数控数控机床刀具的选用及加工工艺和数控技术的发展方向.doc
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1、25西安交通大学继续教育学院毕业论文目录摘要.1前言.3第一章 数控概述51.1.数控机床简介51.2.数控机床特点51.3.数控机床的组成51.4.数控机床发展趋势6第二章 数控刀具的选用9第三章 数控加工及工艺分析17 3.1.数控加工工艺概念173.2.数控加工工艺过程173.3.数控加工工艺内容173.4.工序与工布的划分17第四章 数控机床的技术发展19结 论21致 谢23参考文献2525 摘 要数控技术是先进制造技术的基础,它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备,数控机床是典型的机电一体化产品。数
2、控机床代表一个民族制造工业现代化的水平,随着现代化科学技术的迅速发展,制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。本文主要讨论数控车床的概述,数控机床刀具的选用及加工工艺和数控技术的发展方向。主要内容有关于数控机床的概述、数控机床的特点及组成和数控机床的发展趋势,数控机床刀具的特点及其选择、零件加工工艺分析过程及内容、工序及工步的划分以及数控机床的发展等。关键字:数控技术,机床,刀具,加工工艺前 言毕业设计(论文)是学生在导师指导下,就其某一学术课题在实验性、理论性或观察上具有新的科学研究成果或创新见解和知识的科学记录;或是某种已知原理应用于实际中取得新进展的科学
3、总结。毕业设计(论文)应能表明确已较好地掌握了本专业的基础理论、专门知识和基本技能,并具有从事科学研究工作 或者担负专门技术工作的能力。现代制造技术的发展及数控加工设备的广泛使用,极大地推动了切削技术的进步。随着生产加工过程数控化和自动化的需要,对金属切削刀具提出了高可靠度、高精度、长寿命、快速转位更换、断屑良好等更高要求。自80年代以来,可转位不重磨刀具已被各国广泛应用,但是可转位不重磨刀片及刀具CAD/CAM 技术的应用和发展,使刀具结构设计及切削部分的形状种类变得十分繁多,给机械加工和刀具设计人员合理选择刀具带来一定困难。同时,刀片型号的增加也给刀片采购和销售带来不便,为用户快速、高效及
4、正确选择刀具增加困难。为使企业对市场需求迅速做出响应,在切削加工中,快速高效选择刀具成为切削加工系统的客观需求。根据不同加工特征,自动选择所需刀具对实现高度自动化切削加工或无人加工具有十分重要的意义。第一章、数控概述1.1. 数控机床简介数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。数控机床种类繁多,由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作,主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工,具
5、有高精度、高效率、高柔性化等综合特点,适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。1.2.数控机床特点数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成,它是数控机床的大脑。与普通机床相比,数控机床有如下特点:1、加工精度高,具有稳定的加工质量;2、可进行多坐标的联动,能加工形状复杂的零件;3、加工零件改变时,一般只需要更改数控程序,可节省生产准备时间;4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量,生产率高(一般为普通机床的35倍);5、机床自动化程度高,可以减轻劳动强度;6、对操作人员的素质要求较高,对维修人员的技术要求更高。1.3.数控机床的组成数控机床一般由下列几个部分组成:1、主机,
6、他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。2、数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于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。3、驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。4、辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、
7、润滑、照明、监测等。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头,还包括刀具及监控检测装置等。5、编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。1.4.数控机床发展趋势高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势,近几年来,在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在以下方面。1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步,复合加工技术日趋成熟,包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合,车磨复合,成形复合加工、特种复合加工等,复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡,完全加工”等理念正在被更多人接受,复合加工
8、机床发展正呈现多样化的态势。2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破,在数控系统的性能上得到了较多体现。如:自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段,智能化提升了机床的功能和品质。3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用,使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔
9、性生产线已经开始应用。4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级(0.01mm)提升到目前的微米级(0.001mm),有些品种已达到0.05m左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工,精度可稳定达到0.05m左右,形状精度可达0.01m左右。采用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级(0.001m)。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术,提高机床加工的几何精度,降低形位误差、表面粗糙度等,从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。5、功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展
10、,并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置,高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机,高性能的直线滚动组件,高精度主轴单元等功能部件推广应用,极大的提高数控机床的技术水平。 第二章、数控刀具的选用2.1 数控机床刀具的特点数控机床刀具的特点是标准化、系列化、规格化、模块化和通用化。为了达到高效、多能、快换、经济的目的,对数控机床使用的刀具有如下要求:(1)具有较高的强度、较好的刚度和抗振性能;(2)高精度、高可靠性和较强的适应性;(3)能够满足高切削速度和大进给量的要求;(4)刀具耐磨性及刀具的使用寿命长,刀具材料和切削参数与被加工件材料之间要适宜;(5)刀片与刀柄要通用化、规格化、系列化
11、、标准化,相对主轴要有较高位置精度,转位、拆装时要求重复定位精度高,安装调整方便。2.2 金属切削刀具的主要角度.从属切削刀具的种类繁多,但它们的切削部分都可以近似地用外圆车刀的切削部分来描述。确定刀具角度的正交平面参考系和车削刀具几何角度如图所示。图 正交平面参考系图 车削刀具几何角度车刀的五个基本角度:(1)前角o:是前刀面切削平面之间的夹角,表示前刀面的倾斜程度。(2)后角o:是主后刀面与切削平面之间的夹角,表示主后刀面倾斜的程度。(3)主偏角:是主切削刃在基面上的投影与进给方向之间的夹角;(4)副偏角:是副切削刃在基面上的投影与进给运动方向之间的夹角;(5)刃倾角0:是主切削刃与基面之
12、间的夹角。刀具主要角度的选择原则:前角。增大前角,切屑易流出,可使切削力减少,切削很轻快。但前角过大,刀刃强度降低。后角。增大后角可减少刀具后刀面与工件之间的摩擦。但后角过大,刀刃强度降低。主偏角。在切削深度和进给量不变的情况下,增大主偏角,可使切削力沿工件轴向力加大,径向力减小,有利于加工细长轴并减小振动。刃倾角。增大刃倾角有利于承受冲击。刃倾角为正值时,切屑向待加工方向流动;刃倾角为负值时,切屑向已加工面方向流动。通常,精车时取04;粗加工时取105。2.3 刀具常用材料刀具切削部分的材料应具备如下性能:高的硬度,足够的强度和韧性,高的耐磨性,高的耐热性,良好的加工工艺性。刀具材料:高速钢
13、(俗称白钢刀条),硬质合金,陶瓷,立方氮化硼(CBN),聚晶金刚石(PCD)。数控机床上常用高速钢刀具和硬质合金刀具。材料越硬就越脆,越耐磨,在使用时需要高速平稳,防止冲击和振动。碳素工具钢和合金工具钢的红硬性较差,已很少使用。2.3.1高速钢高合金工具钢,具有良好的工艺性,能制成复杂的刀具。高速钢刀具使用前需要使用者自行刃磨,因此,适合于特殊需要的非标准刀具。2.3.2 硬质合金比高速钢硬得多。允许的切削速度比高速钢高410倍,切削速度可达100m/min以上。国际标准化组织规定,切削加工用硬质合金按其排屑类型和被加工材料分为三大类:K类、P类、和M类,类似于国家标准中的YG类、YT类、和Y
14、W类。根据被加工材料及适用的加工条件,每大类中又分为若干组,用两位阿拉伯数字表示,每类中组号数字越大,其耐磨性越低、韧性越高,因此,组号数字越大,可选用越大的进给量和切削深度,而切削速度则应越小。从另一个方面讲,组号数字越小,硬度越高,韧性越差,适用于精加工;反之,组号数字越大,适用于粗加工。硬质合金的常见类型:1.钨钴类钨钴类(WC+Co)硬质合金由碳化钨和钴组成。ISO标准代号是K类,常用牌号有国内代号为YG。常用牌号有YG3、YG6、YG8等。适合加工短切屑黑色金属(铸铁),有色金属以及非金属。2.钨钛钴类钨钛钴类(WC+TiC+Co)硬质合金由碳化钨、碳化钛和钴组成。ISO标准代号是P
15、类,国内代号为YT。常用牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等。适合加工长切屑黑色金属(塑性好的材料低碳钢),常用于加工钢材。我们经常使用YT15。3.钨钛钴钽(铌)类钨钛钴钽(铌)类(WC+TiC+TaC(Nb)+Co)硬质合金由碳化钨、碳化钛、碳化钽(碳化铌)和钴组成。ISO标准代号是M类,国内代号为YW。常用牌号有YW1、YW2等。综合性能好,既可加工铸铁又可加工钢材及有色金属,常用于不锈钢。K、P、M类合金切削用量的选择规律K类K01K10K20K30K40P类P01P05P10P15P20P25P30P40P50M类M10M20M30M40进给量背吃刀量切削速度2.3.3 陶瓷
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