【正文】 ，這就對對我們關(guān)于數(shù)控技術(shù)的掌握提出了比較高的要求，并且讓我們對數(shù)控方面的知識更加了解 ,是對我們?nèi)蘸蟮木蜆I(yè)能力的初測試。特別是數(shù)控技術(shù)在制造業(yè)的擴展與延伸所產(chǎn)生的輻射作用和波及效果，足以給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方式及管理模式等帶來深刻的變化。數(shù)控機床是世界第三次產(chǎn)業(yè)革命的重要內(nèi)容，它不但是機電工業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，還是汽車、石化、電子和現(xiàn)代醫(yī)療裝備等產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化的主要手段。 1 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目 平面凸輪數(shù)控銑工藝分析及程序編制 姓 名 學(xué) 號 系（院） 機電工程系 班 級 指導(dǎo)教師 周慶 職 稱 年 月 日 2 目錄 前言 2 緒論 4 第一章 數(shù)控技術(shù)的概述 5 數(shù)控系統(tǒng)的組成 7 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的特點 8 第二章 凸輪加工工藝分析及設(shè)計 6 凸輪加工工 10 加工方法選擇及加工方案確定 11 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計 14 銑削凸輪平面的加工路線 16 凸輪的定位與夾緊方案的確定 16 刀具的選擇和切削用量的確定 18 第三章 凸輪加工數(shù)控編程 22 數(shù)控編程的方法 22 凸輪加工程序的編制 22 第四張 總結(jié) 26 致 謝 27 參考文獻 28 3 前 言 數(shù)控技術(shù)就是指一種采用計算機對機械加工過程中的各種控制信息進行數(shù)字化運算、處理、并驅(qū)動單元對機械執(zhí)行構(gòu)件進行自動化控制的技術(shù)。世界各工業(yè)發(fā)達國家通過發(fā)展數(shù)控技術(shù)、建立數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)，促使制造業(yè)跨入一個新的發(fā)展階段，給國民經(jīng)濟的結(jié)構(gòu)帶來了巨大的變化。雖然數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)本身的產(chǎn)值遠不如汽車、化工等產(chǎn)業(yè)，但高效的數(shù)控機床給制造業(yè)帶來了現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式以及高倍率的效益增長，這是促進國民經(jīng)濟發(fā)展的巨大源動力。 近年來，我國對數(shù)控加工和數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用呈突飛猛進之 勢，包括以組合機床為主的大量生產(chǎn)方式現(xiàn)在都向以數(shù)控設(shè)備為主的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，社會上對掌握數(shù)控技術(shù)的人才需求越來越大，特別是對掌握數(shù)控加工技術(shù)的人才需求量更大。 這份說明書是對整個設(shè)計過程的描述，包容了零件圖樣的分析、刀具夾具的選用、工藝路線的擬定以及手工編程的全部內(nèi)容。 但是由于設(shè)計者的知識不全面 ,在設(shè)計中出現(xiàn)許多考慮不周的地方，希望指導(dǎo)老師能予諒解和給予幫助 4 緒 論 本文的研究背景及意義 本文主要研究了平面凸輪機構(gòu)輪廓的數(shù)控銑削工藝以及在此基礎(chǔ)上的數(shù)控銑床的程序編制。 數(shù)控編程技術(shù)是數(shù)控技術(shù)重要的組成部分。本文以數(shù)控編程中的加工工藝分析及設(shè)計為出發(fā)點，著力分析零件圖，從數(shù)控加工的實際角度出發(fā)，以數(shù)控加工的實際生產(chǎn)為基礎(chǔ)，以掌握數(shù)控加工工藝為目標(biāo)，在了解數(shù)控加工銑削基礎(chǔ)、數(shù)控銑床刀具的選用、數(shù)控加工工件的定位與裝夾、擬定加工方案、確定加工路線和加工內(nèi)容以及對一些特殊的工藝問題處理的基礎(chǔ)上，控制 數(shù)控編程過程中的誤差，從而大大縮短了加工時間，提高了效率，降低了成本。由于受到當(dāng)時國產(chǎn)電子元器件水平低，部門經(jīng)濟等的制約，未能取得較大的發(fā)展。經(jīng)過 “ 六五(8185 年 )的引進國外技術(shù)， “ 七五 ”(86 90 年 )的消化吸收和 “ 八五 ”(91~ 一 95 年 )國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當(dāng)時通過國家攻 關(guān)驗收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華 I 型，華中數(shù)控公司的華中 I 型和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍天 I 型，以及其他通過 “ 國家機床質(zhì)量監(jiān)督測試中心 ” 測試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90 年代初期面臨國家經(jīng)濟由計劃性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到 50%，庫存超過 4 個月。 5 第一章 數(shù)控技術(shù)概述 數(shù)字控制（ NC， Numerical Control） 簡稱數(shù)控，是指利用數(shù)字化的代碼構(gòu)成的程序?qū)刂茖ο蟮墓ぷ鬟^程實現(xiàn)自動控制的一種方法。 數(shù)控系 統(tǒng)的組成 數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動裝置和輔助控制裝置四部分組成，有些數(shù)控系統(tǒng)還配有位置檢測裝置。 CNC 機床在進行加工前，必須接受由操作人員輸入的零件加工程序，然后才能根據(jù)輸入的加工程序進行加工控制，從而加工出所需的零件。此外輸入的程序并非全部正確，有時需要編輯、修改和調(diào)試。 數(shù)控加工程序編制好后，一些存放在便于輸入到數(shù)控裝置的一種控制介質(zhì)上。 （ 2） 數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心。系統(tǒng)進行數(shù)控加工程序譯碼時，將其區(qū)分成幾何數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和開關(guān)功能。 （ 3） 伺服驅(qū)動裝置 伺服驅(qū)動裝置包括主軸伺服驅(qū)動裝置和進給伺服驅(qū)動裝置兩部分。主軸伺服驅(qū)動裝置接收來自 PLC 的轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)移指令，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動主軸電動機轉(zhuǎn)動。根據(jù)所選電動機的不同，伺服驅(qū)動裝置的控制對象可以使步進電動機、直流伺服電動機或交流伺服電動機。 （ 4） 輔 助控制裝置 輔助控制裝置是介于數(shù)控裝置和機床機械、液壓部件之間的控制裝置，通過可編程序控制器（ PLC）來實現(xiàn)。 PLC 主要完成與邏輯運算有關(guān)的動作。 （ 5） 位置檢測裝置 位置檢測裝置與伺服 驅(qū)動裝置配套組成半閉環(huán)和閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)。 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的特點 （ 1） 自動化程度高，勞動程度低 在數(shù)控機床上加工零件時，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都可由機床自動完成。 （ 2） 具有加工復(fù)雜形狀零件的能力 復(fù)雜形狀零件在飛機、汽車、造船、模具、動力設(shè)備和國防工業(yè)等部門的產(chǎn)品制造中具有十分重要地位，其加工質(zhì)量直接影響整機產(chǎn)品的性能。 （ 3） 生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短 在數(shù)控機床上加工新的零件，大部分準(zhǔn)備工作是根據(jù)零件圖樣編制的數(shù)控程序，而不是去準(zhǔn)備靠模、專用夾具等工藝裝備，而且編程工作可以離線進行。 （ 4） 加工精度高、質(zhì)量穩(wěn)定 目前，普通數(shù)控加工的尺寸精度通?？蛇_177。 7 。另外 ，數(shù)控機床可以通過采用在線自動補償（實時補償）技術(shù)來消除或減少熱變形、力變形和刀具磨損的影響，使加工精度的一致性得到保證。 （ 5） 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機床的加工效率一般比普通機床高 2～ 3 倍，尤其在加工復(fù)雜零件時，生產(chǎn)率可提高十幾倍甚至幾十倍。數(shù)控機床在配有適當(dāng)?shù)牡稁?、工件毛坯庫、上下料裝置和多種傳感器的條件下，不僅具有全自動的加工功能，而且具有對加工過程進行自動監(jiān)控、檢測、報警及修正誤差等功能。這不僅改善了勞動條件，解決了晚上和節(jié)假日（含周六、周日）連續(xù)工作的問題，也大大提高了勞動生產(chǎn)率、設(shè)備利用率，縮短了生產(chǎn)周期，增加了企業(yè)的經(jīng)濟效益 （ 6） 易于建立計算機通信網(wǎng) 絡(luò) 由于數(shù)控機床是使用數(shù)字信息，易于與計算機輔助設(shè)計和制造（ CAD/CAM）系統(tǒng)聯(lián)結(jié)，形成計算機輔助設(shè)計和制造與數(shù)控機床緊密結(jié)合的一體化系統(tǒng)。當(dāng)然，數(shù)控加工在某些方面也有不足之處，這就是數(shù)控機床價格昂貴，加工成本高，技術(shù)復(fù)雜，對工藝和編程要求較高，加工中難以調(diào) 整，維修困難等。 接著確定數(shù)控加工的工藝裝備，如：確定何種類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)的機床；考慮工件如何裝夾及裝夾方案的擬定；選擇適合加工的表面、結(jié)構(gòu)特征和技術(shù)要 8 求的刀具并進行調(diào)試，明確和細化工步的具體內(nèi)容，包括對走刀路線、位移量和切削參數(shù)等的確定。 加工圖樣加工方案裝夾方法標(biāo)準(zhǔn)夾具 特殊夾具刀具選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具 特殊刀具加工中心數(shù)據(jù)表刀具對刀試運行試切削工件毛坯 數(shù)控銑床 加工零件設(shè)計加工程序編制程序輸入介質(zhì)圖 數(shù)控銑床加工工藝過程 分析零件圖 圖 所示為槽形凸輪零件，在銑削加工前，該零件是一個經(jīng)過加工的圓盤，圓盤直徑為 280mm? ，帶有兩個基準(zhǔn)孔 35mm? 及 12mm? 。 9 零件圖 （ 1）分析 零件的尺寸標(biāo)注 該零件凸輪輪廓由 HA、 BC、 DE、 FG 和直線 AB、 HG 以及過渡圓弧 CD、 EF 所組成。凸輪內(nèi)外輪廓面對 X 面有垂直度要求。 (2)分析凸輪加工的質(zhì)量要求 （ 1）表面間的平行度和垂直度，為了保證配合能夠緊密貼和。 （ 2）表面粗糙度和精度等記，一般表面精度為 IT6 以上。 （ 3）孔和槽的精度，垂直度，粗糙度。粗 糙度。 （ 4）其他部分達到尺寸要求即可。 加工方法選擇及加工方案確定 機床的合理選用 10 機床的種類繁多，不同類型的數(shù)控銑床其使用范圍也有一定的局限性，只有在一定的工作條件下加工一定的工件才能達到最佳的效果。 1 考慮的是零件的外形尺寸和重量，使其在機床的允許范圍以內(nèi)。 3 看凸輪的最 大圓弧半徑是否在數(shù)控系統(tǒng)允許的范圍之內(nèi)。 加工方法的選擇 機械零件的結(jié)構(gòu)形狀是多種多樣的，但它們都是由平面、外圓柱面、內(nèi)圓柱面或曲面、廓形面等基本表面組成的。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在加工平面凸輪時，應(yīng)結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸大小、材料及生產(chǎn)類型等因素全面考慮。 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計 數(shù)控加工工藝路線設(shè)計是下一步工序設(shè)計的基礎(chǔ)，其設(shè)計的質(zhì)量會直接影響零件的加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。 數(shù)控銑削加工平面凸輪零件的工序順序 在數(shù)控銑床上加工零件，凸輪工序比較集中，在一次裝夾中，盡可能完成全部工序 。 凸輪零件的加工工序通常包括切削加工工序、銑削加工工序和輔助工序，這些工序的順序直接影響到零件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和加工成本。 銑削加工零件劃分工序后，各工序的先后順序排定通常要考慮如下原則： (1)基面先行原則 用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來。 (3)先主后次原則 零件的主要工作表面、裝配基面應(yīng)先加工，從而能及早發(fā)現(xiàn)毛坯中主要表面可能出現(xiàn)的缺陷。 (4)先面后孔原則 對平面輪廓尺寸較大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，這樣安排加工順序，一方面用加工過的平面定位，穩(wěn)定可靠；另一方面在加工過的平面 上加工孔，孔加工的編程數(shù)據(jù)比較容易確定，并能提高孔的加工精度，特別是鉆孔時的軸線不易歪斜。 整個零件的加工順序的擬訂按照基面先行、先粗后精的原則確定。 由于該零件的 35mm? 及 12mm? 兩個定位孔、 X 面已在前面工序加工完畢，在這里只分析加工槽的走刀路線，走刀路線包括平面內(nèi)進給走刀和深度進給走刀兩部分路線。在數(shù)控銑床上加工時，對銑削平面槽形凸輪，深度進給有兩種方法：一種是在 xz （或 yz ）平面內(nèi)來回銑削逐漸進刀到既定深度；另一種是先打一個工藝孔，然后從工藝孔進刀到既定深度。為了保證凸輪的輪廓表面有較高的表面質(zhì)量，采用順銑方式，即從 P 點開始，對外輪廓按順時針方向銑削，對內(nèi)輪廓按逆時針方向銑削。同理，在切離工件時，在凸輪的輪廓處直接退刀，會造成進給停頓，使工件表面出現(xiàn)凹坑，因此也應(yīng)該沿零件輪廓延長線的切向逐漸切離工件。因為加工過程中的切削力會使工藝系統(tǒng)產(chǎn)生彈性變形并處于相對平衡狀態(tài)，進給停頓時，切削力突然減小會改變系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，刀具會在進給停頓處的零件輪廓上留下刻痕。 凸輪的定位與夾緊方案的確定 凸輪的定位基準(zhǔn)與夾緊方案的確定， 應(yīng)遵循前面所述 有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與工件夾緊的基本要求。 2)設(shè)法減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次定位裝夾中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，充分發(fā)揮數(shù)控機床的效率。 夾具的選擇 平面凸輪的裝夾以平面工作臺為安裝的基礎(chǔ)，定位夾具或工件，并通過夾具最終定位夾緊工件，使工件在整個加工過程中始終與工作臺保持正確的相對位置。對專用的工夾具，編程人員可以參與設(shè)計方案的討論和提出要求，由夾具設(shè)計人員進行設(shè)計。除此之外，重點考慮以下幾點： 1)單件小批量生產(chǎn)時，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其他標(biāo)準(zhǔn)化通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間和節(jié)