调节盘的数控车床编程与模拟仿真文档格式.docx
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分析零件图中的重要尺寸与精度10
3.3加工工艺的分析10
3.3.1编程原点的确定10
3.3.2零件基准和加工定位基准的选择10
3.3.3工序的确定10
3.3.4加工顺序的确定11
3.3.5确定加工参数11
3.3.6车削加工12
3.4夹具的选择13
3.5刀具的选择15
第四章数控加工19
4.1机械加工工艺工序卡片（见附录二）19
4.2数控加工程序19
第五章模拟仿真22
5.1FANUC0TD机床操作面板操作22
5.1.1机床操作面板22
5.1.2FANUCOTD系统面板功能介绍22
5.2FANUC0TD数控系统操作23
5.3仿真加工23
5.4调节盘的仿真操作24
第六章总结29
第一章绪论
1.1数控机床的定义
数控机床（NumericalControlMachineTool）是采用了数字控制技术的机械设备,就是通过数字化的相信对机床的运动几起加工过程进行控制实现要求的机械动作,自动完成加工任务。
数控机床是典型的技术密集且自动化程度很高的机电一体化加工设备。
1.2数控机床的背景
随着科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术有了深刻的变化，由于社会对产品多样化的需求更加强烈，多品种、中小批量生产的比重明显增加，采用传动的普通加工设备已难于适应高效率、高质量、多样化的加工要求。
机床数控技术的应用，一方面促使机械加工的大量前期准备工作于机械加工过程连为一体；
另一方面，促使机械加工的全过程与柔性自动化水平不断提高，即提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力。
数控系统实质上是一台专门用于机床信息处理的计算机。
50、60年代的通用计算机在处理速度和结构上满足不了机床加工的要求，不得不要电子元件来构造专门的逻辑部件，组成专用计算机来实现机床加工的要求，故称之为Hard-WiredNC（硬线连接数控），一般简称NC。
到60年代后期，小型计算机走向成熟并被引入数控，从此NC进化为CNC，NC部分功能改由软件来实现。
到70年代初，由于微电子技术的发展，由大规模集成电路构成的微处理器引入数控并取代小型计算机。
但由于当时CPU的位数少，速度低，数控系统一些实时性很强的功能如插补运算，位子控制等不得不仍旧依靠硬件来实现，故当时硬件品质的高低，就决定了CNC品质的高低。
进入80年代中期及以后，由于微电子技术的飞跃发展，数控系统的高速化，多功能化，智能化、高精度化及高可靠性等方面得到了提高。
现在所说的CNC系统实际上就是微机数控系统（MNC）。
CNC从价格、功能、使用等综合指标考虑有标准型数控系统和经济型数控系统。
标准型数控系统也称全功能数控系统，功能齐全，控制精度和运行精度都比较高，基本上都是闭环或半闭环控制系统；
经济型数控系统功能比较简单，在我国，经济型数控通常和步进驱动组成开环控制系统。
随着数控技术的发展，用通用微机技术开发数控系统可以得到强有力的硬件和软件支持，这些软件和硬件是开放式的，此时的通用微机除了具备本身的功能外，还具备全功能数控系统的全部功能，这是一条发展数控技术的途径。
数控车床是车削加工功能较全的数控机床。
采用数控车床进行加工可以大大提高产品质量，保证加工零件的精度，减轻劳动强度，为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，提高企业产品的竞争能力。
1.3数控机床加工的经济性
数控机床的价格比较贵，所以加工的费用比常规加工的要高。
加工费用由机床折旧费、日常维护费、操作人员和管理人员费、加工中的正常损耗如刀具、电、气、冷却液等费用构成。
最简单的计算方法是单位工时价格×
工时数。
工时包括软件计算工时和装夹、换刀等工时。
确定数控加工的方法非常丰富，从2.5轴至5轴联动，速度从低速至高速、工艺变化很多，刀位轨迹变化多，为有良好的经济性，应根据不同加工件的产品质量要求，选定最优数控加工程序和经济的加工方法。
比如，加工余量的确定是为了保证零件能加工出来，应根据零件的大小、厚度，选择合适的加工余量，盘类零件的尺寸可放5～13mm余量；
为了经济、高效又高精度的加工调节盘，加工精度可通过人机交互设定。
粗加工时重切削加工去除大量表面余量，精加工时采用高速加工，消除加工死角及薄壁处的振动和弹性退让，表面加工后不用打磨。
在运行软件上可以首先用CAD三维设计、造型叶片，修改调节盘表面缺陷，对表面光滑处理。
然后用CAM灵活设计加工方法、确定加工参数、刀具等，进行刀轨的校核、编辑、优化、模拟仿真以获得最佳加工刀位轨迹，通过后处理程序生成加工程序
1.5国内外数控系统发展概
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。
在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。
在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；
在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；
在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。
加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。
CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。
在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。
由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。
1.5本课题应解决的主要问题及技术要求
1.毛坯的设定和材料的选择。
2.夹具的设计（怎样定位所加工的零件，设计出合理、简单的夹具）。
3.刀具的选择（加工零件过程中要用到的刀，如外圆刀、切槽刀、镗刀、钻头以及刀具的参数、结构、国标）。
4.切削用量的选择（车成型面主轴的转速，钻孔主轴的转速，镗空主轴的转速，切槽主轴的转速，进给速度的确定，背吃刀量包括粗精加工，要根据机床的自身情况决定）。
5.零件加工的顺序，先加工孔，再加工外圆面。
加工零件的走刀路线。
6.程序的编写，在编程序的过程中各个节、基点的计算。
第二章调节盘主要讨论的问题
2.1设计和论文的背景及意义
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
当前数控车床呈现以下发展趋势：
1.高速、高精密化
2.高可靠性
3.数控车床设计CAD化、结构设计模块化
4.功能复合化
5.智能化、网络化、柔性化和集成化
盘盖类零件的结构特点：
主体结构是同轴回转体，并且轴向尺寸远小于径向尺寸。
零件上常常具有轴孔；
为了加强交承，减少加工面积，常设计有凸缘、凸台或凹坑等结构；
为了与其它零件相连接，盘盖类零件上还常有较多的螺孔、光孔、沉孔、销孔或键槽等结构；
此外，有些盘类零件上还具有轮辐、辐板、肋板以及用于防漏的油沟和毡圈槽等密封结构。
功能：
（轮）与轴配合用来传递旋转运动和扭矩，盘（盖）主要起支承、轴向定位及密封。
这类零件一般装在箱体的两端支承孔中，起支承传动轴和密封作用，或通过其使所属不见与相邻件连接起来。
加工方法：
毛坯多为铸件或锻件，机械加工以车削为主，装夹时零件轴线水平放置。
盘盖类零件包括端盖、阀盖、齿轮等，这类零件的基本形体一般为回转体或其它几何形状的扁平的盘状体，通常还带有各种形状的凸缘、均布的圆孔和肋等局部结构。
盘盖类零件一般用于传递动力、改变速度、转换方向或起支承、轴向定位或密封等作用。
盘盖类零件与轴类零件相比，有其自己的特点。
盘盖类零件的直径较大而长度较小，另外，盘盖类零件需要加工的形状相对比较复杂。
由于这些特点，盘盖类零件的加工程序一般比较长，所使用的刀具也比轴类零件要多些。
盘盖类零件根据形状的要求，有时可能需要使用“两次装夹，调头加工”的工艺。
这对于数控车削也是一个问题。
因为此时工件需要进行二次装夹，对加工的位置误差会产生一定的影响。
在数控车削工艺路线设计时，应考虑到这个因素。
另外，有些盘盖类零件的壁厚可能比较小，使用一般的三爪卡盘装夹会带来变形，造成加工工件的形状误差增大。
这时应使用“包容式”卡爪，或者使用夹紧压力可调
的气动卡盘和液压卡盘，并把卡盘的夹紧压力调整到合适的大小。
数控车削的走刀路线也包括刀具的运动轨迹和各种刀具的使用顺序，是预先编制在加工程序中的。
合理地确定走刀路线、安排刀具的使用顺序对于提高加工效率、保证加工质量是十分重的。
数控车削的走刀路线不是很复杂，也有一定的规律可遵循。
盘盖类零件安排走刀路线的原则是径向走刀、轴向进刀，循环去除余量的循环终点在粗加工起点。
编制盘盖类零件的加工程序时，与轴套类零件相反，是从大直径端开始顺序向前。
2.2设计和论文的基本内容及关键问题
在完成此次课题中要了解的基本内容：
1）熟悉Fanuc-0TD数控系统
指令系统、数控系统的特点、精度与以前所学的区别；
2）熟悉AutoCAD软件操作并进行绘制零件图
用CAD对所要加工的零件进行绘图；
3）数控加工工艺分析
包括：
分析零件图、重要尺寸与精度的分析、工件的定位、定位基准的选择、工件的夹紧、夹具设计、加工余量的确定、切削用量的选择、冷却液的选择、工序尺寸与公差的确定、机械加工精度与表面精度、加工所用的刀具的设计与选择（刀具的材质、几何角度与形状、各种参数的设计）、制定工艺工序卡；
4）零件数控编程
根据工艺工序卡进行数控编程，在程序中进行必要的加工过程的说明；
5）学习与熟悉Fanuc-0TD模拟系统的操作
熟悉模拟系统的操作，并对所要加工的零件进行模拟加工；
6）零件的质量检验与分析
熟悉评价零件的标准与要求，了解质量检验的方法，并用一种典型的方法对所加工零件进行检验，并分析其误差与加工不足。
在此次课题中要解决的关键问题：
1）零件图的分析、重要尺寸与精度的分析
2）工件的定位、定位基准的选择、工件的夹紧、夹具设计
3）加工余量的确定、切削用量的选择
4）冷却液的选择
5）工序尺寸与公差的确定、机械加工精度与表面精度
6）加工所用的刀具的设计与选择（刀具的材质、几何角度与形状、各种参数的设计）、制定工艺工序卡
7）模拟系统的操作
2.3本课题调研情况综述
盘类零件的主体多数是由共轴的回转体构成，也有一些盘类零件其主体是方形的。
它与轴套类零件正好相反，一般是轴向尺寸较小，而径向尺寸较大。
盘类零件一般用于传递动力、改变速度、转换方向或起支承、轴向定位或密封等作用。
在工业上，为了加强交承，减少加工面积，常设计有凸缘、凸台或凹坑等结构；
另外，为了与其它零件相连接，盘类零件上还常有较多的螺孔、光孔、沉孔、销孔或键槽等结构；
2.4本课题的方案论证
一、课题的正确性
1、毛坯选择,如图:
盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。
孔径小的盘一般选择热轧或冷拔棒料，根据不同材料，亦可选择实心铸件，孔径较大时，可作预孔。
若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造工艺，既提高生产率，又节约材料。
2、基准选择
根据零件不同的作用，零件的主要基准会有所不同。
一是以端面为主（如支承块）其零件加工中的主要定位基准为平面；
二是以内孔为主，由于盘的轴向尺寸小，往往在以孔为定位基准（径向）的同时，辅以端面的配合；
三是以外圆为主（较少），与内孔定位同样的原因，往往也需要有端面的辅助配合。
3、安装方案,如图:
用三爪卡盘装夹外圆时，为定位稳定可靠，常采用反爪装夹（共限制工件除绕轴转动外的五个自由度）；
装夹内孔时，以卡盘的离心力作用完成工件的定位、夹紧（亦限制了工件除绕轴转动外的五个自由度）。
4、表面加工
零件上回转面的粗、半精加工仍以车为主，精加工则根据零件材料、加工要求、生产批量大小等因素选择磨削、精车、拉削或其它。
零件上非回转面加工，则根据表面形状选择恰当的加工方法，一般安排于零件的半精加工阶段。
5、工艺路线
与轴相比，盘的工艺的不同主要在于安装方式的体现，当然，随零件组成表面的变化，牵涉的加工方法亦会有所不同。
因此，该“典型”主要在于理解基础上的灵活运用，而不能死搬硬套。
下料（或备坯）→去应力处理→粗车→半精车→平磨端面（亦可按零件情况不作安排）→非回转面加工→去毛刺→中检→最终热处理→精加工主要表面（磨或精车）→终检
二.本课题方案的可行性
本课题是典型的盘类零件（调节盘）符合一般盘类零件的加工方案：
下料（或备坯）→去应力处理→粗车→半精车→平磨端面（亦可按零件情况不作安排）→非回转面加工→去毛刺→中检→最终热处理→精加工主要表面（磨或精车）→终检。
所以本方案可行。
第三章数控加工工艺分析
3.1零件的图样（见附录一）
3.2分析零件图中的重要尺寸与精度,
零件图是设计工艺过程的依据，因此，必须仔细的分析、研究调节盘的零件图。
（1）首先应通过图纸了解调节盘的形状结构并检查图纸的完整性。
（2）分析图纸上的规定的尺寸φ187、φ58、φ54、φ46、φ72、φ32及其平行度公差、圆度公差、同轴度公差、位置度公差、上下表面粗糙度为6.3，其于为12.5、形状和位置公差等技术要求，并审查其合理性，必要时应参阅部、件的装配图或总装图。
（3）零件图要求进行渡处理。
首先要保证零件初加工后的尺寸能满足渡的要求；
二是渡处理后要保证圆度和尺寸的要求。
（4）以底面作为定位基准，保证不重复定位，出现定位误差。
通过分析、研究零件图，对零件的主要工序及加工顺序获得了初步概念，为设计工艺过程中的各个阶段的细节打下必要的基础。
3.3加工工艺的分析
3.3.1编程原点的确定
由于工件在长度方向的要求较低,根据编程原点确定的原则，该盘类零件的编程原点取在加工完成后工件的右端面与轴线相交的交点上。
3.3.2零件基准和加工定位基准的选择
基准的选择包括定位方式的选择和被加工件定位面的选择。
盘套类零件的定位方式通常是一端固定。
对于切削长度过长的工件可以采取一夹一顶或两顶尖定位。
在装夹方式允许的条件下，定位面尽量选择几何精度较高的表面。
3.3.3工序的确定
在FANUC-OTD数控车床上加工零件，应按工序集中的原则划分工序，在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加工。
根据零件的结构形状不同，通常选择大圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基准、工序基准和编程原点的统一。
1.按零件加工表面划分
将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。
2．按粗、精加工划分
对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗车和精车分开，划分成两道或更多的工序。
将粗车安排在精度较低、功率较大的数控车床上，将精车安排在精度较高的数控车床上。
3.3.4加工顺序的确定
在分析了零件图样和确定了工序、装夹方式后，接下来即要确定零件的加工顺序。
制定零件车削加工顺序遵循下列原则：
1先粗后精按照粗车—半精车—精车的顺序进行，逐渐提高加工精度。
粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切掉，一方面提高金属切削率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。
2先近后远按加工部件相对于刀点的距离大小而言的。
在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动的距离，减少空行程。
对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。
3内外交加对即有内表面，又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。
切不可将零件上一部分表面加工完毕后，再加工其它表面。
通过分析调节盘的加工顺序由粗到精、由近到远的原则确定。
即先从右到左进行粗车（留0.25mm的精车余量）。
然后从右到左进行精车，最后切槽。
3.3.5确定加工参数
加工参数的确定取决于实际的加工经验、工件的加工精度及表面质量、工件材料的性质、
刀具的种类及刀具的形状、刀柄的刚性等诸多因数.
{1}主轴转速硬质合金刀具材料切削刚件时,切削速度取在80-200mm/min,根据实际的情况,本课题的粗加工的转速在400-1000r/min,精加工的转速在1000-2000r/min.
{2}进给速度粗加工时为了提供生产效率,在保证工件质量的前提下,可选择较高的进给速度,一般在100-200mm/min,当进行切槽加工时采用高速刚刀具进行加工,应采用较低的进给速度,一般在50-100mm/min范围内.
精加工的速度一般取粗加工进给速度的1/2.
刀具空行程的进给速度一般取G00速度.
{3}背吃刀量背吃刀量根据机床与刀具的刚性及加工精度来确定,粗加工的背吃刀量一般在2-5mm,精加工背吃刀量在0.2-0.5mm.
针对本课题选择加工参数如下:
[5]
粗车外圆：
S800r/minF0.15mm/r
精车外圆：
S1500r/minF0.08/r
车退刀槽：
S500r/minF0.18mm/r
粗镗:
精镗:
S1500r/minF0.08mm/r
切断：
S300r/minF0.05mm/r
钻孔:
S200r/minF0.05mm/r
3.3.6车削加工
1、车外圆柱面
车削外圆是最常见的一种车削加工。
工件旋转，车刀做纵向进给运动的轨迹，严格地与工件轴线平行，就能车出圆柱面。
Kr=45°
的弯头刀能车外圆、端面和倒角，是一种多用途的车刀；
但切削时径向分力大，如果是车细长工件时，工件容易被顶弯，并引起振动，所以常用来车削刚性好的工件。
90°
偏刀能车外圆、端面和阶台；
其径向分力较小，不易引起工件的弯曲和振动，但因刀尖角εr较小，刀尖强度小，散热条件差，容易磨损。
75°
的外圆车刀刀尖强度较高，散热情况好，径向分力也不大，工件刚性稍差时也能采用；
适用于粗、精车外圆。
装夹车刀时尽可能使刀尖与工件轴线等高，刀杆应与之垂直，刀杆悬伸部分应尽可能短，以保证车削能顺利进行。
2、车端面与阶台
车削端面时，常使用弯头车刀和偏刀。
装刀时，刀尖高度与工件轴线等高特别重要，否则断面中心处会留下凸起的剩余材料。
此外，当车刀在横向进给时，应将大溜板紧固，以免纵向位移影响工件的平面度。
偏刀从外向里车削端面，是用车外圆时副刀刃担任切削。
副刀刃的前角较小，切削不够轻快，当切深较大时，使表面粗糙，而且切削到工件中心时将凸台一下子车掉的。
如果偏刀从里向外车削端面，便没有这个缺点，不过工件必须有孔才行。
弯头车刀是用主刀刃担
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