分度盘的加工与编程

1、第一章引言1.1 数控机床的特点在数控技术中，所谓的加工程序，就是把零件的加工工艺路线、工艺参数、 刀具的运动轨迹、切削参数以及辅助动作等，按照数控机床规定的指令代码及程 序格式编写成加工程序单，再把程序中的内容通过控制介质或直接输入到数控机 床的数控装置中，从而控制机床加工零件。数控编程分为手工编程和自动编程。手工编程是从零件图样确定工艺路线， 计算数值和编写零件加工程序单，制备控制介质到校验程序都由人工完成。 对于 形状简单零件的加工，计算比较简单，程序较短，采用手工编程可以完成，但对 于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程相当困 难，必须用自动变成完成.自动编程

2、是编程人员根据加工零件图纸要求，进行参 数选择和设置，由计算机自动地进行数值计算，后置处理，编写出零件加工程序 单，直至将加工程序通过直接通信的方式进入数控机床，控制机床进行加工。随着数控技术的发展，数控机床得到了广泛的应用。目前，在机械行业中， 单件小批量生产所占有的比例越来越大。 这对工件的加工要求也提高了，目前在 数控加工中比较广泛的应用了手工编程， 它是按照事先编制好的加工程序，根据 加工程序自动的对被加工零件进行加工，我们把零件的加工工艺路线，工艺参数， 刀具轨迹，切削参数以及辅助功能，按照数控机床规定的指令代码及编写成的加 工程序单，然后输入到数控机床中，从而控制机床完成对零件的加

3、工，但这种手 工编程只能加工一些简单的面。面对具有复杂曲面的点位关系是无法完成的。 例 如在分度盘的加工过程中，孔的数量相当多，而且加工精度要求高，在加工中还 有很多变量，一般编程很难完成，但我们可以采用宏程序来完成。宏程序结构类 似于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑运算和条件转移等操作。它可以很轻松的完成分度盘的加工。1.2 设计采用的方法本设计采用宏程序进行加工程序的编制，在分度盘的实际运用中比较适用， 在运用过程中还可以采用算术运算和逻辑运算， 能够多次转移和循环，极大的简 化了我们的操作过程，与普通加工相比，也减轻了编程人员的劳动强度和工作时 问。在这次设计分度盘的过程中，

4、我们要感受到计算机在工业生产中的重要辅助 作用。有些复杂的曲面和多孔零件在加工中必须要通过电脑软件的帮助才能完成 工件的加工，人工计算是很难得到的，而通过自动编程和宏程序就可以简单快速 的完成。通过这次毕业设计，使我能更熟练的应用宏程序进行设计、加工等。第二章分度盘的加工与编程2.1 任务分析在加工编程前，必须按照加工工艺要求先对该零件进行详细的加工工艺分 析，这是编程人员编辑程序的重要依据之一。由于分度盘的加工较复杂，如果 用普通机床加工，必须先进行人工画线，打样冲，钻孔，再扩孔等工艺，而操 作过程中需要人为干涉，不仅费时而且误差较大，使其加工精度底，产品质量 不高，同时生产效率也大大降低。

5、分度盘示意图如图一所示:图一分度盘采用数控机床加工，因数控机床对工件的加工是按事先编好的程序自动 完成的，工件加工过程中不需要人为干涉，加工完成后自动停止，消除了操 作者人为产生的误差，提高了加工精度高，同时也减少了划线，打样冲等时 问，提高了生产效率。数控加工编程分为自动编程和手工编程，手工编程无法完成具有较多变 量的加工，而宏程序可以完成有较多变量的编程，所以我们选择了宏程序编 程，它是一固定功能，避免多次编程的繁琐，减少了编程时间，提高了加工 效率，并且其结构类似于计算机高级语言，可以实现变量的算术运算，逻辑 运算和条件转移等操作。按照工件的加工及实际应用的基本要求，可以将该工件的加工主

6、要分为 三个部分：外轮廓加工：外轮廓加工主要完成将工件毛坯加工到需要的尺寸精度， 外轮廓加工一般需要经过粗加工、半精加工、精加工等步骤才能达到需要的 精度要求。由于本设计的分度盘零件对外圆没有加工要求，因此这里只进行了一次加工，即能满足实际要求。上表面加工：由于需要在上表面上进行大量的孔加工，再加上钻削过程 中所产生的切削抗力较大以及较大的振动，因此在孔加工之前需要将上表面 加工光整。孔加工：孔加工是本设计的一个重点加工部位，本设计采用了两个子程 序的办法来完成该加工，并作出了一个标准孔加工宏程序，在设计中通过反 复调用即可完成。在调用宏程序时，只要改变其中任意一个参数，就可完成 不同厚度，不

7、同大小，不同孔数的分度盘或类似扇形的分度盘多孔的加工。 在孔加工中，主要经过了中心钻钻引入孔、麻花钻钻底孔等步骤。2.2 工艺处理由于加工分度盘较复杂，精度要求高，所以选择数控加工中心进行加工, 这就可以保证较高的加工精度并满足加工要求。加工中心加工选择定位基准的基本要求：1、所选基准与各加工部位见的各个尺寸计算简单。2、保证各项加工精度。3、选择定位基准应遵循的原则：尽量选择分度盘的设计基准为准，选择设计基准做为定位基准不仅可以 避免因基准不重合而引起的定位误差，保证加工精度，可以简化程序编制。 当在加工中心上无法同时完成包括设计基准在内的全部表面加工时，要考虑 所选择基准定位后，一次装夹能

8、够完成全部关键精度部位的加工。由于加工分度盘较复杂，精度要求高，所以选择数控加工中心进行加工, 这就可以保证较高的加工精度并满足加工要求。2. 2. 1毛坯准备毛坯如图二所示：1863051、08F低碳钢材料2、淬火后回火至 HRC40-50图二毛坯示意图2. 2. 2装夹对夹具的基本要求：夹紧结构或其他元件不得影响进给，加工部位要敞开。为保持工件在本 工序中所有需要完成的待加工面在外，夹具要开敞。为保持分度盘安装方位与机床坐标系及编程坐标系方向的一致性，夹具 应能保证在机床上事项定向安装，还要求能使零件定位面于机床之间保持一 定的坐标联系。夹具的刚性和稳定性要好，在考虑夹紧方案时，火紧力应靠

9、近主要支撑 点或在支撑点所组成的三角形内，靠近切削部位及刚性好的地方，尽量不要 在被加工孔的上方。加工中心夹具的选择要根据零件精度等级，结构特点，产品批量及机床 精度等情况综合考虑。在单件生产或产品研制中，应广泛采用通用夹具。我 们在这次分度盘的设计中所选用的是通用夹具三爪卡盘。为使其定位和装夹准确可靠，由于毛坯中已经有中心空，不需要再加工 中心孔。所以我们只需要限制零件的X轴的移动与转动，Y轴的移动与转动, Z轴的移动就可以保证零件的定位精度要求。能满足这种要求的夹具就是三 爪卡盘，所以采用三爪卡盘进行定位安装，数控加工工件和零件设定，见表表一工件安装卡片2. 2. 3工艺设计先对零件毛坯在

10、热处理，热处理可以减少加工过程中内应力的产生，提 高加工精度。然后再进行粗加工，为数控铳削加工工序提供了可靠的工艺基 准，用三爪卡盘装夹零件时，零件的各孔，外圆，及端面均留 0.2mm0.5mm 粗加工余量，经调质处理后对零件的内孔进行半精铳加工，外圆及端面均留 1.0mm2.0mrmdl,其中数控加工工艺卡片详见表二：表二 工序卡单位数控加工工序 卡片产品名称或代号零件名称零 件 图 号FW300分度盘车 间使用设备数控车间DA4565工艺序号程序编号005N0110夹具名称夹具编号三爪卡盘HA2313工 步 号工步作业 内容加工 面刀 具 号刀补 量进给 速度背 吃 刀 量备 注土釉转 速

11、1铳轮廓XYT015mm1 12000.30.52铳平面XYT021012000.30.53铳平面XYT032518000.30.54钻孔ZT04206000.20.55倒角ZT052016000.20.56绞孔ZT06202300.20.5编 制杨 闯审 核批准07年6月20日共4页第2页2.3数控刀具刀具是机械制造系统中重要的组成部分之一，机械工业的生产过程中要 涉及大量的金属切削。数控机床于普通机床相比较，对刀具提出了更高的要 求，不仅要精度高，刚性好，装夹调整方便，而且要求切削性能强，耐用度 高，因此数控加工中刀具的选择是非常重要的内容，刀具选择合理于否不仅 影响机床的加工效率，而且还

12、直接影响加工余量，选择刀具通常要考虑机床 的加工能力，工序内容，工件材料等多中因素。数控刀具通常应考虑的因素有：(1)被加工工件的材料及性能，如材料的硬度，耐磨度，韧性。(2)切削工艺的类别。(3)加工的几何形状，零件精度，加工余量等因素。(4)要求刀具能承受的背吃刀量，进给速度，切削速度等切削参数。铳刀主要参数的选择：粗铳时，铳刀直径要小些，因为粗铳切削力大， 选小直径铳刀可减少切削按扭；精铳时，铳刀直径要大些，尽量包容工件整 个加工宽度，一提高加工精度和效率并减小相邻两次刀具的接刀痕迹。根据 工件的材料，刀具材料及加工性质的不同来确定铳刀的几何参数。刀柄的选择是根据零件的加工工艺，尽量选用

13、加工效率较高的刀柄和刀 具，选用模块式刀柄或复合刀柄要综合考虑。1、由于分度盘的加工精度要求较高、并且加工过程需要进行多次换刀, 因此对刀具的要求十分严格，刀具安装时，一般要在机外对刀仪上预先调整 刀具直径和位置，这样才能保证刀具的安装精度要求。刀具卡反映了刀具编 号和材料等。它是组装刀具和调整刀具的依据，详见表三：零件图号J30102-4数控 刀 具卡 片使用设备刀具名称铳刀加工中心刀具编号T13006换刀方式自动程序编号O0001刀具组成编号刀具名称规格数量备注7013960拉钉1390. 140-5063050刀柄1391. 35-4063110M铳刀杆1448S-405628-11铳刀

14、体1TRMR110314-21SIP铳刀头1表数控铳削刀具卡片拉钉刀柄铳刀杆 铳刀体 铳刀头| 杨闯|审校批准|共4页|第3页2、分度盘加工中所用刀具和刀具尺寸、半径长度补偿。如表四: 文字说明？ ？表四 刀具卡片厅P刀具编号刀具名称尺寸半径补偿长度补偿1T01轮廓铳刀d10mm5mm20.957mm2T02盘铳刀d180mm90mm45.527mm3T03盘铳刀d170mm85mm27.820mm4T04钻头d5.8mm2mm30.080mm5T05倒角铳刀d10mm2.5mm68.536mm6T06纹力d6mm3mm12.535mm2. 4程序编制宏程序是数控加工编程的特殊功能。FANUC

15、 6M数控系统变量表示形式 为#后跟14位数字，变量种类有三种：(1) 局部变量：#1#33是在宏程序中局部使用的变量，它用于自变量 转移。(2) 公用变量：用户可以自由使用，它对于由主程序调用的各子程序 及各宏程序来说是可以公用的。#100#149在关掉电源后,变量值全部被清 除，而#500#509在关掉电源后，变量值则可以保存。(3) 系统变量：由 #后跟4位数字来定义，它能获取包含在机床处 理器或NC内存中的只读或读/写信息，包括与机床处理器有关的交换参数、 机床状态获取参数、加工参数等系统信息。根据宏程序编制程序程序，先经过轮廓加工，再加工表面，最后进行钻 孔加工。本设计主要靠调用子程

16、序来进行加工，先进行三次轮廓铳削，再进行两 次平面加工，然后再经过三次钻孔，从而完成分度盘的加工。具体流程图如 图三所示。建立机床坐标系主轴旋转调用子程序建立刀具半径补偿调用子程序铳轮廓快速定位下面就根据图三的流程图进行详细的程序设计。1、主程序文字说明？ ？图三 流程图O0001;#101=300; X 坐标#102=-150; Y 坐标#103=340; Y 坐标#104=3; Z 坐标#105=140; X 坐标N0005 G92 X0 Y0Z100;N0010 M03 S360 ;N0015 G65 P0002 A01 ;N0020 G42 G00 X #101 Y #102;Z #1

17、04;N0025 G65 P0003 D-5E-150 F0;D-10;D-12;N0030 G40 G00X#101 Y#102;,N0035 G65 P0002 A02;N0040 G00 X#105 Y#102;N0045Z#104;N0050 G65 P0004 A-1.5 C-#103 D-#105 V#104;粗铳平面N0055 G65 P0002 A03 ;N0060 G00 Z#104;N0065 G65 P0004 A-2 C-#103 D-#105 V#104; 精铳平面换刀钻孔5.8mm取消刀具长度补偿倒角绞孔6mmN0070 G65 P0002 A04 ;N0075 G

18、00 Z#104;N0080 M98 P1002;N0085 G49 G00 Z#104N0090 G65 P0002 A05;N0095 G00 Z #104;N0100 M98 P1002;N0105 G49 G00 Z#104;N0110 G65 P0002 A06;N0115 M98 P1002;N0120 G49 G 00 Z#104;N0125 G92 X0 Y0 Z100;N0130 M302、换刀子程序因为在加工中需要调用多把刀具，因此这里编制一换刀子程序以简化编 程。另外，该子程序作为标准字程序，也可作为在加工其他零件是调用，这 是对加工中心编程中比较重要的一个子程序0O00

19、02;N0010 #111=#1 ;变量N0020 T#111;刀具号N0030 G28Z50N0035 M06;换刀N0040 G29 X0 Y0 ;N0050 G43 Z20 H01;长度补偿N0060 M99;3、铳轮廓子程序这是本设计编制的铳削圆形轮廓类零件的子程序，这一程序同样可以用于以后任何圆形轮廓的铳削。O0003;N0010 #112=#7; Z坐标（铳削深度）N0020 #113=#8; X 坐标N0030 #114=#9 Y 坐标N0040 G01 Z#112 F0.2;N0050 Y0;N0060 G03 X0 Y0 I#113 J #114F0.2; 铳外圆N0070

20、G49 G00 Z3 ;N0080 M99;4、铳平面子程序这是本设计编制的铳削平面零件的子程序，这一程序同样可以用于以后 任何大小平面的铳削。O0004;N0010 #115=#1;铳削深度N0020 #117=#3;N0030 #118=#7;N0060 #121=#22;退刀高度N0070 G01 Z#115;N0080Y #117;N0090X #118;N0100Y-#117;N0110X-#118;N0120 G49 G00 Z #121;N0130 M99;5、钻孔子程序该钻孔程序通过G65调用标准孔加工宏程序（O1003）,以后在加工同类 零件进行加工时，只需要修改其中的孔深、

21、孔数、分布半径、起始 /中止角度等即可。O1002;N0010 G65 P1003 Z 12 D0 B140 V360 U43 ;Z孔深，D起始角，B半径，V终止角，U孔数N0020B130U42;N0030B120U41 ;N0040B110U39;N0050B100U38;N0060B90U37;N0070B80U34;N0080B70U30;N0090B60U28;N0100B50U25;N0110B40U24;N0120 M99;6、孔加工宏程序本设计完成孔加工宏程序，可作为一个加工中心的标准子程序，为以后 加工同类零件提供编程方便。O1003;N0010#100=0; X 坐标N00

22、20#101=0; Y 坐标N0030#109=#26; Z 坐标N0040#102=#7;起始角N0050#103=#2;半径N0060#105=#22;终止角N0070#106=#21;每一圈的孔数N0080#104=#105 #102/#106;两孔之间的夹角N0110#100=#103*COS#102;孑L的 X 坐标N0120#101=#103*SIN#102;孑L的 Y 坐标N0130G81 X#100 Y#101 Z#109 R3 F0.3; 钻孔循环N0140#102=#102+#104;角度增加N0150#110=#106-1;N0160 IF#106GT#110 GOTO

23、0110;#106>#110 条件转移N0170M99;2. 5模拟仿真零件的数控加工程序完成后，我们需要对零件的的加工走刀轨迹有个大 致了解，采用模拟软件就可以解决问题了。我们可以清楚的知道刀具的走刀 轨迹和零件的成型状况。目前我们普遍采用斯沃 6.0软件进行加工模拟，此 软件能够根据所选择的机床以及所定义的刀具毛坯，然后输入宏程序进行自 动化模拟仿真，能够让我们清楚的看见刀具路径和零件的成型情况，此软件 能够让我们掌握现实机床中所遇见的所有问题，避免我们在现实操作着中冒 的风险，所以我们在这次毕业设计中选择了此软件来模拟仿真，具体操作过程如下：2. 5. 1定义机床运用北京第一机床厂

24、XKA714 B的FANUC0康统进行模拟加工。性能、技术要求？2. 5. 2定义毛坯圆柱形08F低碳钢材料，高为90mm直径305mm勺毛坯，如图四所示:图四 定义毛坯2. 5. 3选择夹具用长为75mm高50mm宽25mm勺三爪卡盘装夹工件，如图五所示:图五 夹具2. 5. 4安装工件对高为90mm,直径为305mm的毛坯进行安装，如图六所示:药展状常J. gg_ 口中,衅"匕”，市“.，宣”I田西,-"BITJf 'W W*»：«" WFH(WW"T»" "WWTWWWW图六安装工件2. 5

25、. 5定义刀具本设计选择了直径为10mm勺轮廓铳刀，直径为180mnf口 170mm勺盘铳刀 和直径为4mm 5mm 6mm勺钻头加工。2. 5. 6建立工件坐标系由于分度盘的加工要求较高，为了提高零件的加工精度，在刀具安装时， 需要进行对刀，对刀时，先把工件毛坯装夹在工作台夹具上，用手动方式分别 回X轴，Y轴和Z轴到机床参考点。将百分表安装在刀柄上，移动工作台使主 轴中心轴线大约移到工件的中心， 在使百分表的触头接触工件的外圆周， 用手 慢慢转动主轴观察百分表指针的偏移情况， 慢慢移动工作台的X轴和Y轴，反 复多次后，若转动主轴时百分表的指针基本在同一位置，这时主轴的中心就是X轴和Y轴的原点

26、。在将机床工作方式转换成手动数据输入方式，输入并执行 程序段“G92 X0 Y0 ”。这时刀具中心X轴坐标和Y轴坐标已设定好，都为 零。Z轴的坐标值同理可得。这样就可以通过对刀建立设置工件坐标系。2. 5. 7输入代码一一输入宏程序代码进行准备模拟 根据分度盘的所编程序输入代码，如图八：图八输入代码2. 5. 8空运行在程序完成后，利用模拟仿真软件进行加工，但是在没有工件的前提下, 掌握了工件的加工路径，进行的完整的运行过程。2. 5. 9模拟加工运用宏程序所编程序和模拟加工软件进行模拟加工。作用是可以预先知 道工件的加工路线，可以预先看到会出现什么问题。例如，在加工中出现了 撞刀，加工路线的

27、错误等。2. 5. 10模拟三维工件和刀具利用宏程序编程后模拟加工后的分度盘三维实体和刀具，如图九所示:图九分度盘三维实体2. 6总结使用宏程序时，因数字可以直接指定或者用变量指定，当用变量时，变 量值程序或者用MDI面板操作改变，所以在分度盘的实际运用中比较适用， 在运用过程中还可以采用算术运算和逻辑运算，能够多次转移和循环，极大 的简化了我们的操作过程，与普通加工相比，也减轻了编程人员的劳动强度 和工作时间。因此我们选用宏程序进行分度盘的加工。通过以上工序的完成，我们已达到分度盘成型的效果，能够应用宏程序 的加工，达到我们设计中的理想效果。以上的逐步分析与加工模拟基本符合 分度盘的各个方面的要求。运用宏程序也可以对类似的圆形或弧形零件进行 加工。对于子程序