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1、四川托普信息技术职业学院数控专业毕业设计论文学生姓名 胥 攀 学生学号 专业方向 数控技术 年级班级 2010级数控一班指导教师 向 杰 指导单位 四川托普学院 2012年10月10日 摘要数控技术是现代制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,离开了数控技术,先进制造技术就成了无本之木。数控技术的广泛使用给机械制造业生产方式、生产结构、管理方式带来深刻的变化,它的关联效益和辐射能力更是难以估计。数控技术及数控装备已成为关系国家战略和体现国家综合国力水平的重要基础性产业,其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志,实现加工机床及生产过程数控化,已经成为当今制造业的发展方向。数控技术的
2、应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,更使制造业成为工业化的象征。数控机床是集高、精、尖技术于一体,集机、电、光、液于一身的高技术产物。具有加工精度高、加工质量稳定可靠、生产效率高、适应性强、灵活性好等众多优点,在各个行业受到广泛欢迎,在使用方面,也是越来越受到重视。但由于它是集强、弱电于一体,数字技术控制机械制造的一体化设备,一旦系统的某些部分出现故障,就势必使机床停机,影响生产,所以如何正确维护设备和出现故障时能及时抢修就是保障生产正常进行的关键。本论文通过数控工艺分析、数控手动编程基础介绍、CAD/CAM软件自动编程、软件后处理文件制作、数控软件仿真、数控机床加工等一般步骤与方法。运用
3、机械制造的相关知识进行严格的工艺分析与加工方式的制定,经过成本核算,该方案具有可行性。有效的利用CAD/CAM软件通过最合适的造型方式设计出零件模型,根据我们之前的工艺分析使用软件做出最佳的加工方式,采用铣削手工编程基础于FANUD oim 数控系统进行了程序后处理文件的编写,并在数控仿真软件和数控机床上进行了具体验证,最终加工出符合图纸要求的零件实体。经具体检验符合图纸标准。本论文主要介绍数控机床的定义,数控机床初学者的要求,机床加工前的准备工作,数控机床的程序指令,数控机床对刀操作方法,数控机床的工作原理和结构,加工特点,机床加工几何精度要求。 关键词:数控技术概念;加工方法;工艺分析;C
4、AD编程;CAM编程;仿真 Abstract CNC technology is the modern manufacturing industry that realizes the automation, flexible, integrated production base, left the numerical control technology, advanced manufacturing technology has become like trees. Numerical control technology is widely used for the mechanica
5、l manufacturing industry mode of production, production structure, management mode brought about profound changes, its associated benefits and radiation ability is more difficult to estimate. Numerical control technology and numerical control equipment has become a national strategy and reflect the
6、level of national comprehensive national power important basic industry, is a measure of the level of a national manufacturing industry modernization degree core markers, realize the processing machine and the production process of NC, has become the development direction of manufacturing industry.
7、The application of numerical control technology not only to the traditional manufacturing industry has brought revolutionary changes, but also the manufacturing industry to become a symbol of industrialization. CNC machine tool is set high, refined, in a sharp technical one, set machine, electricity
8、, light, liquid in a high-tech products. With the processing of high precision, stable and reliable processing quality, high production efficiency, adaptability, flexibility and good many advantages, in various sectors has been widely welcomed, in use, but also more and more attention. But because i
9、t is a strong, weak in one, digital technology to control the integration of machinery equipment, once the parts of a system failure, it will make the machine shut down, affecting the production, so the proper maintenance of equipment and failure to timely repair is to ensure the normal production o
10、f the key. This paper through analysis of NC technology, CNC manual programming based CAD/CAM software is introduced, automatic programming, software process document production, NC simulation, CNC machining and other general steps and methods. Use of machinery manufacturing knowledge of a strict pr
11、ocess analysis and process development, cost accounting, this scheme is practical. Effective use of the CAD/CAM software through the most appropriate form to design parts model, according to our previous analysis software to make the best use of the technology of proc. This paper mainly introduces t
12、he definition of NC machine tools, CNC machine tools for machining requirements, the preparation work before the program instruction, CNC machine tools, numerical control machine tool NC machine tool operation method, the working principle and structure characteristics, processing, machine processin
13、g of geometric accuracy of.Key words: numerical control technology; process; process analysis; CAD programming; CAM programming; simulation目录摘要.1 Abstract .2目录.4第一章绪论.51.1引言.51.2数控加工技术特点.5 1.2.1数控机床的优点5 1.2.1数控机床的缺点61.3数控编程软件UG/CAD/CAM概述. .6 1.4斯沃数控仿真软件简介. .6第二章 数控铣削加工. .7 2.1数控加工工艺分析. .72.1.1零件图样尺寸
14、标注.7 2.1.2加工精度设定. .7 2.1.3设计基准精度选择.7 2.1.4复合零件加工要求.7 2.1.5孔类零件加工考虑因素. . .8第三章 编程与加工. . . .93.1 轴类零件图的工艺分析. . .93.2刀具清单. . . . .93.3工艺卡片编. . . .93.4加工程序. . . . .10第四章 斯沃仿真加工. . . .11 4.1斯沃仿真介绍界面. . .11 4.2斯沃仿真对刀. . . .12 4.3 斯沃建立新程序. . .16 4.4斯沃加工自动加工零件. . .16总结. . . . .19展望. . . . . .20致谢. . . . . .
15、21参考文献. .22第一章 绪 论1.1引言 当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术以成为各发达国家加速经济发展、提高综合国力的重要途径。数控技术也是关系我国制造业发展和综合国力提高的关键,尽快加速培养数控技术的应用型人才已成为当务之急。1.2数控加工技术特点 简单的说就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工,而且加工的准确性和精
16、度都可以得到很好的保证。总体上说,和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下特点(既有优缺点): 1.2.1 数控机床优点 1、加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制,所以零件的互换性强,加工的速度快。 2、加工精度高。 同传统的加工设备相比,数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差,因此加工的效率可以得到很大的提高。 3、劳动强度低。 由于采用了自动控制方式,也就是说加工的全部过程是由数控系统完成,不像传统加工手段那样烦琐,操作者在数控机床工作时,只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。 4、适应能力强。 数控加工系统就像计算机一样,可
17、以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式,因此加工的范围可以得到很大的扩展。 5、工作环境好。 数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物,对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。 1.2.2 数控机床的缺点 数控机床的主要缺点如下:价格较高,设备首次投资大;对操作、维修人员的技术要求较高;加工复杂形状的零件时,手工编程的工作量大。1.3数控编程软件UG/CAD/CAM概述 UG 是由西门子UGSPLM软件公司推出的面向制造业CAD/CAM等高端软件,是当今世界上最先进、最流行的工业软件之一。利用 NX 建模,工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状, 并且使用先进的
18、渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能,为制造设计提供了高性能和灵活性,以满足客户设计任何复杂产品的需要。它集合了概念设计、工程设计分析与加工制造功能。它实现了优化设计与产品生产过程组合,已广泛应用于机械、汽车、模具、航天航空、消费电子、医疗器械等行业。CAM是美国CNC Software公司开发的数控自动编程加工系统。CADS是美国 Auto desk 公司开发发计算机辅助设计软件,具有强大的二维绘图、三维造型以及二次开发功能。1.4斯沃数控仿真软件简介南京斯沃软件技术有限公司开发的,发那
19、科(FANUC)、西门子(SINUMERIK)、三菱(MITSUBISHI) 等车铣及加工中心仿真软件,是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的,又可大大减少昂贵的设备投入。 斯沃数控仿真软件具有FANUC、SINUMERIK、MITSUBISHI、 FAGOR、HAAS、广州数控GSK、华中世纪星HNC、 北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、江苏仁和RENHE、南京华兴WA、南京四开(SKY2003N)、德国PA8000、成都广泰(GREAT)编程和加工功能,学生通过在PC机上操作该软件,能在很短时间内 掌握各系统数控车、数控
20、铣及加工中心的操作,可手动编程或读入CAM数控程序加工,教师通过网络教学,可随时获得学生 当前操作信息。 第二章 数控铣削加工数控铣床是用途广泛的机床,分立式和卧式两种。一般情况下,数控铣床由机床主体、数控系统、伺服系统三大部分组成。在数控机床加工前,要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序,这就要求程序设计人员备多方面的基础知识。合格的程序员首先是一个很好的工艺人员,应对数控机床的性能、特点、切削范围和标准刀具系统等有较全面的了解,否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程以及正确、合理地确定零件的加工程序。2.1数控加工工艺分析2.1.1 零件图样尺
21、寸标注在数控加工零件图上,应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程,也便于尺寸之间的相互协调,在保持设计基准、工艺基准、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于设计人员一般在尺寸标注中较多地考虑装配、功用等方面的要求,经常采用局部分散的标注方法,这样就给工序安排与数控加工带来许多不便。由于数控加工精度和重复定位精度都很高,不会因产生较大的积累误差而影响使用特性,因此可将局部的分散标注改为同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。2.1.2 加工精度设定 在加工同一表面时,应按粗加工_半精加工_精加工的次序完成。对整个零件的加工也可以按先粗加工,后半精加工,最后精加工
22、的次序进行。2.1.3 设计基准精度选择 当设计基准和孔加工的位置精度与机床的定位精度和重复定位精度相接近时,可采用按同一尺寸基准进行集中加工的原则,这样可以解决多个工位设计尺寸基准的加工精度问题。2.1.4 复合零件加工要求对于复合加工(既有铣削又有镗孔)的零件,可以先铣后镗。因为铣削的切削力大,工件易变形,采用先铣后镗孔的方法,可使工件有一段时间的恢复,减少变形对精度的影响。相反,如果先镗孔再进行铣削,会在孔口处产生毛刺、飞边,从而影响孔的精度。2.1.5 孔类零件加工考虑因素(1)定位要迅速,也就是在刀具不与工件、夹具和机床碰撞的前提下空行程时间尽可能短。(2)定位要准确,当所加工孔系的
23、位置精度要求较高时,尤其是机床进给系统有间隙时,要特别注意安排孔的加工顺序,如安排不当,就可能带入机械进给系统的反向间隙,直接影响位置精度。第三章 编程与加工3.1 轴类零件图的工艺分析 对于图3-1所示的轴类零件分析。3.2刀具清单工具编号刀具表量具表工具表193外圆正骗刀标卡尺(0-150mm)薄紫铜皮(0.2mm)2 4mm宽割刀千分尺(0-25mm)对刀角度样板360螺纹车刀千分尺(25-50mm)半径R规4车床常用辅具3.3工艺卡片编见结尾,包含工艺卡片与工序卡片。3.4加工程序CKZ08.MPFN10 G54 S500 M03 T01 D01N20 G00 X45 Z2 _CNAM
24、E=L01R105=1 R106=0.3 R108=2.5R109=7 R110=2 R111=0.1R112=0LCYC95N30 G00 X45 Z2N40 S800 M03 F0.05N50 L01 N60 G00 X80 Z200N70 M06 T02 D01 S300 M03N80 G00 X31 Z-34N90 G01 X26.9 F0.05 X35.5 F0.5N100 G00 Z-35N110 G01 X26.8 F0.05 Z-34 35.5 F0.5 N120 G00 X80 Z200N130 M06 T03 D01N140 G00 X30 Z0R11O=29.8 R101
25、=-15R102=29.8 R103=-30R104=1.5 R105=1R106=1 R109=6R110=1.5 R111=0.812R112=0 R113=4R114=1LCYC97N150 G00 X80 Z200N160 M05N170 M02LO1.SPFN10 G01 X0 Z0 N20 G03 X12 Z-12 CR=12N25 G01 Z-15N30 G01 X29.8 CHF= 2.121 Z-35 X34.99 CHF=1.414 Z-49N40 G02 X41.99 Z-57 CR=14N50 Z-69 X46N60 M17CKZ081.MPFN10 G54 S500
26、M03 T01 D01N20 G00 X39 Z2N30 G01 Z-52.8 F0.1 X46N40 G00 Z2 X33 N50 Z-22.8 F0.1 X35.6 Z-52.8X40N60 G00 Z2X27N70 G01 Z-22.8 F0.1 X34N80 G00 Z2 X25.6N90 G01 Z-5 F0.1N100 G02 X25.6 Z-17 CR=10N110 G01 Z22.8 X28N120 G00 Z0 X26N130 S800 M03N140 G01 X0 F0.05 X24.99 CHF=1.414Z-23 X35.08 CHF=1.414 Z-53 X46 N1
27、50 G00 X80 Z200N160 M06 T02 D01 S300 M03N170 G00 X36Z-37N180 G01 X30.08 F0.05 X36 F0.2N190 G00 Z-47N200 G01 X30.08 F0.05 X36 F0.2 N210 G00 X80 Z200 N220 M05 N230 M02第四章 斯沃仿真加工4.1斯沃仿真介绍界面4.11双击打开斯沃数控仿真软件出现下面界面。 4.12选择国语单机版本,数控系统选择SINUMERIK 802C/802Se T 单击右下角运行按钮。 数控仿真主界面4.13按照数控机床操作原则点击K1软件会提示您请问机床原点
28、。4.14点击确认,然后选择(请注意显视屏区域)再点击机床远点按钮图4.141,长按直到显示屏变化为图4.142,同样如此。 图4.141 图4.1424.15在我们运用斯沃仿真加工时我们首先对其操作面板进行了解,知道每个按钮控制功能。4.2斯沃仿真对刀4.21单机刀具管理按钮出现刀库,我们要从刀库中选取零件加工需要的道具,比如我们需要加工的零件需要外圆车刀,螺纹刀,割刀,我们就将其选中按住鼠标右键不放拖动到机床刀库,每把刀的道具位置要向对应,再点击转到加工位。 ,再点击确认。4.22这个时候我们就看机床的显示区域,出现了我们之前所选择的3把道具分别安装到相对于的刀架上图4.221。如果感觉显
29、示不清楚我们可以点击斯沃菜单栏隐藏机床本体,显示主轴,工件和刀具库。有时由于视图原因我们观看视角不正确,我们可以按进行调节。如4.222. 图4.221 图4.2224.23当道具的位置对应不正确时,我们可以手动调节点击。4.24当所有对刀前的工作准备好了后,我还开始对第一把外圆切刀,我们通手动XZ轴移动,是手动加速移动键。 4.25我们道具要接近主轴零件前,要启动主轴转速。第一反转,第二个是停止,第三个是正转。4.26我们把刀具移动到毛坯先对Z轴走到X为0的位置,刀具X要大于零件X轴长度。 图4.272 图4.2734.27然后再操作面板点击返回主界面,点击,选择好对应的刀具号图4.271,
30、点击,出现图4.272,点击调节到Z轴对刀界面, 就完成轴对刀。X轴对刀和Z轴对刀大体相同,先要把道具移动到毛坯外圆与其相切,如图4.273,但是X轴需要测量毛肧零件。在零偏处输入直径。点击. 4.28 对刀结束后我们要对其验证,首先返回主界面,在点击,再点击输出G54 G90 X0 Z2 S200 F0.2 M03 如图2.281点击执行。可见对刀到情况如图2.282。 图2.281 图2.2824.3 斯沃建立新程序4.31 首先点击返回主页面,点击,点击,点击建立新程序。更具加工零件形状的不同,建立不同的主程序和子程序,主程序的程序里应该包含其需要的子程序,值得注意的是子程序也需要建立,
31、我们当前需要的主程序名为CKZ08.MPF、CKZ081.MPF,子程序名为LO1.SPF。在需要加工循环的时候在斯沃里自动提取。我们需要的零件程序见3.4加工程序。4.4斯沃加工自动加工零件4.41首先我们点击进入程序选择,打开程序输出如图4.411,点击选择点击,选择自动加工模式,开始执行。 图4.4114.412改图为斯沃加工完成后的零件图。 加工右端面加工左端面 总结数控是一种具有高效率、高精度与高柔性特点的自动化加工方法,可以有效的解决复杂、精密、小批、多变零件的加工问题,充分适应现代化生产的需要。同时,数控编程技术涉及制造工艺、计算机技术、数学、计算机几何、微分几何、人工智能等众多
32、学科领域知识,它所追求的目标是如何更有效地获得满足各种零件加工要求的高质量数控加工程序,以便充分地发挥数控机床的性能,获得更高的加工效率与加工质量。纵观全文,本文的工作内容主要有:1完成了从型腔模型外形分析、通过UG三维的建模、鼠标模型加工工艺分析、模型导入CAM中加工、制作西门子系统后处理文件、UG软件通过后处理文件导出程序、斯沃仿真软件验证程序、程序传入数控机床加工完成零件的制造过程。完成了零件的整个制造过程,在整个过程中结合理论和实践一起操作,不仅仅介绍理论的同时还通过理论验证了结果,一层层的深处浅出的讲述零件的加工过程。通过UG软件在造型和加工上每一步的分析和讲解,为后处理提供了正确的
33、保障,该过程对数控CAD/CAM软件UG使用详细的总结和阐述,文中总结了软件自动编程加工同样适用于其他常规零件和复杂形状零件的加工。2在今后软件自动编程应用将个广泛。本文借助型腔型造型设计和加工,通过分析一个零件的加工工艺,并用CAD/CAM软件进行造型与编程并进行轨迹仿真,然后制作对应数控系统的后处理文件,最后用数控仿真软件进行实体仿真,并加工出零件。展望随着集成电路及计算机技术的迅猛发展,给数控硬件技术的更新换代注入新的活力,现代数控系统普遍采用超大规模集成电路(VLSI)、专用芯片(ASIC)及数字信号处理(DSP)技术。在电气装联上广泛采用表面安装(SMT)、三维高密度(threedimensionalhighdensity)技术,极大地提高系统的可靠性。高速高性能存储技术,比如闪烁存储(flashmemory),移动存储(PCMCIAcard)等极大地方便用户。薄膜晶体管液晶显示器(TFTLCD)技术使得显示装置趋于平板化,更便于机电一体化安装并改善人机界面。作为数控系统核心的处理器广泛采用“位以上的高速RISCCPU,保证高速、高精度的数控加工。致谢我写完这篇毕业论文的时候,有一种如释重负的感觉,在经历了找工作的焦灼、写论文的煎熬之后,感觉好像一切都尘埃落定,想起了那句伤感的歌
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