蚌埠学院数控实训

（数控加工）蚌埠学院数控实训数控加工实训报告题目名称数控加工实训专业班级材料成型及控制工程学生姓名学号指导教师机械与车辆工程系二○一六年6月12日《数控技术》实训任务书蚌埠学院13材料成型及控制工程专业第二组学生姓名：专业班级：指导教师：一、课程设计课题：数控技术实训二、课程设计工作日：自2016年5月30日至2016年6月12日三、课程设计进行地点：CAD/CAMJD205/206、金工实训加工中心四、课程设计任务要求：数控机床加工程序的能力；具备操纵、调试数控机床的能力；实训要求如下1.每位学生所编程序必须在微机上调试通过，然后进行加工实践；2.实训完成后每人上交一份总结报告。必须包含1点的坐标计算值列表）（2）选择刀具，计算确定切削用量（附：数控加工刀具卡）（3）确定工件坐标系、对刀点和换刀点（4）编制数控加工程序单（5）附打印的模拟结果（6）实训心得等内容；3.每组数控车床、数控铣床各一题，设计任务技术图纸如A、B；4.实训的时间为2周，同学们要抓紧时间，做到秩序井然、按时完成任务；5.凡不符合上述要求的必须重做。五、课程设计题图：A课题:φ40㎜×100料为45号钢。数控车削前毛坯已粗车端面、钻好中心孔。外圆车刀粗精加工外圆，B100㎜×100㎜×40φ6㎜的孔。工件材料为40Gr，正火：HB129-229。4㎜的厚度需分两层铣削，即每层铣削厚度为2㎜，轮廓铣削刀具使用φ12端铣刀，加工孔用1、做工艺，手工编程，仿真。2、做工艺，自动编程，仿真）目录一、车削实训........................................................11、零件工艺分析，毛坯及零件基准的确定...............................12、零件的工艺方案、切削用量及加工...................................2（1）、零件的工艺方案...............................................2②、根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定零件的加工工艺路线........2a）、先从右至左切削外轮廓面.........................................3（2）、确定零件的切削用量...........................................33、计算轨迹坐标值...................................................5（1）、外轮廓面刀具轨迹坐标值.......................................5（2）、退刀槽刀具轨迹坐标值.........................................6（3）.、螺纹加工刀具轨迹坐标值......................................64、程序的编写.......................................................75、加工程序仿真图形及操作步骤.......................................8二、数控铣削实训的准备过程.............................................131、数控铣床的开关机与回零操作......................................132、数控铣床基本操作................................................13（1）数控铣床常用刀具认识.......................................13（2）．按铣刀结构形式不同可分为.................................14（3）．数控铣刀的选择及应用.....................................143、刀具的安装......................................................164、数控铣床的对刀..................................................165、数控铣床加工的准备工作..........................................196、数控铣床程序模拟................................................23三、铣削实训过程.......................................................241、被加工零件的零件图..............................................242、实训步骤........................................................25（1）.分析零件图样..............................................25（2）.工艺分析..................................................25（3）．加工程序编制.............................................27（4）、自动编程加工过程图.......................................29四、实训总结...........................................................31参考文献...............................................................32五、附表………………………33一、车削实训1、零件工艺分析，毛坯及零件基准的确定（1图1.1螺纹特型轴从上图1.1（2由于是小批量生产所以可以用数控车床进行加工，毛坯的材料选择45号钢，尺寸为：的棒料。（3抓自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合原则。用三抓自定心卡盘夹持外圆，使工件伸出卡盘，一次装夹完成粗精加工。2、零件的工艺方案、切削用量及加工（1①、确定工件坐标系，换刀点及循环起点根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件的右端面。确定OA点为换刀点，也为编程起点，B点为循环起点。具体如下图2.1所示：图2.1螺纹特型轴坐标系②、根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定零件的加工工艺路线a平面→车削外圆→切削圆弧部分→车削外圆→车削外圆。bc③、选择刀具填写加工刀具卡并绘制刀具布置图根据加工要求选择三把刀具。Ⅰ号刀为外圆车刀，Ⅱ号刀为切槽刀，Ⅲ号刀为螺纹刀（2刀具选择卡片数控加工工艺卡单位蚌埠学院45号钢零件图号名称程序工序号夹具名称使用设备车间编号台钳背主轴转吃刀具刀具每齿进给备工步号工步内容速刀号材料量mm/min注r/min量/mm硬质1外圆车刀T0115000.54合金高速1.52割刀T025000.18钢5高速3螺纹刀T03钢刀4500.1具W18Cr4V编制审核第页共页由刀具选择卡片可得：①、粗车a:。b)、确定主轴转速：查《数控机床加工工艺》表5-2，选用切削速度,则根据公式：取n=1200r/minc5-3，取进给量,则进给速度②、精车a确定背吃刀量：b）、确定主轴转速：查《数控机床加工工艺》表5-2，选用切削速度v=200m/min，则根据公式：取n=1600r/minc③、切槽a确定背吃刀量：b5-2，选用切削速度，则根据公式：取取n=430r/minc④、车螺纹螺纹大径，查《实用金属切削手册》表1-93可知螺距p=，小径d=19.25mm。ab，式中P—被加工螺纹螺距，k—保险系数，一般为80则主轴转速取主轴转速n=400r/minc,进给速度3、计算轨迹坐标值（1图2.1螺纹特型轴各坐标点由图2.1可得各坐标的值分别为：A(80,50)B(43,5)C(20,0)D(22,-1)E(19,-21)F(22,-21)G(28,-24)H(28,-28)I(31.1,-35.72)J(34,-42.59)K(34,-49.59)L(38,-51.59)M(38,-57.59)N(40,-57.59)M(40,-62.59)（2退刀槽刀具轨迹各点的坐标分别为：A(80,50)H(25,-21)S(19,-21)（3）.、螺纹加工刀具轨迹坐标值①螺纹加工各点坐标的坐标值分别为：A(30,5)B(21.1,-19)C(20.4,-19)D(20,-19)E(19.7,-19)F(19.4,-19)②确定走刀路线根据以上各点坐标值可得外轮廓面的走刀路线如下图所示：图2.2外轮廓面走刀路线图4、程序的编写程序内容及注释如下：O0001程序号M03S1200T0101;选1号倒及1号刀补，正转，1200r/minN20G00X43Z5D01;对刀，车端面N30G71U1R0.5;粗车循环指令N40G71P60Q170U1W0.5F0.1;留0.1精车余量，进行粗车循环N50G00X10Z5;N60G01X22Z-1S800;N70W-20;N80N90X28W-3;N70-N170表示粗加工路径，向车床传达零件的形状，并执行程序W-4;N100G02X31.1W-7.72R20;N110G03X34W-10.87R17;N120G01W-7;N130G02X38W-2R2;N140G01W-6;N150X40;N160W-5;N170G40G01X43;取消刀补N180G70P60Q170;N190T0202M03S430F0.2;2号刀和2号刀补N210G00X25Z-21;N220G01X19F0.2;切退刀槽至尺寸N230G04X2.0;N240G01X25;退刀N250G00X80Z50;回到换刀点N260T0303M03S400F0.2;3号刀和刀补N270G00X30Z5;N280G92X21.1Z-19F0.1;车削螺纹N290X20.4;N300X20;N310X19.7;N320X19.4;N330G00X80Z50;N340M05;N350M30程序结束N3605、加工程序仿真图形及操作步骤（1基于南京宇航数控仿真软件得到的仿真图形如下：粗加工截图：精加工截图：切槽截图：切螺纹截图：完成时的工件截图（2D）：基于数控车床所得的实体图形如下：(料材料)（2①、开机1）打开机床电源；2）打开数控系统电源；3）打开急停开关。②、回零（建立机床坐标系）“+X”“+Z”X0.000Z0.000(指示灯亮时)，表示已经完成回零操作。③、安装工件与安装刀具1）全距离。2）①安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤；②将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确；③安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心；④车刀不能伸出过长，一般为30-35毫米左右。④、程序输入“PRGRM”(必须以英文字母O开头，后面四位数字)，按INSRT键，再按EOB束符为EOBINSRT键，一段程序输入完成……直到全部输入。⑤、对刀（建立工件坐标系）通常将工件坐标系原点建立在工件右端面的中心，手轮方式进行对刀Ⅰ、先让主轴旋转，分别选择X轴、Z轴“-”向移动至靠近棒料右端面处；Ⅱ、对ZX轴、Z轴并移动使刀尖轻碰右端面，并用很小的切削+XOFFSET按钮---形状---光标移到与程序对应的刀补号里，输入“Z0”，点击“测量；Ⅲ、对X+ZOFFSET按钮---形状---光标移到与程序对应的刀补号里，输入用游标卡尺测量的试切外圆的直径，点击“测量；圆尺寸。Ⅶ、加工结束，注意机床保养。Ⅷ、关机1）关闭急停开关；2）关闭数控系统电源；3）关闭机床电源；二、数控铣削实训的准备过程1、数控铣床的开关机与回零操作数控铣床的开关机操作操作步骤：按回零→“Z+”→“X+”“Y+”→机床自动运行直到“X零点”“Y零点”“Z零点”指示灯都亮后→回零完毕。由于机床采用增量式测量系统，故一旦机床断电后，其上的数控系统就失去了对参考点坐标的记忆。当再次接通数控系统的电源后，操作者必须进行回零操作。其回零的目的在于让各坐标轴回到机床一固定点上,即机床的零点,也叫机床的参考点。另外，机床在操作过程中遇到急停信号或超程报警信号，待故障排除后，恢复机床工作时，也必须回参。数控机床回零的主要作用：机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考系。机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。2、数控铣床基本操作（1）数控铣床常用刀具认识①、高速钢刀具高速钢(HSS)的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭借其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。②、硬质合金刀具硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）和金属粘结剂（CNi等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。硬质合金的常温硬度达89～93HRA，760℃时其硬度为77～85HRA，在800～1000℃时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，Ⅲ陶瓷刀具进行改进的重点。陶瓷刀具材料可分为三大类：①氧化铝基陶瓷。在Al2O3基体材料中加入TiC、WCZiCTaCZrO293～95HRC提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。③氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷为Si3N4+TiC+Co复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。④氮化硅—氧化铝复合陶瓷。⑤超硬刀具人造金刚石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料统称为超硬材料。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)刀具及立方氮化硼复合片(PCBN)超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。金刚石是世界上已知的最硬物质，并具有高导热性、高绝缘性、高化学稳定性、别适合加工非金属硬脆材料。（21）整体式：将刀具和刀柄制成一体。如：钻头、立铣刀等。2）镶嵌式：可分为焊接式和机夹式。3）减振式：当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。4）内冷式：切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；5）特殊型式：如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。（3被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据：1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免用四刃铣刀,如图所示。球头铣刀2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，如图所示：盘形铣刀3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣刀，如图所示：立铣刀4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀，如图所示：键槽铣刀5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具，如图所示：钻头3、刀具的安装（1数控铣床/加工中心上用的立铣刀和钻头大多采用弹簧夹套装夹方式安装在刀柄上的，刀柄由主柄部，弹簧夹套、夹紧螺母组成。（2铣刀安装顺序：123夹紧。4)、将刀柄安装到机床的主轴上。4、数控铣床的对刀XY向对刀和Z向对刀。1、对刀方法Z向设定器对刀，效率高，能保证对刀精度。2、对刀工具（1）寻边器寻边器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系中的X、Y值，也可以测量工件的简单尺寸。寻边器有偏心式和光电式等类型，如图2-9所示。其中以偏心式较为常用。偏心式寻边器的测头一般为10mm和4mm两种的圆柱体测杆上。光电式寻边器的测头一般为10mm的钢球，用弹簧拉紧在光电式寻边器的测和机床坐标位置可得到被测表面的坐标位置。（2）、Z轴设定器Z轴设定器主要用于确定工件坐标系原点在机床坐标系的Z定刀具在机床坐标系中的高度。Z轴设定器有光电式和指针式等类型，如图2-10所示。通过光电指示或指针判断刀具与对刀器是否接触，对刀精度一般可达0.005mm。Z轴设定器带有磁性表座，可以牢固地附着在工件或夹具上，其高度一般为50mm或100mm。（a）偏心式寻边器(b)光电式寻边器（a）光电式(b)指针式Z轴设定器3、注意事项在对刀作过程中需注意以下问题：（1）根据加工要求采用正确的对刀工具，控制对刀误差；（2）在对刀过程中，可通过改变微调进给量来提高对刀精度；（3）对刀时需小心谨慎作，尤其要注意移动方向，避免发生碰撞危险；（4）对Z轴时，微量调节的时候一定要使Z轴向上移动，避免向下移动时使刀具、辅助刀柄和工件相碰撞，造成损坏刀具，甚至出现危险。（54、刀具补偿值的输入和修改的存储位置。需注意的是，补偿的数据正确性、符号正确性及数据所在地址正确性都将威胁到加工，从而导致撞车危险或加工报废。5、数控铣床加工的准备工作（1）数控铣床刀补的使用方法一步强调不同的数控系统对同一编程功能可能采用不同的指令格式。刀具半径补偿G41、G42、G40B型刀补和CB型刀补在工件C型刀补采用了比较复杂BC型刀补。(1).指令格式指令格式：G17/G18/G19G00/G01G41/G42G41：刀具半径左补偿G42：刀具半径右补偿半径补偿仅能在规定的坐标平面内进行，使用平面选择指令G17、G18或G19可分别选择XYZX或YZL存入(G41)或右偏(G42)一个刀具半径了GOO(或GO1)。在程序结束前应取消补偿。具体的判断方法见本书第二章。(2).刀补过程G41或G42的程序段是建立刀补的程序G40在运动段的拐角处的运动情况，有必要对刀补过程作一简要说明。(3).刀具偏置矢量DG17G18和G19确定的平面内进行，该平面称之为偏置平面。例如在已经选择了XY平面时，仅对程序中(X、Y)或(1、J)计算偏置量，并计算偏置矢量。不在偏置平面内的轴的坐标值不受偏置的影响。在3轴联动控制中，投影到偏置平面上的刀具轨迹才得到偏置补偿。(4).刀补的建立与刀补的取消取消的过程，但特殊情况下可能出现过切或报警。1)使用GOO或G01G01(包括刀补的取消)建立在加工时的ZGOO的方式下建立(或取消)刀补也是安全的。2)为了便于计算坐标，可以按图5-18所示两种方式来建立刀补，图5-18a5-18b线的方式。图5-18两种刀补建立方式图5-19内圆轮廓的补偿3)弧辅助程序段。如图5-19所示的内圆轮廓形状，采用铣圆法加工。编程时根据孔加r圆心点A的坐标和圆弧上BCE刀至孔深。若孔加工的编程轨迹为O→A→B→C→0→C→E→A→O，并于A--B段建立刀补，A--E段取消刀补，则实际加工的刀心运动轨迹为O→A→B′→C′→D′→C′→E′→A→O，这样就能十分方便地实现切向切入与切向CBAC与∠EAC的值也可根据需要取30°、45°或60°，以减少空刀时间，但计算略繁。采用这种增加辅助圆弧程序段的办法。(5).执行C型刀补过程中的刀心运动轨迹为了能对刀补执行过程中，编程轨迹与刀心运动轨迹的关系有一个初步的了解，图5-20示出了几种用G42编程时典型的C型刀补编程轨迹与刀心运动轨迹之间的关系，图a为α≥180°由直线段到直线段在拐角处的转接情况，刀具沿内侧运动至Sb为90°≤α≤180°由直线段到圆C为1°≤α≤90°时由圆弧段到直线段在拐角处的转接情况。由图不难看出CBG41时则刀具中心轨迹在编程轨迹的左侧，处理方法与上述一致。图5-20C型刀补过程的刀心运动轨迹(6).使用刀具半径补偿注意事项1)G41G42G40不能和G02G03GOO或G01一起使用，且刀具必须要移动。2)在程序中用G42粗铣；用G41指令建立左刀补，铣削时对于工件将产生顺铣效果，故常用于精铣。3)G41和G42正好两个型面。4)5)G40G40G40指令时最好是铣刀已远离工件。6、数控铣床程序模拟1、在数控加工中，自动运行之前必须要确认数控的加工程序，因程序大多数是手工输入，容易出现错打，漏打现象，或者学生编制程序时有失误或者马虎现象，所以必须在加工前进行程序模拟。动在页面看程序模拟的轮廓是否是理想或者是图纸的轮廓。如果正确，回零后壳自动关加工。如不对且查询程序错误地方。三、铣削实训过程1、被加工零件的零件图毛坯：100㎜×100㎜×40㎜板材工件材料：402、实训步骤（1）.分析零件图样要求，整体加工要求不高。（2）.工艺分析1）加工方案的确定根据零件的工艺特点（凸台、孔、圆弧）和毛坯100×100×40mm28mm深15mm的孔。4mm厚度需分两层铣削，即每层铣削厚度为2mm。2）确定装夹方案口7mm左右。3）确定加工工艺数控加工工艺卡单位蚌埠学院45号钢零件图号名称程序工序号夹具名称使用设备车间编号台钳背刀具主轴转吃刀具每齿进给备工步号工步内容规格速刀号量mm/min注/mmr/min量/mm0.10—0.11加工外轮廓T01Ф12600250.10—0.12加工Ф56的孔T02Ф12500253加工4×Ф6的孔T03Ф65000.10—0.125编制审核第页共页注：主轴转速来源：n=1000v/3.14d（其中v为铣刀切削速度，d为铣刀直径）（13---2可查得40高速钢铣刀的的铣削速度v=(20—45)m/minn=（530—1194r/min速取n=600r/min。（2Ф18和4×Ф8mm1000r/min。所以此时主轴转速取n=500r/min。（3）进给速度v的确定：v=zfn。其中z为铣刀齿数，n为主轴转速，f为铣刀每齿进给量（查表得高速钢铣刀的f=（0.10---0.15）mm/z（4）进给路线的确定零件进给路线如图4-2加工路线图所示：4-2加工路线图（31）工件坐标系的建立Z轴0点在工件上表面。2）编制加工程序程序内容说明N100G21N102G0G17G40G49G80G90N104T1M6N106G0G90G54X-27.633Y68.576S800M3N108G43H1Z25.N110Z8.75N112G1X-39.47Y70.548Z-1.25F200.N114G3X-29.606Y56.739R12.N116G1X-10.856Y53.614N118G2X-2.5Y43.75R10.N120G3X2.5R2.5N122G2X10.856Y53.614R10.N124G1X48.356Y59.864N126G2X59.864Y48.356R10.N128G1X53.614Y10.856N130G2X43.75Y2.5R10.N132G3Y-2.5R2.5N134G2X53.614Y-10.856R10.N136G1X59.864Y-48.356N138G2X48.356Y-59.864R10.N140G1X10.856Y-53.614N142G2X2.5Y-43.75R10.N144G3X-2.5R2.5N146G2X-10.856Y-53.614R10.N148G1X-48.356Y-59.864N150G2X-59.864Y-48.356R10.N152G1X-53.614Y-10.856N154G2X-43.75Y-2.5R10.N156G3X-41.25Y0.R2.5.N1316G1X2.5N1318G0Z25.N1320M5N1322G91G28Z0.N1324G28X0.Y0.N1326M01N1328T2M6N1330G0G90G54X40.Y-40.S0M5N1332G43H2Z25.N1334G99G82Z-15.R25.P1.F.3N1336Y40.N1338X-40.N1340Y-40.N1342G80N1344M5N1346G91G28Z0.N1348G28X0.Y0.A0.N1350M30%3）．程序校验4）．工件装夹及对刀操作5）．在MDI方式下检验已测定的加工坐标系在MDIG01X0Y0Z10F300M03S800“循环启动”键进行检验对刀是否正确。6）．自动加工。7）．自动加工。注意事项:1.编程时，注意Z方向的数值正负号。2.认真计算圆弧连接点和各基点的坐标值，确保走刀正确。3.进行。4.“机床锁住刀轨迹是否正确，再关闭“机床锁住”进行刀具实际轨迹模拟。（4刀具路径图加工模拟图仿真模拟加工图四、实训总结“了数控课程的实训课。“实训际生产的情景中，以生产为目的来自己动手解决一切环节。细节的了解，并且让我认识到它在实际生产中的重要性。色，寄人篱下，着实不好受，还是求人不如求己。只有你自己会了，自己能够完成，别人才愿意帮助你，愿意和你交流。这是很现实的东西，我们迟早都要去面对的。次机会去历练自己，让自己以不变应万变，为将来的步入社会和风风雨雨积蓄力量，真正目的所在。“须通过自己的努力和学习来让自己成为一个真正合格的大学生，努力吧！参考