数控专业工艺分析论文

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1、毕 业 论 文题 目 数控加工工艺分析方法 专 业 数控加工与维护工程 班 级 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要数控技术是当今世界制造业中的先进技术之一，它涉及到计算机辅助设计和制造技术，计算机模拟及仿真加工技术，机床仿真及后置处理，机械加工工艺，装夹定位技术与夹具设计与制造技术，金属切削理论，以及毛坯制造技术等多方面的关键技术。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用。数控技术是发展数控机床和先进制造技术的最关键技术，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志，应用数

2、控技术是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。数控机床作为数控技术实施的重要装备，成为提高加工产品质量，提高加工效率的有效保证和关键。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。制造业快速发展和产业结构调整，使我国从传统的机械制造转变为现代的数控制造，数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。本次论文内容介绍了数控加工的特点、加工工

3、艺分析的一般步骤。并通过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。关键词： 数控技术 机械制造 加工工艺 编程目 录第一章 数控加工工艺分析方法31.1零件图的工艺分析31.2加工方法的选择41.3工序的划分71.4定位与夹紧方式的确定71.5加工顺序的安排71.6确定走刀路线和工步顺序71.7切削用量的选择161.8对刀点与换刀点的确定171.9高速切削加工技术17第二章 典型零件数控加工工艺分析实例192.1数控车削加工典型零件工艺分析实例192.2数控铣削加工典型零件工艺分析实例21结论24致谢25参考文献26第一章 数控加工工艺分析方法1.1零件图的工艺分析1.1.1零件图分析（1

4、）尺寸标注方法分析 注意基准统一原则，减少累积误差。（2）零件图的完整性与正确性分析 几何图素条件要求充分。（3）零件技术要求分析 尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度、热处理等都会影响工艺方案。同时考虑安装、刀具、切削用量。（4）零件材料分析 材料影响价格、切削用量、工艺方案。1.1.2零件的结构工艺性分析（1）采用统一的几何类型和尺寸，减少换刀，提高效率，减少成本。（2）内槽圆角影响刀具的选择，应大些。 （3）槽底圆角应小些，提高工艺性和效率。（4）统一基准定位，减少定位误差。（5）减少刀具数量，减低成本和减少定位误差。R越大力越差。1.2加工方法的选择1.2.1外圆表面加工方法的选择

5、 1.2.2内孔表面加工方法的选择1、 40H7孔粗糙度要求较高，选择钻孔粗镗（或扩孔）半精镗精镗方案。2、 13和 22孔没有尺寸公差要求，粗糙度要求不高，选择钻孔锪孔方案。1.2.3平面加工方法的选择 1.2.4平面轮廓和曲面轮廓加工方法的选择 方法有数控铣削、线切割及磨削等 对曲率半径较小的平面内轮廓，采用线切割。对平面外轮廓，采用数控铣削。 对曲面轮廓，采用数控铣削1.3工序的划分1.3.1工序划分的原则工序集中原则（数控加工常采用的原则）：减少设备投入，减少安装次数、有利于保证加工精度。调整麻烦，生产周期长。工序分散原则：设备投入成本大，生产效率高。1.3.2工序划分方法考虑生产纲领

6、、设备、零件结构和技术要求。要求遵循以下原则：（1）按所用刀具划分。如加工中心，减少换刀次数。（2）按安装次数划分。减少定位误差。（3）按粗、精加工划分。减少误差复映，提高加工精度。（4）按加工部位划分。减少空行程，提高效率。1.4定位与夹紧方式的确定正确选用定位方案和夹紧方式是保证加工精度的条件。 要求：基准重合、减少安装次数、避免采用占机调整方式。1.5加工顺序的安排1、基面先行原则：减少定位误差。2、先粗后精原则：减少误差复映。3、先主后次原则：减少不必要的浪费。4、先面后孔：避免切削变形，保证孔的加工精度。5、先近后远原则：减少空行程，提高效率。1.6确定走刀路线和工步顺序走刀路线是刀

7、具刀位点在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包含了工步的内容，也反映了工步的顺序。 走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。 走刀路线确定原则：1.应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求。铣削平面零件外轮廓时，刀具的切入、切出应沿轮廓切线方向进行，避免在工件表面形成接刀痕。且注意留有切入长度和切出长度。 从直线中间圆弧切入、切出。从拐角切入、切出，容易产生过切现象。铣削无交点内轮廓的切入切出路径2.确定孔加工路线时，若孔的位置精度要求较高，加工路线的定位方向应保持一致。存在反向误差的加工路线 无反向误差的加工路线车螺纹时，为保证螺距的准确，应避免在进给机构的加速和减速过

8、程中切削，故应有引入距离和超越距离。超越距离引入距离常见的切削进给路线l 行切法 刀具沿某一方向（如X）进行切削，沿另一方向进给，来回往复切削去除加工余量。l 环切法 刀具沿与精加工轮廓平行的路线进行切削，从外向内或从内向外，呈环状逐步去除加工余量。行切法切削进给路线环切法切削进给路线最终轮廓应一次走刀连续完成。铣削内腔的三种走刀路线 行切法在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，达不到要求的表面粗糙度。先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。 环切法，效果也较好，但加工时间较长。根据加工质量要求和工件毛坯的质量及材料，选择好铣削的方式（顺铣或逆铣）。3、寻求最短走刀路线

9、，减少空行程，提高效率。零件样图 先加工完外圈孔后，再加工内圈孔，时间较长。交错加工内、外圈孔，减少空刀时间。 孔加工最短走刀路线选择粗车矩形循环进给路线选择工步起点与对刀点分离，空行程短。工步起点与对刀点重合，空行程长。矩形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较短。粗车进给路线选择三角形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较长。仿形进给路线，用于铸、锻件毛坯时进给路线较短。4、应使数值计算简单，以减少编程工作量。5、应选择使工件加工变形小的走刀路线。 对薄板类零件应采用分层切削或对称切削的走刀路线。1.7切削用量的选择1.7.1切削用量的选择原则考虑切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本

10、。（1） 粗加工时切削用量的选择原则： 主要考虑保证提高效率和刀具耐用度。 背吃刀量 进给量 切削速度（2） 精加工时的切削用量的选择原则： 主要考虑保证加工精度和表面粗糙度，其次是刀具耐用度和效率。 背吃刀量 进给量 切削速度1.7.2切削用量的选择方法 （1）背吃刀量的选择（常规加工条件下）u CK6140机床车削工艺时：l 粗车：3mm l 半精加工：30.5mml 精加工： 0.50.05mmu XK714机床铣削工艺时：l 粗铣：X、Y方向取刀具直径的75% Z方向取刀具半径的1/41/6l 半精加工：X、Y方向取刀具直径的50%Z方向取刀具半径的1/41/6l 精加工：X、Y方向取

11、0.10.5mm Z方向取0.10.3mm（2）进给量（进给速度） 的选择主要根据零件的表面粗糙度、加工精度、刀具和工件的材料、刀具的刃数等因素选择。 u 车削加工时：l 粗加工：0.30.5mm/rl 半精加工：0.150.25mm/rl 精加工：0.050.15mm/rl 铣削加工时：Vf = fzZn=（0.050.18）Zn 进给速度=每刃切削量刀具刃数主轴转速刀具小时取小端数值，刀具大时取大端数值。每种规格的刀具每刃切削量变化在0.010.03的范围内，刃数少时取偏大的值，刃数多时取偏小的数值。精加工时取刃数多的刀具，粗加工时取刃数少的刀具。 （3）切削速度的选择 根据已经选定的背吃

12、刀量、进给量、刀具材料和刀具耐用度等选择。 n =1000 Vc/D 主轴转速=1000切削线速度/（刀具直径或工件直径）u 高速钢刀具：l 粗加工：V 15m/min l 半精加工：V 25m/min l 精加工：V 45m/min u 硬质合金刀具：l 粗加工：V 30m/min l 半精加工：V 50m/min l 精加工：V 100m/minu 陶瓷刀具：510倍的硬质合金刀具 1.8对刀点与换刀点的确定1.8.1对刀点的确定u 对刀点加工零件时刀具相对于工件运动的起始点。u 对刀点的选择原则l 便于数字处理和简化编程。l 容易找正、便于检查。l 引起的加工误差小。1.8.2换刀点的确

13、定u 换刀点指刀架转位换刀时的位置。 u 换刀点选择原则： 换刀点应设在工件或夹具的外部，刀架转位时刀具不与其他部位干涉为原则。 1.9高速切削加工技术 高速切削的切削速度比常规切削速度高510倍以上。高速切削加工技术体系是机床、刀具、工件、加工工艺、切削过程监控、切削机理等诸多方面的有机集成。 1.9.1特点u 切削力随着切削速度的提高而下降；u 切削产生的热量绝大部分被切屑带走；u 加工表面质量提高；u 在高速切削范围内，机床的激振频率远离工艺系统的固有频率范围。 1.9.2优点u 有利于提高生产效率；u 有利于改善工件的加工精度和表面质量；u 有利于减少模具加工中的手工抛光；u 有利于减

14、小工件变形；u 有利于使用小直径刀具；u 有利于加工薄壁零件和脆性材料；u 有利于加工较大零部件。 1.9.3应用u 加工材料适于高速切削加工的工件材料包括铝合金、钢、铸铁、铅、铜及铜合金 ，此外还包括模具钢、钛合金、不锈钢、镍基合金、纤维增强合成树脂等难加工材料。 常用工件材料的高速切削速度范围表(m/min)应用范围目前，高速切削加工技术主要应用于车削和铣削工艺，今后将涵盖所有的传统加工范畴，从粗加工到精加工，从车削、铣削到镗削、钻削、拉削、铰削、攻丝、滚齿等。 航空制造业、模具制造业、汽车制造业等行业均已积极采用高速切削加工技术。 第二章 典型零件数控加工工艺分析实例2.1数控车削加工典

15、型零件工艺分析实例 轴承套数控车削加工工艺（单件小批量生产），所用机床为CJK6240。211零件图工艺分析采取以下工艺措施：1）编程时取基本尺寸。2）先加工左、右端面。3）内孔尺寸较小，镗120锥孔、32孔及15斜面时需掉头装夹。212确定装夹方案1）内孔加工时以外圆定位，用三爪自动定心卡盘夹紧。2）加工外轮廓时，需要设一圆锥心轴装置，用三爪卡盘夹持心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧。外轮廓车削装夹方案 213确定加工顺序及走刀路线先加工内孔各表面，再加工外轮廓表面。由于该零件为单件小批量生产，外轮廓表面车削走刀路线可沿零件轮廓顺序进行。 214刀具选择 215切削用量选择 根据被

16、加工表面质量要求、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料选取切削速度与每转进给量，计算结果祥见工序卡。 216数控加工工艺卡片拟订 22数控铣削加工典型零件工艺分析实例加工平面凸轮零件上的槽与孔，外部轮廓已加工完，零件材料为HT200。221零件图工艺分析1）凸轮槽内外轮廓及20、12两个孔的加工应分粗、精加工两个阶段进行，以保证表面粗糙度要求。 2）应以底面A定位，提高装夹刚度以满足垂直度要求。222确定装夹方案1）加工20、12两个孔时，以底面A定位（必要时可设工艺孔），采用螺旋压板机构夹紧。2）加工凸轮槽内外轮廓时，采用“一面两孔”方式定位，即以底面A和20、12两个孔两个孔为定

17、位基准。223确定加工顺序及走刀路线1）加工顺序的确定先加工用作定位基准的20、12两个孔，再加工凸轮槽内外轮廓表面。且粗、精加工分开，其中20、12两个孔的加工采用钻孔一粗铰一精铰方案。1）走刀路线的确定走刀路线包括平面进给和深度进给两部分。u 平面内进给时，采用顺铣方式铣削。l 外凸轮廓从切线方向切入。l 内凹轮廓从过渡圆弧切入。u 深度进给有两种方法：l 在xz平面（或yz平面）来回铣削逐渐进刀到既定深度。l 先打一个工艺孔，再从工艺孔进刀到既定深度。224刀具选择225切削用量选择 凸轮槽内、外轮廓精加工时留01 mm铣削余量，精铰20、12两个孔时留01mm铰削余量。 选择主轴转速与

18、进给速度时，先查切削用量手册，确定切削速度与每齿进给量，再计算主轴转速与进给速度。226填写数控加工工艺卡片结 论制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。本文所讲的工序安排以及工艺制定，使得我们在数控加工中能够充分利用理论知识来指导我们更加安全，规范地进行生产操作，也使得产品的质量得以提高

19、，并且充分利用数控机床这一高科技设备来提高我国机械加工行业的产品质量，以精细的产品赢占国际机械行业的市场。我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！致 谢毕业设计能顺利完成，是因为在设计当中我得到了许多人的帮助。首先非常感谢我的指导教师。从课题的选取、研究、到总体设计的结束。他都帮助我解决了不少困难。为了我们的毕业设计，他到处给我们找资料，鼓气。在设计中我遇到的一个大问题就是没有设计电脑，汪老师就把学校的设备给我们拿出来搞设计

20、。我羡慕周老师，为了带我们毕业生搞设计，他天天都要学习。每个学生的课题不一样，但是他对每一个课题都要有独到的见解。他平易近人，鼓励我们积极的投入到设计中。随时监导我们的设计。在此，我向你表示我真诚的谢意！工程实训中心的许多老师从设计的开始到我们的毕业设计的结束，教我们的机床操作。在设计中还有帮助我的身边同学。在此，我感谢帮助我的人。当然还有我的父母。10多年的默默辛劳，我要对你们说：“你们的付出是伟大的，你们的付出没有白费，因为我很争气。”参考文献1. 宋小春等 . 数控车床编程与操作 . 广州 : 广东经济出版社出版 ,20032. 罗良玲. 刘旭波. 数控技术及应用 . 北京 : 清华大学

21、出版社, 20053.宋放之等 . 数控工艺培训教程 ( 数控车部分 ). 北京 : 清华大学出版社 ,20024.机械设计与制造工程2001年第30卷第1期5机电新产品导报 2005年第12期6张路霞,李大庆,王晓伟.基于FANUC的数控机床故障自诊断J.水利电力机械,2007,(11).7 工程力学 主编张定华 北京：高等教育出版社，20008 数控加工编程及操作 主编顾京 北京：高等教育出版社，20039 公差配合与技术测量 主编徐茂功 桂定一。机械工业出版社，200010数控机床加工工艺 王爱玲主编 机械工业出版社2007付：外文翻译 电火花加工 电火花加工法对加工超韧性的导电材料（如

22、新的太空合金）特别有价值。这些金属很难用常规方法加工，用常规的切削刀具不可能加工极其复杂的形状，电火花加工使之变得相对简单了。在金属切削工业中，这种加工方法正不断寻找新的应用领域。塑料工业已广泛使用这种方法，如在钢制模具上加工几乎是任何形状的模腔。 电火花加工法是一种受控制的金属切削技术，它使用电火花切除（侵蚀）工件上的多余金属，工件在切削后的形状与刀具（电极）相反。切削刀具用导电材料（通常是碳）制造。电极形状与所需型腔想匹配。工件与电极都浸在不导电的液体里，这种液体通常是轻润滑油。它应当是点的不良导体或绝缘体。 用伺服机构是电极和工件间的保持0.00050.001英寸（0.010.02mm）

23、的间隙，以阻止他们相互接触。频率为20000Hz左右的低电压大电流的直流电加到电极上，这些电脉冲引起火花，跳过电极与工件的见的不导电的液体间隙。在火花冲击的局部区域，产生了大量的热量，金属融化了，从工件表面喷出融化金属的小粒子。不断循环着的不导电的液体，将侵蚀下来的金属粒子带走，同时也有助于驱散火花产生的热量。 在最近几年，电火花加工的主要进步是降低了它加工后的表面粗糙度。用低的金属切除率时，表面粗糙度可达24vin.(0.050.10vin)。用高的金属切除率如高达15in3/h(245.8cm3/h)时，表面粗糙度为1000vin.(25vm)。 需要的表面粗糙度的类型，决定了能使用的安培

24、数,电容,频率和电压值。快速切除金属（粗切削）时，用大电流,低频率,高电容和最小的间隙电压。缓慢切除金属（精切削）和需获得高的表面光洁度时，用小电流,高频率,低电容和最高的间隙电压。 与常规机加工方法相比，电火花加工有许多优点。 1 . 不论硬度高低，只要是导电材料都能对其进行切削。对用常规方法极难切削的硬质合金和超韧性的太空合金，电火化加工特别有价值。 2 . 工件可在淬火状态下加工，因克服了由淬火引起的变形问题。 3 . 很容易将断在工件中的丝锥和钻头除。 4 . 由于刀具（电极）从未与工件接触过，故工件中不会产生应力。 5 . 加工出的零件无毛刺。 6 . 薄而脆的工件很容易加工，且无毛

25、刺。 7 . 对许多类型的工件，一般不需第二次精加工。 8 .随着金属的切除，伺服机构使电极自动向工件进给。 9 .一个人可同时操作几台电火花加工机床。 10.能相对容易地从实心坯料上，加工出常规方法不可能加工出来的极复杂的形状。 11.能用较低价格加工出较好的模具。12.可用冲头作电极，在阴模板上复制其形状，并留有必须的间隙。Electrical discharge machiningElectrical discharge machining has proved especially valuable in the machining of super-tough, electrical

26、ly conductive materials such as the new space-age alloys. These metals would have been difficult to machine by conventional methods, but EDM has made it relatively simple to machine intricate shapes that would be impossible to produce with conventional cutting tools. This machining process is contin

27、ually finding further applications in the metal-cutting industry. It is being used extensively in the plastic industry to produce cavities of almost any shape in the steel molds. Electrical discharge machining is a controlled metal removal technique whereby an electric spark is used to cut (erode) t

28、he workpiece, which takes a shape opposite to that of the cutting tool or electrode. The cutting tool (electrode) is made from electrically conductive material, usually carbon. The electrode, made to the shape of the cavity required, and the workpiece are both submerged in a dielectric fluid, which

29、is generally a light lubricating oil. This dielectric fluid should be a nonconductor (or poor conductor) of electricity. A servo mechanism maintains a gap of about 0.0005 to 0.001 in. (0.01 to 0.02 mm) between the electrode and the work, preventing them from coming into contact with each other. A di

30、rect current of low voltage and high amperage is delivered to the electrode at the rate of approximately 20 000 hertz (Hz). These electrical energy impulses become sparks which jump the dielectric fluid. Intense heat is created in the localized area of the park impact, the metal melts and a small pa

31、rticle of molten metal is expelled from the surface of the workpiece . The dielectric fluid, which is constantly being circulated, carries away the eroded particles of metal and also assists in dissipating the heat caused by the spark.In the last few years, major advances have been made with regard

32、to the surface finishes that can be produced. With the low metal removal rates, surface finishes of 2 to 4 um. (0.05 to 0.10um) are possible. With high metal removal rates finishes of 1 000uin. (25um) are produced.The type of finish required determines the number of amperes which can be used, the ca

33、pacitance, frequency, and the voltage setting. For fast metal removal (roughing cuts), high amperage, low frequency, high capacitance, and minimum gap voltage are required. For slow metal removal (finish cut) and good surface finish, low amperage, high frequency, low capacitance, and the highest gap

34、 voltage are required.Electrical discharge machining has many advantages over conventional machining processes.1. Any material that is electrically conductive can be cut, regardless of its hardness. It is especially valuable for cemented carbides and the new supertough space-age alloys that are extr

35、emely difficult to cut by conventional means.2. Work can be machined in a hardened state, thereby overcoming the deformation caused by the hardening process.3. Broken taps or drills can readily be removed from workpieces. 4. It does not create stresses in the work material since the tool (electrode)

36、 never comes in contact with the work.5. The process is burr-free.6. Thin, fragile sections can be easily machined without deforming.7. Secondary finishing operations are generally eliminated for many types of work.8. The process is automatic in that the servomechanism advances the electrode into th

37、e work as the metal is removed.9. One person can operate several EDM machines at one time.10. Intricate shapes, impossible to produce by conventional means, are cut out of a solid with relative ease.11. Better dies and molds can be produced at lower costs.12. A die punch can be used as the electrode to reproduce its shape in the matching die plate, complete with the necessary clearance. 29