应文杰-103001083-CAXA数控车自动编程以及在椭圆插补中的应用.doc

郑州信息科技职业毕 业 设 计 说 明 书毕业设计题目：CAXA数控车自动编程以及在椭圆插补中的应用机 电 系 机电工程系 专业班级 10机械二班 姓 名 应文杰 学 号 103001083 指导教师 李润娟 摘 要 世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。 未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程。2012年 11月 6日目 录一 . 数控机床的产生4二 . 数控机床的发展2.1数控系统的发展42.2机床的发展趋势4三 . 数控机床的分类3.1按加工工艺方法分类53.1.1金属切削类数控机床53.1.2特种加工类数控机床63.1.3板材加工类数控机床63.1.4数控机床的特点6四 . CAXA数控车实例4.1绘制二维图形74.2补轮廓线84.3设定切削参数84.4自动生成刀具轨迹94.5后置处理10第五 数控加工仿真5.1 仿真加工14第六 结语15一 数控机床的产生 在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。根据国家标准，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写）。数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。二 数控机床的发展2.1 数控系统的发展从年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称系统。2.2 机床的发展趋势数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。 （1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.52秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。（2）高速、高效、高精度 、高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。（3）方便使用数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。1）加工编程方便 手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。2）使用方法数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。第三 数控机床的分类3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 3.1.2特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 3.1.3板材加工类数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。 3.1.4数控机床的特点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。此外世界上各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，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。为满足现代机械加工的多样化需求，数控加工技术的特点具有以下特点：（1）作用和地位上的战略性；（2）技术上的综合性；（3）控制上的实时性；（4）软件上的领域性；（5）推广应用上的适应性；（6）跟踪上的滞后性；（7）发展上的开放性。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控技术自问世以来，就体现出了它的机加工优势。尤其是对单件、小批量生产，特别是复+杂型面零件的自动化加工，数控机床更是大显身手。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它将带动整个社会经济的发展。四 . CAXA数控车实例4.1绘制二维图形1.外圆分别为24，21.2，14.772.三个圆弧半径分别为R40，R60，R83.四个长度分别为88.44，73.44，44.8，4.933.按照尺寸绘制出以上图形4.工件的图形绘制完成后，再接着绘制出毛坯的外形。4.2补轮廓线1.因为车床上的工件都是回转体，所以图形我们只需要绘出一半就可以了。2.注意图形的线条，不能出现断点，交叉，重叠。否则会导制CAXA数控车软件无法生成刀具轨迹。4.3设定切削参数1.切槽加工参数：外轮廓，粗加工+精加工，加工方向：横向，拐角过渡方式：尖角。2.其它的项目留空。3.其它的加工参数就根据实际情况填写。5.因为CAXA中只有切断刀可供我们使用，而车这个手柄最好就是使用螺纹刀。那么如果将螺纹刀变成切槽刀呢？这就需要我们对这个切槽刀进行修改。其中最重要的就是要将刀具宽度设为0.02，刀刃宽度设为0.03，刀尖半径设为0.01，编程刀位点设为刀刃中点。4.3自动生成刀具轨迹1.点击确定后,注意把左下角的链拾取方式，改为单个拾取。2.注意拾取工件表面时要按照加工的方向拾取。3.点击右键表示拾取结束。4.拾取工件表面结束时，要注意左下角的文字提示。5.拾取进退刀点，注意这个进退刀点要稍微远离工件，右键表示选择完毕。以下就是生成的刀具加工轨迹。4.4后置处理1.数控车代码生成2.注意左下角的文字提示，拾取刀具轨迹。3.右键表示拾刀具轨迹结束。4.程序代码生成之后，可以进行简单的修改以适应你的机床。以下为生成的数控车手柄的程序代码，注意这个程序文件保存的类型默认为.cut，我们要把这个换成.txt类型，否则数控仿真软件无法识别。O1234t0101N14M03s400N18G00X37.169Z6.537N20G00Z4.128N22G00X28.213N26G01X16.213F5.000N28G01Z-5.330F10.000N30G04X0.500N32G01X28.213F20.000N34G00Z4.128N36G01X6.213F5.000N38G01Z-0.088F10.000N40G04X0.500N42G01X18.213F20.000N44G00Z4.128N46G01X1.000F5.000N48G01Z0.485F10.000N50G04X0.500N52G01X28.213F20.000N54G01X40.213N56G00Z4.128N58G01X3.000F5.000N60G01Z1.381F10.000N62G03X17.525Z-4.338R9.495N64G03X28.213Z-29.413R61.500N66G01Z-29.423N68G03X24.077Z-45.238R61.500N70G02X20.197Z-57.299R38.500N72G02X27.000Z-73.117R38.500N74G01Z-73.446N76G01Z-88.446N78G01X40.213F20.000N80G00Z4.128N82G01X2.000F5.000N84G01Z0.944F10.000N86G03X16.607Z-4.536R8.995N88G03X27.213Z-29.413R61.000N90G01Z-29.423N92G03X23.118Z-45.095R61.000N94G02X19.197Z-57.299R39.000N96G02X26.000Z-73.224R39.000N98G01Z-73.446N100G01Z-88.446N102G01X39.213F20.000N104G00Z4.128N106G01X1.000F5.000N108G01Z0.485F10.000N110G03X15.688Z-4.734R8.495N112G03X26.213Z-29.413R60.500N114G01Z-29.423N116G03X22.159Z-44.952R60.500N118G02X18.197Z-57.299R39.500N120G02X25.000Z-73.330R39.500N122G01Z-73.446N124G01Z-88.446N126G01X38.213F20.000N128G00Z4.128N130G01X0.000F5.000N132G01Z-0.000F10.000N134G03X14.770Z-4.932R7.995N136G03X25.213Z-29.413R60.000N138G01Z-29.423N140G03X21.200Z-44.810R60.000N142G02X17.197Z-57.299R40.000N144G02X24.000Z-73.436R40.000N146G01Z-73.446N148G01Z-88.446N150G01X40.213F20.000N152G00X37.169Z6.537N156M30第五 数控加工仿真5.1 仿真加工这就是用南京斯沃数控仿真软件生成的二维绘图形。以下为追踪仿真结果：注意在使用南京斯沃数控仿真软件进行加工时要使用螺纹刀进行切削，默认的刀是不行的。要把刀片的宽度改大一点，否则是切不下去的。六 结 语制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。 我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！时光匆匆如流水，转眼便是毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。 几年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我