数控技术毕业设计.doc

- 1 - 许昌职业技术学院 毕 业 论文 姓 名：代迎代迎辉辉 学 号： ：0802104840 专 业：数控技数控技术术 论文题目：数控加工浅析数控加工浅析 指导教师：韩韩冰冰 职 称： 2011 年年 4 月月 15 日日 - 2 - 摘 要 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。 它的出现以及所带来的巨大效益，引起出界各国科技界和工业界的普遍重视。随着科 学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。发展 数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 本文主要介绍了数控机床的出现和发展，数控铣床的主体设计及应用说明。数控 编程中代码的应用，及相应代码的格式，数控程序的编制、程序的格式。 对一个零件的数控编程加工，主要包括： 1 绘制零件图； 2 利用数控软件对零件进行实体造型； 3 对零件造型进行分析； 4 编制数控程序； 5 进行数控加工。 通过对课题任务的分析，先用 Aotu CAD 把零件图画出来，对零件图进行分析，确 定零件的加工工艺。根据画出的零件图编写程序，对程序进行检验校核，对确定准确 后的程序进行试切和零件加工。 关键词： Aotu CAD 实体造型 数控加工 - 3 - 目目 录录 前言前言4 1 1 概论概论5 1.11.1 数控机床的出现和发展数控机床的出现和发展5 1.21.2 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势5 2 2 零件的加工工艺规程零件的加工工艺规程6 2.12.1 数控铣床的工艺性分析数控铣床的工艺性分析6 2.22.2 夹具夹具. .6 2.32.3 加工工序的划分加工工序的划分7 3 3 加工程序的编制加工程序的编制8 3.13.1 数控程序编制的内容及步骤数控程序编制的内容及步骤8 3.23.2 数控程序编制的方法数控程序编制的方法8 总总 结结14 参考文献参考文献15 致致 谢谢16 - 4 - 前前 言言 在科学技术迅速发展的当今时代，数控技术已经成功地从手动机床操作完成了自身的蜕变。我 们今天面对着这样的事实，数控工艺已经从一种传统的手工操作发展到全自动操作，随着相关技术 的发展和进步，不断有新的知识融合在数控中。 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产 物，他的出现以及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。 随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家制造工业水平的重要标志。发展数控机 床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来的、工厂自动化的基础。数控机床的大量使 用，需要大批能熟练掌握现代数控机床的 编程、操作和维修的工程技术人员。 如果把数控加工编程比喻为我们生命中的阳光、空气和水，难免会感到夸张，但毋庸质疑的一 点却是：数控加工编程已经深深地溶入了现代工业经济中，并在其中显现了十分重要、甚至是 不可替代的作用。 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。 我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称数控程序，它是机床数 控系统的应用软件。数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，当针 对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。 - 5 - 1 1 概论概论 1.11.1 数控机床的出现和发展数控机床的出现和发展 数控是数字控制( Numerical control )的简称，是近代发展起来的用数字化信息 进行控制的自动控制技术。其含义使用以数值和符号构成的数字信息自动控制机床的 运转，数控机床也称 NC 机床。 随着科学技术的发展，数控系统进过了以下几代的发展： 第一代：1952 年，电子管控制的第一台三坐标联动的铣床； 第二代：1959 年，出现了晶体管控制的“加工中心” ； 第三代：1965 年，出现了小规模集成电路。使数控系统的可靠性得到了进一步的 提高； 以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统，即 NC 系统。 第四代：1967 年以计算机作为控制单元的数控制系统 FMS(Flexible Manufacturing System) ，柔性制造系统； 第五代：1970 年，美国英特尔开发使用了微处理器CNC。 1.21.2 数控机床的发展趋势数控机床的发展趋势 一、数控系统发展趋势 1、采用开放式结构：进线、联网、专用要求。 2、向智能化发展。 3、具有自动编程、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维 刀具补偿、运动参数动态补偿，人机界面极为友好，有故障专家诊断系统。 二、数控机床发展趋势 1、高速、 高效、高精度、高可靠性。 2、模块化、专门化、个性化；智能化、柔性化和集成化。 - 6 - 2 零件的加工工艺规程零件的加工工艺规程 2.1 数控铣床的工艺性分析 数控铣削加工的工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，关系到机械加工 的效果和成败，不容忽视。由于数控机床是按照程序来工作的，因此对零件加工中所 有的要求都要体现在加工中，如加工顺序、加工路线、切削用量、加工余量、刀具的 尺寸及是否需要切削液等都要预先确定好并编入程序中。 数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键 作用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内 容作为数控铣削加工的主要选择对象： 1 工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮 廓。 2 已给出数学模型的空间曲面；如在图中要加工出六边形时，应先在 CAD 程序中 按其轮廓以缩小的方式画出其图形，至到最后直径小于 20 时。 3 形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位。 4 用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽。 5 以尺寸协调的高精度孔或面。 6 能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。 7 采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。 2.22.2 夹具夹具 在数控机床上加工零件，由于工序集中往往是在一次装卡中完成全部工序。因此， 对零件的定位、夹紧方式要注意以下几个方面。 一、在选用夹具时应综合考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性等 问题。在小批量时应尽量采用组合夹具；当工件批量较大、精度要求较高时可以考虑 设计专用夹具，或采用多工位夹具及气动、液压夹具。但此类夹具结构较复杂，造价 往往较高，而且制造周期较长。 二、零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测 量。尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。 三、夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内。应力求靠 - 7 - 近切削部位，并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。 四、零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一 批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同一定位基准，同一装卡方式。 根据零件图分析，此零件外型规则，被加工部分的各尺寸、形位及凹凸配合等要 求较高。零件结构较为复杂，包含了平面、圆弧，内外轮廓，挖槽的加工度。工件选 用机用平口钳装夹，校正平口钳固定钳口，使之与工作台 X 轴移动方向平行。在工件 下表面与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当） ，利用木锤或铜 棒敲击工件，使平行垫块不能移动后夹紧工件。 利用寻边器找正工件 X，Y 轴零点，该零点位于工件上表面的中心位置，设置 Z 轴 零点与机械零点重合。刀具长度补偿利用 Z 轴定位器设定。对于同一把刀具仍调用相 等的刀具长度与半径补偿值，但它们设定的工件坐标系不同。有时也可能不使用刀具 长度补偿功能，而根据不同刀具设定多个工件坐标系零点进行编程加工。 2.32.3 加工工序的划分加工工序的划分 在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一 次装卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、 定位面等的加工应在普通机床上完成之后，再装卡到数控机床上进行加工。这样可以 发挥数控机床的特点，保持数控机床的精度，延长数控机床的使用寿命，降低数控机 床的使用成本。在数控机床上加工零件其工序划分的方法有： 一、刀具集中分序法 即按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第 二把刀、第三把刀完成它们可以完成的其它部位。这种分序法可以减少换刀次数，压 缩空程时间，减少不必要的定位误差。 二、粗、精加工分序法 这种分序法是根据零件的形状、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分开的原则进行分序。对单 个零件或一批零件先进行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之间，最好隔一段时间，以使 粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件的加工精度。 三、按加工部位分序法 即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何 - 8 - 形状；先加工精度比较低的部位，再加工精度要求较高的部位。 3 3 加工程序的编制加工程序的编制 3.13.1 数控程序编制的内容及步骤数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图所示： 3.23.2数控程序编制的方法数控程序编制的方法 一、手工编程 手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作（如工件夹紧与放松、 冷却液的开闭、刀具的自动更换、各轴的进给等） ，加工出图样要求的零件，如图所示。 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。 - 9 - 据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加 工的实际时间之比，平均约为 30：1，而数控机床不能开动的原因中有 20%30%是由于 加工程序编制困难，编程时间较长。 二、计算机编程 计算机编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外， 其余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完 成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是 否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序 编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了 手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程 工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。 三、程序格式 1、程序段格式：段是可作为一个单位来处理的连续的字组，是数控加工程序中的一条 语句。一个数控加工程序是若干个程序段组成的。 程序段格式举例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T2 M08 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素： 移动目标：终点坐标 X、Y、Z 沿怎样的轨迹移动：准备功能字 G 进给速度：进给功能字 F 切削速度：主轴转速功能字 S 使用刀具：刀具功能字 T 机床辅助动作：辅助功能字 M 2、加工程序的一般格式 1）程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，ISO 代码中是% ，EIA 代码中是 EP，书写时要单列一段。 - 10 - 2）程序名 程序名有两种形式：一种是英文字母 O 和 1 4 位正整数组成；另一 种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。 3）程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。 4）程序结束指令 程序结束指令可以用 M02 或 M30。一般要求单列一段。 在此我们选用手动编程 四、零件程序 0403121 N10 G54 G90 G94 G71 G17 （数控加工的固定格式） N20 M03 S1000 T1 D1 （起动主轴，设定转速，确定刀具号） N30 G0 X-47.5 Y47.5 （刀具定位） N40 Z2 N50 G1 Z-5 F500 （以下用直径为 10 的刀加工零件的四个角） N60 G0 Z2 N70 X37.5 Y47.5 G41 （加工外轮廓时要加上刀补） N80 G1 Z-5 F500 N90 G2 X47.5 Y37.5 CR=10 N100 G0 Z2 N110 X47.5 Y-37.5 N120 G1 Z-5 F500 N130 X37.5 Y-47.5 N140 G0 Z2 N150 X-37.5 Y-47.5 N160 G1 Z-5 F500 N170 X-47.5 Y-37.5 N180 G0 Z2 N190 X-39.5 Y-37.5G40 （在加工零件里边的槽时，要去掉刀具补偿） N200 R101=5 R102=2 R103=0 R104=-5 R116=0 R117=0 R118=76 R119=76 R120=0 R121=0 R122=500 R123=500 R124=0 R125=0 R126=2 R127=1 N210 LCYC75 （铣方槽） - 11 - N220 R104=-10 R118=70 R119=70 R120=35 N230 LCYC75 （铣圆槽） N240 G0 X-17.5 Y-30.31G41（加工六边形） N250 G1 Z-15 F500 N260 X-70 Y0 N270 X-17.5 Y30.31 N280 X17.5 Y30.31 N290 X70 Y0 N300 X17.5 Y-30.31 N310 X-17.5 Y-30.31 N320 G0 Z5 N330 X-12.5 Y-21.65 N340 G1 Z-15 F500 N350 X-50 Y0 N360 X-12.5 Y21.65 N370 X12.5 Y21.65 N380 X50 Y0 N390 X12.5 Y-21.65 N400 X-12.5 Y-21.65 N410 G0 Z5 N420 X-7.5 Y-12.99 N430 G1 Z-15 F500 N440 X-30 Y0 N450 X-7.5 Y12.99 N460 X7.5 Y12.99 N470 X30 Y0 N480 X-7.5 Y-12.99 N490 X-7.5 Y-12.99 N500 G0 Z5 - 12 - N510 X-2.5 Y-4.33 N520 G1 Z-15 F500 N530 X-10 Y0 N540 X-2.5 Y4.33 N550 X2.5 Y4.33 N560 X10 Y0 N570 X2.5 Y-4.33 N580 X-2.5 Y-4.33 N590 G0 Z5 N600 X0 Y0 G40 N610 G1 Z-15 F500 N620 R101=5 R102=2 R103=0 R104=-30 R116=0 R117=0 R118=20 R119=20 R120=10 R121=0 R122=500 R123=500 R124=0 R125=0 R126=2 R127=1 N630 LCYC75 （加工直径为 20 的圆孔） N640 G0 Z20 N650 M06 T2 （根据要求换用直径为 6 的铣刀） N660 G0 Z-12 N670 X-10 Y-17.32 N680 R101=5 R102=2 R103=0 R104=-20 R116=0 R117=0 R118=12 R119=12 R120=6 R121=0 R122=500 R123=500 R124=0 R125=0 R126=2 R127=1 N690 LCYC75 （分别加工 6 个直径为 12 的圆孔） N700 G0 X-20 Y0 N710 LCYC75 N720 G0 X-10 Y17.32 N730 LCYC75 N740G0 X10 Y17.32 N750 LCYC75 N760 G0 X20 Y0 - 13 - N770 LCYC75 N780 G0 X10 Y-17.32 N790 LCYC75 N800 G0 X-10 Y-17.32 （用直径为 6 的铣刀直接加工 6 个直径为 6 的小孔） N810 G1 Z-30 F500 N820 G0 Z-10 N830 X-20 Y0 N840 G1 Z-30 F500 N850 G0 Z-10 N860 X-10 Y17.32 N870 G1 Z-30 F500 N880 G0 Z-10 N890 X10 Y17.32 N900 G1 Z-30 F500 N910 G0 Z-10 N920 X20Y0 N930 G1 Z-30 F500 N940 G0 Z-10 N950 X10 Y-17.32 N960 G1 Z-30 F500 N970 G0 Z20 （将铣刀退出以便于取下工件） N980 X30 N990 Y30 N1000 M02 - 14 - 总总 结结 毕业设计是在完成了三年的专业课学习，并进行了大量生产实习的基 础上进行的最后的一个教学环节。此次设计我们综合运用所学的专业课， 尤其是机械制造工艺学及数控加工工艺学的基本理论，结合生产实习中所 积累的知识和经验，在指导老师的指导下，独立分析和解决零件加工工艺 问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，同时也 提高了自己查阅和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件的技能， 是很中要的一次实践环节。在进行设计过程中除了考察我们专业课的能力 之外还培养了我们分析问题、解决问题和克服困难的能力，为以后的工作 奠定了良好的基础，更是对我们三年专业课学习的一个良好的总结。 通过此次的毕业设计，我从中受益非浅，使自己深深体会到了做一项 设计不是想象的那么简单。开始做设计不仅运用了我在大学三年所学的东 西，而且还运用了我们从未接触过的东西。这次设计不仅运用了我们所学 的各门：机械制图，Auto CAD，在学习时都认真的学习和很好的掌握了， 如果不是那样真不知道该怎么去完成。完成此次设计使我明白，设计一样 东西并不是单一的依靠一门学科，某种东西，它可能需要多方面的东西， 是通过各个方面的知识积累以及动手实践做出来，而绝非凭空想出来的， 它是实实在在不掺一点水儿的，只有自己掌握了各方面的知识才能更好的 去制造去设计，使我更加明白不论做什么都要认真，一点一滴去积累，踏 - 15 - 踏实实去做才能慢慢走向成功。 由于能力所限，经验不足，设计中有很多不足之处，希望老师多加指 教。 参参 考考 文文 献献 1张思弟，贺曙新.数控加工编程技术.北京：化学工业出版社，2005 2谷育红.数控铣削加工技术.北京：北京理工大学出版社，2005 3韩鸿鸾，荣维芝.数控机床加工程序的编制.北京：机械工业出版社， 2003 4李占军.数控编程.2 版.北京：机械工业出版社，2007 5王爱玲.数控车床操作技术.北京：机械工业出版社，2006 6詹华西.数控加工与编程.西安：西安电子科技大学出版社，2004 7李文忠.数控机床原理及应用.北京：机械工业出版社，2005 - 16 - 致致 谢谢 三年的大学生活即将结束，我们无法从容的挥手告别，因为我们心中 充满依恋和怀念。怀念和同学在一起学习进步的日子，怀念和老师们探讨 某个问题的过程，怀念老师在学习和生活上的帮助，怀念 首先感谢校领导和老师，又给我们创造了一个学习的机会，让我们在 即将毕业的最后一段时间里学到了很多知识。 借做毕业论文的这个机会，好好地总结一下在学校所学的各门课程， 将它们分化理解，合理分类，融会贯通。本课题的撰写是在指导老师韩老 师的悉心指导下完成的，无论在学业上，还是在生活上，他都给予了我们 耐心的指导和无私的帮助，在此，对韩老师表示我最真诚的尊敬和最诚挚 的感谢，并向本文所参考的文献的作者们表示我们最真诚的谢意。在百忙 之中评阅本方案并提出宝贵意见的老师表示最诚挚的谢意，同时向所有关 心、帮助和支持我们的老师和同学表示衷心的感谢。在这次毕业设计中， 韩老师给予了我许多支持，同时也为我们指明了方向。通过这次毕业设计， 并结合自己的实践，我们把以前所学的知识都综合起来，感觉提高了很多， 为以后从事技术工作打下良好的基础。 在设计的过程中遇到许多困难，在韩老师的帮助下，通过在网上获取 信息和在图书馆查资料，把困难都一一克服。另外我们在设计的过程中还 得到许多同学的帮助，对于良师益友的帮助，在此我深表感谢。同时也感 - 17 - 谢学校为我们提供的这样一次机会，特别是我们圆满地完成了毕业论文， 并学到了很多以往没有学到的知识，指导老师为我课题的撰写提出了宝贵 的建议，帮助我解决了许多疑难问题，使我获益匪浅。 最后，再一次由衷的祝愿各位老师和同学们在本文的完成过程中所给予的 极大鼓舞和支持。祝愿老师和同学们身体健康，工作顺利。共同祝愿母校 明天更美好！