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铣床毕业论文
毕业论文(设计)
课题名称46号零件的数控铣削加
工工艺及加工程序编制
系别机电一体化
专业数控技术
班级数控A班
学号1232432146
学生姓名郑昊深
指导教师文丽丽
完成日期2015年4月28日
广州科技贸易职业学院教务处制
广州科技贸易职业学院
毕业论文(设计)任务
机电系机电一体化技术(数控技术及应用方向)专业
兹发给12级A班郑昊深同学毕业论文(设计)任务书,内容如下:
1、毕业论文(设计)题目:
46号零件的数控铣削加工工艺及加工程序编制
2、应完成的项目:
零件图分析,零件加工工艺分析,零件加工CAM仿真及加工。
3、参考资料以及说明:
1。
《机械设计基础》,2.《模具设计制造》,
3。
《数控加工工艺及编程》,4.《计算机辅助制造》等。
机械设计类相关书籍,数控专业书籍以及其他参考书籍,网上资料等。
4、本毕业论文(设计)任务书于2015年1月25日发出,应于2015年4月30日前完成。
(论文:
附后)
指导教师签名:
年月日
系主任签名:
年月日
广州科技贸易职业学院
毕业论文(设计)
题目:
46号零件的数控铣削加工工艺及加工程序编制
系别:
机电工程学院班级:
12级
学生:
郑昊深系主任:
张红伟
指导老师:
文丽丽职称:
讲师
毕业论文(设计)评语:
指导教师签名:
年月日
成绩评定:
系负责人签名:
年月日
摘要
随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛的应用于工业控制的各个领域,尤其在机械制造业中应用十分的广泛。
而中国作为一个制造业的大国,掌握先进的数控加工工艺和好的编程技术也是相当重要的。
本文开篇主要介绍了数控技术的现状及其发展的趋势,紧接着对数控铣削加工工艺做了简要的介绍,使对数控铣削加工工艺有了一个总体的了解.接下来主要是对具体零件的加工工艺的分析,然后用仿真软件指令进行数控编程和仿真加工,最终根据所编写的程序在数控机床上加工出对应的产品。
关键词数控;铣床;数控工艺;编程
ABSTRACT
Asthedevelopmentofcomputertechnology,theNumericalControlTechnologyhasbeenwidelyappliedtovariousfieldsofindustialcontrol,especiallyinengineeringindustry。
Andchinaisabigcountryinmanufacturing,somoreandmorechinesemasterthekonwledgeofnumericalcontrolprocessingandprogrammingtechnologyisveryimportant。
Atfirst,thispapermainlyintroducesthestatusofNCandthedevelopmenttrend。
Subsequently,theNCmillingprocesshasbeenmadeabriefintroductionandmakepeoplemastertheknowledgeingeneral。
Thenextpartisanalysistheprocessingofspecificofspecificparts,thenuseCNCsimunationsoftwareinstructionsforprogramminganfsimulationprocessing.Finally,accrodingtotheprogram,machiningthecorrespondingproducts。
Keywords:
NC,millingmachine;NCprocessing;programme
第1章 绪论.。
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1数控技术简介。
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1.2数控机床的发展势。
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3典型数控铣床介绍.。
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第2章数控铣床典型加工指令及基本作..。
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1数控铣床典型加工指令.。
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2数控铣床基本操作.。
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第3章 零件图及数控加工工艺分析......。
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1零件图分析.。
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3.2零件的加工工艺分析。
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第4章零件加工.。
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4.1零件加工程序及加工仿真.。
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第5章总结。
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致谢.。
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附录.。
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第一章绪论
1.1数控技术简介
数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术.它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
现在,数控技术也叫计算机数控技术,是采用计算机实现数字程序控制的技术.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,他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.例如:
在轿车工业领域,年产30万辆的生产节拍是40秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一;在航空和宇航工业领域,其加工的零部件多为薄壁和薄筋,刚度很差,材料为铝或铝合金,只有在高切削速度和切削力很小的情况下,才能对这些筋、壁进行加工。
近来采用大型整体铝合金坯料“掏空"的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装,使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。
这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。
通过数控技术,精确控制,逐一满足这些要求。
1。
2数控机床的发展趋势
随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展,机床的数控技术有了长足的发展。
近几年一些相关技术的发展,如刀具及新材料的发展,主轴伺服和进给系统、超高速切削等技术的发展.目前数控机床正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。
世界数控技术及其装备的发展趋势主要体现在以下的方面。
1)高速高效高精度
高生产率.通过数控装置及伺服系统功能的改进,主轴的速度和进给速度大大提高,减小了切削的时间和非切削时间.
高加工精度。
随着精密产品的出现,对精度的要求提高到了0。
1微米,有的零件甚至已经达到了0。
01微米,高精密零件要求提高了机床的加工的精度,包括采用温度补偿法等。
2)柔性化
柔性化包括两个方面的柔性:
一是数控系统本身的柔性,数控系统采用模块化的设计,功能覆盖面广,便于不同用户的要求;二是DNC系统的柔性,同一DNC系统能够依据不同生产流程的要求,使物料流和信息流自动进行动态调整,从而最大限度的发挥DNC系统的效能。
3)工艺复合化和多轴化
数控机床的工艺复合化,是指工件在一台机床上装夹后,通过自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等给种措施,完成多工序、多表面的复合加工。
此外,数控技术的进步也提供了多轴控制和多轴联动控制功能。
4)实时智能化
在数控技术领域,实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要的分支发展,如自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。
5)结构新型化
采用新型结构,实现多坐标联动加工,其控制系统结构复杂,加工精度、加工效率较普通机床高2—-10倍
6)编程技术自动化
为了弥补手工编程和NC语言编程的不足,近年来开发出多种自动编程系统,如图形交互式系统、数字化自动编程系统、会话式自动编程系统、语言数控编程系统等。
其中图形交互式系统应用的最为广泛,图形交互式编程系统是以计算机辅助设计(CAD)软件为基础,首先形成零件的图形文件,然后再调用数控编程模块,自动编制加工程序,同时可动态显示刀具的加工轨迹。
目前的图形交互式软件有MasterCAD、Cimatron、pro/E、UG、CAXA、CATIA等。
7)集成化
数控系统采用高度集成化的芯片,可提高数控系统的集成度和软、硬件运行速度,应用平板显示技术可提高显示器的性能。
平板显示器应用先进封装和互连技术,将半导体和表面安装技术融于一体,通过提高集成电路的密度,减小互联长度和数量来降低产品的价格、改进性能、减小组件的尺寸、提高系统的可靠性。
8)开放式闭环控制模式
采用通用计算机组成的总线式、模块化、开放、嵌入式体系结构,便于裁减、扩展和升级,可以组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。
闭环控制模式是针对传统数控系统仅有的专用型封闭式开环控制模式提出的.由于制造过程是一个多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程,包括诸如加工尺寸、形状、振动、噪音、温度和热变形等各种变化因素,因此,要实现加工过程的多目标优化,必须采用多变量的闭环控制,在实现加工过程中动态调整加工过程变.在加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式,易于将计算机实时智能技术、多媒体技术、网络技术、CAD/CAM、伺服系统、自适应控制、动态数据管理、动态刀具补偿、动态仿真等高新技术溶于一体,构成严密的制造过程闭环控制系统体系,从而实现集成化、智能化、网络化。
1.3典型数控铣床介绍
控铣床使用计算机数字化信号控制的铣床。
它可以加工由直线和圆弧两种几何要素构成的平面轮廓,也可以直接用逼近法加工非圆曲线构成的平面轮廓(采用多轴联动控制),还可以加工立体曲面和空间曲线。
它可进行镗、铣、扩、铰等多种工序的加工,主要适用于板类、盘类、壳体类等复杂零件的加工,特别适用于汽车制造业和模具业。
三、数控铣床的组成部分数控铣床一般由铣床主机、控制部分、驱动部分及辅助部分等组成.
1、铣床主机它是数控铣床的机械本体,包括床身、主轴箱、工作台和进给机构等。
2、控制部分它是数控铣床的控制核心,讲述的是CNC系统为BEIJING—FANUC0i–MB系统。
3、驱动部分它是数控铣床执行机构的驱动部件,它包括主轴电动机和进给伺服电动机等。
4、辅助部分它是数控铣床的一些配套部件,包括刀库、液压装置、气动装置、冷却系统、润滑系统和排屑装置等。
第2章数控铣床典型加工指令及基本操作
2.1数控铣床典型加工指令
有G代码和M代码
关于M指令和G代码
M03主轴正转
M03S1000主轴以每分钟1000的速度正转
M04主轴逆转
M05主轴停止
M10M14。
M08主轴切削液开
M11M15主轴切削液停
M25托盘上升
M85工件计数器加一个
M19主轴定位
M99循环所以程式
G代码
G00快速定位
G01主轴直线切削
G02主轴顺时针圆壶切削
G03主轴逆时针圆壶切削
G04暂停
G04X4主轴暂停4秒
G10资料预设
G28原点复归
G28U0W0;U轴和W轴复归
G41刀尖左侧半径补偿
G42刀尖右侧半径补偿
G40取消
G97以转速进给
G98以时间进给
G73循环
G80取消循环G1000数据设置模态
G1100数据设置取消模态
G1716XY平面选择模态
G1816ZX平面选择模态
G1916YZ平面选择模态
G2006英制模态
G2106米制模态
G2209行程检查开关打开模态
G2309行程检查开关关闭模态
G2508主轴速度波动检查打开模态
G2608主轴速度波动检查关闭模态
G2700参考点返回检查非模态
G2800参考点返回非模态
G3100跳步功能非模态
G4007刀具半径补偿取消模态
G4107刀具半径左补偿模态
G4207刀具半径右补偿模态
G4317刀具半径正补偿模态
G4417刀具半径负补偿模态
G4917刀具长度补偿取消模态
G5200局部坐标系设置非模态
G5300机床坐标系设置非模态
G5414第一工件坐标系设置模态
G5514第二工件坐标系设置模态
G5914第六工件坐标系设置模态
G6500宏程序调用模态
G6612宏程序调用模态模态
G6712宏程序调用取消模态
G7301高速深孔钻孔循环非模态
G7401左旋攻螺纹循环非模态
G7601精镗循环非模态
G8010固定循环注销模态
G8110钻孔循环模态
G8210钻孔循环模态
G8310深孔钻孔循环模态
G8410攻螺纹循环模态
G8510粗镗循环模态
G8610镗孔循环模态
G8710背镗循环模态
G8910镗孔循环模态
G9001绝对尺寸模态
G9101增量尺寸模态
G9201工件坐标原点设置模态
2。
2数控铣床基本操作
1. 设定工件坐标系G92指令
指令格式 G92 X__ Y__ Z__
指令功能 设定工件坐标系
指令说明 1)在机床上建立工件坐标系(也称编程坐标系);
2)如图2-1所示,坐标值X、Y、Z为刀具刀位点在工件坐标系中的坐标值(也称起刀点或换刀点);
3)操作者必须于工件安装后检查或调整刀具刀位点,以确保机床上设定的工件坐标系与编程时在零件上所规定的工件坐标系在位置上重合一致;
4)对于尺寸较复杂的工件,为了计算简单,在编程中可以任意改变工件坐标系的程序零点。
图2-1G92设定工件坐标系
在数控铣床中有二种设定工件坐标系的方法,一种方法如图2—1所示,先确定刀具的换刀点位置,然后由G92指令根据换刀点位置设定工件坐标系的原点,G92指令中X、Y、Z坐标表示换刀点在工件坐标系XpYpZp中的坐标值;另一种方法如图2—2所示,通过与机床坐标系XYZ的相对位置建立工件坐标系XpYpZp,如有的数控系统用G54指令的X、Y、Z坐标表示工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值.
图2—2G54设定工件坐标系
2. 绝对坐标输入方式G90指令和增量坐标输入方式G91指令
指令格式 G90
G91
指令功能 设定坐标输入方式
指令说明 1)G90指令建立绝对坐标输入方式,移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具离开工件坐标系原点的距离;
2)G91指令建立增量坐标输入方式,移动指令目标点的坐标值X、Y、Z表示刀具离开当前点的坐标增量。
3. 快速点定位G00指令
指令格式 G00 X__ Y__ Z__
指令功能 快速点定位
指令说明 1)刀具以各轴内定的速度由始点(当前点)快速移动到目标点;
2)刀具运动轨迹与各轴快速移动速度有关;
3)刀具在起始点开始加速至预定的速度,到达目标点前减速定位。
4. 直线插补G01指令
指令格式 G01 X__ Y__ Z__ F__
指令功能 直线插补运动
指令说明 1)刀具按照F指令所规定的进给速度直线插补至目标点;
2)F代码是模态代码,在没有新的F代码替代前一直有效;
3)各轴实际的进给速度是F速度在该轴方向上的投影分量;
4)用G90或G91可以分别按绝对坐标方式或增量坐标方式编程。
5。
插补平面选择G17、G18、G19指令
指令格式 G17
G18
G19
指令功能 表示选择的插补平面
指令说明 1)G17表示选择XY平面;
2)G18表示选择ZX平面;
3)G19表示选择YZ平面。
6。
顺时针圆弧插补G02指令和逆时针圆弧插补G03指令
指令格式 XY平面圆弧插补指令(如图2—3所示)
图2-3 XY插补平面
ZX平面圆弧插补指令(如图2-4所示)
图2—4 XZ插补平面
YZ平面圆弧插补指令(如图2—5所示)
图2-5 YZ插补平面
指令功能 在指定平面内圆弧插补运动
指令说明 1)圆弧的顺逆时针方向如图2—6所示,从圆弧所在平面的垂直坐标轴的负方向看去,顺时针方向为G02,逆时针方向为G03;
图2-6 顺逆圆弧的区分
2)F规定了沿圆弧切向的进给速度;
3)X、Y、Z为圆弧终点坐标值,如果采用增量坐标方式G91,X、Y、Z表示圆弧终点相对于圆弧起点在各坐标轴方向上的增量;
4)I、J、K表示圆弧圆心相对于圆弧起点在各坐标轴方向上的增量,与G90或G91的定义无关;
5)R是圆弧半径,当圆弧所对应的圆心角为0°~180°时,R取正值;圆心角为180°~360°时,R取负值;
6)I、J、K的值为零时可以省略;
7)在同一程序段中,如果I、J、K与R同时出现则R有效。
7. 暂停G04指令
指令格式
指令功能 刀具作短暂的无进给光整加工
指令说明 1)地址码X可用小数,单位为S;
2)地址码 P只能用整数,单位为ms。
8。
英制输入G20指令和公制输入G21指令
指令格式 G20
G21
指令功能 设定输入数据的量纲
指令说明 1)G20、G21是两个互相取代的G代码;
2)G20设定数据为公制量纲;
3)G21设定数据为英制量纲;
4)经设定后公制和英制量纲可混合使用。
9. 自动返回参考点G28指令
指令格式 G28 X__ Y__ Z__
指令功能 刀具经指定的中间点快速返回参考点
指令说明 1)坐标值X__Y__Z__为中间点坐标;
2)刀具返回参考点时避免与工件或夹具发生干涉;
3)通常G28指令用于返回参考点后自动换刀,执行该指令前必须取消刀具半径补偿和刀具长度补偿.
G28指令的功能是刀具经过中间点快速返回参考点,指令中参考点的含义,如果没有设定换刀点,那么参考点指的是回零点,即刀具返回至机床的极限位置;如果设定了换刀点,那么参考点指的是换刀点,通过返回参考点能消除刀具在运行过程中的插补累积误差.指令中设置中间点的意义是设定刀具返回参考点的走刀路线。
如G91 G28 X0 Z0 表示刀具先从Y轴的方向返回至Y轴的参考点位置,然后从X轴的方向返回至X轴的参考点位置,最后从Z轴的方向返回至Z轴的参考点位置。
10. 从参考点移动至目标点G29指令
指令格式 G29 X__ Y__ Z__
指令功能 刀具从参考点经过指定的中间点快速移动到目标点。
指令说明 1)返回参考点后执行该指令,刀具从参考点出发,以快速点定位的方式,经过由G28所指定的中间点到达由坐标值X___Y___Z所指定的目标点位置;
2)X___Y___Z___表示目标点坐标值,G90指令表示目标点为绝对值坐标方式,G91指令表示目标点为增量值坐标方式,则表示目标点相对于G28中间点的增量;
3)如果在G29指令前,没有G28指令设定中间点,执行G29指令时,则以工件坐标系零点作为中间点。
11. 刀具半径补偿G41、G42指令
指令格式
指令功能 数控系统根据工件轮廓和刀具半径自动计算刀具中心轨迹,控制刀具沿刀具中心轨迹移动,加工出所需要的工件轮廓,编程时避免计算复杂的刀心轨迹。
指令说明 1)X__ Y__ 表示刀具移动至工件轮廓上点的坐标值;
2)H (或D)__为刀具半径补偿寄存器地址符,寄存器存储刀具半径补偿值;
12。
取消刀具半径补偿G40指令
指令格式
指令功能 取消刀具半径补偿
指令说明 1 指令中的X__ Y__表示刀具轨迹中取消刀具半径补偿点的坐标值;
2 通过G00或G01运动指令取消刀具半径补偿;
3 G40必须和G41或G42成对使用.
13. 刀具长度补偿G43、G44、G49指令
指令格式
指令功能 对刀具的长度进行补偿
指令说明 1)G43指令为刀具长度正补偿;
2)G44指令为刀具长度负补偿;
3)G49指令为取消刀具长度补偿;
4)刀具长度补偿指刀具在Z方向的实际位移比程序给定值增加或减少一个偏置值;
5)格式中的Z值是指程序中的指令值;
6)H为刀具长度补偿代码,后面两位数字是刀具长度补偿寄存器的地址符。
H01指01号寄存器,在该寄存器中存放对应刀具长度的补偿值.H00寄存器必须设置刀具长度补偿值为0,,调用时起取消刀具长度补偿的作用,其余寄存器存放刀具长度补偿值;
执行G43时:
Z实际值=Z指令值+H__中的偏置值
执行G44时:
Z实际值=Z指令值-H__中的偏置值
第3章零件图及数控加工工艺分析
3。
1零件图分析
零件属于盘类零件(如图3-1),零件上有孔、槽、凸台组成,而且凸台的轮廓由直线和圆弧构成。
考虑到零件的结构和形状,还有实际加工时所用的机床的加工特点,选择零件的底面为装夹定位面,夹具采用虎口钳。
夹具的夹紧采用的是液压自动夹紧,而且其夹紧力3000N。
考虑到零件的长、宽、高最大尺寸分别为75mm、75mm、20mm,所以选择毛坯的尺寸为78X78X22的立方体,材料是45号钢。
又考虑到所用的数控铣床的加工能力不太好而且其刚
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