數(shù)控編程課程設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 新鄉(xiāng)學(xué)院 數(shù)控編程課程設(shè)計姓 名XXXXXX學(xué) 號XXXXXXXXXXXX所在學(xué)院名稱機(jī)電工程學(xué)院專 業(yè) 名 稱機(jī)械設(shè)計制造與自動化指導(dǎo)教師姓名XXXXXXXXX專心-專注-專業(yè) 目錄一、課程設(shè)計任務(wù)書11.1 課程設(shè)計目的11.2工藝文件設(shè)計步驟11.3設(shè)計說明書內(nèi)容1二、數(shù)控加工工藝22.1零件的分析2三、 工藝處理33.1刀具和夾具的設(shè)計與選擇33.2選擇對刀點43.3確定加工路線43.4確定切削用量63.5刀具軌跡設(shè)計分析及軌跡計算7四、數(shù)控加工程序8五、加工程序的調(diào)試及運行結(jié)果10六、總結(jié)14參考文獻(xiàn).15一、課程設(shè)計任務(wù)書1.1 課程設(shè)計目的本課程設(shè)計是

2、學(xué)完數(shù)控編程之后，進(jìn)行的下一個實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生通過設(shè)計綜合運用所學(xué)過知識解決零件的數(shù)控加工問題，另一方面，為今后的畢業(yè)設(shè)計、今后從事數(shù)控加工進(jìn)行一次綜合訓(xùn)練準(zhǔn)備。每人完成數(shù)控車床、銑床的工藝和程序設(shè)計。1.2工藝文件設(shè)計步驟1、 詳讀零件圖，分析零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求。2、 確定毛坯類型及技術(shù)要求，初步建立零件制造的過程和方法。3、 選擇加工方法，合理劃分粗、精加工階段，確定最佳工藝路線。4、 工藝設(shè)計和計算：選擇加工設(shè)備與工藝裝備，確定工序尺寸，選擇各工序切削用量。5、 進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)控加工工藝規(guī)程設(shè)計。6、 編寫工藝規(guī)程。7、 確定工件坐標(biāo)系，計算節(jié)點和基點坐標(biāo)，編寫數(shù)控加工程序。8、畫出數(shù)

3、控銑一個程序的走刀路線圖。9、數(shù)控車、銑仿真加工。10、其它與加工制造有關(guān)之必要說明。1.3設(shè)計說明書內(nèi)容1、學(xué)院統(tǒng)一印刷的課程設(shè)計封皮2、課程設(shè)計成績評定表3、目錄4、設(shè)計任務(wù)書5、零件圖6、工藝設(shè)計7、零件工藝規(guī)程（車、銑的完整路線卡片、一個工序的工序卡片）8、程序設(shè)計9、數(shù)控加工程序清單（車、銑程序）10、數(shù)控車、銑床程序仿真結(jié)果。11、參考書及資料目錄二、數(shù)控加工工藝2.1零件的分析 該零件為階梯回轉(zhuǎn)軸，零件表面由圓柱、圓錐、圓弧、及螺紋組成。其中零件表面由兩段圓錐表面，50、60、80的三段圓柱表面，R10、R8、R14的三段圓弧表面，的兩個退刀槽以及的螺紋表面組成，如圖2-1所示。

4、零件圖尺寸標(biāo)注完整，輪廓描述清楚。零件的材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。 由于該零件表面粗糙度為Ra6.3，最高達(dá)到Ra0.8，故需精密機(jī)床來加工；未給出同軸度和垂直度要求，故按一般位置精度處理。 首先，由于該零件為回轉(zhuǎn)軸類，顯爾需在車床上加工。其次，該回轉(zhuǎn)零件表面較復(fù)雜，至少需要換三把刀具，如果采用人工加工，生產(chǎn)效率低下，精度也難以得到保證，因此本次設(shè)計采用數(shù)控車床來加工。它在加工本零件時至少具有以下三方面的優(yōu)點： (1) 生產(chǎn)率高。由于數(shù)控機(jī)床能合理選用切削用量，機(jī)加工時間短，又由于其定位精度高，停機(jī)檢測次數(shù)少，加工準(zhǔn)備時間也因采用通用夾具而大大縮減。 (2) 減少工人勞動強(qiáng)度。本零件各

5、圓錐表面，圓柱表面需用粗、精車刀加工，退刀槽需要那個切槽刀，螺紋加工需用螺紋刀。由于數(shù)控機(jī)床主要是自動加工，能自動換刀，開/關(guān)切削液，自動變速，其大部分操作不需要人工完成，因而改善了勞動條件。由于操作失誤少，液降低了廢品率和次品率。 (3) 加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。本零件表面有較高的表面要求，而數(shù)控車床自動加工，人為因素干擾少。其加工精度可采用軟件來校正和補(bǔ)償誤差，因此，能獲得比機(jī)床本身精度還要高的加工精度和重復(fù)精度。綜上所述，本零件采用數(shù)控車床加工。 圖2-1階梯軸零件圖3、 工藝處理本次設(shè)計選用華中數(shù)控世紀(jì)之星車削加工中心加工本零件。由于最大回轉(zhuǎn)直徑選用的毛坯為直徑的棒料。在數(shù)控車削之前

6、，由普通車床完成毛坯外圓柱面和端面的粗車加工。3.1刀具和夾具的設(shè)計與選擇零件毛坯材料為45鋼，無熱處理和硬度要求，選取刀具材料為硬質(zhì)合金。外圓柱面和圓錐面的粗加工和精加工分別采用外圓粗車刀和精車刀。為防止刀具副后刀面與工件輪廓干涉，車刀均選用45°硬質(zhì)合金右偏刀，副偏角不能太小，必要時應(yīng)作圖檢驗，本設(shè)計取。精車刀取刀尖角，取刀尖圓弧半徑。退刀槽的加工采用寬度為4mm切斷刀；M80*2的螺紋加工采用螺紋刀。具體的所選刀具參數(shù)見下表： 3.1-1數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號001零件名稱階梯軸零件圖號1序號刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工表面刀尖半徑/mm備注1T01硬質(zhì)合金刀45

7、6;粗車刀1粗車外輪廓/右偏刀2T02外圓精車刀1精車外輪廓/右偏刀3T03切斷刀1加工退刀槽寬4mm4T04螺紋刀1車螺紋0.15編制許林超審核批準(zhǔn)共 1 頁第 1 頁 零件材料零件毛坯為棒料，裝夾方案為左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊。加工過程中使用合成切削液。3.2選擇對刀點 對刀點是工件坐標(biāo)系的原點，所選對刀點應(yīng)使程序編制簡單，對刀點容易找正，并在加工過程中便于檢查的位置上，減小加工誤差。根據(jù)零件坯料和所選車床情況，選擇零件坯料右端中心為對刀點。即圖3.2-1中的O點，并以此點建立工件坐標(biāo)系，編制加工程序。換刀點是工件加工過程中刀具換刀點，要正確選擇換刀點，以避免換刀時刀具與機(jī)床，工件夾

8、具發(fā)生碰撞現(xiàn)象。本設(shè)計選擇換刀點為上述工件坐標(biāo)系的P（100，100）點，具體見圖3.2-13.3確定加工路線 首先確定刀具的刀位點。車削過程中刀位點在車刀刀尖。 加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)（由右到左）的原則確定。即先從右到左進(jìn)行粗 圖3.2-1 輪廓各點車（留0.2mm精車余量），然后從右到左進(jìn)行精車。最后車螺紋。 數(shù)控車床具有粗車循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)就會自行確定其進(jìn)給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和精車循環(huán)不需要人為確定進(jìn)給路線。故其刀具軌跡的設(shè)計計算只需要分析設(shè)計精車路線即可。該零件是從右到左沿零件表面輪廓進(jìn)給，如圖3.3-1所示。  圖3.3-1 進(jìn)給

9、路線3.4確定切削用量1) 背吃刀量 粗車循環(huán)時，確定其背吃刀量；精車時2) 主軸轉(zhuǎn)速a. 車削直線和圓弧輪廓時的主軸轉(zhuǎn)速。查表3.4-1取粗車的切削速度，精車的切削速度，根據(jù)毛坯直徑（精車時取平均直徑），利用下式計算：,并結(jié)合機(jī)床說明選??；粗車時，主軸轉(zhuǎn)速；精車時，主軸轉(zhuǎn)速。b. 車螺紋的主軸轉(zhuǎn)速。利用計算，取主軸轉(zhuǎn)速。3) 進(jìn)給速度 先選取進(jìn)給量，然后計算。粗車時，選取進(jìn)給量；精車時，選取。計算得：粗車進(jìn)給速度；精車進(jìn)給速度。車螺紋的進(jìn)給量等于螺紋導(dǎo)程，即。短距離空行程的進(jìn)給速度取。 表3.4-1數(shù)控車削用量推薦值工具材料加工方式背吃刀量切削速度進(jìn)給量碳素鋼粗加工5-760-8080-12

10、02-380-12080-120精加工0.2-0.3120-15040-80  綜合前面分析的各項內(nèi)容，并將其填入表3.4-2所示的加工工藝卡片。此表是編制加工程序的主要依據(jù)和操作人員配合數(shù)控程序進(jìn)行數(shù)控加工的指導(dǎo)性文件，主要內(nèi)容包括工步順序、工步內(nèi)容。個工步所用的刀具及切削用量等。表3.4-2數(shù)控加工工藝卡片單位名稱新鄉(xiāng)學(xué)院產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號1階梯軸1工序號程序編號夾具名稱使用設(shè)備車間11三爪卡盤華中數(shù)控車床數(shù)控車間工步號工步內(nèi)容刀具號刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度背吃刀量/mm備注1平右端面T0125x2580080/手動2粗車外輪廓T0125x25800802自動3粗車外

11、輪廓T0225x251200400.2自動4切退刀槽T0325x2580060/自動5車螺紋T0425x252002/自動6切斷工件T0325x2580060/自動編制許林超審核批準(zhǔn)2013年12月30日共1頁第1頁3.5刀具軌跡設(shè)計分析及軌跡計算由于零件的輪廓加工，不論是粗車循環(huán)還是精車循環(huán)不需要人為確定進(jìn)給路線，故其刀具軌跡的編程只需按工件實際輪廓進(jìn)行各點的坐標(biāo)計算和軌跡計算（粗車要指定所留余量），機(jī)床會自動選擇合適的加工路線和相應(yīng)的切削用量，計算來回切削次數(shù)，切削時間等，軌跡基點及加工路線圖如圖3.5-1所示。 圖3.5-1加工路線圖如圖3.2-1所示，O為工件坐標(biāo)原點，P為換刀點，Q為

12、粗精車循環(huán)起點，其余各點均為輪廓上基點。該加工路線先車削外形輪廓，待循環(huán)車削完畢，再逐一車退刀槽和螺紋。再根據(jù)圖2-1所給尺寸計算各點坐標(biāo)值(X,Z)如下表3.5-1所示：點代號坐標(biāo)值點代號坐標(biāo)值點代號坐標(biāo)值點代號坐標(biāo)值O(0,0)A(10,0)B(30,-10)C(34,-22)D(50,-30)E(50,-45)F(60,-50)G(60,-52)H(60,-72)I(80,-80)J(80,-92)K(80,-97)L(80,-110)M(44,-45)N(44,-50)R(65,-92)S(65,-97)P(100,100)Q(85,0)   表3.5-1外輪廓各點

13、坐標(biāo)值四、數(shù)控加工程序 由表3.4-2工序卡片以及表3.5-1各點坐標(biāo)，即可以編制該零件的數(shù)控加工程序。 首先需說明三點，數(shù)控程序編制采用G代碼，不同的數(shù)控系統(tǒng)各代碼的含義有所不同，本設(shè)計按FANUC數(shù)控系統(tǒng)代碼編程。 另外，切5mm退刀槽時，由于切斷刀只有4mm寬，故需分兩次切削，切削軌跡重合4mm。最后，車削螺紋時，編程終點坐標(biāo)值是螺紋底徑終點坐標(biāo)，而工程圖紙上標(biāo)出的是螺紋公稱直徑（大徑），這就必須計算牙深，而螺紋牙深理論值H=0.866×螺距，但是理論值是無法實現(xiàn)的，一般按經(jīng)驗計算螺牙深度，即實際值約為0.65×螺距。因而本設(shè)計，h=0.65×2=1.3mm

14、，則螺紋底徑。為避免在加減速過程中進(jìn)行螺紋切削，要設(shè)置引入距離和超越距離。一般，本設(shè)計取，。數(shù)控程序如下表4-1所示： 表4-1數(shù)控加工程序階梯軸數(shù)控加工程序單O0821  N010G54設(shè)定X,Z平面N020T0101 M03 S800 M08換外圓粗車刀，主軸正轉(zhuǎn)，切削液開N030G00 X85 Z0平右端面N040G01 X-1 F80N050G00 X85 N060G71 U2 R1 P070 Q170 X0.2 Z0.1粗車循環(huán)，每次吃刀2mm，退1mm，留精車余量X向0.2mm，Z向0.1mmN070G00 X10 Z0 N080G03 X3

15、0 Z-10 R10車R10圓弧N090G01 X34 Z-22車錐面N100G02 X50 Z-30 R8車R8圓弧N110G01 Z-45車圓柱面N120    X60 N130    Z-52 N140G02 X60 Z-72 R14車R14圓弧N150G01 X80 Z-80車錐面N160    Z-110車圓柱面N170X85 W0回至循環(huán)起點N180G00 X100 Z100快速回到換刀點N190T0202 S1200 M03換2號精車刀，轉(zhuǎn)速加大至1200r/minN20

16、0G70 P070 Q170 X0.2 W0.1F40精車循環(huán)，進(jìn)給量降至40mm/minN210G00 X100 Z100精車完后回至換刀點N220T0303 S800 M03換3號切斷刀，轉(zhuǎn)速調(diào)至800r/minN230G00 X62 Z-50定位至第一個退刀槽口N240G01 X44 W0切進(jìn)第一次N250G04 X5停5秒N260G01 X62 N270Z-49 N280X44切進(jìn)第二次N290G04 X5 N300G00 X82 W0 N310Z-97定位至第二個退刀槽口N320G01 X65 N330G04 X5 N340

17、G01 X82 N350Z-96 N360X65 N370G04 X5 N380G00 X85 N390Z-114定位至螺紋退刀槽口N400G01 X70 N410G04 X5 N420G00 X85 N430    X100 Z100回至換刀點N440T0404 S200 M03換4號螺紋刀，轉(zhuǎn)速調(diào)至200r/minN450G00 X82 Z-94 N460G92 X79.1 Z-111 F2分5次循環(huán)切制螺紋，螺距P為2mmN470X78.5N480X77.9N490X7

18、7.5N500X77.4N510G00 X82 N520X100 Z100回至換刀點N530T0303 S800 M03換3號切斷刀N540G00 X85 Z-114 N550G01 X-1 F60切斷工件N560G00 X85 N570X100 Z100回至換刀點N580M05 M09主軸停轉(zhuǎn)，關(guān)切削液N590M30程序結(jié)束五、加工程序的調(diào)試及運行結(jié)果 本程序的調(diào)試是在實驗室里的華中數(shù)控世紀(jì)之星加工中心完成的，雖然所編制程序采用的是FANUC數(shù)控系統(tǒng)的G代碼，但大部分程序和代碼與華中數(shù)控系統(tǒng)是兼容的，只有個別G代碼功能不同。比如FANUC系統(tǒng)的粗、精車循環(huán)分別為G70和G71，但華中數(shù)控統(tǒng)一由G71代碼完成粗、精加工，至于各自切削用量，切削時間等均由數(shù)控車床自動生成。再比如，F(xiàn)ANUC的螺紋切削指令為G92，但華中數(shù)控系統(tǒng)默認(rèn)的是G73。但這些差別并不影響程序的移植，只需要更改個別指令，華中數(shù)控系統(tǒng)就能調(diào)試和運行該程序。本程序只需把N460N500程序段改為“N460 G76 C1 A60 K1.3 X77.4 Z-113