FANUC0I数控车床课程设计说明书.doc

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1、数控技术课程设计题目：数控机床操作与加工仿真 FANUC 0I 数控车床专业 班级： 学生 姓名： 学 号： 指导 老师： 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： 2010年10月1日目 录1 带锥面阶梯轴的数控加工.41.1 零件分析

2、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 带圆弧面的零件的数控加工. .182.1 零件分析182.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备192.3 编制加工程序202.4 使用仿真软件进行加工仿真213 带螺纹零件的数控加工.243.1 设计零件243.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备243.3 编制加工程序263.4 使用仿真软件进行加工仿真27 参考文献.321 带锥面阶梯轴的数控加工1.1 零件分析（1）零件图样 图1.1 带锥面阶梯轴如图1.1，此零件包括圆柱面，圆锥面，端平面，开槽，

3、切断等加工。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。（2）精度分析本零件精度要求较高的尺寸有。对于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，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）表面粗糙度加工的锥面粗糙度要求为，其他的加工面要求。对于粗糙度要求，主要是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，加工起点，换刀点由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。编程原点取为完工工件的右端面与主轴轴线相交点。由于工件较小，为了加工路径清晰，加工起点和换刀点可

4、以设在同一点， 放在Z向距工件右端面200mm，X向距轴线100mm的位置。（2）制定加工方案及加工路线 根据工件的形状及加工要求，选用数控车床加工。数控系统选用FANUC-0。机床选用大连车床。加工路线为：车端平面车削外圆车削外圆车圆锥面切断。（3）刀具的选用 根据加工内容，可选用D刀片外圆车刀，外圆切槽柄为25mm,B=3mm的切断刀，两刀具的刀片材料均选用高速钢。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尖半径数量加工表面1T0101外圆车刀0.2mm1外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）B=3mm1切断（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

5、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800r/min。进给速度（）：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗车时一般取0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。所以车外圆表面时进给速度选为0.15mm/r，其余取0.1mm/r。(5) 轮廓基点坐标的计算图1.2 带锥面阶梯轴轮廓基点坐标(6) 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FANUC OI工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车端平面T018

6、000.12车削外圆T018000.13车削外圆T018000.14车圆锥面T018000.15切断T023000.11.3 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FANUC OI序号程序简要说明N010 G00 X200. Z100.;N020 M03 S800 T0101;N030 G00 X42. Z0;N040 G01 X-1.6 F0.1;N050 G00 Z2. ;N060 X35.;N070 G01 Z-70. F0.1;N080 G00 X45.;N090 Z2.;N100 X20.;N110 G01 Z-30.F0.1;N120 G

7、42 X35. Z-40. F0.1;N130 G00 G40 X45.;N140 X200. Z200. T0100;N150 M03 S300 T0202;N160 G00 X40 Z-30；N170 G01 U-2;N180 G04 P2000;N190 G00 X45N200 G00 X37. Z-60.;N210 G01 X-1.6 F0.1;N220 G00 X45.;N230 X200. Z100. T0200 M05;N240 M30;快速定位主轴正转，选01刀具快速移到（42，0）准备切削车平端面 进给速度为0.1mm/r快速移到（-1.6，2）快速移到（35，2）准备车外圆

8、直线插补车削进给0.15mm/r快速移到（45，-70）快速移到（45，2）快速移到（20，2）直线插补车削进给0.15mm/r直线插补车圆锥面 进给0.1mm/r快速移到（45，-40）返回参考点，取消01号刀补换02号车刀切断快速移到（40，-30）进给2mm暂停2S退刀快速移到切断点工件切断，进给0.1mm/r快速移到（45，-60）返回参考点，主轴停转程序结束1.4 使用仿真软件进行加工仿真1.4.1 选择机床如图1.3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“FANUC OI”，“机床类型”选择“车床”然后选择“标准（平床身前置刀架）”，并按“确定”按钮，此时

9、界面如图1.3所示。 图1.3 选择机床1.4.2 回参考点依次点击“启动”按钮 ，“紧急停止”按钮 ，调节方向按钮 然后可复位。坐标如图1.4所示。 图1.4 机床回零 点击“俯视图”按钮，机床此时状态如图1.5所示。 图1.5 机床俯视1.4.3 设置并安装工件 点击按钮，界面如图1.6所示，选择“毛坯1、45#、”，此时界面如图1.7所示。 图1.6 选择毛坯 图1.7 定义毛坯 点击“安装零件”，如图1.8所示，完成工件安装。 图1.8 安装零件1.4.4 选择刀具 点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图1.9所示。 图1.9 选择刀具 1.4.5 试切外圆 点击“主轴正传”按钮

10、和“手动操作”按钮 ，调节方向按钮 选择合适刀位，试切外圆。如图1.10所示。图1.10 试切外圆 显示并记录坐标值如图1.11所示。图1.11 绝对坐标点击“测量”，测量工件所车部分直径值。如图1.12所示。 图1.12测量 切制端面，如图1.13所示。 图1.13 车端面显示坐标值，如图1.14所示。图1.14 显示坐标值1.4.6 输入参数记录下Z值，然后点击“OFFSET SETING” ，找到图1.15界面后输入参数。并点击按钮 。 图1.15 输入参数1.4.7 换刀 点击“编辑”按钮 ，并点击 ，输入换刀程序程序段，如图1.16所示。图1.16 输入换刀程序段点击“自动运行” ，

11、及“循环启动” ，换刀操作成功，如图1.17所示。图1.17 换刀成功1.4.8切断刀对刀通过手动方式，使切断刀靠近工件端面，点击“手动的脉冲”按钮 ，拨动手轮，调节刀具，靠近工件，切断刀Z轴方向对刀，如图1.18所示 图1.18 切断刀Z轴方向对刀切断刀沿径向位置对刀，如图1.19所示。图1.19 切断刀径向对刀记录“X”值，如图1.20所示。 图1.20 记录“X”值点击 ，输入参数，如图1.21所示。图1.21 输入参数显示参数，如图1.22所示。图1.22 显示参数1.4.9 导入程序 点击“编辑” 及“程序” ，导入“切削带锥面零件”的程序，如图1.23所示。 图1.23导入程序读入

12、程序，如图1.24所示。 图1.24 读入程序点击“自动运行” ，及“循环启动”，切削过程开始，如图1.25所示。 图1.25 切削零件零件切断，如图1.26所示。图1.26 零件切断2 带圆弧面的零件的数控加工2.1零件分析图2.1 带圆弧面的零件如图2.1，此零件包括端面、圆柱面、圆弧面、倒角、切断等加工。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。（2）精度分析本零件精度要求较高的尺寸有。对于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，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）表面粗糙度加工的圆弧面粗糙度要求为，其他的加工面要求。对于粗糙度要求，主要是通过选用合适的刀具及其几何参

13、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，加工起点，换刀点由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。编程原点取为完工工件的右端面与主轴轴线相交点。由于工件较小，为了加工路径清晰，加工起点和换刀点可以设在同一点，放在Z向距工件右端面200mm，X向距轴线100mm的位置。（2）制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控车床加工。数控系统选用FANUC-0。机床选用大连车床。加工路线为：车端平面车削外圆车削外圆车圆弧面车倒角切断。（3）刀具的选用根据加工内容，可选用D刀片外圆车刀

14、，外圆切槽柄为25mm,B=3mm的切断刀，两刀具的刀片材料均选用高速钢。具体情况见表2.1。表2.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面1T0101外圆车刀0.2mm1外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）B=3mm1切断（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800r/min。进给速度（）：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗车时一般取0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。所以车外圆表面时进给速度

15、选为0.15mm/r，其余取0.1mm/r。（5）轮廓基点坐标的计算带圆弧面的零件轮廓基点坐标，如图2.2所示。 图2.2 带圆弧面的零件轮廓基点坐标（6）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0002系统FANUC OI工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车端平面T018000.152车削外圆T018000.153车削外圆T018000.154车圆弧面T018000.15车倒角T018000.16切断T023000.12.3 编写加工程序表2.3 加工程序卡程序号O0020编程系统FANUC OI序号程序简要说明N01

16、0 G00 X200. Z100.;N020 M03 S800 T0101;N030 G00 X42. Z0;N040 G01 X-1.6 F0.1;N050 G00 Z2. ;N060 X35.;N070 G01 Z-70. F0.15;N080 G00 X45.;N090 Z2.;N100 X20.;N110 G01 G42 Z-30.F0.15;N120 G02 X35. Z-40.R10. F0.1;N130 G00 G40 X45.;N140 Z2.;N150 X12.;N160 G01 G42 X20.Z-2.F0.15;N165 G00 G40 X25.;N170 X200. Z

17、100. T0100;N180 M03 S300 T0202;N190 G00 X37. Z-60.;N200 G01 X-1.6 F0.1;N210 G00 X45.;N220 X200.Z100. T0200 M05;N230 M30;快速定位主轴正转，选01刀具快速移到（40，0）准备切削车削平端面 进给速度0.1mm/r快速移到（-1.6，2）快速移到（35，2）直线插补车削进给0.15mm/r快速移到（45，-70）快速移到（45，2）快速移到（20，2）直线插补车削进给0.15mm/r直线插补车圆弧面 进给0.1mm/r快速移到（45，-40）快速移到（45，2）快速移到（12，2

18、）直线插补车倒角快速移到（25，-2）返回参考点，取消01号刀补换02号车刀切断快速移到切断点工件切断，进给0.1mm/r快速移到（45，-60）返回参考点，主轴停转程序结束2.4 使用仿真软件进行加工仿真2.4.1 拆除零件拆除零件，如图2.3所示。图2.3 拆除零件2.4.2 安装零件设置毛坯1、45#、，并安装工件，如图2.4所示。图2.4 毛坯2.4.3 导入程序点击“编辑” ，及“程序” ，导入“带圆弧零件切削”程序,如图2.5。 图2.5 导入程序读入“带圆弧零件切削”程序，如图2.6所示。图2.6 读入程序2.4.4 进行切削 进行切削，如图2.7所示。图2.7 切断零件3 带螺

19、纹零件的数控加工3.1零件分析(1) 零件图样图4.1 带螺纹零件 如图4.1，零件包括圆柱面，圆弧面，切断等加工。材料为HT200铸铁，毛坯尺寸。(2) 精度分析本零件精度要求较高的尺寸有，。对于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，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) 表面粗糙度所有的加工面要求。对于粗糙度要求，主要是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，加工起点，换刀点由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。编程原

20、点取为完工工件的右端面与主轴轴线相交点。由于工件较小，为了加工路径清晰，加工起点和换刀点可以设在同一点，放在Z向距工件右端面200mm，X向距轴线100mm的位置。(2) 制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控车床加工。数控系统选用FANUC-0。机床选用大连车床。加工路线为：车端平面车削外圆车削外圆车削外圆车圆锥面车削外圆车槽切断。(3) 刀具的选用根据加工内容，可选用D刀片外圆车刀，外圆切槽柄为25mm,B=3mm的切断刀，螺纹刀，三把刀具的刀片材料均选用高速钢。具体情况见表4.1。表3.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面1T0101外圆车刀0.2m

21、m1外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）B=3mm1切槽和切断3T0303螺纹车刀601车螺纹(4) 确定加工参数主轴转速（n）：高速钢材料的刀具切削中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800r/min。进给速度（）：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗车时一般取0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。所以车外表面时进给速度选为0.15mm/r，切断时取0.1mm/r。(5) 轮廓基点坐标的计算图3.2 带螺纹零件轮廓基点坐标(6) 制定加工工艺经上述分析，加工工艺表

22、如图4.2：表3.2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0003系统FANUC OI工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车端平面T018000.12车削外圆T018000.13车削外圆T018000.14车圆锥面T018000.15车倒角T018000.16切断T023000.13.3 编写加工程序表3.3 加工程序卡程序号O0040编程系统FANUC OI序号程序简要说明N010 G00 X200. Z100.;N020 M03 S800 T0101;N030 G00 X42. Z0;N040 G01 X-1.6 F0.1;N050 G00 Z2.;N060 X36.

23、;N070 G01 Z-85. F0.1;N080 G00 X42.;N090 Z2.;N100 X30.;N110 G01 Z-60. F0.1;N120 G00 X37.;N130 Z2.;N140 X24.;N150 G01 Z-35.;N160 X30. Z-45.;N170 G00 X37.;N180 Z2.;N190 X17.7;N200 G01 Z-35.F0.1;N205 G00 X25.;N210 X200. Z100. T0100;N220 M03 S300 T0202;N230 G00 X26. Z-32.;N240 G01 X16.;N250 G04 U1.;N260

24、G00 X26.;N270 X200.Z100. T0200;N280 M03 S800 T0303;N290 G00 X30. Z5.;N300 G92 X17.2 Z-33. F0.1;N310 X16.5N320 X16.N330 G00 X200.Z100.T0300;N340 M03 S300 T0202;N350 G00 X38. Z-80.;N360 G01 X-1.6 F0.1;N370 G00 X38.;N380 X200.Z200. T0200 M05;N390 M30;快速定位主轴正转 转速为800r/min，选择01号刀具快速移到（42，0）车削端平面快速移到（-1.6

25、，2）快速移到（36，2）车削外圆 进给速度为0.15mm/r快速移到（42，-85）快速移到（42，2）快速移到（30，2）车削外圆 进给速度为0.15mm/r快速移到（37，-60）快速移到（37，2）快速移到（24，2）车削外圆 进给速度为0.15mm/r车圆锥面快速移到（37，-45）快速移到（37，2）快速移到（17.7，2）车削外圆 进给速度为0.15mm/r快速移到（25，-35）回参考点，卸01号刀具主轴正转 转速为800r/min，选择02号刀具快速移到（26，-32）切槽暂停1s快速移到（26，-32）回参考点，取消02号刀具的刀补主轴正转 转速为800r/min，选择03

26、号刀具快速移到（20，5）车削螺纹回参考点，卸03号刀具主轴正转 转速为800r/min，选择04号刀具快速移到切断点（38，-80）工件进行切断，进给0.1mm/r快速移到（38，-80）返回参考点，取消02号刀具的刀补,主轴停转程序结束3.4 使用仿真软件进行加工仿真 图3.3 机床回零图3.4 安装零件图3.5 刀具选择 图3.6 输入参数图3.7 导入程序 图3.8 读入程序图3.9 切削工件图3.10 切削阶梯面图3.11 工件切断参考文献1 FANUC Series 21/21B OPERATORS MANUAL 1996.072 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