尾轮轴的数控加工工艺分析及数控编程与仿真

摘要制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成局部。数控技术又是其核心技术，他的出现及所带来的巨大效益，已引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。数控机床是现代机械工业的重要技术装备，也是先进制造技术的根底装备。目前，几乎所有传统机床都有了数控机床品种。数控技术极大地推动了计算机辅助设计、计算机辅助制造、柔性制造系统、计算机集成制造系统、虚拟制造系统和敏捷制造的开展，并为实现绿色制造打下了根底，而且数控机床逐渐成为机械工业技术改造的首选设备。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开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〕的开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开展的大趋势。关键词：数控工业开展刀具机床AbstractManufacturingisthepillarofthenationaleconomyindustry,theaddedvalueofitsgrossdomesticproductinChinaaccountsforabout40%,andadvancedmanufacturingtechnologymanufacturingsystemistheimportantcomponentoftheprojectof.Numericalcontrol.technologyisthecoretechnology,heemergedandbringsthehugebenefits,hascausedthecountriesallovertheworldpaidattentiontoscienceandtechnologyandindustry.Numericalcontrolmachinetoolisthemodernmachineryindustryofimportanttechnicalequipment,advancedmanufacturingtechnologyandthebasicequipment.Now,almostallthetraditionalmachinehasthenumericalcontrolmachinetoolvarieties.Numericalcontroltechnologygreatlypromotethecomputeraideddesign,computeraidedmanufacturing,flexiblemanufacturingsystem,computerintegratedmanufacturingsystem,virtualmanufacturingsystemandagilemanufacturingdevelopment,andtorealizethegreenmanufacturingandlaythefoundation,andthenumericalcontrolmachinetoolgraduallybecomemachineryindustrytechnicalrenovationthedeviceofchoice.Notonlythenumericalcontroltechnologyapplicationforthetraditionalmanufacturingindustryhasbroughttherevolutionarychange,makethemanufacturingindustrytobecomethesymbolofindustrialization,andalongwithnumericalcontroltechnologyunceasingdevelopmentandapplicationdomainexpansion,heandthepeople'slivelihoodofsomeimportantindustry(it,automobile,lightindustrial,medicalandsoon)developmentplaysamoreandmoreimportantrole,becausetheseindustryequipmentitneedsthedigitizationalreadyisthemoderndevelopmenttrends.Keywords:thenumericalcontrolmachinetoolindustrydevelopment目录绪论 ②作用时间为“★〞号者，表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用；为“#〞号者，那么表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。3F,S,T指令F指令为进给速度指令，是表示刀具向工件进给的相对速度，单位一般为mm/min，当进给速度与主轴转速有关〔如车螺纹〕时，单位为mm/r。进给速度一般有如下两种表示方法。代码法：即F后跟的数字并不直接表示进给速度的大小，而是机床进给速度序列的代号，可以是算数级数，也可以是几何级数。直接指定法：及F后跟的数字就是进给速度的大小。如F100表示进给速度是100mm/min。这种方法较为直观，目前大多数数控机床都采用此方法。S指令为主轴转速指令，用来指定主轴的转速，单位为r/min。同样也可有代码法和直接指定法两种表示方法。T指令为刀具指令，在加工中心机床中，该指令用以自动换刀时选择所需的刀具，在车床中，常为T后跟4位数，前两位为刀具号，后两位为刀具补偿号。在铣镗床中，T后常跟两位数，用于表示刀具号，刀补号那么用H代码或D代码表示。2.5数控加工程序的编程以工件右端面中心为工件坐标原点，粗车刀为T0101，精车刀为T0202，O0110主程序T0101按T指令建立工件坐标系G90G00X140.0Z5.0S600M03让主轴以600r/min正转M08开切削液G71U1R2P100Q200X0.2Z0.2F50外圆粗车复合循环车成型面M05M09主轴停转关切削液G00X140.0Z5.0T0000回参考点T0202换精车刀M03主轴正转N100G00X74.0Z1.0精车开始刀具快速移动到工件附近G01X80.0Z-2.0F30切倒角Z—10.0精车φ80k6的圆柱G02X90.0Z-13.0R3.0精车R3的圆弧G01Z-33.0精车φ90h9的外圆G02X95.0Z-35.0R2.0精车R2的圆弧G01Z-55.0精车φ95h9的外圆G02X90.0Z-47.0R2.0精车R2的外圆N200G01Z-65.0精车最后一段G00X140.0Z5.0快速回到程序起点M05M09主轴停转关切削液M30程序结束掉头车另一端O0220主程序G90G00X140.0Z5.0快进到X140.0Z5.0S600M03M08主轴正转，转速600r/min开切削液G71U1R2P100Q200X0.2Z0.2F50用外圆粗车复合循环车成型面M05主轴停转G00X140.0Z5.0T0000主轴返回参考点T0202换精车刀M03主轴正转N100G00X74.0Z1.0精车开始刀具快速移动到工件附近G01X80.0Z-2.0F30切倒角Z—10.0精车φ80k6的圆柱G02X90.0Z-13.0R3.0精车R3的圆弧G01Z-33.0 精车φ90h9的外圆G02X95.0Z-35.0R2.0精车R2的圆弧G01Z-55.0精车φ95h9的外圆G02X90.0Z-47.0R2.0精车R2的外圆N200G01Z-55.0精车最后一段G00X140.0Z5.0快速回到程序起点M05M09主轴停转关切削液M30程序结束第三章零件的数控仿真目的：将零件加工成如图1所示的模型图1加工准备：该零件采用外圆加工方式，选取刀尖半径0.4，刀具长度100的V号刀片，H型刀柄。选择直径40mm，高90mm的圆柱形毛坯。采用G54定位坐标系。加工步骤：选择机床；机床回零；安装零件；导入数控程序；检查运行轨迹；选择刀具，对刀；设置参数；自动加工数控程序如下：O0110G54G90X40.0Z5.0S500M03G71U1R2P100Q200X0.2Z0.2F50N100G00X12.0Z1.0G01X18.0Z-2.0Z-20.0G01X21.0X24.0Z-21.5Z-32.0G03X24.0Z-50.0R15G01X32.0Z-70.0N200G01Z-80.0G00X40.0Z5.0M05M30将此数控程序先在记事本中输入，文件名为王顺平.txt。进入系统翻开“开始〞菜单。在“程序/数控加工仿真系统/〞中选择“数控加工仿真系统〔华中数控〕〞点击，进入。3.1选择机床如图1-1-1点击菜单“机床/选择机床…〞，在选择机床对话框中，控制系统选择华中数控，机床类型选择车床，按确定按钮，此时界面如图1-1-2所示。图3-1图3-23.2机床回零检查急停按钮是否松开至状态，假设未松开，点击急停按钮，将其松开。检查操作面板上回零指示灯是否亮，假设指示灯亮，那么已进入回零模式；假设指示灯不亮，那么点击按钮，使指示灯变亮，转入回零模式。在回零模式下，点击控制面板上的按钮，此时X轴将回零，CRT上的X坐标变为“0.000〞。同样，再点击，可以将Z轴回零。此时CRT界面如图3-3所示。图3-3回零后的CRT界面3.3安装零件点击菜单“零件/定义毛坯…〞，在定义毛坯对话框〔如图3-1〕中可改写零件尺寸为直径35mm,高100mm，名字为缺省值“毛坯1〞，按确定按钮。点击菜单“零件/放置零件…〞，在选择零件对话框〔如图3-4〕中，选取类型为“选择毛坯〞，选取名称为“毛坯1〞的零件，并按确定按钮，界面上出现控制零件移动的面板，可以用其移动零件，此时点击面板上的退出按钮，关闭该面板，此时机床如图3-5所示，零件已放置在机床工作台面上。图3-4图3-5图3-6图3-7图3-7移动零件面板及机床上的零件3.4导入数控程序按软键，在下级子菜单中按软键，在弹出的菜单中选择“磁盘程序〞，在弹出的对话框中选择王顺平.txt。如图3-8所示。图3-83.5检查运行轨迹点击控制面板上的按钮，切换到自动状态，完成数控程序导入后，软键变亮，按下此软键，转入程序校验状态，点击按钮，即可观察数控程序的运行轨迹，此时可通过“视图〞菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对运行轨迹进行全方位的动态观察，运行轨迹如图3-9所示。图3-93.6选择刀具对刀点击菜单“机床/选择刀具〞在“选择车刀〞对话框中根据加工方式选择所需的刀片〔V型刀片〕和刀柄〔H型刀柄〕，输入刀尖半径0.4mm，刀具长度120mm，确定后退出。如图3-10所示。装好刀具后，机床如图3-11所示。图3-10图3-11对刀运行轨迹正确，说明输入的程序根本正确，此数控程序要求以零件右端面中心点为工件坐标系原点，下面将说明如何通过对刀来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。点击操作面板上的按钮，切换到手动状态，点击，按钮，使刀具大致移动到可切削零件的位置，点击操作面板上或按控制零件的转动，点击按钮，使所选刀具试切工件外圆，记下此时X的坐标-187.495,如图3-12所示；再点击将刀具退至如图3-13位置，点击的试切工件端面，记下此时Z的坐标-170.300，如图3-15所示；点击菜单“工艺分析/测量〞，在如图3-16所示的对话框中点击刀具试切外圆时所切线段，选中的线段由红色变为黄色。记下下面对话框中对应的X的值34.014；X的坐标值减去“测量〞中读取的X的值为-187.495-34.014=-221.509，记为X1；Z的坐标值-170.300，记为Z1；〔X1,Z1〕即〔-221.509，-170.300〕为工件坐标系原点在机床坐标系中的坐标值。图3-12图3-13图3-14图3-153.7设置参数确定工件与机床坐标系的关系有两种方法，一种是通过G54-G59设定，另一种是通过G92设定。此处采用的是G54方法：将对刀得到的工件原点在机床坐标系中的坐标数据〔X1,Z1〕，确定为机床开始自动加工时的位置。刀具补偿参数默认为0。输入G54工件坐标原点按软键，再按软键，进入自动坐标系设置界面，如图3-6所示图3-16点击MDI键盘，输入G54的值：“X-101.786，Z-149.417〞，按键，确认所选坐标系的原定位置。即完成了数据输入。此时CRT界面如图3-7所示。图3-17输入刀尖半径补偿参数按软键进入刀尖半径补偿参数设定页面，如图3-18所示。用方位键将光标移到半径栏中，按键后，可通过控制面板上的MDI键盘将选择车刀时设定的刀尖半径0.4输入到半径栏。刀尖半径可在选择车刀的界面的左下方读出。图3-18图3-193.8自动加工完成导入数控程序，对刀，设置刀具补偿参数后，可进行自动加工。先将机床回零〔参见1.2机床回零〕。在控制面板上点击按钮，转入到自动加工状态，点击按钮即开始自动加工。加工完毕就会出现如图3-20图3-203.9保存工程为了便于重现和继续加工过程，数控仿真系统提供了保存工程文件的功能，通过这个功能，可以将前面操作过程中，输入的参数包括毛坯的定义，刀具的选择，用户坐标系的设定结果，录入的程序等参数，全部以工程文件的方式保存下来。图3-21图3-22如果需要继续进行加工仿真或需要再现加工过程，可以重新翻开刚刚保存的工程文件。图3-23图3-24工程文件被重新翻开后，需要进行机床操作初始化和机床回零这两个操作后，才能使用，可以重新查看毛坯的定义，选择的刀具，刀具设定的参数，录入的程序等内容，如果毛坯已经被加工完成，可以用鼠标点击菜单“【零件】→【撤除零件】→【放置零件】〞，从而得到一个新的毛坯，之后就可以直接进入自动加工了。3.10大轴仿真图3-25图3-26设计小结首先感谢季老师的细心指导，从工艺分析到数控仿真遇到很多问题。都是平时想不到的，从这次实践也让我意识到自己的缺乏，遇到问题的时候在老师的指点或同学的帮助下问题都能得到解决，同时也丰富了自己的知识，也锻炼了自己解决问题以及和人沟通表达的能力。通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀具，我对数控工具系统的特点和数控机床的刀具材料和使用范围有了较深刻的了解，根本掌握数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位的根本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原那么与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，根本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。另外，我外还学会了利用AUTOCAD软件辅助对零件进行进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床输入加工等许多技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比拟繁重，但在设计过程中通过自己不断的学习，尤其是自主学习，和实践以及实验，我克服了许多的难题，这种成就感使感到十分的喜悦和兴奋。通过本设计的实践，我真切体会到理论与生产实践相结合。教材中学到许多知识在实践中得到了印证，但在具体操作中也出现了一些意想不到的问题，在工艺方案确定后，加工程序也经过屡次调整、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出的合格的零件，我对我自己和我所学的专业更加充满了信心。附录一参考文献1、李雪芳.?机械制造根底?.西安交通大学出版社.2007年.2、邹宜侯.窦墨林，?机械制图?.清华大学出版社.2001年.3、邹积德.?机械制造工艺与夹具应用?.化学工业出版社.2021年.4、詹华西.?数控加工与编程?.西安电子科技大学出版社.2004年.5、李旦等.?机床专用夹具图册?.哈尔滨工业大学出版社.2005年.6、淘济贤.?机床夹具设计?.机械工业出版社.1986年.7、李洪.?机械加工工艺师手册?.机械工业出版社.1990年.8、秦国华.?机床夹具现代设计方法?.航空工业出版社.1996年.9、机械工程师手册编委会.?机械工程师手册?.机械工业出版社.2007年.10、严少华.?材料成型工艺根底?.清华大学出版社.2001年.11、于守武.?机械加工工艺编制?.北京大学出版社.2021年.