毕业设计（论文）数控铣高级工心型零件工艺设计及程序编制.doc

全套图纸设计等，联系153893706摘要数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。 现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。 数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备,是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要关键词：数控技术、手工编程、精度目录第一章 数控铣床编程3 1.1 数控铣床编程特点3 1.2 用户宏程序3第二章 加工工艺决策9 2.1 加工阶段划分9第三章 数控加工 103.1 零件图纸 10 3.2 加工刀具 11 3.3 加工工序 11 3.4 加工程序 15第四章小结23 装 订 线参考文献25附录： 第一章 数控铣床编程1.1数控铣床编程铣床编程有一下特点：在程序中，可以采用绝对尺寸编程，也可以采用增量尺寸编程。这样在编制程序时，比一定要计算出所有节点在工件坐标系中的坐标值，为程序的编制提供了方便。在编程时通过点定位并结合固定循环指令编程，可以进行钻孔、扩孔、锪孔、铰孔和镗孔等加工，提高了编程的工作效率。在编程时利用刀具半径补偿指令，只需要按加工零件的实际轮廓进行编程，免除了对刀具中心轨迹的复杂计算。当刀具磨损、更换新刀或刀具安装有误差时，可以利用刀具长度补偿指令，补偿刀具在长度方向上的尺寸变化，不必重新编制加工程序。在加工程序的若干位置上，如果存在某一固定程序且重复出现的情况，在编制时可以调用子程序指令进行编程，并且在子程序中还可以嵌套下一级子程序，使程序的编制工作量可以减少。在加工一些形状相似的 系列零件或加工非直线、圆组成的曲线时，可以采用宏程序进行编程，减少工作量。 1.2 用户宏程序 虽然子程序对编制相同的加工程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量，算术和逻辑运算及条件转移使得编制同样的加工程序更简便。 1.2.1、变量 1、变量的表示 变量用变量符号（#）和后面的变量号指定，如：#1：表达式可以用于指定变量号，此时表达式必须封闭在括号中，如：#1+#2-2。 2、变量的类型变量根据变量号可以分为四种类型，具体见表2-4 表1-1 变量的类型变量号变量类型 功 能 #0空变量该变量总是空，没有值能赋给该变量。 #1#33局部变量局部变量只能用在宏程序中存储数据，例如，运算结果。当断电是局部变量被初始化为空。调用宏程序是，自变量对局部变量赋值。#100#199#500#999公共变量公共变量在不同的宏程序中的意义相同。当断电是变量#100#199初始化为空；变量#500#999的数据保存，即使断电也不丢失。#1000系统变量系统变量用于读和写CNC的各种数据，例如，用刀具的当前位置和补偿值。 3、变量的使用 在地址后指定变量号即可引用其变量值。当用表达式指定变量时，要把表达式放在括号中。如G01X#1+#2F#3；改变引用变量值的符号，要把负号“-”放在#的前面，如G00X-#1； 在编程时，变量的定义、变量的运算只允许每行写一个（见表2- 5），否则系统报警。 表 1-2 变量的正确和错误编程方法对比 正确的编程方法 错误的编程方法N100#1=0N100 #1=0 #2=6 #3=8N110#2=6N110#4=#2*SIN#1+#3 #5=#2*COS#1N120#3=8N130#4=#2*SIN#1+#3N140#5=#2-#2*COS#1 1.2.2 算术和逻辑运算变量的运算和逻辑的运算见表 2- 6 表 1-3 算术和逻辑运算功能 格 式备 注功 能 格 式 备 注定义#i=#j 平方根绝对值舍入上取整下取整自然对数指数函数#I=SQRT#J#i=ABS#J#i=ROUND#J#i=FUP#j#i=FLX#j#i=ln#J#I=EXP#J四舍五入取整加法减法乘法除法 #i=#j+#k#i=#j-#k#i=#j*#k#i=#j/#k正弦发正弦余弦反余弦正切发正切#i=SIN#j#i=ASIN#j#i=cos#j#i=ACOS#j#i=ATN#j#i=ATAN#J/#K角度以度指定。65°30表示为65.5度或#I=#JOR#K逻辑运算一位一位地按二进制数执行异或#I=#JXOR#K与#I=#JAND#K从BCD转为BIN从BIN转为BCD#I=BIN#J#=BCD#J用于与PMC的信息交换（BIN：二进制；BCD：十进制）几点说明：1 上取整和下取整CNC处理数值运算时，若操作后产生的整数绝对值大于原数的绝对值是为上取整；若小于原数的绝对值为下取整。对于负数的处理应注意。如：#1=1.2， #2=-1.2，则#3=FUP#1 #3=2; #3=FIX#1#3=1; #3=FUP#2#3=-2; #3FIX#2#3=-1.2. 运算次序 函数乘和除运算(*、/、 AND )加和减运算(+、 -、 OR、 XOR )3. 括号嵌套 括号(方括号)用于改变运算次序.括号可以使用5级,包括函数内部使用的括号.圆括号用于注释语句 如: #1=SIN#2+#3*#4+#5*#6 (3重括号)4. 运算符运算符见表1-4 表1-4 运算符运 算 符含 义 运 算 符含 义EQ等于 GE 大于或等于()NE不等于 LT 小于()GT大于 LE 小于或等于()1.2.3 宏程序语句和NC语句下面的程序段为宏程序语句1.包含算术或逻辑运算(=)的程序 2.包含控制语句(如:GOTO、 DO、 END、 )的程序段3.包含宏程序调用指令 (如: 用G65 G66 G67或其他G指令、 M指令 调用宏程序 )的程序段.除了宏程序语句以为的任何程序段都为NC语句.1.2.4 转移和循环在程序中,使用GOTO语句和IF语句可以改变控制流向.1.无条件转移(GOTO语句)转移到表有顺序号N 的程序段 .可用表达式指定顺序号 .编程格式: GOTO N- (N-顺序号. 199999)例: GOTO 1 GOTO#102.条件转移(IF语句)IF之后指定的表达式.(1) .如果指定的条件表达式满足时,转移到标有顺序号 N的程序段; 如果指定的条件表达式不满足, 执行下个程序段. 编程格式: IF条件表达式GOTON- (2) 如果条件表达式满足, 执行预先决定的宏程序语句. 只执行一个宏程序语句. 编程格式: IF条件表达式THEN 例: 如果#1和#2值相同,O 赋给#3IF#1EQ#2THEN#3=03. 循环(WHILE语句) 在WHILE后指定一个条件表达式.当指定条件满足时,执行从DO到END之间的程序. 否则, 转道END后的程序段. 编程格式: WHLE条件表达式DOM . ENDM 这种指令格式使用于IF语句. DO后的号和END后的号是指定程序执行范围的标号, 标号值为1、 2、 3. 例 计算110 的和 . 宏程序如下:用IF语句 O6011 程序名 #1=0 存储数变量的初值 #2=1 被加数变量的初值 N1 IF#2GT 10GOTO2 当被加数大于10时转移到N2 #1=#1+#2 计算和数 #2=#2+#1 下一个被加数 GOTO 1 转移到N1 N2M30 程序结束 用WHLE语句O61111 程序名#1=0 存储数变量的初值#2=1 被加数变量的初值WHLE#2LE 10D01 被加数小于等于10时循环D01#1=#1+#2 计算和数#2=#2+#1 下一个被加数END 1 循环到END 1M30 程序结束 注意：在宏程序中G41、G42对坐标移动全部采用变量引用的值无法识别，因此，如果采用半径补偿，系统虽然对宏程序的预读段数较多，但没有NC程序段那样的坐标值移动量，系统就不能引入半径补偿量，即加工进给时刀具不会产生偏移。第二章 加工工艺决策在自动编程过程中，加工工艺决策是加工能否顺利完成的基础，必须依据零件的形状特点、工件的材料、加工的精度要求、表面粗糙度要求，选择最佳的加工方法、合理划分加工阶段、选择适宜的加工刀具、确定最优的切削用量、确定合理的毛坯尺寸与形状、确定合理的走刀路线，最终达到满足加工要求、减少加工时间、降低加工费用的目的。 加工阶段划分 1.粗加工阶段     粗加工一般称为区域清除。在此加工阶段中，应该在公差允许范围内尽可能多地切除材料。比较典型的区域清除方式是等高切面，即在毛坯上沿着高度方向等距离划分出数个切削层，每次切削一个层面的毛坯余量，如图所示。     粗加工阶段主要任务是切削掉尽可能多的余量，精度保障不是主要目标，因此，在这个阶段一般采用圆柱立铣刀进行加工，除了切削角度外，选择刀具的主要参数是刀具直径。同时在粗加工阶段一般采用行切方式进行切削，产生区域清除刀具路径。      2精加工阶段      对于复杂的曲面加工，我们可以把加工阶段进一步划分成半精加工和精加工阶段，也常常只划分成一个精加工阶段。在精加工阶段主要任务是满足加工精度、表面粗糙度要求，而加工余量是非常小的。如果是曲面铣削，一般选取球头铣刀，除了刀具角度外主要刀具参数就是球头直径参数。精加工阶段可以采用行切方式，也可以采用环切方式。        第三章 数控加工3.1 零件图形3.2 加工刀具 表3-1加工用具刀刀具号刀具名称长度补偿号半径补偿号T140mm硬质合金刀片立铣刀H1D1T212mm硬质合金四齿模具铣刀（轴端及周向都有切削刃）H2D2T38.5mm麻花钻H3T4M12机用丝锥H4T516mm硬质合金四齿模具铣刀H5D5T632mm可微调镗刀H63.3 加工工序：1 把160×120×38（此尺寸通过其他方式加工到位）的长方料用等高垫块垫在下面（应避开中间孔的位置）。放在平口钳中，使上表面高出钳口约1315mm，校正长160的侧面与X轴平行及上表面与工作台平行后夹紧平口钳。2 用T1刀具至Z3处切削图3-1中打剖面线的平面。走刀轨迹为：沿所框轮廓走一周后去四角。3 用T1刀具至Z11处（分两层）切削图3-2中打剖面线的平面。走刀轨迹为：沿所框轮廓走一周。4 用T2刀具加工图3-3所示轮廓，图中打剖面线的部分需清角。5 用T2刀具加工图3-4中的腰圆凹槽。加工方式：到O处采用局部坐标系调用子程序加工；到O处采用局部坐标系加坐标系旋转调用子程序加工。6 用T3钻图3-4中的两个螺纹孔及预钻中间的孔。7 用T4攻图3-4中的两个螺纹孔。8 用T5采用宏程序加工球面。9 用T5扩中间的孔。10 用T6镗中间的孔。图3-1 图3-2 图3-3 图3-43.4 加工程序加工程序如下：FANUC系统编程O6013 主程序名N10 M6 T1 换上1号刀N20G54G90G0G43H1Z200 刀具快速移动到Z200处（在Z方向上调入了刀具长度补偿）N30M3S1200 主轴正转，转速1200r/mmN40X120Y42 刀具快速定位到X-120，Y42处N50G10L12P1R20 给D1输入半径补偿20mmN60Z-3 快速移动到Z-3处N70G41G1X-100D1F100M8 刀具左补偿移动，冷却液开N80X-80 切削图3-1轮廓N90X37N100X47Y32N110Y-7N120X12Y-42N130X-12N140X-47Y-7N150Y32N160X-37Y42N170X-9Y70 沿轮廓切向切出N180G40X80 取消刀具左侧补偿N190Y-60 切除右上角（左上角在轮廓切入时切除N200X-80 切除右下角和左下角N210G0Z5 主轴快速上升N220X-120Y22 刀具定位N230Z-3 主轴下降准备切削图3-2轮廓N240M98P23107 调用O3107子程序两次，切削图3-2轮廓N250G0Z200 主轴快速上升，冷却液关N260G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿，Z轴快速移动到机床坐标Z-108.5处N270M5 主轴停止转动N280M6T2 换上2号刀N290G54G90G0G43H2Z200 刀具快速移动到Z200处（在Z方向上调用了刀具长度补偿）N300M3S1500 主轴正转，转速1500r/mmN310X-110Y20 刀具定位N320G10L12P2R6.5 给D2输入半径补偿6.5mm（0.5为精加工余量）N330Z-11 主轴快速下降N340M98P3108 调用O3108子程序粗加工图3-3“左耳”轮廓N350G10L12P2R6 给D2重新输入半径补偿6mmN360M98P3108 调用O3108子程序精加工图4-3“左耳”轮廓N370G0Z5 主轴快速上升N380X110Y-20 刀具定位 N390Z-11 主轴快速下降N400G10L12P2R6.5 给D2输入半径补偿6.5mm（0.5mm为精加工余量）N410M98P3109 调用O3109子程序粗加工图3-3“右耳”轮廓N420G10L12P2R6 给D2重新输入半径补偿6mmN430M98P3109 调用O3109子程序精加工图3-3“右耳轮廓N440G0Z5 主轴快速上升N450X0Y-70 刀具定位N460G10L12P2R6.5 给D2输入半径补偿6.5mm（0.5mm为精加工余量）N470M98P3110 调用O3110子程序粗加工图3-3“心形”轮廓N480G10L12P2R6 给D2重新输入半径补偿6mmN490M98P3110 调用O3110子程序精加工图4-3 “心形”轮廓N500G0X-42.496Y-22.166N510G1Z-11F50M8 清除图3-3中左侧的残料N520X-52.939Y-1.854F100N530G0Z5 主轴快速上升N540X52.938Y-1.857N550G1Z-11F50 清除3-3右侧的残料N560X440398Y-22F100N570G0Z200M9 主轴快速上升，冷却液关N580G52X40Y-40Z-11 确定3-4中O为局部坐标系原点N590G0XY-20 刀具定位N600G43H2Z15 重新引入刀具长度补偿N610G10L12R6.5 给D2输入半径补偿6.5mm（0.5mm为精加工余量）N620M98P3111 调用O3111子程序粗加工图3-4右下“腰圆凹槽”轮廓N630G10L12P2R6 给D2重新输入半径补偿6mmN640M98P3111 调用O3111子程序精加工图3-4右下“腰圆凹槽”轮廓N650G52X-53.623Y-44.995 确定图3-4中O为局部坐标系N660G43H2Z15 重新引入刀具长度补偿N670G68X0Y0R40 坐标系绕O逆时针旋转40°N680G0G0Y-20 刀具定位N690G10L12P2R6.5 给D2输入半径补偿6.5mm（0.5mm为精加工余量）N700M98P3111 调用O3111子程序粗加工图3-4左下“腰圆凹槽”轮廓N710G10L12P2R6 给D2重新输入半径补偿6mmN720M98P3111 调用O3111子程序精加工图3-4左下“腰圆凹槽”轮廓N730G0Z200 主轴快速上升N740G69 取消坐标系旋转N750G52X0Y0Z0 取消局部坐标系N760G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿，Z轴快速移动到机床坐标Z-108.5处N770M5 主轴停转N780M6T3 换上3号刀N790G54G90G0G43H3Z200 刀具快速移动到Z200处（Z方向上调入长度补偿）N800M3S600 主轴正转，转速600r/mmN810G0Z20M8 刀具快速移动到Z20，冷却液开N820G99G83X-60Y40Z-31R-8Q3F80 采用G83固定循环指令钻3-4中左上孔，返回到点R平面N830G98X60 采用G83固定循环指令钻图3-4中右上孔，返回到初始平面N840X0Y0Z-43 采用G83固定循环指令钻图3-4中中间孔，返回到初始平面N850G0Z200M9 主轴快速上升，冷却液关N860G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿，Z轴快速移动到机床坐标Z-108.5处N870M5 主轴停转N880M6T4 换上4号刀N890G54G90G0G43H4Z200 刀具快速移动到Z200处（在Z方向上调入了长度补偿N900M3S200 主轴正转，转速200r/mmN910G0Z20M8 刀具快速移动到Z20，冷却液开N920G99G84X-60Y40Z-26R-8F300 采用G84循环指令攻图3-4中左上螺纹，返回到点R平面N930G98X60 采用G84循环指令攻图3-4中右上螺纹，返回到初始平面N940G0Z200M9 主轴快速上升，冷却液关N950G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿，Z轴快速移动到机床坐标Z-108.5处N960M5 主轴停转N970M6T5 换上5号刀N980G54G90G0G43H5Z200 刀具快速移动到Z200处（在Z方向上调入了长度补偿N990M3S1200 主轴正转，转速1200r/mmN1000G0X0Y0Z5 刀具快速在中心上方定位N1010G1Z0F50M8 往下进给切削到Z0N1020#1=36.87 定义初始变量N1030#2=57.769 定义初始变量N1040#3=30 定义初始变量N1050#4=18 定义初始变量N1060#5=8 定义初始变量N1070#6=#1 定义变量N1080#7=#3*COS#6-#5 计算变量N1090#8=#3*SIN#6-#4 计算变量N1100G1Z-#8F50 Z轴进给下降N1110X#7F200 X轴进给移动N1120G3I-#7F150 走整圆N1130G1X0F200 回到孔中间N1140#1=#1+2 更新角度N1150IF#1LE#2GOTO1050 条件语句，如果#1#2，返回到N1050N1160M98P83112 调用扩孔子程序O3112共8次（留镗孔余量单边0.2MM）N1170G0Z200M9 主轴快速上升，冷却液关N1180G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿，Z轴快速移动到机床坐标Z-108.5处N1190M5 主轴停转N1200M6T6 换上6号刀N1210G54G90G0G43H6Z200 刀具快速移动到Z200处（在Z方向上调入了长度补偿N1220M3S1200 主轴正转，转速1200r/mmN1230Z50M8 主轴移动到Z50，冷却液开N1240G98G85X0Y0Z-39R2F100 采用G85循环指令精镗32的孔，返回到初始平面N1250G0Z200M9 主轴快速上升，冷却液关N1260G49G90G53Z-108.5 取消长度补偿，Z轴快速移动到机床坐标Z-108.5处N1270M30 程序结束%O3107 切削图3-2轮廓的子程序N10G91G0Z-4N20G90G1G41X-100D1F100M8N30X-80N30X-66.239N50G3X-50.683Y28.444R22N60G1X-37Y42N70X37N80X50.683Y28.444N90G3X66.239Y22R22N100G1X100N110G0Y-22N120G1X40.987F100N130G3X25.431Y-28.444R22N140G1X12Y-42N150X-12N160X-25.431Y-28.444N170G3X-40.987Y-22R22N180G1X-82N190G0X-120N200G40X-120Y22M9N210M99%O3108 切削图3-3“左耳”轮廓的子程序N10G41X-90D2N20G1X-80F100M8N30X-59.641N40G3Y-20R40N50G1X-80N60X-90N70G0G40X-110Y20M9N80M99%O3109 切削图3-3“右耳”轮廓的子程序N10G41X90D2N20G1X80F100M8N30X59.641N40G3Y20R40N50G1X80N60X90N70G0G40X110Y-20M9N80M99%O3110 切削图3-3“心形”轮廓的子程序N10G41Y-60D2N20G3Y-40R-10N30G1Z-11F50M8N40G2X-11.577Y-34.538R15F100N50G1X-39.294Y-0.897N60G2X-8.889Y37.395R25F100N70G3X8.889R20F70N80G2X42.361Y3.82R25F100N90X9.282Y-36.784R120N100X0Y-40N110G0Z5M9N120G3Y-60R-10N130G0G40X0Y-70N140M99%O3111 切削图3-4“腰圆凹槽”轮廓的子程序N10G0G41D2Y-10N20G3Y10R-10N30G1Z-8F50M8N40G3Y-10R-10F40N50G1X20F100N60G3Y10R-10F40N70G1X0F100N80G0Z15M9N90G3Y-10R-10N100G40X0Y-20N110M99%