典型軸類零件數(shù)控車(chē)削加工工藝過(guò)程及編程分析畢業(yè)設(shè)計(jì)
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- 典型軸類零件數(shù)控車(chē)削加工工藝過(guò)程及編程分析畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
1.引言
高度發(fā)達(dá)的制造業(yè)和先進(jìn)的制造技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前衡量一個(gè)國(guó)家綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科技水平的重要標(biāo)志之一，成為一個(gè)國(guó)家在競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)上獲勝的關(guān)鍵因素。隨著我國(guó)從制造業(yè)大國(guó)走向制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的步伐的加快，掌握以數(shù)控技術(shù)為主的先進(jìn)制造技術(shù)，提高計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）的技術(shù)水平成為一個(gè)制造企業(yè)持續(xù)進(jìn)步，賴以生存的重要支撐。
2.數(shù)控車(chē)床的特點(diǎn)
數(shù)控車(chē)床是目前國(guó)內(nèi)數(shù)量最多，應(yīng)用最廣數(shù)控機(jī)床，由于采用了數(shù)控系統(tǒng)作為控制核心，利用伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)溜板和刀架實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)鏈與普通車(chē)床相比也更短，總體結(jié)構(gòu)剛性好，抗振性好。與普通車(chē)削相比，數(shù)控車(chē)削具有以下特點(diǎn)：
(1).可以加工具有復(fù)雜型面的工件
在數(shù)控車(chē)床上零件，零件的形狀主要取決于加工程序，因此只要能編寫(xiě)程序，無(wú)論工件多么復(fù)雜都能加工。
(2).加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定
因?yàn)閿?shù)控車(chē)床本身的精度比普通車(chē)床高，一般數(shù)控車(chē)床的定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0.005mm，在加工過(guò)程中操作人員不參與，所以消除了操作者的人為誤差，工件的加工精度全部由數(shù)控機(jī)床保證；又因?yàn)閿?shù)控車(chē)削加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對(duì)加工精度的影響，所以工件的精度高，尺寸一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。
(3).生產(chǎn)效率高
數(shù)控車(chē)削加工可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間。由于數(shù)控車(chē)床的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、快速定位速度高，通過(guò)合理選擇切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，可以減少零件的加工時(shí)間。此外，數(shù)控車(chē)削加工一般采用通用或組合夾具，加工過(guò)程中能進(jìn)行自動(dòng)換刀，減少了輔助時(shí)間。綜合上述幾方面，數(shù)控車(chē)削加工的生產(chǎn)效率高。
(4).改善勞動(dòng)條件
在數(shù)控車(chē)床上從事加工的操作者，其主要任務(wù)是編輯程序、輸入程序、裝卸零件、準(zhǔn)備刀具、觀測(cè)加工狀態(tài)、檢驗(yàn)零件等，勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低。此外，數(shù)控車(chē)床一般是封閉式加工，既清潔，又安全，勞動(dòng)條件得到了改善。
(5).有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控車(chē)削加工可預(yù)先估算加工工件所需的時(shí)間，相同工件所用時(shí)間基本一致，因此，工時(shí)和工時(shí)費(fèi)用可以精確估計(jì)。這有利于編制生產(chǎn)進(jìn)度表，有利于均衡生產(chǎn)和取得更高的預(yù)計(jì)產(chǎn)量；此外，數(shù)控車(chē)削加工所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化管理。這些均有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。
基于上述原因，認(rèn)真研究和改進(jìn)數(shù)控車(chē)削加工工藝過(guò)程及編程分析，對(duì)提高生產(chǎn)效率，提升員工素質(zhì)，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力有著十分重要的意義。
3.零件圖工藝分析
零件圖如圖1所示：
圖1 軸零件圖
由圖1知，零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求。該零件由圓柱、圓錐、圓弧、內(nèi)螺紋、外螺紋、內(nèi)孔等組成，其中外徑尺寸及內(nèi)孔尺寸有較高的尺寸要求和表面粗糙度要求。內(nèi)外螺紋均為細(xì)牙螺紋，有較高的公差等級(jí)要求。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無(wú)熱處理和硬度要求。通過(guò)分析，可采用以下幾點(diǎn)工藝措施：
（1）對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時(shí)不必取平均值，而全部取基本尺寸即可。
（2）在輪廓曲線上，有一處橢圓圓弧，加工中需改變進(jìn)給方向的輪廓曲線。因此，在加工時(shí)應(yīng)給機(jī)械間隙補(bǔ)償以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性。
（3）由圖紙分析，此零件需換向加工（四次裝夾），因此需分設(shè)坐標(biāo)系。為保證其表面無(wú)夾傷痕跡，便于加工，加工前應(yīng)作專用夾具如圖2所示：
圖2 夾具
4.設(shè)備的選定
選取普利森集團(tuán)出品的CKD6126B型數(shù)控機(jī)床作為加工設(shè)備，此機(jī)床是普利森集團(tuán)于2005年開(kāi)發(fā)的數(shù)控車(chē)床，其外形圖如圖3所示：
圖3 CKD6126B數(shù)控車(chē)床外形圖 圖4 KND100T外形圖
CKD6126B型數(shù)控車(chē)床通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)自動(dòng)控制，可對(duì)加工范圍內(nèi)的各種內(nèi)孔、外圓、圓錐面、圓弧面及螺紋進(jìn)行加工。機(jī)床床身采用樹(shù)脂砂造型，導(dǎo)軌經(jīng)過(guò)超音頻淬火和精密磨削。主運(yùn)動(dòng)通過(guò)松下變頻器及變頻電機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。數(shù)控系統(tǒng)選用KND100T系統(tǒng)，其外形圖如圖4所示：
進(jìn)給采用交流伺服驅(qū)動(dòng)。機(jī)床配備有手搖脈沖發(fā)生器。機(jī)床防護(hù)采用全封閉防護(hù)。機(jī)床潤(rùn)滑采用間歇式自動(dòng)潤(rùn)滑。機(jī)床配備冷卻系統(tǒng)合照明系統(tǒng)。機(jī)床配備尾座。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：
表1 CKD6126主要技術(shù)參數(shù)
一般規(guī)格 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 300mm
滑板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 120mm
最大工件長(zhǎng)度 350mm
床頭箱 主軸通孔直徑 φ 50mm
主軸前端錐孔錐度 莫氏錐度6號(hào)
主軸轉(zhuǎn)速范圍 300-4000r/min
走刀系統(tǒng) 縱向最小移動(dòng)距離 0.001mm
橫向最小移動(dòng)距離 0.001mm
縱向最大移動(dòng)速度 6m/min
橫向最大移動(dòng)速度 4m/min
刀架系統(tǒng) 刀具的截面尺寸 16×16mm
下滑板的最大橫向行程 240mm
下滑板的最大縱向行程 270mm
刀具形式 排刀架(雙燕尾)或電動(dòng)刀架
刀夾數(shù)量 6
床尾 床尾主軸直徑 φ 40mm
床尾主軸孔錐度 莫氏錐度3號(hào)
床尾主軸最大行程 60mm
其它 主電機(jī)功率 3.0kW
機(jī)床重量 1500kg
外形尺寸(長(zhǎng)×寬×高) 1638 ×1078×1650mm
該零件加工所需機(jī)床調(diào)整單如表2所示：
表2 數(shù)控機(jī)床調(diào)整單
零件號(hào) XXX 零件名稱 軸 工序號(hào) NO.1 制表 張武彬 ...
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