数控毕业论文

苏州技师学院

技师论文

数控零件加工工艺分析及精度检测

学生姓名：王维

年级： 07大1班

专业：数控技术

指导教师：李宇

院系：机电工程系

提交日期：2010年11月

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

引言 (1)

1．AutoCAD图样 (2)

2.工艺分析 (4)

2.1工件工艺分析 (4)

2.2刀具、量具、材料选择 (5)

2.3刀具切削参数 (5)

3. 西门子802D数控车常用床指令介绍 (6)

3.1G代码指令 (6)

3.2 M代码指令 (7)

3.2 程序编辑 (8)

4．零件精度检测 (12)

4.1误差分析 (12)

4.2测量误差 (12)

4.3计量器具选择 (13)

4.4加工工件的部分重要尺寸检测结果 (14)

4.5如何避免误差 (15)

总结 (15)

参考文献 (16)

致谢 (16)

数控零件加工工艺分析及精度检测

摘要；在数控车削加工中，人们所编辑的程序始终贯穿了整个加工过程。程序的编辑不同，也导致了加工工序、加工工艺的不同等。合理的编辑程序可以提高数控车床的加工效率，选择合理的加工路亦是可以事半功倍。本文将从走刀路线、程序的编制等细节出发，分析在数控车削中程序的编制方法及合理的加工工序。

关键词：数控程序的编制、加工工艺、工件的精度检测。

引言

数控机床简介：数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作数控折弯机并加工零件。

数控机床主要用于轴类和盘类的回转体工件的加工。按照零件加工的技术要求和工艺要求，编写零件的加工程序，然后将加工程序输入到数控装置，通过数控装置控制机床的主轴运动、进给运动、更换刀具，以及工件的夹紧与松开，冷却、润滑泵的开与关，使刀具、工件和其它辅助装置严格按照加工程序规定的顺序、轨迹和参数进行工作，从而加工出符合图纸要求的零件。

近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。随着科学技术不断发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。

本文利用西门子802D数控车床进行加工，经过对工件进行工艺分析、拟定加工方案、合理选择刀具后，针对两件的加工特点选择合理的切削用量，并在加工过程中控制好精度要求，使其达到良好的加工效果。

1.AutoCAD图样

本文加工的工件图样如下：

图1-1组合件

注：A、B点标注：A（36，-35）

B（46，-40）

图1-2件一

图1-3件二

2.工艺分析

2.1工件工艺分析：

（1）一号工件（图1-2）：该零件为轴类零件，因此在设计工序时，应先进行粗车，去除毛刺后再进行精车加工。

此工件有通孔，所以要预钻φ18的孔，长度为65mm。在选择加工时要合理安排加工工序，保证精度。

选工件左端为装夹面，外圆加工步骤如下：

1）用35°外圆刀加工，并采用一次性装夹完成的方法，即先粗车φ48的外圆，再精车外圆，在M42x2的外螺纹处先去掉0.2mm的余量，为螺纹加工做准备。 2）用60°外螺纹车刀加工螺纹，分粗、精加工（精加工修正牙形）。

3）用刃宽3mm的外沟槽刀在45mm处割出沟槽，完成外圆加工。

孔的尺寸精度要求较高，粗糙度值较小，选择内孔精车到时，刀杆既要尺寸适合、强度高；又要与孔壁间有较充裕的排屑空间，防止铁削拉伤孔壁。此外，选择合理的车刀角度、选择合理的切削速度并辅以适当的切削液是车好内孔的重要保证[1]。

内孔加工步骤如下：

1）用内镗刀先粗车内孔，加工长度在原尺寸的60mm长度上加出1mm，实际加工长度为61mm，目的是为了以下割断做准备，使工件左端内孔边缘好去毛刺。再精加工内孔。

2）用梯形螺纹刀粗、精加工内梯形螺纹。内孔加工结束。

割断加工步骤如下：

1）用刀宽为3mm的沟槽刀割断，并在工件左端割45°，长度为1mm的工艺倒角。

（2）二号工件（图1-3）：以件二左端为装夹面进行加工，步骤如下：

1）用90°外圆车刀粗加工外圆，加工长度为原尺寸60mm的长度上加5mm，实际加工长度为65mm，为以下割断程序做准备。然后精加工外圆，在螺纹处去除0.2mm的余量，为以下螺纹程序做准备。

2）用外梯形螺纹刀加工外梯形螺纹。

3)用外沟槽刀割断，并在工件左端割长度为1mm的45°工艺倒角。

2.2刀具、量具、材料选择

（1）所需刀具：外圆刀，外割槽刀，外梯形螺纹刀，外螺纹刀，内孔镗刀，内

梯形螺纹刀。

（2）所需量具：游标卡尺、外径千分尺、深度尺、内经百分表、杠杆百分表、量规。

（3）毛坯选择：选料为φ50的45钢，长80mm的毛坯料，数量X2。

2.3刀具切削参数

切削参数的合理选择直接影响工件的精度，本文所选用的参数如下表：

3.西门子802D数控车床常用指令介绍

本文运用的G代码和M代码指令的部分介绍如下：

3.1 G代码指令：

代码名称和功能简述：

G00------快速定位

G01------直线插补

G02------顺时针方向圆弧插补

G03------逆时针方向圆弧插补

G90------绝对尺寸

G91------相对尺寸

G94------进给率，每分钟进给

G95------进给率，每转进给

G代码举例简介如下:

G00—快速定位

格式：(1)G00 X__Z__

说明：1)该指令使刀具按照点位控制方式快速移动到指定位置。移动过程中不得对工件进行加工。

2)所有编程轴同时以参数所定义的速度移动，当某轴走完编程值便停止，而其他轴继续运动。

3)不运动的坐标无须编程。

4)G00可以写成G0

例：G00 X75 Z200

G0 X-25 Z-100

先是X和Z同时走25快速到A点，接着Z向再走75快速到B点。

(2)G01—直线插补

格式：G01 X__Z__F__(mm/min)

说明：(1)该指令使刀具按照直线插补方式移动到指定位置。移动速度是由F指令进给速度。

1)G01也可以写成G1

例：G01 X40 Z20 F150

刀具从A点到B点

(3)G02—逆圆插补

格式1：G02 X____Z____I____K____F_____

说明：1）X、Z在G90时，圆弧终点坐标是相对编程零点的绝对坐标值。在G91时，圆弧终点是相对圆弧起点的增量值。无论G90，G91时，I和K均是圆弧终点的坐标值。

I是X方向值、K是Z方向值。圆心坐标在圆弧插补时不得省略，除非用其他格式编程。

2）G02指令编程时，可以直接编过象限圆，整圆等。

注：过象限时，会自动进行间隙补偿，如果参数区末输入间隙补偿与机床实际反向间隙悬殊，都会在工件上产生明显的切痕。

3）G02也可以写成G2。

例：G02 X60 Z50 I40 K0 F120

3.2 M代码指令：

M代码和功能简述：

M00------程序停止

M01------条件程序停止

M02------程序结束

M03------主轴正转

M04------主轴反转

M05------主轴停止

M08------冷却开

M09------冷却关

M30------程序结束并返回程序头

4.零件精度检测

4.1误差分析

（1）零件在车削中产生尺寸精度超差；

（2）零件在车削中产生锥度，前后尺寸公差不一样；

（3）零件在加工完毕后，表面粗糙度不一。外形达到表面粗糙度要求，内孔比较毛糙，达不到粗糙度要求。

4.2测量误差[3]

（1）测量误差的概念

由于计量器具本身具有误差和测量条件的限制，任何测量过程都不可避免地存在误差。测量所得的值是被测量的真值，测得值与被测得的真值之间的差异在数值上的表现为测量误差。测量误差可以表示为绝对误差和相对误差。

（2）测量误差的来源

1）计量器具的误差

计量器具的误差是指计量器具本身在设计、制造和使用过程中造成的各项误差。这些误差的综合反映可以用计量器具的示值精度或不正确来表示。

2）标准件误差

标准件误差是指作为标准的标准件本身的制造误差和检定误差。

3）测量方法误差

测量方法误差是指由于测量方法不完善所引起的误差。

4）测量环境误差

测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。

5）人员误差

人员误差是指由于测量人员的主观因素所引起的误差。

4.3计量器具选择

（1）如何选择计量器

在选择计量器具时，要综合考虑计量器具的技术指标和经济性，在保证工件性能质量的前题下还要综合考虑加工和检验的经济性。具体考虑时要注意：

1）选择计量器具应与被测工件的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相对应，是所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。

2）选择计量器具应考虑精简的尺寸公差，使所选计量器具的测量不确定值

既能保证测量要求，又符合经济性要求。 （2）本文所涉及的计量器具

1）游标卡尺 2）外径千分尺 3）深度尺 4）内径百分表 5）螺纹通规、止规 6）公法线尺

（3）梯形螺纹计算公式（单位mm ）： 螺纹规格 Tr24X3

牙顶间隙 ac=0.25 大径 d1=00.3924-

中径 d2=d1-0.5p=0.0850.335

22.5+- 小径 d3=d1-2h3=21.5 牙高 h3=0.5p+ac=1.75 测量量针 d0=1.6

M=d2+4.864xd0-1.866p

=0.0850.33524.684+-

公差范围 24.398~24.769

4.4加工工件的部分重要尺寸检测结果

工件尺寸检测结果：

上述尺寸超差的解决方法：

（1）Φ38的外圆尺寸超差

修正方法: 修改刀补，使其达到理想值。

（2）螺纹M42x2尺寸超差

修正方法：通规不进，止规不进。表明其尺寸偏大，需修正螺纹牙顶宽度。

（3）60mm长度尺寸超差

修正方法：以右端面为基准，夹住工件55mm处，利用外圆车刀对左端面进行端面切削，使其达到理想值。

4.5如何避免误差

（1）尺寸误差避免措施是：

1）要认真看清图纸，看图时要反复多看几遍.

2）量具使用前，必须仔细检查和调整零件，正确使用量具。特别是精车时，游标卡尺和千分尺必须配合使用，以防测量时多一圈或少一圈。

3）选择刀尖倒棱，刀尖圆弧半径小的刀具，精细研磨刃口，提高刀具刚性。（2）形位误差避免措施是：

1）分粗车、精车工序。

2）工件装夹松紧要适当，检查顶尖回转精度，及时修理或更换。

（3）粗糙度误差避免措施是：

1）应消除或防止由于车床刚性不足引起的振动，适当调整车床。

2）增加车刀刚性和正确装夹车刀，增加工件的装夹刚性，加设工件辅助支承，采用弹性刀杆，防止车削时引起振动。

3）合理选择车刀角度，适当增大前角、后角和主偏角来防止工件表面挤压现象的出现，正确刃磨车刀，刃口与刀尖要锋利。

4）选用合理的切削用量，进给量不宜太大，精车余量和切削速度应选择恰当，来提高工件表面粗糙度。

总结

实际的加工证明，在加工零件前要做好充分的准备工作，对零件图纸进行分析，确定正确的加工工艺。熟练掌握机床操作，在加工过程中，要测量尺寸精度，形位精度，让零件在公差允许的范围内，避免不必要的误差，确保零件之间能够互相配合，这样才能加工出合格的工件。

参考文献

（1）张梦欣高级车工工艺与技能训练中国劳动社会保障出版社；

（2）张梦欣金属切削原理与刀具中国劳动社会保障出版社；

（3）陈于萍高晓康互换性与测量技术高等教育出版社。

致谢

李宇老师。从论文的选题、研究思路、技术路线、研究感谢我的指导老师

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手段、论文的开题，撰文和修改等过程，无不浸透着李老师的心血和汗水。论文所取得的成果渗透着导师的辛苦，也凝聚着导师的智慧。在此向她表示真诚的感谢！