数控加工技术与应用.doc

目 录摘要1第一章：数控加工技术概括21.1数控技术2 1.2 FANUC数控系统数控加工中心机床基础知识5 1.3 数控自动加工的加工流程9第二章：加工中心工艺方案的制定112.1零件的工艺分析112.2加工设备的选用112.3零件的工艺设计和夹具的选择122.4选择刀具15 2.5切削用量的确定16 第三章：零件的加工16 3.1零件加工前机床的基本操作16 3.2程序DNC传输/模拟NC刀具17 3.3加工程序的执行方式18 3.4加工程序试运行18 3.5工件试切19 3.6测量19设计总结20参考文献21 致谢21 数控加工技术与应用摘 要：随着中国经济的快速发展，“数控技术”开始流行全球。2006年，中国制造业的GDP增加值达到10956亿美元，首次在总量上超过日本，成为世界排名第二的制造大国；2007年，中国制造业的GDP增加值达到13000亿美元。陕西渭河工模具总厂是机械电子行业工模具专业生产企业。在国内赢得了良好的声誉。近年来，我厂生产了大批的精密冲压模具，特别是多工位级进模和多工位传递模具，不论从设计上还是制造方面均可与进口模具相媲美。关键词: 数控技术，发展，制造Abstract: Along with the Chinese economy fast development, “the numerical control technology” starts the popular whole world. In 2006, the Chinese manufacturing industry GDP increase in value achieved 1,095,600,000,000 US dollars, for the first time surpass Japan in the total quantity, becomes the world to be listed the second manufacture great nation; In 2007, the Chinese manufacturing industry GDP increase in value amounts to 1,300,000,000,000 US dollars. The Shaanxi Weihe River jig has the main plant is the mechanical electronic profession labor mold specialized production enterprise. In domestic has won the good prestige. In recent years, my factory has produced large quantities of precise ramming mold, specially the multi-location level enters the mold and the multi-location transmission mold, no matter makes the aspect from the design to be possible to compare favorably with with the import mold. Key word: Numerical control technology, development, manufacture第一章：数控技术概括1.1数控技术1.1.1 数控技术的发展趋势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，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。（一）高速、高精加工技术及装备的新趋势 （二）5轴联动加工和复合加工机床快速发展 （三）智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 第二章：加工中心工艺方案的制定2.1零件的工艺分析2.1.1分析图样（1）尺寸标注方法分析（2）零件图的完整性与正确性分析（3）零件技术要求分析（4）零件材料分析 有机玻璃属于高分子聚合物，由聚甲基丙烯酸甲酯聚合而成，英释名叫“亚克力”。代号是PMA。密度是1.191.20g/cm3，硬度相当于铝，没有固定熔点，在90摄氏度开始软化，在104摄氏度呈熔融状态。透明度高为92，透过的紫外线多达73，与普通玻璃相比，机械强度、韧性是普通玻璃的10倍以上，重量仅1/2，抗碎裂性是1218倍，有突出的耐候性、耐老化性，溶于三氯甲烷（氯仿），用油性记号笔在上面画线不易脱落。2.2加工设备的选用VMC1100B行程 Unit 参数X轴行程 mm 1100Y轴行程 mm 560Z轴行程 mm 575主轴端面至工作台面距离 mm 200-775工作台中心至立柱导轨面距离 mm 590工作台面积 mm 5501200工作台最大承重 kg 800T型槽槽宽 mm 418H8主轴转速 rpm 8000主轴孔锥度 - BT-40(7:24)x、y轴快速位移 m/min 24z轴快速位移 m/min 18进给速度范围 m/min 115刀具数 pcs 24刀具最大外径/相邻无刀 mm 100/180刀具最大长度 mm 300换刀时间(刀-刀) sec 1.8主轴电机 kw 11/15X/Y/Z电机 kw 3/3/4定位精度x mm 0.032定位精度y、z mm 0.025重复定位精度x mm 0.018重复定位精度y、z mm 0.015机床总高 mm 3162占地面积(长宽) mm 33403065机床重量(毛重) kg 82002.3零件的工艺设计和夹具的选择2.3.1加工方法的选择以下是几种常见的平面加工方法由于在数控加工中心上加工零件，加工精度是很高的。所以我们根据加工的要求选择方法省去了半精加工和精加工，粗铣直接就可以达到我们的要求了。加工工序的划分：（1）：按所用刀具进行划分（2）：按安装次数划分（3）：按粗、精加工划分（4）：按加工部位划分在本设计中我们采用的是粗、精加工来划分，所以我们划分为一个阶段即粗加工阶段。2.3.2确定加工顺序和工序工艺顺序的安排原则：先加工基准面 （1）一般情况下先加工平面，后加工孔（2）先加工主要表面，再加工次要表面（3）先安排粗加工工序，再安排精加工工序对于我们要加工的零件来说，由于零件的特殊性，我们加工的只有内外轮廓，所以我们在选择加工工艺顺序是就简单了，直接一道工序就完成了。2.3.3确定装夹方案和选用夹具（一）定位原理我们采用六点定位原理进行工件的定位，要使工件沿某个方向的位置确定，即要限制该方向上的自由度，当工件的六个自由度被夹具限制即确定了工件的正确位置。（二）装夹方式由于加工零件的要求我们选择夹具中装夹，它是由夹具上的定位元件来确定工件的位置，由夹具上的夹紧装置进行夹紧。夹具安装在机床上，并用夹紧元件进行夹紧。这样易于保证加工精度要求，操作简单方便，效率高，应用十分广泛。由于数控加工的要求，我们对夹具的要求很多，比如精度要求、定位要求、空间要求、快速重调要求。在本设计中有现成的夹具。我们采用压板装夹工件，原因是：在加工中心上，由工艺分析得到我们的加工内容，铣出的平面平行于工作台，所以只要把基准安装得与工作台平行和贴合，就能铣出准确度较高的平面，尤其是垂直进给时，由于工作台的“零位”准确度的影响，其精度更高，从而避免了夹具本身精度的影响。准备材料有压板、垫铁、T形螺栓（或T形螺母）等。使用压板时应注意：1.压板的位置要安排得适当，要压在工件刚性最好的地方，夹紧力的大小也应该适当，不然刚性差的零件容易产生变形2.垫铁必须正确地放在压板下，高度要与工件相同或略高于工件，否则会降低压紧效果。3.压板螺栓必须尽量靠近工件，并且螺栓到工件的距离应小于螺栓到垫铁的距离，这样 就能增大压紧力。4.螺栓要拧紧，否则会应压力不够而使工件运动，以免损坏工件、机床和刀具。5.在工件的光洁表面与压板之间，必须安置垫片，这样可以避免光洁表面因受压而损伤。6.避免出现欠定位。2.4选择刀具加工中心对刀具的基本要求是：1.良好的切削性能：能承受高速切削和强力切削并且性能稳定；2.较高的精度：刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度；3.配备完善的工具系统：满足多刀连续加工的要求。加工中心所使用刀具的刀头部分与数控铣床所使用的刀具基本相同，数控机床上的刀具选择比较严格，有些刀具是专用的。 要求：工件材质，加工轮廓类型，机床允许的切削用量以及刚性和耐用度等。编程时，要规定刀具的结构尺寸和调整尺寸。对自动换刀的数控机床，在刀具装到机床上以前，要在机外预调装置(如对刀仪对刀)中，根据编程确定的参数，调整到规定的尺寸或测出精确的尺寸。在加工前，将刀具有关尺寸输入到数控装置。在铣削的加工中，我们经常用到立铣刀。直径小的立铣刀一般制成带柄的形式，比如直柄立铣刀（ 2-7mm）。立铣刀直径的选择主要应考虑工件加工尺寸的要求，并保证刀具所需功率在机床额定功率范围以内。如系小直径立铣刀，则应主要考虑机床的最高转数能否达到刀具的最低切削速度（60m/min）。立铣刀半径可以按以下经验来算：R=（0.8-0.9）min, 其中R表示立铣刀半径，rmin表示零件内轮廓的最小曲率半径。铣刀齿数应该根据工件材料和加工要求选择，一般铣削脆性材料或半精加工、精加工时，选择细齿铣，粗加工则选择粗齿铣刀。由于铣削的是有机玻璃，所以采用顺铣，顺铣可以减小表面粗糙度。直径(mm) 总长(mm) 切削部分长度(mm) 柄部直径(mm) 前角() 后角() 螺旋角() 齿数2（2.5） 32 6 3 15 18 40-45 33 36 8 3 15 18 40-45 34 40 10 4 15 18 40-45 3 2.5切削用量的确定(1)主轴转速的确定：主轴转速与切削速度关系为：N=1000V/DV刀具的切削速度m/min ，N主轴转速r/min，D刀具直径mm在这里可以得出我们加工刀具的直径D=mm。(2)刀具进给速度与齿数的关系为：F=Fz*N*ZF刀具的切削速度m/min， Fz刀具的每齿进给量mm/r，N 主轴的转速r/min， Z刀具的齿数在这里可以得出刀具进给速度F =m/min。第三章：零件的加工3.1零件加工前机床的基本操作3.1.1开机在开机前应该检查辅助装置的工作状态是否满足要求：润滑油油池的油面高度、气泵的压力、电器柜的门是否关上。然后将电源开关由OFF打到ON ，按下接通键（接通数控系统的电源） 接通侍服驱动电源（急停开关顺时针旋转使它复位，按下机床复位键）。 3.1.2回机床原点方式选择开关选回零（手动选择，按回零轴的正方向，回零成功则回零指示灯亮）：先Z轴回零，然后Y轴回零，最后X轴回零。按POS键，看机床坐标系是不是零。3.1.3机床的调试机床功能调试是指机床试车调整后，检查和调试机 床各项功能的过程。调试前，首先应检查机床的数控 系统及可编程控制器的设定参数是否与随机表中的数 据一致。然后试验各主要操作功能、安全措施、运行 行程及常用指令执行情况等，如手动操作方式、点动 方式、编辑方式（ EDIT ）、数据输入方式（ MDI ）、 自动运行方式（ MEMOTY ）、行程的极限保护（软件 和硬件保护）以及主轴挂档指令和各级转速指令等是 否正确无误。最后检查机床辅助功能及附件的工作是 否正常，如机床照明灯、冷却防护罩和各种护板是否 齐全；切削液箱加满切削液后，试验喷管能否喷切削 液，在使用冷却防护罩时是否外漏；排屑器能否正常 工作；主轴箱恒温箱是否起作用及选择刀具管理功能 和接触式测头能否正常工作等。对于带刀库的数控加工中心，还应调整机械手的位 置。调整时，让机床自动运行到刀具交换位置，以手 动操作方式调整装刀机械和卸刀机械手对主轴的相对 位置，调整后紧因故中调整螺钉和刀库地脚螺钉，然 后装上几把接近允许质量的刀柄，进行多次从刀库到 主轴位置的自动交换，以动作正确、不撞击和不掉刀 为合格。3.3程序DNC传输/模拟NC刀具在数控机床的程序输入操作中，如果采用手动数据输入的方法往CNC中输入，一是操作、编辑及修改不便；二是CNC内存较小，程序比较大时就无法输入。为此，我们必须通过传输（电脑与数控CNC之间的串口联系，即DNC功能）的方法来完成。 我们针对这种情况，选用这种方法。计算机电缆机床控制面板，具体的操作如下：机床操作：选择EDIT编辑模式按PRGRM（程序键）输入O（程序名）INPUT键 2.FANUC系统串口线路的连接FANUC系统数控机床的DNC采用9孔插头（与电脑的COM1或COM2相连接）及25针插头（与数控机床的通信接口相连接）用网络线连接。单击文件打开选择我们保存的NC生成的程序单击打开。单击程序模拟在下拉菜单中选择窗口文件模拟。看其加工是否满足我们的要求。在其中，我们可以进行窗口的旋转、平移、缩放等。满意后，3.4加工程序的执行方式对于执行的加工程序大于机床内存空间，则要采用DNC方式，即将机床与计算机连接，计算机的内存作为存储缓冲区，加工程序由计算机一边传输，机床一边执行。机床操作：打开DNC输入加工参数选择AUTO（自动执行模式 ）按（START）启动键计算机操作：选择FILECOMMUNIC选择要传输的程序ENTER3.5加工程序试运行执行加工程序，但不做切削工件。目的是检查程序是否符合数控系统的要求，在执行过程中，刀具轨迹、机床动作是否正确，使用工装是否合理。操作如下：1.装夹，找正工件。2.按照程序及工艺文件的要求，将刀具对号装入刀库。3.对刀、输入工件坐标系及刀具补偿值等参数。4.沿+Z向平移工件坐标系到安全高度。5.将切削进给速度调至低档。6.启动机床。7.逐步提高切削进给速度。3.6工件试切目的是：1.检查程序数据是否正确，切削用量是否合理。2.加工精度是否能达到保证。3.工艺是否合理，加工变形是否能得到控制。4.检查加工的工件是否满足加工要求。3.7 组合件的加工举例程序的编制O0060N0010 T01N0020 M06N0030 G54N0040 G00 G90 X0 Y0N0050 G43 H01 Z10.0 M03 S1500N0060 G01 Z-10.5 F100N0070 G01 G42 X25.9 Y0D01 F600N0080 G02 X45.9 Y0 R10.0N0090 G03 X47.67 Y-7.07 R15B0100 G02 X7.07 Y-47.67 R30 N0110 G03 X-7.07 R15 N0120 G02 X-47.67 Y-7.07 R30N0130 G03 X-47.67 Y7.07 R15N0140 G02 X-7.07 Y47.67 R30 N0150 G03 X7.07 Y47.67 R15N0160 G02 X47.67 Y7.07 R30N0170 G03 X45.9 Y0 R15N0180 G02 X25.9 Y0 R10N0190 G01 G40 X0 Y0N0200 T02 N0210 M06N0220 G54 N0230 G00 G90 X-100 Y30 N0240 G43 H02 Z20 M03 S3000N0250 G01 Z-10.5 F500N0260 G01 G42 X-100. Y20.5 D02 F318 X-81N0270 G02 X-74 Y13. R7.5N0280 G01 X-100N0290 G02 X-81 Y-20.5 R7.5N0300 G01 X-100N0310 G00 Y-100. X-20.5N0320 G01 Y-81N0330 G01 X-13 Y-74 R7.5N0340 G01 X13 N0350 G02 X20.5 Y-81 R7.5N0360 G01 Y-100N0370 G00 X100 Y-20.5N0380 G01 X81N0390 G02 X74 Y-3 R7.5N0400 G01 Y13N0410 G02 X81 Y20.5 R7.5N0420 G01 X100N0430 G00 Y100 X20.5N0440 G01 Y81N0450 G02 X13 Y74 R7.5N0460 G01 X-13N0470 G02 X-20.5 Y81 R7.5N0480 G01 Y100N0490 G01 G40 X0N0500 T03N0510 M06N0520 G54 N0530 G00 G90 X-110 Y50N0540 G43 H03 Z10 M03 S2000N0550 G01 Z-3.5 F500N0560 G01 G41 X-90 Y60.634 D03 F70 X-77.989 Y53.7N0570 G03 X-59.882 Y56.083 R15 N0580 G01 X-56.083 Y59.882N0590 G03 X-53.7 Y77.989 R15N0600 G01 X60.634 Y90 Y110N0610 G00 X110 X40N0620 G01 X60.634 Y90 X53.7 Y77.989N0630 G03 X56.083 Y59.883 R15N0640 G01 X59.882 Y56.083.N0650 G03 X77.989 Y53.7 R153.8测量我们用游标卡尺来测量，看看加工出来的零件是否满足我们的加工要求，如果测量结果达到设计要求目的，说明加工成功。在测量零件是应该注意：1.机床远离工件，主轴停止运动。2.冷却液关掉。3.要把飞边去掉。当我们加工完零件后，把程序存好档，保护锁锁好，以免他人改