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腰型件
caxa
数控
编程
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仿真
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CAD零件图.dwg
工艺卡片.doc
腰形件.mxe
腰形件数控加工刀具卡片.doc
设计说明书.doc
摘 要 4
Abstract 5
1 绪论 6
1.1数控机床的介绍 6
1.1.1 数控机床的产生和发展 6
1.1.2 数控技术发展趋势 6
1.1.3 数控机床的组成 7
1.1.4 数控加工的介绍 8
1.1.5 数控机床的特点
1.1.6 数控机床的特点与分类 9
1.1.7 轮廓控制的数控机床 9
1.2. 数控编程 10
1.2.1手工编程 10
1.2.2自动编程 10
2 腰形件数控加工工艺分析 10
2.1 腰形零件的分析 11
2.2 刀具、量具的选择 11
2.3编制加工工艺 12
2.3.1 铣上表面 12
2.3.2 铣四周轮廓 12
2.3.3 铣中间大凹槽 12
2.3.4 铣四周凹槽 13
2.3.5 钻铣中间孔 13
2.3.6 加工 孔 13
2.3.7 加工φ12孔 13
2.3.8 确定安装定位方案 13
2.3.9 背吃刀量 13
2.3.10 主轴转速n 14
2.3.11 进给量 14
2.4 手动编制程序 15
2.4.1 铣中间φ30孔 15
2.4.2 六个φ12孔的加工 16
3 工件的自动编程 16
3.1 CAXA制造工程师的介绍 17
3.1.1 方便的特征实体造型 17
3.1.2 自由曲面造型 17
3.1.3 灵活的曲面实体复合造型模式 17
3.1.4 2轴到2.5轴的数控加工功能 17
3.1.5 支持高速加工 17
3.1.6 参数化轨迹编辑和轨迹批处理 17
3.1.7 加工工艺控制 18
3.1.8 加工轨迹仿真 18
3.2 零件造型及加工 18
3.2.1 腰形零件的CAXA建模 18
3.2.2 腰形槽零件的加工 19
结论 23
参考文献 24
致谢 25
摘 要
这次课题设计主要是对腰形零件做工艺性的分析以及如何选择工艺刀具，对于腰型件凹槽的加工和孔的加工，以及具体的安装定位方案。手工编程的编写，手工程序与自动程序的差异，还有使用数控程序对零件进行仿真加工，建立CAXA的三维造型。并且简单的介绍了数控的发展历程与分类以及组成。每个零件的编程中用到了G0203圆弧插补指令，G81钻孔，M98调用子程序指令。
关键词：数控技术 工艺流程 数控的刀具选择 手动编程 三维建模
- 内容简介：
-
产品名称或代号 零件名称 零件图号单位名称 XX 大学腰型件 腰型件工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间8 数控中心工步号工 步 内 容刀具号刀具规格(mm)主轴规格(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备 注1 铣上平面 T01 50 端面铣刀 500 80 1 自动2 铣削四周 T02 20 铣刀 600 100 1.5 自动3 铣中间凹形槽 43.43 T03 10 立铣刀 650 80 1.2 自动4 铣中间凹形槽 76.57 T03 10 立铣刀 650 100 1.0自动5 钻中间底孔 20 T04 20 钻头 650 100 2.0 自动6 铣削中间孔 26 T05 10 立铣刀 650 120 1.5 自动7 加工 12 中间孔 T06 A5 中心钻 650 100 1.5 自动数控加工刀具卡片零件名称 腰形件 零件图号材料名称 45 毛坯尺寸 150x120x24刀具规格工序号 工序内容 刀具号类型 材料 刀尖半径 备注1 铣四周轮廓 T01 20 立铣刀 硬质合金2 钻孔 12 T02 12 钻头 高速钢3 中间凹槽 T03 10 立铣刀 硬质合金4 周边四处凹槽 T04 10 立铣刀 硬质合金5 钻孔 11.8 T05 11.8 钻头 高速钢6 铰孔 12 T06 12 铰刀 高速钢编制 审核 批准 共 1 页 第 1 页1毕业设计（论文）类 型： 毕业设计说明书 毕业论文题 目： 腰形件数控编程与加工仿真学生姓名：指导教师：专 业：时 间：2目录摘 要 .4Abstract .51 绪论 .61.1 数控机床的介绍 .61.1.1 数控机床的产生和发展 .61.1.2 数控技术发展趋势 .61.1.3 数控机床的组成 .71.1.4 数控加工的介绍 .81.1.5 数控机床的特点 .1.1.6 数控机床的特点与分类 .91.1.7 轮廓控制的数控机床 .91.2. 数控编程 .101.2.1 手工编程 .101.2.2 自动编程 .102 腰形件数控加工工艺分析 .102.1 腰形零件的分析 .112.2 刀具、量具的选择 .112.3 编制加工工艺 .122.3.1 铣上表面 .122.3.2 铣四周轮廓 .122.3.3 铣中间大凹槽 .122.3.4 铣四周凹槽 .132.3.5 钻铣中间孔 .132.3.6 加工 孔 .1312H7m62.3.7 加工 12 孔 .132.3.8 确定安装定位方案 .132.3.9 背吃刀量 .132.3.10 主轴转速 n.142.3.11 进给量 .142.4 手动编制程序 .152.4.1 铣中间 30 孔 .152.4.2 六个 12 孔的加工 .163 工件的自动编程 .163.1 CAXA 制造工程师的介绍 .173.1.1 方便的特征实体造型 .173.1.2 自由曲面造型 .173.1.3 灵活的曲面实体复合造型模式 .1733.1.4 2 轴到 2.5 轴的数控加工功能 .173.1.5 支持高速加工 .173.1.6 参数化轨迹编辑和轨迹批处理 .173.1.7 加工工艺控制 .183.1.8 加工轨迹仿真 .183.2 零件造型及加工 .183.2.1 腰形零件的 CAXA 建模 .183.2.2 腰形槽零件的加工 .19结论 .23参考文献 .24致谢 .254摘 要这次课题设计主要是对腰形零件做工艺性的分析以及如何选择工艺刀具，对于腰型件凹槽的加工和孔的加工，以及具体的安装定位方案。手工编程的编写，手工程序与自动程序的差异，还有使用数控程序对零件进行仿真加工，建立 CAXA 的三维造型。并且简单的介绍了数控的发展历程与分类以及组成。每个零件的编程中用到了 G0203 圆弧插补指令，G81 钻孔，M98 调用子程序指令。关键词：数 控 技 术 工 艺 流 程 数 控 的 刀 具 选 择 手 动 编 程 三 维 建 模5AbstractThis graduation mainly introduced the development of numerical control technology the origin and classification,And the most important program.Subject is mainly on the technology to do waist type components and how to choose process tool,how to write a program manually,And using the program for the simulation of parts processing,establish a caxa three dimensional model.In manual writing used by G02G03 instructions G81 drilling,call subroutine M98 instructionsKey Word numerical control technology, the processing technology , NC tool selection51 绪论1.1 数控机床的介绍数字控制（NC）技能是最近这些年才发展运用起来的的数字化的自动控制技术，其真正是数字信号来控制机床的运动和处理。机床不仅是数控机床的代表,也包括其他各种机床。这种类型的控制系统,可以自动识别前输入代码和命令,然后启动自动识别的过程,整个过程不需要人工干预,直到自动处理的工件停止。机床用这种先进的数控系统是数控机床。1.1.1 数控机床的发展历程与重要事件（1）发展原因所需零件的各方面要求较之以前变高要求单少的零件占比很高（2）发展1952 年 第一台 MIT 三坐标铣床的出现 1955 年 数控机床开启适用化阶段-弯曲曲面加工1970 年 开始有小型的数控装置，并开始大规模使用CNC 系统1974 年 数控系统的全面变更MNC 系统1.1.2 数控技术发展趋势特点1）稳定性高2）柔性化3）精度提升4）高速度化5）复合化71.1.3 数控机床的结构主要组成1.1.3.1 数控装置（CNC）数控系统最重要的部分是负责控制程序和机床。他的主要功能是处理输入程序和发布命令,然后相应的执行单元开始操作命令,直到完成工件的加工。这些是在自发协调的控制设备和数控组织,使整个系统工作秩序。1.1.3.2 伺服单元，驱动装置和监测装置伺服单元和一般的包括了主轴的伺服驱动装置，主轴的电动机，进给伺服的驱动装置。测量装置是指位置的测量和速率的测量装置，其中关于速率的开环控制是整个体系的重要装置。1.1.3.3 控制面板控制面板也就是操作面板，是我们能够和机床信息交换沟通的面板。我们可以操作数控机床、编程、调试或设置和修改机床的各种数据，于此同时我们也可以通过它来实时关注和控制机床的运行体系。这个面板是机床的非常重要的输入输出部件，它的零件基本是由案件阵列和显示器。1.1.3.4 程序的输入输出设备控制介质的功能是将工件的加工过程记载下来，建立我们与机床之间关系的工具。当今数控机床普遍使用磁盘驱动器作为主要的输入输出设备。目前，在数控机床上有一种通用的通信方式：PLC，机床 I/O 电路和装置可以被我们用来进行对编程器的控制，这和逻辑运算息息相关。这两个装置共同完成以下任务 ：（1）承受数控系统的的信号，对其操作译码然后转换成相应的掌控信号，操控辅助装配实现机床的开关举措 ；（2）先接收输入系统的讯号，之后再将讯号传送到 CNC，最后给予指令让机床开始操作。1.1.3.6 机床的本体本质机床是主要的掌控对象，最主要的任务是完成加工零件。它一般基本上是由主8传动和进给运动部件以及特殊装配，例如 APC 体系、ATC 系统还有帮助装置等构成。1.1.4 数控加工的介绍1.1.4.1 数控的加工行程在机械制造领域,数控加工和传统加工的普通机床有很多相似之处,不同的是基本上反映了控制方法。在加工机械,通用机器零件的时间机器把刀工具变化,测量,夹紧操作都是由我们自己的思考和决定,并且仍然使用手工方法进行处理。操作者可以根据合理的部分,在整个生产过程中改变了方向的刀具和切削深度,和一些必要的处理参数,所以合理的切削工件上的工具,这样我们就可以得到我们所需要的部分。当然,假设你选择自动车床加工过程控制也可以,但这是在提前一个好的零件来完成。数控取代了之前的老式手工操作机床。它的工作流程是按照规范的系统,操作、处理和发送控制命令,让每一个坐标轴,各个部分之间的协调,工具和材料处理,让它能够按我们的要求加工出来工件。1.1.4.2 数控加工中的数据转换过程数控转换过程大概流程（1） 译码译码系统的本质就是将工件程序，转换成数控系统所能识别的一种处理数据结构，我们将它认为是可以表达一个程序段的程序信息。（2） 刀补 我们在操作过程当中操纵的是刀具中央轨迹，因此我们在加工前一定要将编程出来的轨迹改成刀具中央的路线。刀补就是可以达到这种目的。（3） 插补我们所编写的程序里面包含了刀具活动的初点、末点还有运动路线，而且刀具编程翻译插补刀补伺服PLC操作系统I/O 装置9从初点沿着程序所设定路线走向末点是由插补来做到的。（4） PLC 控制这个指的是在我们的操作过程中，机床的各部件工作状态，根据之前设置好的逻辑关系如主轴停止、换向。PLC 主要是达到这种目的1.1.6 数控机床的特点与分类 1.1.6.1 按工艺用途分类（1）数控加工中心 数控机床拥有自动换刀的装置。例如机床的换刀中心还有加工中心。 （2）多坐标的机床例如我们面对一些复杂的零件，在一般数控机床上可能难以加工，这个时候我们需要多个坐标同时开始操作加工工件形状，所以多轴数控机床就应运出现了，它的主要特点效果是可以同时控制多个坐标一起动，例如在生活中常用的就有多个坐标的机床。1.1.6.2 按控制运动的方式分类（1）点位控制的数控机床：这种数控机床是指能掌控刀具精确到点位的的操控系统,但是在过程当中进行不了任何的额外操作， 所以要先通过选级或者持续的降速，用一个比较慢的速度来靠近目标点，依靠这种方法来尽可能的减少部分原因造成的定位误差。（2）数控机床的线性控制:这个是指操控机床工作台或刀具，让它们以规范的进给速率，沿着平行于某一个轴的方向来直线或着斜着移动和切削的机床。这种类型的数控机床要求备有精确的定位和补偿功能，最主要的是控制转速的能力。现代组合机床是一种线性运动控制的数控机床。（3）轮廓控制的数控机床这种类型的数控机床是指能够实现多轴的复杂操作,并严格的控制每个坐标连续的位移和运动速率。大多数现代数控机床有多坐标联动控制和刀补。从轴的数量,它可以分为 2 轴,轴,2.5 等。多轴联动的数控技术的发展是很常见的。101.1.6.3 按进给伺服系统类型分类由数控装配发出指示信号，由伺服系统来操控机床各个部件活动。数控机床按这种控制方法分类的话大致可以讲机床分为三类：开环控制和闭环控制系统与半闭环控制系统。1.2. 数控编程数控机床和普通机床是不一样的,在这个过程中,整个过程不需要人工控制,用于控制过程。在计算机数控(CNC)加工,开始回顾图是一种常态,然后确定的参数不合理,比较工具路径;然后根据活动的顺序,代码和编程到处理过程,然后记录程序,输入到数控装置,以控制所有进程的处理。正因为如此,从零件图的分析,所有的过程是过程的载体。数控编程有两种；手工编程和自动编程1.2.1 手工编程手工编程是整个程序的程序几乎全部用手做的。对简单的零件来说，加工程序少，计算相对容易，所以那个时候用手工编程不但及时还经济。因此，人工编程仍然被广泛的使用在简单的形状编程上面。1.2.2 自动编程 自动编程有 APT 和 CAN 这两种APT 软件是利用计算机和相应的程序，用于处理程序的源代码，让我们可以得到处理程序的方法。CAN 软件是以图形输入计算机，计算机自动计算，开始简单处理，加工轨迹的形成，在屏幕上有图形输入，然后程序是由后处理程序的输入的数控机床加工。112 腰形件数控加工工艺分析2.1 腰形零件的分析由这个图我们可以看到，这个是板状的零件，应该采用先下料工件，等其他的面铣光之后再在机床上面加工，材料是 45 号钢。在一般的机床上铣 上下面与四周，数控铣是为了做粗加工和精加工。整个过程是先要铣中央的凹槽，然后是四周的槽，之后铣中间的孔，再进行钻孔和铰孔。图 2-1 腰形槽零件2.2 刀具、量具的选择我们从零件图能看出，这个零件的轮廓的最小半径为 R8，在加工之前要把边角清理掉，所以要用 的立铣刀。在铣中间的孔的时候，要选取 的立铣刀。m10 m10并且我们要先钻孔，然后再铰孔，这个时候可以选择中心钻，A5 的，接着钻的时候用的钻头为 11.8 的。这里量具我们选择用的是 150-300mm 规格的游标卡尺。12表 2-1 腰型件加工刀具表序号 刀具名称 刀具材料 加工内容 数量1 40mm 面铣刀 高速钢 毛坯的上表面 12 20mm 立铣刀 硬质合金 周围轮廓 13 10mm 立铣刀 高速钢 铣凹槽、中间孔 24 11.8 钻头 硬质合金 中间孔 15 10 钻头 硬质合金 9.8 的底孔 16 铰刀 12 高速钢 铰 12 孔 1表 2-2 量具清单表序号 量具名称 规格 数量1 游标卡尺 120（mm） 12 游标卡尺 300 13 内径千分尺 24 14 深度尺 200 12.3 编制加工工艺2.3.1 铣上表面 先安装 的铣刀，之后开始对刀，然后加工上表面直到达到精度要求为50m止。2.3.2 铣四周轮廓之后安装 20mm 的立铣刀，并选好刀具参数，让四周的轮廓达到标准要求。2.3.3 铣中间的凹槽1）要安装 10mm 的立铣刀，开始对刀，道具参数调好，然后把中间槽粗加工一边 ，偶把侧边留合适的余量，大概 0.5 左右。2）测量工件的外轮廓尺寸，调整好刀具，开始精加工，直到达到标准深度135mm。2.3.4 铣四周凹槽1）安装 10mm 的立铣刀，接着对刀，并设置好刀具，先把槽的四边粗加工一边 ，单边余量大概留到 0.5 左右。2）测量工件外轮廓的尺寸，调好刀具，然后精加工。2.3.5 钻铣中间孔1）安装 20 的钻头，之后开始对刀，调参数，把中间的底孔钻 20。2）用 25 的钻头把扩中间的孔扩大至 25。2）先安装好 10 的铣刀然后对刀，调整参数，将中间的空孔铣到规范。2.3.6 加工 孔1H7m61）用 A5 的中心钻，把六个 12H7 的孔里面打孔。2）将 11.8 的钻头安装好，然后把刀调整好，孔要钻通。2）用 的刀头，把刀调整好，设定好参数参数之后，铰孔72.3.7 加工 12 孔用 12 钻头，之后开始对刀，调节参数 ，钻通孔。2.3.8 确定安装定位方案将表格设置成定位的面，用一边夹面，一开始先铣底，人工的、基准面加工完成后，将机器和夹具的定位定好，然后把机用后钳口面找平，在颌位上要用标准块的水平，这个时候要考虑和机械加工零件之间早没造成影响，在钻的时候要注意隔着一点，不能让刀碰到机器上面。2.3.9 背吃刀量 这个由工件要求的各种因素的来判断。如果可以的话，要一次性切除余量，这样可以节省时间，这次选择一次切除余量142.3.10 主轴旋转速率 选取速率D/10vn在这个式子当中，D 是刀具的直径（mm），v 是由刀具的使用期限来决定 10mm 的立铣刀的切削速度 v 为 10-25m /分钟。然后主轴旋转速率 min/9.63in/104.32/101 rrvn钻头速度 常选为 则.8mi/5v2510/ n398.0/in3.14.8nDrr铰刀速度 常选为 则主轴转速7Hvmi/23in/47.18n14.30/03 rrn这里我们选用 min,/40min,/0min,/70321 rrrn 2.3.11 进给量 进给量主要是由加工精度要求和工件的表面粗糙度来决定的，当然还有刀具和工件的质料区分。工具标准要求高的话，进给量要先少一些，这里我们决定选取每齿 0.05mm。进给速率 下式fvnzfZ2,1,2,10331Zmddin/10i/52.i/7i/0.3vrvff其余的加工速率可查表计算15这里选取 min/701vf，在日常使用中得根据实际对计算的值调整。2.4 手动编制程序根据零件可知，手动编制的程序如下：2.4.1 铣中间 30 孔O0100N10 G54 G94 G90 设定加工参数N20 T01 M06 换 T01 号刀N25M03 S700 N30 Z10 设定退刀点N40 G00 Z100N50 G01 Z-4.0 F240 第一下刀量N55 M98 P0001 N60Z-8.0 F240 第二下刀量N65M98 P0001 N70G01 Z-12.0 F240 第三下刀量N80M98 P0001 N90 Z-16.0 F240 第四下刀量N100M98 P0001 N110 G01 Z-20.0 F240 第五下刀量N120 M98 P0001 N130 Z-22.0 F240 第六下刀量N140 M98 P0001 P0001 程序N10 G3 X-10.R10.F150.N20 X10.R10.N180 G00 Z100N190 M05 M092.4.2 加工孔O020016N10 T0202 用 11.8mm 的钻头 N20 G54 G90 G00 X0 Y0 Z100 N25 M03 S1000N30 Z20 M08N40 G98 G81 X60 Y45 Z-24 R10 F60 钻 6-11.8 孔N50 X-60 Y45 第 2 个孔 N60 X-60Y-45 第 3 个孔N70 X60 Y-45 第 4 个孔N75 X34 Y0 第 5 个孔N80 X-34 Y0 第 6 个孔N85G00 Z100 M09 N90 T00303 用 mm 铰刀12N95 G54 G90 G00 X0 Y0 Z100 铰 孔76HN100 M03 S60 N110 Z20 M08N120 G98 G81 X60 Y45 Z-24 F20 第 1 个孔N130 X-60 Y45 第 2 个孔N140 X-60 Y-45 第 3 个孔N150 X60 Y-45 第 4 个孔N160 X34 Y0 第 5 个孔N170 X-34 Y0 第 6 个孔N180 G00 Z100 M09N190 M053 工件的自动编程173.1 CAXA 功能的基本介绍CAXA 制造工程师是一种将 CAD/CAM 一体化的编程软件。我们可以利用这个软件进行数据接口、生成轨迹、仿真、产生代码等一系列专门编写复杂工件程序。3.1.1 方便的特征实体造型我们可以将一些实体例如孔、槽、管子等，通过 CAXA 建立起它们的特征讯息和实体造型，做加工的必要准备。3.1.2 简单建立曲面造型我们可以使用样条曲线类型的数学模型;并开始其他操作，例如扫描等,让这些曲线成为表面;然后通过削减或者过渡等常用方法,让我们做一个复杂的三维模型。3.1.3 方便快捷的曲面复合造型功能模式我们可以使用这个模式，能够做到曲面裁剪实体，曲面约束实体等其他简单的操作，可以有效的让我们设计曲面类型的模具。3.1.4 2 轴到 2.5 轴的数控加工功能2 轴到 2.5 轴加工方法:我们可直接通过系统产生加工轨迹的指令,不需要像之前的那样再建立零件的三维立体模型:提供轮廓的加工和区域的加工功能。可以识别草图后，再并开始加工。3.1.5 可以使用高速加工我们使用的工艺重点在高速率，这样可以把产品的精度打打提高，并且还能减少所需的代码数，可以很大程度的增加质量和效能。3.1.6 参数化轨迹的编辑轨迹再生成功效可以做到对参数化轨迹的制作。当选中之前的加工轨迹，修改一下之前的参数表，新的加工轨迹就做出来了。CAXA 制造工程师 不是要直接生成轨迹，而是要先调整一下轨迹参数。我们可以集中处理之前的大批轨迹，可以提高效率3.1.7 加工工艺流程使用 CAXA 可以很简单地操控加工流程，让我们可以充分学习。183.1.8 加工轨迹仿真CAXA 制造工程师 可以接近真实的演示工件的加工流程，让我们看到加工零件的任何一个面，并且能清楚的看到轨迹。3.1.9 后置处理功能CAXA 拥有的的后置处理器可以直接让控制指令输出。这些格式我们可以随意定义，并不限制于机器所提供的那一种。3.1.10 丰富流行的数据接口CAXA 是一个通用的设计/加工用具，拥有丰富的数据接口这些接口很好的方便了与 CAD 的数据交流，让他人可以自由的通过平台与合作伙伴合作，不限制地理因素。3.2 零件造型及加工3.2.1 腰形零件的 CAXA 建模使用 CAXA 建模，可以得到这个腰型件三维实体模型：图 3-1 腰形零件的 CAXA 三维造型193.2.2 腰形槽零件的加工3.2.2.1 中间孔铣圆孔加工1、刀具轨迹图 3.2 铣圆孔加工刀具路径2、加工参
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