數控專業(yè)畢業(yè)論文--軸類零件的加工與編程

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目：軸類零件的加工與編程</p><p>　　姓 名： </p><p>　　職 種： 數控專業(yè) </p><p>　　鑒定級別： 數控技師

2、 </p><p>　　身份證號： </p><p>　　聯系電話： </p><p>　　一、 摘要………………………………………………………………………………………1</p><p>　　二、引言·數控概述……………………………………

3、……………………………2</p><p>　　數控機床簡介…………………………………………………………………………2</p><p>　　數控機床的特點……………………………………………………………………2</p><p>　　數控機床的組成………………………………………………………………………2</p><p>　　三、數控加工工藝分析……

4、…………………………………………………………………3</p><p>　　數控加工工藝概念……………………………………………………………………3</p><p>　　數控加工工藝內容…………………………………………………………………3</p><p>　　工序與工布的劃分……………………………………………………………………3</p><p>

5、　　四、 數控NC程序編制………………………………………………………………………4</p><p>　?。ㄒ唬悼鼐幊痰幕靖拍?…………………………………………………………………4</p><p>　?。ǘ悼鼐幊滩襟E ………………………………………………………………………4</p><p>　　五、數控刀具的選用 …………………………………………………………

6、……………5</p><p>　?。ㄒ唬悼貦C床的刀具特點 ………………………………………………………………5</p><p>　?。ǘ┑毒卟牧稀?</p><p>　?。ㄈ悼氐毒叩倪x擇………………………………………………………………………6</p><p>　?。ㄋ模┣行加昧康?/p>

7、選擇 ………………………………………………………………………6</p><p>　　六、夾具選擇和裝夾…………………………………………………………………………7</p><p>　　七、零件加工編程實例………………………………………………………………………7</p><p>　?。ㄒ唬┝慵墓に嚪治觥?8</

8、p><p>　?。ǘ┐_定加工路線…………………………………………………………………………9</p><p>　　（三）制定加工方案…………………………………………………………………………9</p><p>　?。ㄋ模┻x擇刀具及對刀………………………………………………………………………9</p><p>　　（五）確定工件坐標系、對刀點和換刀點…

9、………………………………………………9</p><p>　　八、結論………………………………………………………………………………………10</p><p>　　九、謝辭………………………………………………………………………………………11</p><p>　　參考文獻 …………………………………………………11</p><p>　　數控車零件

10、工藝設計及NC編程</p><p><b>　　摘要：</b></p><p>　　數控（英文名字：Numerical Control 簡稱:NC）技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數控車床是目前使用最廣泛的數控機床之一。數控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉體零件。通過數控加工程序的運行，可自動完成內外圓柱面、圓錐面、成形

11、表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。</p><p>　　數控車床種類較多，但主體結構都是由：車床主體、數控裝置、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、刀具運動軌跡的尺寸數據、工藝參數（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數字、符號組

12、成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。</p><p>　　數控機床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數學處理、編寫零件程序、程序校驗。</p><p>　　機床夾具的種類很多，按使用機床類型分類，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。按驅動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等。</p&

13、gt;<p>　　關鍵詞：數控，車床，編程，加工 </p><p><b>　　.一、引言</b></p><p>　　數控技術是先進制造技術的基礎，它是綜合應用了計算機、自動控制、電氣傳動、自動檢測、精密機械制造和管理信息等技術而發(fā)展起來的高新科技。作為數控加工的主體設備，數控機床是典型的機電一體化產品。數控機床代表一個民族制造工業(yè)現代化的水平，隨著現

14、代化科學技術的迅速發(fā)展，制造技術和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經濟發(fā)展水平的重要標志。</p><p>　　本文主要討論數控車床的零件加工工藝以及程序編制，主要以FANUC數控系統(tǒng)為例，結合典型零件對數控車零件進行講解。主要內容有關于數控車床的編程方法、編程的注意事項、加工工藝分析、刀具的選用、刀位軌跡計算</p><p><b>　　二、數控概述</b>

15、</p><p><b>　?。ㄒ唬悼貦C床簡介</b></p><p>　　數控機床是數字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。</p><p>

16、　　數控機床種類繁多，由數控系統(tǒng)通過伺服驅動系統(tǒng)去控制各運動部件的動作，主要用于軸類和盤類回轉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，適合中小批量形狀復雜零件的多品種、多規(guī)格生產。</p><p><b>　?。ǘ悼貦C床特點</b></p><p>　　數控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數控單元中完成，它是數控機床的大腦。與普通機床相比，數控機床有

17、如下特點： 　　</p><p>　　1、加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質量； 　　</p><p>　　2、可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件； 　　</p><p>　　3、加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節(jié)省生產準備時間；</p><p>　　4、機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的3~

18、5倍）； 　　</p><p>　　5、機床自動化程度高，可以減輕勞動強度； 　　</p><p>　　6、對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。 　　</p><p>　　（三）數控機床的組成</p><p>　　數控機床一般由下列幾個部分組成： 　　</p><p>　　1、主機，他是數控機床的主題，

19、包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 數控機床</p><p>　　2、數控裝置，是數控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。 　　</p><p>　　3、驅動裝置，他是數控機床執(zhí)行機構的驅動部件，包括主軸驅

20、動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 　　</p><p>　　三、數控加工工藝分析</p><p><b>　　數控加工工藝概念</b></p><p>　　數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術

21、手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程中。數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數控加工實踐的經驗總結。</p><p>　　數控加工工藝過程，是利用切削工具在數控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。</p><p><b>　　數控加工工藝內容</b></p>

22、<p>　　選擇并確定進行數控加工的內容。</p><p>　　對零件圖樣進行數控加工工藝分析。</p><p>　　零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定。</p><p>　　數控加工工藝方案的制定。</p><p>　　工步、進給路線的確定。</p><p>　　選擇數控機床的類型。</p&g

23、t;<p>　　刀具、夾具、量具的選擇和設計。</p><p><b>　　切削參數的確定。</b></p><p>　　加工程序的編寫、校驗與修改。</p><p>　　首件試切加工與現場問題處理。</p><p><b>　　工序與工布的劃分</b></p><

24、p>　　工序的劃分：在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應根據圖樣，考慮是否可以在一臺機床上完成整個零件的加工工作。若不能，則應決定其中那一部分在數控機床上加工，那一部分在其他機床上完成。一般工序劃分有以下幾種方式： </p><p>　　1、按零件裝卡定位方式劃分工序 由于每個零件結構形狀不同，各加工表面的技術要求也有所不同，故加工時，其定位方式則各有

25、差異。一般加工外形時，以內形定位；加工內形時又以外形定位。因而可根據定位方式的不同來劃分工序。 </p><p>　　2、按粗、精加工劃分工序 根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。</p><p>　　

26、3、按所用刀具劃分工序 為了減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專用數控機床和加工中心中常采用這種方法。</p><p><b>　　四、數控編程方法</b></p><p>　?。ㄒ唬悼鼐幊痰幕靖拍?lt;/p>

27、<p>　　編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數據、工藝參數（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。數控機床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數學處理、編寫零件程序、程序校驗。</p><p><b>　?。ǘ悼鼐幊滩襟E</b&g

28、t;</p><p>　　數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程。</p><p>　　1、分析零件圖樣和工藝處理 </p><p>　　根據圖樣對零件的幾何形狀尺寸，技術要求進行分析，明確加工的內容及要求，決定加工方案、確定加工順序、設計夾具、選擇刀具、確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。 同時還應發(fā)揮數控系統(tǒng)的功能和數控機床本身的能力，正確

29、選擇對刀點，切入方式，盡量減少諸如換刀、轉位等輔助時間。 </p><p><b>　　2、數學處理 </b></p><p>　　編程前，根據零件的幾何特征，先建立一個工件坐標系，根據零件圖紙的要求，制定加工路線，在建立的工件坐標系上，首先計算出刀具的運動軌跡。對于形狀比較簡單的零件（如直線和圓弧組成的零件），只需計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的

30、交點或切點的坐標值。 </p><p>　　3、編寫零件程序清單 </p><p>　　加工路線和工藝參數確定以后，根據數控系統(tǒng)規(guī)定的指定代碼及程序段格式，編寫零件程序清單。 </p><p><b>　　4、程序輸入 </b></p><p>　　5、程序校驗與首件試切</p><p>　　如圖

31、1所示，編程工作主要包括：</p><p>　　圖1 數控程序編制的內容及步驟</p><p><b>　　五、數控刀具的選用</b></p><p>　?。ㄒ唬悼貦C床的刀具特點</p><p>　　數控加工對刀具的要求不僅精度高、強度大、剛度好、壽命長。而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。切削刀具由傳統(tǒng)的機械工具實現了向

32、高科技產品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業(yè)化的社會資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過渡到全面進入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數控刀具時代，實現了向高科技產品的飛躍。成為現代數控加工技術的關鍵技術。與現代科學的發(fā)展緊密相連，是應用材料科學、制造

33、科學、信息科學等領域的高科技成果的結晶。</p><p><b>　?。ǘ┑毒卟牧?lt;/b></p><p>　　數控車床使用的刀具材料一般為高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金和陶瓷。在數控切削加工時，數控刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和摩擦，數控刀具在高溫下進行切削的同時，還承受切削力、沖擊和振動，因此數控刀具材料應滿足以下基本條件：</p

34、><p>　　1、硬度 刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度應在62HRC以上，并要求保持較高的高溫硬度。</p><p>　　2、耐磨性 耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料力學性能、組織結構和化學性能的綜合反映。</p><p>　　3、強度和韌性 一種好的刀具材料，應根據它的使用要求，兼顧硬度和耐磨性兩方面的性能，有所側重。滿足高切削力、沖擊和

35、振動的條件。</p><p>　　4、耐熱性 數控刀具材料應在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強度和韌性，并有良好的抗擴散、抗氧化能力。</p><p>　　5、導熱性和膨脹系數 在其他條件相同的情況下，刀具材料的熱導率越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數小，則可減少刀具的熱變形。</p><p>　　6、工藝性 為了便

36、于制造，要求數控刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊、切削加工和可耐磨性、熱處理特性。材料的高溫特性對熱軋刀具十分重要。</p><p>　?。ㄈ悼氐毒叩倪x擇</p><p>　　1、刀片形狀的選擇：正型（前角）刀片：對于內輪廓加工，小型機床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結構形狀較復雜應優(yōu)先選擇正型刀片。負型（前角）刀片：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時應優(yōu)先選擇負型刀片。

37、 </p><p>　　2、一般外圓車削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工用55°、35 °菱形和圓形刀片；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。</p><p>　　3、前角的作用。大負前角用于：切削硬材料；需切削刃強度大，以適應斷續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件。 大正前

38、角用于：切削軟質材料易切削材料被加工材料及機床剛性差時。</p><p>　　4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強度高時。大后角用于：切削軟材料；切削易加工硬化的材料。</p><p><b>　　。</b></p><p>　　（四）切屑用量的選擇</p><p>　　數控加工時對同一加工過程選用不同的切

39、削用量，會產生不同的切削效果。合理的切削用量應能保證工件的質量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系統(tǒng)強度、剛性允許的條件下充分利用機床功率，最大限度地發(fā)揮刀具的切削性能，并保證刀具具有一定的使用壽命。</p><p>　　1、 粗車時切削用量的選擇：</p><p>　　粗車時一般以提高效率為主，兼顧經濟性和加工成本。提高切削速度、加大進給量和切削深度都能提高生產率。其中切削速度對刀具

40、壽命的影響最大，切削深度對刀具壽命的影響最小，所以考慮粗加工切削用量時首先應選擇一個盡可能大的切削深度，以減少進給次數，其次選擇較大的進給速度，最后在刀具使用壽命和機床功率允許的條件下選擇一個合理的切削速度。</p><p>　　2、 精車、半精車時切削用量的選擇：</p><p>　　精車和半精車的切削深度是根據零件加工精度和表面粗糙度要求及粗車后留下的加工余量決定的，一般情況是一次去除

41、余量。當零件精度要求較高時，通常留 0.2 ~ 0.4 mm （直徑值）的精車余量。精車和半精車的切削深度較小，產生的切削力也較小，所以可在保證表面粗糙度的情況下適當加大進給量。</p><p><b>　　六、夾具選擇和裝夾</b></p><p>　　工件在數控車床上的裝夾：</p><p>　　1、常用裝夾方式：三爪自定心卡盤裝夾；兩頂尖

42、之間裝夾；卡盤和頂尖裝夾；雙三爪定心卡盤裝夾。</p><p>　　2、采用找正的方法：找正裝夾時必須將工件的加工表面回轉軸線（同時也是工件坐標系Z軸）找正到與車床主軸回轉中心重合。一般為打表找正。通過調整卡爪，使工件坐標系Z軸與車床主軸的回轉中心重合。</p><p>　　3、薄壁零件的裝夾：薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點少，采用開縫套筒或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。也

43、可以改變夾緊力的作用點，采用軸向夾緊的方式。</p><p>　　七、零件加工編程實例</p><p>　?。ㄒ唬┝慵墓に嚪治?lt;/p><p><b>　　圖2零件</b></p><p><b>　　1、分析零件圖樣：</b></p><p>　　如圖2所示,該零件包括有

44、圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及雙線螺紋等表面；其多個直徑尺寸有較嚴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，無熱處理和硬度要求。</p><p><b>　　2、選定設備：</b></p><p>　　根據被加工零件的外形和

45、材料等條件，選定數控車床；其數控系統(tǒng)為FNAUC。</p><p>　　3、確定零件的定位基準和裝夾方式：</p><p>　　定位基準：確定坯件軸線和左端大端面（設計基準）為定位基準。</p><p>　　裝夾方式：左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動頂尖支頂的裝夾方式。</p><p><b>　　4、確定切削用量</

46、b></p><p>　?。?）背吃刀量：粗車時，確定其背吃刀量為3mm左右；精車時為0.25mm。</p><p><b>　　（2）主軸轉速：</b></p><p>　　車直線和圓弧輪廓時的主軸轉速。參考表1并根據實踐經驗確定其切削速度為90m/min；粗車時確定主軸轉速為500r/min，精車時確定主軸轉速為800 r/min。編

47、程中還可以對直線、圓弧采用不同的主軸轉速。</p><p>　　車螺紋時的主軸轉速。主軸轉速定為320 r/min。 </p><p>　?。?）進給速度：粗車時，按式時，按式υf=nf可選擇υf1=200mm /min；精車時，兼顧到圓弧插補運行，故選擇其υf2=60mm /min左右；短距離空行程的υf3=300mm /min。</p><p><b>

48、;　?。ǘ┐_定加工路線</b></p><p>　　按由粗到精、由近到遠（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°）→切削螺紋實際外徑Φ29.6→切削Φ26→切削Φ36→切削圓弧部分→切削Φ34→切削錐度部分→切削Φ56,最后切削螺紋。</p><p><b>　　（

49、三）制定加工方案</b></p><p>　　1、用1號刀粗車外形，留1.0mm（直徑量）的半精車余量。</p><p>　　2、用2號刀車螺紋。</p><p>　　螺紋大徑d=d-0.1P=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</

50、p><p>　　3、用2號刀精車全部外形。</p><p>　　（四）選擇刀具及對刀</p><p>　　1、粗、精車用刀具：</p><p>　?。?）硬質合金90°外圓車刀，副偏角以為60°，斷屑性能應較好。</p><p>　?。?） 硬質合金60°外螺紋車刀，刀尖角取為59°

51、30′，刀尖圓弧半徑取為0.2mm。</p><p><b>　　2、對刀</b></p><p>　?。?）將粗車用90°外圓車刀安裝在絕對刀號自動轉位刀架的1號刀位上，并定為1號刀。</p><p>　　（2）將精車外形（含外螺紋）用60°外螺紋車刀安裝在絕對刀號自動轉位刀架的2號刀位上，并定為2號刀。</p>

52、;<p>　?。?）在對刀過程中，同時測定出2號刀相對于1號刀的刀位偏差。</p><p>　　（五）確定工件坐標系、對刀點和換刀點</p><p>　　1、加工坐標系如圖3所示：O為坐標原</p><p><b>　　圖3坐標點示意圖</b></p><p>　　2、確定對刀點及換刀點位置：</p&

53、gt;<p>　?。?）確定對刀點：確定對刀點距離車床主軸軸線30 mm，距離坯件右端端面140 mm；其對刀點在正X和正Z方向并處于消除機械間隙狀態(tài)。</p><p>　?。?）確定換刀點：為使其各車刀在換刀過程中不致碰撞到尾座上的頂尖，故確定換刀點距離車床主軸軸線60mm，即在正X方向距離對刀點30mm，距離坯件右端端面0 mm，即在Z方向與對刀點一致。</p><p>

54、<b>　　八、結論</b></p><p>　　通過這次畢業(yè)設計，使我對大學三年所學的知識有了一次全面的綜合運用，例如：數控編程、工藝分析，這些對今后畢業(yè)工作發(fā)展都有很大的幫助。數控技術是未來制造業(yè)不可缺少的一部分，將在經濟發(fā)展與社會進步的今天發(fā)揮重要作用，作為跨世紀的新一代，我們有理由相信，我國機械制造業(yè)會更加輝煌,祖國的明天也會更加美好。</p><p><

55、;b>　　九、謝辭</b></p><p>　　通過此次的論文，我學到了很多知識，跨越了傳統(tǒng)方式下的教與學的體制束縛，在論文的寫作過程中，通過查資料和搜集有關的文獻，培養(yǎng)了自學能力和動手能力。并且由原先的被動的接受知識轉換為主動的尋求知識，這可以說是學習方法上的一個很大的突破。在以往的傳統(tǒng)的學習模式下，我們可能會記住很多的書本知識，但是通過畢業(yè)論文，我們學會了如何將學到的知識轉化為自己的東西，學

56、會了怎么更好的處理知識和實踐相結合的問題。</p><p>　　此次論文的寫作過程，我收獲了很多，即為大學四年劃上了一個完美的句號，也為將來的人生之路做好了一個很好的鋪墊。</p><p>　　再次感謝我的大學和所有幫助過我并給我鼓勵的老師，同學和朋友，謝謝你們。          

57、0;                             </p><p><b>　　參考文獻</b><

58、;/p><p>　　書籍：（1）張超英等,數控機床加工工藝、編程及操作實訓,北京；高等教育出版社，2003，9</p><p>　　（2）王洪主編，數控加工程序編制，北京；機械工業(yè)出版社，2003.6 </p><p>　?。?）古文生主編，數控機床及應用，北京；電子工業(yè)出版社，2002.3</p><p>　?。?）董兆偉主編，數控機床編程技術