機(jī)床數(shù)控課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)床數(shù)控課程設(shè)計(jì)目錄1前言22零件的數(shù)控工藝分析32.1零件圖的分析 32.2確定數(shù)控加工工藝 32.3刀具和切削用量的選擇 52.4零件的裝夾及夾具的選擇63數(shù)控加工程序的編制73.1程序原點(diǎn)的設(shè)置 73.2對(duì)刀方法和設(shè)置 73.3數(shù)值計(jì)算73.4編制程序 74仿真過程和結(jié)果84數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介84.2仿真過程 94.3仿真結(jié)果 155總結(jié)176致謝18參考文獻(xiàn)19中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書1前言數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務(wù)是計(jì)算加工走刀中 的刀位點(diǎn)（cutterlocationpoint簡(jiǎn)稱CL點(diǎn)）。刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線與刀具表面的交點(diǎn), 多軸加工中還

2、要給出刀軸矢量。在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，首先應(yīng)由工藝人員對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工 藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控機(jī)床上加工 零件時(shí)，也必需對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，同時(shí)要將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等, 按規(guī)定的信息格式記錄在控制介質(zhì)上，將此控制介質(zhì)上的信息輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置， 由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。我們將從零件圖樣到制作數(shù)控機(jī)床的控制介質(zhì)并 校核的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡(jiǎn)稱數(shù)控編程。數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟。 理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求的合格零件，同時(shí)應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得 到合理的利

3、用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全可靠及高效地工作。數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加 工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航 空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實(shí)際的強(qiáng)烈需求，國(guó)內(nèi)外都對(duì)數(shù)控編程 技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)是我們機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)數(shù)控方向?qū)W生在學(xué)習(xí)完本科大綱 要求的“數(shù)控編程”“工藝設(shè)計(jì)”及數(shù)控仿真系統(tǒng)加工軟件后進(jìn)行的一次綜合性課程設(shè)計(jì)。本 課程設(shè)計(jì)的目的在于通過編程，并在數(shù)控加工仿真軟件中進(jìn)行仿真，使我們熟悉數(shù)控車床和 數(shù)控銃床編程

4、流程。當(dāng)然，由于水平有限，在設(shè)計(jì)中難免有很多紐:漏，懇請(qǐng)老師指正。2 零件的數(shù)控工藝分析2.1 零件圖的分析該零件表面由圓柱、圓錐以及圓球表面組成，如圖1。其中尺寸精度和表面粗糙度如圖所示。零件材料為 45 鋼，熱處理調(diào)質(zhì)硬度 220-250HBS，為了便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先留 出夾持部分，所以毛坯件選 32mm的棒料，長(zhǎng)度為 100mm。圖 1 零件圖2.2 確定數(shù)控加工工藝以 32mm外圓及右中心孔為工藝基準(zhǔn)，用三爪自定義卡盤夾持 32mm外圓，用機(jī)床尾 座頂尖頂住右中心孔。工步順序：1) 自右向左經(jīng)行外輪廓面加工：粗車車 R5mm圓弧倒角切削螺紋外圓倒角倒角車 20mm外圓車錐面 -

5、車24mm外圓；2) 切槽；3) 車螺紋；中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書表 1 零件的加工工序卡2中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書工裝工步 號(hào)工步內(nèi)容夾具刀具1車外圓三爪卡盤T012切斷零件三爪卡盤T023車螺紋三爪卡盤T03工藝 員張菁 張菁 麟 校對(duì) 麟審定批 準(zhǔn)2.3 刀具和切削用量的選擇根據(jù)要求，選用三把刀具， 1 號(hào)刀具車外圓， 2 號(hào)刀具切槽， 3 號(hào)刀具車螺紋。中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書表 2 刀具選擇及參數(shù)刀號(hào) 刀具名稱規(guī)格用途T01 外圓車刀4545車端面、外輪廓T02 切斷刀 寬4mm切斷零件T03 螺紋車刀 螺距 1.5車螺紋2.4 零件的裝夾及夾具的選擇 裝夾方案可知坯件軸線和左端端面為定位

6、基準(zhǔn)，左端采用三爪自定心卡盤夾緊即可，如 圖 2 所示 。圖 2 三爪自定心卡盤夾具圖中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書3 數(shù)控加工程序的編制3.1 程序原點(diǎn)的設(shè)置程序原點(diǎn)是指程序中的坐標(biāo)原點(diǎn)，即在數(shù)控加工時(shí)，刀具相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)。本次 加工中以右端球面的表面中心 O點(diǎn)為基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點(diǎn)為 O。3.2 對(duì)刀方法和設(shè)置采用 G50 設(shè)定工件坐標(biāo)系時(shí)的對(duì)刀方法：毛坯為 32mm的棒料，欲加工最大直徑為 24mm，總長(zhǎng)為 58.95-59.05mm 的零件。編程 時(shí)采用程序段 G54 T0101 設(shè)定工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系原點(diǎn) O設(shè)在以右端球心 O點(diǎn)。 加工時(shí)采用的 1號(hào)刀具為 45硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀

7、，并作為基準(zhǔn)刀具； 2 號(hào)刀具為硬質(zhì)合金機(jī) 夾切斷刀（如圖 3 所示）?；鶞?zhǔn)刀具刀尖點(diǎn)的起始點(diǎn)為 P。圖 3 刀具示意圖以上操作步驟完成了基準(zhǔn)刀具的對(duì)刀。此時(shí)，若執(zhí)行程序段G54 T0101 后，則 CRT屏幕上的絕對(duì)坐標(biāo)值處顯示基準(zhǔn)刀具刀尖在工作坐標(biāo)系的位置。3.3 數(shù)值計(jì)算起刀點(diǎn)坐標(biāo)（ 0，0）；3.4 編制程序O0077；N010 T0101N020 G00 X40 Z20 S450 M03N030 G71 U1 W1 R10中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書N040 G71 P50 Q180 U0.6 W0.3 D5 F0.3N050 G00 X0 F0.1 S750N060 G01 Z0N070

8、 G03 X10 Z-5 R5N080 G01 X14N090 X16 W-1.0N100 Z-18N110 X14 W-1.0N120 Z-24N130 X18N140 X20 W-1.0N150 Z-29N160 G02 X20 Z-44 R10N170 G01 X24 Z-54N180 Z-59N190 G70 P50 Q180N200 G00 X40 Z20N210 S320N220 T0202N230 G00 X30 Z-24N240 G75 R0.5N250 G75 X10 P1000 F0.1N260 G00 X40N270 Z20N280 T0303N290 G00 X16 Z

9、-3N300 G92 X15.1 Z-20 F2N310 X14.5N320 X13.9N330 X13.5N340 X13.4N350 G00 X40 Z20N360 M05N370 M30中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書4 仿真過程和結(jié)果4.1 數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件簡(jiǎn)介上海宇龍軟件工程有限公司的數(shù)控加工仿真系統(tǒng)是一個(gè)應(yīng)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)于數(shù)控加 工操作技能培訓(xùn)和考核的仿真軟件。該軟件經(jīng)歷了五年多時(shí)間、三十多萬人的大量使用，已 經(jīng)成為較成熟的數(shù)控仿真軟件。本軟件產(chǎn)品正在為我國(guó)當(dāng)前緊缺的數(shù)控操作技術(shù)人員的培養(yǎng) 作出有目共睹的貢獻(xiàn)。本軟件具備對(duì)數(shù)控機(jī)床操作全過程和加工運(yùn)行全環(huán)境仿真的功能?？梢赃M(jìn)行數(shù)控編程的

10、教學(xué)，能夠完成整個(gè)加工操作過程的教學(xué)。使原來需要在數(shù)控設(shè)備上才能完成的大部分教學(xué) 功能可以在這個(gè)虛擬制造環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。 由于大部分的實(shí)訓(xùn)活動(dòng)可以在本仿真系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)， 用本仿真軟件將大大減少在數(shù)控機(jī)床設(shè)備上的資金投入，從而可以加快當(dāng)前緊缺數(shù)控加工操 作技術(shù)人員的培訓(xùn)速度。由于使用仿真軟件，也大大減少工件材料和能源的消耗，從而可以 降低培訓(xùn)成本。由于仿真軟件不存在安全問題，學(xué)員可以大膽地、獨(dú)立地進(jìn)行學(xué)習(xí)和練習(xí)。本軟件中不 僅具有對(duì)學(xué)員編制的數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、具體指出錯(cuò)誤原因的功能，還具有在真實(shí)設(shè)備 上無法實(shí)現(xiàn)的三維測(cè)量功能。這些功能使得學(xué)員可以進(jìn)行自我學(xué)習(xí)，自我檢測(cè)加工零件幾何 形狀的精度，大大

11、降低了教師的工作強(qiáng)度。4.2 仿真過程中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 4 數(shù)控加工仿真選擇機(jī)床示意圖圖 5 “數(shù)控加工仿真系統(tǒng)”軟件界面圖 6 機(jī)床回零中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 7 安裝零件示意圖圖 8 控制零件移動(dòng)示意圖中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖9導(dǎo)入程序示意圖圖 10 輸入數(shù)控程序前后的 CRT界面10中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 11 裝刀具示意圖圖 12 安裝刀具后的機(jī)床11中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 13 對(duì)刀示意圖圖 14 程序 O0009 的輸入12中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 15 加工準(zhǔn)備圖13中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書4.3 仿真結(jié)果14中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書圖 16 最后仿真結(jié)果15中北大學(xué)課

12、程設(shè)計(jì)說明書5 總結(jié)通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控車床系統(tǒng)進(jìn)行程序指令編寫以及應(yīng)用，使自己進(jìn)一步熟悉了工 藝編制過程及數(shù)控基本編程指令基本意義。從以上編寫的程序，我們可以了解到數(shù)控技術(shù)在 生產(chǎn)中的應(yīng)用，熟悉了數(shù)控編程的步驟和方法，基本上掌握了數(shù)控車削零件加工編程，使自 己加深了數(shù)控指令的應(yīng)用和重要性。而且通過本次課程設(shè)計(jì)，基本達(dá)到了對(duì)已修課程熟悉并 加深了基礎(chǔ)知識(shí)的練習(xí)與應(yīng)用能力的基本要求，達(dá)到了大學(xué)教育的目的。16中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書6 致謝通過這次實(shí)踐機(jī)會(huì)，我熟悉了將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)踐中，并且學(xué)會(huì)利用圖書資料及網(wǎng)絡(luò)材料 查詢自己需要的知識(shí)，總體上提高了設(shè)計(jì)能力。本次設(shè)計(jì)是在趙老師的悉心指導(dǎo)下完成

13、的。 她學(xué)識(shí)淵博、工作務(wù)實(shí)、積極進(jìn)取的勇氣和魄力、以及對(duì)學(xué)生從嚴(yán)要求的治學(xué)態(tài)度都深深感 染了我，值得我終身學(xué)習(xí)。她無私的奉獻(xiàn)精神是我畢生學(xué)習(xí)和追求的目標(biāo)。在今后的學(xué)習(xí)和 生活之中，老師的教誨必將激勵(lì)我不斷奮發(fā)向上。同時(shí)也要感謝與我相關(guān)的課題組的同學(xué)，他們?cè)谠O(shè)計(jì)中給了我很大的幫助，和他們的討 論時(shí)常使我豁然開朗，他們給了我很多很好的設(shè)計(jì)建議，使我的設(shè)計(jì)加快了進(jìn)程。在此向所有給予我?guī)椭椭С值睦蠋熀屯瑢W(xué)表示深深的謝意！17中北大學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書參考文獻(xiàn)1 王愛玲. 現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用 . 北京：國(guó)防工業(yè)出版社， 20052 王紹俊 . 機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè) . 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社， 19813 艾興，肖詩綱 . 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)（第三版） . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20044 王先逵. 機(jī)械制造工藝學(xué)（第二版） .北京：清華大學(xué)出版社， 20075 顧京. 數(shù)控加工編程及操作 M. 高等教育出版社 ,20086 李真峰 . 數(shù)控加工工藝 M. 上海交通出版社 ,20047 史明 . 機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè) M. 機(jī)械工業(yè)出版社 ,20048 師漢民