橢球軸的數控加工畢業(yè)設計

1、<p><b>　　畢業(yè)設計（論文）</b></p><p>　　數控車床零件加工 </p><p>　　課題名稱:橢球軸的數控加工</p><p>　　系 別: 機械工程系 </p><p>　　專 業(yè): 機電一體化 </p><p>　　年

2、 級: </p><p>　　姓 名: </p><p>　　學 號: </p><p>　　指導教師: </p><p>　　2010年12月 </p><p>　　畢業(yè)設計（論文）任務書<

3、;/p><p>　　學生姓名： 班級學號： </p><p>　　題 目：橢球軸的數控加工</p><p>　　加工圖所示的零件，毛坯尺寸為105×40mm，材料為45鋼。技術要求：未注倒角0.5×45o。 </p><p>　　1、本論文的目的

4、及意義</p><p>　　通過本設計能綜合運用所學的知識獨立完成數控車床應用的認知和自行編制程序進行加工，提高實際工作能力的提高。</p><p>　?、?綜合運用數控基礎課程及其它先修課程了解數控的發(fā)展和應用，加深對數控應用的認識。</p><p>　?、?學習和掌握數控車床的基礎操作指令，能獨立編制較復雜零件的程序，提高實際操作的水平。</p>

5、<p>　?、?通過示例的編程和加工，有效的將理論和實際相結合，鞏固和擴展了理論知識。</p><p>　　2、論文各部分內容及時間分配：（共3周）</p><p>　　起止日期： 2010年12月20 日至 2011年 1 月 10 日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘

6、要………………………………………………………………………2</p><p>　　1數控加工概念與要點數控機床的特點</p><p>　　1.1數控機床的特點 ……………………………………………………2</p><p>　　1.2數控機床的分類 ……………………………………………………3</p><p>　　1.3進給速度的確定 …………………

7、…………………………………3</p><p>　　1.4背吃刀量的確定 ……………………………………………………4</p><p>　　2刀具的選擇方法及考慮因素</p><p>　　2.1刀具的選擇方法……………………………………………4</p><p>　　2.2刀具選擇應考慮的主要因素………………………………………4</p>

8、<p><b>　　3 零件加工工藝卡</b></p><p>　　3.1橢球軸加工工藝卡 …………………………………………………6</p><p><b>　　4零件分析</b></p><p>　　4.1零件圖 ………………………………………………………………7</p><p>　

9、　4.2零件結構分析 ………………………………………………………7</p><p>　　4.3數值計算 ……………………………………………………………7</p><p>　　4.4加工工具確定 ………………………………………………………8</p><p>　　4.5工具裝夾安裝方式 …………………………………………………9</p><p>&

10、lt;b>　　5零件加工程序</b></p><p>　　5.1橢球軸左端程序 ……………………………………………………9</p><p>　　5.2橢球軸右端程序 ……………………………………………………13</p><p>　　6總結 …………………………………………………………14</p><p>　　7致謝 …………

11、…………………………………………………………14</p><p>　　8參考文獻 ……………………………………………………………14</p><p><b>　　橢球軸的數控加工</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　通過設計，一方面能獲得綜合運用過去所學的知

12、識進行工藝分析的基本能力，另一方面，也是對數控加工過程進行的一次綜合訓練。1、能熟練地運用已學過的基本理論知識，以及在生產實習中學到相應的實踐知識，掌握從零件圖開始到正確地編制加工程序的整個步驟、方法。2、提高編程能力。學生通過設計訓練，能夠根據被加工零件的技術要求，選擇合理的工藝，編制出既經濟又合理，又能保證加工質量的數控程序。3、學會使用各類設計手冊及圖表資料。查找與本設計有關的各類資料的名稱及出處，并能做到正確熟練運用。通過對零件

13、圖的工藝分析，加工順序及進給路線的選擇等來確定零件的加工工藝，從而對零件進行加工。</p><p>　　關 鍵 詞：基本理論知識，工藝分析，加工程序 </p><p>　　一、 數控加工概念與要點數控機床的特點：</p><p>　　1.1 數控機床的特點 </p><p>　　與通用機床和專用機床相比，數控機床具有以下主要特點：</p

14、><p>　　（1）加工精度高，質量穩(wěn)定。數控系統每輸出一個脈沖，機床移動部件的位移量稱為脈沖當量，數控機床的脈沖當量一般為0.001mm，高精度的數控機床可達0.0001mm，其運動分辨率遠高于普通機床。另外，數控機床具有位置檢測裝置，可將移動部件實際位移量或絲杠、伺服電動機的轉角反饋到數控系統，并進行補償。因此，可獲得比機床本身精度還高的加工精度。數控機床加工零件的質量由機床保證，無人為操作誤差的影響，所以同一批

15、零件的尺寸一致性好，質量穩(wěn)定。（2）能完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜零件加工。例如，采用二軸聯動或二軸以上聯動的數控機床，可加工母線為曲線的旋轉體曲面零件、凸輪零件和各種復雜空間曲面類零件。（3）生產效率高。數控機床的主軸轉速和進給量范圍比普通機床的范圍大，良好的結構剛性允許數控機床采用大的切削用量，從而有效地節(jié)省了機動時間。對某些復雜零件的加工，如果采用帶有自動換刀裝置的數控加工中心，可實現在一次裝夾下進行多工序的連續(xù)加

16、工，減少了半成品的周轉時間，生產率的提高更為明顯。（4）對產品改型設計的適應性強。當被加工零件改型設計后，在數控機床上只需變換零件的加工程序，調整刀具參</p><p>　?。?）減輕工人勞動強度、改善勞動條件。</p><p>　　1.2 數控機床的分類    數控機床的種類繁多，根據數控機床的功能和組成的不同，可以從多種角度對數控機床進行分類

17、。  1.按運動軌跡分類（1）點位控制系統 它的特點是刀具相對工件的移動過程中，不進行切削加工，對定位過程中的運動軌跡沒有嚴格要求，只要求從一坐標點到另一坐標點的精確定位。如數控坐標鏜床、數控鉆床、數控沖床、數控點焊機和數控測量機等都采用此類系統。。（2）直線控制系統 這類控制系統的特點是除了控制起點與終點之間的準確位置外，而且要求刀具由一點到另一點之間的運動軌跡為一條直線，并能控制位移的速

18、度，因為這類數控機床的刀具在移動過程中要進行切削加工。直線控制系統的刀具切削路徑只沿著平行于某一坐標軸方向運動，或者沿著與坐標軸成一定角度的斜線方向進行直線切削加工。所示。采用這類控制系統的機床有數控車床、數控銑床等。   同時具有點位控制功能和直線控制功能的點位／直線控制系統，主要應用在數控鏜銑床、加工中心機床上。（3）輪廓控制系統 也稱連續(xù)控制系統。其特點是能夠同時對兩個或兩個以上的坐標軸

19、進行連續(xù)控制。加工時不僅要控制起點和終點位置，而且要控制兩點之間每一點的位置和速度，</p><p>　　1.3 進給速度的確定  </p><p>　　1. 粗加工的時候一般盡量可能的最大進給速度，進給速度的取值主要考慮刀具的強度，對于車刀而言，刀柄越大，其刀具強度就越大，允許取的進給速度也越大;在一定的進給速度，切削深度，切削寬度的取值過大，將會

20、導致切削力過大，一方面可能會超出機床的額定負荷或損壞刀具;另一方面，如果切削速度也較大，可能會超出機床額定功率。通常如果切削深度必須取大值的時候，切削寬度就必須取很小的值。曲面輪廓的精加工的進給速度、切削深度、切削寬度一般比較小，切削力很小，因此取很高的切削速度也不會超出機床的額定功率。粗加工的時候，過高切削度主要引起溫度和切削功率過大，精加工的時候過高的切削速度主要愛溫度的限制。通常，車刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允許的濃度就一

21、定，因此極限切削線速度也一定，如果降低耐用度，允許的速度就可以提高。</p><p>　　2. 進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工進度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統的性能限制。一般粗車選用較高的進給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，應選擇較低的進給速度。進給速度νf可以按公式νf =f

22、5;n計算，式中f表示每轉進給量。在加工此零件時進給速度。 如下</p><p><b>　　表1.1 進給率表</b></p><p>　　1.4 背吃刀量的確定 </p><p>　?。?）對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經

23、濟的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。 （2）背吃刀量是根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使被吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量，一般留0.2～0.5mm。        </p><p>　　總之，切削用量的具體數

24、值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。</p><p>　　二、刀具的選擇方法及考慮因素</p><p>　　2.1 刀具的選擇方法</p><p>　　刀具的選擇是數控加工工藝中重要內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。與傳統的加工方法相比，數控加工對刀

25、具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便。這就要求采用新型優(yōu)質材料制造數控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數。</p><p>　　數控刀具的確定原則：</p><p>　?。?）選用剛性和耐用度高的刀具，以縮短對刀和換刀的停機時間。</p><p>　?。?）刀具尺寸穩(wěn)定，安裝調整簡便。</p><p>　?。?

26、）選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。</p><p>　　2.2 刀具選擇應考慮的主要因素</p><p>　　選擇刀具應考慮以下幾方面的因素：</p><p>　?。?）一次連續(xù)加工表面盡可能多。</p><p>　?。?）在切削過程中刀具不能與工件輪廓發(fā)生干涉。</p><p>　?。?

27、）有利于提高加工效率和加工表面質量。</p><p>　?。?）有合理的刀具強度和耐用度。</p><p><b>　　刀具材料的選擇</b></p><p>　　刀具切削時，要承受很大的壓力。同時，由于刀具、切屑、工件相互接觸表面間產生的強烈摩擦，使刀具切削部分會承受很高的溫度。因此，選擇刀具材料應考慮因素：</p><p

28、>　?。?）高的硬度和耐磨性</p><p>　?。?）足夠的強度和韌性</p><p><b>　　（3）高耐熱性</b></p><p><b>　?。?）良好的工藝性</b></p><p>　　表2.1刀具材料的選擇</p><p><b>　　3 零

29、件加工工藝卡</b></p><p>　　表3.1 橢球軸加工工藝卡</p><p><b>　　4零件分析</b></p><p><b>　　4.1零件圖</b></p><p>　　圖 1 橢球軸零件圖</p><p><b>　　4.2零件結構

30、分析</b></p><p>　　該零件結構包括有有圓柱、橢圓球頭、內孔、外螺紋及內螺紋。在數空車削加工中，零件車削加工成形的結構形狀并不復雜，但零件的尺寸精度尤其是零件的幾何精度要求很高，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。</p><p><b>　　4.3數值計算</b></p><p>　　生活中，我們對幾何

31、信息的認知有多種方法常用的有，數形結合法（解析法）。但有時面對復雜的圖形，解析法會帶來繁重的數學計算。AUTO CAD作為一套專業(yè)的繪圖軟件，它強大的信息處理功能為圖形中繁雜點的計算帶來了可能。我們在操作界面中繪制圖形后就可以打開狀態(tài)欄中的捕捉、對象捕捉按鈕，在繪圖區(qū)捕捉相關的點。同時，在狀態(tài)欄中就可以看到這些點的坐標。</p><p><b>　　相關計算：</b></p>

32、<p>　　螺紋總切削深度：h=0.6495P=0.6495x2mm=1.299mm</p><p>　　內螺紋小徑： d=D-2h=24mm-2x1.299=21.402mm </p><p><b>　　4.4加工工具確定</b></p><p>　　（1）案例加工選擇在FANUC數控系統的車床上進行。</p>

33、;<p>　　（2）配備三爪自動定心卡盤等相關裝夾工具</p><p>　?。?）配備零件毛坯1件，毛坯材料為45優(yōu)質碳素結構鋼（高碳）； 毛坯尺寸Φ40mm×105mm</p><p>　?。?）刀具選擇：刀具材料 高速鋼.</p><p><b>　　表4.1 刀具表</b></p><p>

34、　　4.5工具裝夾安裝方式</p><p>　　該零件一端為圓柱另一端為橢圓球頭，采用兩頂尖裝夾也不好裝夾，所以分兩次掉頭裝夾加工該零件。零件左端外圓柱尺寸有精度要求，為了保證加工精度，裝夾左端時用墊片墊起裝夾。加工時采用三爪自動定心卡盤裝夾零件，工件加工安裝和工件坐標原點設定見</p><p>　　表4.2數控加工工件安裝和原點設定表</p><p><b&

35、gt;　　5零件加工程序</b></p><p>　　5.1橢球軸左端程序</p><p><b>　　O0227</b></p><p>　　N5G54G98G21 用G54指定工件坐標系，用G98指定分進給，用G21指定米制單位</p><p>　　N10M3

36、S800 主軸正轉，轉速為800r/min</p><p>　　N15T0101 選擇1號外圓刀，導入刀具刀補</p><p>　　N20G0X42Z0 絕對編程，快速到達端面的徑向外</p><p>　　N25G1X

37、0F50 車削端面</p><p>　　N30G0X41Z2 快速到達輪廓循環(huán)起刀點</p><p>　　N35G71U1.5R2 外徑粗車循環(huán)，給定加工參數。N45～N70為循環(huán)部分輪廓</p><p>　　N40G71P45

38、Q70U1W0.1F150 從循環(huán)起刀點以150mm/min進給移動到</p><p>　　N45G1X34 輪廓起始點</p><p><b>　　N50Z0</b></p><p>　　N55G3X36Z-1R1 車削圓角&

39、lt;/p><p>　　N60G1Z-40 車削Φ36mm的圓柱</p><p>　　N65X38 車削臺階</p><p>　　N70Z-55 車削Φ38mm的圓柱，在加工零件右端部分時不再加工此圓柱</

40、p><p>　　N75G0X100 沿徑向快速退刀</p><p>　　N80Z200 沿軸向快速退刀</p><p>　　M5 主軸停止</p><p>　　M0

41、 程序停止</p><p>　　N100T0101 從新調用1號刀</p><p>　　M03S1200 主軸重啟轉速為1200r/min</p><p>　　N105G0X42Z2

42、 從N45～N70對輪廓進行精加工</p><p>　　N110G70P45Q70F80</p><p>　　N115G0X100 退刀</p><p><b>　　N120Z200</b></p><p><b>　　M5</b></

43、p><p><b>　　M0</b></p><p>　　T0707 調用7號鉆頭進行內孔加工</p><p>　　M03S600 啟動主軸轉速為600r/min</p><p>　　G0X0Z2

44、 </p><p><b>　　G74R1</b></p><p>　　G74Z-45Q2000F100</p><p><b>　　G0Z200</b></p><p><b>　　X100</b></p><p>

45、;<b>　　M5</b></p><p><b>　　M0</b></p><p>　　N140T0404 調用4號鏜刀</p><p>　　M03S600 動主軸轉速為600r/min </p>&

46、lt;p>　　N145G0X20Z2 快速移動到孔外側</p><p>　　N150G71U1R1 內輪廓粗車循環(huán)，給定加工參數</p><p>　　N155G71P160Q195U-1W0.1F120 N160～N195為循環(huán)部分輪廓</p><p>

47、　　N160G1X32 從循環(huán)起刀點以120mm/min進給移動到輪廓起刀點</p><p><b>　　N165Z0</b></p><p>　　N170X30Z-1 車削C1倒角</p><p>　　N175Z-5

48、 車削Φ30mm圓柱孔</p><p>　　N180G2X24Z-8R3 車削R3的圓弧</p><p>　　N185G1X21.7 車削臺階</p><p>　　N190Z-32 車削內螺紋圓柱孔<

49、/p><p>　　N195X19 車削臺階</p><p>　　N200Z200 沿軸向快速退出</p><p><b>　　M5</b></p><p><b>　　M0</b></p>

50、;<p>　　N220T0404 從新調用4號刀</p><p><b>　　M3S1200</b></p><p>　　N225G0X20Z2 快速移動到孔外側</p><p>　　N230G70P160Q195F100

51、 從N160～N195對內輪廓進行精加工</p><p>　　N235G0Z200</p><p><b>　　M5</b></p><p><b>　　M0</b></p><p>　　N255T0505 換5號內槽刀</p&

52、gt;<p><b>　　M3S500</b></p><p>　　N260G0X20Z5 快速定位到孔外一點</p><p>　　N265G1Z-27 進給至內槽軸向起切點</p><p>　　N270G1X25.5F30

53、 沿X向以F30的速度切削內槽至Φ25.5mm</p><p>　　N275X21 沿X向推刀至Φ21mm</p><p>　　N280Z-30 沿Z進給至-30的位置</p><p>　　N285X25.5

54、 沿X向以F30的速度切削內槽至Φ25.5mm</p><p>　　N290X21 沿X向推刀至Φ21mm</p><p>　　N295Z-32 沿Z向進給至-32的位置</p><p>　　N230X26

55、 沿X向以F30的速度切削內槽至Φ26mm</p><p>　　N235Z-27 沿槽底以F30的速度切削槽底至Z-27</p><p>　　N240X20 沿X向推刀至Φ20mm</p><p>　　N245G0Z200</p>

56、<p><b>　　M5</b></p><p><b>　　M0</b></p><p>　　N265T0606 換6號螺紋刀</p><p><b>　　M3S800</b></p><p>　　G0X21Z5

57、 快速定位至螺紋切削起切點</p><p>　　G92X21.9Z-26F2 切削螺紋第一次</p><p>　　X22.5 模態(tài)指令，切削螺紋第二次</p><p>　　X23.1

58、 切削螺紋第三次</p><p>　　X23.5 切削螺紋第四次</p><p>　　X23.6 切削螺紋第五次（精車）</p><p>　　G0Z200 退刀X100&

59、lt;/p><p><b>　　N295M5</b></p><p>　　M30 程序結束</p><p>　　5.2橢球軸右端程序</p><p><b>　　O0228</b></p><p>　　N5G54G98

60、G21 用G54指定工件坐標系，用G98指定分進給，用G21指定米制單位</p><p>　　N10M3S800 </p><p>　　N15T0101 換1號外圓刀，導入刀具刀補</p><p>　　N20G0X42Z

61、0 絕對編程，快速到達端面的徑向外</p><p>　　N25G1X-1F50 車削端面</p><p>　　N30G0X50Z2</p><p>　　N35G71U1.5R2 外徑粗車循環(huán)，給定加工參數。N45～N105為循環(huán)部

62、分輪廓</p><p>　　N40G71P45Q105U1W0.1F150 </p><p>　　N45G1X0 從循環(huán)起刀點以150mm/min進給移動到</p><p>　　N50Z0 輪廓起始點</p><p

63、>　　N50G3X16Z-8R8 加工R8圓弧</p><p>　　N51G1X20 加工臺階</p><p>　　N60Z-12.144 加工Φ20mm外圓</p><p>　　N65#1=12.856</p>

64、;<p>　　N70WHILE[#1GE0]DO1 加工橢圓</p><p>　　N75G1X[3*SQRT[400-#1*#1]/2]Z[#1-25]F150 </p><p>　　N80#1=#1-0.1</p><p><b>　　N85END1 </b></p><p&

65、gt;<b>　　N90G1X32 </b></p><p>　　N95X35.8Z-27 加工螺紋倒角 </p><p>　　N100Z-53 加工螺紋光軸外圓</p><p>　　N105X40

66、 退刀至Φ40mm</p><p>　　N110G0X100</p><p><b>　　N115Z200</b></p><p><b>　　M5</b></p><p><b>　　M0</b></p><p>　　N120T0101

67、 重新調用1號刀</p><p>　　N125M3S1200 </p><p>　　N130G0X50Z2 從N45～N105對輪廓進行精加工</p><p>　　N135G70P45Q105F80</p><p>　　N140G01X100</p>

68、<p><b>　　N145Z200</b></p><p><b>　　M5</b></p><p><b>　　M0</b></p><p>　　N150T0202 換2號槽刀</p><p><b&g

69、t;　　M3S500</b></p><p>　　N155G0X40Z-49 快速到達切槽起始點</p><p>　　N160G75R0.1 指定徑向退刀量0.1mm</p><p>　　N165G75X30Z-53P5000Q3500R0F30 指定

70、槽底槽寬及加工參數</p><p>　　N170G0X40 切槽完畢后，沿徑向快速退出</p><p>　　N175Z-47 沿Z向進給至螺紋左側角的起點</p><p>　　N180G1X36F30 以30mm/m

71、in進給到螺紋左側倒角的起點倒角</p><p>　　N185X32Z-49 倒角</p><p>　　N190G0X100</p><p><b>　　N195Z200</b></p><p><b>　　M5</b></p><

72、p><b>　　M0</b></p><p>　　N200T0303 換3號螺紋刀</p><p><b>　　M3S600</b></p><p>　　G0X37Z-25 快速到達螺紋加工起始位置 </p&

73、gt;<p>　　N205G76P20160Q80R0.05 螺紋循環(huán)加工參數設置螺紋精加工2 </p><p>　　N210G76X33.4Z-46R0P1299Q450F4 次</p><p>　　N215G0X37Z-27 快速到達螺紋加工起始位置，軸向有空刀導入量，且與上面的起點相差一

74、個螺距</p><p>　　N220G76P20160Q80R0.05 螺紋循環(huán)加工參數設置，螺紋精加工2次用于對螺紋的檢驗</p><p>　　N225G76X33.4Z-46R0P1299Q450F4</p><p>　　N230G0X100</p><p><b>　　N235Z200</b&

75、gt;</p><p>　　N240M30 程序結束</p><p><b>　　加工成型圖如下：</b></p><p>　　圖2 加工成型零件圖 </p><p><b>　　6 總結</b>

76、;</p><p>　　時間如水，光陰似箭，大學的三年生活就這么結束了，在這期間我們學習了近二十門的專業(yè)技術課，其中包括了數控編程、PLC編程、CAD、機械設計.....等多門課程。在大學專業(yè)學習中，自己通過把理論和實踐結合在一起，或多或少學了不少的知識。系統地鞏固了《機械設計》、《機械制圖》、《數控編程》等許多課程。從零件產品圖的繪制到產品的加工，在指導老師的精心指導下,完成自己的畢業(yè)設計。本次的設計，經自己的

77、不懈努力，再一的求索終于順利的完成了對數控典型配合零件的加工的設計。在這段時間內，我憑“一項多能，一技多用”的宗旨，按照設計要求、結合所學設計理論仔仔細細、認認真真的分析、計算，用盡所有的努力終于取得的圓滿的成功。通過本次設計，是我更加深入學習編程技巧，操作機床的實踐能力，數控零件工藝的分析能力，并為今后工作打下堅實基礎。本設計根據我院實際情況設計而成。本份畢業(yè)設計因本人水平有限，設計中不足之處和錯誤，懇請老師和專家批評指正。</

78、p><p><b>　　7致謝 </b></p><p>　　本論文在各位老師的悉心指導和嚴格要求下已完成。在學習和生活期間，也始終感受著老師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。在此向各位老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現。同時我在網上也搜集了不少資

79、料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成。在此向學院機電工程系的全體老師表示由衷的謝意。</p><p><b>　　8參考文獻</b></p><p>　?。?］袁鋒編.數控車床培訓教程[M] .機械工業(yè)出版社 2008.3</p><p>　　［2］肖祖政.AUTO CAD實用教程[M].中南大學出版社 2008.8</p>&