典型軸類零件數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析畢業(yè)設(shè)計
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- 典型軸類零件數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析畢業(yè)設(shè)計（論文）
1.引言
高度發(fā)達的制造業(yè)和先進的制造技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科技水平的重要標(biāo)志之一，成為一個國家在競爭激烈的國際市場上獲勝的關(guān)鍵因素。隨著我國從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強國的步伐的加快，掌握以數(shù)控技術(shù)為主的先進制造技術(shù)，提高計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）的技術(shù)水平成為一個制造企業(yè)持續(xù)進步，賴以生存的重要支撐。
2.數(shù)控車床的特點
數(shù)控車床是目前國內(nèi)數(shù)量最多，應(yīng)用最廣數(shù)控機床，由于采用了數(shù)控系統(tǒng)作為控制核心，利用伺服電機通過滾珠絲桿驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進給運動，其運動鏈與普通車床相比也更短，總體結(jié)構(gòu)剛性好，抗振性好。與普通車削相比，數(shù)控車削具有以下特點：
(1).可以加工具有復(fù)雜型面的工件
在數(shù)控車床上零件，零件的形狀主要取決于加工程序，因此只要能編寫程序，無論工件多么復(fù)雜都能加工。
(2).加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定
因為數(shù)控車床本身的精度比普通車床高，一般數(shù)控車床的定位精度為±0.01mm，重復(fù)定位精度為±0.005mm，在加工過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)控機床保證；又因為數(shù)控車削加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對加工精度的影響，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)控車削加工可有效地減少零件的加工時間和輔助時間。由于數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、快速定位速度高，通過合理選擇切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，可以減少零件的加工時間。此外，數(shù)控車削加工一般采用通用或組合夾具，加工過程中能進行自動換刀，減少了輔助時間。綜合上述幾方面，數(shù)控車削加工的生產(chǎn)效率高。
(4).改善勞動條件
在數(shù)控車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、觀測加工狀態(tài)、檢驗零件等，勞動強度極大降低。此外，數(shù)控車床一般是封閉式加工，既清潔，又安全，勞動條件得到了改善。
(5).有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化
數(shù)控車削加工可預(yù)先估算加工工件所需的時間，相同工件所用時間基本一致，因此，工時和工時費用可以精確估計。這有利于編制生產(chǎn)進度表，有利于均衡生產(chǎn)和取得更高的預(yù)計產(chǎn)量；此外，數(shù)控車削加工所使用的刀具、夾具可進行規(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)真研究和改進數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析，對提高生產(chǎn)效率，提升員工素質(zhì)，增加企業(yè)競爭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)外螺紋均為細牙螺紋，有較高的公差等級要求。尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。通過分析，可采用以下幾點工藝措施：
（1）對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取基本尺寸即可。
（2）在輪廓曲線上，有一處橢圓圓弧，加工中需改變進給方向的輪廓曲線。因此，在加工時應(yīng)給機械間隙補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
選取普利森集團出品的CKD6126B型數(shù)控機床作為加工設(shè)備，此機床是普利森集團于2005年開發(fā)的數(shù)控車床，其外形圖如圖3所示：
圖3 CKD6126B數(shù)控車床外形圖 圖4 KND100T外形圖
CKD6126B型數(shù)控車床通過數(shù)控系統(tǒng)自動控制，可對加工范圍內(nèi)的各種內(nèi)孔、外圓、圓錐面、圓弧面及螺紋進行加工。機床床身采用樹脂砂造型，導(dǎo)軌經(jīng)過超音頻淬火和精密磨削。主運動通過松下變頻器及變頻電機實現(xiàn)無級變速。數(shù)控系統(tǒng)選用KND100T系統(tǒng)，其外形圖如圖4所示：
進給采用交流伺服驅(qū)動。機床配備有手搖脈沖發(fā)生器。機床防護采用全封閉防護。機床潤滑采用間歇式自動潤滑。機床配備冷卻系統(tǒng)合照明系統(tǒng)。機床配備尾座。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
主軸轉(zhuǎn)速范圍 300-4000r/min
走刀系統(tǒng) 縱向最小移動距離 0.001mm
橫向最小移動距離 0.001mm
縱向最大移動速度 6m/min
橫向最大移動速度 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
床尾主軸最大行程 60mm
其它 主電機功率 3.0kW
機床重量 1500kg
外形尺寸(長×寬×高) 1638 ×1078×1650mm
該零件加工所需機床調(diào)整單如表2所示：
表2 數(shù)控機床調(diào)整單
零件號 XXX 零件名稱 軸 工序號 NO.1 制表 張武彬 ...
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