数控技术课程设计SIEMENS810D数控铣床操作与加工仿真.doc

数控技术课程设计题目：SIEMENS810D数控铣床操作与加工仿真专业 班级： XXX 学生 姓名： XXX 学 号： XXX 指导 老师： XXX 说 明数控技术课程设计实习是高等本科机械专业中重要的一个实践环节。是在学生学完技术基础课和专业课进行的。是培养学生理论联系实际、解决生产实际问题能力的重要步骤。通过对数控机床加工程序的编制、数控系统设计总体方案的拟定，使学生综合运用所学的机械、电子和计算机的知识，进行一次数控技术的实践性训练。从而培养学生具有加工编程能力，初步设计计算能力以及分析和处理生产中所遇到的数控技术方面技术问题的能力。 学生：XXX 2010年10月4日目 录1.SIEMENS810D数控加工零件一41.1 零件分析41.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备41.3 编制加工程序51.4 使用仿真软件进行加工仿真62. SIEMENS810D数控加工零件二 152.1 零件分析152.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备162.3 编制加工程序172.4 使用仿真软件进行加工仿真213. SIEMENS810D数控加工零件三 243.1 零件分析243.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备253.3 编制加工程序263.4 使用仿真软件进行加工仿真284.参数设置 33 参考文献 331SIEMENS810D数控加工零件一1.1 零件分析 （1）零件图样图1 如上图，此零件是一个阶梯件。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。 （2）精度分析 本零件精度要求由刀具保证。由于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，故此必须正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。 （3）表面粗糙度 零件的粗糙度要求需要通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。1.2 工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备 （1）确定装夹方案，定位基准，编程原点。由于毛坯为长方形，用工艺板或平口钳夹紧定位。由于工件结构简单，换算容易，故编程原点选为毛坯的上端面左下顶点。 （2）制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控铣床加工。数控系统为SIEMENS810D系统。加工路线为：铣第一个台阶面铣第二个台阶面。 （3）刀具的选用根据加工内容，可选用平底刀铣台阶面。具体情况见下表。表1.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀具半径数量加工表面1T11台阶面 （4）确定加工参数主轴转速（n）：高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取4560m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为。 (5) 制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表1.2：表1.2 加工工艺表材 料08F低碳钢零件号0001系 统SIEMENS810D 工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/min）1铣台阶面T17002001.3 编写加工程序加工程序表如图1.3所示。表1.3 加工程序卡程序号O0010编程系统SIEMENS810D序号程序简要说明N010 G54N015 M3 S700N020 G0 X-7 Y4 Z100N025 Z5N030 G1 Z-5 F200N035 X47N040 Y14N045 X-7N050 Z-10N055 X47N060 Y4N065 X-7N070 Z-15N075 X47N080 Z-18N085 X-7N095 Z5N100 G0 Z100N105 M5N110 M30确定工件坐标系主轴正转，转速为700 r/min刀具中心从换刀点快速走到参考面刀具中心从换刀点快速走到下刀点刀具以F200mm/min的进给速率下刀刀具从点（-7，4）走到点（47，4）刀具从点（47，4）走到点（47，14）刀具从点（47，14）走到点（-7，14）刀具以F200mm/min的进给速率下降到-10刀具走到点（47，14）刀具走到点（47，4）刀具走到点（-7，4）刀具以F200mm/min的进给速率下降到-15刀具走到点（47，4）刀具以F200mm/min的进给速率下降到-18刀具从走到点（-7，4）刀具以F200mm/min的进给速率上升到5刀具中心快速走到参考面主轴停止程序结束1.4 使用仿真软件进行加工仿真1.4.1 选择机床如图2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SIEMENS，机床类型选择立式铣床并按确定按钮，此时界面如图3所示。在机床窗口点右键，点选项，可以去掉机床罩。图2图31.4.2 机床回零在操作面板上点击按钮画面将转入会零模式，打开进给开关选择X轴再点击按钮此时X轴将回零， 相应X轴的回零指示灯亮，CRT上的X坐标发生变化，同样，进行以上操作可以将Y、Z轴回零。此时CRT和操作面板上的指示灯如图4所示图41.4.3 安装零件点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框（如图5）零件尺寸改为高30、长30和宽40，并按确定按钮图5点击菜单“零件/安装夹具”，在选择夹具对话框（如图6）零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。图6点击菜单“零件/放置零件”，在选择零件对话框（如图7）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8已放置在机床工作台面上。图7图81.4.4 输入数控程序数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用SIEMENS系统的MDI键盘输入。本文前面的代码可存为一TXT程序文件“S810MILLDOCU.txt”。点击菜单“机床/DNC传送”，在打开文件对话框（如图9 S810MILLDOCU.txt”，点击打开按钮。图9点击控制面板的右下角“键盘”，点击相对应的软健Program、Part program，打开SIEMENS系统的MDI键盘，点击切换机床控制面板。图10也可以这样：按软键，CRT界面下方显示菜单命令条。在菜单命令条上按软键，进入“program Overview”界面。如图10所示。在弹出的下级子菜单中按软键，点击菜单“机床/DNC传送”，在弹出的如图11所示的对话框中选择所需的数控程序，并打开。图11 点击软键，弹出如图12所示的“Insert”界面。按软键确认。此时DNC程序已经导入。 再次按软键，切换到主菜单命令条，按软键，再按软键，经过DNC传送的程序的文件名显示在“Program Overview”框中。如图13所示图12点击工具条上的小图标，使控制面板切换到MDI键盘，利用键盘上的，选择所需的数控程序。图13点击MDI键盘上的，键将光标移动到你所需的程序上，在点击软键“Select”，再点击按钮，CRT如图14所示；即可输入预先编辑好的数控程序。图14 1.4.5 检查运行轨迹按下键，切换到Machine状态下。按机床控制健盘上的，然后按CRT上的软键“Program control”再配合Siemens键盘方向键移到上，按下，将此选项打上勾，再点击CRT上的软键“OK”， 切换到机床控制键按，进入自动模式，通过来控制程序的运行和停止，即可观察数控程序的运行轨迹。按钮表示单行执行。可使程序重置。此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察， 运行轨迹如图15所示。图151.4.6 对基准、装刀具运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。点击菜单“机床/基准工具”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为14mm，如图16;点击切换到手动模式，利用操作面板上的按钮 ，X、Y、Z轴的控制钮，将机床移动到如图17图16图17点击菜单“塞尺检查/1mm”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到如图18所示的位置，通过调节操作面板上的点动倍率、和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适” 记下此时CRT中的X坐标：-459.5 此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为 -472 -1（赛尺）-14/2（基准工具）-40（工件）=-520 ，同样可得到上平面左下端点的Y座标为-430。图18X，Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为8mm的平底刀，如图19，装好刀具后，机床如图20所示。用类似方法得到工件上表面的Z座标为-333.000。图19图201.4.7 设定参数确定工件与机床坐标系的关系的方法，是通过G54-G57设定，此处采用的是G54方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。刀具补偿参数的输入：此处半径补偿值为4mm。点击按钮，到CRT上显示有Parameter字样如图21显示，图21接着点击按钮打开软健盘，分别点击、选择G54，再点击Settable ZO相对应的软健，进入输入画面如图22：图22分别在X、Y、Z上用软健盘输入-520,-430,-333,即完成了工作原点的输入。1.4.8 自动加工确定处于为选中状态。机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动加工了。首先机床回零，此时按下键盘的软键，点击按钮，机床就开始自动加工了。2.SIEMENS810D数控加工零件二2.1零件分析图23如上图，此零件一个壳体。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。 （2）精度分析本零件精度要求由刀具保证。由于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，故此必须正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。 （3）表面粗糙度零件的粗糙度要求需要通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。2.2 工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备 （1）确定装夹方案，定位基准，编程原点。 由于毛坯为长方形，用工艺板或平口钳夹紧定位。由于工件结构简单，换算容易，故编程原点选为毛坯的上端面左下顶点。 （2）制定加工方案及加工路线据工件的形状及加工要求，选用数控铣床加工。数控系统为SIEMENS810D系统。加工路线为：钻孔铣平面。 （3）刀具的选用根据加工内容，可选用平底刀铣平面，直柄麻花钻孔。具体情况见下表。表2.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀具半径数量加工表面1T11孔2T21上表面 （4）确定加工参数主轴转速（n）：高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取4560m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为。 (5) 制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表2.2：表2.2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0001系统SIEMENS810D工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/min）1钻孔T110002002铣平面T210001002.3 编写加工程序加工程序表如图2.3所示。表2.3 加工程序卡程序号O0010编程系统SIEMENS810D序号程序简要说明O0010N010 G54N015 T1 D1N020 M6N025 M3 S1000N030 G0 X0 Y0 Z100N035 Z5N040 G1 Z-40 F200N045 Z5N050 G0 Z100N055 M5 O0020N010 G55N012 T2 D2N013 M6N014 M3 S1000N015 G0 Z5N016 G1 Z-20 F50N017 X-12 Y12 F100N018 Y-12N019 X12N020 Y12N021 X-12N023 X-24 Y24N024 Y-24N025 X24N026 Y24N027 X-24N028 X-36 Y36N029 Y-36N030 X36N031 Y36N032 X-36N038 X0 Y0N039 G1 Z-40 F50N040 X-12 Y12 F100N041 Y-12N042 X12N043 Y12N044 X-12N045 X-24 Y24N046 Y-24N047 X24N048 Y24N049 X-24N050 X-36 Y36N051 Y-36N052 X36N053 Y36N054 X-36N060 Z5N061 G0 Z100N062 M3N063 M30程序号0010确定工件坐标系换刀T1，刀具补偿号D1换刀主轴正转，转速为1000 r/min刀具中心从换刀点快速走到参考面刀具中心从换刀点快速走到下刀点刀具以F200mm/min的进给速率下刀刀具以F200mm/min的进给速率上升到Z5刀具中心快速走到参考面主轴停止程序号0020确定工件坐标系换刀T2，刀具补偿号D2换刀主轴正转，转速为1000 r/min刀具中心从换刀点快速走到下刀点刀具以F50mm/min的进给速率下刀刀具以F100mm/min的进给速率到（-12,12）刀具走到点（-12,-12）刀具走到点（12,-12）刀具走到点（12,12）刀具走到点（-12,12）刀具走到点（-24,24）刀具走到点（-24,-24）刀具走到点（24, -24）刀具走到点（24,24）刀具走到点（-24,24）刀具走到点（-36,36）刀具走到点（-36,-36）刀具走到点（36, -36）刀具走到点（36,36）刀具走到点（-36,36）刀具走到点（-0,0）刀具以F50mm/min的进给速率下刀刀具以F100mm/min的进给速率到（-12,12）刀具走到点（-12,-12）刀具走到点（12,-12）刀具走到点（12,12）刀具走到点（-12,12）刀具走到点（-24,24）刀具走到点（-24,-24）刀具走到点（24, -24）刀具走到点（24,24）刀具走到点（-24,24）刀具走到点（-36,36）刀具走到点（-36,-36）刀具走到点（36, -36）刀具走到点（36,36）刀具走到点（-36,36）刀具以F100mm/min的进给速率上升到Z5刀具快速退回到Z100处主轴停止程序结束2.4 使用仿真软件进行加工仿真2.4.1选择机床 操作同上2.4.2机床回零 操作同上2.4.3 安装零件点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框（如图24）中将零件尺寸改为高25、长100和宽100，并按确定按钮图24点击菜单“零件/安装夹具”，在选择夹具对话框（如图25）中，选择零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮。图25点击菜单“零件/放置零件”，在选择零件对话框（如图26）中，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27所示，零件已放置在机床工作台面上。图26图272.4.4 输入数控程序 操作同上2.4.5 检查运行轨迹按下键，切换到Machine状态下。按机床控制健盘上的，然后按CRT上的软键“Program control”再配合Siemens键盘方向键移到上，按下，将此选项打上勾，再点击CRT上的软键“OK”， 切换到机床控制键按，进入自动模式，通过来控制程序的运行和停止，即可观察数控程序的运行轨迹。按钮表示单行执行。可使程序重置。此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态所示放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察， 运行轨迹如图28。图282.4.6 对基准、装刀具运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。点击菜单“机床/基准工具”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为14mm，如图29;点击切换到手动模式，利用操作面板上的按钮 ，X、Y、Z轴的控制钮，将机床移动到如图30图29图30点击菜单“塞尺检查/1mm”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到如图31所示的位置，通过调节操作面板上的点动倍率、和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适” 记下此时CRT中的X坐标：-442 此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为 -437 -1（赛尺）-14/2（基准工具）-55（工件）=-500 ，同样可得到左下端点的Y座标为-415。图31X，Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为8mm的平底刀，如图32，装好刀具后，机床如图33所示。用类似方法得到工件上表面的Z座标为-228.000（）-258（）图32图332.4.7 设定参数确定工件与机床坐标系的关系的方法，是通过G54-G57设定，此处采用的是G54方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。刀具补偿参数的输入：此处半径补偿值为4mm。点击按钮，到CRT上显示有Parameter字样如图34显示，图34图35接着点击按钮打开软健盘，分别点击、选择G54，再点击Settable ZO相对应的软健，进入输入画面如图35：分别在X、Y、Z上用软健盘输入-550,-464,-333,即完成了工作原点的输入。2.4.8 自动加工确定处于为选中状态。机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动加工了。首先机床回零，此时按下键盘的软键，点击按钮，机床就开始自动加工了。3.SIEMENS810D数控加工零件三3.1零件分析 （1）零件图样图36如上图，此零件是一个凸台。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。 （2）精度分析本零件精度要求由刀具保证。由于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，故此必须正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。 （3）表面粗糙度零件的粗糙度要求需要通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。3.2 工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备 （1）确定装夹方案，定位基准，编程原点。由于毛坯为长方形，用工艺板或平口钳夹紧定位。由于工件结构简单，换算容易，故编程原点选为毛坯的上端面左下顶点。 （2）制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控铣床加工。数控系统为SIEMENS810D系统。加工路线为：铣平面。 （3）刀具的选用根据加工内容，可选用平底刀铣平面。具体情况见下表。表3.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀具半径数量加工表面1T11上表面（4）确定加工参数主轴转速（n）：高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取4560m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为。 (5) 制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表2.2：表3.2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0001系统SIEMENS810D工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/min）1铣平面T15001003.3 编写加工程序加工程序表如图3.3所示。表3.3 加工程序卡程序号O0010编程系统SIEMENS810D序号程序简要说明O0010N010 G54N015 M3 S500N020 G0 X-12 Y0 Z100N025 Z-10N030 G1 X90 F100N035 Y60N040 X0N045 Y0N050 G0 Z100N055 M5N060 M30程序号00010确定工件坐标系主轴正转，转速为500 r/min刀具中心从换刀点快速走到参考面刀具中心从换刀点快速走到下刀点刀具以F100mm/min的进给速率走到（-90,0）刀具走到点（90,60）刀具走到点（0,60）刀具走到点（0,0）刀具中心快速走到参考面主轴停止程序结束3.4 使用仿真软件进行加工仿真3.4.1选择机床 操作同上3.4.2机床回零 操作同上3.4.3 安装零件点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框（如图37）中将零件尺寸改为高30、长90和宽60，并按确定按钮。图37点击菜单“零件/安装夹具”，在选择夹具对话框（如图38）中，选择零件栏选取“毛坯1”，选择夹具栏选取“平口钳”，夹具尺寸用缺省值，并按确定按钮图38点击菜单“零件/放置零件”，在选择零件对话框（如图39）中，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40所示，零件已放置在机床工作台面上图39图403.4.4 输入数控程序 操作同上3.4.5 检查运行轨迹按下键，切换到Machine状态下。按机床控制健盘上的，然后按CRT上的软键“Program control”再配合Siemens键盘方向键移到上，按下，将此选项打上勾，再点击CRT上的软键“OK”， 切换到机床控制键按，进入自动模式，通过来控制程序的运行和停止，即可观察数控程序的运行轨迹。按钮表示单行执行。可使程序重置。此时也可通过“视图”菜单中的动态旋转、动态放缩、动态平移等方式对三维运行轨迹进行全方位的动态观察， 运行轨迹如图41所示图413.4.6 对基准、装刀具运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点，下面将说明如何通过对基准来建立工件坐标系与机床坐标系的关系。点击菜单“机床/基准工具”，在基准工具对话框中选取左边的刚性圆柱基准工具，其直径为14mm，如图42;点击切换到手动模式，利用操作面板上的按钮 ，X、Y、Z轴的控制钮，将机床移动到如图43所示的大致位置图42图43点击菜单“塞尺检查/1mm”，首先对X轴方向的基准，将基准工具移动到如图44所示的位置，通过调节操作面板上的点动倍率、和按钮移动基准工具，使得提示信息对话框显示“塞尺检查的结果：合适” 记下此时CRT中的X坐标：-442 此为基准工具中心的X坐标，故工件中心的X座标为 -447 -1（赛尺）-14/2（基准工具）-90（工件）=-545 ，同样可得到左下端点的Y座标为-445。图44X，Y方向基准对好后，点击菜单“塞尺检查/收回塞尺”收回了塞尺，抬高并点击“机床/拆除工具”拆除基准工具，点击菜单“机床/选择刀具”，选择一把直径为6mm的平底刀，如图45，装好刀具后，机床如图46所示。用类似方法得到工件上表面的Z座标为-278.000图45图463.4.7 设定参数确定工件与机床坐标系的关系的方法，是通过G54-G57设定，此处采用的是G54方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。刀具补偿参数的输入：此处半径补偿值为4mm。点击按钮，到CRT上显示有Parameter字样如图47显示，图47图48接着点击按钮打开软健盘，分别点击、选择G54，再点击Settable ZO相对应的软健，进入输入画面如图48：分别在X、Y、Z上用软健盘输入-545,-445,-278,即完成了工作原点的输入。3.4.8 自动加工确定处于为选中状态。机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动加工了。首先机床回零，此时按下键盘的软键，点击按钮，机床就开始自动加工了。4.参数设置输入半径补偿参数1) 按软键“Parameter”进入参数设置。2) 按软健“Tool coompensation”进入工具补偿。3) 按软键“New tool”进入设置新得工具。4) 在T number 中输入工具号“1”。5) 在“Tool type”中输入工具类型号“110”。6) 按“OK”软键。进入工具补偿半径设置。7) 按键将光标移动到“radius”项上，分别点击，输入半径补偿4mm。如图49;图49参考文献1 黄志辉. 数控加工编程与操作. 北京 ：电子工业出版社，2006 2 杨有君. 数字控制技术与数控机床. 北京 ：机械工业出版社，19993 刘奇中，蔡福德.现代数控技术及应用. 北京：机械工业出版社，20004 毕承恩，丁乃建等.现代数控机床. 北京：机械工业出版社，19915 王永章. 机床的数字控制技术. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1996