吊环螺钉零件加工的工艺

毕业论文

吊环螺钉零件加工的工艺

与编程分析

姓 名： 指导教师： 系 部： 专 业： 数 控 技 术 班 级： 2 班

2008年11月23日

目 录

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摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 关键词„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 正文„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 1．1数控技术的概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 1．2数控技术的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 （一）高速、高精加工技术及装备的新趋势„„„„„„„„„„„4 （二）5轴联动加工和复合加工机床快速发展„„„„„„„„„„5 （三）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势„6 1．3数控系统数控加工中心机床基础知识„„„„„„„„„„„„7 1.3.1坐标系/对刀点/换刀点„„„„„„„„„„„„„„„„7 1.3.2常用基本指令„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 1．4吊环螺钉的加工步骤„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.4.1开机„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.4.2开显示器„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.4.3机械回零„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 1.4.4装夹找正工件„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 1.4.5刀具准备„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 1.4.6对刀„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 1.4.7加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 1.4.8修整„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10 1．5加工工艺„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 1.5.1划线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 1.5.2装夹、找正„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 1.5.3加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 1．6编程„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11 1.6.1车外圆（90º外圆车刀）的程序„„„„„„„„„„„„„11 1.6.2车大端面（90º外圆车刀）的程序„„„„„„„„„„„„12 1.6.3车小端面（45º外圆车刀）的程序„„„„„„„„„„„„13 1.6.4车右旋螺纹（60º螺纹刀）的程序„„„„„„„„„„„„13 1.6.5吊环螺钉的零件图„„„„„„„„„„„„„„„„„„14 设计总结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 谢辞„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15

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吊环螺钉零件加工的工艺与编程分析

摘要

简要介绍了数控技术的概念，当今世界数控技术及装备发展的趋势，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性，并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。另外，我在中国船舶重工业总公司洛阳725研究所里，以加工吊环螺钉作为毕业设计的题目。

关键词:数控技术 机械制造技术 高速、高精加工技术 5轴联动智能化、开

放式、网络化。

正文

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过\"各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产\"。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在\"高精尖\"数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

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1.1数控技术的概念

数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等。

1.2数控技术的发展趋势

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。

（一）高速、高精加工技术及装备的新趋势

效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠

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性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从emo2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国Cincinnati公司的hyper mach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国dmg公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)。在可靠性方面，国外数控装置的mtbf值已达6 000h以上，伺服系统的mtbf值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。

（二）5轴联动加工和复合加工机床快速发展

采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系

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统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国dmg公司展出dmuvoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或cad/cam直接或间接控制。

（三）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的ngc(the next generation work-station/machine control)、欧共体的osaca(open system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open system environment for controller)，中国的onc(open numerical control system)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成

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到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak)公司展出的“cyber production center”（智能生产控制中心，简称cpc)；日本大隈（okuma）机床公司展出“it plaza”（信息技术广场，简称it广场)；德国西门子(siemens)公司展出的open manufacturing environment（开放制造环境，简称ome）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。

1.3.数控系统数控加工中心机床基础知识 1.3.1坐标系/对刀点/换刀点

坐标系：主要坐标系分为机床坐标系和工件坐标系，前者由厂家设定，工件坐标系：又叫编程坐标系，用来确定工件各要素的位置。

刀点：主要分为对刀点和换刀点，前者刀具相对工件运动的起点（又叫程序起点或起刀点）。后者是换刀的位置点，在加工中心有换刀的程序，在加工零件的时候，我们只要调刀就可以执行。

1.3.2常用基本指令

在吊环螺钉的加工过程中，我们要用到这些基本指令：进给功能字F用于指定切削的进给速度。主轴转速功能字S用于指定主轴转速。刀具功能字T用于指定加工时所用刀具的编号。辅助功能字M用于指定数

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控机床辅助装置的开关动作。准备功能G指令，用于刀具的运动路线。如下表1.1是G代码表。

表1.1

G功能字含义表（FANUC系统） G00 快速移动点定位 G01 直线插补 G02 顺时针圆弧插补 G03 逆时针圆弧插补

接下来我谈谈吊环螺钉的具体加工方法，我用的是国产的CK6163B程序车床，系统是FANUC。

1.4吊环螺钉的加工步骤 1.4.1开机

先将电源钥匙插进电源开关的锁孔内，向左旋转钥匙，各电机运转；按下控制柜右方绿色圆形按钮，操作面板红色方形按钮灯亮。关机时顺序相反。

1.4.2开显示器

先按下操作面板上绿色方形按钮，绿色按钮灯亮后，显示屏进入开机画面，报警指示灯闪亮，报警信息为“ERROR-22 EM-Stop”，此时顺时针旋转红色急停按钮，报警解除。然后将空跑按钮和进给按钮调至为零，并确认主轴记忆下的S值不为零。

1.4.3机械回零

连续按两下“手动／原点”键，按键红色指示灯亮，进入原点模式，屏幕右下方显示“原点”，先按“X”，选择X轴，按“启动”键，X轴执行回原点动作，再按“Z”，选择Z轴，Z轴执行回原点动作。在机床

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回零过程中用油枪向导轨上打油进行润滑。机床回原点后，自动画面中“X”和“Z”坐标前空心O变成实心●。注意：以下三种情况必须重新执行回原点动作；①机床电源关闭，重新启动电源时；②机床急停按钮释放，解除急停状态后；③机床超程报警信息解除后。

1.4.4装夹找正工件

装夹：用卡盘扳手将卡爪调至与夹具外轮廓尺寸相近，用扳手将夹具固定在主轴，保证放在夹具上面的工件中心与主轴中心能够在同一条线上，用螺母将工件固定好。找正：用磁力表架吸于刀架上，装上杠杆百分表或百分表，将杠杆表触头压于工件外圆与端面上，用手转动卡盘，用小木锤敲打工件，直至外圆及端面跳动度达到工艺要求，最后将工件拧紧，校验外圆及端面跳动度。

1.4.5刀具准备

加工零件所需要的刀具有45º外圆刀，90º外圆刀和60º螺纹刀加工工件前，刀具要修磨。磨刀时注意：硬质合金材质，要在绿砂轮上修磨，高速钢等钢类材质，要在黑砂轮上修磨。测量：在工作台上用高度尺测量刀尖高度，要求高度为33.0-33.2mm，若高度不够，可用垫刀片垫高。装刀：刀具修磨测量后，用扳手将刀具压紧于刀架上。

1.4.6对刀

加工前要进行对刀操作：①在手动模式下启动主轴旋转，选择X轴向，利用手摇轮移动刀尖位置，接近于工件外表面，刀尖接触到工件表面（触深0.005-0.01mm）时，选择Z轴向，利用手摇轮将刀具移开工件表面，停止主轴，按下“对刀”键，按下功能软键“F1记忆-X”；相同的方法Z向对刀。②Z向对刀完毕后，按下功能软键“F5 下一页”，用千分尺或游标卡尺测量工件直径，移动光标，将测量的直径值输入“直

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径”内，组别与刀具所在刀架位置号一致。完成后，双击功能软键“F3 写入”，参数区内的数值会发生变化，对刀完成。

1.4.7加工

①程式选择：连续按两下“编辑／选择”键，移动光标到相应的程序号上，按下“输入”键或功能软键“F5 选取”，选取这个程序。②修改刀补：按下“刀补”键，屏幕上会显示刀补参数，移动光标至相对应的刀具号位置，根据吃刀量，修改X、Z方向刀补值。注意：刀具磨耗补正，X值为工件半径方向变量，当刀尖方向朝X轴负方向时（刀尖朝下），切削时，刀补输入值为负值，每次进刀时，刀补改为：当前刀补值+吃刀量（半径值）；当刀尖方向朝X轴正方向（刀尖朝上），反之。③自动加工：按下“自动”键，进入“自动”模式，按下“启动”键，机床开始自动运转，进入加工状态。加工过程中可以通过“空跑速率”按钮对刀架空跑速度进行控制；通过“进给速率”按钮调整进给速率，通过“主轴转速”按钮对主轴转速进行控制。注意：若在加工过程中发现异常，应立即按下红色“重置”键或红色“急停旋钮”，以停止机床一切动作，异常排除后方可再进行加工。④测量：一个程序执行完后，主轴停止，刀架移开，需对所加工的尺寸进行测量，计算出剩余的加工余量，根据计算的加工余量修改刀补（重复②、③步）进行加工，直至加工尺寸达到工艺要求。

1.4.8修整

倒角去毛刺：根据图纸工艺要求，对工件锐角进行倒角，去除毛刺。可用45º车刀倒角，也可用锉刀手工去除。

具体加工工艺与编程如下： 1.5加工工艺

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1.5.1划线

在工作台上将工件的加工余量线划出，保证（2）10±0.75，（1）28±0.65，（3）15±0.2。

1.5.2装夹、找正

夹工件圆环，找正工件M12毛坯外圆，保证跳动度为0.5mm以内，找正划线端面，保证跳动0.5mm以内。

1.5.3加工

①车M12外圆，保证11.7-12.0mm,(6)R1.5±0.4mm。

②平端面，保证（1）28±0.65mm，（2）10±0.75mm，（9）表面粗糙度6.3。

③平端面，保证（3）15±0.2mm，（8）表面粗糙度6.3。 ④倒角，保证（7）1（±0.3）×45º。 ⑤车螺纹，保证（5）M12-8g。 ⑥最后用锉刀去除工件表面的毛刺。 1.6编程

1.6.1车外圆（90º外圆车刀）的程序：

（对刀时，先车外圆，对X轴方向；再车大端面，对Z方向。） O0001； M04 S80； T0404； G00 X12.； Z17.；

G01 Z1.5 F0.2； G02 X15. Z0；

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G01 X33.； G00 Z100.； T0400； M05； M30；

（留0.01mm精加工余量）

1.6.2车大端面（90º外圆车刀）的程序：

（编程原点与车外圆的编程原点一样，不必再对刀。） O0002； M04 S80； T0404； G00 X33.； Z0；

G01 X15. F0.2； G03 X12.Z1.5； W2.； U2.； G00 Z100.； T0400； M05； M30；

（留0.1mm精加工余量，再调用O0001号程序最后一次精加工，保证外圆、圆弧以及大端面之间光滑过渡。）

1.6.3车小端面（45º外圆车刀）的程序：

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(卸下90º外圆刀，装上45º外圆刀，对刀时，用上面的刀尖车端面，对Z方向，不必退刀，直接车到工件中心，直至车出来的花纹变成小点，对X方向，此时刀尖所在的位置就是编程原点。)

O0003； M04 S80； T0404； G00 X17.； Z0；

G01 X0 F0.2； W2.； G00 Z50.； T0400； M05； M30；

1.6.4车右旋螺纹（60º螺纹刀）的程序：

（对刀时，刀尖车外圆，对X方向，然后将刀尖移至外圆与小端面的交接处，对Z方向。）

O0004； M04 S50； T0606； G00 X12.； Z1.0；

G32 Z-12.5 F1.75； G00 U6.；

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Z50.； T0600； M05； M30；

1.6.5吊环螺钉的零件图见如下图一： 图一

当我们加工完零件后，把程序存好档，清理干净机床，最后关掉机床电源。

设计总结

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这次实习给我最深的就是：一个人不可能做好一件大事，它必须是所有智慧的融合。让我最深刻的就是加工工艺的设计。后来在指导老师的提示下，我终于完成了这项工作。

通过这次的毕业设计，对办公自动化、AUTO CAD2007、PRO\\E、等软件的基本运用有了更深刻的了解。对我们所学习的专业知识有了更清楚的认识，我不知不觉的喜欢上了我们的专业。现在我可以说，我完全可以单独完成一个简单产品的设计加工。在这里我也深刻的知道，我在实践方面是很不够的，这将在以后的工作中慢慢去领悟、学习。

参考文献

［1］陈宏钧主编 典型零件机械加工生产实例[M] 机械工业出版社 ［2］刘新佳主编 切削加工简明适用手册零点工作室[M] 化学工业出版社

［3］上海市金属切削技术协会主编 金属切削手册[M] 上海科学技术出版社

谢辞

毕业设计能顺利完成，多亏了许多人对我的帮助。首先非常感谢我的工厂指导教师刘玲。从课题的选取、研究、到总体设计的结束，都给我提出了一些建议。她平易近人，鼓励我积极的投入到设计中，随时监导我的设计。在此，我向你表示我真诚的谢意！车间的师傅们从设计的开始到我的毕业设计的结束，教我机床的操作方法，如何选择刀具，如何加工零件，在此我谢谢师傅们。

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感谢机电系全体老师对我的培养，向他们表示诚挚的谢意和崇高的敬意。同时也感谢我的同学们三年来对我学习、生活的关心和帮助。

在此，我感谢所有帮助我的人。当然还有我的父母，20多年的默默辛劳，我要对你们说：“你们的付出是值得的，你们的付出没有白费，因为我很努力。”

2008年11月

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