拋物線軸造型、工藝設(shè)計(jì)及自動(dòng)編程論文

1、課題名稱課題名稱 拋物線軸造型、工藝設(shè)計(jì)及自動(dòng)編程 目目 錄錄 目目 錄錄 .2 2 摘摘 要要 .3 3 第一章第一章 概概 述述 .4 4 1.1 數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介.4 1.2 數(shù)控加工過(guò)程仿真.10 1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容.10 第二章第二章 軸零件的三維實(shí)體造型軸零件的三維實(shí)體造型 .1212 2.1 caxa 制造工程師 2004 簡(jiǎn)介 .12 2.2 拋物線軸的實(shí)體造型.12 第三章第三章 數(shù)控車削加工工藝數(shù)控車削加工工藝 .1818 3.1 數(shù)控車削.18 3.2 數(shù)控車削加工.18 第四章第四章 拋物線軸的數(shù)控加工工藝拋物線軸的數(shù)控加工工藝 .2020 4.1 分析零件圖樣.2

2、0 4.2 加工工藝分析.20 第五章第五章 拋物線軸的自動(dòng)編程拋物線軸的自動(dòng)編程 .2323 5.1 數(shù)控車床編程概述.23 5.2 拋物線軸加工.25 5.3 生成 g 代碼.31 總總 結(jié)結(jié) .3232 致致 謝謝 .3333 參參 考考 文文 獻(xiàn)獻(xiàn) .3434 摘摘 要要 數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性，而數(shù)控加工過(guò)程仿真無(wú)論是在生 產(chǎn)還是在教學(xué)上，都受到了人們的重視。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制 造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn) 代加工車間最重要的裝備。掌握必要的數(shù)控知識(shí)才能使此專業(yè)的學(xué)生在未來(lái)的機(jī)械行 業(yè)中利于不敗之地。

3、因此本文主要進(jìn)行的工作如下： 1.利用 autocad2008 繪制零件圖形， 2.簡(jiǎn)要介紹 caxa 軟件及其基本功能，利用 caxa 制造工程師對(duì)該零件進(jìn)行三維實(shí) 體造型； 3.對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析、工藝設(shè)計(jì)、擬定工序卡； 4.利用 caxa 數(shù)控車自動(dòng)生成該零件的數(shù)控加工程序； 5.對(duì)該零件進(jìn)行數(shù)控加工過(guò)程仿真。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 實(shí)體造型 數(shù)控編程 軌跡生成 加工過(guò)程仿真 第一章第一章 概概 述述 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)制造業(yè)的要求不斷提高，以及科學(xué)技術(shù)特別足計(jì)算機(jī)技術(shù)的 高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)已發(fā)生了根本性的變革。以數(shù)控技術(shù)為主的現(xiàn)代制造技術(shù)占 據(jù)了重要地位，數(shù)控技術(shù)集微電子、計(jì)

4、算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)控制等高新 技術(shù)于一體，是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性化、自動(dòng)化、集成化、智能化的重要基礎(chǔ)。這個(gè)基礎(chǔ) 是否牢固直接影響到一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國(guó)力，關(guān)系到一個(gè)國(guó)家的戰(zhàn)略地位。 因此，世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家均采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。在我 國(guó)，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來(lái)取得了相當(dāng)大的進(jìn)步，特別是 在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，基于 pc 平臺(tái)的國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng)走在了世界前列。 1.11.1 數(shù)控技術(shù)數(shù)控技術(shù)簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字化的信息對(duì)某一對(duì)象進(jìn)行控制的技術(shù)，控制對(duì)象可以是位移、 角度、速度等機(jī)械量，也可以是溫度、壓力、流量、顏色等物理量，這些量

5、的大小不 僅是可以測(cè)量的，而且可以經(jīng) ad 或 da 轉(zhuǎn)換，用數(shù)字信號(hào)來(lái)表示。數(shù)控技術(shù)是 近代發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制技術(shù)，是機(jī)械加工現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)。 1.1.11.1.1 數(shù)控?cái)?shù)控車床的組成與工作過(guò)程車床的組成與工作過(guò)程 數(shù)控車床是數(shù)字程序控制車床的簡(jiǎn)稱，它集通用性好的萬(wàn)能型車床、加工精度高 的精密型車床和加工效率高的專用型車床的特點(diǎn)于一身，是國(guó)內(nèi)使用量最大，覆蓋面 最廣的一種數(shù)控機(jī)床。 1 數(shù)控車床的組成 雖然數(shù)控車床種類較多，但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組 成。 （1）車床主體 除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床外，目前大部分?jǐn)?shù)控 車床均已通

6、過(guò)專門設(shè)計(jì)并定型生產(chǎn)。 1）主軸與主軸箱 a）主軸 數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、 回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率；其同步運(yùn)行、自動(dòng)變速及定向準(zhǔn)停等要求，影響到車床 的自動(dòng)化程度。 b）主軸箱 具有有級(jí)自動(dòng)調(diào)速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)大大 簡(jiǎn)化；具有無(wú)級(jí)自動(dòng)調(diào)速（包括定向準(zhǔn)停）的數(shù)控車床，起機(jī)械傳動(dòng)變速和變向作用 的機(jī)構(gòu)已經(jīng)不復(fù)存在了，其主軸箱也成了軸承座及潤(rùn)滑箱的代名詞；對(duì)于改造式 （具有手動(dòng)操作和自動(dòng)控制加工雙重功能）數(shù)控車床，則基本上保留其原有的主軸箱。 2）導(dǎo)軌 數(shù)控車床的導(dǎo)軌是保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的 剛度、精度

7、及低速進(jìn)給時(shí)的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。除部分?jǐn)?shù) 控車床仍沿用傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌（金屬型）外，定型生產(chǎn)的數(shù)控車床已較多地采用貼塑 導(dǎo)軌。這種新型滑動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，其耐磨性、耐腐蝕性及吸震性好，潤(rùn)滑條件 也比較優(yōu)越。 3）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動(dòng)鏈的基礎(chǔ) 上，作了大幅度的簡(jiǎn)化。如取消了掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱及其絕大部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)， 而僅保留了縱、橫進(jìn)給的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)至絲杠間增設(shè)了（少數(shù)車床 未增設(shè)）可消除其側(cè)隙的齒輪副。 a) 螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換 成刀架在縱、橫方向

8、上直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。構(gòu)成螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的部件，一般為滾珠絲 杠副。 b）齒輪副。在較多數(shù)控車床的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與進(jìn)給絲杠間設(shè)置有一 個(gè)簡(jiǎn)單的齒輪箱（架）。齒輪副的主要作用是，保證車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的脈沖當(dāng)量符合要 求，避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的不利影響。 4）自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架 除了車削中心采用隨機(jī)換刀（帶刀庫(kù)）的自動(dòng)換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固 定刀位的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架。 5）檢測(cè)反饋裝置 檢測(cè)反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對(duì)加工精度、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度 有很大影響。檢測(cè)裝置包括位移檢測(cè)裝置和工件尺寸檢測(cè)裝置兩大類，其中工件尺寸 檢測(cè)裝置又分為機(jī)

9、內(nèi)尺寸檢測(cè)裝置和機(jī)外尺寸檢測(cè)裝置兩種。工件尺寸檢測(cè)裝置僅在 少量的高檔數(shù)控車床上配用。 6）對(duì)刀裝置 除了極少數(shù)專用性質(zhì)的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動(dòng) 轉(zhuǎn)位刀架，以進(jìn)行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點(diǎn)在刀架上安裝的位置，或相對(duì)于 車床固定原點(diǎn)的位置，都需要對(duì)刀、調(diào)整和測(cè)量，并以確認(rèn)，以保證零件的加工質(zhì)量。 （2）數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng) 數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。 如果說(shuō)，數(shù)控車床的檢測(cè)裝置相當(dāng)于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當(dāng)于人的大腦，伺 服系統(tǒng)則相當(dāng)于人的雙手。這樣，就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位 置了。 a）數(shù)控裝置

10、 數(shù)控裝置的核心是計(jì)算機(jī)及其軟件，它在數(shù)控車床中起“指揮”作用：數(shù)控裝置 接收由加工程序送來(lái)的各種信息，并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命令；在 執(zhí)行過(guò)程中，其驅(qū)動(dòng)、檢測(cè)等機(jī)構(gòu)同時(shí)將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā) 出新的執(zhí)行命令。 b）伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行元件（如步進(jìn)電 機(jī)等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。 2 數(shù)控車床的工作過(guò)程 將控制機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)的位移量、位移速度、位移方向、位移軌跡多參量通過(guò)控制介 質(zhì)輸入到 cnc 裝置，cnc 根據(jù)這些參量指令計(jì)算得出進(jìn)給脈沖序列(包含上述四個(gè)參量)， 然后經(jīng)伺服單元進(jìn)行功率放大，形成驅(qū)動(dòng)裝

11、置的控制信號(hào)，最后由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)按 所要求的速度、軌跡、方向和距離移動(dòng)，并控制所需要的輔助動(dòng)作，最后加工出合格的零 件。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，工作原理不同在于數(shù)控機(jī)是按數(shù)字形式給出的指令進(jìn)行加 工的。 1.1.21.1.2 數(shù)控車削加工的特點(diǎn)數(shù)控車削加工的特點(diǎn) 數(shù)控車床是使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一，主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)休零件。 它能夠通過(guò)程序控制自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并 能進(jìn)行切槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等加工工作。山于數(shù)控車床在一次裝夾中能完成多個(gè) 表面的連續(xù)加工，因此提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，特別適用于復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)類零 件的加工?，F(xiàn)代數(shù)控車床具備如

12、下特點(diǎn)： （1）節(jié)省調(diào)整時(shí)間 1）采用快速夾緊卡盤，從而減少了調(diào)整時(shí)間。 2）采用快速夾緊刀具和快速換刀機(jī)構(gòu)，減少了刀具調(diào)整時(shí)間。 3）具有刀具補(bǔ)償功能，節(jié)省了刀具補(bǔ)償?shù)挠?jì)算和調(diào)整時(shí)間。 4）工件自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)節(jié)省了測(cè)量時(shí)間并提高了加工質(zhì)量。 5）由程序或操作面板輸人指令來(lái)控制頂尖架的移動(dòng)，節(jié)省了輔助時(shí)間。 （2）提高加工精度 1）采用傾斜式床身有利于切屑流動(dòng)和調(diào)整夾緊壓力、頂尖壓力和滑動(dòng)面潤(rùn)滑油的 供給，便于操作者操作機(jī)床。 2）采用高精度伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠間隙消除裝置，進(jìn)給機(jī)構(gòu)速度快，并有良好 的定位精度。 3）采用數(shù)控伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)控刀架，實(shí)現(xiàn)換刀自動(dòng)化。 4）具有程序存儲(chǔ)功能的現(xiàn)代數(shù)

13、控車床控制裝置，可根據(jù)工件形狀把粗加工的加工 條件附加在指令中，進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算，自動(dòng)地計(jì)算出刀具軌跡。 （3）效率高 1）采用機(jī)械手和棒料供給裝置既省力又安全，并提高了自動(dòng)化程度和操作效率； 2）具有復(fù)合加工能力，加工合理化和工序集中化的數(shù)控車床可完成高速度、高精 度的加工，達(dá)到復(fù)合加工的目的。 1.1.31.1.3 數(shù)控編程技術(shù)數(shù)控編程技術(shù) 數(shù)控編程就是生成用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行零件加工的數(shù)控程序的過(guò)程。數(shù)控程序是由一 系列程序段組成，把零件的加工過(guò)程、切削用量、位移數(shù)據(jù)以及各種輔助操作，按機(jī) 床的操作和運(yùn)動(dòng)順序，用機(jī)床規(guī)定的指令及程序格式排列而成的一個(gè)有序指令集。 1 數(shù)控編程的內(nèi)容 編制數(shù)控程序主

14、要包括以下幾個(gè)方面的工作。 （1）分析零件圖 首先要分析零件的材料、形狀、尺寸、精度、批量、毛坯形狀和熱處理要求等， 以便確定該零件是否適合在數(shù)控機(jī)床上加工，或適合在那種數(shù)控機(jī)床上加工。同時(shí)要 明確加工的內(nèi)容和要求。 （2）工藝處理 在分析零件圖的基礎(chǔ)上，進(jìn)行工藝分析，確定零件的加工方法（如采用的工夾具、 裝夾、定位方法等）、加工路線（如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、進(jìn)給路線）及切削用量（如主 軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度和背吃刀量等）等工藝參數(shù)，數(shù)控加工工藝分析與處理是數(shù)控編程 的前提和依據(jù)，而數(shù)控編程就是將數(shù)控加工工藝內(nèi)容程序化。制定數(shù)控加工工藝時(shí)， 要合理地選擇加工方案，確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切

15、削參數(shù)等； 同時(shí)還要考慮所用數(shù)控機(jī)床指令功能，充分發(fā)揮機(jī)床的效能；盡可能縮短加工路線， 正確地選擇對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)，減少換刀次數(shù)，并使數(shù)值計(jì)算方便：合 理選取起刀點(diǎn)、 切入點(diǎn)和切入方式，保證切入過(guò)程平穩(wěn)；避免刀具與非加工面的干涉，保證加工過(guò)程 安全可靠等。 （3）數(shù)值計(jì)算 根據(jù)零件圖的幾何尺寸、確定的工藝路線及設(shè)定的坐標(biāo)系，計(jì)算零件粗、精加工 運(yùn)動(dòng)的軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。對(duì)于形狀比較簡(jiǎn)單的零件（如由直線和圓弧組成的零件） 的輪廓加工，要計(jì)算出幾何元素的起點(diǎn)、終點(diǎn)、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點(diǎn)或切 點(diǎn)的坐標(biāo)值，如果數(shù)控裝置無(wú)刀具補(bǔ)償功能，還要計(jì)算刀具中心的運(yùn)動(dòng)軌跡坐標(biāo)值。 對(duì)于形狀比較復(fù)雜的零件（如

16、由非圓曲線、曲面組成的零件），需要用直線段或圓弧 段逼近，根據(jù)加工精度的要求計(jì)算出 節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)值，這種數(shù)值計(jì)算一般要用計(jì)算機(jī)來(lái)完 成。 （4）制作控制介質(zhì)。 把編制好的程序單上的內(nèi)容紀(jì)錄在控制介質(zhì)上，作為數(shù)控裝置的輸入信息，通過(guò) 程序的手工輸入或通訊傳輸送入數(shù)控系統(tǒng) （5）程序校驗(yàn)與首件試切 編寫的程序單和制備好的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)和試切才能正式使用。校驗(yàn)的 方法是直接將控制介質(zhì)上的內(nèi)容輸 入到數(shù)控系統(tǒng)中，讓機(jī)床空轉(zhuǎn)，以檢查機(jī)床的運(yùn)動(dòng) 軌跡是否正確。在有 crt 圖形顯示的數(shù)控機(jī)床上，用模擬刀具與工件切削過(guò)程的方法 更為方便。但這些方法只能檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)是否正確，不能檢驗(yàn)被加工零件的加工精度。因

17、此，要進(jìn)行零件的首件試切。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有加工誤差時(shí)，分析誤差產(chǎn)生的原因，找出問題 所在，加以修正，直至達(dá)到零件圖紙的要求。 2 數(shù)控編程方法 數(shù)控編程一般分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。 （1）手工編程 手工編程就是從分析零件圖樣、確定加工工藝過(guò)程、數(shù)值計(jì)算、編寫零件加工程 序單、制作控制介質(zhì)到程序校驗(yàn)都是人工完成。它要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控指令 及編程規(guī)則，而且還要具備數(shù)控加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力。對(duì)于加工形狀簡(jiǎn)單、 計(jì)算量小、程序段數(shù)不多的零件，采用手工編程較容易，而且經(jīng)濟(jì)、及時(shí)。 （2）自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)專用軟件來(lái)編織數(shù)控加工程序。編程人員只需根據(jù)零件圖 樣的要求，使用數(shù)控語(yǔ)言，由

18、計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及后置處理，編寫出零件加 工程序單，加工程序通過(guò)直接通信的方式送入數(shù)控機(jī)床，指揮機(jī)床工作。自動(dòng)編程使 得一些計(jì)算繁瑣、手工編程困難，出錯(cuò)概率很大或無(wú)法編出的程序（如形狀復(fù)雜零件， 特別是具有非圓曲線、表曲線、及曲面組成的零件）能夠順利完成。 1.1.41.1.4 數(shù)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)數(shù)控技術(shù)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 1 軟件伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù) 伺服技術(shù)是數(shù)控系統(tǒng)的重要組成部分。廣義上說(shuō)，采用計(jì)算機(jī)控制，控制算法采 用軟件的伺服裝置稱為“軟件伺服” 。它有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）無(wú)溫漂，穩(wěn)定性好。 （2） 基于數(shù)值計(jì)算，精度高。 （3）通過(guò)參數(shù)對(duì)設(shè)定，調(diào)整減少。 對(duì)現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)

19、，伺服技術(shù)取得的最大突破可以歸結(jié)為：交流驅(qū)動(dòng)取代直流驅(qū)動(dòng)、 數(shù)字控制取代模擬控制、或者把它稱為軟件控制取代硬件控制。這兩種突破的結(jié)果產(chǎn) 生了交流數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給和主軸裝置。由于電力電子技術(shù) 及控制理論、微處理器等微電子技術(shù)的快速發(fā)展，軟件運(yùn)算及處理能力的提高，特別 是 dsp 的應(yīng)用，使系統(tǒng)的計(jì)算速度大大提高，采樣時(shí)間大大減少。這些技術(shù)的突破， 使伺服系統(tǒng)性能改善、可靠性提高、調(diào)試方便、柔性增強(qiáng)。大大推動(dòng)了高精高速加工 技術(shù)的發(fā)展。 2 cnc 系統(tǒng)的連網(wǎng) 數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺(tái)機(jī)床到控制多臺(tái)機(jī)床的分級(jí)式控制需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò) 的主要任務(wù)是進(jìn)行通信，共享信息。這種通信通常

20、分三級(jí)：（1）工廠管理級(jí)。一般由 以太網(wǎng)組成。 （2）車間單元控制級(jí)。一般由 dnc 功能進(jìn)行控制。通過(guò) dnc 功能形成網(wǎng) 絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)零件程序的上傳或f 傳：讀、寫 cnc 的數(shù)據(jù)： plc 數(shù)據(jù)的傳送；存貯 器操作控制；系統(tǒng)狀態(tài)采集和遠(yuǎn)程控制等。更高檔次的 dnc 還可以對(duì) cadcam/capp 以及 cnc 的程序進(jìn)行傳送和分級(jí)管理。cnc 與通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系在一起還可以傳遞維修數(shù)據(jù)， 使用戶與 nc 生產(chǎn)廠直接通信：進(jìn)而，把制造廠家聯(lián)系一起，構(gòu)成虛擬制造網(wǎng)絡(luò)。 （3） 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)?，F(xiàn)場(chǎng)級(jí)與車間單元控制級(jí)及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)及工0 控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)

21、及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、 存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)等功能，保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù) 信息傳送到工廠管理層，向工廠管理層提供數(shù)據(jù)。同時(shí)也可接受工廠管理層下達(dá)的生 產(chǎn)管理及調(diào)度命令并執(zhí)行。 3 功能不斷發(fā)展和擴(kuò)大 nc 技術(shù)經(jīng)過(guò) 50 年的發(fā)展，已經(jīng)成為制造技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。這里以 fanuc 最先進(jìn)的 cnc 控制系統(tǒng) 15i150i 為例說(shuō)明系統(tǒng)功能的發(fā)展。這是一臺(tái)具有開放性，4 通道、最 多控制軸數(shù)為 24 軸、最多聯(lián)動(dòng)軸數(shù)為 24 軸、最多可控制 4 個(gè)主軸的 cnc 系統(tǒng)。它的 技術(shù)特點(diǎn)反映了現(xiàn)代 nc 發(fā)展的特點(diǎn)： （1）開放性 系統(tǒng)可通過(guò)光纖與 pc 機(jī)連接，

22、采用 window 兼容軟件和開發(fā)環(huán)境。功能以高速、 超精為核心，并具有智能控制。特別適合于加工航空機(jī)械零件，汽車及家電的高精零 件，各種模具和復(fù)雜的需 5 軸加工的零件。15i150 主具有高精納米插補(bǔ)功能；即使 系統(tǒng)的沒定編程單位為 1um，通過(guò)納米插補(bǔ)也可提供給數(shù)字伺服以 lnm 為單位的指令， 平滑了機(jī)床的移動(dòng)量，提高了加工表面光潔度，大大減少加工工表面的誤差。當(dāng)分辨 率為 0.00l mm 時(shí)，快速可達(dá) 240m/min 速度；系統(tǒng)還具有高速高精加工的智能控制功 能：（1）預(yù)計(jì)算出多程序段刀具軌跡，并進(jìn)行預(yù)處理。 （2）智能控制，計(jì)及機(jī)床的機(jī) 械性能，可按最佳的允許進(jìn)給率和最大的允許

23、加速度 j：作，使機(jī)床的功能得到最大的 發(fā)揮。以便降低加工時(shí)間，提高效率，同時(shí)提高加工精度。 （3）系統(tǒng)可在分辨率為 1nm 時(shí)工作，適用于控制超精機(jī)械。 （2）高級(jí)且復(fù)雜的功能 15i150i 可進(jìn)行各種數(shù)學(xué)的插補(bǔ)，如直線、圓弧、螺旋線、漸開線、螺旋漸開線、 樣條等插補(bǔ)。可以減少 nc 程序的數(shù)據(jù)輸入量，減少加工時(shí)間，特別適用模具加工。 （3）強(qiáng)力的聯(lián)網(wǎng)通信功能。適應(yīng)工廠自動(dòng)化需要，支持 dnc 的連接 （4）具有高速內(nèi)裝的 plc，以減少加工的循環(huán)的時(shí)間 （5）先進(jìn)的操作性和維修性。 1）具有觸摸面板，容易操作。 2）可采用存儲(chǔ)卡改變輸入輸出。 1.21.2 數(shù)控加工過(guò)程仿真數(shù)控加工過(guò)程仿

24、真 數(shù)控仿真系統(tǒng)就是模擬真實(shí)數(shù)控機(jī)床的操作 ,學(xué)習(xí)數(shù)控技術(shù)、演示講解數(shù)控操 作編程、工程技術(shù)人員檢驗(yàn)數(shù)控程序防止碰刀，提高效益的工具軟件。通過(guò)在pc 機(jī)上操作該軟件，能在很短時(shí)間內(nèi)掌握各種系統(tǒng)數(shù)控車、數(shù)控銑及加工中心的操作。 且利用計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)行學(xué)習(xí)和培訓(xùn)，不僅可以迅速提高被培訓(xùn)人員的理論、 操作水平，而且非常安全，可靠好，培訓(xùn)費(fèi)用低。 1.31.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容課題的主要研究?jī)?nèi)容 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù) 控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品， 即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：（1）機(jī)

25、械制造技術(shù)；（2）信息處 理、加工、傳輸技術(shù)；（3）自動(dòng)控制技術(shù)；（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感器技術(shù)； （6）軟件技術(shù)等。 1 工作的步驟包括： （1）利用 autocad2008 繪制零件圖形； （2）利用 caxa 制造工程師對(duì)該零件進(jìn)行三維實(shí)體造型； （3）對(duì)該零件進(jìn)行工藝分析、工藝設(shè)計(jì)、擬定工序卡； （4）利用 caxa 數(shù)控車確定加工工藝（裝卡、刀具等） ；生成刀具軌跡；加工仿真； 產(chǎn)生后置代碼；輸出加工代碼；加工工藝的確定。 加工工藝的確定目前主要依靠人工進(jìn)行，其主要內(nèi)容有：核準(zhǔn)加工零件的尺、公 差和精度要求、確定裝卡位置、選擇刀具、確定加工路線、選定工藝參數(shù)。 （5）對(duì)該零件進(jìn)

26、行數(shù)控加工過(guò)程仿真 1）選擇機(jī)床（funac）菜單“機(jī)床/選擇機(jī)床”,在選擇機(jī)床對(duì)話框中控制系統(tǒng)選 擇 funac 0i，是標(biāo)準(zhǔn)（平身前置刀架） ，并按確定按鈕 2）機(jī)床回零點(diǎn)（x、z） 3）安裝毛坯。點(diǎn)擊菜單“零件/定義毛坯”，在定義毛坯對(duì)話框中將零件尺寸改 為直徑 50，高 125，并按確定鈕， 4）輸入編輯程序 數(shù)控程序可以通過(guò)記事本或?qū)懽职宓染庉嬡浖斎氩⒈４鏋槲?本格式文件，也可直接用 fanuc 系統(tǒng)的 mdi 鍵盤輸入。 5）對(duì)基準(zhǔn)、裝刀具 運(yùn)行軌跡正確，表明輸入的程序基本正確，數(shù)控程序以零件 上表面中心點(diǎn)為原點(diǎn) 6）確定工件與機(jī)床坐標(biāo)系的關(guān)系有兩種方法，一種是通過(guò) g54-g5

27、9 設(shè)定，另一種 是通過(guò) g92 設(shè)定。此處采用的是 g54 方法：將對(duì)基準(zhǔn)得到的工件在機(jī)床上的坐標(biāo)數(shù)據(jù)， 結(jié)合工件本身的尺寸算出工件原點(diǎn)在機(jī)床中的位置，確定機(jī)床開始自動(dòng)加工時(shí)的位置。 刀具補(bǔ)償參數(shù)的輸入：此處半徑補(bǔ)償值。 7）自動(dòng)加工 機(jī)床位置確定和刀補(bǔ)數(shù)據(jù)輸入后，就可以開始自動(dòng)加工了。 第二章第二章 軸零件的三維實(shí)體造型軸零件的三維實(shí)體造型 三維實(shí)體是最方便的三維模型，它具有體的特征，表示整個(gè)對(duì)象的體積。在三維 模型類型中，實(shí)體的信息最完整，歧義最少，并且非常容易構(gòu)造和編輯。形成實(shí)體后 用戶還可以對(duì)其進(jìn)行挖孔、切糟、倒角以及布爾運(yùn)算等操作。 三維實(shí)體造型的方法有以下三種： 1 利用 cax

28、a2008 提供的基本實(shí)體（例如長(zhǎng)方體、圓錐體、圓柱體、球體、圓環(huán)體 和楔體）創(chuàng)建簡(jiǎn)單實(shí)體。 2 沿路徑將二維對(duì)象拉伸，或者將二維對(duì)象繞軸旋轉(zhuǎn)。 3 將利用前兩種方法創(chuàng)建的實(shí)體進(jìn)行布爾運(yùn)算（交、并、差） ，生成更復(fù)雜的實(shí)體。 2.12.1 caxacaxa 制造工程師制造工程師 20042004 簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介 caxa 制造工程師 2004 是 caxa 集十多年在 cam 領(lǐng)域?qū)χ袊?guó)數(shù)控加工企業(yè)近距離地 理解和積極吸納國(guó)際先進(jìn)技術(shù)，打造出的具有“貼近中國(guó)用戶”和“國(guó)際技術(shù)水準(zhǔn)” 的全新一代 cam 精品。caxa 制造工程師 2004 是面向 25 軸數(shù)控銑床與加工中心、具 有優(yōu)越的工藝性能的數(shù)

29、控編程軟件，是 caxa 制造解決方案的重要構(gòu)件之一，具有精、 穩(wěn)、易、快四大顯著特點(diǎn)。主要功能包括 1 特征實(shí)體造型 2 自由曲面造型 3 兩軸到五軸的數(shù)控加工 4 宏加工 5 編程助手 6 生成加工工序單 7 加工工藝控制 8 加工軌跡仿真 9 通用后置處理 2.22.2 拋物線軸的實(shí)體造型拋物線軸的實(shí)體造型 如圖 21 所示為拋物線軸的零件圖 2.2.12.2.1 繪制拋物線軸的加工輪廓繪制拋物線軸的加工輪廓 【操作步驟操作步驟】 1 啟動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行 caxa 數(shù)控車 xp 軟件 運(yùn)行 caxa 數(shù)控車 xp 軟件，進(jìn)入軟件的操作界面，將繪圖平面切換至 xoz 平面。 2 繪制零件主要輪

30、廓 （1）單擊“曲線生成” 菜單中的“公式曲線”命令或單擊“曲線工具”工具條 中的“公式曲線”按鈕，在屏幕中央出現(xiàn)公式曲線對(duì)話框，設(shè)置起始值-10，終止值 10。x=-（t2）/10、y=t、z=0，按“確定”按鈕。此時(shí)，在界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū) 顯示“曲線定位點(diǎn)” ，選擇坐標(biāo)原點(diǎn)為拋物線的定位點(diǎn)。 （2）單擊主菜單的“曲線“直線”或單擊“曲線工具”工具條中的“直線” 按鈕，在左側(cè)出現(xiàn)直線立即菜單，將其設(shè)置成兩點(diǎn)線、連續(xù)、非正交、點(diǎn)方式。此時(shí)， 在界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“第一點(diǎn)（切點(diǎn)，垂足點(diǎn)）：” ，要求輸入直線的第一 點(diǎn)。 （3）按回車鍵，繪圖界面中心部位會(huì)出現(xiàn)坐標(biāo)輸入條，輸入坐標(biāo)為（-

31、 10，10，0） ，然后按回車鍵結(jié)束。 （5）根據(jù)界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“第二點(diǎn)（切點(diǎn)，垂足點(diǎn)）：” ，要求輸 入直線的第二點(diǎn)。輸入第二點(diǎn)坐標(biāo)為（-20，10，0） ，然后按回車鍵結(jié)束，便生成一條 直線。 （6）按照相同的方法，根據(jù)零件圖依次輸入第三點(diǎn)（-20，12，0） 、第四點(diǎn)（- 38，12，0） 、第五點(diǎn)（-38，10，0） 、第六點(diǎn)（-43，10，0） 、第七點(diǎn)（- 43，14.995，0） 、第八點(diǎn)（-50，14.995，0） 、第九點(diǎn)（-50，17.995，0） 、第十點(diǎn)（- 75，17.995，0） 、第十一點(diǎn)（-75，23.995，0） 、第十二點(diǎn)（-115，23.99

32、5，0） 、第十 圖 2-1 拋物線軸的零件圖 三點(diǎn)（-115，25，0） ，便可完成該零件的加工輪廓。 3 繪制零件的凹圓弧部分 （1）首先畫出 r15 的輔助線，刪除多余線段。 單擊主菜單的“曲線“等距線”或單擊“曲線工具”工具條中的“等距線” 按鈕，在左側(cè)出現(xiàn)等距線立即菜單，將等距線的立即菜單設(shè)置成等距、距離為 10、精 度為 0.1。 （2）根據(jù)界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“拾取曲線” ，要求拾取生成等距線的基 準(zhǔn)線。用鼠標(biāo)左鍵拾取零件圖左數(shù)第二條的垂直線段。 （3）出現(xiàn)雙向箭頭，同時(shí)在界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“選擇等距方向：” ， 用鼠標(biāo)單擊向左的箭頭，即可生成一條直線段。 （4）再

33、選擇剛生成的直線段，又會(huì)在該直線上出現(xiàn)雙向箭頭，同時(shí)在界面的左下 方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“選擇等距方向：” ，用鼠標(biāo)單擊向左的箭頭，即可生成另一條直線 段。按此方法依次生成三條直線段。 （5）單擊主菜單的“曲線”“圓弧”或單擊“曲線工具”工具條中的“圓弧” 按鈕，在左側(cè)出現(xiàn)圓弧的立即菜單。 （6）將圓弧的立即菜單設(shè)置為“兩點(diǎn)-半徑” 。在系統(tǒng)提示區(qū)顯示“第一點(diǎn)（切點(diǎn)） ：” ，要求輸入圓弧的第一點(diǎn)。單擊剛利用“等距”方法做出的第一條直線段，在系統(tǒng) 提示區(qū)顯示“第二點(diǎn)（切點(diǎn)）：” ，要求輸入圓弧的第二點(diǎn)。單擊剛利用“等距”方法 做出的第三條直線段。按回車鍵，繪圖界面中心部位出現(xiàn)坐標(biāo)輸入條，輸入圓弧半徑

34、 值為 15，然后按回車鍵或單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束。 （7）單擊主菜單的“編輯“刪除”或單擊“線面編輯”工具條中的“刪除” 按鈕，根據(jù)界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“拾取元素：” ，要求拾取要?jiǎng)h除的元素（點(diǎn) 或線） 。用鼠標(biāo)左鍵拾取直線，然后單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束。零件上的凹圓弧即繪制完成。 4 零件上各倒角和圓弧倒角的繪制 （1）單擊主菜單的“曲線“曲線過(guò)渡”或單擊“線面編輯”工具條中的“曲 線過(guò)渡”按鈕，左側(cè)出現(xiàn)曲線過(guò)渡立即菜單。 （2）將曲線過(guò)渡立即菜單設(shè)置成倒角、角度為 45、距離=標(biāo)注數(shù)字*sin45、裁 剪曲線 1、裁剪曲線 2。 （3）根據(jù)界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“拾取第一條直線” ，要求拾取

35、裁剪的第 一條直線。用鼠標(biāo)左鍵拾取第一條和第二條直線后，單擊鼠標(biāo)右鍵結(jié)束。則螺紋倒角 繪制完成。 （4）按上述方法依次完成零件圖上 c1.5、c0.5 和 r1 的倒角、倒圓。 2.2.22.2.2 拋物線軸的實(shí)體造型拋物線軸的實(shí)體造型 【操作步驟操作步驟】 1 啟動(dòng)系統(tǒng)，運(yùn)行 caxa 制造工程師 2004 軟件 運(yùn)行 caxa 制造工程師 2004 軟件， 進(jìn)入軟件的操作界面， 2 單擊文件菜單中的“打開”命令， 打開如圖 22 所示的文件，在單擊 “特征樹欄”下方的“零件特征” ，然 后按 f2 鍵進(jìn)入草圖，點(diǎn)擊“曲線生成 欄”的“曲線投影”命令，根據(jù)提示欄 提示的拾取曲線，選取全部曲線

36、。 3 單擊“特征生成欄”工具條中的 “旋轉(zhuǎn)增料”按鈕，對(duì)零件進(jìn)行實(shí)體造型如圖 2-3 所示，造型結(jié)果見圖 2-4. 圖 2-2 拋物線軸的旋轉(zhuǎn)截面圖 圖 2-4 旋轉(zhuǎn)增料創(chuàng)建軸的主體 圖 2-3 旋轉(zhuǎn)增料 4 螺紋造型 （1）單擊“曲線生成” 菜單中的“公式曲線”命令或單擊“曲線工具”工具條 中的“公式曲線”按鈕，在屏幕中央出現(xiàn)公式曲線對(duì)話框，設(shè)置起始值 0，終止值 90, 螺旋線：x=1.5*t/6.28,y=12.1*（cos（t） ）,z=12.1*（sin（t） ） 、按“確定”按鈕如 圖 2-5 所示。此時(shí)，在界面的左下方系統(tǒng)提示區(qū)顯示“曲線定位點(diǎn)” ，選擇坐標(biāo)原點(diǎn)為 拋物線的定位

37、點(diǎn)。 （2）單擊“幾何變換”菜單中的“平移”命令或單擊“曲線工具條”中的“平移” 按鈕，在左側(cè)選擇“偏移量”dx=-40. 0,dy=0,dz=0。選擇螺紋線并按回車鍵如圖 2-5 所示。 （3）在螺紋線開始處畫一個(gè)類似于螺紋車刀的倒三角形如圖 2-6 所示，然后單擊 “特征生成欄”中的“導(dǎo)動(dòng)除料”按鈕，生成螺紋。實(shí)體造型完成如圖 2-7 所示。 圖 2-5 公式曲線 圖 2-5 螺紋定位 圖 27 造型完成 圖 2-6 螺紋造型 第三章第三章 數(shù)控車削加工工藝數(shù)控車削加工工藝 3.13.1 數(shù)控車削數(shù)控車削 數(shù)控車床是目前使用比較廣泛的數(shù)控機(jī)床，主要用于軸類和盤類回轉(zhuǎn)體工件的加 工，能自動(dòng)完

38、全內(nèi)外圓面、柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并能進(jìn)行切 槽、鉆、擴(kuò)、鉸孔等加工，適合復(fù)雜形狀工件的加工。與常規(guī)車床相比，數(shù)控車床還 適合加工如下工件。 1 輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件 2 精度要求高的零件 3 特殊的螺旋零件 如特大螺距（或?qū)С蹋?、變螺距、等螺距與變螺距或圓柱與圓 錐螺旋面之間作平滑過(guò)渡的螺旋零件，以及高精度的模數(shù)螺旋零件和端面螺旋零件。 4 淬硬工件的加工 在大型模具加工中，有不少尺寸大而形狀復(fù)雜的零件。這些 零件熱處理后的變形量較大，磨削加工困難，可以用陶瓷車刀在數(shù)控機(jī)床上對(duì)淬硬后 的零件進(jìn)行車削加工，以車代磨，提高加工效率。 3.23.2 數(shù)控車

39、削加工數(shù)控車削加工 在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位 置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對(duì)具體零件制定加 工順序時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的 加工順序合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。 （1）加工參數(shù) 1）主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）的直徑來(lái)選擇其 公式為：n=1000v/d 2）進(jìn)給速度的確定。 進(jìn)給速度是主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具工件的材料性質(zhì) 選取。確定進(jìn)給速度的原則： 當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時(shí)，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度

40、。 一般在 100200mm/min 范圍內(nèi)選取。 在切斷、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 2050mm/min 范圍內(nèi)選取 當(dāng)加工精度及表面粗糙度要求高時(shí)，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，一般在 2050mm/min 范圍內(nèi)選取 當(dāng)?shù)谰呖招谐?，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以選擇該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)給定的最高 速進(jìn)給速度 3）背吃刀量。背吃刀量根據(jù)機(jī)床工件和刀具的剛度來(lái)確定，在剛度允許的條件下， 應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)率。為了保 證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般 0.20.5mm （2）切削刀具。正確選擇刀具是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容

41、，通?？紤]機(jī)床的加 工能力、工件的材料、加工面類型、機(jī)床的切削用量、刀具的耐用度、剛度等。數(shù)控 加工刀具有高速、高效的特點(diǎn)，所以要嚴(yán)格選擇。一般情況下應(yīng)首選質(zhì)量好、耐用度 高的；首選以標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的。 （3）加工工藝路線 1）先粗后精。 當(dāng)加工零件精度要求較高時(shí)都要經(jīng)過(guò)粗加工、半徑加工、精加工階段，有的甚至 還要進(jìn)行光整加工階段 2）基準(zhǔn)面先行原則。用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)先加工。 3）先面后孔。 對(duì)于箱體、支架等零件，用平面定位比較穩(wěn)定，而且孔的深度尺寸又是以平面為 基準(zhǔn)的，故應(yīng)先面后孔。 4）先主后次。 先加工主要表面，再加工次要表面。 刀具應(yīng)避免沿零件輪廓的法向切入，而應(yīng)沿著外輪廓曲線延長(zhǎng)線

42、的切向切入，以 免在切入處產(chǎn)生刀具軌跡。要加工的均勻分布的孔時(shí)，欲使走刀路線最短，必須保證 各定為點(diǎn)間路線的總長(zhǎng)最短。切除工件時(shí)也要避免在工件的外輪廓處直接抬刀，要沿 著零件輪廓曲線延長(zhǎng)線的切線逐漸切離工件. 圖 4-1 裝夾方案 第四章第四章 拋物線軸的數(shù)控加工工藝拋物線軸的數(shù)控加工工藝 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，要把被加工的全部工藝過(guò)程、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)編 制成程序，并以數(shù)字信息的形式記錄在控制介質(zhì)（如穿孔紙帶，磁盤等）上，用它控 制機(jī)床加工。由此可見，數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝在原則上基本相同， 但數(shù)控加工的整個(gè)過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的，因而又有其特點(diǎn)。 （1）工序的內(nèi)容復(fù)雜。 這是由于

43、數(shù)控機(jī)床比普通機(jī)床價(jià)格貴，若只加工簡(jiǎn)單工序在經(jīng)濟(jì)上不合算，所以 在數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的工序，甚至在普通機(jī)床上難以完成的工序。 （2）工步的安排更為詳盡。 這是因?yàn)樵谄胀C(jī)床的加工工藝中不必考慮的問題，如工序內(nèi)工步的安排、對(duì)刀 點(diǎn)、換刀點(diǎn)及加工路線的確定等問題，在編制數(shù)控機(jī)床加工工藝時(shí)卻不能忽略。 4.14.1 分析分析零件圖樣零件圖樣 1 該零件是一個(gè)軸類零件，其表面有圓柱面、圓弧面、螺紋面、槽等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 合理，尺寸完整，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為右端面，零件圖如 2-1 所示。 2 48、36、30 的圓柱面尺寸精度要求較高，為保證表面的尺寸精度。 3 橢圓軸零件沒有表面粗超度要求。 4 根據(jù)加工參

44、數(shù)設(shè)定毛坯尺寸：直徑為 50mm，長(zhǎng)度為 125mm。 4.24.2 加工工藝分析加工工藝分析 程序編制人員在進(jìn)行工藝分析時(shí)，應(yīng)該根據(jù)被加工零件的材料、輪廓形狀、加工 精度等選用合適的數(shù)控機(jī)床，然后制定加工方案，并確定零件的加工順序，以及各工 序所用刀具、夾具和切削用量等，力求高效率地 加工出合格的零件。 4.2.14.2.1 確定裝夾方案、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)、確定裝夾方案、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)、 加工起始點(diǎn)、換刀點(diǎn)加工起始點(diǎn)、換刀點(diǎn) （1）根據(jù)零件類型，選用三爪卡盤加持毛 坯，由于零件長(zhǎng)徑比不大所以未使用頂尖等其它 夾具如圖 4-1 所示。 （2）根據(jù)零件圖確定毛坯件軸線和左側(cè)端面(設(shè)計(jì)基準(zhǔn))

45、為定位基準(zhǔn)。 （3）根據(jù)零件類型和選擇原則設(shè)定零件最右端中心點(diǎn)為編程原點(diǎn)。 （4）根據(jù)零件選擇加工起始點(diǎn)為右端面中心點(diǎn)。 （5）根據(jù)機(jī)床和毛坯尺寸選擇進(jìn)退刀點(diǎn)為：x=50，z=50。 （以零件最右端中心點(diǎn) 為編程原點(diǎn)） 4.2.24.2.2 制定加工方案加工路線制定加工方案加工路線 1選擇數(shù)控機(jī)床及數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控機(jī)床通過(guò)以下幾個(gè)方面分析： (1) 根據(jù)所需要的加工零件選擇 (2) 根據(jù)零件的工藝范圍進(jìn)行選擇； (3) 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的規(guī)格進(jìn)行選擇； (4) 根據(jù)機(jī)床的精度進(jìn)行選擇； (5) 根據(jù)機(jī)床選擇功能及附件進(jìn)行選擇。 根據(jù)以上幾個(gè)方面和所學(xué)知識(shí)選用 fanuc 0i 系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床（平床

46、身前置刀 架） ， 2制定加工方案及加工路線 該零件表面由外圓柱面、拋物線弧、槽、倒角及螺紋等組成?？紤]表面粗糙度， 用三爪自定心卡盤定心夾緊右側(cè)。加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定.即先從 右（圓?。┨幍阶筮M(jìn)行粗車端面、粗車外輪廓、粗車內(nèi)凹圓弧、然后精車、車槽、車 螺紋、最后車斷。 4.2.34.2.3 選擇刀具選擇刀具 依據(jù)加工表面的形狀、尺寸、加工性質(zhì)等選擇每個(gè)表面的每個(gè)工步所用的刀具的 材料、類型和規(guī)格制定：粗車外圓選用 90外圓車刀，因零件表面有內(nèi)凹圓弧，且測(cè) 得干涉后角為 43 度，為防止與工件輪廓干涉，取副偏角 kr=45 度。精車選用主偏角 為 90 度外圓車刀，且干涉后角

47、為 45 度。車槽選用刀寬為 5 切槽刀。車螺紋采用 60 度 外螺紋車刀。所選刀具全部為硬質(zhì)合金刀具。 4.2.44.2.4確定加工參數(shù)確定加工參數(shù) 毛坯為 45#鋼，刀具全部為硬質(zhì)合金刀具。 1 確定背吃刀量 背吃刀量是已加工表面和待加工表面之間的垂直距離，其單位為 mm。 該零件粗車循環(huán)時(shí)取背吃刀量 3mm，精車時(shí) 0.25mm。 2 確定進(jìn)給速度 先選取進(jìn)給量，查參考資料4知，粗車時(shí)選取進(jìn)給量 f=0.4mm/r，精車時(shí)選取 f=0.15mm/r，切槽時(shí)選取進(jìn)給量 f=0.2mm/r，切斷時(shí)選取進(jìn)給量 f=0.4mm/r，車螺紋的 進(jìn)給量等于螺紋導(dǎo)程，短距離空行程的進(jìn)給速度取 vf=3

48、00mm/min. 3 確定主軸轉(zhuǎn)速 1） 車直線和圓弧輪廓時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速，查表取粗車的切削速度 vc=90m/min，精車 的切削速度 vc=120m/min,切槽的切削速度 vc=70m/min，切斷的切削速度 vc=90m/min， 根據(jù)坯件直徑（精車時(shí)取平均值） ，利用式 vc=3.14dn/1000 計(jì)算，并結(jié)合說(shuō)明書選取， 粗車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 n=500r/min,精車時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 n=700r/min。切槽時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 n=300r/min, 切斷時(shí)主軸轉(zhuǎn)速 n=500r/min。 2） 車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速，用式 n1200/p k 計(jì)算取主軸轉(zhuǎn)速 n=320r/min。 4.2.54.2

49、.5數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡片 整理得到加工工序卡，如表 4-1 所示 表 4-1 數(shù)控加工工序卡片 序 號(hào) 刀 號(hào) 名稱刀位加 工 內(nèi) 容 切削速度 mm/min 背吃 刀量 (mm) 主軸 轉(zhuǎn)速 r/min 進(jìn)給 速度 mm/r 1t1 外圓粗 車車刀 1 粗車端面和外圓 留 0.3mm 余量 9025000.4 2t1 外圓精 車車刀 1 精車端面和外圓 至尺寸 1200.257000.2 3t2切槽刀2切外圓槽7023000.2 5t3螺紋刀3車外螺紋700.13201.5 6t2切槽刀2切斷 9025000.4 第五章第五章 拋物線軸的自動(dòng)編程拋物線軸的自動(dòng)編程 自動(dòng)編程（au

50、tomatic programing）即：計(jì)算機(jī)輔助編程（computer aided programing） 。使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)控機(jī)床程序編制工作，即由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì) 算，編寫零件加工程序單，自動(dòng)地打印輸出加工程序單，并將程序記錄到穿孔紙帶上 或其他的數(shù)控介質(zhì)上。 5.15.1 數(shù)控車床編程概述數(shù)控車床編程概述 1 數(shù)控加工程序的格式與組成 （1）程序結(jié)構(gòu) 程序段是可作為一個(gè)單位來(lái)處理的連續(xù)的字組，它實(shí)際是數(shù)控加工程序中的一段 程序。零件加工程序的主體由若干個(gè)程序段組成。多數(shù)程序段是用來(lái)指令機(jī)床完成或 執(zhí)行某一動(dòng)作。程序段是由尺寸字、非尺寸字和程序段結(jié)束指令構(gòu)成。在書寫和打印 時(shí)，每

51、個(gè)程序段一般占一行，在屏幕顯示程序時(shí)也是如此。 （2）程序格式 常規(guī)加工程序由開始符(單列一段)、程序名(單列一段)、程序主體和程序結(jié)束指 令(一般單列一段)組成。程序的最后還有一個(gè)程序結(jié)束符。程序開始符與程序結(jié)束符 是同一個(gè)字符：在 iso 代碼中是%，在 eia 代碼中是 er。程序結(jié)束指令可用 m02(程序 結(jié)來(lái))或 m30（紙帶結(jié)束） 。現(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床一般都使用存儲(chǔ)式的程序運(yùn)行，此時(shí) m02 與 m30 的共同點(diǎn)是:在完成了所在程序段其它所有指令之后，用以停止主軸、冷卻液和 進(jìn)給，并使控制系統(tǒng)復(fù)位。m02 與 m30 在有些機(jī)床(系統(tǒng))上使用時(shí)是完全等效的，而在 另一些機(jī)床(系統(tǒng))上使

52、用有如下不同：用 m02 結(jié)束程序場(chǎng)合，自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)停 在程序結(jié)束處；而用 m3o 結(jié)束程序運(yùn)行場(chǎng)合，自動(dòng)運(yùn)行結(jié)束后光標(biāo)和屏幕顯示能自動(dòng) 返回到程序開頭處，一按啟動(dòng)鈕就可以再次運(yùn)行程序。雖然 m02 與 m30 允許與其它程 序字合用一個(gè)程序段，但最好還是將其單列一段，或者只與順序號(hào)共用一個(gè)程序段。 程序名位于程序主體之前、程序開始符之后，它一般獨(dú)占一行。程序名有兩種形 式:一種是以規(guī)定的英文字(多用 o)打頭、后面緊跟若干位數(shù)字組成。數(shù)字的最多允許 位數(shù)由說(shuō)明書規(guī)定，常見的是兩位和四位兩種。這種形式的程序名也可稱作程序號(hào)。 另一種形式是，程序名由英文字、數(shù)字或英文、數(shù)字混合組成，中間還

53、可以加入“ ”號(hào)。這種形式使用戶命名程序比較靈活，這就給使用、存儲(chǔ)和檢索等帶來(lái)很大方便。 程序名用哪種形式是由數(shù)控系統(tǒng)決定的。 （3）程序段格式 程序段中字、字符和數(shù)據(jù)的安排形式的規(guī)則稱為程序段格式(blockformat)。目前 國(guó)內(nèi)外都廣泛采用字地址可變程序段格式，又稱為字地址格式。在這種格式中，程序 字長(zhǎng)是不固定的，程序字的個(gè)數(shù)也是可變的，絕大多數(shù)數(shù)控系統(tǒng)允許程序字的順序是 任意排列的，故屬于可變程序段格式。但是，在大多數(shù)場(chǎng)合，為了書寫、輸入、檢查 和校對(duì)的方便，程序字在程序段中習(xí)慣按一定的順序排列。 數(shù)控機(jī)床的編程說(shuō)明書中用詳細(xì)格式來(lái)分類規(guī)定程序編制的細(xì)節(jié)：程序編制所用 字符、程序段中

54、程序字的順序及字長(zhǎng)等。 2 數(shù)控機(jī)床的有關(guān)功能 （1）自動(dòng)化程度與生產(chǎn)效率高； （2）加工警告且質(zhì)量穩(wěn)定； （3）廣泛的適應(yīng)性和較大的柔性加工； （4）減輕工作強(qiáng)度，改善工作環(huán)境； （5）有利于現(xiàn)代化的生產(chǎn)管理。 3 數(shù)控機(jī)床的編程規(guī)則 數(shù)控加工是按照事先編譯好的程序運(yùn)行的。組成這些程序的代碼格式目前有兩種： iso 格式和 eia 格式。我國(guó)采用的是 iso 格式，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)大多提供了一定的 編程能力，如具有循環(huán)調(diào)用、函數(shù)、條件判斷功能。這些功能是直接使用國(guó)際通用的 g 代碼編程，有些則需要使用系統(tǒng)提供的專用語(yǔ)言編程。 國(guó)際通用的 g 代碼具有包括 g 指令和 m 指令等。在正常走到

55、加工之前，需要定義 某些輔助項(xiàng)。首先要確定是俺絕對(duì)坐標(biāo)編程還是按相對(duì)坐標(biāo)編程。在即床的允許的情 況下，手工編程經(jīng)常使用混合編程方式。 （1）絕對(duì)坐標(biāo)與相對(duì)坐標(biāo)編程指令（g90、g91） （2）設(shè)定坐標(biāo)系指令（g54、g55、g56、g57 等） 對(duì)于大多數(shù)機(jī)床可以設(shè)置多個(gè)工件坐標(biāo)系。 （3）刀具調(diào)用指令 一般用 t 指令作為刀具調(diào)用指令。 4caxa 數(shù)控車簡(jiǎn)介 caxa 數(shù)控車是在全新的數(shù)控加工平臺(tái)上開發(fā)的數(shù)控車床加工編程和二維圖形設(shè)計(jì) 軟件。具有 cad 軟件的強(qiáng)大繪圖功能和完善的外部數(shù)據(jù)接口，可以繪制任意復(fù)雜的圖 形，可通過(guò) dxf、iges 等數(shù)據(jù)接口與其它系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。caxa 數(shù)控

56、車具有功能強(qiáng)大， 使用簡(jiǎn)單的軌跡生成及通用后置處理功能。該軟件提供了功能強(qiáng)大、使用簡(jiǎn)潔的軌跡 生成手段，可按加工要求生成各種復(fù)雜圖形的加工軌跡。通用的后置處理模塊使 caxa 數(shù)控車可以滿足各種機(jī)床的代碼格式，可輸出 g 代碼，并可對(duì)生成的代碼進(jìn)行校驗(yàn)及 加工仿真。 5.25.2 拋物線軸加工拋物線軸加工 1 如圖 5-1 為被加工零件輪廓圖 該零件表面由外圓柱面、拋物線弧、槽、倒角及螺紋等組成?？紤]表面粗糙度， 用三爪自定心卡盤定心夾緊右側(cè)。加工順序按由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定.即先從 左（圓?。┨幍接疫M(jìn)行粗車、然后精車、車外槽、車螺紋、最后車斷。 5.2.15.2.1 加工前的準(zhǔn)備工作加

57、工前的準(zhǔn)備工作 零件加工前的準(zhǔn)備工作相當(dāng)重要。 1 定義毛坯 將毛坯定義為長(zhǎng) 125mm,直徑 50mm 的 45#鋼。 2 設(shè)定加工刀具 粗車外圓選用 90外圓車刀，因零 件表面有內(nèi)凹圓弧，且測(cè)得干涉后角為 43 度，為防止與工件輪廓干涉，取副偏 角 kr=45 度。精車選用主偏角為 90 度 外圓車刀，且干涉后角為 45 度。車槽選 用刀寬為 5 切槽刀。車螺紋采用 60 度外 螺紋車刀。 3 后置設(shè)置 編程方式絕對(duì)、代碼是否優(yōu)、坐標(biāo) 輸出格式為小數(shù)、機(jī)床分辯率為 1000、 輸出到小數(shù)點(diǎn)后 3 位、圓心坐標(biāo)、圓心 相對(duì)起點(diǎn)、x 值表示直徑如圖 5-2 所示。 程序說(shuō)明： o $post_

58、code ; 圖 5-1 被加工零件輪廓圖 圖 5-2 后置設(shè)置 程序頭： $g90 $ $wcoord $ $change_tool $tool_no $comp_no $ $spn_cw $ $cool_on $ $spn_f $spn_speed $g0 $ $coord_y $ $coord_x 換刀： $change_tool $tool_no $comp_no $ $spn_f $spn_speed $ $spn_cw 程序尾： $pro_stop 機(jī)床設(shè)置見圖 5-3 4 設(shè)定加工范圍 加工范圍即零件外表面。 5.2.25.2.2 粗加工粗加工 輪廓粗車是實(shí)現(xiàn)對(duì)工件外輪廓內(nèi)輪廓和

59、端面的粗車加工，用來(lái)快速清除毛坯的多 余部分。 圖 5-3 機(jī)床設(shè) 置 單擊主菜單的加工輪廓粗車，系統(tǒng)彈出粗車參數(shù)表對(duì)話框如圖 5-4 和圖 5-5 所 示，根據(jù)實(shí)際情況，填寫需要的加工參數(shù)，填寫完畢后單擊確定按鈕。根據(jù)系統(tǒng)提示， 拾取被加工工件表面輪廓，拾取完畢后單擊鼠標(biāo)右 鍵，系統(tǒng)提示拾取定義毛坯輪廓，拾取完后點(diǎn)鼠標(biāo) 右鍵，此時(shí)系統(tǒng)顯示輸入進(jìn)退刀點(diǎn)，根據(jù)要求點(diǎn)擊 鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)生成輪廓粗車的刀具運(yùn)動(dòng) 軌跡如圖 5-6 所示。 5.2.35.2.3 精加工精加工 輪廓精車是實(shí)現(xiàn)對(duì)工件外輪廓，內(nèi)輪廓和端面 的的精車加工，用來(lái)保證零件的尺寸精度和表面粗 糙度等。 單擊主菜單的加工輪廓精車

60、，系統(tǒng)彈出精車 圖 5-4 粗車端面圖 5-5 粗車外輪廓 圖 5-7 精車 輪廓 圖 5-6 粗加工軌跡 參數(shù)表對(duì)話框如圖 5-7 所示，根據(jù)實(shí)際情況，填寫需要的加工參數(shù)，填寫完畢后單擊 確定按鈕。根據(jù)系統(tǒng)提示，拾取被加工工件表面輪廓，拾取完畢后單擊鼠標(biāo)右鍵， （由 于在粗車時(shí)已經(jīng)拾取了定義毛坯輪廓，精車時(shí)就不需要在拾取了）此時(shí)系統(tǒng)顯示輸入 進(jìn)退刀點(diǎn)，根據(jù)要求點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)生成輪廓精車的刀具運(yùn)動(dòng)軌跡如圖 5-8 所示。 5.2.45.2.4 車槽車槽 車槽參數(shù)及軌跡如圖 5-9、5-10 所示 圖 5-8 精加工軌跡 圖 5-9 車槽參數(shù)設(shè)置 5.2.55.2.5 螺紋加工螺紋加