六安職業(yè)技術學院畢業(yè)論文題目 軸套類零件的數(shù)控車削加工 機電工程 系 數(shù)控技術 專業(yè)學 號 20092864 學生姓名 侯清玉 指導教師 孫明江 起迄日期 2011.5.20-2011.6.20 設計地點 六安職業(yè)技術學院 六安職業(yè)技術學院學生畢業(yè)設計（論文）開題報告書姓 名侯清玉專業(yè)和年級數(shù)控0904學制3年畢業(yè)設計(論文)題目軸套類零件數(shù)控車削加工一、 畢業(yè)論文課題綜述軸套類零件的數(shù)控車削加工，在中國的歷史上有了很長的歷史了，現(xiàn)在研究關于軸套類零件的加工仍然有很重要的價值。我國現(xiàn)在處于發(fā)展中，發(fā)展工業(yè)，離不開軸套類的應用和加工工藝。所以現(xiàn)階段研究軸套類零件的數(shù)控車削加工的工藝對我國的工業(yè)發(fā)展有著很重要的貢獻，還有著很高的實用價值。對以后的就業(yè)有著很大的幫助。軸套類零件在目前的市場上用處是最多的也是要求較高的，研究軸套類零件的數(shù)控車削加工。我國在合金加工的方面仍然存在著一定不足之處，加工工藝相對發(fā)達國家仍然有一定的差距，在研究合金的加工的加工過程中我們應盡量大膽的創(chuàng)新，沖破傳統(tǒng)工藝的束縛對我國的合金加工工藝進行創(chuàng)新。發(fā)展有中國特色的合金加工工藝，促進我國合金技術加工的發(fā)展，積極推動我國工業(yè)的發(fā)展，隨著機械性能成數(shù)最級的提高，其價格成倍地下降；隨著網(wǎng)絡通訊的普及化、信息處理的智能化、多媒體技術的實用化；數(shù)控技術的普及應用越來越廣泛，越來越深入，數(shù)控技術正向著開放、集成、智能和標準化的方向發(fā)展 前 言畢業(yè)設計是在學完了機械設計、機械制造工藝與夾具、機械加工工藝、計算機基礎、CAD制圖、等課程后，是學生全面運用所學基礎理論、專業(yè)知識和基本技能，對實際問題進行研究（或設計）的綜合訓練，旨在培養(yǎng)學生的專業(yè)研究素養(yǎng)，提高分析結局問題的能力，使學生的創(chuàng)新意識和專業(yè)素質得到提升，使學生的創(chuàng)造性得以發(fā)揮。裝備工業(yè)技術水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是發(fā)展新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的最基本的裝備。馬克思曾說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎么生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的資料，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，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術和裝備方向對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造已成為世界個發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控技術使用數(shù)字信息對機械運動和工作過程中進行控制技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術代表的新技術對傳統(tǒng)制造和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，所謂的數(shù)字化裝備，其技術范圍付給很多領域：（1）機械制造技術 （2）信息處理、加工、傳輸技術 （3）自動控制 （4）伺服驅動技術 （5）傳感技術 （6）軟件技術等。目 錄緒論3摘要5畢業(yè)設計說明書6第一章 數(shù)控技術概述71.1數(shù)控技術的基本情況71.2數(shù)控技術的發(fā)展狀況81.3數(shù)控技術的發(fā)展趨勢111.4數(shù)控技術發(fā)展特點12第二章 結構及毛坯分析142.1毛坯分析142.2完整性分析142.3 正確性分析14 第三章 軸套類零件的數(shù)控車削加工工藝153.1 零件圖的工藝分析153.2 圓錐心軸的設計163.3裝 夾 方 案 的 確 定173.4確 定 加 工 順 序 及 走 刀 路 線183.5夾 具 及 量 具 的 選 擇213.6刀 具 的 選 擇223.7切 削 用 量 的 選 擇243.8切 削 加 工 工 藝 與 刀 具 卡 片25第四章 加工程序的編制29設計總結34致謝35參考文獻36緒 論數(shù)控機床是用數(shù)字優(yōu)化的代碼將零件加工過程所需各種操作和步驟以及刀具與工件這間的相對位置，再記錄在程序介質上，送入計算機或數(shù)控系統(tǒng)譯碼。其數(shù)控程序能保證加工出符合零件圖樣要求的合格零件。還應充分利用數(shù)控機床是用數(shù)字優(yōu)化的代碼將零件加工過程中所需的各種操作和步驟以數(shù)控機床的各種功能使數(shù)控機床能安全、可靠、高效地工作。一.數(shù)控加工的工作原理：數(shù)控加工是根據(jù)零件圖樣及工藝要求編制零件加工程序，再輸入到機床，機床的控制系統(tǒng)對輸入信息進行處理與運算。并不斷地向直接指揮機床運動功能部件機床的伺服機構發(fā)送信號，伺服系統(tǒng)把來自說控裝置的脈沖信號轉換為機床移動部件運動。然后由傳動機構驅動數(shù)控機床，機床以按給定的程序對機械零件進行加工。二.數(shù)控編程及其發(fā)展1.數(shù)控加工的發(fā)展數(shù)控機床和普通機床不同，數(shù)控機床其加工過程不需要人工操作，而是由給定的程序進行控制。在數(shù)控機床加工零件時，首先要分析零件圖樣，確定工件在機床上的加工方式，加工順序，加工路線及刀具，家具和切削用量的選擇，然后把全部工藝過程以及其他輔助功能（主軸正反轉，切削液的開與關。變速換刀等）。按運動順序用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)調試后，記錄在控制介質（或程序載體上），最后輸入到數(shù)控裝置中，從而控制數(shù)控機床完成工件的全部加工過程。這種從零件圖樣到編織成控制介質的過程為數(shù)控加工程序編制。2.數(shù)控編程有手動編程和計算機編自動程1）手工編程：是指程序編制的，整個步驟幾乎全部由人工來完成的，對于幾何形狀不太復雜的零件，所需的加工程序太長，計算比較簡單，出錯的機會比較小，可用手工編程，既及時有經(jīng)濟，因而手工編程被廣泛應用于形狀簡單的點位加工，非圓弧、曲線、曲面等表面。或加工程序較長時，使用手工編程將十分繁瑣費時，而且容易出錯，常會出現(xiàn)手工編程工作跟不上，數(shù)控機床加工的情況影響機床的開動率，此時必須用自動編程方法編制程序，以提高效率。2）計算機自動編程：自動編程需要編程人員根據(jù)零件圖樣用數(shù)控語言編制一個簡短的零件源程序，然后輸入到計算機，計算機經(jīng)過翻譯處理和刀具刀具運動軌跡處理生成刀具位置數(shù)據(jù)，再經(jīng)后置處理，即可生成零件的加工程序。目前是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存儲的控制程序來執(zhí)行對個設備的控制功能，由于采用計算機代替原先用的邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入的存儲、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均用計算機軟件來完成。三.數(shù)控加工的特點：同常規(guī)加工相比，數(shù)控加工具有如下特點：1.自動化程度高在數(shù)控機床加工零件時，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都由機床自動完成。在柔性制造系統(tǒng)上、下料、檢測、診斷、對刀、傳輸、管理等也都由機床自動完成，這樣減輕操作者的勞動強度，改善了勞動條件。2.加工精度高、加工質量穩(wěn)定數(shù)控加工的尺寸精度通常在0.005mm - 0.1mm之間，目前最高的尺寸精度可達+0.0015mm，不受零件形狀復雜度的影響，加工消除了操作者的人為誤差。提高了同批零件尺寸的一致性。3.加工對象的適用性強當加工對象改變時，除了相應的更換刀具和解決工件的裝夾方式，只要重新編程并輸入該零件的加工程序，便可自動加工出新的零件，不必對任何復雜的調整。4.生產(chǎn)效率高一方面是自動化程序高，在一次裝夾中能完成，較多表面的加工、省去了畫線、多次裝夾、檢測等工序；另一方面是運動速度快、空間時間短、數(shù)控車床的主軸轉速已經(jīng)達到5000-7000r/min。5.易于建立計算機通訊網(wǎng)絡由于數(shù)控機床是使用數(shù)字信息，易于與計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）系統(tǒng)聯(lián)接。形成與數(shù)控機床緊密結合的一體化系統(tǒng)。當然，數(shù)控加工在某方面也有不足之處，就是數(shù)控機床價格昂貴、加工成本高、技術復雜、對工藝和編程要求較高、加工中難以調整、維修困難。摘 要數(shù)控技術是以數(shù)字量編程實現(xiàn)控制機械或其他設備自動工作的技術。 世界經(jīng)濟發(fā)展的趨勢表明，制造業(yè)是一個國家經(jīng)濟發(fā)展的基石而機械制造技術是現(xiàn)代化經(jīng)濟的重要保障。在當今世界上，高度發(fā)展的制造業(yè)和先進的制造技術已經(jīng)成為衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科技水平的重要標志，成為一個國家在競爭激烈的國際市場上獲勝的關鍵因素。在經(jīng)濟全球化的過程中，隨著勞動和資源密集型產(chǎn)業(yè)向發(fā)展中國家的轉移，我國真在逐步成為世界的重要基地。但是，由于我國工業(yè)進程起步較晚，與國際先進水平相比，制造業(yè)和制造技術還存在著階段性的差跕，因此我們必須加強對制造技術的研究，大膽的進技術革新，同時積極引進和消化外來技術和理念，盡快形成我國自主創(chuàng)新和跨越式發(fā)展的先進技術體系。使我過的制造業(yè)立不敗之地。機械加工技術在我國在我國現(xiàn)代的形式下還持續(xù)一段時間。機械犠緥的工藝是現(xiàn)代加工技術的核部分。所以研究機械加工工藝具有一定的實用性近年來，由于在機械制造領域采用了微電子、傳感技術、機電一體化技等，使機械制造技術取得了長足的發(fā)展。精密和超精加工、柔性化和自動化制造、高速高效切削、智能化控制是機械制造技術發(fā)展的主要方向【關 鍵 詞】 軸套 工藝設計 數(shù)控加工畢 業(yè) 設 計 說 明一、任務：用數(shù)控車床完成如零件圖所示零件加工，毛坯外形尺寸為50mm100mm 50mm52mm除上表面以外的其他表面均已加工，并符合尺寸與表面粗糙度值、要求材料為45號鋼，按圖樣要求完成零件節(jié)點、基點、計算、設定工件坐標系，制定正確的工藝方案選擇合理的刀具和切削工藝參數(shù)，編寫數(shù)控加工程序。本次設計選用的機床為FANUC-0i系統(tǒng)的數(shù)控車床。二、方案：軸承零件加工方案:粗車半精車精車套筒零件加工方案：粗車外圓粗精鏜內(nèi)孔精車外圓三、刀具選擇及工藝路線：（一）.工藝分析：如圖所示零件，被加工部分的各尺寸、位置、表面粗糙度等要求較高，零件復雜度一般，包括了平面、槽、鉆孔、圓弧內(nèi)外螺紋等不同平面的加工，且尺寸均達到IT8-IT7級精度。選用三爪自定心卡盤裝夾工件，利用尾座頂尖頂緊工作，1號刀為標準刀，其余各刀都按標準刀來設置刀具補償。（二）.刀具的選擇：選擇合適的刀具和加工參數(shù)，對于金屬切削加工能取到事半功倍的效果。反之，在加工中刀具選擇不合理，事倍功半。第一章 數(shù)控技術概況1.1：數(shù)控機床的基本概念數(shù)控技術是數(shù)字控制（Numerical Control）技術的簡稱。它采用數(shù)字化信號對被控制設備進行控制，使其產(chǎn)生各種規(guī)定的運動和動作。利用數(shù)控技術可以把生產(chǎn)過程用某中語言編寫的程序來描述，將程序以數(shù)字形式送入計算機或專用的數(shù)字計算裝置進行處理輸出，并控制生產(chǎn)過程中相應的執(zhí)行程序，從而使生產(chǎn)過程能在無人干預的情況下自動進行，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動化。采用數(shù)控技術的控制系統(tǒng)稱為數(shù)控系統(tǒng)（Numerical Control System）。根據(jù)被控對象的不同，存在多種數(shù)控系統(tǒng)，其中產(chǎn)生最早應用最廣泛的是機械加工行業(yè)中的各種機床數(shù)控系統(tǒng)。所謂機床數(shù)控系統(tǒng)就是以加工機床為控制對象的數(shù)字控制系統(tǒng)。我國數(shù)控技術起步于1958 年，在近50 年發(fā)展歷程大致可分為3 個階段：第一階段從1958 年到1979 年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國基礎條件的限制，數(shù)控技術的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期，即引進技術，消化吸收，初步建立起國產(chǎn)化體系階段。在此階段由于改革開放、國家的重視、研究開發(fā)環(huán)境和國際環(huán)境的改善，我國的數(shù)控技術的研究、開發(fā)以及在產(chǎn)品的國產(chǎn)化方面都取得了長足的進步。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產(chǎn)業(yè)化的研究，進入市場競爭階段，在此階段我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質性進步。 1.取得的成績 縱觀我國數(shù)控技術近50 年的發(fā)展歷程，特別是經(jīng)過四個五年計劃的攻關，總體來看取得了以下成績：奠定了數(shù)控技術發(fā)展的基礎，基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術：我國現(xiàn)在已基本掌握了從數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動、數(shù)控主機、專機及其配套件的基礎技術，其中大部分技術已具備進行商品化開發(fā)的基礎，部分技術已商品化和產(chǎn)業(yè)化。初步形成了數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地在攻關成果和部分技術商品化的基礎上，建立了諸如華中數(shù)控、航天數(shù)控等具有批量生產(chǎn)能力的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠、蘭州電機廠、華中數(shù)控等一批伺服系統(tǒng)和伺服電機生產(chǎn)廠以及北京第一機床廠、濟南第一機床廠等若干數(shù)控主機生產(chǎn)廠。這些生產(chǎn)廠基本形成了我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)基地。 建立了一支數(shù)控研究、開發(fā)、管理人才的基本隊伍。 2.存在的差距 雖然在數(shù)控技術的研究開發(fā)以及產(chǎn)業(yè)化方面取得了長足的進步，但也要清醒的認識到，我國高端數(shù)控技術的研究開發(fā)，尤其是在產(chǎn)業(yè)化方面的技術水平與我國的現(xiàn)實需求還有較大的差距。雖然從縱向看我國的發(fā)展速度很快，但橫向比(與國外對比)不僅技術水平有差距，在某些方面發(fā)展速度也有差距，即一些高精尖的技術水平差距有擴大趨勢。與國外水平相比時，我國數(shù)控技術水平和產(chǎn)業(yè)化水平大致估計如下： 1)技術水平比國外先進水平大約落后1015年，在高精尖技術方面則更大； 2)產(chǎn)業(yè)化水平市場占有率低，品種覆蓋面小，還沒有形成規(guī)模生產(chǎn)；功能部件專業(yè)化生產(chǎn)水平及成套能力較低；外觀質量相對較差；可靠性不高，商品化程度不足；數(shù)控系統(tǒng)尚未建立自己的品牌效應，用戶信心不足。 3)可持續(xù)發(fā)展的能力對競爭前數(shù)控技術的研究開發(fā)、工程化能力較弱；數(shù)控技術應用領域拓展力度不強；相關標準規(guī)范的研究、制定滯后。 3.主要原因分析1)認識方面對國產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)業(yè)進程的艱巨性、復雜性和長期性的特點認識不足；對我國數(shù)控技術應用水平及能力分析不夠。 2)體系方面從技術的角度關注數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題較多，從系統(tǒng)的、產(chǎn)業(yè)鏈的角度綜合考慮數(shù)控產(chǎn)業(yè)化問題較少；沒有建立完整的高質量的配套體系，完善的培訓、服務網(wǎng)絡等支撐體系。3)機制方面人才流失，制約了技術及技術路線創(chuàng)新以及產(chǎn)品創(chuàng)新，也制約了規(guī)劃的有效實施。 4)技術方面企業(yè)在技術方面自主創(chuàng)新能力不強，核心技術的工程化能力不強。機床標準落后，水平較低，數(shù)控系統(tǒng)新標準研究不夠。1.2：數(shù)控技術的發(fā)展現(xiàn)狀 20世紀人類社會最偉大的科技成果是計算機的發(fā)明與應用，計算機及控制技術在機械制造設備中的應用是世紀內(nèi)制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術進步。自從1952年美國第1臺數(shù)控銑床問世至今已經(jīng)歷了50個年頭。數(shù)控設備包括：車、銑、加工中心、鏜、磨、沖壓、電加工以及各類專機，形成龐大的數(shù)控制造設備家族，每年全世界的產(chǎn)量有1020萬臺，產(chǎn)值上百億美元。 世界制造業(yè)在20世紀末的十幾年中經(jīng)歷了幾次反復，曾一度幾乎快成為夕陽工業(yè)，所以美國人首先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)。90年代的全世界數(shù)控機床制造業(yè)都經(jīng)過重大改組。如美國、德國等幾大制造商都經(jīng)過較大變動，從90年代初開始已出現(xiàn)明顯的回升，在全世界制造業(yè)形成新的技術更新浪潮。如德國機床行業(yè)從2000年至今已接受3個月以后的訂貨合同，生產(chǎn)任務飽滿。 我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速發(fā)展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉型。但總的來說，技術水平不高，質量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉移調整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過4個月。從1995年“九五”以后國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設備的審批，投資重點支持關鍵數(shù)控系統(tǒng)、設備、技術攻關，對數(shù)控設備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在1999年以后，國家向國防工業(yè)及關鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使數(shù)控設備制造市場一派繁榮。從2000年8月份的上海數(shù)控機床展覽會和2001年4月北京國際機床展覽會上，也可以看到多品種產(chǎn)品的繁榮景象。但也反映了下列問題. （1）低技術水平的產(chǎn)品競爭激烈，互相靠壓價促銷； （2）高技術水平、全功能產(chǎn)品主要靠進口； （3）配套的高質量功能部件、數(shù)控系統(tǒng)附件主要靠進口； （4）應用技術水平較低，聯(lián)網(wǎng)技術沒有完全推廣使用； （5）自行開發(fā)能力較差，相對有較高技術水平的產(chǎn)品主要靠引進圖紙、合資生產(chǎn)或進口件組裝。數(shù)控技術經(jīng)過50年的2個階段和6代的發(fā)展： 第1階段：硬件數(shù)控(NC) 第1代：1952年的電子管 第2代：1959年晶體管分離元件 第3代：1965年的小規(guī)模集成電路 第2階段：軟件數(shù)控(CNC) 第4代：1970年的小型計算機 第5代：1974年的微處理器 第6代：1990年基于個人PC機(PC-BASEO) 第6代的系統(tǒng)優(yōu)點主要有： （1）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可達到5萬小時以上； （2）基于PC平臺，技術進步快，升級換代容易； （3）提供了開放式基礎，可供利用的軟、硬件資源豐富，使數(shù)控功能擴展到很寬的領域（如CAD、CAM、CAPP，連接網(wǎng)卡、聲卡、打印機、攝影機等）； （4）對數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠來說，提供了優(yōu)良的開發(fā)環(huán)境，簡化了硬件。目前，國際上最大的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠是日本FANUC公司，1年生產(chǎn)5萬套以上系統(tǒng)，占世界市場約40%左右，其次是德國的西門子公司約占15%以上，再次是德海德漢爾，西班牙發(fā)格，意大利菲地亞，法國的NUM，日本的三菱、安川。 國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)廠家主要有華中數(shù)控、北京航天機床數(shù)控集團、北京凱恩帝、北京凱奇、沈陽藝天、廣州數(shù)控、南京新方達、成都廣泰等，國產(chǎn)數(shù)控生產(chǎn)廠家規(guī)模都較小，年產(chǎn)都還沒有超過300400套。 近10年數(shù)控機床為適應加工技術發(fā)展，在以下幾個技術領域都有巨大進步。 （1）高速化 由于高速加工技術普及，機床普遍提高各方面速度，車床主軸轉速由30004000/min提高到800010000/min，銑床和加工中心主軸轉速由40008000/min提高到12000/min、24000/min、40000/min以上快速移動速度由過去的1020/min提高到48/min、60/min、80/min、120/min在提高速度的同時要求提高運動部件起動的加速度，其已由過去一般機床的0.5g重力加速度）提高到1.52，最高可達15，直線電機在機床上開始使用，主軸上大量采用內(nèi)裝式主軸電機。 （2）高精度化 數(shù)控機床的定位精度已由一般的0.010.02提高到0.008左右，亞微米級機床達到0.0005左右，納米級機床達到0.0050.01，最小分辨率為1（0.000001）的數(shù)控系統(tǒng)和機床已有產(chǎn)品。 數(shù)控中兩軸以上插補技術大大提高，納米級插補使兩軸聯(lián)動出的圓弧都可以達到1的圓度，插補前多程序段預讀，大大提高插補質量，并可進行自動拐角處理等。 （3）復合加工、新結構機床大量出現(xiàn) 如5軸5面體復合加工機床，5軸5聯(lián)動加工各類異形零件。也派生出各新穎的機床結構，包括6軸虛擬軸機床，串并聯(lián)鉸鏈機床等。采用特殊機械結構，數(shù)控的特殊運算方式，特殊編程要求。 （4）使用各種高效特殊功能的刀具使數(shù)控機床“如虎添翼”。如內(nèi)冷鉆頭由于使高壓冷卻液直接冷卻鉆頭切削刃和排除切屑，在鉆深孔時大大提高效率。加工鋼件切削速度能達1000/min，加工鋁件能達5000/min。 （5）數(shù)控機床的開放性和聯(lián)網(wǎng)管理，已是使用數(shù)控機床的基本要求，它不僅是提高數(shù)控機床開動率、生產(chǎn)率的必要手段，而且是企業(yè)合理化、最佳化利用這些制造手段的方法。因此，計算機集成制造、網(wǎng)絡制造、異地診斷、虛擬制造、異行工程等等各種新技術都在數(shù)控機床基礎上發(fā)展起來，這必然成為21世紀制造業(yè)發(fā)展的一個主要潮流。 1.3：數(shù)控技術的發(fā)展趨勢數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。 1.高速、高精加工技術及裝備的新趨勢 效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技 加工準備機床調試程序調試試切加工正式加工檢測結束數(shù)控機床工程流程圖術可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產(chǎn)工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。 在轎車工業(yè)領域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。 從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心則從35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01m)。 在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上 伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。1、4數(shù)控技術的發(fā)展特點1.廣泛地應用微機資源近年來被稱為個人計算機（PC）的微型計算機發(fā)展很快，大規(guī)模集成電路制造技術的高速發(fā)速，使得PC的硬件結構做得很小。主CPU的運行速度越來越高。IPC386的主頻是33MHz，IPC486、586的主頻可達50120MHz，新近Intel奔騰處理器（Pentium），主頻已達450MHz。存儲器容量也很大，體積很小，由于是大批量生產(chǎn)，使成本下降，可靠性提高。在軟件方面，操作系統(tǒng)的發(fā)展，特別是Windows的應用，使得PC的操作更為簡便直觀。CAD/CAM的軟件大量地由小型機、工作站向PC移植，三維圖顯示及工藝數(shù)據(jù)庫在PC上建立。再加上PC的開放性，吸引大量技術人員投入了軟件的開發(fā)，使得PC的軟件資源極為豐富。因此，更好地利用PC的軟、硬件資源，就成為各國數(shù)控設備生產(chǎn)廠發(fā)展CNC系統(tǒng)十分重要的一種方法。19921993年，首先是在美國及歐洲的一些小型的數(shù)控設備廠推出，例如美國的ANILAN公司推出的1100、1200、1400系列，意大利FIDIA公司的10/20/30系列，都采用了PC作為基板來開發(fā)自己的數(shù)控系統(tǒng)?，F(xiàn)在連日本FANUC、三菱公司，德國的SIEMENS公司這些以生產(chǎn)專用CNC設備著稱的公司，也都把采用PC資源，作為其發(fā)展的一個重要方向。他們都強調自己系統(tǒng)的“開放”。日本FANUC公司把采用PC的CNC系統(tǒng)稱之為開放型CNC系統(tǒng)，有150、160、180及210等系列，并正發(fā)展一種將FANUC智能終端（一種與IBM PC兼容的平板式計算機）通過高速光纜與CNC裝置連接的模式。我國中國珠峰數(shù)控公司“八五”攻關成果“中華型（CME988）”也采用PC作為主控板，使該系統(tǒng)能充分利用PC的資源，跟隨PC的發(fā)展而升級。2小型化以滿足機電一體化的要求。隨著微電子技術的發(fā)展，大規(guī)模集成電路的集成度越來越高，體積越來越小。數(shù)控設備廠采用超大規(guī)模集成電路并采用表面安裝工藝（SMT），實現(xiàn)了三維立體裝配，將整個CNC裝置做得很小，以適應機械制造業(yè)機電一體化的要求。日本三菱電機株式會社，最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及實用型CNC MELDAS 520A系列，這兩個系列都采用了32位RISC微處理器，實現(xiàn)超小型化的CNC裝置，較原來的M310及L3、L3A，體積大為減?。℉168mmW76mmD135mm），安裝面積減小了一半，功能還有所提高。采用了超薄型顯示器（9.5in的EL及10.4in的彩色LCD）。這個系統(tǒng)的微小線段加工能力提升至64m/min，最大快速進給速度為240m/min，其同步攻螺紋精度較M310提高了3倍，主軸定位時間縮短了30%。3改善人機接口，方便用戶使用為了使操作者能很容易地掌握數(shù)控機床的操作，數(shù)控設備生產(chǎn)廠努力地改善人機接口，簡化編程，盡量采用對話方式，使用戶使用方便，如西班牙FAGOR公司生產(chǎn)的FAGOR 8050系列，采用交互式編輯程序指導系統(tǒng)，簡化程序的編輯，用簡要的表格編輯程序，利用藍圖建立程序。其8050TC型數(shù)控系統(tǒng)，被稱為高檔傻瓜式數(shù)控系統(tǒng)（FAGOR800系列CNC系統(tǒng)），其操作面板使用了符號鍵，用戶可以根據(jù)所需加工零件，選擇加工程序，輸入圖形數(shù)據(jù)后，即可實現(xiàn)半自動或全自動加工。如果面板上的各種自動操作都沒有被選上，則該CNC系統(tǒng)只顯示坐標軸的位置值和主軸轉速，操作者可以用搖柄或電子手輪對機床的各個軸進行手動操作，使用極為方便。4提高數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品的成套性數(shù)控系統(tǒng)包括CNC裝置、主軸及進給伺服驅動裝置，以及主軸電動機、進給電動機和與其相關的檢測反饋元件。一個數(shù)控系統(tǒng)性能的好壞是與上述各個環(huán)節(jié)的性能密切相關的。為了滿足機床用戶廠的需要，數(shù)控設備生產(chǎn)廠都非常重視數(shù)控產(chǎn)品的成套性，使系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)都能很好地匹配，使用戶獲得最好的使用效果。5研究開發(fā)智能型數(shù)控系統(tǒng)所謂智能型的數(shù)控系統(tǒng)，早在80年代初期已經(jīng)開始研究。當時FANUC公司推出的FS15系列，就稱之為AI（人工智能）CNC系統(tǒng)，主要是在故障診斷方面采用了專家系統(tǒng)。系統(tǒng)利用所謂的推理軟件，根據(jù)存儲在系統(tǒng)中的知識庫的經(jīng)驗，分析及查找故障原因。最近FANUC公司又在開展被稱為面向21世紀的課題IMS（Intelligent Manufacturing Systems），將無縫地（Seamless）把世界范圍熟練工人的技術竅門（Know how）組合進行生產(chǎn)系統(tǒng)中去。隨著工業(yè)技術發(fā)展，要求制造過程更快、更容易，以適應生產(chǎn)需要，一種被稱為智能閉環(huán)加工（Intelligent Closed-Loop Processes ICLP）技術被采用。這種技術是利用傳感器獲得適時的信息，以增強制造者取得最佳產(chǎn)品的能力。6根據(jù)市場需要，開發(fā)適銷對路的數(shù)控產(chǎn)品高新技術是數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的一個方向，另一方面開發(fā)適銷對路的數(shù)控產(chǎn)品也是適應市場發(fā)展的需要。我國是發(fā)展中國家，經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)在我國有著廣闊的市場。因此，開發(fā)性能優(yōu)良、價錢便宜的數(shù)控系統(tǒng)，滿足我國市場需要是很有意義的。目前，我國的經(jīng)濟型數(shù)控機床每年需要量約為800010000臺。雖然有幾十個廠家在生產(chǎn)，價格也很便宜，但是多年來技術發(fā)展不快，性能及可靠性方面還存在一些問題，不能滿足市場的需求。德國SIEMENS公司在我國建立的合資企業(yè)西門子數(shù)控（南京）有限公司，在1997年推出了SINUMERIK 802S。這種系統(tǒng)除采用G代碼編程外，還有圖形循環(huán)支持功能，通過軟件鍵來進行轉換。采用15.24cm（6in）彩色液晶顯示，并采用兩臺步進電動機作為驅動單元，驅動力矩為3.512N.m，價格在3萬元左右。這是西門子公司為占領中國市場所做的努力。7開發(fā)新的數(shù)控產(chǎn)品隨著機械加工技術的發(fā)展，對數(shù)控機床的性能要求越來越高，迫切地需要開發(fā)一些新的機電一體化數(shù)控產(chǎn)品來適應及滿足這些要求。例如，鋁合金材料的大量采用，要求進行高速切削，以實現(xiàn)高的精度及低的表面粗糙度的要求，數(shù)控車床及加工中心主軸轉速要求提高到1000020000r/min，這對采用傳統(tǒng)的機械傳動是很難實現(xiàn)的。因此，將電動機的電樞直接與機床的主軸做成一體的“電動主軸”，就成為生產(chǎn)中急需的產(chǎn)品。目前，日本的FANUC公司、NSK公司，瑞士的IBAG公司，意大利的GANFIOR公司都在開發(fā)生產(chǎn)這種新產(chǎn)品。同樣，為了實現(xiàn)高速移動，要求開發(fā)“直線電動機”，用以直接帶同樣，為了實現(xiàn)高速移動，要求開發(fā)“直線電動機”，用以直接帶動工作臺直線運動。日本FANUC公司生產(chǎn)的直線電動機，移動速度可以達到100m/min。日本的THK公司，德國的INDRAMAT公司、SIEMENS公司都在開發(fā)及生產(chǎn)這類產(chǎn)品。綜上所述，數(shù)控技術的發(fā)展是與現(xiàn)代計算機技術、電子技術發(fā)展同步的，同時也是根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展的需要而發(fā)展的?，F(xiàn)在數(shù)控技術已經(jīng)成熟，發(fā)展將更深更廣更快。未來的CNC系統(tǒng)將會使機械更好用，更便宜。第二章 結構及毛坯分析2.1毛坯分析毛坯外形尺寸為50mm100mm 50mm52mm除上表面以外的其他表面均已加工，并符合尺寸與表面粗糙度值、要求材料為45號鋼2.2完整性分析軸套是機床的主要零件，它的頭端裝有夾具，工件或刀具。零件餓完整性用于保證加工零件的正確性，零件在工作時用承擔扭曲和彎曲力，承擔來自各方面的力，所以要求有足夠的剛性、耐磨、抗震等。2.3正確性分析零件加工到成品時其要達到預期效果。而往往因為各方面的原因，零件的精度受到影響，所以零件的正確性在各因素條件都達到的時候才能做到。通過工藝調整使零件達到工藝要求是設計內(nèi)容的重要部分。第三章 軸套類零件的數(shù)控車削加工工藝3.1 零件圖的工藝分析一. 結構工藝分析從圖1結構上看，該軸類零件由外圓柱面、平面、圓弧、外螺紋等表面所組成，該套筒零件由外圓柱面、圓弧、內(nèi)螺紋及內(nèi)圓錐面等所組成，軸套零件較復雜，都適合車削加工。另外，該零件的尺寸標注完整，輪廓描述清楚，且尺寸標注都有利于定位基準和編程原點的統(tǒng)一，符合數(shù)控加工尺寸標注的要求。二.精度及技術要求分析1.尺寸精度從尺寸上看，軸承零件48mm、24mm、23mm、三處加工精度較高，套筒零件48mm、30mm兩處加工精度較高，其軸與套筒有較高的配合精度要求，都需仔細對刀和認真調整機床。2.外置精度1）該軸類零件右定向和定位要求，裝配定向用的是48外圓相對于孔軸心線（或基準A）的同軸度要求。定向是左端面相對于基準A垂直度要求，其公差0.03mm，槽左端面相對于基準A的垂直度要求，公差0.025mm。2）該軸套右定向要求，左端面相對于基準B48外圓的垂直度要求公差為0.025mm。3）表面粗糙度軸套零件都有較高的表面粗糙度要求，表面粗糙度值為1.6um，公差等級在IT8-IT7之間，其余為3.2um。三.毛坯的確定由于該零件精度較高，各臺階直徑相差不大，故零件材料為45號鋼，毛坯結構簡單，材料的加工性能較好。其軸承毛坯外形尺寸為50mm25mm的圓棒料。由于切削加工性較好，該配和無熱處理和加工硬度要求。綜上所述采取以下幾點工藝措施：1.零件圖樣上帶公差的尺寸因公差值較小，故編程時不必要采用平均值，而全部取基本尺寸即可。2.在軸套配合加工時，為保證零件不產(chǎn)生變形，需設計一輔助心軸。3.為便于裝夾，提高定位精度，可可預先光一外圓刀，并鉆好中心孔。除表面外的其他表面均已加工，并符合尺寸與表面粗糙度值的要求，材料為45號鋼。包含了平面、圓弧表面、圓柱面、切槽、鉆孔、鏜孔。3.2 圓錐心軸的設計一.方案的分析與選擇根據(jù)軸套配合時的內(nèi)型形狀，可分析出圓錐心軸對應與套筒零件內(nèi)腔1:10錐度的內(nèi)圓錐面配合，故圓錐心軸的錐度比為1:10.圓錐的大端尺寸與圓錐面大端尺寸相等，根據(jù)零件配合時的位置，圓錐心軸應比圓錐短，考慮夾持部分較短，為避免加工時因工件伸出太長而產(chǎn)生振動，從而引起工件變形及其他情況，因此圓錐心軸盡量取短些，又可保證加工質量。根據(jù)套筒錐長，圓錐心軸取10mm即可，另外，為保證工件之間配合時的緊密性，可取長5mm的圓柱，可達到加工要求，并將圓柱左端鉆好中心孔。二.夾具模型根據(jù)上述分析夾具模型如：圖2 3.3 裝 夾 方 案 的 確 定一.軸承零件的裝夾本零件以粗車一刀后的外圓定位，用三爪自定心卡盤夾緊加工出左端面內(nèi)外輪廓，由于該軸表面有較高的位置精度，故需再一次安裝下加工出左端面的全部內(nèi)外輪廓以避免多次安裝誤差影響位置精度，此外該零件加工要求較高，應粗車和精車分開。二.套筒零件的裝夾該配合件由軸的左端40的外圓定位夾緊，將其設計的圓錐心軸與套筒配合，并用尾座頂尖頂住，以提高工藝系統(tǒng)的剛性。裝夾方式如：圖33.4 確 定 加 工 順 序 及 走 刀 路 線數(shù)控加工中，進給路線對零件的加工精度，表面質量以及加工效率有著直接影響。因此，確定好的進給路線是保證車削加工精度、表面質量、提高效率的工藝措施之一，其確定與工件表面狀況要求的零件表面質量、機床進給機構間隙，刀具耐用度以及零件輪廓形狀有關。由于該零件較復雜，加工部位較多，因而需采用多把刀具才能完成切削加工，制定零件車削加工順序時可按有粗到精，由近到遠，內(nèi)外交叉，刀具集中的原則確定，盡可能在一次裝夾中加工出較多的工件表面，由于該零件為單件小批量生產(chǎn)，故確定走到路線時可不必考慮最近走刀路線可沿零件輪廓順序進行加工。根據(jù)軸承零件外圓表面加工方案，選取粗車半精車精車，可達到加工要求，套筒零件由于內(nèi)孔是重要表面的加工，故可采用粗加工內(nèi)孔粗精加工外圓精加工內(nèi)孔的方案進行加工。軸套零件具體的加工順序和進給路線確定如下：一.套筒零件的加工順序及進給路線1.先采用手動方式平左端面，粗車外圓48.2.鉆中心孔后緒工作鉆孔做準備，以提高鉆頭的對中性。3.鉆通孔，并粗精車內(nèi)孔28.14，走刀路線如：圖44.調頭校正加緊，手動平端面，保證軸向尺寸50mm。5.粗加工C1、C1.5倒角36mm的內(nèi)圓錐面。6.粗車外圓表面C1.5倒角，48mm外圓。7.精加工內(nèi)孔C1、C1.5倒角36mm內(nèi)圓錐面及28.14mm內(nèi)表面，走刀路線如：圖58.粗精車內(nèi)螺紋M501.5mm二.軸類零件的加工順序及進給路線1.手動平端面，并光一刀外圓。2.調頭校正夾緊，鉆中心孔。3.鉆30mm長的孔。4.手動平端面，保證其軸向尺寸97mm5.粗車外圓表面48mm、40mm，C1、C2倒角。如圖66.精車各外圓表面。7.粗鏜內(nèi)孔24mm，20mm內(nèi)孔，R5圓弧。加工路線如：圖78.切526mm的槽。9.調頭校正夾緊，粗車R10圓弧，23mm外圓，M301.5mm螺紋。其走刀路線如：圖810.精車R10圓弧，23mm外圓，M301.5mm的螺紋。11.把軸與套裝配上，并將輔助心軸裝入套筒。12.粗加工圓弧R50。13.精加工圓弧及 48mm的外圓。3.5 夾 具 及 量 具 的 選 擇1）夾具的選擇在零件工藝分析中，已確定零件機床加工部分和加工時用的定位基準只需適合的夾具即可，這里選用的三爪自定心卡盤（如下圖），軟爪，圓錐心軸，頂尖。2）量具的選擇量具的選擇應考慮與被測工件的外形，位置，被測尺寸的大小，尺寸公差相適應，每份量具一把（或一套）其選擇如下：游標卡尺（0200mm） 測量具輪廓的基本尺寸。外徑千分尺（025mm，2550mm） 測量凸臺的基本尺寸。內(nèi)徑千分尺（025mm，2550mm） 測量孔的直徑。內(nèi)徑百分尺（025mm，2550mm） 測量各內(nèi)孔尺寸。圓弧樣板（R10，R50，R5mm） 測量圓弧半徑。3.6 刀 具 的 選 擇刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設計中的重要內(nèi)容之一，刀具選擇合理與否不僅影響機床的加工效率，而且還直接影響加工質量。1.鉆孔的刀具鉆孔的刀具較多，有普通麻花鉆，可轉位淺孔鉆及扁鉆。應根據(jù)工件材料，加工尺寸及加工質量要求等合理選用。在數(shù)控車床上鉆孔，大多采用麻花鉆，麻花鉆有高速鋼和硬質合金鋼兩種。這里選用：中心鉆 直徑5mm的中心鉆。鉆頭18mm， 25mm麻花鉆。2.粗車外圓刀90硬質合金外圓車刀，刀尖圓弧半徑0.2mm。3.切刀 寬5mm 。4.鏜刀鏜刀的種類很多。按切削刃數(shù)量可分為単刃鏜刀和雙刃鏜刀。單刃鏜刀剛性差，切削時易引起振動，所以鏜刀的主偏角選得較大，以減小徑向力。粗鏜鋼件孔時Kr=6075，以提高刀具的耐用度。單刃鏜刀結構簡單，適應較廣，粗精加工都適用。故選用單刃鏜刀，粗精鏜內(nèi)孔表面。 刀片：55帶R0.2mm圓弧刃的菱形刀片，如：圖95.外螺紋車刀 60硬質合金螺紋刀，刀尖圓弧0.1mm。6.內(nèi)螺紋車刀 60硬質合金螺紋刀，刀尖圓弧0.1mm。上圖是加工是所用的所有刀具3.7 切 削 用 量 的 選 擇數(shù)控車床加工中的切削用量包括：背吃刀量，切削速度（主軸轉速），進給速度或進給量。切削用量的大小對切削力，切削功率，刀具磨損，加工質量和加工成本均有顯著影響，對不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并編入程序中。切削用量的選擇原則：粗加工時一般以提高生產(chǎn)效率為主，但也考慮經(jīng)濟型和加工成本，半精加工和精加工時應在保證該加工質量的前提下兼顧切削效率，經(jīng)濟型和加工成本具體參數(shù)根據(jù)機床說明書和切削用量手冊。一.背吃刀量背吃刀量的選擇主要由于對表面質量的要求來決定。在工藝系統(tǒng)剛性及機床允許的條件下，進可能選取較大的背吃刀量，由于該零件精度要求較高，則應適當留出精車余量，常取0.10.5mm 。背吃刀量的選取參數(shù)如下：1.粗車外圓時取1.2mm 。2.精車鏜內(nèi)外表面時取0.5mm 。3.粗鏜內(nèi)孔取1mm 。4.鉆中心孔取2.5mm 。5.鉆孔時取10mm 。6.粗精內(nèi)外螺紋時取分別取0.8mm 0.6mm 0.4mm 0.16mm 。二.切削速度切削速度根據(jù)零件上被加工部位的直徑值，并按連接和刀具的材料及加工性質等條件所允許的切削速度來確定。選取數(shù)值如下：1.粗車鏜內(nèi)外表面時主軸轉速 S=600r/min f=0.2mm/r 。2.鉆中心孔時主軸轉速 S=600r/min 。3.鉆孔時的主軸轉速 S=300r/min 。4.精車外圓時的主軸轉速 S=1100r/min f=0.1mm/r 。5.精鏜內(nèi)孔時的主軸轉速 S=800r/min f=0.1mm/r 。6.切槽時的主軸轉速 S=500r/min f=1.5mm/r 。7.內(nèi)外螺紋車削時的主軸轉速