数控机床的改造及典型轴类零件的加工

自电子技术一问世,电子技术与机械技术的结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注意.

( 一)"机电一体化"的发展历程

1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;

2.微电子技术为"机电一体化 带来勃勃生机;

3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;

4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一化"跃上新台阶.

先浅谈一下机床数控化改造,机床数控化可以加工出传统机床加工不出来的曲线、曲面等复杂的零件。数控机床比传统机床有以下突出的优越性，由于计算机可以瞬时准确地计算出每个坐标轴瞬时应该运动的运动量，因此可以复 ...成复杂的曲线或曲面；可以实现加工的自动化，而且是柔性自动化，从而效率可比传统机床提高3～7倍；由于计算机有记忆和存储能力，可以将输入的程序记住和存储下来，然后按程序规定的顺序自动去执行；加工零件的精度高，尺寸分散度小，使装配容易，不再需要"修配"；可实现多工序的集中，减少零件 在机床间的频繁搬运；拥有自动报警、自动监控、自动补偿等多种自律功能，因而可实现长时间无人看管加工。数控机床，在设计上要达到：有高的静动态刚度；运动副之间的摩擦系数小，传动无间隙；功率大；便于操作和维修。机床数控改造时应尽量达到上述要求。不能认为将数控装置与普通机床连接在一起就达到了数控机床的要求，还应对主要部件进行相应的改造使其达到一定的设计要求，才能获得预期的改造目的。 机床数控改造主要步骤：改造前的技术准备，原机床的全面保养，保留的电气部分最佳化调整，原系统的拆除必须对照原图纸，仔细进行，及时在图纸上作出标记，防止遗漏或过拆(局部改造情况下)。根据新系统设计图纸，合理进行新系统配置，包括箱体固定、面板安放、线路走向和固定、调整元器件位置、密封及必要装饰等。最后进行调试。 以上是我对机床数控的所了解的,但是还是不多.我门要学的东西还是很多,我想在以后的日子里我会慢慢参透的,这东西是永远学不完的,只能说是学精了. 说到这里我又想到了数控车削中心主轴箱及自驱动刀架的设计,数控车床又称数字控制（Numerical control，简称NC）机床。它是基于数字控制的，采用了数控技术，是一个装有程序控制系统的机床。它是由主机，CNC，驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些附属设备所组成。 此次设计包括机床的总体布局设计，纵向进给设计，其中还包括齿轮模数计算及校核，主轴刚度的校核等。控制系统部分包括步进电机的选用及硬件电路设计和软件系统设计，说明了芯片的扩展，键盘显示接口的设计等等。 机床采用单片式电磁刹车离合器，解决主轴的刹车及离合问题，离合器安装于主轴箱带轮处，使床头箱内结构大为简化，便于维修。机床两轴进给系统采用步进电机驱动滚珠丝杠的典型传动方式，在滑板与床鞍及床鞍与床身之间的滑动面处贴有TSF导轨板，滑动磨擦系数非常小，有助于提高了机床的快速响应性能及生产效率。机床采用立式四工位刀架，该刀架布刀方便，刚性好。 进给方面，采用开环数控系统，即步进电机数控进给方式。采用步进电机开环数控系统已基本能满足进给精度的要求。主传动由于采用了分离传动发案，可较好的隔离电机及变速箱的震动，解决了热变形对主轴的影响，提高机床的加工精度。再者，数控系统采用单片机技术，可靠性高，成本低，经济性好。在总体性能上可以达到经济精密数控机床之列，达到较好的性价比。 该机床可以加工各种轴类、盘类零件，可以车削各种螺纹、圆弧、圆锥及回转体的内外曲面。作为通用型机床，特别适合汽车工业、摩托车行业、电子工业、航天、军工等行业，对旋转体类零件进行高效、大批量、高精度加工时采用.

典型轴类零件

（1）零件图工艺分析

该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。

通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。

①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。

②在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

③为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选φ60㎜棒料。

（2）选择设备

根据被加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。

（3）确定零件的定位基准和装夹方式

①定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。

②装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。

（4）确定加工顺序及进给路线

加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.25㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。 TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给

精车轮廓进给路线

（5）刀具选择

①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。

②粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选κ=350。将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1），以便编程和操作管理。

表1 数控加工刀具卡片

产品名称或代号产品名称或代号 ××× ××× 零 件 名 称零 件 名 称 典型轴 典型轴 零件图号零件图号 ××× ××× 产品名称或代号 ××× 零 件 名 称 典型轴 零件图号 ×××

序号序号 刀具号刀具号 刀具规格名称刀具规格名称 数量数量 加工表面 加工表面 备注 备注 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注

1 1 T01T01 φ5中心钻φ5中心钻 1 1 钻φ5 mm中心孔 钻φ5 mm中心孔 1 T01 φ5中心钻 1 钻φ5 mm中心孔 22 T03T03 硬质合金900外圆车刀硬质合金900外圆车刀 1 1 精车轮廓 精车轮廓 右偏刀 右偏刀 2 T03 硬质合金900外圆车刀 1 精车轮廓 右偏刀

3 3 T04T04 硬质合金600外螺纹车刀硬质合金600外螺纹车刀 1 1 车螺纹 车螺纹 3 T04 硬质合金600外螺纹车刀 1 车螺纹

编制 编制 ×××××× 审 核审 核 ×××××× 批 准批 准 ×× ×× 共 页 第 页共 页 第 页 编制 ××× 审 核 ××× 批 准 ×× 共 页 第 页

（6）切削用量选择

①背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap=3 ㎜，精车ap=0.25㎜；螺纹粗车时选ap= 0.4 ㎜，逐刀减少，精车ap=0.1㎜。 ③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4㎜/r，精车每转进给量为0.15㎜/r，最后根据公式vf = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 ㎜ /min和180 ㎜/min。

综合前面分析的各项内容，并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。

表2 典型轴类零件数控加工工艺卡片

单 位 名 称单 位 名 称 ×××××× 产品名称或代号 产品名称或代号 零件名称 零件名称 零件图号 零件图号 单 位 名 称 ××× 产品名称或代号 零件名称 零件图号

××× ××× 典型轴 典型轴 ××× ××× ××× 典型轴 ×××

工序号工序号 程 序编 号程 序编 号 夹具名称 夹具名称 使用设备 使用设备 车间 车间 工序号 程 序编 号 夹具名称 使用设备 车间

001001 ×××××× 三爪卡盘和活动顶尖三爪卡盘和活动顶尖 TND360数控车床 TND360数控车床 001 ××× 三爪卡盘和活动顶尖 TND360数控车床

工步号工步号 工步内容 工步内容 刀具号 刀具号 刀具规格 / mm刀具规格 / mm 主轴转速 /r.m－1 主轴转速 /r.m－1 进给速度/mm.m－1背吃刀 量/ mm 备注进给速度/mm.m－1背吃刀 量/ mm 备注 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 / mm 主轴转速 /r.m－1 进给速度/mm.m－1背吃刀 量/ mm 备注 2 2 钻中心孔 钻中心孔 T01 T01 φ5 φ5 950 950 手动 手动 2 钻中心孔 T01 φ5 950 手动

3 3 粗车轮廓 粗车轮廓 T02 T02 25×25 25×25 500 500 200 200 3 粗车轮廓 T02 25×25 500 200

(7)零件粗精加工程序(FAUNC─TD系统) N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03;

N0030 G71 P0040 Q0050 U1.0 W0.5 D4.0 ;

N0040 G00 X24.0 S320;

G00 X24.0 S320; W─16.15; W─5;

X36.0 W─10.0;

W─10.0;

G02 X30.0 Z─9.0 I12.0 K─9.0;

G02 X40.0 Z─69.0 I20.0 K─15.0;

G03 X40.0 Z─99.0 I─20.0 K─15.0; G01 W─5.0;

X56.0 W─41.0;

N0050 W─11.0; N0056 T0303 M08 M03;

N0060 G70 P0040 Q0050; N0080 T0404 S320 M03 M08;

N0090 G00 X36.0 Z3.0; N0110 X29.05; N0130 X28.45; N0150 X28.05; N0160 G00 X36.0 Z4.5; N0180 X29.05; N0200 X28.45; N0210 X28.05;

N0220 X28.05;N0240 M30；

自信固然可贵，但只凭自信去做事，那只能是一种盲目的冲动，没有理智的行为。通过做这次实践，他们提出的几个基本问题，我半个也答不出来。听到她们的问题时候，顿时脑袋一片空白，接着就是晕忽忽的，面对她们所说的问题涉及的概念，都是朦胧的感觉。但是经过了这一段时间，在两位指导师傅的热心帮助下和我自己的努力下完成了这次作业。在这过程中，我把作业所涉及到的课本都系统地复习了一遍，有的比以前学的更透彻，而且有了整体概念。同时还把这些课本的内容都联系了起来，整合到了一份作业上，“机”与“电”的整合，“理论”与“实践”的整合，“技术”与“经验”的整合，真可谓全兵演练，真的受益非浅。然而，通过这次作业也暴露出了我的许多不足之处，概念模糊、工作原理搞不清、结构设计不合理、缺乏创新理念等等。这些不足在以后的工作中肯定起到很大的反作用，阻碍工作进展，所以我会狠下功夫，改掉这些不足。 在学习和生活期间，我始终感受着导师的精心指导和无私的关怀，我受益匪浅。在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。同时我在网上也搜集了不少资料，才使我的毕业论文工作顺利完成。总之,通过这么长时间的合作我们的团体结合力得到了近一步的提高.在每个地方我门都要注意团结精神,跟同事的和睦相处也是必不可少的.

本文给出时代变的迁两个特征信息，并证明了一个公式：人（乃至于人类社会一切活动）＝能量变换＋信息变换。根据这一公式，我们发现人类社会可以划分为三个时代：人力时代、机械时代，和目前已经开始的自动化时代。现在自动化科技正在把工人和农民同时改造为知识分子，推动人类社会步入共产主义社会。