典型零件的數(shù)控銑削加工工藝及編程畢業(yè)論文

1、<p>　　典型零件的數(shù)控銑削加工工藝及編程</p><p><b>　　XXXXX</b></p><p>　　【摘要】數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。本文主要介紹了數(shù)控銑削中心的結(jié)構(gòu)及原理，然后就典型橢圓類零件加工方

2、法以及加工工藝和程序進行了詳細的說明，最后給出了加工實例。</p><p>　　【關(guān)鍵詞】加工中心 典型零件 加工工藝 宏程序</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　上海鑫斌機械有限公司是一家科技型企業(yè)。公司集減速機研發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體，同時兼具沖壓、金加工等機械配件的專業(yè)制造，并擁有一流的全自動電鍍流水線。&l

3、t;/p><p>　　公司主導產(chǎn)品有S系列斜齒輪-蝸輪蝸桿減速機，K系列螺旋錐齒輪減速機，R系列斜齒輪減速機，F(xiàn)系列平行軸裝式斜齒輪減速機，NMRV方箱鋁合金蝸輪減速機等十多個系列，10000多個速比；公司擁有加工中心、蝸桿磨齒機等一整套先進的加工檢測設(shè)備。</p><p>　　公司位于上海市嘉定區(qū)安亭鎮(zhèn)“大眾工業(yè)園區(qū)”漳翔路1189號，毗鄰“F1一級方程式國際賽車場”、“汽車城”、“國際汽車

4、配件城”及“國際五金城”。公司占地面積20350平方米，擁有雄厚的實力、嚴格的管理、先進的生產(chǎn)設(shè)備、精密的檢驗儀器以及國際化的商務(wù)平臺。</p><p>　　實習期間，我被分到精加工車間做數(shù)控車床和立式加工中心，我的工作組要是負責全廠的精加工，其產(chǎn)品種類主要是齒輪、太陽輪、行星輪、行星架等減速機零部件產(chǎn)品。</p><p><b>　　正文</b></p>

5、<p>　　一、數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)及工作原理</p><p>　　數(shù)控機床由：程序、輸人/輸出裝置、CNC單元、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)、機床本體組成。</p><p>　　1、程序的存儲介質(zhì)，又稱程序載體</p><p>　?。?）穿孔紙帶（過時、淘汰）；</p><p>　　（2）盒式磁帶（過時、淘汰）；</p>&

6、lt;p>　?。?）軟盤、磁盤、U盤；</p><p><b>　　（4）通信。</b></p><p><b>　　2、輸人/輸出裝置</b></p><p>　?。?）對于穿孔紙帶，配用光電閱讀機；（過時、淘汰）；</p><p>　　（2）對于盒式磁帶，配用錄放機；（過時、淘汰）；<

7、;/p><p>　?。?）對于軟磁盤，配用軟盤驅(qū)動器和驅(qū)動卡；</p><p>　?。?）現(xiàn)代數(shù)控機床，還可以通過手動方式(MDI方式)；</p><p>　?。?）DNC網(wǎng)絡(luò)通訊、RS232串口通訊。</p><p><b>　　3、CNC單元</b></p><p>　　CNC單元是數(shù)控機床的核心

8、，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。</p><p>　　CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。其它的還有主運動部件的變速、換向和啟停信號；選擇和交換刀具的刀具指令信號，冷卻、潤滑的啟停、工件和機床部件松開、夾緊、分度臺轉(zhuǎn)位等輔助指令信號等。</p><p>　　準備

9、功能：G00,G01,G02,G03,</p><p>　　輔助功能：M03，M04</p><p>　　刀具、進給速度、主軸：T，F(xiàn)，S</p><p><b>　　4、伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　由驅(qū)動器、驅(qū)動電機組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖

10、信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉(zhuǎn)過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。如三軸聯(lián)動的機床就有三套驅(qū)動系統(tǒng)。</p><p>　　脈沖當量：每一個脈沖信號使機床移動部件移動的位移量。常用的脈沖當量為0.001mm/脈沖。</p><p>　　5、位置反饋系統(tǒng)（檢測反

11、饋系統(tǒng)）</p><p>　　伺服電動機的轉(zhuǎn)角位移的反饋、數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)(工作臺)的位移反饋。包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。</p><p>　　反饋裝置把檢測結(jié)果轉(zhuǎn)化為電信號反饋給數(shù)控裝置，通過比較，計算實際位置與指令位置之間的偏差，并發(fā)出偏差指令控制執(zhí)行部件的進給運動。</p><p>　　反饋系統(tǒng)包括半閉環(huán)、閉環(huán)兩種系統(tǒng)。</p>

12、<p><b>　　6、機床的機械部件</b></p><p><b>　?。?）主運動部件</b></p><p>　?。?）進給部件（工作臺、刀架）</p><p>　　（3）基礎(chǔ)支承件（床身、立柱等）</p><p>　?。?）輔助部分，如液壓、氣動、冷卻和潤滑部分等</p&g

13、t;<p>　　（5）儲備刀具的刀庫，自動換刀裝置(ATC)</p><p>　　對于加工中心類的數(shù)控機床，還有存放刀具的刀庫、交換刀具的機械手等部件，數(shù)控機床機械部件的組成與普通機床相似，但傳動結(jié)構(gòu)要求更為簡單，在精度、剛度、抗震性等方面要求更高，而且其傳動和變速系統(tǒng)更便于實現(xiàn)自動化擴展。其機床的組成如圖1所示。</p><p>　　數(shù)控機床加工零件時，首先必須將工件的幾何

14、數(shù)據(jù)和工藝數(shù)據(jù)等加工信息按規(guī)定的代碼和格式編制成零件的數(shù)控加工程序，這是數(shù)控機床的工作指令。將加工程序用適當?shù)姆椒ㄝ斎氲綌?shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)對輸入的加工程序進行數(shù)據(jù)處理，輸出各種信息和指令，控制機床主運動的變速、起停、進給的方向、速度和位移量，以及其他如刀具選擇交換、工件的夾緊松開、冷卻潤滑的開關(guān)等動作，使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格地按照加工程序規(guī)定的順序、軌跡和參數(shù)進行工作。數(shù)控機床的運行處于不斷地計算、輸出、反饋等控制過程中，以保證

15、刀具和工件之間相對位置的準確性，從而加工出符合要求的零件。數(shù)控機床加工工件的過程見圖2。</p><p>　　圖2 數(shù)控機床加工工件的過程</p><p><b>　　二、橢圓的加工方法</b></p><p>　　1、橢圓關(guān)于中心、坐標軸都是對稱的，坐標軸是對稱軸，原點是對稱中心。對稱中心叫做橢圓中心。橢圓和X軸有2兩個交點，和Y軸有兩個交點

16、，這四個交點叫做橢圓頂點。</p><p>　　2、橢圓標準方程：x2 / a2 + y2 / b2 = 1 ( a為長半軸，b為短半軸，a > b > 0 )。</p><p>　　3、橢圓參數(shù)方程：x=a*cosM y=b*sinM ( a為長半軸，b為短半軸，a > b > 0 ，M是離心角，是橢圓上任意一點到橢圓中心連線與X正半軸所成的夾角，順

17、時針為負，逆時針為正。)</p><p>　　公式中的M不是中心角而是離心角。</p><p><b>　　知識歸納：</b></p><p><b>　　橢圓的標準方程：</b></p><p>　　橢圓的參數(shù)方程: （φ為參數(shù)）</p><p>　　橢圓的參數(shù)方程參數(shù)φ的

18、幾何意義：</p><p>　　是∠AOX=φ,不是∠MOX=φ。</p><p><b>　　圓的標準方程：</b></p><p>　　圓的參數(shù)方程：（θ為參數(shù)）</p><p>　?。é鹊膸缀我饬x是∠APO=θ）</p><p>　　零件加工內(nèi)容為橢圓,它由非圓曲線組成。利用三角函數(shù)關(guān)系式求

19、出橢圓上各點坐標，并把各個點連接在一起最終形成所需要加工的橢圓，這樣從根本上就極大保證了橢圓的幾何精度，大大提高了加工精度。編程是用宏程序中的參數(shù)編程進行編程的，也就是大家所說的“角度值編程”，大致的意思就是用已知的橢圓參數(shù)方程作為條件變量（應(yīng)變量），設(shè)定角度為自變量，隨著角度的每次遞增，就形成橢圓圓周上的某一點，走完一個圈，也就是360°產(chǎn)生橢圓所有的輪廓點。</p><p><b>　　三

20、、切削用量的選擇</b></p><p>　　切削用量的選擇：數(shù)控加工零件時，其切削用量都預(yù)先編到加工程序里面，在正常的情況下是人工部允許變動的。只有在試切削或是出現(xiàn)異常情況時，才允許通過速度調(diào)節(jié)或是電手輪調(diào)節(jié)其切削用量。因此程序中所選的切削用量一般是最合理、最優(yōu)化的。這樣才可以提高其數(shù)控加工機床的加工精度、刀具壽命和生產(chǎn)率，降低加工成本。</p><p>　　影響數(shù)控加工切削

21、用量的因素有：</p><p>　　1、機床 切削用量的選擇必須在機床主傳動功率、進給傳動功率、主軸轉(zhuǎn)速范圍之內(nèi)。機床刀具工件系統(tǒng)的剛性是限制切削用量的重要因素。切削用量的選擇使機床—刀具—工件系統(tǒng)部發(fā)生較大的顫動。對于熱穩(wěn)定性好、熱變形小、剛性好的數(shù)控機床，可以適當加大切削用量。</p><p>　　2、刀具 刀具材料是影響切削用量的又一重要因素。常用的刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶

22、瓷和金剛石。金剛石刀片性能最好，允許很高的切削速度，耐磨性好，硬度高，硬度隨溫度變化小。數(shù)控機床所采用的刀具多是部刃磨可換刀片（機夾刀片）機夾刀片的材料、形狀和尺寸，必須與程序中切削速度和進給量相適應(yīng)并存入刀具參數(shù)里面。對于標準刀片的參數(shù)可參考有關(guān)的手冊或是產(chǎn)品樣本。</p><p>　　3、工件 加工工件的材料不同，所選用的刀具材料、刀片的類型也不同。要注意其可切削性。優(yōu)良的切削性能的標志：在高的切削速度下，

23、有效的形成切屑，較小的惡刀具磨損，良好的表面加工質(zhì)量采用較高的切削速度、較小的背吃刀量和進給量，可以獲得較好的表面粗糙度。采用合理的恒切削速度、較小的背吃刀量和進給量，可獲得較高的加工精度。工件的測量除首件全面檢驗外，應(yīng)隔一段時間對工件的重要尺寸進行檢驗，控制刀具的磨損量及時進行刀具的補償或更換刀片。</p><p>　　4、冷卻液 冷卻液具有冷卻和排銷的作用。冷卻液能帶走切削過程中產(chǎn)生的熱量，降低工件、刀具、

24、夾具和機床的升溫，減少刀具與工件的摩擦與磨損，提高刀具壽命和工件的表面加工質(zhì)量。使用冷卻液還能提高切削用量。冷卻液必須定期更換，以防老化，腐蝕機床導軌或其他零件。</p><p><b>　　四、工序劃分的安排</b></p><p>　　1、刀具的集中分序法 該法是按所用刀具來劃分工序的方法。用同一把刀完成零件上所所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把刀完成他們

25、可以完成的部位。這樣可以減少換刀的次數(shù)，壓縮空行程時間，減少不必要的定位誤差。</p><p>　　2、粗精加工分序法 對于單個零件要先粗加工、半精加工，而后在精加工。對于一批零件，應(yīng)先全部進行粗加工、半精加工，最后再進行精加工，且粗、精加工之間最好先隔一段時間以使粗加工后的零件的變形得到充分地恢復，然后再進行精加工以提高零件的加工精度。（注：尤其是對于易變形的零件或是對精度要求較高的零件必須將粗、精加工放在不

26、同的工序下進行。）</p><p>　　3、按加工部位分序法 一般是先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何形狀；先加工精度低的部位，再加工精度高的部位。</p><p>　　五、加工路線的選擇原則及加工順序的安排</p><p>　　加工路線的安排及確定 加工路線是指數(shù)控機床加工過程中刀具的運動軌跡和方向。每一道工序的加工路線的確定

27、都是非常重要的，因為它影響著零件的加工精度及表面粗糙度。其加工路線的總體劃分原則為：保證加工精度及粗糙度、使得空行程最少及加工路線最短、計算也要方便。但是在加工路線的確定中還需考慮以下幾點：</p><p>　　1、應(yīng)盡量減少進、退刀時間和其他輔助時間。</p><p>　　2、選擇合理的進、退刀位置，盡量避免沿零件輪廓法向切入和進給中途停頓，且進、退刀的位置應(yīng)選在不重要的位置上。<

28、/p><p>　　3、加工路線一般是先加工外輪廓，然后再加工內(nèi)輪廓。</p><p>　　4、加工順序的安排 重點是為了保證定位夾緊時工件的剛性和保證加工精度。一般可按以下原則來進行：</p><p>　　（1）上道工序加工部影響下道工序的裝夾（特別是定位）</p><p>　　（2）以相同的裝夾方式或同一把刀加工的工序盡可能采用集中的連續(xù)加工

29、，減少重復裝夾、更換刀具等輔助時間。</p><p>　?。?）同一次安裝中的加工內(nèi)容，以對零件剛性小的內(nèi)容先行。</p><p><b>　　六、加工實例</b></p><p>　　橢圓的加工程序在生產(chǎn)實際中，有很多零件上的輪廓有橢圓、雙曲線、拋物線等二次曲線，下面將在數(shù)控銑床FANUCO-Oi系統(tǒng)）上加工橢圓輪廓的方法介紹如下。</

30、p><p><b>　　1、數(shù)字模型的建立</b></p><p>　　無論采用哪種方法當橢圓的長軸、短軸確定后，橢圓上的每個點就完全確定；可用兩種方法求橢圓上的任意點坐標。</p><p><b>　　第一種方法：</b></p><p>　　用同心圓法。如圖3所示。</p><p

31、><b>　　圖 3 同心圓法</b></p><p>　　當圓心角以每個步進角度（ 如0.5°）在0°~360°范圍內(nèi)變化時，任意一點B的坐標是：</p><p>　　X=OD=acosa</p><p>　　Y=AD-AB=asina-（a-b）sina=bsina</p><p>

32、;　　第二種方法：用解析幾何方法得橢圓的方程是：</p><p>　　當x以每個步進距離（如0.01mm)在-a~a之間變化時，任意一點. 坐標是：</p><p>　　上面兩種方法是可以相互轉(zhuǎn)化的，實質(zhì)都是通過某一參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化而求橢圓上任意點的坐標。</p><p><b>　　七、程序的編制</b></p><p

33、>　　如圖4所示，加工橢圓形的凸臺。（1）工藝問題的處理若橢圓中心不在工件坐標系原點，可用G52X_Y_指令建立局部坐標系。橢圓軸線和坐標軸不重合時可用G68X_Y_R_指令進行坐標系的旋轉(zhuǎn)。若輪廓的加工余量較大時，可用子程序編寫零件輪廓的加工程序，而主程序每刀采用不同的半徑補償調(diào)用子程序進行切削加工。</p><p>　　圖 4 橢圓形凸臺加工</p><p><b>　

34、　八、加工工序卡片</b></p><p>　　九、橢圓部分程序清單</p><p><b>　　主程序：O0001</b></p><p>　　N10 G54 S800 M03 T01 建立工件坐標系，主軸正轉(zhuǎn)，T01-φ16mm立銑刀</p><p>　　N20 G68 X0. Y0. R45.

35、 坐標系旋轉(zhuǎn)45°</p><p>　　N30 G00 X30. Y-40. Z10. 快速點定位</p><p>　　N40 G01 Z-3.8 F200 下刀</p><p>　　N50 G01 G42 D01 X30. Y-10. F120 建立刀具偏置 D01=8.2</p><p>　　N60 G01 Y0

36、. 直線插補</p><p>　　N70 G65 P0002 非模態(tài)調(diào)用宏程序</p><p>　　N80 G00 Z10. 快速臺刀</p><p>　　N90 G00 G40 X30. Y-40. 快速點定位并取消偏置</p><p>　　N100 G01 Z-4.

37、 F200 下刀</p><p>　　N110 G01 G42 D02 X30.Y-10. F120 建立偏置D01=8.0</p><p>　　N120 G01 Y0. 直線插補</p><p>　　N130 G65 P0002 非模態(tài)調(diào)用宏程序</p><p>　　N140 G

38、00 Z50. 快速臺刀</p><p>　　N150 G00 G40 X30. Y-40. 快速點定位并取消偏置</p><p>　　N160 G69 取消坐標軸旋轉(zhuǎn)</p><p>　　N170 M05 主軸停轉(zhuǎn)</p><p>　　N180 M

39、30 主程序結(jié)束</p><p><b>　　子程序：O0002</b></p><p>　　N10 #1=0 設(shè)定#1變量</p><p>　　N20 WHILE [#1 LE 360] DO1 當#1小于360°執(zhí)行以下程序</p><p>　

40、　N30 #1=#1+0.5 #1變量以0.5遞增</p><p>　　N40 #2=30*COS[#1] #2變量是X坐標</p><p>　　N50 #3=20*SIN[#1] #3變量是Y坐標</p><p>　　N60 G01 X[#2] Y[#3] 直線插補</p>

41、<p>　　N70 END1 循環(huán)結(jié)束</p><p>　　N80 M99 子程序結(jié)束</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　我的大學生活即將結(jié)束，在這過程中遇到了許許多多的困難，在老師的指導下，在同學的幫助下，困難一一離我而去，在這幾個

42、月的時間里學到了很多知識和技能，可以說是碩果累累。</p><p>　　作為一名數(shù)控專業(yè)的學生，我在大學三年的學習生活中，系統(tǒng)地學習了數(shù)控及相關(guān)的各門課程。我們的課程以機械，電子為基礎(chǔ)，進一步又學習了數(shù)控加工與編程以及數(shù)控維修等專業(yè)課程。</p><p>　　數(shù)控加工工藝與編程是數(shù)控專業(yè)學生必須掌握的知識，它不僅能讓你系統(tǒng)地復習數(shù)控加工工藝和編程知識，還可以擴展你的數(shù)控知識面，更深入地理解

43、數(shù)控在制造業(yè)上的獨特用途。</p><p>　　通過這幾個月綜合性的實習，使我掌握了數(shù)控編程的基本方法和思路，為今后的工作打下了基礎(chǔ)，現(xiàn)將感受總結(jié)如下：</p><p>　　首先，我學會了對相關(guān)文獻資料的檢索，一切科學成果的獲得都是建立在前人研究的基礎(chǔ)之上的。因此，對于相關(guān)文獻資料的檢索顯得尤為重要。在現(xiàn)代社會中，隨著計算機的普及以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，對于文獻資料的檢索已經(jīng)從圖書館的紙質(zhì)資料

44、轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)平臺下的電子文檔。</p><p>　　其次，對于各種工具軟件的熟練使用也是做好數(shù)控加工必不可少的。在這幾個月的實習中，我主要使用了AUTOCAD繪圖軟件、mastercam9.0等軟件。在這過程中使我對軟件熟練程度又進一步加深，為以后的工作和學習打下良好的基礎(chǔ)。</p><p>　　不同的加工方案就會出現(xiàn)不同的加工路徑，每一條加工路徑都有其各自的特色，有的會是加工效率高，但是機

45、床和刀具的損耗大，不宜于大批量加工；而有的加工路徑則效率適中，機床和刀具的損耗相對較小，從而在大批量生產(chǎn)時，零件的尺寸精度波動比較小。</p><p>　　在使用宏程序編程，大部分零件尺寸和工藝參數(shù)可以傳遞到宏程序中，程序的修改比較方便。圖樣改變時，僅需修改幾個參數(shù)，因此，柔性好，極易實現(xiàn)系列化生產(chǎn)。另外，使用宏程序除了能加工橢圓面外，還可以加工拋物線、雙曲線等非圓曲線，有效的擴展數(shù)控機床的加工范圍，提高加工效率

46、和品質(zhì)，充分發(fā)揮機床的使用價值。</p><p>　　最后，最重要的是，我對自己所學的專業(yè)又有了新的認識，數(shù)控在世界的各個行業(yè)中，尤其是制造業(yè)中發(fā)揮重要的作用，那些高精密、復雜的零部件基本都是由數(shù)控來完成的，數(shù)控的發(fā)展水平也可以進一步體現(xiàn)國家的經(jīng)濟實力和工業(yè)水平。</p><p>　　總之，這次實習使我初步的掌握了數(shù)控加工的步驟與方法，鞏固了我的專業(yè)知識，鍛煉了我分析解決問題的能力，為今后

47、的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　本論文在xx老師的悉心指導和嚴格要求下已完成。在學習和生活期間，也始終感受著xx老師的精心指導和無私的關(guān)懷，我受益匪淺。在此向xx老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本次為其4~5個月的實習能夠順利的完成，也歸功于老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并

48、在實習中得以體現(xiàn)。同時我在網(wǎng)上也搜集了不少相關(guān)資料，才使我的畢業(yè)論文工作順利完成.在此我要向?qū)W院的全體老師表示由衷的謝意。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1、宋瑞芳．數(shù)控加工工藝與編程．西安：西安電子科技大學出版社，2008.</p><p>　　2、華茂發(fā)．數(shù)控機床加工工藝．北京：機械工業(yè)出版社，2000.