常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx

资源描述

常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx

《常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

常用回转体零件的数控加工工艺和仿真.docx

常用回转体零件的数控加工工艺和仿真

毕业设计（论文）

班级专业数控

题目常用回转体零件的数控加工工艺和仿真

学生姓名

指导教师

2012年6月15日

摘要…………………………………………………………………………………………………4

前言…………………………………………………………………………………………………5

1数控机床的概述………………………………………………………………………6

1.1数控机床的基本组成及工作原理………………………………………6

1.1.1数控机床的基本组成……………………………………………………6

1.1.2数控机床的工作原理……………………………………………………6

1.2数控机床的分类……………………………………………………………6

1.2.1按控制刀具与工件相对运动轨迹扥类…………………………………6

1.2.2按加工方式分类…………………………………………………………7

1.2.3按控制坐标轴分类………………………………………………………7

1.2.4按驱动系统的控制方式分类……………………………………………7

1.3数控机床的应用范围………………………………………………………7

1.4数控机床的特点……………………………………………………………7

2.AutoCAD图样……………………………………………………………………8

2.1工艺分析………………………………………………………………………8

2.2毛坯的形状及尺寸的确…………………………………………………8

2.3切削用量选择………………………………………………………………9

3.FANUC数控车床常用指令介绍………………………………………………10

程序编辑……………………………………………………………………………10

4.圆弧螺纹轴的加工工艺………………………………………………………15

仿真软件模拟……………………………………………………………………15

5.零件精度分析…………………………………………………………………22

5.1误差分析……………………………………………………………………22

5.2测量误差……………………………………………………………………22

5.3计量器具选择………………………………………………………………23

5.4如何减少误差………………………………………………………………23

总结………………………………………………………………………………24

参考文献………………………………………………………………………………25

摘要

数控技术是数字控制（NumericalControl）技术的简称。

它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。

利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。

程序的编辑不同，也导致了加工工序、加工工艺的不同等。

合理的编辑程序可以提高数控车床的加工效率，选择合理的加工路亦是可以事半功倍。

采用数控技术的控制系统称为数控系统（NumericalControlSystem）。

根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。

所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。

关键字：

数控技术；自动化；加工工艺；编辑程序

前言

科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。

他不仅能够提高品质质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的劳动条件，但是采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资，以及较长的生产周期，只有在大批量的生产条件下，才会有显著的经济效益。

随着消费向个性化发展，单件小批量多品种产品占到70%--80%，这类产品的零件一般采用通用机床来加工。

而通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于进一步提高生产率和保证质量。

特别是由曲线、曲面组成的复杂零件，只能借助靠模和仿行机床或者借助画线和样板用手工操作的方法来完成，其加工精度和生产率受到极大影响。

为了解决上述问题，满足多品种、小批量，特别是结构复杂精度要求高的零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的，能够适应产品频繁变化的“柔性”自动化机床。

数控机床才得已产生和发展。

数控技术是数字控制（NumericalControl）技术的简称。

它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。

采用数控技术的控制系统称为数控系统（NumericalControlSystem）。

根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。

所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。

安装有数控系统的机床称为数控机床。

它是数控系统与机床本体的结合体。

数控车床是数控系统与车床本体的结合体；数控铣床是数控系统与铣床本体的结合体。

除此之外还有数控线切割机床和数控加工中心等。

数控机床是具有高附加值的技术密集型产品，是集机械、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种现代技术为一体的高度机电一体化设备。

数控机床的产生使传统的机械加工发生了巨大的变化，这不仅表现在复杂工件的制造成为可能，更表现在采用了数控技术后使生产加工过程真正实现了自动化。

1.数控机床的概述

1.1数控机床的基本组成及工作原理

1.1.1数控机床的基本组成

数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现：

1、根据被加工零件的图样与工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序；2、所编程序指令输入机床数控装置；3、数控装置将程序（代码）进行译码、运算之后，向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，以驱动机床的各运动部件，并控制所需的辅助动作，最后加工出合格的零件。

由此可知，数控机床的基本组成包括加工程序、输入输出装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、反馈系统、电器逻辑装置以及机床本体。

由下图1.2.1可知机床数控系统的基本工作流程。

图1机床数控系统的基本工作流程

1.1.2数控机床的工作原理

由上图可知，数控机床在加工时，是根据工件图样要求及加工工艺过程，将所用刀具及机床各部件的移动量、速度及动作先后顺序、主轴转速、主轴旋转方向及冷却等要求，以规定的数控代码形式，编制成程序单，并输入到机床专用计算机中。

然后，数控系统根据输入的指令，进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令，控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作，加工出各种不同形状的工件。

1.2数控机床的分类

1.2.1按控制刀具与工件相对运动轨迹分类

点位控制（PointtoPointControl）

位置控制（Positioning）数控机床

轮廓控制ContouringControl数控机床

1.2.2按加工方式分类

1.金属切削类：

如数控车、钻、镗、铣、磨、加工中心等。

2.金属成型类：

如数控折弯机、弯管机、四转头压力机等。

3.特殊加工类：

如数控线切割、电火花、激光切割机等。

4.其他类：

如数控火焰切割机、三坐标测量机等。

1.2.3按控制坐标轴数分类

1.两坐标数控机床：

两轴联动，用于加工各种曲线轮廓的回转体，如数控车床。

2.三坐标数控机床：

三轴联动，多用于加工曲面零件，如数控铣床、数控磨床。

3.多坐标数控机床：

四轴或五轴联动，多用于加工形状复杂的零件。

1.2.4按驱动系统的控制方式分类

1.开环控制数控机床

2.闭环控制（ClosedLoopControl）数控机床

3.半闭环控制（Semi-closedLoopControl）数控机床

1.3数控机床的应用范围

1、轮廓形状复杂，加工精度高的零件；

2、用普通机床加工时，需要制作复杂工艺装备的零件；

3、用普通机床加工时，工艺路线过长、工装过多的零件；

4、多品种、小批量生产的零件（100件以内）；

5、新产品的试制零件；

6、价值昂贵，加工中不许报废的零件；

7、生产周期段的急需件；

8、集铣、钻、镗、扩、铰、攻螺纹等多种工序于一体的零件。

1.4数控机床的特点

1、适应性强，适应加工单件或中小批量复杂工件；

2、加工精度高，产品质量稳定；

3、自动化程度高，劳动强度低，改善劳动条件；

4、生产效率高；

5、良好的经济效益；

2.AutoCAD图样

零件图

2.1工艺分析

1.加工图样左端的外轮廓，并同时加工完外槽；

2.调头装夹图样左端已经加工部分Φ51的外圆上，加工图样右端的外轮廓，并进行螺纹退刀槽的加工。

4.进行外螺纹的加工

5.去毛刺

2.2.毛坯的形状及尺寸的确定

毛坯尺寸和零件图上相应的设计尺寸之差成为加工总余量，又称毛坯余量。

毛坯尺寸的公差成为毛坯公差，毛坯的余量和毛坯公差的大小同毛坯的制造方法有关生产中可参考有关工艺手册和标准确定。

毛坯雨量确定后，将毛坯雨量附加在零件相应的加工表面，即可大致确定毛坯的形状与尺寸。

此外，在毛破制造，机器加工机热处理时，还有许多工艺因素会影响到毛坯的形状和尺寸，本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应从满足工件的使用性、经济性和切削性、取材的方便性考虑。

单从经济性考虑毛坯的选择应使毛坯的形状和尺寸与零件尽量接近，可以考虑选择铸件，但本次设计为单件小批量生产，所以设计选材应满足工件的使用性、经济性和切削性取材方便性考虑，选择铸件满足工件的使用性和切削性能但从经济性考虑，则是不经济，取材不方便，铸铁暂不考虑。

所以考虑普通钢材45#钢大小Φ120mm×58mm，价格低廉取材方便、有良好的切削性和经济性。

6.刀具选择

选用Φ3的中心钻钻削中心孔。

粗、精车外轮廓及平断面时选用93º硬质合金偏刀（刀尖角35º、刀尖圆弧半径0.4mm）。

螺纹退刀槽采用4mm切槽加工。

撤销螺纹选用60º硬质合金外螺纹车刀。

具体刀具参数见下表。

刀具卡

序号

刀具号

刀具类型

刀具半径

数量

加工表面

备注

T0101

93º外圆刀

0.4mm

从右至左外轮廓

刀尖35º

T0202

外切槽刀

4mm槽宽

V型槽和螺纹退刀槽

槽刀

T0303

外螺纹刀

外螺纹

刀尖36º

T040

外圆车刀

0.2mm

刀尖35º

2.3切削用量选择

主轴转速的选择。

主轴转速的选择主要根据工作材料、工件直径的大小及加工的精度要求等都有联系，根据图1要求，选择外轮廓粗加工转速800r/min，精车为1500r/min。

车螺纹时，主轴转速n=400r/min。

进给转速度的选择。

根据主轴转速选择进给速度，分别选择外轮廓粗精车的进给速度为130mm/min和120mm/min;切槽的进给速度为30mm/min。

具体工步顺序、工作内容、各工步所用的刀具及切削用量等详见下表。

切削用量表

操作序号

工步内容

刀具号

切削用量

转速r/min

进给速度mm/min

切削深度mm

加工工件端面

T0101

800

100

0.5

粗车工件外轮廓（左端）

T0404

800

120

粗车工件外轮廓（左端）

T0404

1000

1200

0.5

粗车工件外轮廓（左端）

T0101

800

120

精车工件外轮廓（左端）

T0101

1500

120

0.5

粗、精车V型槽

T0202

400

粗车工件外轮廓（右端）

T0101

800

120

精车工件外轮廓（右端）

T0101

1500

120

0.5

车螺纹退刀槽

T0202

400

4x2

车削外螺纹M30x2

T0303

400

螺距2

0.3

检验、校核

3.FANUC数控车床常用指令介绍

程序编辑

数控车床程序卡

零件毛坯

Φ120mm×58mm

编写日期

零件名称

圆弧螺纹轴

图号

材料

45#

车床型号

CK6136

夹具名称

三爪卡盘

实训车间

数控中心

程序号

00001

编程原点：

工件各端面与中心轴线交点

N10

%0001

右端粗加工复合循环精加工程序

N20

M03S800N08

主轴正转，转速800r/min,冷却液开

N30

T0404

刀具选择

N40

G00X18Z4

快速点定位，工件加工起始点

N50

G71U1R1X-0.2Z0.1P130

外径车循环U:

每次点边车深，R:

单边退刀量，P130：

精加工第一程序段号，Q240：

精加工最后程序段号，X:

直径双边精加工余量，Z:

Z向量精加工余量，F:

粗车精给量

N60

G00X100

退刀

N70

Z100

N80

M05

主轴停转

N90

M00M09

程序暂停，冷却液关

N100

M03S1000M08

主轴正转，转速1500r/min,冷却液开

N110

T0404

刀具选择

N120

G00X34Z5

快速点定位，工件加工起始点

N130

G041G00X30Z2

刀具靠近工件起始点，刀补建立

N140

G0Z-10F120

N150

X20Z-18.66

N160

Z-40

N170

X18

N180

N2G40G00X17

加工结束，刀补取消

N190

Z100

退刀

N200

M05M09

主轴停转，冷却液关

N210

M30

程序结束，返回程序头

程序号

00002

编程原点：

工件各端面与中心轴线交点

N10

0002%

左端粗加工复合循环及精加工程序

N20

M03S800M08

主轴正转，转速800r/min,冷却液开

N30

T010

道具选择

N40

G00X60Z4

N50

G71U2R2X0.5Z0.1P130Q2F120

外径粗车循环U:

每次单边车深，R:

单边退刀量，P130：

精加工第一程序段号，Q240：

精加工最后程序段号，X:

直径双边加工余量，Z:

Z向精加工余量，F:

粗车进给量

N60

G00X100

退刀

快速点定位，工件加工起始点

N70

Z100

N80

M05

主轴停转，程序暂停，冷却液关

N90

M00M09

N100

M03S1000M08

主轴正转，转速1500r/min,冷却液开

N110

T0404

刀具选择

N120

G00X56Z3

快速点定位，工件加工起始点

N130

G42G00X51Z2

刀具靠近工件起始点，刀补建立

N140

G01Z0F120

N150

Z-40

N160

X55

N170

Z-70

N180

X58

N190

G40X60

加工结束，刀补取消

N200

X100

退刀

N210

Z100

N200

M05M09

主轴停转，冷却液关

N220

M30

程序结束，返回程序头

程序号

00003

编程原点：

工件左端面与中心轴线交点

N10

%0003

车V型槽

N20

M03S400M08

主轴正转，转速40r/min,冷却液开

N30

T020

刀具选择

N40

G00X56Z2

快速点定位，工件加工起始点

N50

Z-57.04

定位

N60

G01X35.5F50

切槽

N70

G00X56

N80

Z-53

N90

G01X55

N100

X35.5Z-56.06

N110

Z-57.04

N120

X55Z-60

N130

G00X58Z-53

N140

G01X56

N150

X35Z-56.06

N160

G04P2

暂停2秒

N170

Z-57.04

N180

G04P2

暂停2秒

N190

X55Z-60

N200

G00X100

退刀

N210

Z100

N220

M05M09

主轴停转，冷却液关

N230

M30

程序结束，返回程序头

程序号

00004

编程原点：

工件右端面与中心轴线交点

序号

说明

N10

%0004

右端粗加工复合循环及精加工程序

N20

M03S800M08

主轴正转，转速800r/min,冷却液开

N30

T0101

刀具选择

N40

G00X60Z5

快速点定位，工件加工起始点

N50

G71U2R5P130Q240X0.5Z0.1F130

外径粗车循环U:

每次单边车深，R:

单边刀具量,P130：

精加工第一程序段号，Q240：

精加工最后程序段号，Z:

Z向精加工余量，F:

粗车进给量

N60

G00X100

退刀

N70

Z100

主轴停转

N80

M05

N90

M00M09

程序停转，冷却液关

N100

M03S1500M08

主轴正转，转速1500r/min,冷却液开

N110

T0101

刀具选择

N120

G00X60Z5

快速点定位，工件加工起始点

N130

G42G00X28Z3

刀具靠近工件起始点，刀补建立

N140

G01Z0F120

N150

X30Z-1

倒角

N160

Z-20

N170

X35

N180

Z-25

N190

G02X35Z-44R15

N200

G01Z-49

N220

G40G00X60

加工结束，刀补取消

N230

X100

退刀

N240

Z100

N250

M05M09

主轴停转，冷却液关

N260

M30

程序结束，返回程序头

程序号

00005

编程原点:

工件左端面与中心轴线交点

序号

程序

说明

N10

%0005

螺纹退刀槽加工程序

N20

M03S400M08

主轴正转，转速400r/min,冷却液开

N30

T0202

刀具选择

N40

G00X35Z5

快速点定位，工件加工起始点

N50

G01Z-20F200

定位

N60

X24.5F30

切槽

N70

X35

N80

Z-19

N100

G04P2

暂停2秒

N110

Z-20

N120

G00X100

暂停2秒

N130

Z100

N140

M05M09

主轴停转，冷却液关

N150

M30

程序结束，返回程序头

N151

00006

编程原点：

工件左端面与中心轴线交点

N152

程序

说明

N153

%0006

螺纹加工程序

N154

M03S400M08

主轴正转，转速400r/min,冷却液开

N155

T0303

刀具选择

N156

G00X35Z5

快速点定位，工件加工起始点

N157

G76X27.4Z-21Q240F2

外螺纹复合循环

N158

G00X100

退刀

N159

Z100

N160

M05M09

主轴停转。

冷却液关

N161

M30

主轴停转，程序暂停，冷却液关

4.圆弧螺纹轴的加工工艺

仿真软件模拟

选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工，机床名称：

FANUC数控机床,如下图所示

（1）开机

打开C6141机床开关释放悬停按钮

（2）回参考点

将方式选择按钮调到ZRN档位，分别按下坐标轴方向键“+X”、“Z”，按住键不放，直到回参考点窗口显示“0.000”符号后松开按钮。

（3）选择毛胚

毛坯是直径为65毫米，长为100毫米的圆柱形45号钢材

（4）设置主轴转速

机床开机后，系统默认主轴转速为零，此时，无论按主轴正转还是主轴反转键，主轴都不会转动，所以开机后，须首先设置主轴转速，其操作过程为：

1.转动状态选择按钮，使箭头指向MDI模式：

2.按PROGRAM，显示程序编辑窗口：

（5）对刀

X向对刀

1.转动状态选择旋钮，使其箭头指向手动（JOG）模式或手轮（HANDLE）模式；

2.按“主轴正转”键（主轴将以前面设定的S800的转速正转）；

3.试切外圆，沿Z向退刀，停主轴，测量所切外圆直径；

4.按“OFFSET”键，按软键“补正”及“形状”后，显示如图所示的刀具偏置参数窗口；

5.移动光标键选择与刀具号相对应的刀补参数（如1号刀，则将光标移至“G01”行“X”列处）输入“X+测量值”（如测量值为28.442，则输入“X28.442”），按软键“测量”，X向对刀完成。

Z向对刀

1.转动状态选择旋钮，使其箭头转向手动（JOG）模式或手轮（HANDLE）模式；

2.按“主轴正转”键，主轴将以前面设定S500的转速正转；

3.试切端面，沿X向退刀，停主轴；

4.按“OFFSET”

展开阅读全文