数控技术课程设计报告书.docx
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数控技术课程设计报告书
数控技术课程设计
题目：
SIEMENS810D数控铣床操作与加工仿真
专业班级：
机制三班
学生：
子刚
学号：
0704102070
指导老师：
军
说明
数控技术课程设计实习是高等本科机械专业中重要的一个实践环节。
是在学生学完技术基础课和专业课进行的。
是培养学生理论联系实际、解决生产实际问题能力的重要步骤。
通过对数控机床加工程序的编制、数控系统设计总体方案的拟定，使学生综合运用所学的机械、电子和计算机的知识，进行一次数控技术的实践性训练。
从而培养学生具有加工编程能力，初步设计计算能力以及分析和处理生产中所遇到的数控技术方面技术问题的能力。
学生：
子刚
2010年10月4日
1．SIEMENS810D数控加工样品一………………………………………………4
1.1样品分析……………………………………………………………………4
1.2样品工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备……………………4
1.3编制加工程序………………………………………………………………5
1.4使用仿真软件进行加工仿真………………………………………………7
2．SIEMENS810D数控加工样品二………………………………………………17
2.1样品分析……………………………………………………………………18
2.2样品工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备……………………19
2.3编制加工程序………………………………………………………………21
2.4使用仿真软件进行加工仿真………………………………………………23
3．SIEMENS810D数控加工样品三…………………………………………………………26
3.1编写加工程序…………………………………………………………………30
3.2使用仿真软件进行加工仿真………………………………………………………33
4.参数设置…………………………………………………………………………34
参考文献……………………………………………………………………………………34
1.SIEMENS810D数控加工样品一
1.1零件分析
（1）零件图样
如上图，此零件一个凸台和四个阶梯孔组成。
材料为08F低碳钢，毛坯尺寸
。
（2）精度分析
本零件精度要求由刀具保证。
由于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，故此必须正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。
（3）表面粗糙度
零件的粗糙度要求需要通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。
1.2工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备
（1）确定装夹方案，定位基准，编程原点。
由于毛坯为长方形，用工艺板或平口钳夹紧定位。
由于工件结构简单，换算容易，故编程原点选为毛坯的上端面左下顶点。
（2）制定加工方案及加工路线
根据工件的形状及加工要求，选用数控铣床加工。
数控系统为SIEMENS810D系统。
加工路线为：
铣平面→钻
通孔→铣
台阶孔。
（3）刀具的选用
根据加工容，可选用
平底刀铣平面，
直柄麻花钻
通孔，
平底刀铣
台阶孔。
具体情况见下表。
表1.1刀具选用
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀具半径
数量
加工表面
1
T1
1
上表面
2
T2
1
通孔
3
T3
1
台阶孔
（4）确定加工参数
主轴转速（n）：
高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取45~60m/min，根据公式
及加工经验，主轴转速取为
。
（5）制定加工工艺
经上述分析，加工工艺见表1.2：
表1.2加工工艺表
材料
08F低碳钢
零件号
0001
系统
SIEMENS810D
工步号
工步容
刀具
转速/（r/min）
进给速度/（mm/min）
1
铣上端面
T1
1000
300
2
通孔
T2
1000
200
3
台阶孔
T3
800
200
1.3编写加工程序
加工程序表如图1.3所示。
表1.3加工程序卡
程序号
O0010
编程系统
SIEMENS810D
序号
程序
简要说明
N010G54
N015T1D1
N020M6
N025M3S1000
N030G0X0Y-5Z5
N035G1Z-10F300
N040Y50
N045X7
N050Y-5
N055X14
N060Y50
N065X21
N070Y-5
N075X44
N080Y50
N085X51
N090Y-5
N095X58
N100Y50
N105X65
N110Y-5
N115G0Z200
N120M5
N125T2D2
N130M6
N135M3S1000
N140G0X50Y10Z50
N145G1Z-30F200
N150Z5
N155G0X50Y35
N160G1Z-30F200
N165Z5
N170G0X15Y35
N175G1Z-30F200
N180Z5
N185G0X15Y10
N190G1Z-30F200
N195Z5
N200G0Z200
N205M5
N210T3D3
N215M6
N220M3S800
N225G0X15Y10Z50
N230G1Z-15F200
N235Z5
N240G0X15Y35
N245G1Z-15F200
N250Z5
N255G0X50Y35
N260G1Z-15F200
N265Z5
N270G0X50Y10
N275G1Z-15F200
N280Z5
N285G0Z200
N290M5
N295M30
确定工件坐标系
换刀T1，刀具补偿号D1
换刀
主轴正转，转速为1000r/min
刀具中心从换刀点快速走到下刀点
刀具以F300mm/min的进给速率下刀
刀具从点（0，-5）走到点（0，50）
刀具从点（0，50）走到点（7，50）
刀具从点（7，50）走到点（7，-5）
刀具从点（7，-5）走到点（14，-5）
刀具从点（14，-5）走到点（14，50）
刀具从点（14，50）走到点（21，50）
刀具从点（21，50）走到点（21，-5）
刀具从点（21，-5）走到点（44，-5）
刀具从点（44，-5）走到点（44，50）
刀具从点（44，50）走到点（51，50）
刀具从点（51，-5）走到点（58，-5）
刀具从点（58，-5）走到点（58，50）
刀具从点（58，50）走到点（65，50）
刀具从点（65，50）走到点（65，-5）
刀具从点（65，50）走到点（65，-5）
刀具快速退回到Z200处
主轴停止
换刀T2，刀具补偿号D2
换刀
主轴正转，转速为1000r/min
刀具中心从换刀点快速走到下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速走到下一个下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速走到下一个下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速走到下一个下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速回到Z200处
主轴停止
换刀T3，刀具补偿号D3
换刀
主轴正转，转速为800r/min
刀具中心从换刀点快速走到下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速走到下一个下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速走到下一个下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速走到下一个下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速回到Z200处
主轴停止
程序结束
1.4使用仿真软件进行加工仿真
1.4.1选择机床
如图2点击菜单“机床/选择机床…”，在选择机床对话框中控制系统选择SIEMENS，机床类型选择立式铣床并按确定按钮，此时界面如图3所示。
在机床窗口点右键，点选项，可以去掉机床罩。
1.4.2机床回零
在操作面板上点击按钮画面将转入会零模式，打开进给开关选择X轴再点击按钮此时X轴将回零，相应X轴的回零指示灯亮，CRT上的X坐标发生变化，同样，进行以上操作可以将Y、Z轴回零。
此时CRT和操作面板上的指示灯如图4所示
1.4.3安装零件
点击菜单“零件/定义毛坯…”，在定义毛坯对话框（如图5）中将零件尺寸改为高30、长65和宽45，并按确定按钮。
点击菜单“零件/安装夹具…”，在选择夹具对话框（如图6）中，选择零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。
点击菜单“零件/放置零件…”，在选择零件对话框（如图7）中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，此时机床如图8所示，零件已放置在机床工作台面上。
1.4.4输入数控程序
数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用SIEMENS系统的MDI键盘输入。
本文前面的代码可存为一TXT程序文件“S810MILLDOCU.txt”。
点击菜单“机床/DNC传送…”，在打开文件对话框（如图9）选取文件“S810MILLDOCU.txt”，点击打开按钮。
点击控制面板的右下角“键盘”，点击相对应的软健Program、Partprogram，打开SIEMENS系统的MDI键盘，点击切换机床控制面板。
此时界面如图10所示。
也可以这样：
按软键，CRT界面下方显示菜单命令条。
在菜单命令条上按软键，进入“programOverview”界面。
如图10所示。
在弹出的下级子菜单中按软键，点击菜单“机床/DNC传送”，在弹出的如图11所示的对话框中选择所需的数控程序，并打开。
点击软键，弹出如图12所示的“Insert”界面。
按软键确认。
此时DNC程序已经导入。
再次按软键，切换到主菜单命令条，按软键，再按软键，经过DNC传送的程序的文件名显示在“ProgramOverview”框中。
如图13所示
点击工具条上的小图标，使控制面板切换到MDI键盘，利用键盘上的，选择所需的数控程序。
点击MDI键盘上的，键将光标移动到你所需的程序上，在点击软键“Select”，再点击按钮，CRT如图14所示；即可输入预先编辑好的数控程序。
图14
1.4.5检查运行轨迹
按下键，切换到Machine状态下。
按机床控制健盘上的，然后按CRT上的软键“Programcontrol”再配合Siemens键盘方向键移到上，按下，将此选项打上勾，再点击CRT上的软键“OK”，切换到机床控制键按，进入自动模式，通过来控制程序的运行和停止，即可观察数控程序的运行轨迹。
按钮表示单行执行。
可使程序重置。
此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察，运行轨迹如图15所示。
1.4.6对基准、装刀具
运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。
点击菜单“机床/基准工具…”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为14mm，如图16;点击切换到手动模式，利用操作面板上的按钮，X、Y、Z轴的控制钮，将机床移动到如图17所示的大致位置。
点击菜单“塞尺检查/1mm”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到如图18所示的位置，通过调节操作面板上的点动倍率、、和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：
合适”记下此时CRT中的X坐标：
-459.5此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为-459.5-1（赛尺）-14/2（基准工具）-65（工件）=-532.5，同样可得到左下端点的Y座标为-437.5。
X，Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为8mm的平底刀，如图19，装好刀具后，机床如图20所示。
用类似方法得到工件上表面的Z座标为-318.000。
1.4.7设定参数
确定工件与机床坐标系的关系的方法，是通过G54-G57设定，此处采用的是G54方法：
将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。
刀具补偿参数的输入：
此处半径补偿值为4mm。
点击按钮，到CRT上显示有Parameter字样如图21显示，
接着点击按钮打开软健盘，分别点击、选择G54，再点击SettableZO相对应的软健，进入输入画面如图22：
分别在X、Y、Z上用软健盘输入-532.5,-437.5,-318,即完成了工作原点的输入。
1.4.8自动加工
确定处于为选中状态。
机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动加工了。
首先机床回零，此时按下键盘的软键，点击按钮，机床就开始自动加工了。
2.IEMENS810D数控加工样品二
2.1零件分析
（1）零件图样
如下图，此零件三个个凸台和一个通孔组成。
材料为08F低碳钢，毛坯尺寸
。
（2）精度分析
本零件精度要求由刀具保证。
由于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，故此必须正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。
（3）表面粗糙度
零件的粗糙度要求需要通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。
2.2工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备
（1）确定装夹方案，定位基准，编程原点。
由于毛坯为长方形，用工艺板或平口钳夹紧定位。
由于工件结构简单，换算容易，故编程原点选为毛坯的上端面左下顶点。
（2）制定加工方案及加工路线
根据工件的形状及加工要求，选用数控铣床加工。
数控系统为SIEMENS810D系统。
加工路线为：
铣平面→钻
通孔。
（3）刀具的选用
根据加工容，可选用
平底刀铣平面，
直柄麻花钻
通孔。
具体情况见下表。
表2.1刀具选用
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀具半径
数量
加工表面
1
T1
1
上表面
2
T2
1
通孔
（4）确定加工参数
主轴转速（n）：
高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取45~60m/min，根据公式
及加工经验，主轴转速取为
。
（5）制定加工工艺
经上述分析，加工工艺见表2.2：
表2.2加工工艺表
材料
08F低碳钢
零件号
0001
系统
SIEMENS810D
工步号
工步容
刀具
转速/（r/min）
进给速度/（mm/min）
1
铣上端面
T1
1000
300
2
通孔
T2
1000
200
2.3编写加工程序
加工程序表如图2.3所示。
表2.3加工程序卡
程序号
O0010
编程系统
SIEMENS810D
序号
程序
简要说明
N010G54
N015T1D1
N020M6
N025M3S1000F300
N030G0X-50Y-50Z50
N035G1Z5
N040G41G1X8Y20
N045Y50
N050X50Y96
N055G2X96Y50CR=47
N060G1X50Y8
N065X20
N070G2X8Y20CR=12
N075X4Y20
N080Y50
N085G40X50Y100
N090G2X100Y50CR=50
N095X50Y8
N100X8Y8
N105X8Y54
N110X46Y100
N115X100Y96
N120X100Y0
N125X0
N130Y100
N135X96
N140Y66
N145X74Y90
N150X90
N155Y88
N160X78Y82
N165X86
N170Y77
N175X94Y94
N180Y6
N185X6
N190Y94
N195X94
N200G0Z100
N205M5
N210T2D2
N215M6
N220M3S1000
N225G0X86Y86Z50
N230G1Z-40F200
N235Z5
N240G0Z100
N245M5
N250M30
确定工件坐标系
换刀T1，刀具补偿号D1
换刀
主轴正转，转速为1000r/min，进给速率F300mm/min
刀具中心从换刀点快速走到下刀点
刀具以F300mm/min的进给速率下刀
左刀补，刀具以F300mm/min的进给速率到（8,20）
刀具从点（8,20）走到点（8,50）
刀具从点（8,50）走到点（50,96）
终点、半径圆弧插补，刀具走到点（50,47）
直线插补，刀具走到点（50,8）
刀具从点（50,8）走到点（20,8）
终点、半径圆弧插补，刀具走到点（8,20）
刀具从点（8,20）走到点（4,20）
刀具从点（4,20）走到点（4,50）
取消查补，刀具走到点（50,100）
终点、半径圆弧插补，刀具走到点（100,50）
刀具从点（100,50）走到点（50,8）
刀具从点（50,8）走到点（8,8）
刀具从点（8,8）走到点（8,54）
刀具从点（8,54）走到点（46,100）
刀具从点（46,100）走到点（100,96）
刀具从点（100,96）走到点（100,0）
刀具从点（100,0）走到点（0,0）
刀具从点（0,0）走到点（0,100）
刀具从点（0,100）走到点（96,100）
刀具从点（96,100）走到点（96,66）
刀具从点（96,66）走到点（74,90）
刀具从点（74,90）走到点（90,90）
刀具从点（90,90）走到点（90,88）
刀具从点（90,88）走到点（78,82）
刀具从点（78,82）走到点（86,82）
刀具从点（86,82）走到点（86,77）
刀具从点（86,77）走到点（94,94）
刀具从点（94,94）走到点（94,6）
刀具从点（94,6）走到点（6,6）
刀具从点（6,6）走到点（6,94）
刀具从点（6,94）走到点（94,94）
刀具快速退回到Z100处
主轴停止
换刀T2，刀具补偿号D2
换刀
主轴正转，转速为1000r/min
刀具中心从换刀点快速走到下刀点
刀具以F200mm/min的进给速率下刀
刀具以F200mm/min的进给速率返回参考平面
刀具中心从换刀点快速回到Z100处
主轴停止
程序结束
2.4使用仿真软件进行加工仿真
2.4.1选择机床操作同上
2.4.2机床回零操作同上
2.4.3安装零件
点击菜单“零件/定义毛坯…”，在定义毛坯对话框（如图24）中将零件尺寸改为高25、长100和宽100，并按确定按钮。
点击菜单“零件/安装夹具…”，在选择夹具对话框（如图25）中，选择零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。
点击菜单“零件/放置零件…”，在选择零件对话框（如图26）中，选取名称为“毛坯1”的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，此时机床如图27所示，零件已放置在机床工作台面上。
2.4.4输入数控程序操作同上
2.4.5检查运行轨迹
按下键，切换到Machine状态下。
按机床控制健盘上的，然后按CRT上的软键“Programcontrol”再配合Siemens键盘方向键移到上，按下，将此选项打上勾，再点击CRT上的软键“OK”，切换到机床控制键按，进入自动模式，通过来控制程序的运行和停止，即可观察数控程序的运行轨迹。
按钮表示单行执行。
可使程序重置。
此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察，运行轨迹如图28所示。
2.4.6对基准、装刀具
运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。
点击菜单“机床/基准工具…”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为14mm，如图29;点击切换到手动模式，利用操作面板上的按钮，X、Y、Z轴的控制钮，将机床移动到如图30所示的大致位置。
点击菜单“塞尺检查/1mm”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到如图31所示的位置，通过调节操作面板上的点动倍率、、和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：
合适”记下此时CRT中的X坐标：
-442此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为-442-1（赛尺）-14/2（基准工具）-100（工件）=-550，同样可得到左下端点的Y座标为-464。
X，Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为8mm的平底刀，如图32，装好刀具后，机床如图33所示。
用类似方法得到工件上表面的Z座标为-333.000。
2.4.7设定参数
确定工件与机床坐标系的关系的方法，是通过G54-G57设定，此处采用的是G54方法：
将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。
刀具补偿参数的输入：
此处半径补偿值为4mm。
点击按钮，到CRT上显示有Parameter字样如图34显示，
接着点击按钮打开软健盘，分别点击、选择G54，再点击SettableZ
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