毕业设计（论文）-AMTE45S数控雕铣机数控设计.doc

目 录开题报告2论文摘要及关键词31.amte45s数控雕铣机介绍41.1功能、适用范围及用途50 1.2 amte45s数控雕铣机主要组成62. artcam pro软件的应用及程序的编写2.1功能介绍72.2 浮雕图案的加工说明72.3浮雕图案的设计过程82.3.1 cad的编写82.3.2 cam的生成113. 浮雕加工操作过程3.1打开软件183.2操作步骤 3.2.1 机械复位223.2.2 程序代码的载入233.2.3 手动对刀25 3.2.4 执行自动加工274. 作品展示 4.1 龙凤图32 4.2 龙虾图32附录33参考文献37结语37致谢38开 题 报 告随着计算机技术、电子技术、光机电技术等技术不断的发展，现代工业面向精密化、集成化、虚拟化、网络化、智能化。amte45s数控雕铣机的设计适应了当代工业发展的方向，利用现代先进的自动编程技术、计算机技术、光机电传感技术等先进的制造技术而进行开发的一种综合性能较好的新型数控雕铣机床。与目前数控铣床比较，amte45s数控雕铣机加工采用工作台固定，刀具在x、y、z方向进给的加工方法。并且刀具进给可以实现三轴的联动,加工方式更为灵活、迅速;而与数控雕刻机比较amte45s数控雕铣机具有较大工作行程，更适合大工件的加工。amte45s数控雕铣通过计算机操作平台可直接控制机床的运动和实现机床自动加工的功能。同时，amte45s数控雕铣机可以接受多种nc文件。例如，通过master cam、type3、artcam、ug、pro/engineer等三维绘图软件生成加工代码传输给计算机直接进行加工。amte45s数控雕铣机适用于广告/铭牌制作、pcb加工、工艺品制作、玩具、手表加工等行业的平面、立体、多维形体的雕刻加工，尤其对图案文字雕刻、铭牌雕刻、艺术浮雕加工有着卓越的加工性能，具有高效率、高精度、高稳定性等特点。毕业设计及论文的主要阶段及进度5-6 毕业实习及浮雕加工图案选用7-8 设计软件选用与图案设计9-10 artcam软件学习、雕铣机操作及加工方法确定11-13 图案加工工艺确定及加工14-15 毕业设计总结及论文编写16 毕业论文完善及答辩论文摘要及关键词本文主要介绍内容有amte45s数控雕铣机的结构及操作；artcam软件学习；功能、使用、图案加工处理、刀路设计及生成、nc程序生成；亚克力浮雕作品的设计与加工。文中详细的介绍了artcam pro软件的应用、浮雕图刀具路径的设置及nc程序的生成。同时，更加详细的介绍了ncstudio数控系统的操作步骤及工件加工的全过程。再最后，展示了加工的作品及nc程序的节选部分。数控技术 雕铣机 应用软件 设计 加工下图 就是我用于此次毕业设计加工的数控雕铣机：1.amte45s数控雕铣机介绍amte45s数控雕铣机是我校机电工程学院02数控小组学生在老师们的悉心指导下自主研发的一种兼具雕刻、铣刻功能的小型数控设备。该设备采用基于pc的开放式体系结构，运动控制采用交流伺服全数字闭环控制，变频高速主轴。它控制精度高，工作稳定可靠，整体机能好，既能进行平面雕铣，又能进行三维立体浮雕加工。同时，它具有开放式结构，人机界面交互式，易学易用编程语言标准化加工程序与其他数控机床等设备兼容等技术特点。该设备设计有用于立体浮雕加工t型装夹台和用于雕刻的平台。1.1功能、适用范围及用途1) 功能:数控雕铣机amte45s兼有数控铣床和数控雕刻机的功能。既可对工件进行铣削，又可以对工件的表面进行雕刻。数控雕铣机amte45s主要应用当前的计算机辅助设计（cad）与制造技术(cam)等软件技术进行自动编程加工，并可以接受多种nc文件。2) 适用范围、用途：amte45s数控雕铣机主要实现对一些非金属材料(如机玻璃、塑料制品、木材、壓克力彩易豐、太空板、奧馬克層色板、泡棉、希得膠膜、人造大理石等)进行加工，同时也可以对软金属（铜、铝）等进行高速的切削、雕刻。数控雕铣机amte45s可广泛运用于商标、铭牌、胸牌、标牌的雕刻和广告标牌的切割字、图案、艺术浮雕等立体三维制作。1.2 amte45s数控雕铣机主要组成amte45s数控雕铣机组成可分为机械结构与传动和控制与动两大部分。1) 机械结构与传动部分 机床支撑台驱 t型装夹平台（铣件，并附带环氧树脂台面） 机床底座（铸件） 立柱（铣件） x、y、z轴 z轴挂板； x轴支撑架（铝合金）2) 传动装置滚珠丝杆 3套 三轴均采用德国进口的neef滚珠丝杆.滚珠丝杆导轨 3套 x、y轴导轨采用知名厂家台湾abba公司生产的高精度自润滑直线导轨, z轴则采用韩国进口圆柱导轨。 连轴器: 德国进口（neef）2. artcam pro软件的应用及编写2.1功能介绍artcam pro可通过使用一系列强大、易使用、以矢量为基础的浮雕设计工具，来产生从最复杂的不对称三维浮雕到较简单的对称的三维浮雕。能自动从三维浮雕模型产生刀具路径数据来驱动cnc数控机床。artcam pro具有比传统的手工雕刻方法更突出的效益设计的可重复性，减少了生产时间和成本通过artcam pro制造出的所有浮雕都不会因为表面加工质量的问题而成为废品。artcam pro允许您产生一些通常只能依靠最先进的、复杂的cad系统才能设计的形体。通过artcam pro，您能够方便地进行形体设计、加工和雕刻。一系列独特的新功能减少了重复图案的设计时间，且大大地扩展了实用范围。2.2 浮雕图案的加工说明 1）龙凤图材料：亚克力 刀具：粗加工-r2球刀（共两刀，第一刀进给0.5mm，第二刀进给1mm）；精加工-直径3角度为60的锥刀（共一刀，进给0.5mm） 加工范围：x100 y96 z-2 原点在中心 z轴0点在材料表面 2）龙虾图材料：亚克力 刀具：粗加工-r2球刀（共三刀，第一刀进给0.5mm，第二刀进给1mm，第三刀进给1mm）；精加工-直径3角度为60的锥刀（共一刀，进给0.5mm） 加工范围：x100 y60 z-3 原点在中心 z轴0点在材料表面2.3 浮雕图案的设计过程2.3.1 cad程序的编写首先双击电脑桌面上的图标，就会出现编辑的操作界面（图1）所示： 图1操作界面点击操作界面的会出现（图2）图2提示你要编辑的图片所在位置的对话框，找到你要编辑图片的所在位置点击打开。就会出现（图3）所示的对话框图3在此操作界面你可以对需要加工的图片的大小进行设置，还有就是设置加工的原点。设置好了以后就点击“接受”按钮，在操作界面就会显示你设置好的要加工图片（图4）图4在此操作中你利用图片下面的颜色按钮对图片的颜色进行调配，在对图片的所有设置都准备好的以后就可以进行cam的操作。2.3.2 cam的生成在cad的操作完成以后我们就可以进行cam的操作了，在操作界面的左边的工具栏中点击操作界面左下角此操作栏中的“刀具路径”。在此操作栏点击“三维刀具路 径” 中的“加工浮雕”按钮就会显示（图5）所示的的图5操作对话框在上面你可以看到加工方向的选择，以及加工的余量、公差。刀具的选择。在刀具的选择我们点击操作对话框刀具工作栏：点击“选取”会出现（图6）的对话框：图6在此对话框中选取ball nose 2 mm的球刀，点击选取，如上图就会显示你所选择的刀的信息。选完刀以后就是对加工的深度进行设置，设置加工深度同样在加工浮雕的工具栏内（图7） 图7在这里我们要做的就是设置加工时第一刀的高度 跟最后一刀的高度（即加工的深度）。在设置好这些以后，我们接着要对材料进行设置，同样在这个工具栏内我们在（图8） 图8 点击“设置”按钮就会显示（图9）的对话框图9在该对话框中我们所选择材料的厚度的要跟我们要加工材料的厚度一样，应为这次我加工原材料的厚度是8.0mm 所以在设置的时候材料的厚度我就设为8.0mm。“材料z轴的零点”如上图所示，“模型在材料中的位置”选择底部偏置，其它的我们就不用设了。 图10在设置完这些以后我们就可以进行刀具路径的计算，同样在左边的栏目，在设置材料对话框的下面，有（图10） 对话框上面有“稍后”“现在”2个按钮，我们点击“现在”那按钮就会马上计算定义的刀具路径，要是你点击“稍后”就会先保存刀具路径，稍后再计算刀具路径。 当做完这些工作以后在加工浮雕对话框栏目的右下角有个“关闭”按钮，点击关闭。会显示（图11）的操作界面图11在该操作界面中可以对刚才生成的刀具路径进行仿真，点击上图中左下角的“仿真刀具路径”会显示（图12）图12在对话框上面的参数机器已经设置好了，就不用去改变了，要做的就是把仿真浮雕分辨率中点击“快速”单选按钮，然后点击该对话框中的“动态仿真刀具路径”按钮。就可以对刚才生成的刀具路径进行仿真（图13） 图13下面图中就是我这次毕业设计的图案用art cam生成的刀具路径的仿真效果（图14）图14 图15仿真刀具路径主要作用是看看你生成的刀具路径能否在机床上加工，下面要做的就是保存生成的刀具路径（即生成的cam代码）在操作界面的左边找到刀具路径操作的栏目（图15）点击图中的“保存刀具路径”会显示（图16）的对话框图16保存的时候要注意一点：就是在“按以下格式输出加工文件”下拉对话框中刀具路径的保存要选择fagor(*fag)格式，那是因为所用的amte45s的cam代码格式是fagor(*fag)格式，所以在保存的时候要注意。（图17）是生成fag格式的cam代码图17保存完cam代码以后就要接着下一步的操作了就是加工。3. 浮雕加工操作过程3.1打开机器在开机之前，首先确定机床与计算机所有连接是否正常，然后打开机床电源和计算机电源。在系统启动完毕后，点击电脑桌面的进入ncstudio数控系统。接着会弹出加工的操作界面（图18）图18 启动操作界面图该操作界面显示了当前的机器各种信息有数控信息栏、机器状态栏；1) 加工的轨迹（图19）图192) 加工日志（图20）图203) 程序管理（图21）图214) 系统参数（图22）图22在此显示机器的手动速度的最底转速和最高转速，还有自动参数：有空转速度、加工速度等参数5) 程序的编辑(图23)在这里你可以对程序进行修改、编辑图236) i/o状态（图23）图24还显示了加工的机械坐标、工件坐标、主轴的进给率、主轴的转速等等主要的信息。3.2操作步骤3.2.1机械复位接着会弹出机械复位（回机械原点）的对话窗口（图25）图25 回机械原点界面如果机床支持回机械原点操作，选择“回机械原点”菜单。机床将自动回到机械原点，并且校正系统坐标系统。一般情况下我们都是按这个按钮这样x、y、z轴就会自动回到机械原点。你也可以分别按、着3个按钮让机床按x、y、z顺次回原点。在某些情形下，如果上次正常停机后，重新开机并继续上次的操作，用户不必执行机械复位操作。因为，ncstudio操作系统在正常退出时，会自动保存当前坐标信息。另外，如果用户确认当前位置正确，也可以不执行此操作。3.2.2程序代码的载入在加工之前，用户一般要载入需要的加工程序，否则，一些与自动加工有关的功能是无效的。选择“打开(f)|打开(o)”也可以按打开菜单，将弹出windows标准的文件操作对话框，可以从中选择要打开文件所在的驱动器、路径以及文件名。单击“打开”按钮后，加工程序就载入系统。此时，用户可按f2键，切换到“加工程序”窗口，查看当前加工程序。你也可以在加工界面的自动点击鼠标的右键会显示（如图26）图26然后就点击后会显示（图27）图27的提示对话框。你输入你的程序代码所在的的驱动器、路径以及文件名（图28）图28就可以装载入操作界面（图29）程序代码的成功装载图293.2.3手动对刀点击右边的手动按钮会显示如下的界面（图30）图30也可以选择手动对刀，点击选择“查看(v)|显示手动界面(m)”菜单项，参数显示窗口将显示一个手动操作的界面（30）界面，您可以对机床进行手动操作。手动移动通过鼠标点击图13中的机床各轴的按钮和键盘上的相应键可对机床进行手动移动。此时小键盘上的numlock灯应亮。相应键为： x轴正方向 x轴负方向 y轴正方向 y轴负方向 z轴正方向 z轴负方向。这些键与ctrl结合后可实现机床的手动高速移动。（1）增加/较少深度：使用小键盘上的+/-键配合数字键可以快速增加和减少深度。（2）确定工件原点：在加工程序中的x、y、z三坐标的原点就是工件原点。在加工之前，我们需要把该位置同实际位置联系起来。步骤是：把机床x、y手动走到工件上的希望的原点位置，选择“把当前点设为工件原点”菜单，或者在坐标窗口把当前位置的坐标值清零，这样在执行加工程序时就以当前位置为起始点进行加工。上述步骤完成了x、y轴的工件原点设定，但是z轴的工件原点设置需要更为精确的操作手段。在z轴对刀的时候需要一张纸放在工件的表面上（要左右不停的移动纸张），在刀具离工件表面较远的时候可以选择比较大的进给（上图有进给的深度），在接近工件的表面的时候要选择小的进给当刀尖刚好碰到那张纸的时候（就是纸张移不动的时候）就将这个时候点击将z轴坐标清零。这时候就是工件的z轴坐标就对好了。保存当前的工件的原点。然后就可以进行加工了3.2.4执行自动加工上面我们把程序代码装进来。工件的原点也已经对好了，接下去我们就是对工件进行加工了。但是我们还是不能马上就进行实物我们还是得对程序进一步的检验那就是对程序代码的模拟加工，我们点击操作界面的按钮操作系统就会对装载进来的程序代码进行模拟加工（如图31）图31 程序代码模拟加工当模拟加工能顺利进行的时候，这就表明装载进来的程序代码没问题了可以进行实物加工了。我们调好机床的转速跟机床的进给率按下按钮进行加工了。1) 机床停止在自动加工过程中，如果相停止加工程序的运行，选择“操作(o)|停止(o)”菜单项，机床将在当前语句加工完成后停止加工，进入“空闲”状态。这种方式是让系统精确而有序停止的方法，也是推荐的方法。2) 机床紧停在自动加工过程中，如遇紧急情况，选择“操作(o)|紧停(b)”菜单项，机床将立即停止加工，如要重新开始加工必须先选择“操作(o)|紧停恢复(r)”菜单然后再选择“操作(o)|开始或继续(s)”菜单，机床将重新从加工程序第一句开始执行自动加工过程，否则机床将不能工作。3) 机床暂停在自动加工过程中，如需暂停加工，选择“操作(o)|暂停(p)”或是次按钮，机床在执行完当前加工语句后停止加工，此时如要继续执行加工程序只需选择“操作(o)|开始或继续(s)”菜单项。4) 程序跳段执行选择“高级开始(a)”菜单项，将弹出一个对话框，询问要从程序的第几句开始执行到程序的第几句结束，如果您填好语句段号再点击“开始”键，机床将按您的要求只执行程序中的某一段语句。但执行此功能程序语句前必须有段号。5) 直接定位功能捷地定位到某一点，可以试试“直接定位功能”功能。（图32）“直接定位功能”功能的快捷键是f5，退出“直接定位功能”功能的快捷键是esc。在“直接定位功能”窗口的 x 前输入 + 号，实现增量输入。在“直接定位功能”窗口的 x 前输入 * 号，实现机械坐标定位。在“直接定位功能”窗口的 x 前输入 号，实现修正工件原点功能（包括增加深度/减少深度）。随着加工的不断进行，工件的形状也逐渐显现出来（图33）图33（图34）是加工完成在操作界面的显示工件的形状：图34 加工完成4. 作品展示 4.1 龙凤图 4.2 龙虾图附录1.1 龙凤粗加工程序节选%1n10g80g17g71g90n20t01.01n30s10000m3n40g0z10.000n50x0.000y0.000n60g0x-49.959y-47.804z5.000n70g1z0.000f800n80g1x-49.879f2000n90x50.039n100y-47.728n110y-46.808n120x49.959n130x-49.959n140y-46.732n150y-45.812n160x-49.879n170x50.039n180y-45.736n190y-44.817n200x49.959n210x-49.959n220y-44.740n230y-43.821n240x-49.879n250x50.039n260y-43.744n270y-42.825n280x49.959n290x-49.959n300y-42.748n310y-41.829n320x-49.879n330x50.039n340y-41.752n350y-40.833n360x49.959n370x-49.959n380y-40.756n390y-39.837n320570x11.572z-1.425n320580x10.934z-1.399n320590x10.135z-1.437n320600x8.938z-1.521n320610x8.220z-1.629n320620x8.061z-1.667n320630x7.502z-1.646n320640x6.863z-1.614n320650x6.225z-1.633n320660x5.587z-1.739n320670x4.948z-1.950n320680x0.399n320690x-0.239z-1.805n320700x-0.958z-1.707n320710x-1.676z-1.667n320720x-2.793z-1.659n320730x-3.591z-1.674n320740x-4.549z-1.744n320750x-5.028z-1.817n320760x-5.666z-1.950n320770x-20.989n320780x-37.030n320790x-49.959n320800y46.884n320810y47.803n320820x-49.879n320830x8.460n320840x9.258z-1.831n320850x9.736z-1.761n320860x10.774z-1.669n320870x11.333z-1.692n320880x11.891z-1.778n320890x12.370z-1.950n320900x27.454z-1.950n320910x43.335n320920x50.039y47.803z-1.950n320930g0z5.000n320940g0x0.000y0.000z10.000n320950g0z10.000n320960x0.000y0.000n320970m301.2龙凤精加工程序节选%1n10g80g17g71g90n20t01.01n30s8000m3n40g0z10.000n50x0.000y0.000n60g0x-49.959y-47.804z5.000n70g1z-2.000f800n80g1x-49.959y-47.804z-2.000f1500n90x-49.945n100x-49.959y-47.790n110y-47.776n120x-49.931y-47.804n130x-49.917n140x-49.959y-47.762n150y-47.748n160x-49.931y-47.776n170x-49.903y-47.804n180x-49.888n190x-49.924y-47.769n200x-49.959y-47.734n210y-47.719n220x-49.917y-47.762n230x-49.874y-47.804n240x-49.860n250x-49.910y-47.755n260x-49.959y-47.705n270y-47.691n280x-49.921y-47.729n290x-49.846y-47.804n300x-49.832n310x-49.874y-47.762n320x-49.959y-47.677n330y-47.663n340x-49.912y-47.710n350x-49.818y-47.804n360x-49.804n370x-49.855y-47.752n380x-49.959y-47.649n390y-47.635n405970x49.993y47.665n405980x49.854y47.804n405990x49.868n406000x49.911y47.762n406010x50.039y47.633n406020y47.647n406030x49.987y47.700n406040x49.882y47.804n406050x49.896n406060x49.944y47.757n406070x50.039y47.661n406080y47.676n406090x49.996y47.718n406100x49.910y47.804n406110x49.924y47.804n406120x49.963y47.766n406130x50.039y47.690n406140y47.704n406150x49.989y47.754n406160x49.939y47.804n406170x49.953n406180x49.996y47.761n406190x50.039y47.718n406200y47.732n406210x50.003y47.768n406220x49.967y47.804n406230x49.981n406240x50.010y47.775n406250x50.039y47.746n406260y47.760n406270x49.995y47.804n406280x50.009n406290x50.039y47.775n406300y47.789n406310x50.023y47.804n406320x50.037n406330x50.039y47.803z-2.000n406340g0z5.000n406350g0x0.000y0.000z10.000n406360g0z10.000n406370x0.000y0.000n406380m301.3龙虾粗加工程序节选%1n10g80g17g71g90n20t01.01n30s10000m3n40g0z10.000n50x0.000y0.000n60g0x-29.999y-49.999z5.000n70g1z0.000f800n80g1x-29.919f2000n90x29.999n100y-49.922n110y-48.999n120x29.919n130x-29.999n140y-48.922n150y-47.999n160x-29.919n170x29.999n180y-47.922n190y-46.999n200x29.919n210x-29.999n220y-46.922n230y-45.999n240x-29.919n250x29.999n260y-45.922n270y-44.999n280x29.919n290x-29.999n300y-44.922n310y-43.999n320x-29.919n330x29.999n340y-43.922n350y-42.999n360x29.919n370x-29.999n380y-42.922n390y-41.999n400x-29.919n410x29.999n92360x13.360z-2.950n92370x-7.840n92380x-8.480z-2.848n92390x-9.040z-2.828n92400x-9.600z-2.874n92410x-10.000z-2.950n92420x-11.279n92430x-11.839z-2.808n92440x-12.319z-2.747n92450x-13.439z-2.687n92460x-14.079z-2.709n92470x-14.639z-2.788n92480x-15.199z-2.944n92490x-17.039z-2.950n92500x-29.999n92510y47.075n92520y47.998n92530x-29.919n92540x-13.759n92550x-13.040z-2.841n92560x-12.480z-2.812n92570x-11.840z-2.860n92580x-11.280z-2.947n92590x3.440z-2.950n92600x16.959n92610x17.679z-2.837n92620x18.239z-2.813n92630x18.799z-2.860n92640x19.359z-2.945n92650x29.999z-2.950n92660y48.075n92670y48.998n92680x29.919n92690x-29.999n92700y49.075n92710y49.998n92720x-29.919n92730x29.999y49.998z-2.950n92740g0z5.000n92750g0x0.000y0.000z10.000n92760g0z10.000n92770x0.000y0.000n92780m301.4龙虾精加工程序节选%1n10g80g17g71g90n20t01.01n30s8000m3n40g0z10.000n50x0.000y0.000n60g0x-29.999y-49.999z5.000n70g1z-3.000f800n80g1x-29.999y-49.999z-3.000f1500n90x-29.985n100x-29.999y-49.985n110y-49.971n120x-29.971y-49.999n130x-29.956n140x-29.999y-49.957n150y-49.943n160x-29.942y-49.999n170x-29.928n180x-29.963y-49.964n190x-29.999y-49.928n200y-49.914n210x-29.956y-49.957n220x-29.914y-49.999n230x-29.900n240x-29.949y-49.950n250x-29.999y-49.900n260y-49.886n270x-29.942y-49.942n280x-29.886y-49.999n290x-29.872n300x-29.914y-49.957n310x-29.999y-49.872n320y-49.858n330x-29.952y-49.905n340x-29.857y-49.999n350x-29.843n360x-29.895y-49.947n370x-29.999y-49.844n380y-49.829n390x-29.942y-49.886n400x-29.829y-49.999n410x-29.815n420x-29.861y-49.953n581550x29.814y49.999n581560x29.828n581570x29.870y49.956n581580x29.999y49.828n581590y49.842n581600x29.946y49.894n581610x29.842y49.999n581620x29.856n581630x29.903y49.951n581640x29.999y49.856n581650y49.870n581660x29.956y49.913n581670x29.870y49.999n581680x29.884n581690x29.922y49.961n581700x29.999y49.885n581710y49.899n581720x29.949y49.949n581730x29.898y49.999n581740x29.912n581750x29.956y49.956n581760x29.999y49.913n581770y49.927n581780x29.963y49.963n581790x29.927y49.999n581800x29.941n5818