数控设备应用技术与维护专业毕业论文(设计)ANUC数控系统零件的加工方法与编程.doc
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1、毕 业 设 计 论 文FANUC数控系统零件的加工方法与编程姓 名: 戴 荣 华 学 号: 0612205160 专 业: 数 控 专 业 班 级: 06大专数控设备班导师姓名: 卞 洪 元 2010年11月15 日摘 要论文首先简单的介绍数控机床的概述、机床的组成,机床的结构特点其次,论文分析了零件的组成表面粗糙度,尺寸精度分析,编制了工艺卡和零件的加工程序。最后,论文对本次设计进行了总结。关键词:数控机床的特点、发展加工工艺的分析刀具编程。目 录摘 要2目 录3第一章前言41.1本课题研究的意义41.2本课题目前的现状61.3本课题研究的目81.4完成本课题的可行性分析8第二章零件加工分析
2、92.1零件92.2零件的结构分析102.3零件的表面分析102.4零件加工的工艺过程11第三章 FANVC系统设备与编程163.1FANVC系统设备的选用163.2数控机床设备的简介223.3零件表面基点坐标的计算243.4刀具明细表如2-11263.5零件的加工程序27第四章总结30参考文献31第一章前言1.1本课题研究的意义11.1数控机床的概述数控机床是利用数字化信息处理实现机床自动控制的一门技术。采用数字化信息处理控制的机床,称为数字控制机床简称数控机床。1.1.2数控机床的组成1.输入输出装置输入装置的作用是将记录在信息载体上的数控加工程序读入数控系统的内存储器。目前广泛应用的输入
3、方式是利用数控机床上的通讯接口通过计算机进行数据传输,也可利用网络技术进行远程数据传输。对于简单的数控加工程序可采用手动数据输入方式,利用数控系统控制面板上的输入键直接将零件的加工程序输入数控系统的内存储器。2.数控系统数控系统是数控机床的核心。其主要作用是对输入的零件加工程序的命令进行信息处理后,输出控制命令到相应的执行部件(如伺服系统、驱动系统、PLC等),完成零件加工程序所要求的工作。数控系统有硬件和软件组成。现代数控系统普遍采用通用计算机其主要硬件部分,包括CPU、存储器、系统总线和输入输出接口等。软件部分主要是主控制系统软件,其控制方式有数据运算处理控制和时序逻辑控制两大类,主控制器
4、内的插补运算模块根据读入的零件加工程序,通过译码、编译等信息处理后,进行相应的轨迹插补运算,并通过与其相应的各坐标伺服系统位置、速度反馈信号比较,进而控制机床的各坐标轴的移动。时序逻辑控制主要由可编程控制器PLC完成,它根据机床加工过程中的各个动作要求进行协调,按各检测进行逻辑判断,从而控制机床有条不紊地按序工作。3.可编程逻辑控制系统可编程逻辑控制系统主要功能是接受可编程控制器PLC输出的主轴变速和换向,启动或停止,刀具选择或更换,分度工作台转位和紧锁,工件夹紧或松夹,切削液的开启或关闭等辅助操作信号。经功率放大后直接驱动相应的执行元件,完成数控加工自动操作。4.伺服驱动系统伺服驱动系统的作
5、用是接受来自数控系统的位置控制信息,捡起转换成相应坐标轴的进给运动和精确定位运动,完成数控机床最后的控制环节,因此,其伺服精度和动态响应特性将直接影响数控机床的加工精度和表面加工质量。伺服驱动系统包括主轴伺服和进给伺服两个单元。主轴伺服单元截水沟来自PLC的转向和转速指令,进过功率放大后驱动主轴电动机转动。进给伺服单元在每个插补周期内接受数控系统的位移指令,经过功率放大后驱动进给电动机转动,同时完成速度控制和反馈控制。伺服驱动系统的执行器件有功率步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。5.位置检测系统位置检测系统的作用是通过传感器检测伺服电动机的转角位移或数控机床工作台的直线位移,并转换成
6、电信号反馈给伺服系统,由伺服系统中的位置比较环节对控制位移量与实际位移量进行比较,根据比较的差值调整控制信号,提高控制精度。6.机床主体机床主体指的是数控机床的机械结构部分,是实现零件加工的执行部件。它主要由主运动部件、进给运动部件、支撑件、特殊装置、刀具和辅助装置等组成。数控机床的机械结构部分与普通机床相似,但传动结构和变速系统较为简单,在精度、刚度、抗振性等方面要求较高,因而采取了一些特殊结构,如滚珠丝杠副,直线滚动导轨副等。1.13数控机床(车床)的结构特点在大批量生产条件下,采用机械加工自动化可以取得较好的经济效益。大批量生产中加工自动化的基础是工艺过程的严格性,从而可以建立自动流水线
7、。对于小批量的产品生产,由于生产过程中产品品种的变换频繁,批量小,加工方法的区别大,因此实现加工自动化存在相当的难度,不能采用大批量生产的刚性自动化方式。因此,大力发展柔性制造技术成为机械加工自动化必然出路。柔性制造技术实际上是由计算机控制的自动化制造技术,包含计算机数控的单台加工设备和各种规模的自动化制造系统。所以数控机床是实现柔性自动化的重要设备。与其它加工设备相比,数控机床具有如下特点:1)适应性强,适合加工单件或小批量复杂工件 在数控机床上改变加工工件时,只需要重新编制新工件的加工程序,更换新的穿孔带或用手动方式输入工件程序,就能实现新工件加工。数控机床加工工件时,只需要简单的夹具,所
8、以改变加工工件后,也不需要制造特别的工夹具,更不需要新重调整机床。因此,数控机床特别适合单件、小批量及试制产品的工件加工。2)加工精度高,产品质量稳定 数控机床的脉冲当量普遍可达0.001mm/P,传动系统和机床结构都具有很高的刚度热稳定性,工件加工精度高,进给系统采用消除间隙措施,并对反向间隙与丝杠螺距误差等由数控系统实现自动补偿,所以加工精度高。特别是因为数控机床加工完全是自动进行的,这就消除了操作者人为产生的误差,使同一批工件的尺寸一致性好,加工质量十分稳定。3)生产率高 工件加工所需时间包括机动时间和辅助时间。数控机床能有效减少这两部分时间。数控机床主轴转速和进给量的调速范围大,机床刚
9、性好,快速移动和停止采用了加速、减速措施,因而既能提高空行程运动速度,又能保证定位精度,有效地降低加工时间。数控机床更换工件时,不需要调整机床。同一批工件加工质量稳定,无需停机检验,故辅助时间大大缩短。特别是使用自动换刀装置的数控加工中心机床,可以在一台机床上实现多工序加工,生产效率的提高更加明显。4)减轻劳动强度、改善劳动条件 数控机床是自动进行的,工件加工过程不需要人的干预,加工完毕后自动停车,这就使工人劳动条件大为改善。5)良好的经济效益 虽然数控机床价格昂贵,分摊到每个工件上的设备费用较大,但是使用数控机床可节省许多其它费用。例如,工件加工前不用划线工序,工件安装、调整、加工和检验所花
10、费的时间少,特别是不要设计制造专用工件夹具,加工精度稳定,废品率低,减少了调度环节等,所以总体成本下降,可获得良好经济效益。6)有利于生产管理的现代化 数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息,特别是数控机床上使用计算机控制,为计算机辅助设计、制造以及实现生产过程的计算机管理与控制奠定了基础。1.2本课题目前的现状1.2.1数控机床的发展近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上,而我国的机械设备的数控化率不足20%,随着我国机制行业新技
11、术的应用,我国世界制造业加工中心地位形成,数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺,再加上数控加工人员从业面非常广,可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、 电火花及线切割工作,所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求,而且人才市场上的这类人才储备并不大,企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难,以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。在各种招聘会上,数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之
12、一,以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”,“年薪16万元招不到数控技工”的现象。据报载,我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面,原有技工年龄已大,中年技工为数不多,青年技工尚未成熟。在制造业,能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺, 据统计,目前,我国技术工人中,高级技工占3.5%,中级工占35%,初级工占60%。而发达国家技术工人中,高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。这表明,我们的高级技工在未来510年内仍会有大量的人才缺口。 随着产业布局、产品结构的调整,就业结构也将发生变化。企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。 而借助国外的发展经验来看,当进入产业布局、
13、产品结构调整时期,与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才,成为迫切要求。而对于数控加工专业,不仅要求从业人员有过硬的实践能力,更要掌握系统而扎实的机加理论知识。因此,既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才1.2.2我国数控机床的发展现状数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要
14、品种之一,它在数控机床中占有非常重要的位置,几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 我国数控车床从20世纪70年代初进入市场,至今通过各大机床厂家的不懈努力,通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施,使得我国的机床制造水平有了很大的提高,其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前,国产数控车床的品种、规格较为齐全,质量基本稳定可靠,已进入实用和全面发展阶段。 1.3本课题研究的目1.3.1理论方面(1)掌握数控的有关特点应用原理(2)学会有关方面的计算(3)学会对图纸的分析及其相关的程序(4)掌握有关刀具方面的知识 (5)了解机械制造相关的基础知识(
15、6)通过高级工笔试1.3.2操作方面(1)按照机械制图标准绘制零件图(2)学会加工过程中各阶段所需刀具的修磨、装夹和使用(3)分析零件的加工工艺(4)编写程序,加工零件(5)加工时必须符合安全生产的规定(6)零件加工成型得到保证1.4完成本课题的可行性分析凭借着五年所学的理论知识和实践知识,通过了数控中级工、高级工、普通车床、钳工等的考核,可以完成本论文的编写并与所学专业相对应,其具有充分的参考资料(例:数控加工技术、数控编程、机械制造基础、金属工艺、CAD/CAM制图等),和专业老师的耐心辅导。综合以上分析完成本课题第二章零件加工分析2.1零件该零件图如图2-1 2-2图2-1图2-22.2
16、零件的结构分析该零件是配合件,该零件是由球、圆弧、内外螺纹、退刀槽、及倒角组成,其中多个尺寸直径有较严格的尺寸的公差。件1的毛坯材料规格为45#钢,50mm,长度为75mm。件2的毛坯规格为45#钢,50mm,长度为55mm。2.3零件的表面分析一、零件的形状件1的外圆轮廓从左到右依次由:40mm的球,R10的圆弧,22m的外圆,R5的倒角,48mm的外圆,32mm的退刀槽和M361.5的螺纹。二、尺寸分析外轮廓分析:件120mm的球其上偏差0.5下偏差0。5R10的圆弧22mm的外圆其上偏差0下偏0.1R5的到角48mm 的外圆其上偏差0.5下偏0.5 32mm的退刀槽M361.5的螺纹最大
17、直径:36-0.1P=35.85最小直径:36-0.3P=35.55件2右端42mm的外圆其上偏差0下偏差0.05内孔从左到右由20mm的内圆弧22mm的内圆其上偏差0.05下偏差0直径366的退刀槽M361.5的螺纹,最大直径:36-0.1P=35.85最小直径:36-0.3P=35.55三、退刀槽的作用:防止零件与刀具相撞2.4零件加工的工艺过程件11.夹毛坯伸出长度40mm,车端面粗精车外圆480.05长32mm2车退刀槽宽6mm直径32mm3车螺纹M361.54先车一夹套,套在螺纹上用卡盘夹住车端面保证总长在725粗精车球40mm 6粗精车外圆弧R107粗精车外圆22mm8粗精车外圆弧
18、R5件21夹毛坯伸出长都25mm,车端面,粗精车外圆直径42mm长21mm2用20mm的麻花钻,钻通孔3镗孔,直径22mm的内孔和R20mm的内圆弧长47mm4调头夹直径42mm的外圆用端面定,车端面控制总长为53mm5镗孔,车内退刀槽宽6mm内直径38mm6车内螺纹M361.57粗精车48mm 长32mm和42mm长16mm的外圆零件加工件1的工艺过程如表2-3工序号工序工序内容加工简图设备1车夹零件伸长35mm粗、精车48mm的外圆32mm的退刀槽和36mm的外圆数控车2车螺纹车M361.5的螺纹数控车3车做一夹套,套在螺纹上用卡盘夹着,车右端保证总长在72mm,车SR20的球,R10的圆
19、弧22mm的外圆和R5的圆弧数控车表2-3零件加工件2的工艺过程如表2-4工序号工序工序内容夹工简图设备1钻夹零件,伸长36mm,用20mm的钻头钻一通孔数控车2车车42mm长25mm的外圆和48mm的外圆数控车3镗镗内圆弧R20mm和22mm的内圆和38mm的槽数控车4车调头车左端,端面保证总长在53mm,车42mm长16mm的外圆数控车5镗车一M361.5的螺纹数控车表2-42.5零件加工的工艺卡片零件件1的加工工艺卡片如表2-5工步号工步内容刀具号刀具型号主轴转速r/min进给速度转/min背吃刀量备注1车外圆T0404 30尖刀粗车1000、精车1200粗车F0.3精车F0.21.5m
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