1、毕业设计论文数控技术和数控机床长春职业技术学院毕业设计专用纸 摘要 装备工业的技术水平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是新兴高新技术产业和尖端工业（如信息经济技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备就是人类生活的最基本的生产资料，而数控又是当今先进制造技术和装备核心和技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及产业，而且在“高精尖”数控键技术和装备方面对我国实行
2、封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造业技术已成为世界各国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。 关键词： 数控技术 提高 经济发展 综合国力长春职业技术学院毕业设计专用纸 摘要前言第一章：数控技术和数控机床的发展趋势 1.1数控技术 1.11数控机床的发展趋势 1.2 FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识 1.21坐标系/对刀点/换刀点 1.22常用基本指令 1.23编程方式 1.24对刀第二章：加工中心工艺方案的制定 2.1计算生产纲领，确定生产类型 2.2分析加工零件的工艺性 2.21分析图样 2.22零件的结构工艺性 2.3零件毛坯的种类、形状、加工方
3、法和尺寸偏差的确定 2.4零件的拟定工艺过程 2.41定位基准的选择 2.42零件的加工安排顺序 2.5机床的选用和工艺装备 2.51零件切削用量的确定 2.52定装夹方案、夹具的选择和刀具的选择第三章：零件的加工卡片长春职业技术学院毕业设计专用纸 3.1零件图 3.2 零件的工艺过程卡片 3.3 零件的工序卡片 3.4零件的刀具、量具、工具表第四章：零件的数控程序设计总结参考文献致谢长春职业技术学院毕业设计专用纸 前言 科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。数控机床就是
4、针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流，是衡量机械制造工艺水平的重要指标，在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的核心作用。 进入21世纪高职高专的改革和发展呈现出前所未有的发展势头，学生规模已占我国教育的半壁江山，成为我国高等教育的一支重要的生力军。 所以我们做为高职高专的学生一定要把握机会，让自己能够在当今社会上有自己的立足之地。下面就是典型的孔及螺纹类加工零件，
5、结合了数控加工特点，用数控车床把该零件进行分析、设计加工方案、加工等，最终形成完整的零件，并且能够指导实际生产。长春职业技术学院毕业设计专用纸 第一章：数控技术和数控机床的发展趋势1.1数控技术数控技术的定义：是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床成为（NC）机床。数控系统包括:数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分。1.11数控机床的发展趋势 随着科学技术不断发展，数控机床的发展越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速高柔性化和模块化方向发展。高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床实现多台集中制
6、，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工的精度越来越高，而精度保持性要好。高速度:数控机床各轴运行的速度将大大加快。 高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的发展方向，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。 模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于各户。我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还有一定的差距，主要表现在：可靠性差，外长春职业技术学院毕业设计专用纸 观质量差，产品开发周期长，应变能力差。为了缩短与世界水平的差距，有关专家建议机床企业应在一下6个方面着力研究：1加大力度实施质量工程，提高数控机床无故障率。2跟踪
7、国际水平，是数控机床向高效高精方面发展。3加大成套设计开发能力上求突破。4发挥服务优势，扩大市场占有率。5多品种制造，满足不同层次的用户。6模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。数控机床使用范围越来越大，国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们之紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。1.2 FANUC数控加工基础知识在这一节中我们了解FANUC数控加工中心作的一些基础知识。由于内容的要求，我们只作简要的讲解。 1.21坐标系/对刀点/换刀点 坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。 长春职业
8、技术学院毕业设计专用纸 刀点：主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。 1.22常用基本指令 在校徽的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F用于指定切削的进给速度。主轴转速功能字S用于指定主轴转速。 刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M用于指定数控机床辅助装置的开关动作。准备功能G指令，用于刀具的运动路线 。如下表1.1是G代码表。 表1.1 G功能字含义表（FANUCOM系统） G00 快速移动点定位 G70 粗加工循环 G01 直线插补 G7
9、1 外圆粗切循环 G02 顺时针圆弧插补 G72 端面粗切循环 G03 逆时针圆弧插补 G73 封闭切削循环 G04 暂停 G74 深孔钻循环 G17 XY平面选择 G75 外径切槽循环 G18 ZX平面选择 G76 复合螺纹切削循环 G19 YZ平面选择 G80 撤消固定循环 长春职业技术学院毕业设计专用纸 G32 螺纹切削 G81 定点钻孔循环 G40 刀具补偿注销 G90 绝对值编程 G41 刀具半径补偿左 G91 增量值编程 G42 刀具半径补偿右 G92 螺纹切削循环 G43 刀具长度补偿正 G94 每分钟进给量 G44 刀具长度补偿负 G95 每转进给量 G49 刀具长度补偿注销
10、G96 恒线速控制 G50 主轴最高转速限制 G97 恒线速取消 G54G59 加工坐标系设定 G98 返回起始平面 GG65 用户宏指令 G99 返回R平面 1.23编程方式 在编程的过程中，有两种编程方式：一种是手工编程；另一种是数控自动编程，自动数控编程又分为：图形数控自动变成、语言数控自动编程和语音数控自动编程三种。手工编程的特点是耗费时间长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。国外资料统计，手工编程时间与机床实际加工时间平均比是30/1。20%30%机床不能开动的原因是由于手工编程的时间较长引起的。在这节我们以FANUC系统的编程知识来讲解，在这个设计中，我们是以图形数控自动编
11、程来展开的。 长春职业技术学院毕业设计专用纸 手工编程过程总结：程序的输入：打开程序保护锁，按下PROG键 ，方式开关选择到编辑状态 ，DIR检查内存占用情况，输入OXXXX，按INSERT键（报警的话，说明该文件名存），按RESET复位，重新输入文件名。当我们建立了文件名后，文件名要单独占一行，每行的结束要用“；”（按EOB，在按INSERT插入），如果顺序号没有出来，我们可以把顺序号的功能打开（按OFFSET SETTING键，选择SETTING，移动光标键，下面有个顺序号，参数是“0”，说明没有顺序号，所以我们将它改为“1”，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改参数，否则要报警）
12、，进行程序的输入。程序比较长的时候，我们可以将程序号的间隔调小，操作如下：MDI方式下按OFFSET SETTING键，按PAGE，找到“10”所在的参数号，将“10”改为“5”，按INPUT键。程序输入完后，我们可以进行程序的修改：替换（在键盘缓冲区输入要替换的字符，按下ALTER键），删除（删除单个字符，光标移动到要删除的字符按DELETE；删除一段，将光标移动到要删除的那一段上），程序输入完了后锁上。程序的检索，例如检索O313按下面步骤进行操作方式在编辑状态下按PRGRM（进入程序画面）输入查找的程序号O313按箭头向下的光标键找O313程序号。程序的删除，例如删除O313按下面步骤进
13、行：操作方式在编辑状态下打开程序保护锁按PRGRM（进入程序画面）输入删除的程序号O313按箭头向下的光标键找O313程序号键入删除的程序号O313长春职业技术学院毕业设计专用纸 按DELET操作完毕、锁上程序保护锁按功能软件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。124对刀 对刀的方法直接影响工件的加工精度。所以对于不同的加工零件，我们要选择不同的对刀方法。 X和Y向对刀，对于圆柱孔（或圆柱面）零件时： （1）我们采用杠杆百分表（或千分表）对刀，这种对刀方法精度高，但是比较麻烦。 （2）采用寻边器对刀，对于精度不太高，比较直观。 X和Y向对刀，当对刀点为互相垂直直线的交点时： （1）采用
14、刀具试切对刀。（2）采用寻边器对刀，精度高。 在Z向对刀，Z向对刀数据与刀具在刀柄上的装夹长度及工件坐标系的Z向零点位置有关，它确定工件坐标系的零点在机床坐标系中的位置。加工中心采用长度补偿来做。为了损伤工件表面，在本设计中我们采用采用对刀杆对刀。移动机床将刀杆分别从X、Y慢慢靠近工件，若X方向显示的是X1，Y方向显示的是Y1。再反方向得到X2，Y2则分别记下此数据。我们采用G54坐标系，记下X、Y的值，按POS键，输入到G54坐标系中。程序原点X、Y的计算方法如下：长春职业技术学院毕业设计专用纸 X=（X1X2）/2 Y=（Y1Y2）/2 Z轴偏值：将株洲移动到工件的上表面，并与工件有微量的
15、切削，纪录此值。按SYSTEMSFF/SET偏值，把Z轴的工件坐标值输入到对应的刀号的刀偏表长度补偿中。把计算的结果输入工件偏置画面中的G54中。 长春职业技术学院毕业设计专用纸 第二章：加工中心工艺方案的制定2.1计算生产纲领，确定生产类型生产纲领的定义:生产纲领是指企业在计划期间应当生产的产品产量和进度计划。计划期常为一年，所以生产纲领常称为年产量。 生产纲领的公式: 对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算： NQn（1+a）（1+b）（1） 式中： N零件的年产量（件/年）； Q产品的年产量（台/年）； n每台产品中
16、该零件的数量（件/台）； a该零件的备品率（备品百分率）； b该零件的废品率（废品百分率）。长春职业技术学院毕业设计专用纸 按产量策略划分的生产类型根据产品生产的重复程度和工作的专业化程度，可以 把生产过程分为大量生产、单件生产和成批生产类型。 零件的生产纲领N则由下式计算： N =Qn（1+a）（1+b） 式中： Q 产品的年产量n 单台产品中该零件的数量 a 备品率，以百分数计 本零件为单件生产2.2分析加工零件的工艺性2.21分析图样（1）尺寸标注方法分析 （2）零件图的完整性与正确性分析 （3）零件技术要求分析（4）零件材料分析 长春职业技术学院毕业设计专用纸 2.22零件的结构工艺性
17、 此零件为一个轴类的配合件，件一零件：有锥度，倒角，有球，盲孔，因为孔里有内螺纹，所以在螺纹后面有内沟内槽 件二：外螺纹，倒角，因为有外螺纹所以要有外退刀槽，有半球2.3零件毛坯的种类、形状、加工方法和尺寸偏差的确定 零件的种类：轴类零件 形状：长方形 加工方法：件一和件二采用螺纹配合的装夹方式进行加工 尺寸偏差：0和-0.025、0和-0.03、0和-0.052.4零件的拟定工艺过程1、表面加工方法的选择（1）要保证加表面的加工精度和表面粗糙度的要求 Ra：3.2um 6.3um (2)应考虑生产率和经济性的要求 例如大批量生产时，尽量采用高效率的先进加工方法，如拉削内孔与平面等。但在年产量
18、不大的情况下，应采用一般的加工方法，如镗孔或长春职业技术学院毕业设计专用纸 钻、扩、铰孔以及铣或刨平面等。2、应考虑工件的材料该零件用的是45号钢：45号钢：是GB中的叫法,JIS中称为:S45C,ASTM中称为1045,080M46,DIN称为:C45 。国内常叫45号钢，也有叫“油钢”。一般，市场现货热轧居多。冷轧规格1.04.0mm之间。化学成分含碳（C）量是0.420.50%，Si含量为0.170.37%，Mn含量0.500.80%，Cr含量=0.25%。45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表
19、面硬度可达4552HRC3、加工阶段的划分（1）粗加工阶段高效的切除个加工表面上的大部分余量，是毛坯在形状和尺寸上接近零件成品（2）半精加工阶段减小粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工作准备，并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻螺纹、铣键槽）。（3）精加工阶段保证各主要表面达到图样规定的质量要求（4）光整加工阶段对于精度很高的零件需要安排2.41定位基准的选择我们采用六点定位原理进行工件的定位，要使工件沿某个方向的位置确定，即要限制该方向上的自由度，当工件的六个自由度被夹具限制即确定了工件的正确位置。 该零件的精基准选互为基准的原则，为了使加工面获得均匀的加工余量和加工面间有
20、较高的位置精度，可保证零件的同轴度2.42零件的加工安排顺序（1）加工件二左端的外螺纹（2）以毛坯一外圆表面作为装夹面，手动车削毛坯一的端面并对刀（3）车削件一的左端达到要求（4）调头装夹38mm的外圆处，加工件一得内轮廓、内沟槽及内螺纹达到要求。保证配合精度(5) 件一和件二处采用螺纹配合，加工件二的端面，保证总长（6）组合加工球面S48mm及32mm的外圆柱长春职业技术学院毕业设计专用纸 2.5机床的选用和工艺装备华中数控车床，设备型号：CKA6140工艺装备：有刀具、量具、工具、卡具2.51零件切削用量的确定切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量（切削深度）。
21、切削用量与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命（见金属切削原理），一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按前者选择的切削用量称为最低成本切削用量，这是通常使用的；按后者选择的切削用量称为最大生产率切削用量，一般在生产任务紧迫时使用。 长春职业技术学院毕业设计专用纸 相关参数1切削速度vc 是指刀具切削刃上选定点相对于工件待加工表面在主运动方的瞬时速度单位为M/min。 2进给量f 在主运动每转一转或每一行程时（或单位时间内），刀具与工件之间沿进给运动方向的相对位移，单位mm/s。 3背吃刀量（切削深度）ap 待加工表面与已加工表面之间的垂直距离，单位mm。 数控机床加工工
22、件时，其切削用量都预先编入程序中，在正常情况下人工不予改变。只是在试切削或出现异常情况时，才通过改变刀具偏置、通过倍率轮改变进给转速或重新编写程序来调节切削用量。 影响数控加工切削用量主要有下列因素： （1） 机床 （2） 刀具 （3） 工件 （4） 切削液工步1a. 确定背吃刀量ap。单边加工余量为1.5mm，粗车取ap12mm，精车取ap0.5mm。边长春职业技术学院毕业设计专用纸 b. 确定进给量f。根据工件材料、刀杆截面尺寸、工件直径及背吃刀量粗车进给量查机械加工工艺师手册表27-2得f0.4mm/r，为了确保表面粗糙度精车进给量取f0.1mm/r。c. 确定切削速度vc。查机械加工工
23、艺师手册表27-22得粗车切削速度vc122m/min，精车切削速度vc146m/min。粗车时机床主轴转速为n1214/min精车为了保证工件表面粗糙度，采用恒线速切削。工步2a. 粗车工步 单边最大余量为9，粗车背吃刀量选为ap2mm，精车粗车取ap0.4mm，进给量查机械加工工艺师手册表27-2得f0.4mm/r。切削速度vc。查机械加工工艺师手册表27-22粗车切削速度vc109m/min。计算机床主轴转速为12141946 r/min。其中最高转速计算为：n1946（r/min）取机床转速为1200r/min，则切削速度vc90.4109m/minb. 精车工步 精车背吃刀量选为ap
24、0.4mm，精车进给量取f0.1mm/r，精车切削速度vc146m/min。精车用恒线速切削。c. 切槽工步 进给量查机械加工工艺师手册表27-8取f0.08mm/r长春职业技术学院毕业设计专用纸 结合刀具推荐值切削速度为vc100m/min，计算机床主轴转速为1446-1592r/min。其中最高转速计算为：n2123r/mind. 车螺纹工步 径向进给选为0.10mm/刀、切削速度vc 110m/min，机床主轴转速为：n1946（r/min）2.52定装夹方案、夹具的选择和刀具的选择该零件是一个两件组合件，为了保证件一和件二的配合精度，件一和件二采用螺纹配合的装夹方式进行加工 夹具：三爪
25、夹盘 刀具：盲孔刀、槽刀、螺纹刀、外圆车刀长春职业技术学院毕业设计专用纸 第三章：零件的加工卡片3.1零件图技术要求：保证零件的表面粗糙度，如图 保证零件的配合精度 零件的尺寸误差要在公差范围内长春职业技术学院毕业设计专用纸 3.2零件的工艺过程卡片长春职业技术学院毕业设计专用纸 3.3零件的工序卡片长春职业技术学院毕业设计专用纸 3.4零件的刀具、量具、工具表长春职业技术学院毕业设计专用纸 第四章：零件的加工程序程序：6541 Ozhou;N10 M03 S600;N20 T0101;N30 M08;N40 G00 X52 Z2;N50 G71 U1.5 R1 P110 Q150 X0.3
26、Z0.1 F150;N60 G00 X100 Z100;N70 M05;N80 M00;N90 M03 S1200 T0101;N100 G00 X52 Z2;N110 G01 X19.8 F80;N120 Z0;N130 X23.8 Z-2;N140 Z-20;N150 X52;N160 G00 X100 Z100;长春职业技术学院毕业设计专用纸 N170 T0202;N180 M03 S500;N190 G00 X26;N200 Z-20;N210 G01 X20 F80;N220 X26;N230 Z-19;N240 X20;N250 X26;N260 G00 X100 Z100;N27
27、0 T0303;N280 M03 S400;N290 G00 X24 Z3;N300 G82 X23.2 Z-16 C1 F1.5;N310 X22.6 Z-16 F1.5;N320 X22.2 Z-16 F1.5;N330 X22.05 Z-16 F1.5;N340 X21.05 Z-16 F1.5;N350 G00 X100 Z100;长春职业技术学院毕业设计专用纸 N360 M09;N370 M30;件一左端加工程序6542;N10 M03 S600;N20 T0101 M08;N30 G00 X52 Z2;N40 G71 U1.5 R1 P110 Q230 X0.3 Z0.1 F150
28、;N50 G00 X100 Z100;N60 M05;N70 M00;N80 M03 S1200;N90 G00 X52 Z2;N100 T0101;N110 G42 G01 X18 F80;N120 Z0;N130 X20 Z-1;长春职业技术学院毕业设计专用纸 N140 Z-13;N150 X26;N160 X29 Z-28N170 X36;N180 X38 Z-29;N190 Z-43;N200 X46 Z-44;N210 X46 Z-44;N220 Z-60;N230 X52;N240 G00 G40 X100 Z100;N250 M09;N260 M30;加工件一的右端内轮廓及螺纹6
29、543;N10 M03 S600;N20 T0404 M08;长春职业技术学院毕业设计专用纸 N30 G00 X52 Z2;N40 G71 U1 R1 P110 Q150 X-0.3 Z0.1 F120;N50 G00 X100 Z100;N60 M05;N70 M00;N80 M03 S1000;N90 T0101;N100 G00 X18 Z2;N110 G01 X27 F60;N120 Z0;N130 X22.5 Z-1.5;N140 Z-28;N150 G01 X18;N160 G00 Z100;N170 X100;N180 M03 S400;N190 T0505;N200 G00 X22;N210 Z-25;长春职业技术学院毕业设计专用纸 N220 G01 X25 F100;N230 X22;N240 Z-23;N250 X25;N260 X22;N270 G00 Z100;N280 X100;N290 T0606;N300 G00 X20 Z2;N310 G82 X2302 Z-22 C1 F1.5;N320 X23.6 Z-22 F1.5;N330 X23.9 Z-22 F1.5;N340 X
