数控专业毕业论文

第一章 绪 论

1.1 数控加工的概述

1、 数控加工

数控加工，也称之为NC〔Numerical Control〕加工，是以数值与符号构成的信息，控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的开展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点：一是可以极大地提高精度，包括加工质量精度及加工时间误差精度；二是加工质量的重复性，可以稳定加工质量，保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。数控加工具有如下优点：

（1） 提高生产效率；

（2） 需熟练的机床操作人员；

（3） 提高加工精度并且保持加工质量；

（4） 可以减少工装夹具；

（5） 可以减少各工序间的周转，原来需要用多道工序完成的工件， 数控

加工一次装夹完成加工，缩短加工周期，提高生产效率；

（6） 容易进行加工过程管理；

（7） 可以减少检查工作量；

（8） 可以降低废、次品率；

（9） 便于设计变更，加工设定柔性；

（10） 容易实现操作过程的自动化，一个人可以操作多台机床；

（11） 操作容易，极大减轻体力劳动强度

随着制造设备的数控化率不断提高，数控加工技术在我国得到日益广泛的使用，在模具行业，掌握数控技术与否及加工过程中的数控化率的上下已成为企业是否具有竞争力的象征。数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造〔CAD/CAM〕系统的质量。

2 数控

数控是数字控制的简称，英文为Namerical Control,简称NC。是近代开展起来的一种自动控制技术、是用数字化的信息实现机床控制的一种方法。数控机床既是数字控制机床，也是一种装有程序控制系统的机床，该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码指令规定的程序。它是一种灵活通用能够适应产品频繁变化的柔性自动机床。

3 数控系统

数控系统是数字控制系统简称，英文为Numerical Control System.它是自动阅读输入载体上事先给定的数字值，并将其译码，从而使机床动作和加工零件。数控系统包括数控装置，可编程序控制器，主轴驱动及进给驱动装置等局部。

4 数控程序

数控程序或零件是输入数控系统中的，使数控机床执行一个确定加工任务的具有特定代码和编程的一系列指令。

1.2 数控加工工艺的内容

1 选择适合在数控上加工的零件，确定工序内容。

2 分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求、确定加工方案、制定数控加工路线，如工艺的划分、加工顺序的安排，非数控加工工序的衔接等。设计数控加工工序，如工序的划分，刀具的选择，夹具的定位与安装，切削用量确实定，走刀路线确实定。

3 调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择，刀具的补偿。

4 进行数控编程。

5 自动运动使至程序结束。

第二章 零件加工

图2—1 主视图

图2—2 零件成型图

2.1 对零件进行工艺分析

1 如图2.1所示零件由平面、凸台、槽、台阶、孔等组成。 该零件属于平面凸台零件，结构形状对称，尺寸标注齐全，结构要素清晰，工艺性好。零件为铝合金材料，毛胚料为335×135×11mm的板料，尺寸精度符合图纸要求。对零件要求如下：

A 先加工两边的外形327×22， 耳朵的外形。保证1mm的厚度。

B 铣出平面，把四个台阶留出来，保证8mm的厚度，台阶尺寸留下。

C 用键槽刀铣出137×40mm的两个键槽，保证公差要求。因零件下的厚度为1mm，压住会发生变形，进行热处理，需要校正。

D 钻出¢4，¢3的孔，保证粗糙度。

2零件精度要求

零件精度要求是零件工艺性分析的重要内容。通过分析，明确零件的加工要求，为后续加工方法的选择、装夹方式确实定，刀具及切削用量的选择提供依据。 此零件为铝合金材料，精度要求高，应根据用途和尺寸要求来合理加工零件，来到达精度要求。

毛胚的选择和加工余量确实定

在选择毛胚应遵循的原那么是：在保证毛胚质量的前提下，力求选择高效。低本钱，制造周期短的毛胚生产方法。首先由设计人员提出毛胚材料和加工后要到达的质量要求，然后再由工艺人员根据零件图、生产批量、生产本钱、并考虑交货期限及现有可利用的设备，人员和技术水平等选定适宜的毛胚生产方法。

加工余量指毛胚尺寸与零件尺寸之差。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响，余量过大会浪费原材料及机械加工时增加机床、刀具及能源的消耗，余量过小那么不能消除上道工序留下的各种误差，外表缺陷和本工序的装夹误差，易造成废品。因此，应根据影响余量的因素合理确定加工余量，零件加工一般要经多道工序，总加工余量就是每个中间工序加工余量的总和。

（1） 尽可能采用最小的加工余量的总和，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。 （2） 应有足够的加工余量，特别是最后工序，加工余量应能保证得到图纸上所规定的外表粗糙度和精度要求。

（3） 决定加工余量时，应考虑到零件在热处理后的变形，负责可能出现次品，造成浪费。

（4） 决定加工余量时，应考虑被加工零件的大小。零件越大，由切削力、内应力引起的变形会越大，因此加工余量也相应大些。

（5） 数控加工余量不宜过大，特别是粗加工时，其加工余量不宜太大，否那么数控机床高效、高精度的特点难以实现。对于加工余量过大的毛坯，可在普通机床上先安排粗加工工序。

2.3 选择数控机床、 夹量具

1 选择铣床

数控铣床是在一般铣床的根底上开展起来的,两者的加工工艺根本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别.

如图2.3所示，数控铣床一般由数控系统、主传动系统、进给伺服系统、冷却润滑系统等几数控铣床大局部组成：

1、主轴箱 包括主轴箱体和主轴传动系统，用于装夹刀具并带动刀具旋

2、进给伺服系统 由进给电机和进给执行机构组成，按照程序设定的进给速度实现刀具和工件之间的相对运动，包括直线进给运动和旋转运动。

3、控制系统 数控铣床运动控制的中心，执行数控加工程序控制机床进行加工。

4、辅助装置 如液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。

5、机床根底件 通常是指底座、立柱、横梁等，它是整个机床根底。

图

数控立式铣床 FANUC数控系统标准面板

工作台尺寸〔mm〕 300×1000 主轴中心至立柱距离〔mm〕 420

X轴行程〔mm〕 600 工作台最大承重〔kg〕 300

Y轴行程〔mm〕 350 最小设定单位〔mm〕

Z轴行程〔mm〕 450 重复定位精度〔mm〕

主轴转速rpm 200～6000 定位精度〔mm〕

刀柄型式 BT40 主电机〔kw〕 3

进给速度〔mm/min〕 0～8000 机床外形尺寸〔mm〕 2100×2050×2200

T形槽宽〔mm〕 14 机床重量〔kg〕 1850

T形槽间距〔mm〕 80

表2—1 数控立式铣床主要参数

2 选择夹具

铣床夹具中使用最普遍的是机械夹紧机构，这类机构大多数是利用机械摩擦的原理夹紧工件的。如平口虎钳、压板、螺旋机构。该零件为铝制板料材质，选用压板比较适宜，定位时用力不易过大，以防变形。如图2.4。

〔1〕 为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的平安距离，同时要求夹紧机构元件能低那么低，以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。

〔2〕 为保持零件安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标联系。

〔3〕 夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要在加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。

图2.4 零件用压板的装夹

2.4 零件的定位基准和装夹方案

工件的定位是指通过工件上的定位基准和夹具上的定位元件、工作外表之间的配合或接触实现的。在选择工件的定位基准时，应以减少装夹次数为原那么，尽量做到在一定安装中能把零件上所有要加工的外表都加工出来，此零件选用工件底面为定位基准，两侧面为长度方向的定位基准。装夹一次后，应把待加工的面、凸台全部加工出来，来减小加工次数，减小误差。

该零件只能用压板来装夹，零件应屡次装夹才能完成，

〔1〕毛坯方在工作台上，用压板在一侧压住，找正定位，分别把另三个面加工出来，再压到另一侧，把剩下的那一侧加工出来。

〔2〕把零件下面垫两个相同的垫铁，保证平衡，把零件放上去，用四个压板把工件的角压住，压角的下面要有垫铁，防止压板把工件压变形。找正工件，加工上面的凸台、槽，现把327×82×8mm的面加工出来，留下上面的凸台，再把中间的两个通槽137×40mm加工出来，精确尺寸。把中间的两个长凸台上的长槽加工出来，选用合理的刀具加工，保证尺寸。 〔3〕用钻头把4-ø4MM孔加工出来。

(4) 变换装夹方式，把零件侧立起来，加工两个侧面的孔保证尺寸。

2.5 确定切削用量

1、 零件加工时，对同一加工过程选择不同的切削用量会产生不同的切削效果。切削用量是表示机床主体的主运动和进给运动速度大小的重要参数，包括背吃刀量、主轴转速或切削速度和进给量。

〔1〕 背吃刀量：

在“铣床—夹具—零件—材料的允许条件下，尽量选取较大切削深度，以减少走刀次数。如该零件，粗铣外轮廓的深度一次加工到位，厚度为11mm，留余量0.3—m。零件尺寸要求精度的地方，应留出余量，不要一步到位。

〔2〕主轴转速;

主轴转速应根据零件上被加工部位的直径、零件和刀具材料及机床的性能来确定，主轴转速可按下式计算：

n=1000v/πd 〔2-1〕

式中〔2-1〕

n──主轴转速，r/min；

v──切削速度，m/min；

d──零件待加工外表的直径，mm;

(3) 进给量f

进给量指工件每转一周，刀沿进给方向移动的距离〔mm/r〕.粗车一般取0.3—r,精车一般取0.1—

2 结构特点：

外轮廓采用¢10的立铣刀，粗加工留m的精铣余量，零件的凸台327×83×8mm , 键槽 295×2×m的尺寸都应留出0.3—m的余量。粗加工时主轴转速为s=1400r/min、进给量,精加工主轴转速为s=1600r/min、进给速度r。

2.6 刀具选择