吊环螺钉零件加工的工艺

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
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)
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。

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
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
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
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
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
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
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；
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：
(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.；
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
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。

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。