端盖零件的数控加工及工艺分析

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综合实训报告

端盖零件的数控加工及工艺分析

学 校 名 称

班 级 08秋数控技术（机电方向）

姓 名

学 号

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目 录

一、摘要………………………………………………………………………………3

二、概述………………………………………………………………………………4

2.1 数控机床的特点………………………………………………………………4

2.2 数控机床的发展趋势…………………………………………………………4

三、加工前的准备……………………………………………………………………5

3.1加工步骤………………………………………………………………………5

3.2工序划分的主要原则…………………………………………………………5

3.3数控机床的选择………………………………………………………………5

3.4装夹方式和夹具的选择………………………………………………………6

3.5刀具的选择……………………………………………………………………6

3.6切削用量………………………………………………………………………7

3.7 确定定位基准……………………………………………………………… 8

四、数控加工……………………………………………………………………… 9

4.1 加工工艺决策……………………………………………………………… 9

4.2 零件图形…………………………………………………………………… 9

4.3 加工刀具…………………………………………………………………… 10

4.4 加工工序…………………………………………………………………… 11

4.5加工程序………………………………………………………………………16

五、致谢 ……………………………………………………………………………23

六、参考文献 ………………………………………………………………………24

2 一、摘 要

数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求，编制出以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和工具的相对运动，使之加工出合格零件的方法。

本文主要采用FANUC系统对零件进行数控编程加工。首先是对工件进行加工工序的确定，并且进行工艺分析，装夹方式的选择，切削用量的确定。再对刀具进行了选择。然后就工艺路线进行编程加工。

数控机床是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备,是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控铣床的加工编程技术尤为重要。

关键词：数控技术、数控编程加工、精度

3 二、 概述

2.1数控机床的特点

数控机床是指应用了数控技术对其加工过程进行自动控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床，因此也称做NC 机床。由于现代数控系统是通过计算机进行控制的，因此，将数控机床又称为CNC机床。数控机床作为一种新型的自动化机床、在具有高自动程度的同时还具有广泛的通用性。

这是因为数控机床都具有以下一些共同的优点：

（1）适应范围广

数控机床通过执行已编制好的加工程序来控制机床执行机构，对零件进行自动加工。当加工对象的尺寸或局部形状变化时，只需对零件加工程序进行修改；当改变加工对象时，只需重新编制一个数控加工程序。因此数控机床可适应多种不同零件的加工。

（2）生产准备周期短

在数控机床上加工新的零件，大部分准备工作是针对零件的工艺分析和编制数控加工程序，而不是去准备钻模、镗模及其他的专用工具、夹具等工艺装备，这样大大缩短了生产准备时间。

（3）工序高度集中

在数控机床上加工，特别是在带有自动换刀系统的数控机床上加工，往往是工件一次装夹后，完成尽可能多的加工内容。这样就可以减少机床、夹具的数量和因重复装夹定位造成的误差，同时还能够缩短工序转换、等待和装夹等辅助加工时间。

（4）生产效率和加工精度高

数控机床在加工时可以采用较大的切削用量。特别是一些重切数控机床，其切削用量可以是普通金属切削机床常用量的十几倍。同时，数控机床还具有相当高的加工精度和质量稳定性。这主要是有机电结合的设计特点所决定的，首先是在结构上引入了滚珠丝杠螺母机构和各种消除间隙结构等，是机械传动的误差尽可能小；其次是采用了软件精度补偿技术，对机械传动误差进行补偿；第三是用程序控制加工，减少了人为因素对加工精度的影响。这些措施不仅保证了较高的加工精度，同时还保证了较高的质量稳定性。

（5）能完成复杂型面的加工

数控系统不仅可以控制机床多个轴的运动，而且能驱动多个轴联动，使刀具在三维空间中能实现任意的轨迹运动，使得许多在普通机床上无法完成的复杂型面的加工成为可能。

（6）有利于生产管理的现代化

在数控机床上加工零件，能准确地计算加工工时和费用，其工序高度集中，

4 节省了工装夹具、简化了中间检验工序、减少了半成品的管理环节，有利于实施现代化的生产管理模式。同时，数控机床使用了数字信息控制，为计算机辅助设计、制造及实现生产过程的计算机管理与控制奠定了良好的基础。

2.2数控机床的发展趋势

随着社会的多样化需求及相关技术的不断进步，数控机床也向着更广的领域和更深的层次发展。当前，数控机床的发展主要呈现出如下趋势：

2．2.1 高速化

随着汽车、国防、航空、航天等工业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，对数控机床加工的高速化要求越来越高。

（1）主轴转速：机床采用电主轴（内装式主轴电机），主轴最高转速达200000r/min；

（2）进给率：在分辨率为0.01μm时，最大进给率达到240m/min且可获得复杂型面的精确加工；

（3）运算速度：微处理器的迅速发展为数控系统向高速、高精度方向发展提供了保障，开发出CPU已发展到32位以及64位的数控系统，频率提高到几百兆赫、上千兆赫；

（4）换刀速度：目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右，高的已达0.5s。德国Chiron公司将刀库设计成篮子样式，以主轴为轴心，刀具在圆周布置，其刀到刀的换刀时间仅0.9s。

2．2.2高精度化

数控机床精度的要求现在已经不局限于静态的几何精度，机床的运动精度、热变形以及对振动的监测和补偿越来越获得重视。

2．2.3功能复合化

复合机床的含义是指在一台机床上实现或尽可能完成从毛坯至成品的多种要素加工。采用复合机床进行加工，减少了工件装卸、更换和调整刀具的辅助时间以及中间过程中产生的误差，提高了零件加工精度，缩短了产品制造周期，提高了生产效率和制造商的市场反应能力，相对于传统的工序分散的生产方法具有明显的优势。

2．2.4 高可靠性

数控机床与传统机床相比，增加了数控系统和相应的监控装置等，应用了大量的电气、液压和机电装置，易于导致出现失效的概率增大；工业电网电压的

5 波动和干扰对数控机床的可靠性极为不利，而数控机床加工的零件型面较为复杂，加工周期长，要求平均无故障时间在2万小时以上。为了保证数控机床有高的可靠性，就要精心设计系统、严格制造和明确可靠性目标以及通过维修分析故障模式并找出薄弱环节。

2．2.5多媒体技术的应用

多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力，因此也对用户界面提出了图形化的要求。合理的人性化的用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。

三、加工前的准备

3．1加工步骤

在自动编程过程中，加工工艺决策是加工能否顺利完成的基础，必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，选择最佳的加工方法、合理划分加工阶段、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线，最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。

3.2工序划分的主要原则

1、保证加工质量；

2、合理使用设备；

3、先粗后精。

4、先主后次。

5、先基准后其他。

6、尽量减少换刀次数

3.3数控机床的选择

通过零件图样分析可知该端盖的材料为铸铁，毛坯为铸件。该工件结构简单，但端面圆跳动要求较高，该零件中间的内腔孔径粗糙度要求较高，零件的周边和外部基本上不需要加工，加工主要是孔的尺寸精度和表面粗糙度。Φ60外圆和Φ75外圆，周边为115X115的面要求端面圆跳动较高。

通过零件的工艺分析可知，确定该零件在立式加工中心上加工。根据零件外形尺寸及图纸的要求，选定XH714型立式加工中心来进行加工。

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3.4装夹方式和夹具的选择

3.4.1．夹具的选择

数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：

1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。

2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。

3.4.2．夹具的类型

数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。

数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：平口钳。

3.4.3．工件装夹方法的选择

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：

1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。

通过分析，该端盖零件形状较简单，尺寸较小，但加工面与加工面之间的圆跳动要求较高。故选用通用台钳，三爪卡盘，数控分度工作台，工装，尾座，螺栓等。

3.5 刀具的选择

3.5.1选择数控刀具的原则

刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工