數(shù)控機床課程設計.doc

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太原科技大學 數(shù)控技術課程設計 學 院：機械工程學院 專 業(yè)：機械電子工程 班 級：機電091201班 姓 名： 崔 世 君 學 號： 200912010103 指導教師： 賈 育 秦 時 間：2013年1月15號 數(shù)控技術課程設計任務書 一、 課程設計題目： 設計軸類零件數(shù)控加工工藝規(guī)程及數(shù)控技術仿真 二、 課程設計目的： 通過數(shù)控加工工藝課程設計，掌握零件的數(shù)控加工工藝的編制及加工方法。 三、 課程設計內容： 1.毛坯圖 一張 2.零件圖 一張 3.機械加工工藝過程卡 一張 4.機械加工工序卡 四張 5.仿真結果圖 一張 6.設計說明書 一份 班級：機電091201 學生：崔世君 學號：200912010103 指導教師：賈育秦 宋建軍 教研室主任：賈育秦 目 錄 一、前言 第3頁 二、零件圖的工藝分析 第3頁 1.加工內容 第4頁 2.毛坯的選擇 第4頁 3.定位基準的確定 第4頁 4.加工順序的確定 第4頁 5.加工工序、工步的確定 第5頁 三、機床的選擇 第6頁 四、刀具的選擇 第6頁 五、夾具的選擇 第7頁 六、量具的選擇 第7頁 七、切削用量的確定 第7頁 八、機械加工時間的計算 第8頁 九、編寫數(shù)控部分程序 第9頁 十、數(shù)控仿真及其結果 第10頁 十一、總結 第13頁 十二、參考文獻 第14頁 一、前 言 制造技術和裝備是人類生產活動的最基本的生產資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備最核心的技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭力。大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 數(shù)控技術是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、集成化的基礎，是提高產品質量，提高勞動生產率不可少的物資手段。數(shù)控技術的廣泛應用給傳統(tǒng)制造業(yè)的生產方式、產品結構帶來了深刻的變化。也給傳統(tǒng)的機械、機電專業(yè)的人才帶來新的機遇和挑戰(zhàn)。 隨著我國綜合國力的進一步加強。我國經濟全面與國際接軌，并逐步成為全球制造中心?，F(xiàn)如今，我國企業(yè)廣泛應用現(xiàn)代化數(shù)控技術參與國際競爭。這就體現(xiàn)了學好數(shù)控技術的重要性。 這次課程設計讓我們更好的熟悉數(shù)控車床、確定加工工藝、學會分析零件、學會簡單的程序編程以及數(shù)控仿真，為走上工作崗位打下堅實的基礎。 二、零件圖的工藝分析 1.加工內容 該零件主要有兩端面、φ16外圓面、φ20外圓面、φ25外圓面、槽、倒角、圓弧面等組成。過少，根據(jù)書上的立體進行豐富。 2.毛坯的選擇 該零件為軸類零件，強度要求不是很高，因此毛坯選擇45鋼鍛件，鍛造方法沒自由鍛，毛坯的尺寸精度要求為IT12級以下即可。選擇φ30的棒料，長度為90mm。 3.定位基準的確定 該零件φ16外圓面、φ20外圓面及圓弧面的精度要求較高粗糙度值為1.6，其余各面粗糙度值為6.3。 （1） 粗基準的選擇：按照粗基準的選擇原則，選擇次要加工表面為粗基準。在該零件中左端面加工精度較低，故選擇毛坯左端面為軸向粗基準，毛坯的的軸線為徑向粗基準。 （2） 精基準的選擇：按照基準重合、基準統(tǒng)一原則及加工要求，選擇左端面為軸向精基準，φ25的軸線為徑向精基準。 4.加工順序的確定 根據(jù)加工順序的安排原則：（1）基面先行原則；（2）先粗后精原則；（3）先主后次原則；（4）先面后孔原則；（5）先內后外原則；（6）上道工序的加工不影響下道工序的定位與夾緊；（7）相同安裝方式或用同一刀具加工的工序，最好連續(xù)加工；（8）在一次裝夾中先加工破壞性較小的工序等原則安排加工順序如下： 在普通車床上加工：加工準備—粗車左端面—粗車φ25外圓面 —半精車左多面—半精車φ25外圓面—工件掉頭—粗車右端面—粗車φ20外圓面—粗車圓錐面—粗車φ16外圓面—測量各加工面尺寸 在數(shù)控車床上加工：先精車右端面—精車外輪廓面—切槽—檢測已加工零件是否符合加工要求 5.加工工序、工步的確定 根據(jù)工序的劃分原則：（1）按定位方式劃分（2）按所用刀具劃分（3）按粗精加工劃分（4）按加工部位劃分等原則 具體工序安排如下： （1） 在普通車床上粗車左端面、φ25外圓面； （2） 在普通車床上精車左端面、φ25外圓面； （3） 在普通車床上加工右端面、φ20外圓面、φ16外圓面、錐面； （4） 在數(shù)控車床上精車右端面、外輪廓面并切槽。 具體工步安排如下： （1）毛坯調制處理； （2）在普通車床上粗車左端面； （3）在普通車床上粗車φ25外圓面； （4）在普通車床上精車左端面，保證粗糙度值為6.3； （5）在普通車床上精車φ25外圓面，保證徑向尺寸為25mm； （6）在普通車床上粗車右端面； （7）在普通車床上粗車φ20外圓面； （8）在普通車床上粗車圓錐面； （9）在普通車床上粗車φ16外圓面； （10）測量零件尺寸以便進一步加工； （11）在數(shù)控車床上精車右端面，保證零件長度80mm； （12）在數(shù)控車床上精車外輪廓面，保證加工要求； （13）高頻表面淬火； （14）檢驗零件是否符合加工要求。 三、機床的選擇 根據(jù)零件樣圖要求，選擇C6140A型臥式車床及數(shù)CK6132（FANAC系統(tǒng)）型數(shù)控臥式車床即可滿足加工要求。 四、刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。編程時，選刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、紅硬性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調整方便，能適應高速和大切削用量切削。選刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應。 綜上所述，加工端面及外圓面選擇93硬質合金外圓車刀，切槽選用4mm寬的高速鋼切槽刀。 選擇刀具安排表 刀號 刀具參數(shù) 刀具材質 使用機床 T01 93外圓車刀 硬質合金 數(shù)控車床 T02 4mm寬切槽刀 高速鋼 數(shù)控車床 T03 93外圓車刀 硬質合金 普通車床 五、夾具的選擇 該工件為軸類零件，選用三爪自定心卡盤即可滿足加工要求。 六、量具的選擇 該工件為軸類零件，在加工過程中需要測量其直徑及長度，考慮到該零件尺寸較小，故選擇千分尺即可滿足測量要求。 七、切削用量的確定 切削用量包括主軸轉速（切削速度）、切削深度或寬度、進給速度（進給量）等。對于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應編入程序單內，合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產率為主，但也考慮經濟性和加工成本；精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經驗而定。 選取切削用量的合理順序應是：首先選取盡可能大的吃刀量；其 次根據(jù)機床動力與剛性限制條件或加工表面粗糙度的要求，選擇盡可 能大的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，選取盡可能大的切 削速度，以達到吃刀量、進給量、切削速度三者乘積值最大，這一順 序不能顛倒。 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.4 初步估計進給量，然后根據(jù)CA6140參數(shù)確定實際選擇的進給量。依據(jù)表1.10各工序在相應進給量下的切削速度，然后根據(jù)公式n=1000v/πD計算出所需要的轉速，最后根據(jù)CA6140的參數(shù)確定主軸轉速。根據(jù)主軸轉速，工件的尺寸由公式v=nπD/1000，單位為m/min ，D為工件待加工表面的最大直徑。 具體選擇如下： （1）背吃刀量 粗車時，取背吃刀量ap為2mm；精車時，取背吃刀量ap為0.5mm。 （2）進給量 粗車時，取進給量f為0.2mm/r；精車時，取進給量f為0.1mm/r；切槽時，取進給量為0.1mm/r。 （3）主軸轉速（切削速度） 粗車時，主軸轉速取為600r/min，由公式v=nπD/1000得最大切削速度為56.52m/min 精車時，主軸轉速取為1000r/min，由公式v=nπD/1000得最大切削速度為78.5m/min 切槽時，主軸轉速取為500r/min，由公式v=nπD/1000得最大切削速度為25.12m/min 八、機械加工時間的計算 單件時間定額主要由基本時間（機動時間）、輔助時間、布置工作的時間、休息及生理需要時間、準備與終結時間組成。本課題主要計算機動時間。車削的機動時間由公式T=L/nf 計算得出。 各工序、工步的機動時間具體見工序卡。 九、編寫數(shù)控部分程序 編程原點設置為左端面與軸心線的交點 O0001 N10G00X100Z200; N20M03S1000F0.1M08; N30T01; N40G00X35Z80; N50G01X0; N60G00X35Z82; N70G71U0.5R1； N80G71P90Q140U0.01W0.05; N90G00X12Z80; N100G01X16Z78; N110G01Z60; N120G01X20Z58; N130G01Z40; N140G02X25Z15R20; N150GOOX200Z100; N160M06T02; N170G00X30Z60; N180G01X12; N190G04X2; N200G01X30; N210G00X100Z200; N220M05M09; N230M30; 十、數(shù)控仿真及其結果 1.數(shù)控仿真系統(tǒng)的開啟及回原點 進入數(shù)控仿真系統(tǒng)界面——按操控面板上得“急?！卑粹o——按“系統(tǒng)啟動”——按“回原點”按鈕——按“Z”按鈕——按 “+”——按“X”——按 “+”——X，Z對應的指示燈亮.即完成上述操作. 2、數(shù)控仿真工件裝夾及刀具的選擇安裝: （1）點擊工具欄上“定義毛坯”——設置直徑為30mmX90mm的45鋼圓柱毛坯——點擊“放置零件”——出現(xiàn)“選擇零件”對話框——點“選擇毛坯”——點“安裝零件”——出現(xiàn)“移動零件”對話框——點擊黃色“方向箭頭”——使毛坯外伸 75mm。 （2）外圓車刀 T01 的選擇安裝：點擊工具欄上“選擇刀具”——出現(xiàn)“刀具選擇”對話框——選“1 號刀位”——選擇“VBMT160402 刃長為16mm刀尖半徑為0.2mm的35度菱形刀片”——選擇刀柄為93 度外圓右向橫柄——點擊“確定”完成操作。T02切槽車刀的選擇和 T01的選擇流程基本是一樣的，只是刀位號是“2 號刀位”。 （3）內螺紋刀的選擇安裝：選擇刀位號5——選擇60度角的菱形刀片——選擇“內孔刀柄”——點擊“確定”完成操作。 （4）外螺紋刀的選擇安裝：選擇刀位號6——選擇60度角的菱形刀片——選擇“外圓刀柄”——點擊“確定”完成操作。 3、數(shù)控仿真刀具的對刀按 （1）“MDI”鍵——PROGRAM——鍵入T0101——按“EOB”鍵——按“INSERT”鍵——按“循環(huán)啟動”鍵，調出T01外圓車刀。 （2）將模式調到“手動模式”——按“主軸正轉”按鈕——車刀沿“Z 軸負向以合適的背吃刀量切入”——保持 X 軸不變——按“主軸停止”——“測量”得 X 為直徑值——按“編輯”鍵——按“OFFSETSETING”鍵——點擊軟鍵“形狀”——在番號01區(qū)域輸入“X（ ）”——點擊軟鍵“測量”完成 X 軸的對刀——按“主軸正轉”——保持Z軸不變——X 軸正向提刀——按“主軸停止”——點擊工具欄“測量”得 Z（ ）——將“Z（ ）+2=Z-k”——在番號01區(qū)域輸入Z-k——點擊軟鍵“測量”完成Z軸的對刀。 （3）內孔車刀的對刀方式和外圓車刀是一樣的，在這里不再贅述。 （4）螺紋刀的X軸的對刀方式與外圓車刀一樣。在這里僅說一下Z軸的對刀：調到“手動方式”模式——按“主軸正轉”按鈕——調XZ 軸使螺紋刀靠近圓柱有端面——調出手輪——調XZ軸使刀尖剛好接觸右端面的外圓——按“OFFSETSETING”鍵——點擊軟鍵“形狀”——在番號04區(qū)域輸入Z2.0——點擊軟鍵“測量”完成Z軸的對刀。 4、數(shù)控仿真程序的導入、試運行、首件試切及自動加工 （1）按“編輯”模式鍵——PROGRAM——點擊軟鍵“操作”——點擊軟鍵向右的黑色箭頭——點擊工具欄“DNC 傳送”——選擇保存的程序——在操控面板上輸入O0001——點擊軟鍵“READ”——點擊軟鍵“EXEC”——程序被導入 NC 系統(tǒng)——呈現(xiàn)在 CRT/MDI 操控面板上。 （2）按“自動運行”模式——按“試運行”——按“CUSTOM”鍵——按“循環(huán)啟動”鍵。如果不出現(xiàn)報警，則說明程序運行正常?？梢杂脕砑庸ち慵? （3）按“自動運行”模式——按單段——按“循環(huán)啟動”鍵——不停地按直道完成加工——測量——修正。 （4）按“自動運行”模式——按“試運行——按“CUSTOM”鍵——按“循環(huán)啟動”鍵——自動加工。 5.仿真結果 十一、總結 數(shù)控技術課程設計說明書的制作用到了幾乎所有的本專業(yè)知識，具有很強的知識綜合性，包含以前學的機械制造、機械制圖、機械設計、公差與配合、金屬工藝CAD繪圖等專業(yè)課程，使我更好的把以前學的各專業(yè)課知識相結合起來。提高了我的綜合能力，開闊了思路。 通過這次系統(tǒng)的設計，使我擺脫了單純的學理論知識的階段，實際設計提高了我綜合運用所學專業(yè)基礎知識去解決實際問題的能力，同時也提高了我查文獻資料，設計手冊，設計規(guī)范以及電腦制圖的等其他專業(yè)能力水平，而且對數(shù)控知識的整體掌握，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志力和耐力都得到不同程度的提高。 我對數(shù)控工具系統(tǒng)的特點和數(shù)控機床的一般零件的加工和刀具材料和使用范圍有了比較深刻的了解，基本掌握了數(shù)控機床刀具的選用方法;經過設計加工工藝方案，進一步了解了工件定位的基本原理，定位方式與定位元件，對教材中有關定位基準的選擇原則方法有了更深的理解；經過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的基本內容及步驟，編程的種類，程序的結構與格式，對數(shù)控編程前數(shù)學處理的內容，基點坐標，輔助程序段的數(shù)值計算有了進一步的認識。工藝設計，數(shù)值計算及程序編制的整個過程雖然任務比較繁重，但在設計過程中通過自己不斷的學習，尤其自主學習和實踐以及實驗，我克服了許多的難題，這種成就感使我感到十分的喜悅和興奮。 這次課程設計對我今后的學習工作有很大幫助。 十二、參考文獻 1.王先逵、張平寬編著.機械制造工程學基礎.北京（清華）：國防工業(yè)出版社.2011 2.孫麗媛編著.機械制造工藝及專用夾具設計指導.北京：冶金工業(yè)出版社.2003 3.王光斗、王春福主編.機床夾具設計手冊.上海：上?？茖W出版社.1988 4.吳宗澤、羅圣國主編.機械設計課程設計手冊.北京：高等教育出版社.1998 5.李益民主編.機械制造工藝簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社.1994 6.王伯平主編.互換性與測量技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社.2011 7.陳俊龍主編.數(shù)控技術與數(shù)控機床.浙江：浙江大學出版社.2012 8.尹成湖主編.機械制造技術基礎.北京：高等教育出版社.2008 9.明興祖等主編.數(shù)控加工綜合實踐教程.北京：清華大學出版社2008 10.張進生、房曉東主編.機械工程專業(yè)課程設計指導.北京：機械工業(yè)出版社.2003 11.于大國主編.機械制造技術基礎與機械制造工藝學課程設計教程.北京：國防工業(yè)出版社.2011