数控机床编程课程结课考核.docx
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数控机床编程课程结课考核
《数控机床编程》课程结课考核
典型零件数控加工工艺设计
作者姓名:
学号:
201110470000
专业班级:
2011级机械设计制造及其自动化0班
任课教师:
赵成涛职称:
讲师
机械工程学院
二〇一四年六月
论文题目:
典型零件数控加工工艺设计
论文提交日期:
2014年6月
声明
本人呈交给的这篇论文,除了所列参考文献和世所公认的技术外,全部是本人独立完成的,不存在剽窃、抄袭等有违学术道德的行为。
学生签名:
日期:
摘要
随着科学技术的飞速发展,现代社会和现代高薪技术企业急需在数控方面有着扎实基础和先进技术的人才。
无论先进的科学技术是如何的高端,他都是从基本的零件图纸到获得数控加工程序的全过程。
人们生活水平越来越高,对科技的要求也越来越高,这就使得技术在人们生活水平的要求下不断提升;同时,各大企业在追求经济效益的同时对生产效率的要求也越来越高。
恰逢此时,数控编程的出现让这一切成为了现实。
它不但满足了企业对生产的要求,也实现了人们胜过水平的极大提高。
数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件,它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。
数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。
数控车床主要用于加工轴类、套筒类、盘状类等精度要求高、表面质量要求高、表面形状复杂、带特殊螺纹的回转体零件。
通过执行数控程序。
可以自动完成内外圆柱面、圆锥面、成型表面、螺纹、端面等工序的切削加工,并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工件。
关键词:
数控技术,数控加工,数控加工工艺,数控编程 ,机床
1绪论
现代数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物,是典型的的机电一体化产品,是完全新型的自动化机床。
基于半个学期对数控编程的学习,在老师和同学们的帮助下,自己对数控编程有了些许了解。
这次设计,是将自己所学知识应用于实际运用中,检验自己综合素质与实践能力。
本文对典型零件的数控编程进行了深入研究,结合数控加工的特点,主要完成了下列工作:
对典型轴类零件数控加工工艺的分析,机床的选择,刀具与切削量的选择,工件的定位,加工顺序和加工路线的确定,对零件进行编程,给出了对于典型零件数控加工工艺分析的方法。
1.1本文背景
经过一个学期紧张而又充实的学习,我们完成了《数控编程》一书的学习。
对数控加工技术有了了解,特别是在实训大楼数控机床和加工中心得到了具体的实践。
但课堂的理论知识运用并不能在一次短短的实训中完全体现,因此为了加深对这门学科的了解,同时巩固所学的知识,这次我们通过考核的方式,对数控技术进行一次独立性的,实践性的操作,希望能对我们的技能有巨大的帮助。
1.1.1数控技术在当前工业中的应用与地位
随着我工业化进程的加速、产业结构的调整和升级,数控技术在现在企业中广泛应用,是制造业朝着数字化的方向迈进。
同时,经济发展对高素质技能人才的需求不断上升,急需一批熟练掌握数控技术的应用型人才。
现代数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物,是典型的的机电一体化产品,是完全新型的自动化机床。
在机械产品的性能、结构、形状和材料的不断改进,精度不断提高,生产类型有大批大量生产向多品种小批量生产转化。
因此,对零件加工质量和精度的要求越来越高。
要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性,而且要求加工过程实现自动化,但这种设备的一次性投资费用大,生产准备时间长,不适用于频繁改型和多种产品的生产,同时,也与精度要求较高、零件形状复杂的宇航、船舶等其他国防工业的要求不相适应,数控机床就是在这种情况下发展起来的一种自动化机床。
数控技术已成为先进制造技术的核心,是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。
实用的高速加工技术跟随引进的先进数控自动生产线、刀具(工具)、数控机床(设备),在机械制造业得到广泛应用,数控装备的整体水平也逐渐成为一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱标志。
我国只有采取有效的竞争战略对策,实施切实可行的竞争方案,通过信息化系统不断提升企业的自主创新能力、管理水平和服务质量,坚持培育长期的、可持续发展的核心竞争能力,才能使我国的机械制造企业在国际化竞争中永远立于不败之地!
1.2目的与意义
在这次作业的目的不仅是一次期末的测试,他同时也是对学习的加深,让我们更加了解数控知识,使我们对数控的了解不仅停留在仅仅是知识点的层面,让我们了解了,加工零件的需要,和数控编程时的要求,让我们更好的接触和了解它,再加上上阶段的接触机床,观看了机床的运动过程,是我们可以了解集成的加工路线,可以在脑海中想象他的加工,这对我们未来的操作有很大的帮助。
虽然这是作业性质的一次论文写作但它的意义在于我们对这种方式的熟悉,是我们在下次遇到是可以更快的进入状态,让我们逐渐培养自己思考,动手,仔细认真对我态度,这一切都对我们有益。
1.3本文主要工作内容
本文的主要内容为,一个数控车床加工,一个数控加工中心加工,具体内容为,材料分析,夹装方案,刀具选择,切削用量,车床运行原理,加工原理,包括零件的具体的零件图,和模拟图。
工作内容为,阅读材料精心选着零件,进行修改,计算加工的刀具选择,装夹方案选择,计算车床刀具的运行路线,写出程序,并进行模拟。
2数控车削加工工艺设计
2.1引言
数控加工工艺与编程是数控技术应用专业和机电类专业的主要专业必修知之一。
通过学习及有关教学环节的配合,掌握数控加工工艺及程序编制的基本知识和基本理论;学会选择机床、道具、夹具及零件表面的加工方法;掌握数控加工工艺及编程的能力;同时,还能分析解决生产中一般工艺问题。
其主要内容有:
根据图纸分析零件的加工要求及其合理性;确定工件在数控车床上的装夹方式;各表面的加工顺序、刀具的进给路线以及刀具、夹具和切削用量的选择等。
2.2任务
2.2.1图纸(详见附录一)
2.2.2分析
这是一个典型的轴类零件,主要加工面有内外圆柱面、外圆锥面、内外螺纹、半椭圆面和圆弧面的加工。
2.3工艺设计
2.3.1工艺分析
根据零件图样可知该零件材料为45号钢,零件加工完毕后的最终尺寸长为97mm,最大直径46mm。
根据这些尺寸可以确定,其毛坯尺寸为Φ50mm×100mm。
零件工艺路线
序号
工序内容
1
用一号刀进行G71毛坯固定循环,粗加工零件2右端外轮廓(椭圆除外)
2
用二号刀进行G70固定循环,精加工零件2右端外轮廓(椭圆除外)
3
粗加工椭圆
4
精加工椭圆至最终尺寸
5
掉头夹Φ36mm×17mm,用一号刀进行G71粗加工零件2左端外形
6
用2号刀进行G70精加工件左端外形之最终尺寸
7
用3号刀车Φ40mm×5mm外圆的槽
8
暂停,用Φ20mm麻花钻钻一个Φ20mm×35mm的盲孔
9
用4号刀进行G71毛坯固定循环,粗加工件左端内孔
10
用5号刀进行G70固定循环,精加工两件左端内孔至尺寸
11
用6号刀车Φ25mm×4mm的内槽
12
用7号刀进行G76螺纹符合循环加工,M24×1.5内螺纹
加工路线为A-B-C-D-E-F-G,如图所示
各基点坐标值:
A(X0.0,Z0.0)
E(X43.0,Z-46.0)
B(X26.0,Z-19.0)
F(X45.992,Z-47.5)
C(X35.988,Z-29.0)
G(X45.992,Z-52)
D(X35.988,Z-46.0)
零件掉头,继续加工,加工路线如图
各基点坐标值
A(X32.0,Z0.0)
E(X40.0,Z-25.0)
B(X33.992,Z-1)
F(X40.0,Z-35.0)
C(X33.992,Z-5.2)
G(X40.0,Z-45.0)
D(X45.99,Z-15.0)
H(X45.99,Z-45.0)
左端内孔走刀路线
各基点坐标值
A(X26.5,Z0.0)
B(X22.5,Z-2.0)
C(X22.5,Z-22.0)
D(X22.01,Z-22.0)
E(X22.01,Z-32.05)
主轴转速计算公式:
n=1000v/(πD)
v------切削速度,m/s;
D------刀具直径,mm。
进给速度计算公式:
F=f×Z×N(mm/min)
f------刀具的每齿进给量,mm/r;
Z-----刀具的齿数;
N-----主轴的转速,r/min。
2.3.2机床分析
该零件的主要加工面有内外圆柱面、外圆锥面、内外螺纹、半椭圆面和圆弧面,故选择卧式数控机床即可完成所有面的加工要求,具体说,有粗精车外形、车槽、镗内孔、车内槽、车内螺纹等。
选择国产CKG6132型卧式数控车床即可。
该床规格为Φ460×500mm,X轴行程为225mm,Z轴行程为600mm,尾座体行程380mm,推力为9000N,主轴转速范围为30~4000r/min。
X/Z定位精度和重复定位精度分别为0.005mm和0.003mm.刀架容量为7把。
数控系统为FANUCOi。
2.3.4刀具与切削用量分析
刀片的形状主要依据被加工工件的表面形状、切削方法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素而定。
零件所需要的刀具主要有外圆粗、精车刀,内孔粗、精车刀,内螺纹车刀,内、外切槽刀等。
刀具切削参数表
刀具号
加工内容
刀具规格
主轴转速/(r/min)
进给速度
类型
材料
T0101
粗加工外轮廓
菱形刀片
硬质合金
800
150mm/min
T0202
精加工外轮廓
1200
80mm/min
T0303
车槽
5mm刃宽外车槽刀
400
40mm/min
T0404
粗镗内轮廓
内孔镗刀
800
100mm/min
T0505
精镗内轮廓
内孔镗刀
1000
80mm/min
T0606
车内槽
2.5mm刃宽内车槽刀
400
25mm/min
T0707
车M24×1.5内螺纹
60°内螺纹车刀
600
1.5/mm/r
2.3.5夹具分析
车床夹具是指安装在机床上,用以装加工件或引导刀具,使工件和刀具具有正确的相互位置关系的装置。
数控车床上所使用的通用夹具为三爪自定心卡盘,这种夹具具有装夹简单、夹持范围答、装夹速度快、能满足车槽等一般常见的加工和自动定心的特点。
因此,选择三爪自定心卡盘作为全程加工的夹具
2.3.6数控程序设计
右端外轮廓的程序
N10
T0101
N20
G90G00X100.0Z100.0
N30
S800M03
N40
G00X51.0Z2.0
N50
G71U1.0R0.5
N60
G71P70Q130U0.5W0.1F150
N70
G01X25.0F80
N80
Z-19.0
N90
X35.988Z-29.0
N100
Z-46.0
N110
X43.0
N120
X45.992Z-47.5
N130
Z-52.0
N140
G00X100.0
N150
Z100.0
N160
T0202
N170
S1200M03
N180
G00X51.0Z2.0
N190
G70P70Q130
N200
G00X100.0Z100.0
N210
S800M03F150
N220
G00X27.0Z2.0
N230
#150=26.0
N240
IF[#150LT1]GOTO280
N250
M98P0003
N260
#150=#150-2
N270
GOTO240
N280
G0X32Z2
N290
S1200M03F80
N300
#150=0
N310
M98P0003
N320
G00X100.0Z100.0
N330
M05
N340
M30
椭圆加工程序
N10
#101=20.0
N20
#102=13.0
N30
#103=20.0
N40
IF[#103LT0.5]GOTO100
N50
#104=SQR[#101*#101-#103*#103]
N60
#105=13*#104/20
N70
G01X[2*#105+#105]Z[#103-20]
N80
#103=#103-0.5
N90
GOTO40
N100
G00U2.0Z2.0
N110
M99
左端外轮廓程序
N10
T0101
N20
G0X100.0Z100.0
N30
S800M03
N40
G00X51.0Z2.0
N50
G71U1.0R1.0
N60
G71P70Q110U0.5W0.1F150
N70
G01X32.0
N80
Z0.0
N90
X33.992Z-1.0
N100
G01Z-5.2
N110
G02X4599Z-15.0R11.0
N120
G01Z-45.0
N130
G00X100.0Z100.0
N140
T0202
N150
S1200M03F80
N160
G00X51.0Z2.0
N170
G70P60Q110
N180
G00X100.0Z100.0
N190
T0303
N200
S600M03F25
N210
G00X48.0Z-10.0
N220
M98P0006L3
N230
G00X100.0
N240
Z100.0
N250
M05
N260
M30
零件内孔加工编程程序
N10
T0404
N20
G00X10.00Z100.0
N30
S800M03
N40
G00X20.0Z2.0
N50
G71U1.0R0.5
N60
G71P70Q130U-0.5W0.1F100
N70
G01X24.0F80
N80
Z0.0
N90
X22.5Z-2.0
N100
Z-22.0
N110
X22.01
N120
Z-32.025
N130
X19.0
N140
G00X100.0Z100.0
N150
T0505
N160
S1200M03
N170
G00X26.0Z1.0
N180
G70P70Q130
N190
G00X100.0Z100.0
N200
T0606
N210
S600M03F25
N220
G00X20.0Z5.0
N230
G01Z-22.0
N240
X25.0
N250
G04P300
N260
G01X20.0
N270
Z-20.5
N280
X25.0
N290
G04P300
N300
G01X20.0
N310
Z2.0
N320
G00X100.0Z100.0
N330
T0505S1000M03
N340
G00X21.0Z2.0
N350
G76P10160Q80R0.1
N360
G76X24.05Z-19R0P930Q350F1.5
N370
G00Z100.0
N380
X100.0
N390
M05
N400
M30
加工零件外槽编程程序
N10
G00W-10.0
N20
G01X40.0
N30
G04P300
N40
G01X48.0
N50
M99
2.3.7宇龙或者斯沃仿真
2.4本章小结
本章主要研究了数控机床在轴类零件的操作过程,如何使用以及使用过程中出现问题时的处理,建立了全面而又系统的理论及实践体系,提出了对车床的选择刀具的选择以及装夹方案,分析了零件在加工过程中可能出现以及出现的问题及其数控编程程序,给出了详细的解答及作业过程,定义了图纸轴类零件的仿真模型,在整个作业过程中取得了成功。
3数控加工中心工艺设计
3.1引言
数控机床是按照事先编制好的数控加工程序自动地对工件进行加工的高效自动化设备。
为了能充分发挥、利用数控机床的各种功能,是数控机床能安全、可靠、高效地工作,在这里选择了一件最适宜在数控机床加工的零件,进行数控加工工艺分析、数控刀具及其切削参数的选择、工件装夹方式与数控加工夹具的编制等。
3.2任务
3.2.1图纸(见附录二)
3.2.2分析
所选零件属于板类零件,二维加工,而且内外轮廓表面的几何要素都是由直线和圆弧组成的,故采用手工编程凡是夹克完成全部数控编程的实际效果,在这里还采用了数控仿真技术来及时校验整个程序的加工效果。
3.3工艺设计
3.3.1工艺分析
数控加工图反映的是零件在加工过程中所经历的工序过程
各腔基点坐标
A点
(0,0)
B点
(8.000,-12.000)
C点
(20.000,0)
D点
(39.723,28.185)
E点
(28.185,39.723)
F点
(-28.185,39.723)
G点
(-39.723,28.185)
H点
(-39.723,-28.185)
I点
(-28.185,-39.723)
J点
(28.185,-39.723)
K点
(39.723,-28.185)
L点
(8.000,12.000)
外轮廓各基点坐标
M点
(0,60)
N点
(25,50)
O点
(-25,50)
P点
(20,50)
Q点
(-20,50)
R点
(15,50)
S点
(-15,50)
T点
(10,50)
U点
(-10,50)
钻孔坐标
A点
(36.641,36.641)
B点
(-36.641,36.641)
C点
(-36.641,-36.641)
D点
(36.641,-36.641)
机床加工工艺流程
序号
工艺路线
1
用Φ10mm的键槽铣刀粗铣零件内腔,加工路线为:
A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-K-L-A
2
用Φ10mm的键槽铣刀粗铣外轮廓
3
用Φ10mm立铣刀精铣零件的内腔,加工路线为:
A-B-C-D-E-F-G-H-I-J-K-L-A
4
用Φ10mm立铣刀精铣零件的外轮廓
5
用中心钻对4×Φ10mm的通孔进行打眼
6
用Φ9mm的钻头钻4×Φ10mm的通孔
7
用Φ10mm的铰刀铰4×Φ10mm的通孔π
3.3.2机床分析
所选零件属于板类零件,二维加工,而且内外轮廓表面的几何要素都是由直线和圆弧组成的,故采用手工编程凡是夹克完成全部数控编程的实际效果,
3.3.4刀具与切削用量分析
由于该工件的材料为45号钢,切削性能尚好,选用高速钢为材质的刀具进行切削可以满足此零件的的加工工艺要求。
通过详细计算,型腔中最小的尺寸为10.3mm
故选用Φ10mm的键槽铣刀作为粗加工、选用Φ10mm的立铣刀作为精加工内外轮廓只用,这样可以提高加工速率。
刀具及切削参数
刀具规格
加工内容
长度补偿
半径补偿
主轴转速
经济速度
Φ10mm的键槽铣刀
粗加工内外轮廓
H01
D01=5.2
500
80
Φ10mm的立铣刀
精加工内外轮廓
H02
测量、修正刀补值
800
50
Φ3mm的中心钻
给四个孔打中心孔
H03
1000
50
Φ9.9mm的直柄麻花钻
给四个孔粗钻孔
H04
550
80
Φ10mm的机用铰刀
给四个孔精铰孔
H05
300
40
3.3.5夹具分析
由于该零件毛坯选用的是一长方体形,而且六个表面皆已加工到位,故选用平口钳进行装夹,使其固定钳口侧与数控机床的X轴一致。
并在其内侧用两块平行垫铁工件垫起,保证工件上表面平行就可以用平口钳夹紧,满足加工要求。
3.3.6数控程序设计
%
01000
T10M98P1001
G54G90G17G00X0.0Y0.0
G43H01Z50.M08
M03S800
Z5.0
G01Z-4.8F50
M98P1003
T02M98P1001
G43H02Z50.0M08
M03S1000
Z5.0
G01Z-5.0F50
M98P1002
G00X0.0Y60.0
M98P0003
G00Z100.0
T03M98P1001
G54G90G17G00X0.0Y0.0
G43H03Z50.0M08
M03S1000
G99G90G81X36.641Y36.641Z-4.0R5.0F50
X-36.641
Y-36.641
%
X36.641
G00Z100.0T04M98P1001
G54G90G17G00X0.0Y0.0
G43H04Z50.0M08
M03S600
G99G90G81X36.641Y36.641Z-24.0R5.0F50
X-36.641
Y-36.641
X36.641
G00Z100.0
T05M98P1001
G54G90G17G00X0.0Y0.0
G43H05Z5.0M08
M03S300
G99G90G81X36.641Y36.641Z-24.0R5.0F50
X-36.641
Y-36.641
X36.641
G00Z100.0
T05M98P1001
G54G90G17G00X0.0Y0.0
G43H05Z50.0M08
M03S300
G99G90G81X36.641Y36.641Z-24.0R5.0F50
X-36.641
Y-36.641
X36.641
G00Z100.0
M05
M30
01001
M05
M09
G80G40
G91G28Z0.0
G49
M06
M99
01002
G41G01X8.0Y-12.0D01F50
G03X20.0Y0.0R12.0
G02X39.723Y28.185R30.0
G03X28.185Y39.723R-9.0
G02X-28.185Y39.723R30.0
G03X-39.723Y28.185R-9.0
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