数控加工中心加工及程序编制毕业论文.docx
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数控加工中心加工及程序编制毕业论文
毕业设计
数控加工中心加工及程序编制
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二〇一一年十一月
摘要
本课题讨论了加工中心和数控系统的基础知识和基本理论,弄清了机床的特点、零件的特点和加工要求来选择合适的数控机床及切削参数。
研究了加工中心的加工工艺、加工准则、加工方法和加工过程,提高了自己专业理论和专业技能水平装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度。
数控加工主要介绍了数控机床的起源、特点机构、机床的应用、分类、组成、坐标系,加工中心介绍了加工中心的特点、分类、组成,本论文的重点,它就是图纸,从论文的选题到论文的结束都离不开它,也是本论文的难点,图纸着重介绍了零件的组成、材料、表面粗糙度、非圆曲线等,难点主要有图纸的尺寸分析,还有零件的装夹过程、工艺过程、刀具、坐标系。
关键词数控机床数控加工中心椭圆手工编程
摘要................................................................................................................................................2
第1章数控加工...............................................................................................................4
1.1数控机床的简介..........................................................................................................4
1.1.1数控机床起源............................................................................................................4
1.1.2数控机床的特点机构...............................................................................................4
1.1.3数控机床的应用.............................................................................................4
1.1.4数控机床组成..........................................................................................................5
1.1.5数控机床的分类......................................................................................................5
1.1.6数控机床目前系统及介绍......................................................................................6
1.1.7数控机床坐标系.......................................................................................................6
1.1.8数控机床的主要性能指标.......................................................................................6
1.1.9数控机床发展趋势........................................................................................7
1.2加工中心的简介............................................................................................................7
1.2.1加工中心与数控铣床的根本区别.........................................................................7
1.2.2加工中心特点.........................................................................................................7
1.2.3加工中心的分类.....................................................................................................7
1.2.4加工中心的组成.....................................................................................................7
1.2.5FANUC0i准备功能代码,即G代码..............................................................8
1.3数控加工相关的知识......................................................................................13
1.3.1切削用量..............................................................................................................13
1.3.2基准及其分类......................................................................................................13
1.3.3机械加工工艺的过程及组成..............................................................................13
1.3.4形位公差..............................................................................................................13
1.3.5表面粗糙度..........................................................................................................14
1.3.6工件的装夹方法..................................................................................................14
第2章典型零件加工................................................................................................15
2.1图纸分析.......................................................................................................................15
2.1.1图纸来源................................................................................................................15
2.1.2零件组成................................................................................................................17
2.1.3尺寸........................................................................................................................17
2.1.4形位公差.……………………………………………………………………………………………………..……18
2.1.5表面粗糙度............................................................................................................18
2.1.6非圆曲线................................................................................................................18
2.2工艺分析........................................................................................................................18
2.2.1难点分析及保证方法.............................................................................................18
2.2.2工艺过程…..............................................................................................................19
第3章程序及体会...................................................................................................25
参考文献...............................................................................................................31
第1章数控加工
1.1数控机床简介
1.1.1数控机床起源
世界上第一台数控机床是为了适应航空工业制造复杂曲面工件的需要产生的。
1948年美国帕森斯(Parsons)公司在研制直升机叶片轮廓检验样板的机床时,首先提出利用电子计算机控制机床加工曲线样板的新概念,并获得成功。
1952年美国麻省工学院和帕森斯公司合作研制成功了世界第一台具有信息存储信息处理功能的三座标数控立式铣床这是一台采用专业计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床,专业计算机采用电子管元件,逻辑运算与控制采用硬件连接的电路。
1955年该类机床进入实用化阶段,在复杂曲面的加工中发挥了重要作用,这就是第一代数控系统,从那时起40多年来,随着自动控制技术、微电子技术、计算机技术、精密测量技术、及机械制造技术的发展,数控机床得到了迅速发展,不断地更新换代。
1.1.2数控机床的特点机构
1.数控机床的结构特点
数控机床与普通机床在总体结构上基本相似,由床身、箱体、导轨主轴、进给机构及辅助机构组成,数控机机床在机械结构上具有如下特点:
①采用高性能的主轴伺服驱动装置和进给伺服驱动装置使数控机床的传动链缩短,简化机床机械传动系统的结构。
②采用具有高刚度、高抗震性及热变形的的特殊结构,使机床精度、静刚度、动刚度、热刚度大大提高,从而满足大余量切削和精密加工切削需要。
③采用高传动效率、高精度、无间隙的传动装置和传动构件如滚珠丝杠螺母副贴塑滑动导轨、直线滚动导轨、静压导轨等传动构件。
④加工中心具有完善的刀具自动交换装置。
⑤采用移动门结构的全封闭外壳,保证了加工操作安全性。
⑥具有气动、液压、排屑、冷却、轮滑、等辅助装置数控机床的加工特点。
2.数控机床的加工特点
①机床加工精度高,质量稳定。
②生产准备周期短,生产效率高。
③适应性强,能实现复杂零件的加工。
④大大降低了操作者的体力劳动强度,能实现复杂零件的加工。
⑤有利于现代化生产管理。
⑥技术含量高,单位加工成本高。
1.1.3数控机床的应用
数控机床是一种可编程的通用加工设备,与普铣机床组合机床专用机床相比,既有适应面广,加工精度高,生产效率高等特点,适合加工以下类型的零件:
①生产批量小,结构复杂的零件如模具类;
②需要进行多次改型设计的零件;
③加工精度要求高,结构形状复杂的零件,如箱体类二次以上曲面类;
④需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件,如箱板塔的塔板;
⑤价值昂贵的零件,这种零件虽然生产量不大,但是如果出现废品,将造成很大的经济损失。
1.1.4数控机床组成
数控机床主要由信息载体、输入输出装置、数控系统可编程逻辑控制系统、伺服驱动系统、机床主体等部分组成,其基本组成结构如图1-1所示
图1-1数控机床的组成结构图
①输入输出
输入装置的作用是将记录在信息、载体上的数控加工程序读入数控系统的内存储器,对于简单数控加工程序可采用手动数据输入方式(MDI方式),利用数控系统控制面板上的输入键直接将零件和加工程序输入数控系统的内存储器。
输出装置的作用是为操作人员提供必须的加工信息,如程序代码、切削用量、刀具位置、各种故障信息、和操作提示等。
常用输出装置有显示器、打印机等。
②数控系统③可编程逻辑控制系统④伺服驱动系统⑤位置检测系统⑥机床主体
1.1.5数控机床的分类
数控机床种类繁多,根据功能和组成的不同,可以从多种角度对数控机床进行分类。
1.按工艺用途分类:
①金属切削类②数控金属成型类③特种加工类④测量绘图类
2.按机床控制功能分类:
①点位控制数控机床②点位直线控制数控机床③轮廓控制数控机床
3.按可控制坐标轴数分类:
按照机床可连续控制的坐标轴数(可联动轴数),数控机床又分为二轴联动、二轴半联动、三轴联动、四轴联动、五轴联动数控机床。
4.按伺服系统控制方式分类:
①开环控制数控机床②闭环控制数控机床③半闭环控制数控机床
5.按功能水平分类:
①经济型数控机床②普及型数控机床③高级型数控机床
1.1.6数控机床目前系统及介绍
1.数控机床的数字控制系统简称数控系统,早期的数控系统(习惯上称为CNC系统),随着微型计算机技术的发展,硬件数控系统逐渐被淘汰,取而代之的是计算机数控系统,计算机数控系统是由计算机来处理数字信息的,通常称为CNC系统。
2.CNC系统由软件和硬件组成,软件在硬件的支持下运行,两者缺一不可,软件和硬件在逻辑上是等价的,在CNC系统中,由硬件完成的工作原则上也可由软件你去完成,但各有方不同的特点,硬件处理速度快,但价格高;软件设计灵活,适应新性强,但处理速度慢。
因此在CNC系统中,软件和硬件的分配比例通常由其性能价格比决定。
3.CNC系统软件是为实现CNC系统各项功能而编制的专用软件,又称为系统软件和控制软件,分管理软件和控制软件两大部分,管理软件有输入程序、显示程序、I/O处理程序和诊断程序等组成,控制软件有译码程序、刀具补偿计算程序、速度控制程序、插补运算程序和控制程序等组
1.1.7数控机床坐标系
标准坐标系采用右手直角笛卡尔定则。
如图1-2所示:
图1-2数控机床标准坐标系图
1.1.8数控机床的主要性能指标
1.数控床的规格及运动性能指标
①工作台面尺寸②行程范围和摆角范围③承载能力④主轴功率和进给扭矩⑤主轴转速⑥进给速度⑦控制轴数和连动轴数⑧刀库容量和换刀时间⑨机床重量和外形尺寸
2.数机床的精度指标
①定位精度②重复定位精度③分度精度④分辩与脉冲当量
3.数控机床的性能指标
①平均无故障时间MTBF②平均修复时间③平均有效度A
1.1.9数控机床发展趋势
①高效率、高效化②高精度③高可靠性④多功能、复合化⑤智能化⑥网络化⑦开放性⑧数控标准化
1.2加工中心简介
1.2.1加工中心与数控铣床的根本区别
加工中心是一种具备有刀库并能自动更换刀具对工件进行工序加工的数控机床。
1.2.2加工中心的特点
1.加工中心在数控镗床和数控铣床的基础上增加自动换刀装置,使工件在一次装夹后,可以连续自动完成对工件表面钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、车铣
等多工序的加工、工序高度集中。
2.加工中心一般带有自动分度回转工作台或自动转角度的主轴箱,从而使工件一次装夹后,自动完成多个平面或多个角度位置的多工序加工。
3.加工中心能自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹。
4.带有交换工作台的加工中心,工件再工作台进行加工的同时,另外的工件再装卸位置的工作台上进行装卸不影响正常的工件加工。
由于加工中心具有上述功能,可以大大减少工件装夹,测量和机床的调整时间,减少工件的周转、搬运和存放时间使机床的切削时间利用率高于普通机床3—4倍,大大提高了生产率,尤其是在加工形状比较复杂,精度要求高、品种更换频繁的工件时,更具有良好的经济性。
1.2.3加工中心的分类
1.按机床结构分类
①立式加工中心②卧式加工中心③龙门加工中心④五轴复合曲面加工中心⑤六杆并联机构加工中心
2.按工艺范围分类
①车削加工中心②镗铣加工中心③磨削加工中心④钻削加工中心
3.按伺服系统分类
①全封闭加工中心②半闭环加工中心
4.按轴数分类
①三轴联动加工中心②四轴联动加工中心③五轴连动加工中心
1.2.4加工中心的组成
1.基础部件:
它是由加工中心的基础结构,由床身、立柱和工作台等组成,它们主要承受加工中心的静载荷以及在加工时产生的切削负载,因此必须要有足够的刚度。
这些大件可是铸铁件可以是焊接而成的刚结构件,它们是加工中心体积和质量最大的部件。
2.主轴部件:
由主轴箱、主轴电动机、主轴和主轴轴承等组成。
主轴的启停和变速等动作均由数控系统控制并且通过装在主轴上的刀具参与切削运动是切削加工的功率输出部件。
3.数控系统:
加工中心的数控部分是由CNC装置、可编程控制器、伺服驱动装置以及操作面板等组成。
它是由执行顺序控制动作和完成加工过程的控制中心。
4.自动换刀系统:
由刀库、机械手等部件组成,当需要换刀时,数控系统发出指令,由机械手或其它方式将刀具从刀库取出装入主轴孔中。
1.2.5FANUC0i准备功能代码,即G代码。
表2-1G代码表
G代码
组别
功能
程序格式及说明
G00▲
01
快速点定位
G00IP-;
G01
直线插补
G01IP-F-;
G02
顺时针圆弧插补
G02X-Y-R-F-或G02X-Y-I-J-F-;
G03
逆时针圆弧插补
G03X-Y-I-J-F-或G03X-Y-R-F-;
G04
00
暂停
G04X1.5;或G04P1500;
G05.1
预读处理控制
G05.1Q1;(接通)G05.1Q0;(取消);
G07.1
圆柱插补
G07.1IPr;(有效)G07.1IP0;(取消)
G08
预读处理控制
G08P1;(接通)G08P0;(取消)
G09
准确停止
G09IP-;
G10
可编程数据输入
G10L50;(参数输入方式)
G11
可编程数据输入取消
G11;
G15▲
G17
极坐标取消
G15;
G16
极坐标指令
G16;
G17▲
02
选择XY平面
G17;
G18
选择ZX平面
G18;
G19
选择YZ平面
G19;
G20
06
英制输入
G20;
G21
米制输入
G21;
G22▲
04
存储行程检测接通
G22X-Y-Z-I-J-K-;
G23
存储行程检测断开
G23;
G27
00
返回参考点检测
G27IP-;(IP为指定的参考点)
G28
返回参考点
G28IP-;(IP为经过的中间点)
G29
从参考点返回
G29IP-;(IP为返回目标点)
G30
返回第2、3、4参考点
G30P3IP-;或G30P4IP-;
G31
跳转功能
G31IP-;
G33
01
螺纹切削
G33IP-F-;(F为导程)
G37
00
自动刀具长度测量
G37IP-;
G39
拐角偏置圆弧插补
G39;或G39I-J-;
G40▲
07
刀具半径补偿取消
G40;
G41
刀具半径左补偿
G41G01IP-D-;
G42
刀具半径右补偿
G42G01IP-D-;
G40.1▲
18
法线方向控制取消
G40.1;
G41.1
左侧法线方向控制
G41.1;
G42.1
右侧法线方向控制
G42.1;
G43
08
正向刀具长度补偿
G43G01Z-H-;
G44
负向刀具长度补偿
G44G01Z-H-;
G45
00
刀具位置偏置加
G45IP-D-;
G46
刀具位置偏置减
G46IP-D-;
G47
刀具位置偏置加2倍
G47IP-D-;
G48
刀具位置偏置减2倍
G48IP-D-;
G49▲
08
刀具长度补偿取消
G49;
G50▲
11
比例缩放取消
G50;
G51
比例缩放有效
G51IP-P-;或G51IP-I-J-K-;
G50.1
22
可编程镜像取消
G50.1IP-;
G51.1▲
可编程镜像有效
G51.1IP-;
G52
局部坐标系设定
G52IP-;
G53
选择机床坐标系
G53IP-;
G54▲
14
选择工件坐标系1
G54
G54.1
选择附加工件坐标系
G54.1Pn;(n:
取1~48)
G55
选择工件坐标系2
G55;
G
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