毕业设计回转轴零件的数控车床加工.docx
《毕业设计回转轴零件的数控车床加工.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《毕业设计回转轴零件的数控车床加工.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
毕业设计回转轴零件的数控车床加工
回转轴零件的数控车床加工
引言
在科学技术和社会生产的快速发展下，人们对机械产品的性能、质量、生产率和成本等方面提出了越来越高的要求。
实现上述要求的重要措施之一就是机械加工工艺过程的自动化。
它在提高品质质量和生产率及降低生产成本的同时还可以改善工人的劳动条件，但是其弊端就是需要很大的初期投资和较长的生产周期，而且想要显著地经济效益就必须通过大批量的生产。
随着消费的个性化发展，单件小批量多品种产品占据了机械产品的70%——80%，而像这一类产品一般采用普通机床加工。
但是由于普通机床基本上靠人工操作，就很难同时保证生产率和质量。
像一些由曲线、曲面组成的复杂零件，就只好借助靠模和仿形机床或者借助画线和样板用手工操作的方法来完成，这样会极大地影响到零件的加工精度和生产率。
数控机床就是在为了解决这些问题，满足小批量、多品种，以及结构复杂高精度要求零件的制造情况下蓬勃发展起来的。
数控机床是安装有数控系统的机床。
它是一种机床与数控系统的结合体。
这种具有高附加值的技术密集型产品，是集计算机、微电子、精密测量、现代控制和机械等多种现代技术为一体的高度机电一体化设备。
这种机床的产生使传统的机械加工发生了巨大的变化，这使复杂工件的加工制造成为可能，也使生产加工过程真正实现了自动化。
本文以回转轴零件为案例，主要写该零件的工艺分析并稍微讲述了下其加工仿真
一、数控机床介绍
数控机床数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。
我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上（如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器），然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。
图1-1数控车床CK6130
（1）机床技术参数
表1-1CK6130机床参数
主要技术参数
CK6130
床身上最大工作回转直径mm
310
托板上最大工作回转直径mm
100
最大车削长度mm
350
两顶尖最大支承长度mm
500
X/Y轴行程mm
X:
165Z:
350
主轴通孔直径mm
φ34
套管孔径mm
士40
主轴锥孔锥度NO.
Morse5
主轴端部代号mm
C5/A2-5
装刀基面至主轴中心距离mm
17
刀杆截面尺寸mm
16×16
刀具数量（把）
4
尾架套筒锥孔锥度NO.
Morse3
主轴转速范围／转速级数r/min
200-3000
X/Z轴最快进给速度mm/min
4500/6000
XJZ轴最小设定单位mm
0.001
X/Z轴定位精度mm
X:
0.03Z:
0.32
X/Z轴重复定位精度mm
X:
0.012Z:
0.013
电动机功率KW
2.2
机床外形尺寸（长×宽×高）mm
1526x1306x1415
机床重量Kg
960
（2）数控机床的应用范围
1.加工精度很高而且轮廓形状复杂的零件；
2.小批量、多品种零件的生产；
3.新产品的试制；
4.制造成本高昂的外加工零件等；
5.一些要求快速加工的零件。
（3）数控机床的特点
1.加工的精度高，产品质量稳定；
2.改善劳动条件，自动化程度高；
3.生产效率高；
4.经济效益好；
5.使用范围广，无论单件或小批量复杂工件都可加工。
（4）数控机床坐标系的确定
1.机床坐标系：
采用右手笛卡尔直角坐标系的数控机床上的坐标系。
2.机床参考点：
主要用来给机床坐标系定位的机床上的一个固定点，使用来限制刀架移动的极限位置。
3.工件坐标系：
也称作编程坐标系，是编程人员编程时设定的坐标系。
4.工件坐标系原点的设定：
是编程时根据被加工零件的形状特点和尺寸选择的零件图上的某一点。
从理论上来说工件上的任意一点都可以作为工件坐标系原点，但是为了计算方便，通常是选取工件的回转中心作为工件坐标系原点，设置时应尽量使编程基准与设计基准和及定位基准重合。
5.对刀：
通过对刀可以弄清楚程序原点在机床坐标系中的位置，其实质是以此来确定工件坐标系在机床坐标系中的唯一位置。
因此对刀的准确性直接影响到了零件的加工精度，同样的对刀的效率也会直接影响到数控加工效率。
所以说对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。
6.换刀：
编程时选择的在机床加工过程中需要换刀时的合适换刀点。
换刀点可以设为相对工件原点的任意一点，也可以是某一固定点。
换刀点应在刀架转位换刀时不碰工件及其他部位的前提下设置在工件或者夹具的外部。
（5）运动方向的规定
1.Z轴与主轴的轴线重合，当Z轴远离工件向尾座移动的方向为正方向，（也就是工件和刀具之间的距离变大），向卡盘移动时为负方向。
2.与Z轴垂直的就是X轴，X轴的正方向是刀具远离旋转中心线的方向。
二、零件的毛坯和说明
（1）零件的毛坯和量具介绍
1.该零件的毛坯为铝，材料尺寸为￠90×￠45。
（如图1-1）
2.游标卡尺的最小刻度为0.02mm，可以使用它来检测毛坯的尺寸和零件的尺寸。
如图（如图1-2）
3.深度尺，用来测量孔或台阶深度，精度高。
（如图1-3）
4.外径千分尺，测量精度很高。
（如图1-4）
5.R规，用来测量圆角。
（如图1-5、1-6）
6.其他：
卡盘扳手等（如图1-7）
图1-1毛坯
图1-2游标卡尺图图1-3深度尺
图1-4外径千分尺
图1-5R规（1-6.5MM）图1-6R规（7-14.5MM）
图1-7卡盘扳手
（2）工具及量具
表2-1刀具及量具表
名称
规格
精度
数量
备注
带表游标卡尺
0～150mm
0.01mm
1
深度尺
0.02mm
1
外径千分尺
25～50mm
0.01mm
1
外径千分尺
0～25mm
0.01mm
1
R规
1-6.5mm
1
R规
7-14.5mm
1
三、数控加工工艺分析
（1）零件图
图3-1零件图
（2）走刀路线的确定和加工顺序的安排
刀具在整个加工工序中运动过的轨迹叫做走刀路线，它可以反映出工步顺序和工步内容，它也是编写程序的一个重要依据，因此在程序的编写过程中应该注意以下几点：
1.使用最短的加工路线
2.最终的轮廓一刀走完
3.切入和切出方向预选好
4.避免采用会使工件加工后产生较大变形的路线
（3）工件的装夹
1．定位：
使工件在机床上占据一个正确位置来保证零件加工时的精度。
2．夹紧：
定位后将工件夹紧压牢，使其保持在正确位置不变。
从定位到夹紧的全过程就是工件的装夹。
本工件使用三爪卡盘装夹。
（如图3-2）
图3-2三爪卡盘
在确定工件的装夹时应注意以下几个问题：
1.尽量使设计基准、工艺基准以及编程计算基准统一；
2.尽可能使集中工序和减少装夹次数，并尽量在一次装夹后就能加工全部代加工面；
3.尽量采用占机人工调整时间较短的装夹方案；
4.选择工件刚性较好的部位作为夹紧力的作用点。
（4）确定工件与刀具的相对位置
在对刀后确定的刀具与工件相对位置的基准点就是对刀点。
一般选择零件的加工原点作为对刀点。
对刀点的选择应遵循以下原则：
1.尽量使程序编制方便；
2.选择方便在加工时检验的位置；
3.选择便于确定零件加工原点和容易找正的位置；
4.选择有利于使加工精度更高的位置。
因为加工中心、数控车床等为了在采用多刀进行加工的过程中自动换刀，所以要设置换刀点。
像手动换刀的数控铣床，也要确定好相应的换刀位置。
换刀点常常被设置在加工零件的轮廓之外，还留有一定的安全余量，这是为了防止在换刀时碰伤零件、刀具或者夹具。
（五）刀具的选择和使用
一般是根据工序所采用的加工方法、被加工表面形状、尺寸和精度以及工件的材料等因素来选择切削刀具的类型、构造、尺寸和材料。
通常情况下，标准刀具应被优先采用；而专用的切削刀具一般在按工序集中的原则组织生产时优先选用，这样不仅可以提高其位置精度，还可以增强机床的功能，扩大机床工艺范围，节省加工时间。
本回转轴零件车加工的刀具选择参见表3-1零件加工刀具表。
表3-1零件加工刀具表
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
功能
备注
1
T01
外圆粗车刀
1
粗车外圆面
2
T02
外圆精车刀
1
精车外圆面
3
T03
切断刀
1
切断工件
图3-2切断刀图3-3外圆粗车刀
图3-4外圆精车刀
（六）确定切削用量
编程人员一般是根据被加工工件的材料、硬度、切削状态、被吃刀量、进给量、刀具耐用度，然后选择合适的切削速度来确定切削用量。
选择切削用量时，应将零件的加工精度、表面粗糙度、刀具的强度、刚度以及加工效率等因素充分考虑进去。
然后在工艺系统刚性允许的情况下，首先尽可能选择较大的切削深度，其次是选择一个较大的进给量，最后应该在机床功率和刀具耐用度允许的前提下选择一个合理的切削速度。
（七）切削液的合理选择
像套类零件会因为使切削液不易到达切削区域的特性，而且由于切削区域温度高会使刀具磨损更严重，所以在数控车床上加工时套类零件会比轴类零件难度更大。
所以在选择切削液浇注位置时，应该根据不同的材料做出合理的选择，这样不仅可以防止工件的变形，还可以提高加工精度。
4、加工程序代码以及仿真
由于本零件结构不复杂，所以采用相对效率较高的手动编程方式来编程。
因为是手动编程所以为了保证程序的正确，在编写过程中要认真仔细，编写完后要注意检查。
以下是手动编写的加工程序：
T0101;
G00X80Z80;
M03S400;
G01X46Z3F100;
G71U1.5R1P50Q130X0.4Z0.1;
G00X0;
G01X10Z-2;
Z-20;
G02U10W-5R5;
G01W-10;
G03U14W-7R7;
G01Z-52;
U10W-10;
W-20;
X50;
G00X80Z80;
M05;
M30;
为了保证零件加工的质量和加工时的安全，我们可以使用斯沃软件进行仿真。
本零件的仿真加工如下图所示：
图4-1零件的对刀图4-2零件表面粗加工
图4-2零件精加工完成
5、加工的预期问题和解决方法
1.加工零件前必须做好准备工作和检查工作，如：
三爪卡盘是否磨损，机床各开关是否失灵，刀补数据是否正确等。
2.编写程序时容易出错，应该多检查几遍。
3.编程坐标系和工件坐标系要一致，输入刀具补偿值时要注意正负号，切削参数选择X向进刀时，要注意切削量，防止崩刀。
4.为了保护好刀具，加工螺纹时要考虑好让刀问题，在高速切削和手动切断的过程中冷却液要对准刀具。
5.装刀时，要加紧刀具，保留适当的刀杆伸出长度，防止撞刀、晃刀。
同时输入的对刀值也要保证一一对应和正确。
6.主意安全，别戴手套。
总结
又一个下雨天，当初初来学校，也是这么个下雨天。
那是的我们还很天真，真心相信以为我们会一直在同一片天空下……可是在这即将毕业的季节里，我却无法找到你们，记得我们曾在聚会上喝醉，记得我们曾互相搀扶着过马路，记得我们一起去别的系部追女孩子，我还记得很多……为何却偏偏忘记了，忘记了我们我想留下的联系方式，忘记了去你家的路，忘记了我们一起抢过的那张板凳……那些带着淡淡天真的同学情啊！
是否就这样，被社会上成熟浪潮连我们的孤岛一起被淹没……而我们却坐上了船，离开了。
我们已经成熟，学习这一切大人们的事情，甚至连思考方式也一起。
我们去了这广阔的社会上，发现学校里那几年每积累多少“食物”，很快就快饿死了。
于是后悔起来，那些年，被我们操蛋的时光。
于是要改变自己，要奋斗。
甚至于，在写这篇论文之前，我都快忘了我还是一个学生。
现在，差不多是属于一天的刚刚开始，再联系上我们曾经驻留过的孤岛，我的鼻间嗅到了那花圃专有的味道，让我想起那些热血没头脑，或者扮酷没人亲的可爱时代。
这让我有种，多年后返回沙滩，见到当时刻下铭言却被海水淹没的石头的那种感觉。
曾经有过多少爱，还有多少满嘴飘的恨，如今早已看淡不放心上。
今天，我将唤来天明，然后在天刚刚亮的时候，转身朝预定的目的地继续前进。
这次的论文，让我有了一次展示自己的机会，但由于个人知识积累及经验上的一些不足，论文中会有不少瑕疵，希望大家见谅。
参考文献
[1]贾亚洲.金属切削机床概论.机械工业出版社.2010年9月第2版
[2]XX网XX百科知识
升级会员 