数控车床零件加工及其工艺设计

数控车床零件加工及工艺设计 数控车床 目录目录 摘要摘要 一、一、数数控机床控机床 1、 数控机床的概述 2、 数控机床的组成 3、 数控机床的特点 二、二、数数控加工技术控加工技术 1、 数控加工技术简介 2、 数控加工的特点 3、 数控加工的技术发展 4、 数控加工工艺 三、三、各各部分零件工艺分析部分零件工艺分析 1、 金属材料的分析 2、 各零部件的材料选择及工艺分析 四、四、主主要零件的参数设置及加工路径分析要零件的参数设置及加工路径分析 1、 概述 摘要摘要 在车床上，利用工件的旋转运动和刀具的直线运动或曲 线运动来改变毛坯的形状和尺寸，把它加工成符合图纸的要 求。 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件 进行切削加工的方法。车削是最基本、最常见的切削加工方 法，在生产中占有十分重要的地位。 在各类金属切削机床中，车床是应用最广泛的一类，约 占机床总数的 50。车床既可用车刀对工件进行车削，又可 用钻头、铰刀、丝锥和滚花刀进行钻孔、铰孔、攻螺纹和滚 花等操作。 数控车削加工是现代制造技术的典型代表，随着数控技 术的发展，数控机床不仅在宇航、造船、军工等领域广泛使 用，而且也进入了汽车、机床等民用机械制造行业。目前， 在机械行业中， 单件、 小批量的生产所占有的比例越来越大， 机械产品的精度和质量也在不断地提高。所以，普通机床越 来越难以满足加工精密零件的需要。同时，由于生产水平的 提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械 行业中的使用已很普遍。 一、 数控机床 1、 数控机床的概述 数控机床和数控技术是微电子技术同传统机械技术 相结合的产物，是一种技术密集行的产品和技术。数控机 床是一种用电子计算机和专用电子计算装置控制的高效 自动化机床。主要分为立式和卧式两种。立式机床装夹零 件方便，但切屑排除较慢；卧式装夹零件不是非常方便， 但排屑性能好，散热快。数控机床是根据机械加工工艺的 要求，使电子计算机对整个加工过程进行信息处理与控 制，实现生产过程自动化。较好的解决了复杂、精密、多 品种、中小批量机械零件加工问题，是一种通用、灵活、 高效能的自动化机床。同时，数控技术又是柔性制造系统 （FMS） 、计算机集成制造系统（CLMS）的技术基础之 一，是机电一体化高新科技的重要组成部分。 2、 数控机床的组成 虽然数控机床的种类繁多，如数控车床、数控铣床、 加工中心、数控电火花、线切割、激光加工机床等，但是 它们的组成部分基本相同，主要包括以下几个方面 （1） 机床的主体 数控机床的主体即数控机床的主要机械结构部分。 包括数 控机床的床身、主轴及进给机构等。 （2） 数控装置 控制装置是数控机床的中心环节，也叫做计算机数控 （CNC）装置。CNC 装置实际上就是一个计算机系统， 通过对加工程序的运行处理，发出控制信号。实现对加工 过程的自动控制。CNC 装置包含以下几部分 ①微处理器及其总线 微处理器（CPU）及其总线（BUS）是 CNC 装置的核心。 CPU 由运算器和控制器组成，实现数据的算术运算和逻 辑运算以及指令的操作控制。CPU 最基本的运算处理就 是插补运算。 总线是计算机系统内部各部分之间传递信号 的渠道，一般由数据总线、地址总线和控制总线等组成。 ②输入装置 输入装置是吧加工程序输入至计算机的装置， 通常采用纸 带输入、手动输入、直接输入存储器三种方法。 ③存储器 存储器是用来存放 CNC 装置的数据、参数及程序的。存 储器一般由存放系统程序的只读存储器 ROM、存放运算 的中间结果的随机存储器 RAM 以及存放加工零件程序、 数据和参数的 RAM 等组成。 ④位置控制单元 位置控制单元是把插补运算求取的坐标给定值与位置检 测装置测得的实际值进行比较， 然后将结果送入速度控制 单元，对进给机构的运动进行控制。 ⑤可编程序控制器 可编程序控制器（PLC）是用来替代传统的机床强电控制 线路，实现对数控机床的切削液供给、停止、刀具的自动 交换、工作态度自动交换等的自动控制功能。 ⑥通信接口 现代数控机床往往都带有规范数据通信接口， 以使与编程 机及上级计算机连接，实现通信功能。随着柔性制造系统 FMS、计算机集成制造系统 CIMS 的发展，CNC 装置的 通信功能将发挥更加重要的作用。CNC 与上级计算机等 的网络通信功能主要是通过串行数据通信接口来实现的。 （3） 伺服系统 伺服系统接收来自 CNC 装置的指令信息，严格按照指令 信息的要求，拖动机床的移动部件， 完成零件的加工。伺 服系统直接决定了刀具与零件的相对位置， 因而伺服系统 的性能是决定数控机床的加工精度的主要因素。 伺服系统 主要由伺服控制电路、功率放大电路、检测装置以及伺服 电动机等部分组成。 （4） 附加装置 为了进一步提高生产率、提高加工精度和提高自动化程 度，数控机床还具有许多附加装置， 如自动换刀装置、自 动交换工作台及切屑处理装置等。 3、 数控机床的特点 （1） 具有较大柔性 在保证工件表面精度的情况下，主要取决于加工程序，它 与普通机床不同，不必制造、更换许多工具、夹具，不需 要经常调整机床。因此，数控机床适用于零件频繁更换的 场合。也就是适合单件、 小批生产及新产品的开发，缩短 了生产准备周期，节省了大量工艺设备的费用。 （2） 加工精度高 数控机床的加工精度一般可达到 0.0050.1mm，数控 机床是按数字信号形式控制的， 数控装置每输出一个脉冲 信号，则机床移动部件移动一个脉冲当量（一般为 0.001mm） ， 而且机床进给传动链的反向间隙与丝杠螺距 平均误差可由数控装置进行补偿，因此，数控机床定位精 度比较高。 （3） 加工质量稳定、可靠 加工同一批零件，在同一机床，在相同加工条件下， 使用 相同刀具和加工程序，刀具的走刀轨迹完全相同，零件一 致性好、质量稳定。 （4） 便于加工复杂形状的零件 数控机床能同时控制多个坐标联动， 可加工其他机床很难 加工甚至不可能加工的复杂曲面。 对于以函数形式或列表 值表示的曲面，加工更为方便。 （5） 生产效率高 数控机床可有效的减少零件的加工时间和辅助时间， 数控 机床的主轴转速和进给量的范围大， 允许机床进行大切削 量的强力切削， 数控机床移动部件的快速移动和定位及高 速切削加工，减少了半成品的工序间周转时间，提高了生 产效率。 （6） 改善劳动条件 数控机床加工前经调整好后，输入程序并启动，机床就能 自动连续的进行加工，直至加工结束。操作者主要是程序 的输入、编辑、装卸零件、刀具准备、加工状态的观测、 零件的检验等工作，劳动强度极大降低，机床操作者的劳 动趋于智力型工作。另外， 机床一般是封闭式加工，即清 洁，又安全。 （7） 利于生产经管现代化 数控机床的加工，可预先精确估计加工时间，所使用的刀 具、夹具可进行规范化、 现代化经管。数控机床使用数字 信号与规范代码为控制信息，易于实现加工信息的规范 化，目前已与计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）有机 的结合起来，是现代集成制造技术的基础。 （8）机床的使用、维护技术要求高 数控机床是多科学、高新技术的产物，相应的，这就对机 床的操作和维护提出了较高的要求。此外