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天津广播电视大学毕 业 设 计 论 文姓 名 ：于有安导师姓名 ：孙老师 2010年11月15 日目 录摘要 第一章 数控机床简介 第一节 数控机床概述 第二节 数控机床的组成及原理 第三节 数控机床的特点 第四节 数控机床的发展趋势 第二章 加工中心 第一节 了解加工中心 第二节 FANUC 0i系统 第三章 典型零件的分析与加工 第一节 零件分析 3.1.1 机床选用 3.1.2 零件外形分析 3.1.3 精度分析 3.1.4 刀具的选用 3.1.5 分析使用宏指令 第二节 工序分析 3.2.1 加工工序 3.2.2 机械加工工序卡 第三节 基点计算 第四节 加工零件的基本操作过程 3.3.1 加工中心加工零件的基本操作过程 3.3.2 FANUC 0i系统编制加工程序 第四章 课题总结与项目展望 参考文献 天津广播电视大学分校（工作站）：天津市工程技术学校摘要随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的重要举措之一。它不仅能够提高产品质量，提高生产效率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。因此，一种新型的数字程序控制机床应运而生。数控机床作为高度机电一体化的通用机床，是按照加工程序来进行加工的；在机械加工前必须编制加工程序，而编制加工程序前又必须先确定工件的加工工艺，即应先根据工件图样进行工艺分析、处理、选择数控机床、制订进给路线、选择刀具和切削用量，然后才能编制加工程序。FANUC公司1972年由富士通信机械制造株式会社独立出来,1976年研制成功数控系统5,1979年推出数控系统6,1980年在系统6的基础上向低档和高档扩展,研制系统3和系统9等。本设计是结合了实际情况，在充分调研，通过理论知识的理解，设计中介绍了数控机床发展、特点、功能等；数控加工中心的功能、FANUC-0i 系统、列举了FANUC-0i系统的加工实例等。对于例题中的曲面使用宏指令（G10）加工，并使用数学计算出起点和终点角度等，这样既能够扩充自己的知识范围，又提高自我的手工编程能力。在例题中又对零件作了具体分析（包括零件的尺寸分析、精度分析、加工过程的分析）等。本设计使用了FANUC系统G68旋转功能、G69旋转功能取消、 G10可编程数据输入、G41半径补偿功能等 由于水平有限，欠妥之处，恳请批评指正。本论文在设计过程中得到了老师和同学们的支持，在此表示忠心的感谢！ 第一章 数控机床简介第一节 数控机床概述 20世纪最伟大的发明之一计算机的出现和应用，为人类提供了实现机械加工工艺过程自动化的理想手段。当科技人员首次把计算机作为一种信息处理装置移植到古老机床中时，一种新的产品数控机床诞生了。它是以数字控制技术为核心的新型数字程序控制的机床。随着计算机的发展，数控机床也得到迅速的发展和广泛的应用，特别是加工中心（，machiningcenter）、直接数字控制系统（DNC，DirectNumerical Control）、柔性制造系统（FMS Flexible Manufacturing System）、计算机集成制造系统（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System）、智能制造系统（IMS，Intelligent Manufacturing System）等的出现，使数控机床已成为现代制造技术的基础，同时使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变。数控机床水平的高低和拥有量的多少，是衡量一个国家工业现代化的重要标志。机床数字控制技术，简称机床数控技术，是已数字化的信息处理实现机床自动控制的一门技术。采用数字化信息处理控制的机床称为数字控制机床，简称数控机床。国际信息联盟第五技术委员会对数控机床做了如下定义：数控机床是一个装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码或其他符号编码指令所规定的程序。定义中的控制系统就是数控系统。一、 数控机床的发展过程第一台数控机床是为了适应航空工业制造复杂工件的需要产生的。1952年，美国麻省理和帕森斯公司（Parsons Co.）合作成功研制出世界上第一台具有信息存储和信息功能的新型机床，即数控机床。第一代数控机床从1952年至1959年，采用电子管元件；第二代数控机床从1959年开始，采用晶体管；第三代数控机床从1965年开始，采用集成电路；第四代数控机床从1970年开始，采用大规模集成电路和小型通用计算机；第五代数控机床从1974年开始，采用微处理器和微型计算机。我国从1958年开始研制数控机床，由清华大学研制出了最早的样机。1975年又研制出第一台加工中心。改革开放以来，由于引进国外的数控系统与伺服系统，使我国的数控机床在品种、数量和质量方面都得到迅速发展。从1986年开始，我国数控机床开始进入国际市场。目前我国有几十家机床厂能够生产数控机床和数控加工中心。我国经济型数控机床的研究、生产和推广工作取得了很大发展，对机床技术改造起到了积极推动作用。第二节 数控机床的组成及原理一、数控机床的组成数控机床由输入介质、人机交互设备、计算机数控装置、进给伺服驱动系统、主轴伺服驱动系统、辅助装置、可编程控制器(PLC,Programmable Logic Controller)、反馈装置和适应控制装置等部分组成。、控制介质要对数控机床进行控制，就必须在人与数控机床之间建立某种联系，这种联系的中间媒介物就是控制介质，又称为信息载体在使用数控机床之前，先要根据零件图上规定的尺寸，形状和技术条件，编出工件的加工程序。将加工工件时刀具相对于工件的位置和机床的全部动作顺序，按照规定的格式和代码记录在信息载体上。需要在数控机床上加工该工件时，把信息载体上存放的信息即工件加工的程序输入计算机控制装置。常用的控制介质有穿孔带、穿孔卡、磁盘和磁带。2、人机交互设备数控机床在加工运行时，通常都需要操作人员对数控系统进行状态干预和控制介质存放的加工程序，对输入的加工程序进行编辑、修改和调试，同时数控系统要显示数控机床运行状态等，也就是数控机床要具有人机联系的功能。有人机联系功能的设备系统称人机交互设备。键盘和显示器是数控系统不可缺少的人机交互设备，操作人员可通过键盘和显示器输入简单的加入程序、编辑修改程序和发送操作命令，即进行手工数据输入，因而键盘是交互设备中最重要的输入设备。数控系统通过显示器提供必要的信息，根据数控系统所处的状态和操作命令的不同，显示的信息可以是正在编辑的程序，或是机床的加工信息。简单的显示器是由若干个数码管构成的，能显示的信息有限，高级的数控系统一般都配有CRT显示器或点阵式液晶显示器，显示信息丰富。3、计算机数控（CNC）装置数控装置是数控机床的中枢,目前,绝大部分数控机床采用微型计算机控制。数控装置由硬件和软件组成，没有软件，计算机数控装置就无法工作；没有硬件，软件也无法运行。数控装置硬件，它是由运算器、控制器、存储器、输入接口、输出接口等组成。数控机床的加工过程可概括为数据处理、插补运算、位置控制三个基本部分，整个过程在系统管理程序的控制下有条不紊地进行工作。4、进给伺服驱动系统进给伺服驱动系统由伺服控制电路、功率放大电路和伺服电动机组成。进给伺服系统的性能，是决定数控机床加工精度和生产效率的主要因素之一。伺服驱动的作用，是把来自数控装置的位置控制移动指令转变成机床工作部件的运动，使工作台按规定轨迹移动或精确定位，加工出符合图样要求的工件。因为进给伺服驱动系统是数控装置和机床本体之间的联系环节，所以它必须把数控装置送来的微弱指令信号，放大成能驱动伺服电动机的大功率信号。如果说数控装置是数控机床的“大脑”，是发布“命令”的“指挥机构”，那么伺服系统则是数控机床的“四肢”，是一种“执行机构”，它能准确地执行来自数控装置的运动指令。常用伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。根据接受指令的不同，伺服驱动有脉冲式和模拟式，而模拟式伺服驱动方式按驱动电动机的电源种类，可分为直流伺服驱动和交流伺服驱动。步进电动机采用脉冲驱动方式，交、直流伺服电动机采用模拟式驱动方式。脉冲当量是衡量数控机床精度的重要参数。数控装置输出一个脉冲信号一个移位节拍指令使机床工作台移动的位移量叫做脉冲当量精密数控机床要求达到0.0001mm/p。5、主轴驱动系统机床的主轴驱动系统和进给伺服驱动系统差别很大，机床主轴的运动是旋转运动，机床进给运动主要是直线运动，早期的数控机床一般采用三相感应同步电动机配上多级变速箱作为主轴驱动的主要方式。、辅助控制装置辅助控制装置包括刀库的转位换刀，液压泵、工件加紧机构、冷却泵、滑装置、排屑装置、过载保护与限位保护装置等控制接口电路，电路含有的的换向阀电磁铁，接触器等强电电气元件。现代数控机床采用可编程控制器进行控制，所以辅助装置的控制电路变得十分简单。、可编程控制器可编程控制器的作用是对数控机床进行辅助控制，其作用是把计算机送来的辅助控制指令，经可编程控制器处理和辅助接口电路转换成强电信号，用来控制数控机床的顺序动作、定时记数、主轴电机的起动、停止，主轴转速调整，冷却泵起停以及转位换刀等动作。可编程控制器是一种以微处理器为核心的通用型工业控制装置，能在使用条件较差的工业环境下应用。由于最初研制这种装置的目的是为了解决机械设备的逻辑及开关量控制，故也把它称为可编程逻辑控制器。当PLC用于控制机床顺序动作时，也可称为可编程机床控制器。PLC采用存放在程序存储器中的编程程序进行工作，编程程序包括逻辑运算、顺序控制、定时计数和算术运算等操作指令，并通过输出数字量或模拟量形式控制机械设备的生产过程。、反馈系统反馈系统的作用是通过测量装置将机床移动的实际位置、速度参数检测出来，转换成电信号，并反馈到CNC装置中，使CNC能随时判断机床的实际位置、速度是否与指令一致，并发出相应指令，纠正所产生的误差。9、适应控制适应控制是采用各种传感器测出加工过程中的温度、转矩、振动、摩擦、切削力等因素的变化，与最佳参数比较，若有误差及时补偿，以期提高加工精度或生产率。目前适应控制仅用于高效率和加工精度高的数控机床，一般数控机床很少采用。10、机床数控机床是最高精度和高生产率的自动化加工机床，与普通机床相比，应具有更好的抗振性和刚度，要求相对运动面的摩擦因数要小，进给传动部分之间的间隙要小。所以其设计要求比通用机床更严格，加工制造要求精密，并采用加强刚性，减小热变形、提高精度的设计措施。第三节 数控机床的特点 一、数控机床与普通机床的区别（1） 普通机床只有手动加工和机动加工功能，加工过程全部由人工控制。数控机床一般具有手动加工（用电手轮）、机动加工和控制程序自动加工功能。（2） 数控机床一般具有CRT屏幕显示功能，显示加工程序、多种工艺参数、刀具运动轨迹以及工件图形等。普通机床一般是没有的。（3） 数控机床主传动和进给传动采用直流或交流无级调速伺服电动机，而普通机床主传动和进给传动一般采用三相交流异步电动机。（4） 较精密的数控机床还具有工件测量系统，加工过程一般不需要进行工件尺寸的人工测量。而普通机床在加工过程中必须不断的测量，以保证其加工精度。二、数控机床有以下特点（1）适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件。在数控机床上改变加工工件时，只需要重新编制新工件的加工程序，更新新的穿孔带或用手动方式输入工件程序，就能实现新工件加工。（2）加工精度高。传动系统和机床结构都具有很高的刚度和热稳定性，工件加工精度高，进给系统采用消除间隙措施，并对反向间隙与丝杠螺距误差等由数控系统实现自动补偿，所以精度高。（3）生产效率高。加工零件所需时间包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床能有效地减少这两部分时间。（4）减轻劳动强度，改善劳动条件和劳动环境。在数控机床上进行加工时，操作者要做的是：按图样要求制定加工工艺及编制加工程序，装卸零件，装夹刀具及对刀，键盘操作，观察监视机床运行过程，抽测零件质量。之外，不需要进行繁重的重复性手工操作。因此，能大大减轻操作者的劳动强度与紧张程度。（5）良好的经济效益。数控机床加工精度稳定，降低了废品率，使生产成本进一步下降。因此，数控机床加工具有良好的经济性。（6）有利于生产管理现代化。数控机床使用数字信号与标准代码作为输入信号，适用于与计算机网络连接，通过计算机远程控制，为计算机辅助设计，制造及管理一体化奠定了基础实现生产管理的现代化。 第四节 数控机床的发展趋势数控机床是柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（CIMS）和灵捷制造（Agile pg）的基础，是国民经济的重要基础装备。随着微电子技术和计算机技术的发展，现代数控机床的应用领域日益扩大。当前，数控装备正在不断地采用最新技术成就，向着高速化、精密化、高效能化、系统化及复合化的方向发展。第二章 加工中心与FANUC 0i系统第一节 了解加工中心一、什么是加工中心？ 加工中心(Machining Center)简称MC，是由机械设备与数控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。加工中心最初是从数控铣床发展而来的。与数控铣床相同的是，加工中心同样是由计算机数控系统(CNC)、伺服系统、机械本体、液压系统等各部分组成。但加工中心又不等同于数控铣床，加工中心与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换刀具的功能，通过在刀库安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现钻、镗、铰、攻螺纹、切槽等多种加工功能二 、加工中心的组成从主体上看，加工中心主要由以下几大部分组成：1、基础部件基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成。2、主轴部件主轴部件由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等零部件组成。3、数控系统 加工中心的数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动系统以及面板操作系统组成，它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输入的信息进行数据处理、插补运算，获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。4、自动换刀系统换刀系统主要由刀库、机械手等部件组成。妆需要更换刀具时，数控系统发出指令后，由机械手从刀库中取出相应的刀具装入主轴孔内，然后再把主轴上的刀具送回刀库完成整个换刀动作。5、辅助装置包括润滑、冷却、排屑、防护、渡压、气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但是加工中心不可缺少的部分。对加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起着保障作用。完成换刀过程。三、加工中心的加工特点中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床，具有数控镗、铣、钻床的综合功能。加工中心具有良好的加工一致性和经济效益。与其它数控机床相比，具有以下特点：1、加工工件复杂，工艺流程很长时，能排除工艺流程中的人为干扰因素，具有较高的生产效率和质量稳定性。2、由于工序集中和具有自动换刀装置，工件在一次装夹后能完成有精度要求的铣、钻、镗、扩、铰、攻丝等复合加工。3、在具有自动交换工作台时，一个工件在加工时，另一个工作台可以实现工件的装夹，从而大大缩短辅助时间，提高加工效率。4、刀具容量越大，加工范围越广，加工的柔性化程序越高。四、数控加工中心作用及编程特点加工中心(Machining Center)简称MC，是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。加工程序的编制，是决定加工质量的重要因素。加工中心能实现三轴或三轴以上的联动控制，以保证刀具进行复杂表面的加工。加工中心除具有直线插补和圆弧插补功能外，还具有各种加工固定循环、刀具半径自动补偿、刀具长度自动补偿、加工过程图形显示、人机对话、故障自动诊断、离线编程等功能。 加工中心是从数控铣床发展而来的。与数控铣床的最大区别在于加工中心具有自动交换加工刀具的能力，通过在刀库上安装不同用途的刀具，可在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具，实现多种加工功能。加工中心从外观上可分为立式、卧式和复合加工中心等。立式加工中心的主轴垂直于工作台，主要适用于加工板材类、壳体类工件，也可用于模具加工。卧式加工中心的主轴轴线与工作台台面平行，它的工作台大多为由伺服电动机控制的数控回转台，在工件一次装夹中，通过工作台旋转可实现多个加工面的加工，适用于箱体类工件加工。复合加工中心主要是指在一台加工中心上有立、卧两个主轴或主轴可90改变角度，因而可在工件一次装夹中实现五个面的加工。第二节 FANUC 0i系统 FANUC系统性能稳定，操作界面友好，系统各系列总体结构非常的类似，具有基本统一的操作界面。FANUC系统可以在较为宽泛的环境中使用，对于电压、温度等外界条件的要求不是特别高，因此适应性很强。鉴于前述的特点，FANUC系统拥有广泛的客户。使用该系统的操作员队伍十分庞大，因此有必要了解该系统的一些软、硬件上的特点。我们可以通过常见的FANUC 0系列了解整个FANUC系统的特点。一、FANUC数控系统的特点1 、系统具有很高的可靠性数控机床已经成为现代化生产线上必不可少的加工设备，因此它必须能够长期无故障地连续运行在恶劣的 环境中。为了能够达到这一要求 , 作为数控机床的控制核心-数控系统必须具有很高的可靠性。 FANUC 系统正是以产品的可靠性作为研发的重点之一。(1)系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构易于拆装 , 各个控制板高度集成 , 使可靠性有很大提高 , 而且便于维修、更换。 FANUC Oi 系统更进一步提高了集成度 , 在继承 0 系统的基础上 , 还集成了 FROM 和 SRAM 模 块、 PMC 模块、存储器和伺服模块 , 从而将体积变得更小 , 可*性更高。(2) 采用机器人焊板 , 减少了人为参与 , 实现了全自动的制造 , 避免了由于人为不慎所造成的失误 , 大大提高了系统的可靠性。（3）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。其工作环境温度为 045 , 相对湿度为 75%( 短时间内可达到95 ), 抗振动能力为 0.5g, 电网波动为-15%10%。（4）有较完善的保护措施。和其他数控系统相比 ,FANUC 对自身的系统采用比较好的保护电路。 2、 功能全 , 适用范围广FANUC 系统在设计中始终以满足用户要求为其设计核心、具有较全的功能 , 适用于各种机底和生产机械。（1）FANUC 系统所配置的系统软件具有比较齐全的功能和选项功能。对于一般的机床来说 , 基本功能完全能满足使用要求 , 这样的配置功能较齐全 , 价格亦比较合理。（2）提供大量丰富的 PMC 信号和 PMC 功能指令。这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床的 PMC 控制程序 , 而且增加了编程的灵活性。（3）具有很强的 DNC 功能 , 系统提供串行 RS232C 传输接口 , 使 PC 和机床之间的数据传输能够可靠完成 , 从而实现高速度的 DNC 操作。同时 FANUC-0i 系统又增加“多段程序预读控制功能 和 HRV( 高响应矢量 ) 控制 , 又具有 HSSB( 高速串行总线 ) 控制功能 , 使执行程序的速度和精度大大提高。 二、FANUC -0i准备功能表为FANUC 0i准备功能代码，即G代码。 G代码组别功能程序格式及说明G0001快速点定位G00 IP-；G01直线插补G01 IP-F-；G02顺时针圆弧插补G02 X-Y-R-F-或G02 X-Y-I-J-F-；G03逆时针圆弧插补G03 X-Y-I-J-F-或G03X-Y-R-F-；G0400暂停G04 X1.5; 或G04P1500;G05.1预读处理控制G05.1Q1;(接通) G05.1Q0;(取消);G07.1圆柱插补G07.1IPr;（有效）G07.1IP0; (取消)G08预读处理控制G08P1; (接通) G08P0; (取消)G09准确停止G09 IP-;G10可编程数据输入G10 L50;(参数输入方式)G11可编程数据输入取消G11；G15G17极坐标取消G15；G16极坐标指令G16；G1702选择XY平面G17；G18选择ZX平面G18；G19选择YZ平面G19；G2006英制输入G20；G21米制输入G21；G2204存储行程检测接通G22 X-Y-Z-I-J-K-；G23存储行程检测断开G23；G2700返回参考点检测G27 IP-；（IP为指定的参考点）G28返回参考点G28 IP-；（IP为经过的中间点）G29从参考点返回G29 IP-；（IP为返回目标点）G30返回第2、3、4参考点G30 P3 IP-；或G30 P4 IP-；G31跳转功能G31 IP-；G3301螺纹切削G33 IP-F-；（F为导程）G3700自动刀具长度测量G37 IP-；G39拐角偏置圆弧插补G39；或G39I-J-；G4007刀具半径补偿取消G40；G41刀具半径左补偿G41 G01 IP-D-；G42刀具半径右补偿G42 G01 IP-D-；G40.118法线方向控制取消G40.1；G41.1左侧法线方向控制G41.1；G42.1右侧法线方向控制G42.1；G4308正向刀具长度补偿G43 G01 Z-H-；G44负向刀具长度补偿G44 G01 Z-H-；G4500刀具位置偏置加G45 IP-D- ；G46刀具位置偏置减G46 IP-D-；G47刀具位置偏置加2倍G47 IP-D-；G48刀具位置偏置减2倍G48 IP-D-；G4908刀具长度补偿取消G49；G5011比例缩放取消G50；G51比例缩放有效G51 IP- P-;或G51 IP-I-J-K-;G50.122可编程镜像取消G50.1 IP-;G51.1可编程镜像有效G51.1 IP-;G52局部坐标系设定G52 IP-;G53选择机床坐标系G53 IP-;G5414选择工件坐标系1G54G54.1选择附加工件坐标系G54.1 Pn; (n: 取148)G55选择工件坐标系2G55;G56选择工件坐标系3G56;G57选择工件坐标系4G57;G58选择工件坐标系5G58;G59选择工件坐标系6G59;G6000单方向定位方式G60 IP-;G61准确停止方式G61;G6215自动拐角倍率G62;G63攻螺纹方式G63;G64切削方式G64;G6500宏程序非模态调用G65 P-L-;G6612宏程序模态调用G66 P-L-;G67宏程序模态调用G67;G6816坐标系旋转G68 IP-R-;G69坐标系旋转取消G69;G7309深孔钻循环G73 X-Y-Z- R- Q-F-;G74左螺纹攻螺纹循环G74 X-Y-Z-RP-F-;G76精镗孔循环G76 X-Y-Z- R-Q-P-F-G80固定循环取消G80;G81钻孔、锪镗孔循环G81 X-Y-Z- R-;G82钻孔循环G82 X-Y-Z- R- P-;G83深孔循环G83 X-Y-Z- R- Q-F-;G84攻右旋螺纹循环G84 X-Y-Z- R- P- F-;G85镗孔循环G85 X-Y-Z- R- F-;G86镗孔循环G86 X-Y-Z- R- P- F-;G87背镗孔循环G87 X-Y-Z- R- Q-F-;G88镗孔循环G88 X-Y-Z- R- P- F-;G89镗孔循环G89X-Y-Z- R- P- F-;G9003绝对值编程G90 G01- X-Y-Z- F-;G91增量值编程G91 G01- X-Y-Z- F-;G9200设定工件坐标系G92 IP-;G92.1工件坐标系豫置G92.1 X0 Y0 Z0;G9405每分钟进给单位为mm/minG95每转进给单位为mm/rG9613恒线速度G96 S200;(200m/min)G9713每分钟转数G97 S800;(800r/min)G9810固定循环返回初始点G98 G81 X-Y-Z- R- F-;G99固定循环返回R点G99 G81 X-Y-Z- R- F-;注：带“”的G代码为开机默认代码。三、辅助功能 辅助功能字是用于指定主轴的旋转方向、启动、停止、冷却液的开关，工件或刀具的夹紧和松开，刀具的更换等功能。辅助功能字由地址符M和其后的两位数字组成。FANUC 0i 系统M指令及功能代码功能代码功能M00程序停止M07 2号冷却液开M01计划结束M08 1号冷却液开M02程序结束M09 冷却液关M03主轴顺时针转动M29刚性攻丝M04主轴逆时针转动M30纸带结束M05 主轴停止M98调用子程序M06换刀M99子程序结束第三章 典型零件的分析与加工图3-1第一节 零件分析一、 机床选用 用立式加工中心完成图中零件的加工，零件材料为合金铝，毛坯为160 mm120mm40mm编写图中零件的程序二、 零件外形分析 本零件属于平面盘类零件，以铣加工与镗加工为主。可用机床立式加工中心加工。三、 精度分析（1）尺寸精度 精度要求较高的尺寸主要有中心距（1200-0.03）深度尺寸80-0.22、110-0.027、380-0.039、8+0.22-0以及零件的外形尺寸、对于尺寸精度要求，主要通过在加工过程中的精确对刀，正确选用刀具的磨损量牙台上表面与工件底面的平行度，以及主图形与工件底面的平行度。对于形位精度要求，主要通过工件在夹具中的正确安装找正等措施来保证。 （2）表面粗糙度 工件中所有凸台图形周边与两键形槽周边的表面粗慥度要求均为. Ra1.6m 、38的镗孔为 Ra1.6m 、 M10-6H螺纹孔为 Ra12.5m 、 其余为Ra3.2m，对于表面粗糟度要求，主要通过选用正确的粗，精加工路线选用适合的切削用量等措施来保证。 四、 刀具的选用 刀具参数序号刀具号直径类型刃数刃长总长材料1T114铣刀42580硬质合金2T26中心钻2830高速钢3T38.5钻头260100高速钢4T420钻头260100高速钢5T510丝锥/40100高速钢6T635钻头260100高速钢7T710球刀23060硬质合金8T838镗刀1/硬质合金五、 分析使用宏指令 利用数控系统中的特殊功能指令G10编写SR28曲面的加工程序。 FANUC0i系统中的G10指令，可实现刀具几何参数的设定与编辑功能，由程序指令变更刀具加工过程中的半径补偿量。. G10指令变更刀具补偿量格式：G90/G91G10L11PR；其中，变量L赋值为11，表示变更刀具补偿量方式；P刀具补偿号；R刀具的补偿量；G90覆盖原有补偿量；G91在原有补偿量的基础上累加。在程序中通过改变R变量中的刀具半径补偿量，实现零件轮廓粗加工时调整加工余量，使用同一把刀具实现粗、精加工第二节 工序分析一、加工工序（1） 选用14立铣刀粗加工。将工件加工成曲线轮廓（凸台）与两个对称的月弧形凸台，（利用函数计算选择合适的刀具（见基点1）并清除残料，铣两个键形槽。（2） 用中心钻对两个 M10螺纹孔 38的镗孔以及两个键形槽的预钻孔进行定位。（3） 用8.5钻头钻孔。（4） 用20钻头扩孔（5） 用M10-6H丝锥攻丝。（6） 用35 的钻头扩38孔（7） 铣削SR28的凹形曲面。（8） 镗削38孔。二、机械加工工序卡 FANUC 0i-mate MC加工数据序号加工内容刀号刀具名称主轴转速n/rmin-1进给速度/mmmin-1补偿号长度半径1铣整个外形T114铣刀900180H01D012钻2M10定位孔T26中心钻1500120H02/3钻2M10孔T38.5钻头900110H03/4扩38孔T420钻头400100H04/5攻螺纹2M10T5M10丝锥100150H05/6扩38孔T635钻头300100H06/7SR28曲面T710球刀20001000H07/8镗38孔T838镗刀60050H08/第三节 基点计算零件轮廓基点坐标的计算直线、圆一个零件的轮廓往往是由许多不同的几何元素所组成，如弧、二次曲线和特形曲线等。各个几何元素间的联结点称为基点，如两直线间的交点，直线与圆弧或圆弧与圆弧间的交点或切点，圆弧与二次曲线的交点或切点等。计算的方法可以是联立方程组求解，也可以利用几何元素间的三角函数关系求解或采用计算机辅助计算编程，计算比较方便。基点一：计算凸台之间的间距，从而选择合适的刀具由图3-2已知：BD=AD=40、 AC=20、 EF=5、 EG=25求 ：解： FG=SQRT（252-52）=24.49BC=BD-CD=40-SQRT（402-202）=5.36AE=80-15+5.36+24.49=15.15因此用14立铣刀铣削凸台较为合适，不会干扰相邻凸台的加工由计算得到A点坐标（-59.64，20） 图3-2 图3-3 图3-4基点二：计算基点E的坐标如图3-3：AE=20、 BE=25、 BC=20 求：EF与EG、 计算切点E的坐标。 解：由图可知，我们要求的E点坐标，可以放在几个相似三角形中求得AEFABC、BCABGEEF=（BCAE）/AB=（2020）/45=8.89BG=BEBC/AB=2520/45=11.112 EG=SQRT(BE2-BG2)=SQRT(252-11.112)=22.4E的坐标（-8.89，EG+15）E（-8.89，37.4）基点三：计算SR28曲面的相关要素如图3-4：SR28曲面加工已知AO=BO=28、AD=24、BC=19求：计算起点A与终点B的角度，曲面的圆心到上表面AD的距离：解：AOC=Asin（24/28）=59BOC=Asin（19/28）=42.7OD=SQRT（282-242）=14.42OC=SQRT（282-192）=20.57 第四节 加工零件的基本操作过程一、加工中心加工零件的基本操作过程1、开机，各坐标轴手动回机床原点2、刀具准备根据加工要求选择14 立铣刀、6中心钻、8.5麻花钻各一把等，然后用弹簧夹头刀柄装夹14立铣刀，刀具号设为T01，用钻夹头刀柄装夹6中心钻、8.5麻花钻，刀具号设为T02、T03等，将对刀工具寻边器装在弹簧夹头刀柄上，刀具号设为 T10。3 、将已装夹好刀具的刀柄采用手动方式放入刀库， 即 1 ）输入 “T01 M06” ，执行 2 ）手动将 T01 刀具装上主轴 3 ）按照以上步骤依次将 T02 、 T03 、 T04等 放入刀库 4、清洁工作台，安装夹具和工件，将平口虎钳清理干净装在干净的工作台上，通过百分表找正、找平虎钳，再将工件装正在虎钳上。 5、对刀，确定并输入工件坐标系参数 1 ）用寻边器对刀，确定 X 、 Y 向的零偏值，从而找到工件的对称中心，将 X 、 Y 向的机械坐标值 输入到工件坐标系 G54 中， G54 中的 Z 向零偏值输为 0 ； 2 ）将 Z 轴设定器安放在工件的上表面上，从刀库中调出 1 号刀具装上主轴，用这把刀具确定工件坐标系 Z 向零偏值，将 Z 向零偏值输入到机床对应的长度补偿代码中， “+” 、 “-” 号由程序中的 G43 、 G44 来确定， 我们在程序中长度补偿指令为 G43 ，则输入 “-” 的 Z 向零偏值到机床对应的长度补偿代码中； 3 ）以同样的步骤将 2 号、 3 号刀具等Z 向零偏值输入到机床对应的长度补偿代码中。 6、 输入加工程序 将加工程序通过数据线传输到机床数控系统的内存中。7、 调试加工程序 采用将工件坐标系沿 +Z 向平移即抬刀运行的方法进行调试。 调试主程序，检查 7把刀具是否按照工艺设计完成换刀动作； 8 、自动加工 确认程序无误后，把工件坐标系的 Z 值恢复原值，将快速移动倍率开关、切削进给倍率开关打到低档，按下数控启动键运行程序，开始加工。加工过程中注意观察刀具轨迹和剩余移动距离。 9、取下工件，进行检测 选择游标卡尺等进行尺寸检测，检测完后进行质量分析。 10、清理加工现场 11、关机二、FANUC 0i 系统编制加工程序O001%（主程序名）G90 G54 G15 G17 G21 G69 G40 G49参数设定G91 G28 Z0返回参考点T01 M06换一号刀S1000 M03主轴正转，转速1000G90 G0 G43 H01 Z50.切削液开，1号长度补偿X10. Y-20. M08切削液开G0 Z5.Z轴快速移动M98 P101 L3调用子程序101G0 Z50.快速移动到安全高度X40. Y-40.快速移动到指定位置Z5.快速移动Z轴M98 P102 L2调用子程序102G0 G90 Z50.快速移动到安全高度X-56. Y-42.快速移动到指定位置Z5.快速移动Z轴M98 P103 L2调用子程序103G0 Z50.快速移动到安全高度G91 G28 Z0返回参考点T02 M6换2号刀M3 S1500主轴正转，转速1500G90 G00 G43 H02 Z50. M08切削液开，2号长度补偿X-60. Y40.快速移动到指定位置M98 P104调用子程序104G0 Z50.快速移动到安全高度G91 G28 Z0返回参考点T03 M6 换3号刀M08切削液开M03 S900主轴正转，转速900，G90 G0 G43 H03 Z50.3号长度补偿X60. Y40.指定位置M98 P105调用子程序105G91 G28 Z0返回参考点T04 M6换4号刀M08切削液开M03 S400主轴正转，转速40