凹凸模数控加工与编程论文正文

广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）1第一章 前 言数控加工技术及装备是发展高新技术产业和尖端工业的使用技能和最基本的装备。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的核心技术。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。此外世界上个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，不仅采用重大措施来发展自己的数控技术及其产业。虽然我国数控技术的起步相对于工业发达国家比较晚，但是现在已经加大力度发展数控技术，近年来还取得了很大的成绩。大力发展以数控为核心技术的先进制造技术已成为我国加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径。1.1数控加工技术（Numerical Control Machining Technology）数控加工是指在数控机床上进行零件加工的一种工艺方法，数控机床加工与传统机床加工的工艺规程从总体上说是一致的，但也发生了明显的变化。用数字信息控制零件和刀具位移的机械加工方法。它是解决零件品种多变、批量小、形状复杂、精度高等问题和实现高效化和自动化加工的有效途径。 1.2数控机床（Numerical Control Machining Tools）数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。数控机床主要有数控装置、伺服驱动/进给装置、测量反馈装置、机床主体、程序的输入输出设备和可编程控制器等几部分组成。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。数控机床的特点是加工精度高，具有稳定的加工质量；可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的 35 倍）；机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）21.3加工中心（Machining Center,MC）加工中心机通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其他辅助系统组成的使用于加工复杂形状工件的高效率自动化机床。加工中心机备有刀库，具有自动换刀功能，是对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。加工中心机是高度几点一体化的机床，工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具、自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序，因而大大减少了工件装夹时间、测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。常用加工中心有以下几大类：立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心、镗铣加工中心、车铣复合加工中心。加工中心与数控机床的最大区别是加工中心都配置刀库和换刀装置。加工中心配置有容量为几十把甚至上百把刀具的刀库，刀库中放置有加工过程中使用的刀具和测量工具，通过可编程序控制器程序控制，在加工中实现刀具的自动更换和加工要素的自动测量。加工中心的控制器具有控制 2 轴、3 轴或多轴联动的能力，可以完成复杂型面的三维加工，其辅助机能可以保证加工中心在加工过程中实现刀具长度补偿、半径补偿、螺距误差补偿、丝杆间隙补偿、并具有过载保护、故障检测等功能。1.4数控加工程序编制是根据计算出的运动轨迹坐标值和已确定的加工顺序、加工路线、切削参数和辅助动作，以及所使用的数控系统的指令、程序段格式，按数控机床规定使用的功能代码及程序格式，编写加工程序单。数控加工程序编制方法有两种，即手工编程和利用计算机进行自动编程。由于手工编程效率低、精度低、周期长，特别是对于较复杂零件的数控加工，诸如非圆曲线与曲面等零件的加工，手工编程已无法胜任，即使一般简单零件的数控加工，若采用自动编程，也可大大提高编程效率与编程精度，因此自动编程在数控加工中占有越来越重要的位置。广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）3第二章 加工中心编程的准备按设计任务书图纸所示零件，进行数控加工中心程序编制的准备。2.1机床状态机床已上电，完成回参考点操作，建立了测量基础准点。各把刀具已经完成对刀，建立了工件坐标系与机床坐标系的联系，使用缺省坐标系 G54。2.2刀具状态和切削参数刀库中刀具的安装如表 2-1 所示。表 2-1 刀具情况刀位 刀具名称直径mm刀补号转速r/min进给速度mm/min切深mm 备注1 铣刀盘 80 D01H01 250 50 5外轮廓粗加工3 立铣刀 20 D03H03 500 50 10外轮廓精加工5 键槽铣刀 36 D05H05 300 25 10型腔粗精加工7 中心钻 5 H07 800 100 2钻中心定位孔9 麻花钻头 12 H09 1200 80 30钻孔加工2.3加工中心编程题目按图 2-1 及图 2-2 要求编制加工程序，该零件材料牌号为 Gr12MoV，名称：凸凹模，寸为 20020025，并已经过精加工。1.工艺处理加工前用平虎钳夹紧并找平。（1）工步和走刀路线的确定。按刀具确定工步和走刀路线。1）外轮廓加工：先用铣刀盘完成 10mm 高的台阶的粗加工，六角形周边留余量 1mm，再用立铣刀完成台阶精加工。2）型腔粗精加工：完成 828210 的型腔。3）孔加工：用中心钻钻定位孔，再钻孔。零件的粗精加工通过改变由刀具半径补偿量实现。广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）4（2）刀具和切削用量参见表 2-1。2.建立工件坐标系，数值计算(1)方案一:工件坐标系如图 2-1 所示。图 2-1 加工中心编程方案一（2）经计算，已知点坐标为：P1(-41,-70), P2(41,-70), P3(81,0), P4(41,70), P5(-41,70), P6(-81,0), P7(-21,-41), P8(21,-41), P9(41,-21), P10(41,21),P11(21,41), P12(-21,41), P13(-41,21), P14(-41,-21)。（1）方案二:工件坐标系如图 2-2 所示。广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）5图 2-2 加工中心编程方案二（2）经计算已知点坐标为：P1(59,30),P2(141,30),P3(181,100),P4(141,170),P5(59,170),P6(19,100), P7(79,59), P8(121,59), P9(141,79), P10(141,121),P11(121,141), P12(79,141), P13(59,121), P14(59,79)。广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）6第三章 编制加工程序根据上述的两种方案分别进行数控加工中心程序的编制。3.1方案一编程主程序O0001；程序名N01 G54 G90 G17 G00 X0. Y0. Z100.； 建立工件坐标系，绝对坐标编程N02 M06 TO1； 换 1 号刀N03 M03 S200； 启动主轴转速 200r/minN04 G00 X-150. Y-150.； 移至起刀点N05 G43 Z50. H01； 建立刀具长度补偿N06 G00G42Y-70D01； 建立刀具半径补偿N07 Z10.； 刀具端面移至离工件上表面高度 10mm 处N08 G01 Z-5. F50；下刀至深度 5mmN09 M98P0100； 调用子程序粗铣六角形外轮廓N10 G01Z-10F50； 下刀至深度 10mmN11 M98 P0100； 调用子程序粗铣六角形外轮廓N12 G49 G00 Z100. M05； 取消刀具长度补偿,主轴停N13 G40 G00 X0 .Y0.； 取消刀具半径补偿N14 M06T03； 换 3 号刀N15 M03 S500； 启动主轴转速 500 r/minN16 G00 X-120. Y-120.； 移至起刀点N17 G43 Z10. H03； 建立刀具长度补偿N18 G42 Y-70. D03； 建立刀具半径补偿N19 G01 Z-10. F50； 下刀至深度 10mmN20 M98 P0100； 调用子程序精铣六角形外轮廓N21 G49 G00 Z100. M05； 取消刀具长度补偿,主轴停N22 G40 G00 X0. Y0.； 取消刀具半径补偿N23 M06 T05； 换 5 号刀N24 MO3 S400； 启动主轴转速 400 r/minN25 G43 Z10. H05； 建立刀具长度补偿N26 G00 X0. Y20. Z2.； 移动至粗加工起点（图 3-1）N27 G01 Y-20. Z0. F25； 之字形下刀N28 Y20. Z-2.； 之字形下刀至深度 2mm广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）7图 3-1 型腔加工刀具路径N29 Y-20. Z-4.； 之字形下刀至深度 4mmN30 Y20. Z-6.； 之字形下刀至深度 6mmN31 Y-20. Z-8.； 之字形下刀至深度 8mmN32 Y20. Z-10.； 之字形下刀至深度 10mmN33 Y-20. Z-10.； 之字形下刀至深度 10mmN34 X-20.； 行切加工开始N35 Y20.； 行切加工N36 X20.； 行切加工N37 Y-20.； 行切加工N38 X0.； 行切加工结束N39 G00 G42 X0. Y0. D05； 建立刀具半径补偿N40 G02 X0. Y-41. R20.5 F25； 圆弧进刀，精加工开始N41 G01 X-21.； 精加工型腔直边N42 G02 X-41. Y-21. R20.； 精加工型腔圆弧到 P14 点N43 G01 Y21.； 精加工型腔直边到 P13 点N44 G02 X-21. Y41. R20.； 精加工型腔圆弧到 P12 点N45 G01 X21.； 精加工型腔直边到 P11 点N46 G02 X41.Y21. R20.； 精加工型腔圆弧到 P10 点N47 G01 Y-21.； 精加工型腔直边到 P9 点广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）8N48 G02 X21. Y-41. R20； 精加工型腔圆弧到 P8 点N49 G01 X-21.； 精加工型腔直边到 P7 点N50 G02 X1. Y1. R20.5； 圆弧退刀，精加工结束N51 G49 G00 Z100.M05； 取消刀具长度补偿,升起刀，主轴停N52 G40 X0. Y0.； 取消刀具半径补偿，移至换刀点N53 M06 T07； 换 7 号刀N54 M03S800；启动主轴转速 800 r/minN55 G00 G43 Z20. H07 建立刀具长度补偿刀具到初始平面N56 X-85. Y-85.； 移至起始点N57 G99 G81 X-85. Y-85. Z-4.R4. F80； 钻下排第一个孔，回 R 平面N58 X0.； 钻下排第二个孔N59 G98 X85.； 钻下排第三个孔，回初始面N60 G99 G81 X-85. Y85. Z-4. R4 F80； 钻上排第一个孔， G81 钻孔循环N61 X0.； 钻上排第二个孔N62 G98 X85.； 钻上排第三个孔，G98 回初始面N63 G8O M05； 取消钻孔，主轴停转N64 G49 G00 Z100.； 取消刀具长度补偿N65 GOO X0. Y0.； 移至换刀点N66 M06 T09； 换 9 号刀N67 M03 S1200； 主轴转动转速 1200 r/minN68 G00 G43 Z20. H09； 建立刀具长度补偿，刀具到初始平面N69 G00X -85.Y-85.； 移至起始点N70 G99 G83 X-85. Y-85. Z-27.R4 Q3 F50； 钻下排第一个孔N71 X0.； 钻下排第二个孔N72 G98 X85.； 钻下排第三个孔 G98 回初始面N73 G99 G83 X-85. Y85. Z-27. R4. Q3 F50； 钻上排第一个孔N74 X0.； 钻上排第二个孔N75 G98 X85.； 钻上排第三个孔 G98 回初始面N76 G80 M05； 取消钻孔，主轴停转N77 G49 G00 Z100.； 取消刀具长度补偿N78 G00 X0. Y0.； 移至换刀点N79 M30； 程序复位，返回第一段程序子程序O0100；程序名广东工商职业学院 2017 届毕业设计（论文）9N01 G01 X41.； 加工六角形外轮廓到 P2 点N02 X81. Y0.； 加工六角形外轮廓到 P3 点N03 X41.Y70.； 加工六角形外轮廓到 P4 点N04 X-41.； 加工六角形外轮廓到 P5 点N05 X-81. Y0.； 加工六角形外轮廓到 P6 点N06 X-41. Y-70.； 加工六角形外轮廓到 P1 点N07 G00 Z10.； 刀具提升到工件表面上方N08 G00 X-150. Y-70.； 移至起刀点N09 M99； 返回主程序3.2方案二编程主程序O0002；程序名N01 G54 G90 G17 G00 X0. Y0. Z100.； 建立工件坐标系绝对坐标编程，安全高度N02 M06 T01； 换 1 号刀N03 M03 S200； 启动主轴，转速每分钟 200 转N04 G00 X-50. Y-50.； 移至起刀点N05 G43 Z50. H01； 建立刀具长度补偿N06 G00 G42 Y30. D01； 建立刀具半径补偿N07 Z10.； 刀具端面移至离工件上表面高度 10mm 处N08 G01 Z-5. F50； 下刀至深度 5mmN09 G01 X141.； 粗铣六角形外轮廓到 P2 点N10 X18. 1Y. 100.； 加工六角形外轮廓到 P3 点N11 X141. Y170.； 加工六角形外轮廓到 P4 点N12 X59.； 加工六角形外轮廓到 P5 点N13 X19. Y100.； 加工六角形外轮廓到 P6 点N14 X59. Y30.； 加工六角形外轮廓到 P1 点N15 G00 X-50. Y30.； 移至起刀点N16 G01 Z-10.； 下刀至深度 10mmN17 G01 X141.； 粗铣六角形外轮廓到 P2 点N18 X181. Y100.； 加工六角形外轮廓到 P3 点