偏心锁紧机构 毕业设计Word文档格式.docx
《偏心锁紧机构 毕业设计Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《偏心锁紧机构 毕业设计Word文档格式.docx（40页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
1958年起步
20世纪60年代末70年代初—研制出一些晶体管式数控系统
1985年进入实用阶段
1986—1990年数控机床大发展时期
1991年300多种
1.1.3数控技术发展趋势
1）高可靠性
①提高元器件和系统的可靠性
②采用抗干扰技术，提高数控系统对环境的适应能力
③使数控系统模块化、通用化和标准化
④提高自诊断及保护功能
2）高柔性化
柔性：
指机床适应加工对象变化的能力
3）高精度化
①利用数控系统的补偿功能
②采用高分辨率，高响应性的绝对位置传感技术
③提高数控机床机械本体中基础大件的结构刚性和热稳定性
4）高速度化
①机械方面：
提高切削速度和减少辅助时间
②数控系统：
CPU
5）复合化
①工序复合化
②功能复合化
6）制造系统自动化
1.2数控机床的组成
1.2.1计算机数控装置（CNC装置）
计算机数控装置是计算机数控系统的核心。
其主要作用是根据输入的零件加工程序或操作命令进行相应的处理，然后输出控制命令道相应的执行部件（伺服单元，驱动装置和PLC等），完成零件加工程序或操作所要求的工作。
所有这些都是在CNC装置的协调控制及合理组织下，使整个系统都有条不紊的工作。
它主要由计算机系统，位置控制板，PLC接口板，通信接口板，扩展功能模块以及相应的控制软件等组成。
1.2.2伺服单元，驱动装置和监测装置
伺服单元和驱动装置包括主轴伺服驱动装置，主轴电动机，进给伺服驱动装置及进给电动机。
测量装置是指位置和速度测量装置，它实现主轴控制，进给速度闭环控制和进给位置闭环控制的必要装置。
主轴伺服系统的作用实现零件加工的切削运动其控制量为速度，特点是能灵敏，准确地实现CNC装置的位置和速度指令。
1.2.3控制面板
控制面板又称为操作面板，是操作人员与数控机床（系统）进行信息交换的工具。
操作人员可以通过它对数控机床进行操作，编程，调试或对机床参数进行设定和修改，也可以通过它了解或查询数控机床的运行状态。
它是数控机床的一个输入输出部件，主要由按钮站，状态灯，案件阵列（功能与计算机键盘一样）和显示器等部分组成
1.2.4控制介质与程序输入输出设备
控制介质是记录零件加工程序的媒介，是人与机床建立联系的介质。
程序输入输出设备是CNC系统与外部设备进行信息交互的装置，其作用是将记录在控制介质上的零件加工程序输入CNC系统，或将已调试好的零件加工程序通过输出设备存放或记录在相应的介质上。
目前数控机床常用的控制介质和程序输入输出设备是磁盘和磁盘驱动器等
此外，现代数控系统一般可以利用通信方式进行信息交换。
这种方式是实现CAD（计算机辅助设计）/CAM（计算机辅助制造）的集成，FMS（柔性制造系统）,CIMS（计算机集成制造系统）的基本技术。
目前在数控机床上常用的通信方式有：
串行通信
自动控制专用接口
网络技术
1.2.5PLC（可编程序控制器），机床I/O（输入/输出）电路和装置
PLC用于进行与逻辑运算、顺序动作有关的I/O控制，它由硬件和软件组成。
机床I/O电路和装置是用于实现I/O控制的执行部件，由继电器、电磁阀、行程开关、接触器等组成的逻辑电路。
它们共同完成以下任务：
接受CNC的M、S、T指令，对其进行译码并转换成对应的控制信号，控制辅助装置完成机床的开关动作；
接受操作面板和机床传送来的I/O信号，送给CNC装置，经处理后，输出给指令控制CNC系统的工作状态和机床的动作。
1.2.6机床本体
机床本体是数控系统的控制对象，是实现加工零件的执行部件。
它主要由主传动部件（主轴、主传动机构）、进给运动部件（工作台、托板及相应的传动机构）、支承件（立柱、床身等）以及特殊装置、自动工件交换（APC）系统、自动刀具交换（ATC）系统和辅助装置（如冷却、润滑、排屑、转位和夹紧装置等）组成。
1.3数控机床的工作原理
1.3.1数控加工过程
与传统加工比较，数控加工与普通机床加工方法与内容上有许多相似之处，不同点主要表现在控制方式上。
以机械加工为例，用普通机床加工零件时，工序的安排、机床运动的先后次序、走刀线路及有关切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑和确定的，而且是用手工操作方式来进行控制的。
操作者总是根据零件和工序卡的要求，在加工过程中不断改变刀具与工件的相对运动轨迹和加工参数（位置、速度等），使刀具对工件进行切削加工，从而得到所需要的合格零件。
如果采用自动车床，仿形车床和仿形铣床加工，虽然也能达到对加工过程的自动控制目的，但其控制是通过预先配置的凸轮、挡块及靠模来实现的。
而在CNC机床上，传统的人工操作均被数控系统的自动控制所取代。
其工作过程是：
首先要将被加工的零件图上的几何信息和工艺信息数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴速度和进给速度的变换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，按规定的代码和格式编成加工程序，然后将该程序送入数控系统。
数控系统则按照程序的要求，先进行相应的运算、处理，然后发出控制命令，使各坐标轴、主轴以及辅助动作相互协调，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。
1.3.2数控加工中的数据转换过程
（1）译码
译码程序的主要功能就是将用文本格式（通常用ASC
码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所需要的数据结构（格式），该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。
它主要包括：
X、Y、Z等坐标值，进给速度，主轴转速，G代码，M代码，刀具号，子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。
（2）刀补处理（计算刀具中心轨迹）
为方便编程，零件加工程序通常是按零件轮廓或按工艺要求设计的进给路线编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心（准确地说是刀位点）轨迹因此在加工前必须将编程轨迹变换成刀具中心的轨迹。
刀补处理就是完成这种转换的处理程序
（3）插补计算
数控编程提供了刀具运动的起点、终点和运动轨迹，而刀具怎么从起点沿运动轨迹走向终点则由数控系统的插补装置或插补软件来控制。
该程序以系统规定的插补周期
定时运行，它将由各种线性（直线、圆弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在
内的位移指令（
），并送给进给伺服系统，实现成形运动。
（4）PLC控制
CNC系统对机床的控制分为对各坐标轴的速度和位置的“轨迹控制”和对机床动作的“顺序控制”或称“逻辑控制”。
后者是指在数控机床运行过程中，以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器、等开关信号状态为条件，并按预先规定的逻辑关系对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，液压、冷却、润滑系统的运行等进行控制，PLC控制就是实现上述功能的模块
通过所述，数控机床加工原理就是讲预先编好的加工程序以数据的形式输入数控系统，数控系统通过译码、刀补处理、插补计算等数据处理和PLC协调控制，最终实现零件的自动化加工。
1.4数控机床的特点与分类
1.4.1数控机床的特点
与通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点：
加工精度高，质量稳定，现在一般的数控机床的精度都能达到0.001mm
能完成普通机床难以完成的加工或根本不能加工的复杂零件的加工。
生产效率高，数控机床的主轴转速，进给速度和快速定位速度高，通过合理选择切削参数，可充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间，不仅加工过程稳定，而且能保证加工效果的高精度。
而且不需要在加工过程中进行测量检查，就能连续的完成整个加工过程，减少辅助动作时间和停机时间
柔性高，通用性强
有利于制造技术向综合自动化方向发展。
数控机床是机械加工自动化的基础设备之一，当今以数控机床为基础建立起来的FMC,FMS,CIMS等综合自动化系统使机械制造的集成化，自动化和智能化得以逐步实现。
功能丰富。
CNC系统不仅能控制机床的运动，而且还对机床进行全面的监控，自诊断报警，通信管理等。
减少人工劳动强度，改善劳动条件，实现一人多机操作
不足：
初期投资大，维修维护难度大，同时对操作人员的技术水平要求较高。
1.4.2按工艺用途分类
（1）普通数控机床
为了不同的工艺需要，与传统的通用机床一样，有数控车、铣、钻、磨及镗床等，而且每一类都有好多品种。
这类机床的工艺性能与通用机床相似，所不同的是它们能自动的加工精度较高、形状更复杂的零件。
（2）数控加工中心
数控加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床。
典型的机床有镗铣加工中心和车削加工中心
（3）多坐标数控机床
有些复杂形状的零件，用三坐标数控机床无法完成加工，需要三个以上的坐标的合成运动才能加工出来所需要的曲面形状，于是出现多坐标联动的数控机床，其特点是数控装置同时控制多坐标的联动，现在常用的有4、5、6坐标联动的数控机床
（4）数控特种加工机床
包括数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控激光切割机床
1.4.3按控制运动的方式分类
（1）点位控制数控机床：
它是指能控制刀具相对于工件的精确定位控制系统,而在相对运动的过程中不能进行任何加工。
通过采用分级或连续降速，低速趋近目标点，来减少运动部件的惯性过冲而引起的定位误差。
（2）直线控制数控机床:
它是指控制机床工作台或刀具以要求的进给速度，沿平行于某一坐标轴或两轴的方向进行直线或斜线移动和切削加工的机床。
这类数控机床要要求具有准确的定位功能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半径和长度的补偿功能以及主轴转速控制的功能。
现代组合机床也算是一种直线运动控制数控机床。
（3）轮廓控制的数控机床:
它是指能实现两轴或两轴以上的联动加工，而且对各坐标的位移和速度进行严格的不间断控制，具有这种控制功能的数控机床。
现代数控机床大多数有两坐标或以上联动控制、刀具半径和长度补偿等等功能。
按联动轴数也可分两轴联动、两轴半、三轴、四轴、五轴联动等。
随着制造技术的发展，多坐标联动控制也越来普遍
1.4.4按进给伺服系统类型分类
由数控装置发出脉冲或电压信号，通过伺服系统控制机床各运动部件运动。
数控机床按进给伺服系统控制方式分类有三种形式：
开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
开环数控机床
这种控制系统采用步进电机，无位置测量元件，输入数据经过数控系统运算，输出指令脉冲控制步进电机工作，如图1-1所示，这种控制方式对执行机构不检测，无反馈控制信号，因此称之为开环控制系统。
开环控制系统的设备成本低，调试方便，操作简单，但控制精度低，工作速度受到步进电机的限制。
图1.1开环控制系统
闭环数控机床
这种控制系统绝大多数采用伺服电机，有位置测量元件和位置比较电路。
如图1-2所示，测量元件安装在工作台上，测出工作台的实际位移值反馈给数控装置。
位置比较电路将测量元件反馈的工作台实际位移值与指令的位移值相比较，用比较的误差值控制伺服电机工作，直至到达实际位置，误差值消除，此称之为闭环控制。
闭环控制系统的控制精度高，但要求机床的刚性好，对机床的加工、装配要求高，调试较复杂，而且设备的成本高。
图1.2闭环控制系统
半闭环控制系统
这种控制系统的位置测量元件不是测量工作台的实际位置，而是测量伺服电机的转角，经过推算得出工作台位移值，反馈至位置比较电路,与指令中的位移值相比较，用比较的误差值控制伺服电机工作。
这种用推算方法间接测量工作台位移，不能补偿数控机床传动链零件的误差，因此称之为半闭环控制系统。
半闭环控制系统的控制精度高于开环控制系统，调试比闭环控制系统容易，设备的成本介于开环与闭环控制系统之间。
图1.3半闭环控制系统
1.4.5按数控系统的功能水平分类
将机床分为高、中、低挡（经济型）数控机床见下表1.1
功能
抵挡
中档
高档
分辨率
10
1
0.1
进给速度
8
15
24
100
驱动轴数（轴）
开环
半闭环或闭环直流或交流伺服系统
通信功能
2
3
4
5
显示功能
一般无
RS-232或DNC接口
可有MAP通信接口，有联网能力
内装PLC
无
有
有较强的PLC
主CPU
8位、16位
32位或32位以上的多CPU
1.5数控编程
数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。
在数控机床加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；
然后然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正转与反转、切削液的开关、变速。
换刀等）按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质（或称程序载体）上；
最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。
因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全部过程为零件加工程序的编制。
1.5.1数控编程一般分为手工编程和自动编程两种
（1）手工编程
手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工完成的。
对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程即及时又经济，因而手工编程仍被广泛的应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。
但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等平面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床的加工情况，影响数控机床的开动率。
此时必须用自动编程的方法编制程序。
（2）自动编程
自动编程有两种：
APT软件编程和CAM软件编程APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。
在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外（有些自动编程系统能确定最佳的加工工艺参数），其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作数控介质、程序检验等各项工作均有计算机自动完成。
编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。
CAM软件是将加工零件以图形的形式输入计算机，有计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。
自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。
第二章偏心锁紧组件的数控加工工艺与编程
2.1左侧轴工艺分析
2.1.1零件图样分析
图2.1左侧轴零件图
根据零件左侧轴分析出该工件的加工平面为xz平面，加工轮廓较为复杂，由孔、螺纹、倒角和直线（即外轮廓）构成工件轮廓的各几何元素条件充分，由图样标注的尺寸可见图样易于进行数学处理，尺寸基准统一（由中心相对两边对称标注），建立坐标系明确。
本图样加工内孔时对刀具半径尺寸有一定的要求，根据图样确定钻孔直径为Ф26mm，内槽刀宽度为4mm。
该材料为45钢，由此我们可以确定相应的工艺参数。
2.1.2确定工序及工步
由于左侧轴形状尺寸和位置尺寸均标注公差要求，且对A,B面平行度要求较高，表面粗糙度为
通孔的表面粗糙度为
，要求难度较高，故加工顺序可作如下安排：
（1）左侧端面切削
先安装车刀并对刀，留5mm厚度以便于端面切削，切削厚度为5mm的端面。
（2）车外轮廓
粗车外轮廓，留0.50mm单边余量，长度为65.5mm;
精车外轮廓
（3）切断零件
换刀切断零件
（4）调头装夹
对刀，进行端面切削和倒角
（5）加工工艺孔
安装Ф15的钻头并对刀，设置刀具参数，钻孔
（6）内孔加工
换内孔镗刀并对刀，设置刀具参数，粗镗孔，留0.50mm单边余量，精镗孔
2.1.3确定安装定位方案
用三抓卡盘加紧零件，先加工左侧面，再切断工件；
调头装夹，先进行端面切削，再钻孔，用内孔镗刀等刀具加工内孔
2.1.4选择刀，量具
由图样分析，T1为90°
外圆车刀，T2为宽5mm的切断刀，T3为内孔镗刀，T4为宽4mm内切槽刀，T5为内孔螺纹刀，T6为Ф15mm的钻头。
加工刀具的确定如下表所示
表2.1左侧轴刀具卡片
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
T01
硬质合金90°
外圆车刀
外轮廓
T02
宽5mm的切断刀
端面
T03
内孔镗刀
镗内孔
T04
宽4mm内切槽刀
孔内槽
T05
内孔螺纹刀
孔内螺纹
T06
Ф15mm的钻头
钻中心孔
2.1.5确定工艺参数
（1）背吃刀面
它主要根据机床，夹具，工件和刀具的刚性决定。
在允许的条件下，最好一次性切除余量，以提高加工效率，这里选择一次切除余量（即5.0mm）
（2）主轴转速n
根据允许的切削速度v选取转速
式中，D为刀具直径（mm），v由刀具寿命决定。
90°
外圆车刀速度为n1=500r/min
Ф15mm的钻头选用n2=400r/min
内孔镗刀的速度选用n3=500r/min
槽刀的速度选用n4=300r/min
内切槽刀速度选为n5=300r/min
2.1.6程序编制
O0001
N10T010190°
N20G00X150Z100
N30M03S500
N40G90G95G00X60Z5
N50G71U2R0.5
N60G71P70Q120U0.5F0.2
N70G01X26F0.1S1000
N75Z0
N80X26Z-1
N90Z-12
N100X36
N110X38Z-13
N120Z-60.5
N130G70P70Q120
N140G00X150Z100
N150T0202换宽度为4mm的切断刀
N160M03S300
N170G00X60Z-58
N180G01X0F0.05
N190X60F200
N200G00X150Z100
N210M05
N220M02
调头装夹，手动钻Ф15mm的中心孔
O0002
N10T0101换90°
N20M03S500
N30G90G95G00X40Z5
N40G71U1.5R0.5
N50G71P60Q80U0.4F0.2
N60G01X37F0.1S1000
N70Z0
N80X38Z-1
N90G70P60Q80
N100G00X150Z100
N110M05
N120T0303换内孔镗刀，粗镗内孔
N130M03S500
N140G00X25Z5
N150G71U1R0.5
N160G71P170Q230U-0.4F0.2
N170G01X34F0.1S1000
N180Z0
N190X32Z-1
N200Z-7
N210X28Z-8.5
N220Z-25
N225X20
N226Z-30
N230X25
N240G00Z100X150
N250M05
N260T0303精镗内孔
N270M03S500
N280G00X34Z5
N290G70P170Q230
N300G00X150Z100
N310M05
N320T0404换内切槽刀
N330M03S400
N340G90G95G00X25Z5
N350G01Z-25F0.2
N360X32F0.05
升级会员 