完毕后，表面粗糙度不一。外形达到表面粗糙度要求，内孔比较毛糙，达不到粗糙度要求。5.2测量误差（1）测量误差的概念由于计量器具本身具有误差和测量条件的限制，任何测量过程都不可避免地存在误差。测量所得的值是被测量的真值，测得值与被测得的真值之间的差异在数值上的表现为测量误差。测量误差可以表示为绝对误差和相对误差。（2）测量误差的来源1）计量器具的误

27、差计量器具的误差是指计量器具本身在设计、制造和使用过程中造成的各项误差。这些误差的综合反映可以用计量器具的示值精度或不正确来表示。2）标准件误差标准件误差是指作为标准的标准件本身的制造误差和检定误差。3）测量方法误差测量方法误差是指由于测量方法不完善所引起的误差。4）测量环境误差测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。5）人员误差人员误差是指由于测量人员的主观因素所引起的误差。5.3计量器具选择（1）如何选择计量器在选择计量器具时，要综合考虑计量器具的技术指标和经济性，在保证工件性能质量的前题下还要综合考虑加工和检验的经济性。具体考虑时要注意：1）选择计量器具应与被测工件的

28、外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相对应，是所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。 2）选择计量器具应考虑精简的尺寸公差，使所选计量器具的测量不确定值既能保证测量要求，又符合经济性要求。（2）本文所涉及的计量器具1）游标卡尺 2）外径千分尺 3）深度尺 4）内径百分表 5）螺纹通规、止规 6）公法线尺5.4如何减少误差（1）尺寸误差避免措施是：1）要认真看清图纸，看图时要反复多看几遍.2）量具使用前，必须仔细检查和调整零件，正确使用量具。特别是精车时，游标卡尺和千分尺必须配合使用，以防测量时多一圈或少一圈。3）选择刀尖倒棱，刀尖圆弧半径小的刀具，精细研磨刃口，提高刀具刚性。（2）形位误差避

29、免措施是：1）分粗车、精车工序。2）工件装夹松紧要适当，检查顶尖回转精度，及时修理或更换。（3）粗糙度误差避免措施是：1）应消除或防止由于车床刚性不足引起的振动，适当调整车床。2）增加车刀刚性和正确装夹车刀，增加工件的装夹刚性，加设工件辅助支承，采用弹性刀杆，防止车削时引起振动。总 结毕业设计是我们三年来所学知识的一次总结和运用，是对我们自身的一次考验和锻炼，从选择毕业设计题目到设计的实现，每一步对我们都是新的尝试和挑战，也是我们在大学期间完成的倾注心血和精力最多的一次任务。再次，感谢各位老师悉心饿指导，设计中的许多方面益于老师安排引导和启发，从设计课题的选择到论文的写作都倾注了他巨大的心血和

30、精力，我很庆幸，我的指导老师，老师对我的严格要求每次的督促，让我成功的完成了这次毕业设计。1.生产柔性大。在数控机床上加工不同零件时，只需要改变加工程序而不需要特别制造或更换刀具和夹具。2.加工精度高，产品质量稳定性好。数控机床采用了精密机械组件、灵敏的测量系统、精确的位置控制器和告警度的加工处理技术，所以具有很高的控制精度和加工精度。其自动加工方法除了操作者的人为误差，提高了同一批零件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定、产品合格率高。3.生产效率高。具有较大的切削用量、自动更换刀具实现了多工序集中加工，快速移动和停止采用了加速、减速控制措施，大大节省工时；一般不用专用夹具，节省夹具设计、制造和

31、更换的时间。4.较高的可靠性、较好的宜人性。在数控系统中集成了对部件的监控和诊断功能。5.良好的经济效率。采用数控机床可以提高产品质量、降低材料及其他资源损耗使生产成本降低，可以缩短新产品开发的生产周期，降低其他生产设备投资的费用，所以总体成本下降。可获得很好的经济效益。而制造业已不再仅仅是以前的力学、切削理论为主要基础的一门学科而是涉及了机械科学、系统科学、信息科学和管理科学的一门综合科学。数控机床又代表了当今制造也的发展方向。参 考 文 献（1）张梦欣 高级车工工艺与技能训练 中国劳动社会保障出版社；（2）张梦欣 金属切削原理与刀具 中国劳动社会保障出版社；（3）陈于萍 高晓康 互换性与测量技术 高等教育出版社。（4）詹华西 王军 黄堂芳高职高专系列规划教材数控加工与编程(第二版)（5）严帅 数控车削技术指 导 教 师 评 语 指导教师 （盖章） 年 月 日答 辩 小 组 意 见 答辩记录 提问问题： 评 语：成 绩 评 定： 主答辩教师 答辩教师 年 月 日