车铣典型零件加工毕业设计论文(编辑修改稿)

车铣典型零件加工毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。 编制程序的工 作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（ APT）或 CAD/CAM 设计。 编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。 2）、输入装置 输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。 根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。 数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由 编程计算机用 RS232C 或采用网络通信方式传送到数控系统中。 零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。 3）、数控装置 数控装置是数控机床的核心。 数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和 动作。 零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。 但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行 “数据点的密化 ”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。 4）、驱动装置和位置检测装置 驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功 率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。 因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。 驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。 目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。 位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。 5）、辅助控制装置 辅助控制装置的主要作用是接收 数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。 这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。 由于可编程逻辑控制器（ PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。 6）、机床本体 数控机床的机床本体与传 统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。 但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。 这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。 数控机床的工作原理 数控机床是按照事先编制好的数控加工程序对零件进行加工的高效自动化设备。 首先需要对零件图样的技术特征、几何形状、尺寸和工艺等加工要求进行系统的分析，确定合理、正确的加工方案和加工路线，然后按照数控机床规定采用的代 码和程序格式，根据加工要求编制出数控加工程序。 数控加工程序可以记录在信息载体上，也可以通过某种方式输入数控机床，再由数控机床的数控系统对数控加工程序进行译码和预处理，接着由插补器进行插补计算，逐点计算并确定个线段起点与终点间一系列中间点的坐标及各轴的运动方向、大小和速度，分别向各轴发出运动序列指令，完成零件产品的加工。 数控机床的分类 数控机床的种类繁多，从不同的角度对其进行考查，就有不同的分法，通常可以按以下方式对其分类。 按工艺用途分类 1） 金属切削类数控机床 金属切削类数控机床有数 控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗铣床等。 2） 金属成形类数控机床 金属成形类数控机床是指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，采用的又数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。 3） 数控特种加工机床 数控特种加工机床有数控电火花线切割机床、数控电火花成形加工机床、数控激光加工机床与数控火焰切割机等。 4） 测量、绘图类数控机床 测量、绘图类数控机床有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。 按运动轨迹分类 1） 点位控制系统的数控机床 点位控制系统只是控制刀 具相对工件从某一加工点移到另一加工点的精确坐标位置，而对于点与点之间移动的轨迹不进行控制，且移动过程中不作任何切削 加工。 通常采用此类系统的设备有数控钻床、数控镗床、数控冲床等。 2） 直线控制系统的数控机床 点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。 3） 轮廓控制 系统 数控机床 轮廓控制 系统 数控机床 又称连续控制系统数控机床或者轨迹控制系统数控机床。 这类系统 能够对两个或两个以上运动的位移及速度进 行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。 它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。 按伺服控制系统分类 1） 开环控制系统的数控机床 开环控制系统不装备位置检测反馈装置，即无位移的实际反馈与指令值进行比较修正。 因而控制信号的流程是单向的。 数控机床开环系统控制框图如下： 2） 闭环控制系统的数控机床 闭环控制系统是带有位置检测反馈装置， 将位移的实际值反馈回去与指令值比较，用比较落后的差值去控制机床的移动部件，直至差值消除时才停止修正动作的系统。 数控机床闭环控制图框如下： 3） 半闭环控制系统的数控机床 半闭环控制系统是闭环控制系统的一种派生。 它与闭环控制系统的不同之处仅在将检测元件装在传动链的旋转部位，它所检测得到的不是工作台的实际位移 量。 而是与位移量有关旋转轴的转角量。 因此，其精度比闭环控制系统稍差。 但这种系统结构简单，便于调整，检测元件价格也较低，因而是广泛使用的一种控制方式。 数控机床半闭环控制图框如下： 按数控系统 的功能分类 1）经济型数控系统 数控系统一般为开环，联动轴数为三轴或三轴以下，这种系统只能满足一般精度要求的加工，如直线，斜线，圆弧及带螺纹类的零件，系统的价格便宜，典型的系统有我国大方， SIEMENS802S 等，主要适用于经济型数控车床、数控铣床及数控磨床等。 2）普及型又称全功能数控系统 半闭环控制，采用 16 位或 32 位微处理器， 9寸单色显示器，具有一定的图形显示功能及面向用户的宏程序功能等，联动轴数 3－ 4 轴，系统有较强的可靠性和控制的灵活性。 3）高档型数控系统 全闭环控制，采用的微型计算机为 32位以上的 CPU,彩色 CRT 或 TFT 液晶显示器，内存大于 150KB,进给大多采用数字式交流伺服驱动，联动轴数 5轴以上，多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序功能；还有较强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条件的自动设定，能实现 DNC 和网络通讯。 4）基于 PC的开放式数控系统的数控机床 这类数控机床系统采用通用微计算机技术开发数控系统，可以得到强大有利的硬件与软件支持，这些软件和硬件的技术是开放式的。 此时的通用微机除了具备本身的功能外，还具备了全功能数控系统的所有功能，是数控机床发展趋势。 现代数控机床的发展 数控技术的产生与发展 数控技术的发展史随着计算机技术和电子技术的发展而发展的。 在第一台数 控机床问世至今的 50 年余中，先后经历了电子管（ 1952 年）、晶体管和印刷电路板（ 1960 年）、小规模集成电路（ 1965 年）、小型计算机（ 1970 年）、微处理器或微型计算机（ 1974 年）和基于 PCNC的智能数控系统（ 20 世纪 90年代）等六个数控时代。 前三代数控系统是采用专用控制计算机的硬逻辑（硬件）数控系统，简称NC（ Numerical Control)，目前已被淘汰。 第四代数控采用小型计算机取代专用计控制算机，数控系统的许多功能由软件来实现，故这种数控系统又成为软件数控系统，即计算机数控系统，简称 CNC（ Computer Numerical Control)。 1974 年采用微处理器为核心的数控系统，形成第五代微型机数控 CNC 和 MNC 的控制原理基本相同，目前趋向采用成本低、功能强的 MNC。 20 世纪 90 年代后，发展了基于 PCNC的第六代数控系统，它充分利用了现有 PC 机的软硬件资源，规范设计出新一代功能更强的数控系统。 在数控系统不断更新换代的同时，数控机床的品种、 功能、应用也随之不断发展。 数控机床的发展趋势 1)精度高、高速度 尽管 10 多年前数控机床就出现了高精度、高速度的趋势，但是科学技术的发展史没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化。 目前，数控机床正在向着精度和速度的极限发展。 2）智能化 智能化是为了提高生产的自动化程度。 智能化不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控）中，还要贯穿在产品的售后服务和维修中。 也就是说，不仅在控制机床加工时数控系统还是智能的，就是在系统出现了故障时，诊断、维修也是 智能的。 3）软硬件进一步开放式 数控系统在出厂时并没有完全决定其适用场合和控制加工对象，更没有决定要加工的工艺，而是由用户根据自己的需要对软件进行再开发，以满足用户的特殊需要。 数控系统生产商不应制约用户的生产工艺和适用范围。 4）实时智能化 在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个重要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。 例如，在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具 自动管理及补偿等自适应调节系统，在 高速加工时的综合运用控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制目的。 5）网络化 数控机床网络化便于远距离操作和监控，也便于远程诊断故障和进行调整，利于数控系统生产厂对其产品的监控和维修，也适合与大规模现代化生产的无人化车间实行网络管理，还适于在操作人员不宜到现场的环境（如对环境要求很高的超精密加工和对人体有害的环境）中工作。 6）多媒体技术应用化 多媒体技术集成计算机、声像和通信技术于一体， 使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。 在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。 第三章 车床轴类零件的加工 工艺方案的分析 零件图分析 该零件图为典型轴类零件，有圆柱、圆锥、倒角及键槽组成，属于小型轴类零件，表面粗糙度 、其余未标注的为 ，为 IT6— IT7 级，尺寸标注完整，精度要求完整，基准明确。 1）毛坯选择 轴类零件一般都是用于各种机 械受力和传动，要求具有较好的的综合力学性能，在选择毛坯是还应考虑三个原则：满足零件的使用要求原则；满足生产条件原则；降低成本原则。 因此，综合以上因素，该零件毛坯选用最常用的 45＃钢棒料。 2）热处理 为了获得更好地力学性能，改善切削性能，采用正火进行预先热处理。 正火的成本较低、生产效率较高的热处理方法，对于中碳钢来说，经调制处理后能提高其硬度，改善切削性能。 粗车后进行最终热处理（调制热处理），提高韧性，提高加工性能。 3）机床的选择 该零件为单件小批量生产零件，选用 CK613 XK082磨床。 拟定工艺路线 1）选择表面加工方法 工件材料为 45 钢，其要求较高，但考虑到其刚性较好，所以加工方式采用：预先热处理（正火） —— 粗车 —— 精车 —— 粗磨 —— 精磨的加工方案，铣削部分考虑到精度要求，直接采用精铣方案。 2）工序顺序安排 先应该进行预先热处理（正火），再根据“先基面，后其他”的原则，先将基准面加工出来，在粗加工。