数控机床的毕业论文.doc
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1、辽宁石油化工大学顺华能源学院毕业设计(论文)摘 要本设计通过对数控机床、系统、加工工艺与编程进行系统的分析与比较,可以看出现代制造业的重要性,尤其数控加工起着举足轻重的作用。数控机床是现代制造业的关键设备,一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。作为制造业大国,我们更应该注重数控技术,站在时代的前沿。设计运用数控加工工艺与编程的原理,并结合机械制造基础、现代制造系统等知识对数控加工中心加工与编程进行认真的研究与分析。加工工艺、编程方法是本次设计的重点。同时,也注意到数控机床的辅助设备、先进系统给加工与编程带来的方便性。 关键词:数控机床;加工工艺;数控编
2、程AbstractThis design controls the tool machine, system and processes the craft and weaves the analysis and comparisons that the distance carries on the system through a logarithms, can see the importance of appear a manufacturing industry, counting to control to process to rise particularly the prom
3、inent function.The number controls the tool machine is the key equipments of the modern manufacturing industry, a nation counts to control the yield and the technique levelses of the tool machine to represent the manufacturing industry level and competition abilitieses of this nation on a certain de
4、gree.Be the big country of manufacturing industry, we even should pay attention to the number to control the technique, stand in ages of front follow.Design to make use of number to control the principle of process the craft and plait distance, and combine the machine manufacturing foundation, moder
5、n manufacturing system etc. the knowledge logarithms controls to process the center to process with the plait the distance carries on the earnest research and analysises.Process the craft, the plait distance method is the point that this time design.At the same time, also notice the number to contro
6、l the assistance equipments, advanced system of the tool machine to give process and weave convenient sex that distance bring.Keyword:The number controls the tool machine;Process the craft;The number controls to weave the distance 目录第1章 数控机床11.1 数控车床概述11.2 数控车床的构成及分类11.2.1 构成 数控机床一般由下列几个部分组成:11.2.2
7、功能和特点11.2.3数控机床的分类31.3数控机床的特点与发展41.3.1数控机床的特点41.3.2数控机床的发展51.4 车床的布局形式61.5 卧式车床的组成与技术参数71.5.1 数控卧式车床的组成71.5.2 TND360数控车床的技术参数81.6车床的周边机器和装置101.7 车床的加工111.7.1节省调整时间121.7.2操作方便121.7.3 具有程序存储功能12第2章 数控加工与程序编制132.1.数控加工的定义及特点132.1.1数控加工的定义132.1.2数控加工的内容132.2数控加工的工艺设计132.2.1选择并确定零件的数控加工内容。132.2.2对零件图纸进行数
8、控加工工艺性分析。142.2.3数控加工的工艺路线设计。142.2.4数控加工的工序设计。152.2.5数控加工专用技术文件的编写。152.3.程序编制152.3.1数控编程的内容与方法152.3.2数控编程的种类162.3.3数控编程中的有关规则及代码172.4数控车削的程序编制222.4.1数控车床的编程特点222.4.2车削数控系统功能22第3章 数控加工与编程实例263.1轴的加工263.1.1零件介绍263.1.2工艺分析263.1.3变速器轴工艺过程卡和工序卡283.1.4轴程序编制42致谢47参考文献4849第1章 数控机床1.1 数控车床概述 盘类等回转体零件自动地完成内、外圆
9、柱面,圆锥面,圆弧面和直、锥螺纹等工序的切削加工,并能进行切槽、钻、扩和铰等工作。它是目前国内使用极为广泛的一种数控机床,约占数控机床总数的25%。1.2 数控车床的构成及分类1.2.1 构成 数控机床一般由下列几个部分组成:1)主机 是数控机床的主体,包括床身,立柱,主轴,进给机构等机械部件。2)CNC装置 是数控机床的核心,包括硬件和相应的软件。3)驱动装置 是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元,进给驱动单元等。4)数控机床的辅助装置 指数控机床的一些必须的配套部件,用以保证数控机床运行。它包括液压和气动装置,排屑装置,交换工作台,数控转台和数控分度台,还包括刀具及监控检测装置。
10、1.2.2 功能和特点1)主机 主机是数控机床的主体,是用于完成各种切削加工的机械部分与,普通机床不同的是,数控机床的主机结构具有以下特点:A.由于太多的数控机床采用了高性能主轴及伺服传动系统,因此数控机床的机械传动结构得到了简化,传动链较短。B.为了适应数控机床连续地自动加工,数控机床机械结构具有较高的动态刚度,阻尼精度及耐磨性,热变形较小。C.更多的采用高效传动部件,如滚珠丝杠副,直线滚动导轨。2)CNC(computerized numerical control)装置这是数控机床的核心,用于实现输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储,数据的变换,插补运算以及实现各种控制功能。现代数
11、控机床的CNC装置都具备下面一些功能:A 多坐标控制B 实现多种函数的插补。(直线,圆弧,抛物线等)C 代码转换。D 人机对话,手动输入数据,加工程序的输入,编辑及修改。E 加工选择,各种加工循环,重复加工,凹凸模加工,镜象加工等。F 可实现各种补偿功能,进行刀具半径,长度,传动间隙,螺距误差的补偿等。G 实现故障自诊断。H CRT显示,实现图形,轨迹,字符显示。I 联网及通信功能。3) 驱动装置 是数控机床执行机构的驱动部件。普通机床的主轴和进给系统,主要又电机驱动进给箱及主轴箱的齿轮来实现运动和变速。而数控机床主轴和进给则是由数控装置发出进给指令,通过电气或电液伺服系统实现的。当几个进给轴
12、实现了连动时,可以完成点位,直线,平面曲线或空间曲面的加工。一般来说,数控机床的伺服驱动,要求有较好的快速响应性能,能灵敏而准确的跟踪由数字控制发送来的数字指令信号。4)数控机床的辅助装置 它是保证数控机床功能充分发挥所需要的配套部件。由于这些配套装置包括的面很广,有电器液压,气动元件及系统,冷却,排屑,防护润滑,照明储运等一系列装置,它对开发数控机床本身的功能具有很大的作用,因此受到各产业部门的重视,发展极为迅速。1.2.3数控机床的分类目前,为了研究数控机床,可从不同的角度对数控机床进行分类。1)按控制系统的特点分类A点位控制数控机床 对于一些孔加工用数控机床,只要求获得精确的孔系坐标定位
13、精度,而不管从一个孔到另一个孔是按照什么轨迹运动,如坐标钻床,坐标镗床及冲床等,就可以采用简单而价格低廉饿点位控制系统。B直线控制数控机床 某些数控机床不仅要求具有准确定位的功能,而且要求从一点到另一点之间按直线移动,并能控制位移的速度,因为这一类型的数控机床在两点间移动时,要进行切削加工,所以对于不同的刀具和工件,需要选不同的切削用量及进给速度。这类机床有数控镗床,数控车床,加工中心等。2)服系统类型分类A 开环伺服系统数控机床 这是一种比较原始的数控机床,这类机床的数控将零件的程序处理后,输出数字指令信号给伺服系统,驱动机床运动,没有来自位置传感器的反馈信号,最典型的系统就是采用步进电机的
14、伺服系统。这类机床较为经济,但是速度和精度较低。B 闭环伺服系统数控机床 这类机床可以接受插补器的指令,而且随时接受工作台端测得的实际反馈信号进行比较,并根据其差值不断的进行误差修正,这类机床可以消除由于传动部件制造中存在的精度误差给工件加工带来的影响。C 半闭环伺服系统数控机床 大多数数控机床好似半闭环伺服系统,将测量元件从工作台移动到电机端头或丝杠端头,这种系统的闭环环路内不包括丝杠,螺母副及工作台,因此可以获得稳定的控制特性,而且由于采用了高分辨率的测量元件,可以获得比较满意的精度或速度。3)按数控装置类型分类A硬件式数控机床 这是早期的数控机床,数控装置中的输入运算,插补运算以及控制功
15、能均由集成电路或晶体管的器件组成, 一般来说,不同的数控机床都需要专门设计不同的逻辑电路,这类数控机床的数控装置通用性差,因其全部有硬件组成,所以功能和灵活性较差。B软件式数控机床 70年代中期,随着电子技术的发展,芯片的集成度越来越高,利用中大规模及超大规模的集成电路,组成CNC装置成为可能,采用这一类装置的数控机床,其主要功能几乎全由软件来实现,对于不同的数控机床,只要编制不同的软件几可以实现,而硬件几乎可以通用,这就为硬件的大批量生产提供了条件,批量生产有利于保证产品的质量,缩短生产周期,降低生产成本,所以现代数控机床,都采用CNC装置。1.3数控机床的特点与发展1.3.1数控机床的特点
16、数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用,因为它具有如下特点:1)适应性强 数控机床是按照加工零件的数控程序进行自动加工的,当改变加工零件时只需要改变数控程序,不必更换大量的专用工艺设备,因此,能适应从简单到复杂型面的零件的加工,而且生产准备周期短,有利于产品的更新换代。 2)高效率,高精度,质量稳定 与普通机床比,数控机床可以采用较大的切削用量,有效的节省了机动时间,还具有自动换速,自动换刀和其他辅助操作功能,使辅助时间大为缩短,而且无须工序之间的检验与测量,生产效率大为提高,同时,由于数控机床本身的精度较高,还可以利用软件进行误差补偿,又避免了人为的误差,因此不但加工精度高而且质量稳定。3
17、) 工序集中,一机多用,经济效益高 在普通的单工序加工的数控机床基础上发展起来的数控加工中心,具有自动换刀及工位转换功能,可进行钻,镗,铰攻丝等加工,在一次装夹下,能够完成复杂零件中面槽,孔腔,外壳和整体结构件的绝大多数甚至全部加工,可以替代数台普通机床,降低装夹误差和夹具数量,减少工序的辅助时间和附加成本,提高经济效益。1.3.2数控机床的发展随着科学技术的发展,制造技术的进步,以及社会对产品多样化的需求愈加强烈,产品的更新换代加速,产品品种多样化,中小批量的生产的比重明显增加,要求现代数控机床成为一种新的高效率,高质量,高柔性和低成本的新一代制造设备,满足市场需求,同时,为满足机械工业向更
18、高层次发展,为柔性制造单元(FMC),柔性制造系统(FMS)以及计算机集成制造系统(CIMS)提供基础设备,现代数控机床正向更高的速度,更高精度,更高可靠性及完善的功能发展。1)实现长时间地,连续地自动加工。2)向高速度,高精度发展。3)提高数控机床的利用率及生产效率。4)提高数控机床的可靠性。5)具有很好的操作性能。6)采用自动程序编制技术,具有人机对话功能。7)具有强功能的内装或机床可编程控制器。8)具有更高的通讯功能。1.4 车床的布局形式数控车床布局形式受到工件尺寸、质量和形状;机床生产率;机床精度;操纵方便运行要求和安全与环境保护的要求的影响。随着工件尺寸、质量和形状的变化,数控车床
19、的布局可有卧式车床、落地式车床、单立柱立式车床、双立柱立式车床和龙门移动式立式车床的变化。随着生产率要求的不同,数控车床的布局可以产生单主轴单刀架、单主轴双刀架、双主轴双刀架等不同的结构变化。随着机床精度的不同,数控车床的布局要考虑到切削力、切削热和切削振动的影响。要使这些因素对精度影响最小,机床在布局上就要考虑到各部件的刚度、抗振性和在受热时使得热变形的影响在不敏感的方向。如卧式车床主轴箱热变形时,随着刀架的位置不同,对尺寸的影响不同。由此可看出,在卧式数控机床布局中,刀架和导轨的布局已成为重要的影响因素。刀架位置和导轨的位置较大地影响了机床和刀具的调整、工件的装卸、机床操作的方便性,以及机
20、床的加工精度,并且考虑到排屑性和抗振性,导轨宜采用倾斜式。由于对安全的要求和环境的保护,数控机床上采用了防护罩,可将机床加工区全部封闭起来。1.5 卧式车床的组成与技术参数1.5.1 数控卧式车床的组成 数控卧式车床主要是加工轴类零件和直径不太大的盘类零件。它是应用数量最大的数控车床种类。为了适应右手操作的习惯,主轴箱布置在左上部。以国内数控车床TND360(编号为CK6136)为例。TND360数控车床由以下几部分组成:1)主轴箱 固定在床身的最左边,在数控操作面板之后。主轴箱中的主轴上通过卡盘等夹具装夹工件。主轴箱的功能是支承主轴并传动主轴,使主轴带动工件按照规定的转速旋转,以实现机床的主
21、运动。2)机械式转塔刀架 转塔刀架是由刀架换刀机构和刀盘组成。刀盘用于刀具的安装。刀盘的背面装有端面齿盘,用于刀盘的定位。转塔刀架的换刀机构是实现刀盘的开定位、移动换刀位、定位和夹紧的传动机构。要实现刀盘的转动换刀,就要使刀盘的定位机构脱开后,才能进行转动。当转动到位后,刀盘要定位并夹紧,才能进行加工。安装在机床的刀架滑板上,在它上面可安装8把刀具,加工时可实现自动换刀。刀架的作用是装卡车刀、孔加工刀具及螺纹刀具,并在加工时能准确迅速选择刀具。3)刀架滑板 刀架滑板由纵向(Z向)滑板和横向(X向)滑板组成。纵向滑板安装在床身导轨上,沿床身实现纵向(Z向)运动;横向滑板安装在纵向滑板上,沿纵向滑
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