弧形零件數(shù)控加工自動編程1

1、江西航空職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計說明書論文課題名稱：弧形面零件數(shù)控加工自動編程 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 班 級 071152 學 生 姓 名 朱志遠 指 導(dǎo) 教 師 徐劍鋒 指導(dǎo)教師技術(shù)職稱 講師 20009 年 11 月 23 日弧形面零件數(shù)控加工自動編程 朱志遠指導(dǎo)老師：徐劍鋒(江西航空職業(yè)技術(shù)學院 數(shù)控技術(shù)專業(yè) 071152班)摘要：在銑床中，弧形零件是一種很普通而又難以加工到高精度的零件，特別是對于精度高、品種多且批量少的加工就更加困難。運用數(shù)控CNC加工雖然容易很多 ，但人工編程需要根據(jù)不同的加工路線，把加工零件的全部工藝過程編寫成程序清單。人工編程容易出過失且效率低，假設(shè)在Mastercam

2、9. 0中進行數(shù)控CNC編程，那么可以明顯提高編程效率和編程質(zhì)量。尤其是在復(fù)雜輪廓的編程中，更能發(fā)揮其優(yōu)勢。下面的畢業(yè)設(shè)計零件的數(shù)控加工來具體介紹弧形零件在Mastercam -Lathe9. 0中的數(shù)控編程方法?；⌒蚊媪慵?shù)控加工自動編程這個課題主要包括Mastercam簡介，中國數(shù)控技術(shù)的開展，零件工藝分析與設(shè)計，實體建模，加工，仿真校驗等幾個局部。Abstract：In the milling machine, the arc-shaped part is a very common but difficult to processing to high-precision parts,

3、 especially for high precision, variety and small batch processing is even more difficult. Although the use of numerical control CNC machining much easier, but the manual programming required depending on the processing line, processing of all the parts into a program to prepare the list of processe

4、s. Manual programming easy to go wrong and inefficient, if Mastercam9. 0 conducted NC CNC programming, you can significantly improve the quality of programming efficiency and programming. Especially in the complex contours of the programming, can give full play to their strengths. The following comp

5、onents of the NC Graduation Project process to introduce a specific curved part in the Mastercam-Lathe9. 0 in the NC programming method. Curved surface parts NC automatic programming this topic include Mastercam profile, Chinas CNC technology, part process analysis and design, solid modeling, proces

6、sing, simulation, verification, and several other parts.關(guān)鍵字：astercam; 弧形零件；建模；自動編程；數(shù)控技術(shù)Keyword: Mastercam; arc-shaped parts; modeling; automatic programming; CNC Technology目錄第1章 數(shù)控技術(shù)一、中國數(shù)控系統(tǒng)開展史二、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工中心機床根底知識1、坐標系/對刀點/換刀點 2、常用根本指令 3、編程方式對刀. 刀具長度補償設(shè)置. 刀具半徑補償設(shè)置第2章 零件分析一、零件特性二、工藝分析三、選刀第3章 數(shù)控編程和實體加工一

7、、實體建模二、零件加工程序 二、實體加工三. 仿真校驗后零件圖致謝參考文獻第一章：數(shù)控技術(shù)一，我國數(shù)控系統(tǒng)的開展史 1.我國從1958年起，由一批科研院所，高等學校和少數(shù)機床廠起步進行數(shù)控系統(tǒng)的研制和開發(fā)。由于受到當時國產(chǎn)電子元器件水平低，部門經(jīng)濟等的制約，未能取得較大的開展。 2.在改革開放后，我國數(shù)控技術(shù)才逐步取得實質(zhì)性的開展。經(jīng)過“六五(8185年)的引進國外技術(shù)，“七五(8690年)的消化吸收和“八五(91一-95年)國家組織的科技攻關(guān)，才使得我國的數(shù)控技術(shù)有了質(zhì)的飛躍，當時通過國家攻關(guān)驗收和鑒定的產(chǎn)品包括北京珠峰公司的中華I型，華中數(shù)控公司的華中I型和沈陽高檔數(shù)控國家工程研究中心的藍

8、天I型，以及其他通過“國家機床質(zhì)量監(jiān)督測試中心測試合格的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)如南京四開公司的產(chǎn)品。 3.我國數(shù)控機床制造業(yè)在80年代曾有過高速開展的階段，許多機床廠從傳統(tǒng)產(chǎn)品實現(xiàn)向數(shù)控化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)型。但總的來說，技術(shù)水平不高，質(zhì)量不佳，所以在90年代初期面臨國家經(jīng)濟由方案性經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)移調(diào)整，經(jīng)歷了幾年最困難的蕭條時期，那時生產(chǎn)能力降到50%，庫存超過4個月。從1 9 9 5年“九五以后國家從擴大內(nèi)需啟動機床市場，加強限制進口數(shù)控設(shè)備的審批，投資重點支持關(guān)鍵數(shù)控系統(tǒng)、設(shè)備、技術(shù)攻關(guān)，對數(shù)控設(shè)備生產(chǎn)起到了很大的促進作用，尤其是在1 9 9 9年以后，國家向國防工業(yè)及關(guān)鍵民用工業(yè)部門投入大量技改資金，使

9、數(shù)控設(shè)備制造市場一派繁榮 4為改變這種現(xiàn)狀，我們必須深刻理解和認真落實“科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力的偉大論斷，大力加強數(shù)控領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，努力研究具有中國特色的實用的先進數(shù)控技術(shù)，逐步建立自己獨立的、先進的技術(shù)體系。在此根底上大力開展符合中國國情的數(shù)控產(chǎn)品，從而形成從數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控功能部件到種類齊全的數(shù)控機床整機的完整的產(chǎn)業(yè)體系。這樣，才不會被國外牽著鼻子，永遠受別人的制約，才有可能用先進、實用的數(shù)控產(chǎn)品去收復(fù)國內(nèi)市場，翻開國際市場，使中國的數(shù)控技術(shù)和數(shù)控產(chǎn)業(yè)在21世紀走在世界的前列。在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的開展亦得到了高度重視，近年來取得了相當大的進步。特別是在通用微機數(shù)控領(lǐng)域，以PC平臺為根底的

10、國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)開展方面亦存在不少問題，特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新世紀到來時，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)開展的道路，從整體上全面邁入世界先進行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。 為完成此任務(wù)，首先必須確立符合中國國情的開展道路。為此，本文從總體戰(zhàn)略和技術(shù)路線兩個層次及數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、數(shù)控整機等幾個具體方面探討了新世紀的開展途徑。二. FANUC數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控加工中心機床根底知識在這一節(jié)中我們了解FANUC數(shù)控加工中心作的一些根底知

11、識。由于內(nèi)容的要求，我們只作簡要的講解。1.坐標系/對刀點/換刀點坐標系：主要坐標系分為機床坐標系和工件坐標系，前者由廠家設(shè)定，工件坐標系：又叫編程坐標系，用來確定工件各要素的位置。刀點：主要分為對刀點和換刀點，前者刀具相對工件運動的起點又叫程序起點或起刀點。后者是換刀的位置點，在加工中心有換刀的程序，在加工零件的時候，我們只要調(diào)刀就可以執(zhí)行。2.常用根本指令在校徽的加工過程中，我們要用到這些根本指令：進給功能字F用于指定切削的進給速度。主軸轉(zhuǎn)速功能字S用于指定主軸轉(zhuǎn)速。 刀具功能字T用于指定加工時所用刀具的編號。輔助功能字M用于指定數(shù)控機床輔助裝置的開關(guān)動作。準備功能G指令，用于刀具的運動路

12、線 。如下表1.1是G代碼表。表1.1G功能字含義表FANUCOM系統(tǒng)G00 快速移動點定位 G70 粗加工循環(huán)G01 直線插補 G71 外圓粗切循環(huán)G02 順時針圓弧插補 G72 端面粗切循環(huán)G03 逆時針圓弧插補 G73 封閉切削循環(huán)G04 暫停 G74 深孔鉆循環(huán)G17 XY平面選擇 G75 外徑切槽循環(huán)G18 ZX平面選擇 G76 復(fù)合螺紋切削循環(huán)G19 YZ平面選擇 G80 撤消固定循環(huán)G32 螺紋切削 G81 定點鉆孔循環(huán)G40 刀具補償注銷 G90 絕對值編程G41 刀具半徑補償左 G91 增量值編程G42 刀具半徑補償右 G92 螺紋切削循環(huán)G43 刀具長度補償正 G94 每分

13、鐘進給量G44 刀具長度補償負 G95 每轉(zhuǎn)進給量G49 刀具長度補償注銷 G96 恒線速控制G50 主軸最高轉(zhuǎn)速限制 G97 恒線速取消G54G59 加工坐標系設(shè)定 G98 返回起始平面GG65 用戶宏指令 G99 返回R平面3編程方式在編程的過程中，有兩種編程方式：一種是手工編程；另一種是數(shù)控自動編程，自動數(shù)控編程又分為：圖形數(shù)控自動變成、語言數(shù)控自動編程和語音數(shù)控自動編程三種。手工編程的特點是消耗時間長，容易出現(xiàn)錯誤，無法勝任復(fù)雜形狀零件的編程。國外資料統(tǒng)計，手工編程時間與機床實際加工時間平均比是30/1。20%30%機床不能開動的原因是由于手工編程的時間較長引起的。在這節(jié)我們以FANU

14、C系統(tǒng)的編程知識來講解，在這個設(shè)計中，我們是以圖形數(shù)控自動編程來展開的。 手工編程過程總結(jié)：程序的輸入：翻開程序保護鎖，按下PROG鍵 ，方式開關(guān)選擇到編輯狀態(tài) ，DIR檢查內(nèi)存占用情況，輸入OXXXX，按INSERT鍵報警的話，說明該文件名存，按RESET復(fù)位，重新輸入文件名。當我們建立了文件名后，文件名要單獨占一行，每行的結(jié)束要用“；按EOB，在按INSERT插入，如果順序號沒有出來，我們可以把順序號的功能翻開按OFFSET SETTING鍵，選擇SETTING，移動光標鍵，下面有個順序號，參數(shù)是“0，說明沒有順序號，所以我們將它改為“1，打如INPUT，注意只有在MDI方式下才能改參數(shù)，

15、否那么要報警，進行程序的輸入。程序比擬長的時候，我們可以將程序號的間隔調(diào)小，操作如下：MDI方式下按OFFSET SETTING鍵，按PAGE，找到“10所在的參數(shù)號，將“10改為“5，按INPUT鍵。程序輸入完后，我們可以進行程序的修改：替換在鍵盤緩沖區(qū)輸入要替換的字符，按下ALTER鍵，刪除刪除單個字符，光標移動到要刪除的字符按DELETE；刪除一段，將光標移動到要刪除的那一段上，程序輸入完了后鎖上。程序的檢索，例如檢索O313按下面步驟進行操作方式在編輯狀態(tài)下按PRGRM進入程序畫面輸入查找的程序號O313按箭頭向下的光標鍵找O313程序號。程序的刪除，例如刪除O313按下面步驟進行：操

16、作方式在編輯狀態(tài)下翻開程序保護鎖按PRGRM進入程序畫面輸入刪除的程序號O313按箭頭向下的光標鍵找O313程序號鍵入刪除的程序號O313按DELET操作完畢、鎖上程序保護鎖按功能軟件上的LID查看O313程序是否在程序例表中。4對刀對刀的方法直接影響工件的加工精度。所以對于不同的加工零件，我們要選擇不同的對刀方法。X和Y向?qū)Φ?，對于圓柱孔或圓柱面零件時：1我們采用杠桿百分表或千分表對刀，這種對刀方法精度高，但是比擬麻煩。2采用尋邊器對刀，對于精度不太高，比擬直觀。X和Y向?qū)Φ?，當對刀點為互相垂直直線的交點時：1采用刀具試切對刀。2采用尋邊器對刀，精度高。在Z向?qū)Φ叮琙向?qū)Φ稊?shù)據(jù)與刀具在刀柄上

17、的裝夾長度及工件坐標系的Z向零點位置有關(guān)，它確定工件坐標系的零點在機床坐標系中的位置。加工中心采用長度補償來做。為了損傷工件外表，在本設(shè)計中我們采用采用對刀桿對刀。移動機床將刀桿分別從X、Y慢慢靠近工件，假設(shè)X方向顯示的是X1，Y方向顯示的是Y1。再反方向得到X2，Y2那么分別記下此數(shù)據(jù)。我們采用G54坐標系，記下X、Y的值，按POS鍵，輸入到G54坐標系中。程序原點X、Y的計算方法如下：X=X1X2/2 Y=Y1Y2/2Z軸偏值：將株洲移動到工件的上外表，并與工件有微量的切削，紀錄此值。按SYSTEMSFF/SET偏值，把Z軸的工件坐標值輸入到對應(yīng)的刀號的刀偏表長度補償中。把計算的結(jié)果輸入工

18、件偏置畫面中的G54中。5刀具長度補償設(shè)置加工中心上使用的刀具很多，每把刀具的長度和到 Z 坐標零點的距離都不相同， 這些距離的差值就是刀具的長度補償值，在加工時要分別進行設(shè)置，并記錄在刀具明細表中，以供機床操作人員使用。一般有兩種方法： 1、機內(nèi)設(shè)置 這種方法不用事先測量每把刀具的長度，而是將所有刀具放入刀庫中后，采用 Z 向設(shè)定器依次確定每把刀具在機床坐標系中的位置，具體設(shè)定方法又分兩種。 1 第一種方法 將其中的一把刀具作為標準刀具，找出其它刀具與標準刀具的差值，作為長度補償值。具體操作步驟如下： 將所有刀具放入刀庫，利用 Z 向設(shè)定器確定每把刀具到工件坐標系 Z 向零點的距離，如圖 1

19、.1所示的 A 、 B 、 C ，并記錄下來； 選擇其中一把最長或最短、與工件距離最小或最大的刀具作為基準刀，如圖 5-2 中的 T03 或 T01 ，將其對刀值 C 或 A 作為工件坐標系的 Z 值，此時 H03=0 ； 確定其它刀具相對基準刀的長度補償值，即 H01= C-A ， H02= C-B ，正負號由程序中的 G43 或 G44 來確定。 將獲得的刀具長度補償值對應(yīng)刀具和刀具號輸入到機床中。圖1.16刀具半徑補償設(shè)置 進入刀具補償值的設(shè)定頁面，移動光標至輸入值的位置，根據(jù)編程指定的刀具，鍵入刀具半徑補償值，按 INPUT 鍵完成刀具半徑補償值的設(shè)定。操作如下：按SYSTEMSFF/

20、SET輸入刀具的半徑補償值。第二章：零件分析零件特性由圖紙可知零件是由外輪廓，槽，以及孔，螺紋孔等組成。其中角上三個突臺，半圓形突臺等尺寸要求很低，外表粗糙度要求也不高，按技術(shù)要求公差加工，用粗加工半精加工既可滿足加工要求。左上角凹槽中心花槽等精度要求比擬高，外表粗糙度要求也高，必須采用粗，半精，精加工才能滿足要求。左上角直徑10的孔1.5絲的公差要求，精度要求非常高，必須采用鉆擴鉸才能保證。圖形中間直徑36大孔用鏜削加工保證。圖形中的曲面可以用等高加工完成。工藝分析為保證零件各尺寸及各尺寸位置精度，以及提高加工效率，采用一次裝夾，完成全部外輪廓，凹槽，孔，曲面的粗加工。粗加工完后進行淬火加時

21、效處理，淬火加時效處理完后對工件進行找正，然后再一次裝夾完成全部半精、精加工。確定裝夾方案該零件毛坯的外形比擬規(guī)那么，因此選擇精密平口虎鉗進行夾緊。確定定位方案根據(jù)基準重合原那么和基準統(tǒng)一原那么以工件下外表和工件一側(cè)面進行定位，采用適宜墊鐵和虎鉗固定鉗口保證定位?？准庸し桨傅倪x擇孔加工前，為便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔然后再鉆孔。內(nèi)外表的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔外表本身的尺寸精度的粗糙度。對于精度較高，粗糙度Ra值較小的外表，一般不能一次加工到規(guī)定的尺寸，而要劃分加工階段逐步進行。該零件孔系加工方案的選擇如下；孔36H7，選擇“粗銑粗鏜半精鏜精鏜方案；孔10H7，選擇“鉆擴鉸、方案

22、。確定加工順序及走刀路線按照基面先行，先面后孔，先粗后精的原那么確定加工順序詳見下表數(shù)控加工工序卡。數(shù)控機床反向間隙很小，并且具有間隙補償功能，順銑可以提高工件外表粗糙度，同時對工件有一個向下的作用力，使工件不易松動，同時還可以提高刀具壽命，因此數(shù)控機床采用順銑。并且為保證切入切出處沒有接刀痕，最好采用圓弧切入切出，或在工件延長線上切入切出。工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進給速度背吃刀量備注1粗加工內(nèi)腔T180面銑300601自動2粗加工鍵槽T210立銑500805自動3去除殘料T210立銑500805自動4粗加工錐形島嶼T210立銑500805自動5去除殘料T310鍵槽600403自動

23、6精加工錐形島嶼T310鍵槽600405自動7精加工內(nèi)腔T180面銑230600.5自動8精加工鍵槽T410立銑340600.2自動9鉆中心孔T410立銑340600.2自動10粗鏜直徑35.6T410立銑340600.2自動11精鏜直徑36T410立銑340600.2自動12精加工R5圓角T410立銑250020000.1自動13鉆直徑8.6孔T53中心鉆1000503自動14攻M10螺紋T53中心鉆1000503自動15鉆直徑11.5孔T610.3鉆頭6004035自動16擴11.8孔T79.3鉆頭6004035自動17絞直徑12孔T89.7鉆頭6005035自動技術(shù)要求 工序 工序內(nèi)容

24、定位基準 010 粗加工內(nèi)腔 毛胚上外表 020 去除殘料 毛胚上外表 030 粗加工鍵槽 毛胚上外表 040 粗加工R5圓角 毛胚上外表050 粗加工錐形島嶼 毛胚上外表060 精加工內(nèi)腔 毛胚上外表 070 去除殘料 毛胚上外表 080 精加工鍵槽 毛胚上外表 090 精加工R5圓角 毛胚上外表 100 精加工錐形島嶼 毛胚上外表 110 鉆中心孔 毛胚上外表 120 鉆直徑8.6孔 中心孔圓心 130 攻M10螺紋 8.6mm孔 140 鉆直徑11.5孔 中心孔圓心 150 擴11.8孔 中心孔圓心 160 絞直徑12孔 中心孔圓心 170 鉆34孔 中心孔圓心 180 粗鏜直徑35.6

25、 中心孔圓心 190 精鏜直徑36 中心孔圓心零件材料為硬鋁，沒有經(jīng)淬火加時效處理的硬鋁強度和硬度較低，加工時容易出現(xiàn)變形和粘刀等不易于加工的性能，因此在粗加工前先退火，粗加工完后，再進行淬火加時效處理，然后才能半精，精加工。這樣才可以滿足零件的加工要求和使用要求。硬鋁的耐腐蝕性差，通常會在其外表包裹一層純鋁以曾強其耐腐蝕性、第三章：數(shù)控編程和實體加工一.實體建模1.翻開Mastercam軟件，將構(gòu)圖面設(shè)置為T俯視面，畫出二維圖。二：零件加工程序O5133N52 T215 M6G0 G90 G54 X50.345 Y-24.018 S0 M5G43 H0 Z50.Z10.G01 Z-1.9 F

26、1.5Y29.518X9.345Y-29.482X50.345Y-24.018X50.363 Y-22.906X50.381 Y-21.793X50.399 Y-20.679X50.417 Y-19.564X50.435 Y-18.448X50.453 Y-17.331X50.471 Y-16.212X50.489 Y-15.093X50.507 Y-13.972X50.525 Y-12.851X50.543 Y-11.728X50.561 Y-10.604X50.579 Y-9.479X50.597 Y-8.352X50.614 Y-7.225X50.632 Y-6.097N78 X50.6

27、5 Y-4.967X50.668 Y-3.836X50.686 Y-2.704X50.704 Y-1.571X50.722 Y-.437X50.74 Y.698X50.758 Y1.834X50.776 Y2.972X50.794 Y4.11X50.812 Y5.2583 Y6.39848 Y7.532X50.866 Y8.675X50.884 Y9.82X50.902 Y10.965Y12.108X50.869 Y13.229X50.819 Y14.323X50.765 Y15.418X50.71 Y16.517.N4215 X-40.658 Y-.524 Z-1.117X-39.82 Y-

28、.553 Z-.616X-38.937 Y-.584 Z-.265X-38.044 Y-.615 Z-.063X-37.176 Y-.645 Z0.X-37.165 Y-.314X-38.034 Y-.299 Z-.063X-38.927 Y-.283 Z-.265X-39.811 Y-.268 Z-.616X-40.65 Y-.253 Z-1.117X-41.406 Y-.24 Z-1.757X-41.529 Y-.238 Z-1.885X-41.649 Y-.236 Z-2.016X-41.765 Y-.234 Z-2.15X-41.876 Y-.232 Z-2.287X-41.983 Y

29、-.23 Z-2.428X-42.086 Y-.228 Z-2.571X-42.184 Y-.226 Z-2.717X-42.278 Y-.225 Z-2.865X-42.367 Y-.223 Z-3.015X-42.452 Y-.222 Z-3.167X-42.606 Y-.219 Z-3.477X-42.676 Y-.218 Z-3.634X-42.741 Y-.217 Z-3.791X-42.801 Y-.215 Z-3.95X-42.856 Z-4.109X-42.907 Y-.214 Z-4.269X-42.953 Y-.213 Z-4.429X-42.994 Y-.212 Z-4.

30、589X-43.03 Y-.211 Z-4.749X-43.062 Z-4.908X-43.089 Y-.21 Z-5.067X-43.112 Z-5.225X-43.13 Z-5.383X-43.144 Z-5.539X-43.154 Y-.209 Z-5.694X-43.16 Z-5.848X-43.162 Z-5.983G01 Z-4.983Z-2.983M5G91 G28 Z0.G28 X0. Y0.M30三：實體加工1.挖槽，挖槽深度10 采取Endmill1 號刀 刀具直徑為6 加工方向為順銑 切削方向為為依外形環(huán)切 2.曲面粗加工 FLAT ENDMILL 刀具直徑為6 封閉式輪廓方向為順銑 開放式輪廓方向為雙向 兩區(qū)段間的路徑過渡方式為打斷 3.曲面精加工 FLAT ENDMILL 刀具直徑為6 切削方式為雙向 截斷方向的控制距離為0.5 刀的整體誤差為0.025 4.挖鍵槽 挖槽方式為標準挖槽 挖槽深度為10 加工方向順銑 最大粗切深度2.0精修次數(shù)1 精修步進量0.5 刀具在轉(zhuǎn)角處不走圓角 5.挖槽 標準挖槽加工形式 深度為10 加工方向為