数控技术课程设计-零件轴的数控工艺分析与编程.doc

中北大学课程设计说明书目录目录1前言21零件的数控工艺分析31.1零件图的分析31.2确定数控加工工艺 .31.3刀具和切削用量的选择51.4零件的装夹及夹具的选择52数控加工程序的编制52.1程序原点的设置52.2对刀方法和设置52.3数值计算62.4编制程序63.仿真过程和结果.93.1数控加工仿真系统加工软件简介.93.2仿真过程.93.3仿真结果.15总结16参考文献.16前言数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点，多轴加工中还要给出刀轴矢量。在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的工艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法及切削用量等工艺参数。同样，在数控机床上加工零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，同时要将工艺参数、几何图形数据等，按规定的信息格式记录在控制介质上，将此控制介质上的信息输入到数控机床的数控装置，由数控装置控制机床完成零件的全部加工。我们将从零件图样到制作数控机床的控制介质并校核的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理的利用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。数控编程课程设计是我们机械设计制造及其自动化专业数控方向学生在学习完本科大纲要求的“数控编程”“工艺设计”及数控仿真系统加工软件后进行的一次综合性课程设计。本课程设计的目的在于通过编程，并在数控加工仿真软件中进行仿真，使我们熟悉数控车床和数控铣床编程流程。当然，由于水平有限，在设计中难免有很多纰漏，恳请老师指正。1零件的数控工艺分析1.1零件图的分析该零件表面由圆柱、螺纹以及圆球表面组成，如图1。其中尺寸精度和表面粗糙度要求如图。零件材料为45钢，热处理调质硬度220-250HBS，为了便于装夹，坯件左端应预先留出夹持部分，所以毛坯件选50.0mm的棒料，长度为230mm。图一1.2确定数控加工工艺加工顺序从右到左进行，具体加工工步：1）车端面为圆球；2）车22圆柱面，倒角，48圆柱面，36螺纹外圆柱面，倒角；3）换切槽刀1032，切32处外圆槽；4）换螺纹刀M361.5，车螺纹外圆。5）换切断刀，于离原点92mm处切断。数控加工工序卡 零件图号 零件名称 文件编号 第 页NC 01轴 工序号 工序名称 材料 01 车轮廓45 加工车间 设备型号 CK6140 主程序名 子程序名 加工原点 %001 G50 刀 刀具半径补偿 刀具长度补偿 工 装 工步号 工步内容 夹具 刀具 1车外圆三爪卡盘T01 2切槽三爪卡盘 T02 3车外螺纹三爪卡盘T034切断零件三爪卡盘T04 更改标记 更改单号 更改者/日期 工艺员 刘雪峰 校对 审定 批准 表1 轴的工序卡1.3刀具和切削用量的选择车外圆可选用107弯头车刀，车圆球和车圆柱表面均可，最后用切槽刀，螺纹刀，切断刀。主轴转速取粗车切削速度V=90m/min，根据毛坯直径，并结合机床说明书选取粗车时转速n=500r/min。进给速度计算得，车外圆时选取进给量f=0.4mm/r，计算得车进给速度V=200mm/min。车槽用V=100mm/min，车外螺纹用V=150mm/min，切断用F=50mm/min。表2 刀具选择及参数刀号刀具名称规格用途T01外圆车刀 95车端面、外轮廓T02切槽刀宽8mm切槽T03车螺纹刀车外螺纹T04切断刀宽6mm切断零件1.4零件的装夹及夹具的选择装夹方案可知坯件轴线和左端端面为定位基准，左端采用三爪自定心卡盘夹紧即可 。2数控加工程序的编制2.1程序原点的设置程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。本次加工中以右端球心O点为基准建立坐标系，坐标原点为O。2.2对刀方法和设置采用G50设定工件坐标系时的对刀方法：毛坯为50.0mm的棒料，欲加工最大直径为48mm，总长为92mm的零件。编程时采用程序段G54 T0101设定工件坐标系，工件坐标系原点O设在以右端球心O点。加工时采用的1号刀具为95硬质合金机夹偏刀（如图3所示），并作为基准刀具；2号刀具为硬质合金机夹切槽刀，3号刀具为硬质合金机夹螺纹刀，4号刀具为硬质合金机夹切断刀。基准刀具刀尖点的起始点为P。图3 刀具安装位置示意图以上操作步骤完成了基准刀具的对刀。此时，若执行程序段G54 T0101后，则CRT屏幕上的绝对坐标值处显示基准刀具刀尖在工作坐标系的位置（X169.200 Z217.500）。2.3数值计算起刀点坐标（0，0）；2.4编制程序M36*1.5螺纹轴程序如下：O001N001 G50 X200.0 Z350.0N002 G00 X160.0 Z229.0 M03 S720 T0101N003 G73 P004 Q011 I10.0 K8.0 U2.0 W2.0 D3 F0.4 S450N004 G00 X66.0 Z2.0N005 G01 X72.0 Z0N006 Z-19.0N007 X70.0 Z-20.0N008 X64.0N009 Z-26.0N010 X96.0N011 Z-32.0N012 G70 P004 Q010N013 G00 X200.0N014 X200.0 Z350.0 T0100 M09N015 T0202N016 S200 M03N017 G00 X96.0 Z2.0 M08N018 G92 X94.4 Z-20.0 F1.5N019 X93.2N020 X92.4N021 X91.24N022 X200.0 Z350.0 T0200 M09N023 M30其余外轮廓程序如下：O003N01 G54 T0101N02 G00 X100.0 Z60.0 M03 S720 T0101N03 G73 P04 Q16 I10.0 K8.0 U2.0 W2.0 D4 F0.4 S450N04 G00 X0 Z16.2 F0.15 S720N05 G03 X28.0 Z-14.28 R20.0N06 G02 X22.0 Z-21.42 R10.0N07 G01 Z-35.0N08 G02 X32.0 Z-40.0 R5.0N09 G01 X96.0N10 Z-46.0N11 X32.0N12 Z-52.0N13 X34.0N14 X36.0 Z-53.0N15 Z-71.0N16 X34.0 Z-72.0N17 G70 P04 Q16N18 G00 X100.0N19 M303.仿真过程和结果3.1数控加工仿真系统加工软件简介该软件是在学习数控编程人数较多，教学压力急剧增加的情况下诞生的一种软件。因为数控机床品种多，价格高，一台数控中心甚至上百万。数控机床的操作训练完全依赖数控机床进行实训，投资大，消耗多，成本高，一般院校无力承担这种消耗和投入。因此，探索一种偷投资少，见效快，培养学生适应性强，企业欢迎的模式势在必然。所以，数控加工仿真软件的出现，打破了传统的教学模式，增加了学生的动手机会，提高了熟练操作程度。3.2仿真过程图3.1“数控加工仿真系统”软件界面图3.2 机床回零 图3.3 操作面板上的MODE旋钮 图3.4操作面板上的指示灯图3.5移动零件面板及机床上的零件图3.6输入数控程序前后的CRT界面图3.7安装刀具后的机床图3.8输入坐标图3.9程序003的输入 图3.10加工过程图图3.11程序0003的输入3.3仿真结果图3.12最后仿真结果4 总结通过这次课程设计对数控车床系统进行程序指令编写以及应用，使自己进一步熟悉了工艺编制过程及数控基本编程指令基本意义。从以上编写的程序，我们可以了解到数控技术在生产中的应用，熟悉了数控编程的步骤和方法，基本上掌握了数控车削零件加工编程，使自己加深了数控指令的应用和重要性。而且通过本次课程设计，基本达到了对已修课程熟悉并加深了基础知识的练习与应用能力的基本要求，达到了大学教育的目的。 参考文献1.王爱玲.现代数控编程技术及应用.北京：国防工业出版社，20052.王绍俊.机械制造工艺设计手册. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19813.艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册（第三版）.北京：机械工业出版社，20044.杨叔子.机械加工工艺手册. 北