數(shù)控技術畢業(yè)設計.doc

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1、- 1 - 許昌職業(yè)技術學院 畢 業(yè) 論文 姓 名：代迎代迎輝輝 學 號： ：0802104840 專 業(yè)：數(shù)控技數(shù)控技術術 論文題目：數(shù)控加工淺析數(shù)控加工淺析 指導教師：韓韓冰冰 職 稱： 2011 年年 4 月月 15 日日 - 2 - 摘 要 數(shù)控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產(chǎn)物。 它的出現(xiàn)以及所帶來的巨大效益，引起出界各國科技界和工業(yè)界的普遍重視。隨著科 學技術的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已是衡量一個國家機械制造工業(yè)水平的重要標志。發(fā)展 數(shù)控機床是當前我國機械制造業(yè)技術改造的必由之路，是未來工廠自動化的基礎。 本文主要介紹了數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展，數(shù)控銑床的主體

2、設計及應用說明。數(shù)控 編程中代碼的應用，及相應代碼的格式，數(shù)控程序的編制、程序的格式。 對一個零件的數(shù)控編程加工，主要包括： 1 繪制零件圖； 2 利用數(shù)控軟件對零件進行實體造型； 3 對零件造型進行分析； 4 編制數(shù)控程序； 5 進行數(shù)控加工。 通過對課題任務的分析，先用 Aotu CAD 把零件圖畫出來，對零件圖進行分析，確 定零件的加工工藝。根據(jù)畫出的零件圖編寫程序，對程序進行檢驗校核，對確定準確 后的程序進行試切和零件加工。 關鍵詞： Aotu CAD 實體造型 數(shù)控加工 - 3 - 目目 錄錄 前言前言4 1 1 概論概論5 1.11.1 數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展5

3、1.21.2 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢數(shù)控機床的發(fā)展趨勢5 2 2 零件的加工工藝規(guī)程零件的加工工藝規(guī)程6 2.12.1 數(shù)控銑床的工藝性分析數(shù)控銑床的工藝性分析6 2.22.2 夾具夾具. .6 2.32.3 加工工序的劃分加工工序的劃分7 3 3 加工程序的編制加工程序的編制8 3.13.1 數(shù)控程序編制的內容及步驟數(shù)控程序編制的內容及步驟8 3.23.2 數(shù)控程序編制的方法數(shù)控程序編制的方法8 總總 結結14 參考文獻參考文獻15 致致 謝謝16 - 4 - 前前 言言 在科學技術迅速發(fā)展的當今時代，數(shù)控技術已經(jīng)成功地從手動機床操作完成了自身的蛻變。我 們今天面對著這樣的事實，數(shù)控工藝已經(jīng)從一

4、種傳統(tǒng)的手工操作發(fā)展到全自動操作，隨著相關技術 的發(fā)展和進步，不斷有新的知識融合在數(shù)控中。 數(shù)控機床是綜合應用計算機、自動控制、自動檢測及精密機械等高新技術的產(chǎn) 物，他的出現(xiàn)以及所帶來的巨大效益，引起世界各國科技界和工業(yè)界的普遍重視。 隨著科學技術的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已是衡量一個國家制造工業(yè)水平的重要標志。發(fā)展數(shù)控機 床是當前我國機械制造業(yè)技術改造的必由之路，是未來的、工廠自動化的基礎。數(shù)控機床的大量使 用，需要大批能熟練掌握現(xiàn)代數(shù)控機床的 編程、操作和維修的工程技術人員。 如果把數(shù)控加工編程比喻為我們生命中的陽光、空氣和水，難免會感到夸張，但毋庸質疑的一 點卻是：數(shù)控加工編程已經(jīng)深深地溶入了

5、現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟中，并在其中顯現(xiàn)了十分重要、甚至是 不可替代的作用。 數(shù)控機床是一種高效的自動化加工設備，它嚴格按照加工程序，自動的對被加工工件進行加工。 我們把從數(shù)控系統(tǒng)外部輸入的直接用于加工的程序稱為數(shù)控加工程序，簡稱數(shù)控程序，它是機床數(shù) 控系統(tǒng)的應用軟件。數(shù)控系統(tǒng)的種類繁多，它們使用的數(shù)控程序語言規(guī)則和格式也不盡相同，當針 對某一臺數(shù)控機床編制加工程序時，應該嚴格按機床編程手冊中的規(guī)定進行程序編制。 - 5 - 1 1 概論概論 1.11.1 數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展數(shù)控機床的出現(xiàn)和發(fā)展 數(shù)控是數(shù)字控制( Numerical control )的簡稱，是近代發(fā)展起來的用數(shù)字化信息 進行控制的自動

6、控制技術。其含義使用以數(shù)值和符號構成的數(shù)字信息自動控制機床的 運轉，數(shù)控機床也稱 NC 機床。 隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)進過了以下幾代的發(fā)展： 第一代：1952 年，電子管控制的第一臺三坐標聯(lián)動的銑床； 第二代：1959 年，出現(xiàn)了晶體管控制的“加工中心” ； 第三代：1965 年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路。使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到了進一步的 提高； 以上三代數(shù)控系統(tǒng)都是采用專用控制硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng),稱為普通數(shù)控系統(tǒng)，即 NC 系統(tǒng)。 第四代：1967 年以計算機作為控制單元的數(shù)控制系統(tǒng) FMS(Flexible Manufacturing System) ，柔性制造系統(tǒng)； 第五代：1970 年

7、，美國英特爾開發(fā)使用了微處理器CNC。 1.21.2 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 一、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 1、采用開放式結構：進線、聯(lián)網(wǎng)、專用要求。 2、向智能化發(fā)展。 3、具有自動編程、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數(shù)自動生成、三維 刀具補償、運動參數(shù)動態(tài)補償，人機界面極為友好，有故障專家診斷系統(tǒng)。 二、數(shù)控機床發(fā)展趨勢 1、高速、 高效、高精度、高可靠性。 2、模塊化、專門化、個性化；智能化、柔性化和集成化。 - 6 - 2 零件的加工工藝規(guī)程零件的加工工藝規(guī)程 2.1 數(shù)控銑床的工藝性分析 數(shù)控銑削加工的工藝性分析是編程前的重要工藝準備工作之一，關系到機械加工 的效果和成

8、敗，不容忽視。由于數(shù)控機床是按照程序來工作的，因此對零件加工中所 有的要求都要體現(xiàn)在加工中，如加工順序、加工路線、切削用量、加工余量、刀具的 尺寸及是否需要切削液等都要預先確定好并編入程序中。 數(shù)控銑削加工有著自己的特點和適用對象，若要充分發(fā)揮數(shù)控銑床的優(yōu)勢和關鍵 作用，就必須正確選擇數(shù)控銑床類型、數(shù)控加工對象與工序內容。通常將下列加工內 容作為數(shù)控銑削加工的主要選擇對象： 1 工件上的曲線輪廓，特別是有數(shù)學表達式給出的非圓曲線與列表曲線等曲線輪 廓。 2 已給出數(shù)學模型的空間曲面；如在圖中要加工出六邊形時，應先在 CAD 程序中 按其輪廓以縮小的方式畫出其圖形，至到最后直徑小于 20 時。

9、3 形狀復雜、尺寸繁多、劃線與檢測困難的部位。 4 用通用銑床加工時難以觀察、測量和控制進給的內外凹槽。 5 以尺寸協(xié)調的高精度孔或面。 6 能在一次安裝中順帶銑出來的簡單表面或形狀。 7 采用數(shù)控銑削后能成倍提高生產(chǎn)率，大大減輕體力勞動強度的一般加工內容。 2.22.2 夾具夾具 在數(shù)控機床上加工零件，由于工序集中往往是在一次裝卡中完成全部工序。因此， 對零件的定位、夾緊方式要注意以下幾個方面。 一、在選用夾具時應綜合考慮產(chǎn)品的生產(chǎn)批量、生產(chǎn)效率、質量保證及經(jīng)濟性等 問題。在小批量時應盡量采用組合夾具；當工件批量較大、精度要求較高時可以考慮 設計專用夾具，或采用多工位夾具及氣動、液壓夾具。但

10、此類夾具結構較復雜，造價 往往較高，而且制造周期較長。 二、零件定位、夾緊的部位應不妨礙各部位的加工、刀具更換以及重要部位的測 量。尤其要避免刀具與工件、刀具與夾具相撞的現(xiàn)象。 三、夾緊力應力求通過靠近主要支撐點或在支撐點所組成的三角形內。應力求靠 - 7 - 近切削部位，并在剛性較好的地方。盡量不要在被加工孔徑的上方，以減少零件變形。 四、零件的裝卡、定位要考慮到重復安裝的一致性，以減少對刀時間，提高同一 批零件加工的一致性。一般同一批零件采用同一定位基準，同一裝卡方式。 根據(jù)零件圖分析，此零件外型規(guī)則，被加工部分的各尺寸、形位及凹凸配合等要 求較高。零件結構較為復雜，包含了平面、圓弧，內外

11、輪廓，挖槽的加工度。工件選 用機用平口鉗裝夾，校正平口鉗固定鉗口，使之與工作臺 X 軸移動方向平行。在工件 下表面與平口鉗之間放入精度較高的平行墊塊（墊塊厚度與寬度適當） ，利用木錘或銅 棒敲擊工件，使平行墊塊不能移動后夾緊工件。 利用尋邊器找正工件 X，Y 軸零點，該零點位于工件上表面的中心位置，設置 Z 軸 零點與機械零點重合。刀具長度補償利用 Z 軸定位器設定。對于同一把刀具仍調用相 等的刀具長度與半徑補償值，但它們設定的工件坐標系不同。有時也可能不使用刀具 長度補償功能，而根據(jù)不同刀具設定多個工件坐標系零點進行編程加工。 2.32.3 加工工序的劃分加工工序的劃分 在數(shù)控機床上特別是在

12、加工中心上加工零件，工序十分集中，許多零件只需在一 次裝卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯零件的基準平面、 定位面等的加工應在普通機床上完成之后，再裝卡到數(shù)控機床上進行加工。這樣可以 發(fā)揮數(shù)控機床的特點，保持數(shù)控機床的精度，延長數(shù)控機床的使用壽命，降低數(shù)控機 床的使用成本。在數(shù)控機床上加工零件其工序劃分的方法有： 一、刀具集中分序法 即按所用刀具劃分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第 二把刀、第三把刀完成它們可以完成的其它部位。這種分序法可以減少換刀次數(shù)，壓 縮空程時間，減少不必要的定位誤差。 二、粗、精加工分序法 這種分序法是根據(jù)零件的形狀、尺寸精度

13、等因素，按照粗、精加工分開的原則進行分序。對單 個零件或一批零件先進行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之間，最好隔一段時間，以使 粗加工后零件的變形得到充分恢復，再進行精加工，以提高零件的加工精度。 三、按加工部位分序法 即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何 - 8 - 形狀；先加工精度比較低的部位，再加工精度要求較高的部位。 3 3 加工程序的編制加工程序的編制 3.13.1 數(shù)控程序編制的內容及步驟數(shù)控程序編制的內容及步驟 數(shù)控編程是指從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全部工作過程。如圖所示： 3.23.2數(shù)控程序編制的方法數(shù)控程序編制的方法 一、手工編

14、程 手工編程指主要由人工來完成數(shù)控編程中各個階段的工作（如工件夾緊與放松、 冷卻液的開閉、刀具的自動更換、各軸的進給等） ，加工出圖樣要求的零件，如圖所示。 手工編程的特點：耗費時間較長，容易出現(xiàn)錯誤，無法勝任復雜形狀零件的編程。 - 9 - 據(jù)國外資料統(tǒng)計，當采用手工編程時，一段程序的編寫時間與其在機床上運行加 工的實際時間之比，平均約為 30：1，而數(shù)控機床不能開動的原因中有 20%30%是由于 加工程序編制困難，編程時間較長。 二、計算機編程 計算機編程是指在編程過程中，除了分析零件圖樣和制定工藝方案由人工進行外， 其余工作均由計算機輔助完成。 采用計算機自動編程時，數(shù)學處理、編寫程序、

15、檢驗程序等工作是由計算機自動完 成的，由于計算機可自動繪制出刀具中心運動軌跡，使編程人員可及時檢查程序是 否正確，需要時可及時修改，以獲得正確的程序。又由于計算機自動編程代替程序 編制人員完成了繁瑣的數(shù)值計算，可提高編程效率幾十倍乃至上百倍，因此解決了 手工編程無法解決的許多復雜零件的編程難題。因而，自動編程的特點就在于編程 工作效率高，可解決復雜形狀零件的編程難題。 三、程序格式 1、程序段格式：段是可作為一個單位來處理的連續(xù)的字組，是數(shù)控加工程序中的一條 語句。一個數(shù)控加工程序是若干個程序段組成的。 程序段格式舉例：N30 G01 X88.1 Y30.2 F500 S3000 T2 M08

16、 在程序段中，必須明確組成程序段的各要素： 移動目標：終點坐標 X、Y、Z 沿怎樣的軌跡移動：準備功能字 G 進給速度：進給功能字 F 切削速度：主軸轉速功能字 S 使用刀具：刀具功能字 T 機床輔助動作：輔助功能字 M 2、加工程序的一般格式 1）程序開始符、結束符 程序開始符、結束符是同一個字符，ISO 代碼中是% ，EIA 代碼中是 EP，書寫時要單列一段。 - 10 - 2）程序名 程序名有兩種形式：一種是英文字母 O 和 1 4 位正整數(shù)組成；另一 種是由英文字母開頭，字母數(shù)字混合組成的。一般要求單列一段。 3）程序主體 程序主體是由若干個程序段組成的。每個程序段一般占一行。 4）程

17、序結束指令 程序結束指令可以用 M02 或 M30。一般要求單列一段。 在此我們選用手動編程 四、零件程序 0403121 N10 G54 G90 G94 G71 G17 （數(shù)控加工的固定格式） N20 M03 S1000 T1 D1 （起動主軸，設定轉速，確定刀具號） N30 G0 X-47.5 Y47.5 （刀具定位） N40 Z2 N50 G1 Z-5 F500 （以下用直徑為 10 的刀加工零件的四個角） N60 G0 Z2 N70 X37.5 Y47.5 G41 （加工外輪廓時要加上刀補） N80 G1 Z-5 F500 N90 G2 X47.5 Y37.5 CR=10 N100 G

18、0 Z2 N110 X47.5 Y-37.5 N120 G1 Z-5 F500 N130 X37.5 Y-47.5 N140 G0 Z2 N150 X-37.5 Y-47.5 N160 G1 Z-5 F500 N170 X-47.5 Y-37.5 N180 G0 Z2 N190 X-39.5 Y-37.5G40 （在加工零件里邊的槽時，要去掉刀具補償） N200 R101=5 R102=2 R103=0 R104=-5 R116=0 R117=0 R118=76 R119=76 R120=0 R121=0 R122=500 R123=500 R124=0 R125=0 R126=2 R127=

19、1 N210 LCYC75 （銑方槽） - 11 - N220 R104=-10 R118=70 R119=70 R120=35 N230 LCYC75 （銑圓槽） N240 G0 X-17.5 Y-30.31G41（加工六邊形） N250 G1 Z-15 F500 N260 X-70 Y0 N270 X-17.5 Y30.31 N280 X17.5 Y30.31 N290 X70 Y0 N300 X17.5 Y-30.31 N310 X-17.5 Y-30.31 N320 G0 Z5 N330 X-12.5 Y-21.65 N340 G1 Z-15 F500 N350 X-50 Y0 N36

20、0 X-12.5 Y21.65 N370 X12.5 Y21.65 N380 X50 Y0 N390 X12.5 Y-21.65 N400 X-12.5 Y-21.65 N410 G0 Z5 N420 X-7.5 Y-12.99 N430 G1 Z-15 F500 N440 X-30 Y0 N450 X-7.5 Y12.99 N460 X7.5 Y12.99 N470 X30 Y0 N480 X-7.5 Y-12.99 N490 X-7.5 Y-12.99 N500 G0 Z5 - 12 - N510 X-2.5 Y-4.33 N520 G1 Z-15 F500 N530 X-10 Y0 N5

21、40 X-2.5 Y4.33 N550 X2.5 Y4.33 N560 X10 Y0 N570 X2.5 Y-4.33 N580 X-2.5 Y-4.33 N590 G0 Z5 N600 X0 Y0 G40 N610 G1 Z-15 F500 N620 R101=5 R102=2 R103=0 R104=-30 R116=0 R117=0 R118=20 R119=20 R120=10 R121=0 R122=500 R123=500 R124=0 R125=0 R126=2 R127=1 N630 LCYC75 （加工直徑為 20 的圓孔） N640 G0 Z20 N650 M06 T2 （

22、根據(jù)要求換用直徑為 6 的銑刀） N660 G0 Z-12 N670 X-10 Y-17.32 N680 R101=5 R102=2 R103=0 R104=-20 R116=0 R117=0 R118=12 R119=12 R120=6 R121=0 R122=500 R123=500 R124=0 R125=0 R126=2 R127=1 N690 LCYC75 （分別加工 6 個直徑為 12 的圓孔） N700 G0 X-20 Y0 N710 LCYC75 N720 G0 X-10 Y17.32 N730 LCYC75 N740G0 X10 Y17.32 N750 LCYC75 N760

23、 G0 X20 Y0 - 13 - N770 LCYC75 N780 G0 X10 Y-17.32 N790 LCYC75 N800 G0 X-10 Y-17.32 （用直徑為 6 的銑刀直接加工 6 個直徑為 6 的小孔） N810 G1 Z-30 F500 N820 G0 Z-10 N830 X-20 Y0 N840 G1 Z-30 F500 N850 G0 Z-10 N860 X-10 Y17.32 N870 G1 Z-30 F500 N880 G0 Z-10 N890 X10 Y17.32 N900 G1 Z-30 F500 N910 G0 Z-10 N920 X20Y0 N930 G

24、1 Z-30 F500 N940 G0 Z-10 N950 X10 Y-17.32 N960 G1 Z-30 F500 N970 G0 Z20 （將銑刀退出以便于取下工件） N980 X30 N990 Y30 N1000 M02 - 14 - 總總 結結 畢業(yè)設計是在完成了三年的專業(yè)課學習，并進行了大量生產(chǎn)實習的基 礎上進行的最后的一個教學環(huán)節(jié)。此次設計我們綜合運用所學的專業(yè)課， 尤其是機械制造工藝學及數(shù)控加工工藝學的基本理論，結合生產(chǎn)實習中所 積累的知識和經(jīng)驗，在指導老師的指導下，獨立分析和解決零件加工工藝 問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力，同時也 提高了自己查閱和運

25、用有關手冊、圖表等技術資料及編寫技術文件的技能， 是很中要的一次實踐環(huán)節(jié)。在進行設計過程中除了考察我們專業(yè)課的能力 之外還培養(yǎng)了我們分析問題、解決問題和克服困難的能力，為以后的工作 奠定了良好的基礎，更是對我們三年專業(yè)課學習的一個良好的總結。 通過此次的畢業(yè)設計，我從中受益非淺，使自己深深體會到了做一項 設計不是想象的那么簡單。開始做設計不僅運用了我在大學三年所學的東 西，而且還運用了我們從未接觸過的東西。這次設計不僅運用了我們所學 的各門：機械制圖，Auto CAD，在學習時都認真的學習和很好的掌握了， 如果不是那樣真不知道該怎么去完成。完成此次設計使我明白，設計一樣 東西并不是單一的依靠一

26、門學科，某種東西，它可能需要多方面的東西， 是通過各個方面的知識積累以及動手實踐做出來，而絕非憑空想出來的， 它是實實在在不摻一點水兒的，只有自己掌握了各方面的知識才能更好的 去制造去設計，使我更加明白不論做什么都要認真，一點一滴去積累，踏 - 15 - 踏實實去做才能慢慢走向成功。 由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中有很多不足之處，希望老師多加指 教。 參參 考考 文文 獻獻 1張思弟，賀曙新.數(shù)控加工編程技術.北京：化學工業(yè)出版社，2005 2谷育紅.數(shù)控銑削加工技術.北京：北京理工大學出版社，2005 3韓鴻鸞，榮維芝.數(shù)控機床加工程序的編制.北京：機械工業(yè)出版社， 2003 4李占軍.數(shù)控

27、編程.2 版.北京：機械工業(yè)出版社，2007 5王愛玲.數(shù)控車床操作技術.北京：機械工業(yè)出版社，2006 6詹華西.數(shù)控加工與編程.西安：西安電子科技大學出版社，2004 7李文忠.數(shù)控機床原理及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2005 - 16 - 致致 謝謝 三年的大學生活即將結束，我們無法從容的揮手告別，因為我們心中 充滿依戀和懷念。懷念和同學在一起學習進步的日子，懷念和老師們探討 某個問題的過程，懷念老師在學習和生活上的幫助，懷念 首先感謝校領導和老師，又給我們創(chuàng)造了一個學習的機會，讓我們在 即將畢業(yè)的最后一段時間里學到了很多知識。 借做畢業(yè)論文的這個機會，好好地總結一下在學校所學的各門課

28、程， 將它們分化理解，合理分類，融會貫通。本課題的撰寫是在指導老師韓老 師的悉心指導下完成的，無論在學業(yè)上，還是在生活上，他都給予了我們 耐心的指導和無私的幫助，在此，對韓老師表示我最真誠的尊敬和最誠摯 的感謝，并向本文所參考的文獻的作者們表示我們最真誠的謝意。在百忙 之中評閱本方案并提出寶貴意見的老師表示最誠摯的謝意，同時向所有關 心、幫助和支持我們的老師和同學表示衷心的感謝。在這次畢業(yè)設計中， 韓老師給予了我許多支持，同時也為我們指明了方向。通過這次畢業(yè)設計， 并結合自己的實踐，我們把以前所學的知識都綜合起來，感覺提高了很多， 為以后從事技術工作打下良好的基礎。 在設計的過程中遇到許多困難，在韓老師的幫助下，通過在網(wǎng)上獲取 信息和在圖書館查資料，把困難都一一克服。另外我們在設計的過程中還 得到許多同學的幫助，對于良師益友的幫助，在此我深表感謝。同時也感 - 17 - 謝學校為我們提供的這樣一次機會，特別是我們圓滿地完成了畢業(yè)論文， 并學到了很多以往沒有學到的知識，指導老師為我課題的撰寫提出了寶貴 的建議，幫助我解決了許多疑難問題，使我獲益匪淺。 最后，再一次由衷的祝愿各位老師和同學們在本文的完成過程中所給予的 極大鼓舞和支持。祝愿老師和同學們身體健康，工作順利。共同祝愿母校 明天更美好！