FANUC数控系统零件的加工方法与编程Word格式.docx
《FANUC数控系统零件的加工方法与编程Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《FANUC数控系统零件的加工方法与编程Word格式.docx（24页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
主轴伺服单元截水沟来自PLC的转向和转速指令，进过功率放大后驱动主轴电动机转动。
进给伺服单元在每个插补周期内接受数控系统的位移指令，经过功率放大后驱动进给电动机转动，同时完成速度控制和反馈控制。
伺服驱动系统的执行器件有功率步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。
5.位置检测系统
位置检测系统的作用是通过传感器检测伺服电动机的转角位移或数控机床工作台的直线位移，并转换成电信号反馈给伺服系统，由伺服系统中的位置比较环节对控制位移量与实际位移量进行比较，根据比较的差值调整控制信号，提高控制精度。
6.机床主体
机床主体指的是数控机床的机械结构部分，是实现零件加工的执行部件。
它主要由主运动部件、进给运动部件、支撑件、特殊装置、刀具和辅助装置等组成。
数控机床的机械结构部分与普通机床相似，但传动结构和变速系统较为简单，在精度、刚度、抗振性等方面要求较高，因而采取了一些特殊结构，如滚珠丝杠副，直线滚动导轨副等。
1.13数控机床（车床）的结构特点
在大批量生产条件下，采用机械加工自动化可以取得较好的经济效益。
大批量生产中加工自动化的基础是工艺过程的严格性，从而可以建立自动流水线。
对于小批量的产品生产，由于生产过程中产品品种的变换频繁，批量小，加工方法的区别大，因此实现加工自动化存在相当的难度，不能采用大批量生产的刚性自动化方式。
因此，大力发展柔性制造技术成为机械加工自动化必然出路。
柔性制造技术实际上是由计算机控制的自动化制造技术，包含计算机数控的单台加工设备和各种规模的自动化制造系统。
所以数控机床是实现柔性自动化的重要设备。
与其它加工设备相比，数控机床具有如下特点：
1）适应性强，适合加工单件或小批量复杂工件在数控机床上改变加工工件时，只需要重新编制新工件的加工程序，更换新的穿孔带或用手动方式输入工件程序，就能实现新工件加工。
数控机床加工工件时，只需要简单的夹具，所以改变加工工件后,也不需要制造特别的工夹具，更不需要新重调整机床。
因此，数控机床特别适合单件、小批量及试制产品的工件加工。
2）加工精度高，产品质量稳定数控机床的脉冲当量普遍可达0.001mm/P，传动系统和机床结构都具有很高的刚度热稳定性，工件加工精度高，进给系统采用消除间隙措施，并对反向间隙与丝杠螺距误差等由数控系统实现自动补偿，所以加工精度高。
特别是因为数控机床加工完全是自动进行的，这就消除了操作者人为产生的误差，使同一批工件的尺寸一致性好，加工质量十分稳定。
3）生产率高工件加工所需时间包括机动时间和辅助时间。
数控机床能有效减少这两部分时间。
数控机床主轴转速和进给量的调速范围大，机床刚性好，快速移动和停止采用了加速、减速措施，因而既能提高空行程运动速度，又能保证定位精度，有效地降低加工时间。
数控机床更换工件时，不需要调整机床。
同一批工件加工质量稳定，无需停机检验，故辅助时间大大缩短。
特别是使用自动换刀装置的数控加工中心机床，可以在一台机床上实现多工序加工，生产效率的提高更加明显。
4）减轻劳动强度、改善劳动条件数控机床是自动进行的，工件加工过程不需要人的干预，加工完毕后自动停车，这就使工人劳动条件大为改善。
5）良好的经济效益虽然数控机床价格昂贵，分摊到每个工件上的设备费用较大，但是使用数控机床可节省许多其它费用。
例如，工件加工前不用划线工序，工件安装、调整、加工和检验所花费的时间少，特别是不要设计制造专用工件夹具，加工精度稳定，废品率低，减少了调度环节等，所以总体成本下降，可获得良好经济效益。
6）有利于生产管理的现代化数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，特别是数控机床上使用计算机控制，为计算机辅助设计、制造以及实现生产过程的计算机管理与控制奠定了基础。
1.2本课题目前的现状
1.2.1数控机床的发展
近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。
目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。
在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。
据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。
在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺，据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5%，中级工占35%，初级工占60%。
而发达国家技术工人中，高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。
这表明，我们的高级技工在未来5—10年内仍会有大量的人才缺口。
随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。
企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。
而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。
而对于数控加工专业，不仅要求从业人员有过硬的实践能力，更要掌握系统而扎实的机加理论知识。
因此，既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才
1.2.2我国数控机床的发展现状
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
我国数控车床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。
目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。
1.3本课题研究的目
1.3.1理论方面
（1）掌握数控的有关特点应用原理
（2）学会有关方面的计算
（3）学会对图纸的分析及其相关的程序
（4）掌握有关刀具方面的知识
（5）了解机械制造相关的基础知识
（6）通过高级工笔试
1.3.2操作方面
（1）按照机械制图标准绘制零件图
（2）学会加工过程中各阶段所需刀具的修磨、装夹和使用
（3）分析零件的加工工艺
（4）编写程序，加工零件
（5）加工时必须符合安全生产的规定
（6）零件加工成型得到保证
1.4完成本课题的可行性分析
凭借着五年所学的理论知识和实践知识，通过了数控中级工、高级工、普通车床、钳工等的考核，可以完成本论文的编写并与所学专业相对应，其具有充分的参考资料（例：
数控加工技术、数控编程、机械制造基础、金属工艺、CAD/CAM制图等），和专业老师的耐心辅导。
综合以上分析完成本课题
第二章零件加工分析
2.1零件
该零件图如图2-12-2
图2-1
图2-2
2.2零件的结构分析
该零件是配合件，该零件是由球、圆弧、内外螺纹、退刀槽、及倒角组成，其中多个尺寸直径有较严格的尺寸的公差。
件1的毛坯材料规格为45#钢，Ф50mm，长度为75mm。
件2的毛坯规格为45#钢，Ф50mm，长度为55mm。
2.3零件的表面分析
一、零件的形状
件1的外圆轮廓从左到右依次由：
Ф40mm的球，R10的圆弧，Ф22m的外圆，R5的倒角，Ф48mm的外圆，Ф32mm的退刀槽和M36×
1.5的螺纹。
二、尺寸分析
外轮廓分析：
件1
Ф20mm的球其上偏差0.5下偏差0。
5
R10的圆弧
Ф22mm的外圆其上偏差0下偏0.1
R5的到角
Ф48mm的外圆其上偏差0.5下偏0.5
Ф32mm的退刀槽
M36×
1.5的螺纹最大直径：
36-0.1P=35.85最小直径:
36-0.3P=35.55
件2右端Ф42mm的外圆其上偏差0下偏差0.05
内孔从左到右由20mm的内圆弧
Ф22mm的内圆其上偏差0.05下偏差0
直径36×
6的退刀槽
1.5的螺纹，最大直径：
36-0.1P=35.85最小直径：
三、退刀槽的作用：
防止零件与刀具相撞
2.4零件加工的工艺过程
1.夹毛坯伸出长度40mm，车端面粗精车外圆Ф48±
0.05长32mm
2车退刀槽宽6mm直径32mm
3车螺纹M36×
1.5
4先车一夹套，套在螺纹上用卡盘夹住车端面保证总长在72
5粗精车球Ф40mm
6粗精车外圆弧R10
7粗精车外圆Ф22mm
8粗精车外圆弧R5
件2
1夹毛坯伸出长都25mm，车端面，粗精车外圆直径42mm长21mm
2用Ф20mm的麻花钻，钻通孔
3镗孔，直径22mm的内孔和R20mm的内圆弧长47mm
4调头夹直径42mm的外圆用端面定，车端面控制总长为53mm
5镗孔，车内退刀槽宽6mm内直径38mm
6车内螺纹M36×
7粗精车Ф48mm长32mm和Ф42mm长16mm的外圆
零件加工件1的工艺过程如表2-3
工序号
工序
工序内容
加工简图
设备
1
车
夹零件伸长35mm粗、精车Ф48mm的外圆Ф32mm的退刀槽和Ф36mm的外圆
数控车
2
车螺纹
车M36×
1.5的螺纹
3
做一夹套，套在螺纹上用卡盘夹着，车右端保证总长在72mm，车SR20的球，R10的圆弧Ф22mm的外圆和R5的圆弧
表2-3
零件加工件2的工艺过程如表2-4
夹工简图
钻
夹零件，伸长36mm，用Ф20mm的钻头钻一通孔
车Ф42mm长25mm的外圆和Ф48mm的外圆
镗
镗内圆弧R20mm和Ф22mm的内圆和Ф38mm的槽
4
调头车左端，端面保证总长在53mm，车Ф42mm长16mm的外圆
车一M36×
表2-4
2.5零件加工的工艺卡片
零件件1的加工工艺卡片如表2-5
工步号
工步内容
刀具号
刀具型号
主轴转速r/min
进给速度转/min
背吃刀量
备注
车外圆
T0404
30°
尖刀
粗车1000、精车1200
粗车F0.3精车F0.2
1.5mm
车外螺纹
T0303
螺纹
650
表2-5
零件件2的加工工艺卡片如表2-6
工不内容
进给速度转/min
背吃刀量mm
T0101
90°
刀
粗车1000、精车1500
F0.3/F0.1
1mm
钻孔
尾座
钻头
400
镗孔
T0202
镗刀
粗车600、精车1000
0.3mm
车内螺纹
螺纹刀
600
表2-6
第三章FANVC系统设备与编程
3.1FANVC系统设备的选用
3.1.1数控系统概述
数控系统是现代机械制造系统的重要基础之一。
而数控机床则是数控系统应用最为广泛和最为典型的一类系统。
所以，本章首先阐述数控机床的基本概念、结构组成、分类方法、显著特点以及发展过程，然后着重讲解计算机数控系统的基本工作原理、内部信息流的处理过程及其各种功能，最后简单介绍数控机床与现代机械制造系统之间的关系。
3.1.2数控系统组成
1、输入
零件程序及控制参数、补偿量等数据的输入，可采用光电阅读机、键盘、磁盘、连接上级计算机的DNC接口、网络等多种形式。
CNC装置在输入过程中通常还要完成无效码删除、代码校验和代码转换等工作。
2、译码
不论系统工作在MDI方式还是存储器方式，都是将零件程序以一个程序段为单位进行处理，把其中的各种零件轮廓信息（如起点、终点、直线或圆弧等）、加工速度信息（F代码）和其他辅助信息（M、S、T代码等）按照一定的语法规则解释成计算机能够识别的数据形式，并以一定的数据格式存放在指定的内存专用单元。
在译码过程中，还要完成对程序段的语法检查，若发现语法错误便立即报警。
3、刀具补偿
刀具补偿包括刀具长度补偿和刀具半径补偿。
通常CNC装置的零件程序以零件轮廓轨迹编程，刀具补偿作用是把零件轮廓轨迹转换成刀具中心轨迹。
目前在比较好的CNC装置中，刀具补偿的工件还包括程序段之间的自动转接和过切削判别，这就是所谓的C刀具补偿。
4、进给速度处理
编程所给的刀具移动速度，是在各坐标的合成方向上的速度。
速度处理首先要做的工作是根据合成速度来计算各运动坐标的分速度。
在有些CNC装置中，对于机床允许的最低速度和最高速度的限制、软件的自动加减速等也在这里处理。
5、插补
插补的任务是在一条给定起点和终点的曲线上进行“数据点的密化”。
插补程序在每个插补周期运行一次，在每个插补周期内，根据指令进给速度计算出一个微小的直线数据段。
通常，经过若干次插补周期后，插补加工完一个程序段轨迹，即完成从程序段起点到终点的“数据点密化”工作。
6、位置控制
位置控制处在伺服回路的位置环上，这部分工作可以由软件实现，也可以由硬件完成。
它的主要任务是在每个采样周期内，将理论位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制伺服电动机。
在位置控制中通常还要完成位置回路的增益调整、各坐标方向的螺距误差补偿和反向间隙补偿，以提高机床的定位精度。
7、I/0处理
I/O处理主要处理CNC装置面板开关信号，机床电气信号的输入、输出和控制（如换刀、换挡、冷却等）。
8、显示
CNC装置的显示主要为操作者提供方便，通常用于零件程序的显示、参数显示、刀具位置显示、机床状态显示、报警显示等。
有些CNC装置中还有刀具加工轨迹的静态和动态图形显示。
9、诊断
对系统中出现的不正常情况进行检查、定位，包括联机诊断和脱机诊断
3.1.3FANUC系统设备的选用
3.1.3.1常用数控系统
西门子,法兰克,施耐德,三凌.其中西门子法兰克最常用
3.1.3.2FANUC系统特点
日本FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点，在市场的占有率远远超过其他的数控系统，主要体现在以下几个方面。
（1）系统在设计中大量采用模块化结构。
这种结构易于拆装，各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。
（2）具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力。
其工作环境温度为0～45℃，相对湿度为75％。
（3）有较完善的保护措施。
FANUC对自身的系统采用比较好的保护电路。
（4）FANUC系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。
对于一般的机床来说，基本功能完全能满足使用要求。
（5）提供大量丰富的PMC信号和PMC功能指令。
这些丰富的信号和编程指令便于用户编制机床侧PMC控制程序，而且增加了编程的灵活性。
（6）具有很强的DNC功能。
系统提供串行RS232C传输接口，使通用计算机PC和机床之间的数据传输能方便、可靠地进行，从而实现高速的DNC操作。
（7）提供丰富的维修报警和诊断功能。
FANVC维修手册为用户提供了大量的报警信息，并且以不同的类别进行分类。
2．主要系列
（1）高可靠性的PowerMate0系列：
用于控制2轴的小型车床，取代步进电机的伺服系统；
可配画面清晰、操作方便，中文显示的CRT／MDI，也可配性能／价格比高的DPL／MDI。
（2）普及型CNC0—D系列：
0—TD用于车床，0—MD用于铣床及小型加工中心，0—GCD用于圆柱磨床，0—GSD用于平面磨床，0—PD用于冲床。
（3）全功能型的0—C系列：
0—TC用于通用车床、自动车床，0—MC用于铣床、钻床、加工中心，0—GCC用于内、外圆磨床，0—GSC用于平面磨床，0—TTC用于双刀架4轴车床。
（4）高性能／价格比的0i系列：
整体软件功能包，高速、高精度加工，并具有网络功能。
0i—MB／MA用于加工中心和铣床，4轴4联动；
0i—TB／TA用于车床，4轴2联动，0i—mateMA用于铣床，3轴3联动；
0i—mateTA用于车床，2轴2联动。
（5）具有网络功能的超小型、超薄型CNC16i/18i／21i系列：
控制单元与LCD集成于一体，具有网络功能，超高速串行数据通讯。
其中FSl6i—MB的插补、位置检测和伺服控制以纳米为单位。
16i最大可控8轴，6轴联动；
18i最大可控6轴，4轴联动；
21i最大可控4轴，4轴联动。
3.1.3.3FANUC系统编程方法及指令
G功能指令是用地址符号G和后面的数字表示的，具体含义见表2-7
（表2-7）
G指令
功能
G00
定位
G01
直线插补
G02
顺时针圆弧插补
G03
逆时针圆弧插补
G20
英寸输入
G21
毫米输入
G40
取消刀补
G41
左刀补
G42
右刀补
G70
精加工循环
G71
外圆粗车固定循环
G72
端面车削固定循环
G73
排屑钻孔循环
G90
绝对值编程
G91
增量值编程
G98
固定循环返回到初始点
G99
固定循环返回到R点
M功能指令是用地址字M及后面的数字表示的，具体含义见表2-8
表2-8
指令
M00
程序停止
M01
程序选择停止
M02
程序结束
M03
主轴正传
M04
主轴反转
M05
主轴停止
M06
刀具自动交换
M07
切削液开（有些厂家设定为M07）
M08
切屑液关
M09
主轴定向
M30
程序结束并返回
M98
调用子程序
M99
调用子程序结束并返回
3.2数控机床设备的简介
该毕业设计零件加工所选用的CNC系统为国内的华中“世纪星”系列数控系统，下面是有关CNC系统的设备介绍：
华中“世纪星”系列数控系统（HNC—21/22T、HNC—21/22M）采用先进的开放式体系结构，内置嵌入工业PC，配置7.7′或10.4′彩色液品显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，支持硬盘等程序储存方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能；
具有低价格、高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。
主要用于车、铣加工中心等各类数控机床的控制。
HNC—21/22M铣削系统的主要功能：
（1）最大联动轴数为4轴。
（2）可选用各种类型的脉冲式、模拟式交流伺服驱动单元或步进电机驱动单元以及HSV—11系列串行口伺服驱动单元。
（3）除标准机床控制面板外，配置40路开关量输入和32路开关量输出接口、主轴控制与编码器接口。
（4）采用7.7′（HNC—22M为10.4′）彩色液晶显示器（分辨率为680X480），全汉字操作界面、故障诊断与报警、加工轨迹图形显示和仿真，操作简便，易于掌握和使用。
（5）采用国际标准化G代码编程，与各种流行的CAD/CAM自动编程系统兼容，具有直线插补、圆弧插补、螺旋线插补、固定旋环、旋转、缩放、镜像，刀具补偿、宏程序等功能。
（6）小线段连续加工功能，特别适合CAD/CAM设计的复杂模具零件加工。
（7）加工断点保存/恢复功能，方便用户使用。
（8）反向间隙和单、双向螺距误差补偿功能。
（9）巨量程序加工能力，不需DNC，配置硬盘可直接加工单个高达2GB的G代码程序。
（10）内置RS232通讯接口，轻松实现机床数据通讯。
（11）6MBFlashRAM（可扩充至72MB）程序断电储存，16MBRAM（可扩充至764MB）加工内存缓冲区。
形槽值，至尺寸要求
3.3零件表面基点坐标的计算
零件的表面基点坐标图2-92-10
图2-9
A点坐X0,
升级会员 