1、畢業設計（論文）任務書題目類別： 畢業設計 題目性質： 工程設計 畢業設計（論文）題目： 數控機床加工工藝的分析 學 院： 高等職業技術學院 （房山分校） 專 業： 機械制造與自動化 班 級： 13101 姓 名： 于昊 指導教師： 劉衛華 1題目內容：(1)分析工件圖。(2)制定工件加工路線：確定工件的等級要求、尺寸要求來選擇刀具及夾具。(3)確定所選毛胚時應正確計算零件的強度、剛度。(4)根據零件的設計要求進行數控編程，編程時要選擇好加工路線、刀具號、切削用量并按照數控機床規定的使用功能指令代碼及程序段格式，逐段編寫加工程序；(5)由于編程時會出現太多的不確定因素，因此要根據加工情況合理進

2、行編程加工。(6)零件數控加工工藝性分析；據加工零件的設計圖紙及相關技術文件，對零件的材料、毛坯種類、形狀、尺寸、精度、表面質量以及熱處理要求等進行綜合分析。(7)利用卡盤等夾緊工具對工件進行夾緊。(8)根據工件的表面等要求合理選擇基準面。任務要求：(1) 簡介數控加工技術。(2) 準確分析零件圖。(3) 合理選擇數控機床及夾具。(4) 正確選擇切削參數及刀具。(5) 準確書寫加工程序。(6) 能夠及時解決在加工過程中出現的問題(7) 論文內容清晰明了。(8) 在實際加工中能熟練操作機床。(9) 在加工開始時可以準確快速的對好刀具。(10)在加工程中對所出現的問題能及時反映。指導教師簽字： 年

3、 月 日專業負責人簽字： 年 月 日畢業設計（論文）評語表（一）指導教師對畢業設計（論文）的評語：指導教師 （簽字）年 月 日評閱人對畢業設計（論文）的評語：評閱人 （簽字）年 月 日畢業設計（論文）評語表（二）答辯委員會（小組）成員姓 名職稱主要分工簽 字劉衛華講師組長，全面負責畢業答辯工作郝建新講師組員，負責答辯提問、記錄、成績核算等張志軍助講組員，負責答辯提問、記錄、成績核算等張文龍 講師組員，負責答辯提問、記錄、成績核算等史立軍助講組員，負責答辯提問、記錄、成績核算等答辯中提出的主要問題及回答的簡要情況：答辯委員會（小組）代表 （簽字）年 月 日答辯委員會（小組）的評語：答辯委員會（小

4、組）代表 （簽字）年 月 日答辯委員會（小組）給定的成績：答辯委員會（小組）主任 （簽字）年 月 日畢業設計（論文）開始日期 年 月 日截止日期 年 月 日畢業設計（論文）答辯日期 年 月 日摘要隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，數控加工藝術對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率。提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場的競爭能力。而對于數控加工，無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題（如

5、對刀點、加工路線等）也需要做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的產品數控機床加工工藝設計師數控編程的主要依據，工藝設計的合理與否直接決定了數控機床零件加工的質量和效率。本文從零件圖分析，工序劃分，加工方法制定，定位裝夾和切削用量選擇闡述了數控機床加工工藝的設計方法。  關鍵字：數控加工，刀具材料，切削用量，加工工藝設計目錄畢業設計（論文）任務書1第一章 引言8一、數控機床的產生與發展8二、數控機床的概念及組成8三、數控機床的分類9 四、數控機床的特點及應用范圍.第二章 零件分析11一、零件的工藝分析11第三章選擇設備12一、機床的選擇12二、夾具的選擇12第四章

6、切削參數及刀具的選擇13一、切削參數的選擇13二、刀具的選擇13第五章加工程序與調試14一、加工程序14二、程序的調試和加工15致謝16參考文獻17第一章 引言一、數控技術是數字化制造和制造自動化的核心技術支持科學技術和社會生產的不斷發展，機械制造技術發生了深刻的變化，機械產品的結構越來越合理，其性能、精度和效率日趨提高，因此對加工機械產品的生產設備提出了三高（高性能、高精度和高自動化）的要求。在機械產品中，單件和小批量產品占到70%80%。由于這類產品的生產批量小、品種多，一般都采用通用機床加工。當產品改型時，加工所用的機床與工藝裝備均需作相應的變換和調整，而且通用機床的自動化程度不高，基本

7、上由人工操作，難于提高生產效率和保證產品質量。要實現這類產品的自動化成為機械制造業中長期未能解決的難題。大批大量生產的產品，如汽車、摩托車、家用電器等零件，為了解決高產優質的問題，多采用專用機床、組合機床、專用自動化機床以及專用自動生產線和自動化車間進行生產。但是應用這些專用生產設備，生產周期長，產品改型不易，因而使新產品的開發周期增長，生產設備使用的柔性很差?，F代機械產品的一些關鍵零部件，如在造船、航天、航空、機床及國防部門的產品零件，往往都精度復雜、加工批量小、改型頻繁，顯然不能在專用機床或組合機床上加工。而借助靠模和仿行機床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產效率受

8、到很大限制。特別對空間的復雜曲線曲面，在普通機床上根本無法實現。 數控機床的研制始于20世紀40年代末。1952年美國PARSONS公司與麻省理工學院（MIT）合作研制了第一臺三坐標立式數控銑床。該機床的研制成功是機械制造行業中一次技術革新，使機械制造業的發展進入了一個新的階段。二、數控技術的發展的幾個主要階段 數控機床產生后隨著微電子技術和計算機的發展1952年至1959年：第一代數控系統，采用電子管元件。20世紀60年代前期：第二代數控系統，采用晶體管元件。20世紀60年代后期：第三代數控系統，采用集成電路。20世紀70年代前期：第四代數控系統，采用大規模集成電路和小型

9、通用計算機。20世紀70年代后期開始：第五代數控系統，采用微處理器和微型計算機。數控機床經歷的5個時代可以分為2個階段。第一、二、三代數控系統主要由電器的硬件和連線組成，所以稱之為接線邏輯數控系統（Wired Logic NC）或硬數控系統。它的特點是具有很多的硬件電路和連接接點，電路復雜，可靠性不好，這是數控系統發展的第一階段。第四、五兩代數控系統主要是由計算機硬件和軟件組成，所以稱之為CNC系統。它的特點是控制和運行主要由軟件來完成，容易擴大功能、柔性好、可靠性高，因此也稱為軟數控系統。我國數控技術起步于1958年，近50年的發展歷程大致可分為3個階段：第一階段從195

10、8年到1979年，即封閉式發展階段。在此階段，由于國外的技術封鎖和我國的基礎條件的限制，數控技術的發展較為緩慢。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，初步建立起國產化體系階段。第三階段是在國家的“八五”的后期和“九五”期間，即實施產業化的研究，進入市場競爭階段。在此階段，我國國產數控裝備的產業化取得了實質性進步。在“九五”末期，國產數控機床的國內市場占有率達50%，配國產數控系統（普及型）也達到了10%。三、數控機床和數控系統的發展 隨著先進生產技術的發展，要求現代數控機床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向發展。（1）高速

11、度、高精度化高速化指：數控機床的高速切削和高速插補進給，目標是在保證加工精度的前提下，提高加工速度。這不僅要求數控系統的處理速度快，同時還要求數控機床具有大功率和大轉矩的高速主軸、高速進給電動機、高性能的刀具、穩定的高頻動態剛度。高精度包括高進給分辨率、高定位精度和重復定位精度、高動態剛度、高性能閉環交流數字伺服系統等。數控機床由于裝備有新型的數控系統和伺服系統，使機床的分辨率和進給速度達到0.1m(24mmin)，lm(100240mmin)，現代數控系統已經逐步由16位CPU過渡到32位CPU。日本產的FANUCl5系統開發出64位CPU系統，能達到最小移動單位0.1m時，最大進給速度為1

12、00mmin。FANUCl6和FANUCl8采用簡化與減少控制基本指令的RISC(Reduced Instruction Set Computer)精簡指令計算機，能進行更高速度的數據處理，使一個程序段的處理時間縮短到0.5ms，連續lmm移動指令的最大進給速度可達到120mmin。本交流伺服電動機已裝上每轉可產生100萬個脈沖的內藏位置檢測器，其位置檢測精度可達到0.01mm脈沖及在位置伺服系統中采用前饋控制與非線性控制等方法。補償技術方面，除采用齒隙補償、絲杠螺距誤差補償、刀具補償等技術外，還開發了熱補償技術，減少由熱變形引起的加工誤差。（2）開放式要求新一代

13、數控機床的控制系統是一種開放式、模塊化的體系結構：系統的構成要素應是模塊化的，同時各模塊之間的接口必須是標準化的；系統的軟件、硬件構造應是“透明的”、“可移植的”；系統應具有“連續升級”的能力。為滿足現代機械加工的多樣化需求，新一代數控機床機械結構更趨向于“開放式”：機床結構按模塊化、系列化原則進行設計與制造，以便縮短供貨周期，最大限度滿足用戶的工藝需求。數控機床的很多部件的質量指標不斷提高，品種規格逐漸增加、機電一體化內容更加豐富，因此專門為數控機床配套的各種功能部件已完全商品化。（3）智能化1）所謂智能化數控系統，是指具有擬人智能特征，智能數控系統通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、

14、建模、提取特征、自動感知加工系統的內部狀態及外部環境，快速做出實現最佳目標的智能決策，對進給速度、切削深度、坐標移動、主軸轉速等工藝參數進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態。在數控系統中引進自適應控制技術。數控機床中因工件毛坯余量不勻、材料硬度不一致、刀具磨損、工件變形、潤滑或冷卻液等因素的變化將直接或間接影響加工效果。自適應控制是在加工過程中不斷檢查某些能代表加工狀態的參數，如切削力、切削溫度等，通過評價函數計算和最佳化處理，對主軸轉速、刀具(或工作臺)進給速度等切削用量參數進行校正，使數控機床能夠始終在最佳的切削狀態下工作。 2）設置故障自診斷功能。數控機床工作過程中出現故

15、障時，控制系統能自動診斷，并立即采取措施排除故障，以適應長時間在無人環境下的正常運行要求。3）具有人機對話自動編程功能?？梢园炎詣泳幊虣C具有的功能，裝入數控系統，使零件的程序編制工作可以在數控系統上在線進行，用人機對話方式，通過CRT彩色顯示和手動操作鍵盤的配合，實現程序的輸入、編輯和修改，并在數控系統中建立切削用量專家系統，從而達到提高編程效率和降低操作人員技術水平的要求。4）應用圖像識別和聲控技術。由機床自己辨別圖樣，并自動地進行數控加工的智能化技術和根據人的語言聲音對數控機床進行自動控制的智能化技術。（4）復合化復合化加工，即在一臺機床上工件一次裝夾便可以完成多工種、多工序的加工，通過減

16、少裝卸刀具、裝卸工件、調整機床的輔助時間，實現機多能，最大限度提高機床的開機率和利用率。60年代初期，在一般數控機床的基礎上開發了數控加工中心（MC），即自備刀庫的自動換刀數控機床。在加工中心機床上，工件一次裝夾后，機床的機械手可自動更換刀具，連續地對工件的各加工面進行多種工序加工。目前加工中心的刀庫容量可多達120把左右，自動換刀裝置的換刀時間為l2s。加工中心中除了鏜銑類加工中心和車削類車削中心外，還出現了集成型車/銑加工中心、自動更換電極的電火花加工中心，帶有自動更換砂輪裝置的內圓磨削加工中心等。隨著數控技術的不斷發展，打破了原有機械分類的工藝性能界限，出現了相互兼容、擴大工藝范圍的趨勢

17、。復合加工技術不僅是加工中心、車削中心等在同類技術領域內的復合，而且正向不同類技術領域內的復合發展。多軸同時聯動移動，是衡量數控系統的重要指標，現代數控系統的控制軸數可多達16軸，同時聯動軸數已達到6軸。高檔次的數控系統，還增加了自動上下料的軸控制功能，有的在PLC里增加位置控制功能，以補充軸控制數的不足，這將會進一步擴大數控機床的工藝范圍。（5）高可靠性高可靠性的數控系統是提高數控機床可靠性的關鍵。選用高質量的印制電路和元器件，對元器件進行嚴格地篩選，建立穩定的制造工藝及產品性能測試等一整套質量保證體系。在新型的數控系統中采用大規模、超大規模集成電路實現三維高密度插裝技術，進一步地把典型的硬

18、件結構集成化，做成專用芯片，提高了系統的可靠性?，F代數控機床均采用CNC系統，數控系統的硬件由多種功能模塊制成，對于不同功能的模塊可根據機床數控功能的需要選用，并可自行擴展，組成滿意的數控系統。在CNC系統中，只要改變下軟件或控制程序，就能制成適應各類機床不同要求的數控系統?，F代數控機床都裝備有各種類型的監控、檢測裝置，以及具有故障自動診斷與保護功能。能夠對工件和刀具進行監測，發現工件超差，刀具磨損、破裂，能及時報警，給予補償，或對刀具進行調換，具有故障預報和自恢復功能，保證數控機床長期可靠地工作。數控系統一般能夠對軟件、硬件進行故障自診斷，能自動顯示故障部位及類型，以便快速排除故障。此外系統

19、中注意增強保護功能，如行程范圍保護功能、斷電保護功能等，以避免損壞機床和工件的報廢。（6）多種插補功能數控機床除具有直線插補、圓弧插補功能外，有的還具有樣條插補、漸開線插補、螺旋插補、極坐標插補、指數曲線插補、圓柱插補、假想坐標插補等。第二章 零件分析一、零件的工藝分析根據零件圖所示，零件的加工程序（以工件的右端面建立工件坐標系），毛坯為30mm×90mm的棒料，材料45鋼。先用三爪自定心卡盤加緊零件左端面外圓柱面，車右端面。用G71粗加工工件外輪廓留加工余量后，G70精加工至尺寸。再加工M16×3/2雙線螺紋至尺寸。最后用切斷刀切斷。第三章選擇設備一、機床的選擇本課題零件

20、是傳動軸，由三個階臺面、斜面、圓弧及螺紋構成。精度要求較高，根據以上的加工情況可選用CK6140的FANUC-0i數控車床對零件進行加工。 二、夾具的選擇三爪卡盤是數控車削加工時夾緊工件的重要工具，用三爪自動定心卡盤夾緊。加工外輪廓時，為保證一次安裝加工出全部外輪廓，需要設一圓錐心軸裝置，用三爪卡盤夾持心軸左端，心軸右端留有中心孔并用尾座頂尖頂緊以提高工藝系統的剛性。第四章切削參數及刀具的選擇 一、切削參數的選擇主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據切削速度v來選定。車直線時，查表可以選擇切削速度，然后利用公式計算主軸轉速n，計算公式為：n=1000v/d Vf應根據零件的加工精度和表面粗

21、糙度要求以及刀具和工件材料來選擇，粗加工時，在工藝系統剛性和機床功率允許的情況下，盡可能取較大的背吃刀量，以減少進給次數；精加工時，為保證零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l0.4 mm較為合適車右端面的主軸轉速為80m/min，進給速度為0.1mm/r；粗精車外輪廓的主軸轉速分別選定80m/min和110m/min，進給速度分別選定為0.12mm/r和0.08mm/r；加攻螺紋的主軸轉速為250r/min；切斷的主軸轉速為500r/min，進給速度為0.1mm/r。二、刀具的選擇1號刀：90°圓車刀。2號刀：尖車刀（粗車）。3號刀：尖頭車刀（精車，刀尖圓弧R0.3mm

22、）。4號刀：60°螺紋刀。5號刀：切斷刀，到寬4mm。 第五章加工程序與調試一、加工程序O0001G90 G21 G97;T0101;M03 S800;G50 S1800;G96 S80;G00 X34. Z0. M08;G01 X-0.5. F0.1;G00 X150. Z200.;T0202;G00 X35.5 Z1. F0.12;M98 P90002;G00 X150. Z200.;T0303;G96 S110;G00 X17. Z1. F0.08;M98 P0002;G00 X150. Z200.;T0404;G97 S200;G00 X18. Z5.;G76 P030060 Q20 R50.;G76X13.7 Z-17.9 R0. P1300 Q400 F4;G00 X18. Z7.;G76 P030060 Q20 R50.;G76 X13.7 Z-17.9 R0. P1300 Q400 F4;G00 X150. Z200.;T0505;M03 S500;G00 X34.;Z-68.;G01 X-0.5 F0.1;X100. Z200;M09;M05;M03;O0002G01 U-5.;G01 U3.8 Z-1.;Z-14.5;U-1.8 Z-15.5;G02 U2.7 Z-22.2 R6.;G0