數(shù)控車床的刀具與加工工藝數(shù)控技術(shù)畢業(yè)論文

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1、數(shù)控車床的刀具與加工工藝 目錄 摘要 - 2 - 第一章、數(shù)控概述 - 3 - 1.1.數(shù)控機床簡介 - 3 - 1.2.數(shù)控機床特點 - 3 - 1.3.數(shù)控機床的組成 - 3 - 1.4.數(shù)控機床發(fā)展趨勢 - 4 - 第二章、數(shù)控刀具的選用 - 5 - 2.1.數(shù)控機床的刀具特點 - 5 - 2.2.刀具材料 - 5 - 2.3.數(shù)控刀具的選擇 - 6 - 第三章、數(shù)控加工工藝分析 - 6 - 3.1.數(shù)控加工工藝概念 - 6 - 3.2.數(shù)控加工工藝過程 - 7 - 3.3.數(shù)控加工工藝內(nèi)容 - 7 - 3.4.工序與工布的劃分 - 7 - 四、數(shù)控

2、機床的技術(shù)發(fā)展 - 8 - 結(jié)論 - 9 - 參考文獻(xiàn) - 9 - 后記 - 10 - 摘要 數(shù)控技術(shù)是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)，它是綜合應(yīng)用了計算機、自動控制、電氣傳動、自動檢測、精密機械制造和管理信息等技術(shù)而發(fā)展起來的高新科技。作為數(shù)控加工的主體設(shè)備，數(shù)控機床是典型的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控機床代表一個民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展水平的重要標(biāo)志。 本文主要討論數(shù)控車床的概述，數(shù)控機床刀具的選用及加工工藝和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展方向。主要內(nèi)容有關(guān)于數(shù)控機床的概述、數(shù)控機床的特點及組成和數(shù)控機床的發(fā)展趨勢，數(shù)

3、控機床刀具的特點及其選擇、加工工藝分析過程及內(nèi)容、工序及工步的劃分以及數(shù)控機床的發(fā)展等。 關(guān)鍵字：數(shù)控技術(shù) 機床 刀具 加工工藝 第一章、數(shù)控概述 1.1.數(shù)控機床簡介 數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。 數(shù)控機床種類繁多，由數(shù)控系統(tǒng)通過伺服驅(qū)動系統(tǒng)去控制各運動部件的動作，主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點，適合中小批

4、量形狀復(fù)雜零件的多品種、多規(guī)格生產(chǎn)。 1.2.數(shù)控機床特點 數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點： 1、加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； 2、可進行多坐標(biāo)的聯(lián)動，能加工形狀復(fù)雜的零件； 3、加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準(zhǔn)備時間； 4、機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高（一般為普通機床的3~5倍）； 5、機床自動化程度高，可以減輕勞動強度； 6、對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。 1.3.數(shù)控機床的組成 數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： 1、主機，他

5、是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 2、數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 3、驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅(qū)動。當(dāng)幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 4、輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷

6、卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 5、編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。 1.4.數(shù)控機床發(fā)展趨勢 高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展的總趨勢，近幾年來，在實用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在以下方面。 1、機床復(fù)合技術(shù)進一步擴展隨著數(shù)控機床技術(shù)進步，復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟，包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù)合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合，車磨復(fù)合，成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等，復(fù)合加工的精度和效率大大提高。“一臺機床就是一個加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念

7、正在被更多人接受，復(fù)合加工機床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢。 2、智能化技術(shù)有新突破數(shù)控機床的智能化技術(shù)有新的突破，在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如：自動調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區(qū)斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質(zhì)。 3、機器人使柔性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用，使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。機器人與加工中心、車銑復(fù)合機床、磨床、齒輪加工機床、工具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床、水切

8、割機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。 4、精密加工技術(shù)有了新進展數(shù)控金切機床的加工精度已從原來的絲級（0.01mm）提升到目前的微米級（0.001mm），有些品種已達(dá)到0.05μm左右。超精密數(shù)控機床的微細(xì)切削和磨削加工，精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05μm左右，形狀精度可達(dá)0.01μm左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級（0.001μm）。通過機床結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動等動態(tài)誤差補償技術(shù)，提高機床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進入亞微米、納米級超精加工時代。 5、功能部件性能不斷提高功

9、能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機和驅(qū)動裝置，高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用，極大的提高數(shù)控機床的技術(shù)水平。 第二章、數(shù)控刀具的選用 2.1.數(shù)控機床的刀具特點 數(shù)控加工對刀具的要求不僅精度高、強度大、剛度好、壽命長。而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。切削刀具由傳統(tǒng)的機械工具實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術(shù)由傳統(tǒng)的切削工藝向創(chuàng)新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業(yè)由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，

10、成為用戶可利用的專業(yè)化的社會資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過渡到全面進入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數(shù)控刀具時代，實現(xiàn)了向高科技產(chǎn)品的飛躍。成為現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)。與現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展緊密相連，是應(yīng)用材料科學(xué)、制造科學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域的高科技成果的結(jié)晶。 2.2.刀具材料 數(shù)控車床使用的刀具材料一般為高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金和陶瓷。在數(shù)控切削加工時，數(shù)控刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和摩擦，數(shù)控刀具在高溫下進行切削的同時，還承受切削力、沖擊和振動，因此數(shù)控刀具材料應(yīng)滿足以下基本條件： 1、硬度：刀具材料必須具有高于工件材料的硬

11、度，常溫硬度應(yīng)在62HRC以上，并要求保持較高的高溫硬度。 2、耐磨性：耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料力學(xué)性能、組織結(jié)構(gòu)和化學(xué)性能的綜合反映。 3、強度和韌性：一種好的刀具材料，應(yīng)根據(jù)它的使用要求，兼顧硬度和耐磨性兩方面的性能，有所側(cè)重。滿足高切削力、沖擊和振動的條件。 4、耐熱性：數(shù)控刀具材料應(yīng)在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強度和韌性，并有良好的抗擴散、抗氧化能力。 5、導(dǎo)熱性和膨脹系數(shù)：在其他條件相同的情況下，刀具材料的熱導(dǎo)率越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數(shù)小，則可減少刀具的熱變形。 6、工藝性：為了便于制造，要求數(shù)控刀

12、具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊、切削加工和可耐磨性、熱處理特性。材料的高溫特性對熱軋刀具十分重要。 2.3.數(shù)控刀具的選擇 1、刀片形狀的選擇：正型（前角）刀片：對于內(nèi)輪廓加工，小型機床加工，工藝系統(tǒng)剛性較差和工件結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜應(yīng)優(yōu)先選擇正型刀片。負(fù)型（前角）刀片，對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時應(yīng)優(yōu)先選擇負(fù)型刀片。 2、一般外圓車削常用80凸三角形、四方形和80菱形刀片；仿形加工用55、35菱形和圓形刀片；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應(yīng)選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。 3、前角的作用。大負(fù)前角用于：切削硬材料；需切削刃強度大，以適應(yīng)斷

13、續(xù)切削、切削含黑皮表面層的加工條件。大正前角用于：切削軟質(zhì)材料易切削材料被加工材料及機床剛性差時。 4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強度高時。大后角用于：切削軟材料；切削易加工硬化的材料。 5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削細(xì)而長的工件；機床剛性差時。小主偏角用于：工件硬度高，切削溫度大時；大直徑零件的粗加工；機床剛性高時。 6、副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5～15。 7、刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，切削開始點的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發(fā)生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時為3～5。 第三章、數(shù)控加工工

14、藝分析 3.1.數(shù)控加工工藝概念 數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機床加工零件時所運用各種方法和技術(shù)手段的總和，應(yīng)用于整個數(shù)控加工工藝過程中。數(shù)控加工工藝是伴隨著數(shù)控機床的產(chǎn)生、發(fā)展而逐步完善起來的一種應(yīng)用技術(shù)，它是人們大量數(shù)控加工實踐的經(jīng)驗總結(jié)。 3.2.數(shù)控加工工藝過程 是利用切削工具在數(shù)控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態(tài)等，使其成為成品或半成品的過程。 3.3.數(shù)控加工工藝內(nèi)容 1、選擇并確定進行數(shù)控加工的內(nèi)容。 2、對零件圖樣進行數(shù)控加工工藝分析。 3、零件圖形的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定。 4、數(shù)控加工工藝方案的制定。 5、工步、進給路線的確定。

15、 6、選擇數(shù)控機床的類型。 7、刀具、夾具、量具的選擇和設(shè)計。 8、切削參數(shù)的確定。 9、加工程序的編寫、校驗與修改。 10、首件試切加工與現(xiàn)場問題處理。 3.4.工序與工布的劃分 3.4.1.工序的劃分 在數(shù)控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應(yīng)根據(jù)圖樣，考慮是否可以在一臺機床上完成整個零件的加工工作。若不能，則應(yīng)決定其中那一部分在數(shù)控機床上加工，那一部分在其他機床上完成。一般工序劃分有以下幾種方式： 1、按零件裝卡定位方式劃分工序：由于每個零件結(jié)構(gòu)形狀不同，各加工表面的技術(shù)要求也有所不同，故加工時，其定位方式則各有差異。一般加工

16、外形時，以內(nèi)形定位；加工內(nèi)形時又以外形定位。因而可根據(jù)定位方式的不同來劃分工序。 2、按粗、精加工劃分工序：根據(jù)零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。 3、按所用刀具劃分工序：為了減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專用數(shù)控機床和加工中心中常采用這種方法。 3.4.2.工步的

17、劃分 主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復(fù)雜的工序，在工序內(nèi)又細(xì)分為工步。 1、同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。 2、對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復(fù)，可減少由變形引起的對孔的精度的影響。 3、按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數(shù)，提高加工生產(chǎn)率?？傊?，工序與工步的劃分要根據(jù)具體零件的結(jié)構(gòu)特點、技術(shù)要求等情況綜合考慮。 四、數(shù)控機床的技術(shù)發(fā)展 機械設(shè)備最早的控制裝置是

18、手動控制器。目前，繼電器—接觸器控制仍然是我國機械設(shè)備最基本的電氣控制形式之一。到了20世紀(jì)奶年代至50年代，出現(xiàn)了交磁放大機—電動機控制，這是一種閉環(huán)反饋系統(tǒng)，系統(tǒng)的控制精度和快速性都有了提高。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)了晶體管——晶閘管控制，由晶閘管供電的直流調(diào)速系統(tǒng)和交流調(diào)速系統(tǒng)不僅調(diào)運性能大為改善，而且減少了機械設(shè)備和占地面積，耗電少，效率局，完全取代了交磁放大機—電動機控制系統(tǒng)。 在20世紀(jì)的60年代出現(xiàn)丁一種能夠根據(jù)需要方便地改變控制程序，結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉的自動化裝置—順序控制器。隨著大規(guī)模集成電路和微處理器技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用，在20世紀(jì)70年代出現(xiàn)了一種以微處理器為核心的新型工業(yè)控制

19、器——可編程序控制器。這種器件完全能夠適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境，由于它具備了計算機控制和繼電器控制系統(tǒng)兩方面的優(yōu)點，故目前已作為一種標(biāo)準(zhǔn)化通用設(shè)備普通應(yīng)用于工業(yè)控制。 隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機床的應(yīng)用日益廣泛，井進一步推動了數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展，產(chǎn)生了自動編程系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)、計算機群控系統(tǒng)和天性制造系統(tǒng)。計算機集成制造系統(tǒng)及計算機輔助設(shè)計、制造一體化是機械制造一體化的高級階段，可實現(xiàn)產(chǎn)品從設(shè)計到制造的全部自動化。 綜上所述，機械設(shè)備控制技術(shù)的產(chǎn)生，并不是孤立的，而是各種技術(shù)相互滲透的結(jié)果。它代表了正在形成中的新一代的生產(chǎn)技術(shù)，已顯示出并將越來越顯示出強大的威力。 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展對產(chǎn)品

20、性能要求越來越高，產(chǎn)品改型頻繁，采用多品種小批量生產(chǎn)方式的企業(yè)越來越多，這就要求數(shù)控機床向高速化、高招度化、復(fù)合化、系統(tǒng)化、智能化發(fā)展。 結(jié)論 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我對大學(xué)書本上所學(xué)的數(shù)控知識有了一次全面的綜合了解，例如：數(shù)控技術(shù)概術(shù)、刀具的選擇及工藝分析等，這些對今后工作都有很大的幫助。數(shù)控技術(shù)是未來制造業(yè)不可缺少的一部分，將在經(jīng)濟發(fā)展與社會進步的今天發(fā)揮重要作用，作為跨世紀(jì)的新一代，我們有理由相信，我國機械制造業(yè)會更加輝煌,祖國的明天也會更加美好。 參考文獻(xiàn) [1]張超英,數(shù)控機床加工工藝、編程及操作實訓(xùn),北京；高等教育出版社，2003，9 [2]王洪，數(shù)控加工程序編制，北京；機械工業(yè)出版社，2003.6 [3]董兆偉，數(shù)控機床編程技術(shù)，北京；機械工業(yè)出版社，2009.9 [4]胡占齊， 楊莉主編.機床數(shù)控技術(shù).北京；機械工業(yè)出版社，2002 [5]王潤孝， 秦現(xiàn)生主編.機床數(shù)控原理與系統(tǒng).西安；西北工業(yè)大學(xué)出版社，2003 [6]盧小平.數(shù)控加工與編程.西安；電子科技大學(xué)出版社，1999 [7]古文生，數(shù)控機床及應(yīng)用，北京；電子工業(yè)出版社，2002.3 [8]吳明有，數(shù)控機床加工技術(shù)，東南大學(xué)出版社，2011.5 - 8 - / 10