机床数控课程设计

1、机床数控课程设计目录1前言22零件的数控工艺分析32.1零件图的分析 32.2确定数控加工工艺 32.3刀具和切削用量的选择 52.4零件的装夹及夹具的选择63数控加工程序的编制73.1程序原点的设置 73.2对刀方法和设置 73.3数值计算73.4编制程序 74仿真过程和结果84数控加工仿真系统软件简介84.2仿真过程 94.3仿真结果 155总结176致谢18参考文献19中北大学课程设计说明书1前言数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中 的刀位点（cutterlocationpoint简称CL点）。刀位点一般取为刀具轴线与刀具表面的交点, 多轴加工中还

2、要给出刀轴矢量。在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的工 艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法及切削用量等工艺参数。同样，在数控机床上加工 零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，同时要将工艺参数、几何图形数据等, 按规定的信息格式记录在控制介质上，将此控制介质上的信息输入到数控机床的数控装置， 由数控装置控制机床完成零件的全部加工。我们将从零件图样到制作数控机床的控制介质并 校核的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。 理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得 到合理的利

3、用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加 工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用。在诸如航 空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程 技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。数控编程课程设计是我们机械设计制造及其自动化专业数控方向学生在学习完本科大纲 要求的“数控编程”“工艺设计”及数控仿真系统加工软件后进行的一次综合性课程设计。本 课程设计的目的在于通过编程，并在数控加工仿真软件中进行仿真，使我们熟悉数控车床和 数控铳床编程

4、流程。当然，由于水平有限，在设计中难免有很多纽:漏，恳请老师指正。2 零件的数控工艺分析2.1 零件图的分析该零件表面由圆柱、圆锥以及圆球表面组成，如图1。其中尺寸精度和表面粗糙度如图所示。零件材料为 45 钢，热处理调质硬度 220-250HBS，为了便于装夹，坯件左端应预先留 出夹持部分，所以毛坯件选 32mm的棒料，长度为 100mm。图 1 零件图2.2 确定数控加工工艺以 32mm外圆及右中心孔为工艺基准，用三爪自定义卡盘夹持 32mm外圆，用机床尾 座顶尖顶住右中心孔。工步顺序：1) 自右向左经行外轮廓面加工：粗车车 R5mm圆弧倒角切削螺纹外圆倒角倒角车 20mm外圆车锥面 -

5、车24mm外圆；2) 切槽；3) 车螺纹；中北大学课程设计说明书表 1 零件的加工工序卡2中北大学课程设计说明书工装工步 号工步内容夹具刀具1车外圆三爪卡盘T012切断零件三爪卡盘T023车螺纹三爪卡盘T03工艺 员张菁 张菁 麟 校对 麟审定批 准2.3 刀具和切削用量的选择根据要求，选用三把刀具， 1 号刀具车外圆， 2 号刀具切槽， 3 号刀具车螺纹。中北大学课程设计说明书表 2 刀具选择及参数刀号 刀具名称规格用途T01 外圆车刀4545车端面、外轮廓T02 切断刀 宽4mm切断零件T03 螺纹车刀 螺距 1.5车螺纹2.4 零件的装夹及夹具的选择 装夹方案可知坯件轴线和左端端面为定位

6、基准，左端采用三爪自定心卡盘夹紧即可，如 图 2 所示 。图 2 三爪自定心卡盘夹具图中北大学课程设计说明书3 数控加工程序的编制3.1 程序原点的设置程序原点是指程序中的坐标原点，即在数控加工时，刀具相对于工件运动的起点。本次 加工中以右端球面的表面中心 O点为基准建立坐标系，坐标原点为 O。3.2 对刀方法和设置采用 G50 设定工件坐标系时的对刀方法：毛坯为 32mm的棒料，欲加工最大直径为 24mm，总长为 58.95-59.05mm 的零件。编程 时采用程序段 G54 T0101 设定工件坐标系，工件坐标系原点 O设在以右端球心 O点。 加工时采用的 1号刀具为 45硬质合金机夹偏刀

7、，并作为基准刀具； 2 号刀具为硬质合金机 夹切断刀（如图 3 所示）。基准刀具刀尖点的起始点为 P。图 3 刀具示意图以上操作步骤完成了基准刀具的对刀。此时，若执行程序段G54 T0101 后，则 CRT屏幕上的绝对坐标值处显示基准刀具刀尖在工作坐标系的位置。3.3 数值计算起刀点坐标（ 0，0）；3.4 编制程序O0077；N010 T0101N020 G00 X40 Z20 S450 M03N030 G71 U1 W1 R10中北大学课程设计说明书N040 G71 P50 Q180 U0.6 W0.3 D5 F0.3N050 G00 X0 F0.1 S750N060 G01 Z0N070

8、 G03 X10 Z-5 R5N080 G01 X14N090 X16 W-1.0N100 Z-18N110 X14 W-1.0N120 Z-24N130 X18N140 X20 W-1.0N150 Z-29N160 G02 X20 Z-44 R10N170 G01 X24 Z-54N180 Z-59N190 G70 P50 Q180N200 G00 X40 Z20N210 S320N220 T0202N230 G00 X30 Z-24N240 G75 R0.5N250 G75 X10 P1000 F0.1N260 G00 X40N270 Z20N280 T0303N290 G00 X16 Z

9、-3N300 G92 X15.1 Z-20 F2N310 X14.5N320 X13.9N330 X13.5N340 X13.4N350 G00 X40 Z20N360 M05N370 M30中北大学课程设计说明书4 仿真过程和结果4.1 数控加工仿真系统软件简介上海宇龙软件工程有限公司的数控加工仿真系统是一个应用虚拟现实技术于数控加 工操作技能培训和考核的仿真软件。该软件经历了五年多时间、三十多万人的大量使用，已 经成为较成熟的数控仿真软件。本软件产品正在为我国当前紧缺的数控操作技术人员的培养 作出有目共睹的贡献。本软件具备对数控机床操作全过程和加工运行全环境仿真的功能。可以进行数控编程的

10、教学，能够完成整个加工操作过程的教学。使原来需要在数控设备上才能完成的大部分教学 功能可以在这个虚拟制造环境中实现。 由于大部分的实训活动可以在本仿真系统中实现， 用本仿真软件将大大减少在数控机床设备上的资金投入，从而可以加快当前紧缺数控加工操 作技术人员的培训速度。由于使用仿真软件，也大大减少工件材料和能源的消耗，从而可以 降低培训成本。由于仿真软件不存在安全问题，学员可以大胆地、独立地进行学习和练习。本软件中不 仅具有对学员编制的数控程序进行自动检测、具体指出错误原因的功能，还具有在真实设备 上无法实现的三维测量功能。这些功能使得学员可以进行自我学习，自我检测加工零件几何 形状的精度，大大

11、降低了教师的工作强度。4.2 仿真过程中北大学课程设计说明书图 4 数控加工仿真选择机床示意图图 5 “数控加工仿真系统”软件界面图 6 机床回零中北大学课程设计说明书图 7 安装零件示意图图 8 控制零件移动示意图中北大学课程设计说明书图9导入程序示意图图 10 输入数控程序前后的 CRT界面10中北大学课程设计说明书图 11 装刀具示意图图 12 安装刀具后的机床11中北大学课程设计说明书图 13 对刀示意图图 14 程序 O0009 的输入12中北大学课程设计说明书图 15 加工准备图13中北大学课程设计说明书4.3 仿真结果14中北大学课程设计说明书图 16 最后仿真结果15中北大学课

12、程设计说明书5 总结通过这次课程设计对数控车床系统进行程序指令编写以及应用，使自己进一步熟悉了工 艺编制过程及数控基本编程指令基本意义。从以上编写的程序，我们可以了解到数控技术在 生产中的应用，熟悉了数控编程的步骤和方法，基本上掌握了数控车削零件加工编程，使自 己加深了数控指令的应用和重要性。而且通过本次课程设计，基本达到了对已修课程熟悉并 加深了基础知识的练习与应用能力的基本要求，达到了大学教育的目的。16中北大学课程设计说明书6 致谢通过这次实践机会，我熟悉了将理论知识运用到实践中，并且学会利用图书资料及网络材料 查询自己需要的知识，总体上提高了设计能力。本次设计是在赵老师的悉心指导下完成

13、的。 她学识渊博、工作务实、积极进取的勇气和魄力、以及对学生从严要求的治学态度都深深感 染了我，值得我终身学习。她无私的奉献精神是我毕生学习和追求的目标。在今后的学习和 生活之中，老师的教诲必将激励我不断奋发向上。同时也要感谢与我相关的课题组的同学，他们在设计中给了我很大的帮助，和他们的讨 论时常使我豁然开朗，他们给了我很多很好的设计建议，使我的设计加快了进程。在此向所有给予我帮助和支持的老师和同学表示深深的谢意！17中北大学课程设计说明书参考文献1 王爱玲. 现代数控编程技术及应用 . 北京：国防工业出版社， 20052 王绍俊 . 机械制造工艺设计手册 . 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社， 19813 艾兴，肖诗纲 . 切削用量简明手册（第三版） . 北京：机械工业出版社， 20044 王先逵. 机械制造工艺学（第二版） .北京：清华大学出版社， 20075 顾京. 数控加工编程及操作 M. 高等教育出版社 ,20086 李真峰 . 数控加工工艺 M. 上海交通出版社 ,20047 史明 . 机械加工切削数据手册 M. 机械工业出版社 ,20048 师汉民