数控的历史和发展论文

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2021年02月16日 17:58
最佳经验
本文由作者推荐

忽然之间莫文蔚-

2021年2月16日发(作者:陶渊明采菊东篱下)


目录




1




1.1


数控的历史和发展


< p>
.


1.2


数控车床特点




2




工艺方案分析



2.1


零件图



2.2


零件图分析



2.3


确定加工方法



2.4


确定加工方案



2.5


确定加工路线的原则




2.6


轴类零件加工的工艺路线



2.7


编制工艺过程卡




3




工件的装夹




3.1


定位基准的选择




3.2


定位基准选择的原则





3.3


确定零件的定位基准




3.4


装夹方式的选择



3.5


数控车床常用的装夹方式



3.6


确定合理的装夹方式




4




刀具及切削用量



4.1


选择数控刀具的原则



4.2


选择数控车削用刀具



4.3


设置刀点和换刀点



4.4


确定切削用量




5




典型轴类零件的加工




5.1


轴类零件加工工艺分析



5.2


典型轴类零件加工工艺



5.3


加工坐标系设置



5.4


直径编程和半径编程



5.5


数控机床常用编程指令(功能字)




附录一




零件加工程序




6




结束语
















随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,数控加工技术对国计民生的


一些重要行业(


IT


、汽车、轻工、医疗等)的发展起 着越来越重要的作用,因为


效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极 提高效率,提高产


品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工


,


无论是


手工编程还是自动编程,


在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析,


拟定加工


方案,选择合适的刀具,确定切削用量,对一些工艺问题


(

< br>如对刀点、加工路线



)


也需做 一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法


,


才能加工出合格 的产


品。



本文根据数控机床的特点,


针对具体的零件,


进行了工艺方案的分析,

工装


方案的确定,


刀具和切削用量的选择,


确定加工顺序和加工路线,


数控加工程序


编制。


通过整个工艺的过程的制定,


充分体现了数控设备在保证加工精度,< /p>


加工


效率,简化工序等方面的优势。






关键词



工艺分析



加工方案



进给路线



控制尺寸










机械加工的目的是将毛坯加工成符 合产品要求的零件。


通常,


毛坯需要经过


若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件,


可以采 用几种不同的工艺过程完成,


但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下


是最经济、最合理的。



在现有的生产条件下,


如何采用经济有效的加工方法,


合理地安排加工工艺

< br>路线以获得符合产品要求的零件,最重要的就是要编制出零件的工艺规程。



本文以与切削用量的选择,


工件的定位装夹,


加工顺序和典型零件为例,



合数控加工的特点,

< p>
分别进行工艺方案分析,


机床的选择,


刀具加工路 线的确定,


数控程序的编制,


最终形成可以指导生产的工艺文件 。


在整个工艺过程的设计过


程中,要通过分析,确定最佳的工艺 方案,使得零件的加工成本最低,合理的选


用定位夹紧方式,使得零件加工方便、定位精 准、刚性好,合理选用刀具和切削


参数,


使得零件的加工在保证 零件精度的情况下,


加工效率最高、


刀具消耗最低。

< p>
最终形成的工艺文件要完整,并能指导实际生产。

















1




1.1


数控的历史和发展


:


数控



的产生依赖于数据载体和二进制 形式数据运算的出现。


1908


年,穿孔



金属薄片互换式数据载体问世;


19

< p>
世纪末,以纸为数据载体并具有辅助功能的


控制系统被发明;


1938


年,美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输,奠


定了现代计算机,


包括计算机数字控制系统的基础。


数控技术是与机床控制密切


结合发展起来的。


1952


年,第一台数控机床问世,成为世界机械工



业史上一


件划时代的事件,推动了自动化的发展。



现在,数控技术也叫计算机数控技术


(Computer Numerical Control )


,目


前它是采用计算 机实现数字程序控制的技术。


这种技术用计算机按事先存贮的控


制程序来执行对设备的控制功能。


由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成


的数控装置,


使输入数据的存贮、


处理、


运算、


逻辑判断等各种控制机能的实现,


均可 通过计算机软件来完成。




1.2


数控车床特点



数控车床与其他类型的车床相比有下列特点:



1


)通用性强,生产率高,加工精度高且稳定,操作者劳动强度低。

< p>


2


)适合于复杂零件的加工。



3


)换批调整方便,适合于多种中小批柔性自动化生产。



4


)便于实现信息流自动化,在数控车床基础上, 可实现


CIMS


(计算机集成


制造系统 )




(2)


适合于复杂零件…………………………………………………………………


.


.(3


)换批调整方便,适合于多种中小批柔性自动化生产……………… ………。



(4


)便于实现信息流自动化,在数控车床基础上,可实现


CIMS


(计算机集成制


造系统)




2.1


零件图






1-2


典型轴类零件图



1×45°


1×45°


∠1:5


R


1


1.5×45°


1×45°


?


2


0


0


-

< p>
0


.


0


2


?


1


0


0

-


0


.


0


5


M


1


6


?< /p>


2


8


0


-


0


.


0


2

< p>
R


1


2


±


0


.


0


2

6


5


10


5


28±0.02


15


18


76±0. 02



2




工艺方案分析



?

3


8


0


-


0


.


0


2


?< /p>


2


8




2.2


零件图分析




该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面 组成。尺寸


标注完整,选用毛坯为


45#


钢,Φ


50mm


×


100mm


,无热处理和硬度要求。



2.3


确定加工方法



加工方法的选择原则是 保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由


于获得同一级精度及表面粗糙度的加工 方法一般有许多,


因而在实际选择时,



结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。




图上几个精度要求较高的尺寸,


因其公差值较小,


所以编程时没有取平均值,


而取其基本尺寸。




通过以上数据分析,考虑加工的效率和加工的经济性,最理想 的加工方式


为车削,考虑该零件为大批量加工,故加工设备采用数控车床。



根据加工零件的外形和材料等条件,选用


CJK6 032


数控机床。




加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。




设计加工路线要减少空行程时间,提高加工效率。


< p>


简化数值计算和减少程序段,降低编程工作量。




据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况,确 定循环加工


次数。




合理设计刀具的切入与切出的方向。


采用单向趋近定位方法,

< br>避免传动系


统反向间隙而产生的定位误差。




2.4


确定加工方案




零件上比较精密表面的加工,


常常是通过粗加工、


半 精加工和精加工逐步达


到的。


对这些表面仅仅根据质量要求选择 相应的最终加工方法是不够的,


还应正


确地确定从毛坯到最终成 形的加工方案。



加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况 ,选择工件定位和安装方式,


重点保证工件的刚度不被破坏,


尽 量减少变形,


因此加工顺序的安排应遵循以下


原则:

< p>



1


)上道工序的加工 不能影响下道工序的定位与夹紧




2


)先加工工件的腔后加工工件的外轮廓




3


)尽量减少重复定位与换刀次数



毛坯先夹持左端平端面保证长度


76mm



加工外圆Φ


20


mm.


Φ


28


mm.


Φ


38mm.


再调头,车外圆Φ


28 mm.


用螺纹刀加工螺纹,




加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。


< br>(


4


)在一次安装加工多道工序中,先安排对工件刚性破 坏较小的工序。



< p>


设计加工路线要减少空行程时间,提高加工效率。




简化数值计算和减少程序段,降低编程工作量。




据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统 的刚度等情况,确定循环加工


次数。




合理设计刀具的切入与切出的方向。


采用单向趋近定位方法,


避免传动系


统反向间隙而产生的定位误差。


该典型轴加工顺序为:




预备加工


---


车端面


---


粗车右端轮廓


---


精 车右端轮廓


---


切退刀槽



---


工件调头


---


车端面


---


粗车左端轮廓


---


精车左端轮廓


-- ---


粗车 螺纹


---


精螺纹。



2.5


确定加工路线的原则



轴类零件加工工艺规程注意点


:


轴类 零件中工艺规程的制订,


直接关系到工件质量、


劳动生产率和经 济效益。


一零件可以有几种不同的加工方法,


但只有某一种较合 理,


在制订机械加工工艺


规程中,须注意以下几点。

< p>


1)


粗基准选择:


有非 加工表面,


应选非加工表面作为粗基准。


对所有表面都


需加工的铸件轴,


根据加工余量最小表面找正。


且选择平整光滑表面,


让开浇口


处。选牢固可靠表面为粗基准, 同时,粗基准不可重复使用。



2)


精 基准选择:


要符合基准重合原则,


尽可能选设计基准或装配基准 作为定


位基准。


符合基准统一原则。


尽 可能在多数工序中用同一个定位基准。


尽可能使


定位基准与测量 基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。



轴类零件加工的技术要求


:


尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类,一类是与轴承的圈配合的外圆轴


颈,

即支承轴颈,


用于确定轴的位置并支承轴,


尺寸精度要求较 高,


通常为


IT5


< br>IT7


;另一类为与各类传动件配合的轴颈,即配合轴颈,其精度稍低,通常为< /p>


IT6~IT9



相互位置精度包括、外表面,重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面


对轴心线 的垂直度、端面间的平行度等。该典型轴类零件外圆相互位置精度为


0.02

< p>


0.04


之间,圆的径向跳动为


0.02


,端面与轴心线保持垂直,两端端面要


保持平 行。孔的表面与外表面也应保持平行。





表面粗糙度


:


轴的加工表面都有粗 糙度的要求,一般根据加工的可能性和经济性来确定。


该典型轴类零件的直径为


50mm


的外圆、


外圆锥度及孔的表面的粗糙度 均为


1.6



其它位置的粗糙度为


3.2




在加工 该轴类零件时,


需采用粗车与精车结合的方法,


在粗加工零件表 面轮


廓时,


必须保证


0.5mm


的精加工余量,


必要时需使用刀偏表,


对刀具 进给时进行


误差的控制,有效地减小误差,方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。



2.6


轴类零件加工的工艺路线



外圆加工的方法很多,基本加工路线可归纳为四条。






粗车—半精车—精车




对于一般常用材料,这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。






粗车—半精车—粗磨—精磨




对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬


时,其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。





粗车—半精车—精车—金刚石车




对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,因为有色


金属一般比较软,


容易堵塞沙粒间的空隙,


因此其最终 工序多用精车和金刚石车。






粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工



◆对于黑色金属材料的淬硬零件,


精度要求高和表面粗糙度值要求很小,



用此加工路线。



◆对于本 文所加工的典型轴类零件,将采用“粗车—精车”的车削方式,即


分别对本零件的两个端 面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤


进行粗加工和精加工。



2.7


编制工艺过程卡



机械加工



工艺卡



圆钢



工艺容



产品



名称





名称




典型轴


类零件



图号




1




毛坯尺寸



工具



工种



工步



备注









刀具




外圆刀








螺纹刀



切槽刀



尖刀




镗刀



量具





1





55mm*100mm


现代制造技术系



毛坯种类






1


2


3


4


5


6


7


8


9


10


11


12


13








材料牌号



45


号钢




下料



车端面、



圆、倒角



车圆锥



车螺纹



车槽



圆弧插补



镗孔



55x100


粗车一端面、外圆、倒角



精车一端面、外圆、倒角



粗车圆锥



精车圆锥



粗车螺纹



精车螺纹



粗车车槽



精车车槽



粗车圆弧



精车圆弧



镗孔(粗车)



镗孔(精车)




















卡尺、










3




工件的装夹



3.1


定位基准的选择



在制定零件加工的工 艺规程时,


正确地选择工件的定位基准有着十分重要的


意义。< /p>


定位基准选择的好坏,


不仅影响零件加工的位置精度,

< p>
而且对零件各表面


的加工顺序也有很大的影响。


合 理选择定位基准是保证零件加工精度的前提,



能简化加工工序 ,提高加工效率。




3.2


定位基准选择的原则




1


)基准重合原则。为了避免基准不重合误差,方便编程,应选用工序基准< /p>


作为定位基准,尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。



2


)便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可 靠,定位、


夹紧机构简单、易操作,敞开性好,能够加工尽可能多的表面。



3


)便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已 经确定的情况下,保证对


刀的可能性和方便性。




3.3


确定零件的定位基准



以左右端大端面为定位基准。




3.4


装夹方式的选择


< p>
为了工件不致于在切削力的作用下发生位移,使其在加工过程始终保持正


确 的位置,


需将工件压紧夹牢。


合理的选择夹紧方式十分重要,< /p>


工件的装夹不仅


影响加工质量,而且对生产率,加工成本及操作安 全都有直接影响。



3.5


数控车床常用的装夹方式



1


)在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的,


能自动定心,一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力小,适用


于装夹外 形规则的中、小型工件。



2


)在两顶 尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件,为了保


证每次装夹时的装夹精度 ,


可用两顶尖装夹。


该装夹方式适用于多序加工或精加


工。



3


)用卡盘和顶 尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住,另一


段用后顶尖支撑。这种方式比 较安全,能承受较大的切削力,安装刚性好,轴向


定位准确,应用较广泛。



4


)用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配 合的螺纹进行装夹,叫心


轴装夹。


这种方式比较安全,


能承受较大的切削力,


安装刚性好,


轴向定位准 确。



3.6


确定合理的装夹方式



装夹方法:


先用三爪自定心卡盘毛坯左端,


加工右端达到工件精度要求;



工件调头,用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ


5 0


,再加工左端达到工件精度要求。








4




刀具及切削用量



4.1


选择数控刀具的原则



刀具寿命与切削 用量有密切关系。


在制定切削用量时,


应首先选择合理的刀


具寿命,


而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。


一般分最高生产率刀具寿


命和最低成本刀具寿命两种,


前者根据单件工时最少的目标确定,


后者根据工序


成本最低的 目标确定。



选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程 度、制造和磨刀成本来选


择。


复杂和精度高的刀具寿命应选得比 单刃刀具高些。


对于机夹可转位刀具,



于换刀时间短,


为了充分发挥其切削性能,


提高生产效率,< /p>


刀具寿命可选得低些,


一般取


15-30 min


。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自

动化加工刀具,


刀具寿命应选得高些,


尤应保证刀具可靠性 。


车间某一工序的生


产率限制了整个车间的生产率的提高时,< /p>


该工序的刀具寿命要选得低些当某工序


单位时间所分担到的全厂开 支


M


较大时,


刀具寿命也应选得低些。


大件精加工时,


为保证至少完成一次走刀,

避免切削时中途换刀,


刀具寿命应按零件精度和表面


粗糙度 来确定。与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,


不仅需要冈牲好 、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断和排性能坛同时要


求安装调整方便,


这样来满足数控机床高效率的要求。


数控机床上所选用的刀具


常采用适应高速切削的刀具材料


(


如高速钢、< /p>


超细粒度硬质合金


)


并使用可转位刀


片。



4.2


选择数控车削用刀具



数控车削车刀常 用的一般分成型车刀、


尖形车刀、


圆弧形车刀以及三类。



型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏 和尺寸决


定。


数控车削加工中,


常见的 成型车刀有小半径圆弧车刀、


非矩形车槽刀和螺纹


刀等。


在数控加工中,


应尽量少用或不用成型车刀。


尖形车刀是以直线形切削刃


为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成, 如


90


°外圆车刀、


左右端面车刀、< /p>


切槽


(


切断


)< /p>


车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和孔车刀。


尖形车刀


几何参数


(


主要是几何角度


)


的选择方法与普通车削时基本相同,


但应结合数控加


工的特点


(


如加工路线、


加工干涉等


)


进行全面的考虑,


并应 兼顾刀尖本身的强度。



二是圆弧形车刀。

圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削


刃为特征的车刀。


该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,


应此,

刀位点不


在圆弧上,


而在该圆弧的圆心上。


圆弧形车刀可以用于车削外表面,


特别适合于

忽然之间莫文蔚-


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