数控毕业论文

毕业论文题目数控机床编程及加工工艺专业数控技术班级学生指导教师 目录第一章数控机床加工程序编制基础编程方法变成步骤典型实例分析1.确定加工路线1.装夹方法和对刀点的选择1.选择刀具1.确定切削用量1.程序编制数控机床程序编制

1.数控机床编程的方法1.数控机床程序编制的内容和步骤1.数控加工程序的结构零件图的数学处理1.基点坐标的计算1.节点坐标的计算第二章数控编程中的加工工艺分析2.1数控机床的加工过程2.12.2.2数控机床选用刀具及编程数控刀具的选择和切削用量的确定总结致谢参考文献摘要数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控加工技术、能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。本文就数控车床零件加工中的程序编制问题以及选用刀具及编程数控刀具的选择和切削用量的确定进行探讨。关键词：编程、刀具选用一、编程方法数控编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程是指从零件图样分析工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要有人工完成的编程过程。它适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件的加工，以及计算较简单，程序段不多，编程易于实现的场合等。但对于几何形状复杂的零件（尤其是空间曲面组成的零件），以及几何元素不复杂但需编制程序量很大的零件，由于编程时计算数值的工作相当繁琐，工作量大，容易出错，程序校验也较困难，用手工编程难以完成，因此要采用自动编程。所谓自动编程即程序编制工作的大部分或全部有计算机完成，可以有效解决复杂零件的加工问题，也是数控编程未来的发展趋势。同时，也要看到手工编程是自动编程的基础，自动编程中许多核心经验都来源于手工编程，二者相辅相成。二、编程步骤拿到一张零件图纸后，首先应对零件图纸分析，确定加工工艺过程，也即确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等），加工路线（如进给路线、对刀点、换刀点等）及工艺参数（如进给速度、主轴转速、切削速度和切削深度等）。其次应进行数值计算。绝大部分数控系统都带有刀补功能，只需计算轮廓相邻几何元素的交点（或切点）的坐标值，得出各几何元素的起点终点和圆弧的圆心坐标值即可。最后，根据计算出的刀具运动轨迹坐标值和已确定的加工参数及辅助动作，结合数控系统规定使用的坐标指令代码和程序段格式，逐段编写零件加工程序单，并输入CNC装置的存储器中。三、典型实例分析数控车床主要是加工回转体零件，典型的加工表面不外乎外圆柱、外圆锥、螺纹、圆弧面、切槽等。例如，要加工形状如图所示的零件，采用手工编程方法比较合适。由于不同的数控系统其编程指令代码有所不同，因此应根据设备类型进行编程。以西门子802S数控系统为例，应进行如下操作。图1零件图(1)确定加工路线按先主后次，先精后粗的加工原则确定加工路线，采用固定循环指令对外轮廓进行粗加工，再精加工，然后车退刀槽，最后加工螺纹。(2)装夹方法和对刀点的选择采用三爪自定心卡盘自定心夹紧，对刀点选在工件的右端面与回转轴线的交点。(3)选择刀具根据加工要求，选用四把刀，1号为粗加工外圆车刀，2号为精加工外圆车刀，3号为切槽刀，4号为车螺纹刀。采用试切法对刀，对刀的同时把端面加工出来。(4)确定切削用量车外圆，粗车主轴转速为500r/min，进给速度为/r，精车主轴转速为800r/min，进给速度为/r，切槽和车螺纹时，主轴转速为300r/min，进给速度为/r。(5)程序编制确定轴心线与球头中心的交点为编程原点，零件的加工程序如下：主程序N10JXCP1.MPFN05G90GT1D1M03S500M08（外圆粗车刀）-CNAME=“L01”

R105=1R106=0.25R108=1.5（设置坯料切削循环参数）

R109=7R110=2R111=0.3R112=0.08

N15LCYC95（调用坯料切削循环粗加工）

N20G00X80Z100M05M09

N25M00

N30T2D1M03S800M08（外圆精车刀）

N35R105=5（设置坯料切削循环参数）

N40LCYC95（调用坯料切削循环精加工）

N45G00X80Z100M05M09

N50M00

N55T3D1M03S300M08（切槽车刀，刀宽4mm）

N60G00X37Z-23

N65G01X26F0.1

N70G01X37

N75G01Z-22

N80G01X25.8

N85G01Z-23

N90G01X37

N95G00X80Z100M05M09

N100M00

N105T4D1M03S300M08（三角形螺纹车刀）

R100=29.8R101=-3R102=29.8（设置螺纹切削循环参数）

R103=-18R104=2R105=1R106=0.1

R109=4R110=2R111=1.24R112=0

R113=5R114=1

N110LCYC97（调用螺纹切削循环）

N115G00X80Z100M05M09

N120M00

N125T3D1M03S300M08（切断车刀，刀宽4mm）

N130G00X45Z-60

N135G01X0F0.1

N140G00X80Z100M05M09

N145M02

子程序

L01.SPF

N05G01X0Z12

N10G03X24Z0CR=12

N15G01Z-3

N20G01X25.8

N25G01X29.8Z－5

N30G01Z－23

N35G01X33

N40G01X35Z－24

N45G01Z－33

N50G02X36.725Z－37.838CR=14

N55G01X42Z－45

N60G01Z－60

N65G01X45

N一.数控机床编程的方法数控机床程序编制的方法有三种：即手工编程、自动编程和CAD/CAM。

1.手工编程

由人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件，但是，非常费时，且编制复杂零件时，容易出错。

2.自动编程

使用计算机或程编机，完成零件程序的编制的过程，对于复杂的零件很方便。

3.CAD/CAM

利用CAD/CAM软件，实现造型及图象自动编程。最为典型的软件是MasterCAM，其可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐标和五坐标、车削、线切割的编程，此类软件虽然功能单一，但简单易学，价格较低，仍是目前中小企业的选择。

二.数控机床程序编制的内容和步骤

1.数控机床编程的主要内容

分析零件图样、确定加工工艺过程、进行数学处理、编写程序清单、制作控制介质、进行程序检查、输入程序以及工件试切。

2.数控机床的步骤

1)分析零件图样和工艺处理

根据图样对零件的几何形状尺寸，技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。

同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点，切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。

2)数学处理

编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图纸的要求，制定加工路，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。

3)编写零件程序清单

加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的指定代码及程序段格式，编写零件程序清单。

4)程序输入

5)程序校验与首件试切

三.数控加工程序的结构

1.程序的构成：由多个程序段组成。

O0001；Ｏ（FANUC-O,AB8400-P,SINUMERIK8M-%）机能指定程序号，每个程序号对应一个加工零件。

N010G92X0Y0；分号表示程序段结束

N020G90G00X50Y60；

...；可以调用子程序。

N150M05；

N160M02；

2.程序段格式：

1)字地址格式：如N020G90G007G01X+02500Y-13400F15S30M数控机床的加工过程将被加工零件图纸上的几何信息和工艺信息用规定的代码和格式编写成加工程序，然后将加工程序输入数控装置，按照程序的要求，经过数控系统信息处理，分配，使各坐标移动若干个最小位移量，实现刀具与工件的相对运动，完成零件的加工

1、数控加工中数据转换过程

SHAPEq译码(解释)

译码程序的主要功能是将用文本格式（通常用ASCII码）表达的零件加工程序，以程序段为单位转换成刀补处理程序所要求的数据结构（格式）。该数据结构用来描述一个程序段解释后的数据信息。它主要包括：X、Y、Z等坐标值；进给速度；主轴转速；G代码；M代码；刀具号；子程序处理和循环调用处理等数据或标志的存放顺序和格式。

q刀补处理(计算刀具中心轨迹)

用户零件加工程序通常是按零件轮廓编制的，而数控机床在加工过程中控制的是刀具中心轨迹，因此在加工前必须将零件轮廓变换成刀具中心的轨迹。刀补处理就是完成这种转换的程序。

q插补计算

本模块以系统规定的插补周期△t定时运行，它将由各种线形（直线，园弧等）组成的零件轮廓，按程序给定的进给速度F，实时计算出各个进给轴在△t内位移指令（△X1、△Y1、…），并送给进给伺服系统，实现成形运动。这个过程将在下面进一步叙述。

qPLC控制

PLC控制是对机床动作的“顺序控制”。即以CNC内部和机床各行程开关、传感器、按钮、继电器等开关量信号状态为条件，并按预先规定的逻辑顺序对诸如主轴的起停、换向，刀具的更换，工件的夹紧、松开，冷却、润滑系统等的运行等进行的控制。

2、数控加工轨迹控制原理

SHAPEØ图为欲加工的圆弧轨迹L，起点为P0，终点为Pe。CNC装置首先对圆弧进行逼近处理。

Ø系统按插补时间⊿t和进给速度F的要求，将L分割成若干短直线

⊿L1，⊿L2，…，⊿Li，…，

这里：

⊿Li=F⊿t（i=1，2，…）

F：用户给定的进给速度

⊿t：数控系统插补周期

Ø用直线⊿Li逼近圆弧存在着逼近误差δ，但只要δ足够小（⊿Li足够短），总能满足零件的加工要求。

Ø当F为常数时，而⊿t对数控系统而言恒为常数，则⊿Li的长度也为常数⊿L，只是其斜率与其在L上的位置有关。

Ø插补运算

²将⊿Li分解为X轴及Y轴移动分量DXi和DYi（在Dti时间内），要求满足：

且有：Fx=DXi/Dti

Fy=DYi/Dti

²⊿Li的斜率和F的分量Fx、Fy以及比值Fx/Fy都在不断变化。

Ø指令输出

²将计算出△ti在时间内的和作为指令输出给Y轴，以控制它们联动。即：

DXiÞX轴；DYiÞY轴

只要能连续自动地控制X，Y两个进给轴在△ti时间内移动量，就可以实现曲线轮廓零件的加工。CNC编程一般注意事项白钢刀转速不可太快。

2.铜工开粗少用白钢刀，多用飞刀或合金刀。

3.工件太高时，应分层用不同长度的刀开粗。

4.用大刀开粗后，应用小刀再清除余料，保证余量一致才光刀。

5.平面应用平底刀加工，少用球刀加工，以减少加工时间。

6.铜工清角时，先检查角上R大小，再确定用多大的球刀。

7.校表平面四边角要锣平。

8.凡斜度是整数的，应用斜度刀加工，比如管位。

9.做每一道工序前，想清楚前一道工序加工后所剩的余量，以避免空刀或加工过多而刀。

10.尽量走简单的刀路，如外形、挖槽，单面，少走环绕等高。

11.走WCUT时，能走FINISH的，就不要走ROUGH。

12.外形光刀时，先粗光，再精光，工件太高时，先光边，再光底。

13.合理设置公差，以平衡加工精度和电脑计算时间。开粗时，公差设为余量的1/5，光刀时，公差设为0.01。

14.做多一点工序，减少空刀时间。做多一点思考，减少出错机会。做多一点辅助线辅助面，改善加工状况。

15.树立责任感，仔细检查每个参数，避免返工。

16.勤于学习，善于思考，不断进步。

铣非平面,多用球刀,少用端刀,不要怕接刀;

小刀清角,大刀精修;

不要怕补面,适当补面可以提高加工速度,美化加工效果.

毛坯材料硬度高：逆铣较好

毛坯材料硬度低：顺铣较好

机床精度好、刚性好、精加工：较适应顺铣，反之较适应逆铣

零件内拐角处精加工强烈建议要用顺铣。

粗加工：逆铣较好，精加工：顺铣较好

刀具材料韧性好、硬度低：较适应粗加工（大切削量加工）

刀具材料韧性差、硬度高：较适应精加工（小切削量加工）数控机床选用刀具及编程数控刀具的选择正确为数控机床选用刀具及编程数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM技术的发展，使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能，特别是DNC系统微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。目前，许多CAD/CAM软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划的有关问题，如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员只要设置了有关的参数，就可以自动生成NC程序并传输至数控机床完成加工。因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀刃具及切削用量。刀具的种类数控加工常用刀具的种类及特点数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。1根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具、减震式刀具等。2根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具；硬质合金刀具；金刚石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。3从切削工艺上可分为：车削刀具，分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种；钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等；镗削刀具；铣削刀具等。为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有以下特点：刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小；互换性好，便于快速换刀；寿命高，切削性能稳定、可靠；刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间；刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。刀具的合理选择数控加工刀具的选择刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。切削用量的确定加工过程中切削用量的确定合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素：切削深度ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。切削宽度L。一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控机床的加工过程中，一般L的取值范围为：L=(0.6～0.9)d。切削速度V。提高V也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系比较