数控技术专业毕业设计.doc

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1、 毕 业 设 计 论 文 加工中心的基本加工方法及编程 专专 业：业： 数 控 技 术 班班 级：级： 06大专数控设备班 学学 号：号： 0623506155 姓姓 名：名： 于 朋 导师姓名导师姓名: 卞 洪 元 2010年11月 摘 要 立足国内实际，加速发展具有较强竞争能力的国产高精度数控机床，不断扩大市场占有率， 逐步收复失地，便成为我国数控机床研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。 为完成这一任务，必须攻克若干关键技术，本次毕业设计课题主要从数控机床的定义和特 点、典型零件的工艺分析和零件的加工以及总结和参考文献几部分组成。但其中最关键的一项 就是典型零件的加工工艺分析。它本次毕

2、业设计课题的主题部分，它关系本次毕业设计任务的 成功与否。因此，我将几年内在学校所学的科目一一复习，从数控机床到加工编程到质量分析 进行了系统研究，并以此为基础加强本次毕业设计课题的可研究性和可探讨性。 关键词：加工中心、FANUC、孔、圆弧、直线 目 录 摘 要 2 目 录 3 第一章 数控机床4 1.1 本课题研究的意义 4 1.2 数控机床的发展现状12 1.3 本课题研究的目标15 1.4 完成本课题的可行性分析 15 1.5 数控编程的方法15 1.6 系统设备的选择16 第二章 典型零件的工艺分析19 2.1 零件图分析19 2.2 零件的基本结构分析 19 2.3 零件的加工工艺

3、路线 20 第三章 零件的加工21 3.1 零件的加工工艺路线 21 3.2 毛坯及材料分析21 3.3 相关基点的计算22 3.4 零件的加工工艺过程 24 3.5 刀具卡片25 3.6 FANUC 数控参考程序25 第四章 总 结26 参考文献27 第一章 数控机床 1.1 本课题研究的意义 数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在 国家基础业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自 动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用， 给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数 控机床是现

4、代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结 合发展的结果。现代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立 在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。 数控技术实践教学作为整个教学体系的一个重要环节,是连接知识与实践,实践 与创新的重要桥梁,是培养学生数控技术综合能力的主要途径.本文结合我校的实际, 对数控技术实验、实训教学从人才培养的定位,实验设备、软件的配置,实践教学内 容安排、方法改革到整个过程的规范化管理做了有益的探索,对于提高数控技术实践 教学效果,培养合格的机电类数控技术人才具有重要的意义。 必须狠抓

5、根本，坚持“以人为本”，加速提高人员素质、培养各种专家人才， 从根本上改变目前低效、落後的状态。人是一切事业成败的根本，层层都要重视 “培才、选才、用才”，建立学习型企业，树立企业文化，加速培育新人，培训在 职人员，建立师徒相传制度，举办各种技术讲座、训练班和专题讨论会，甚至聘请 外国专家、顾问等，尽力提高数控。 本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。 并通过一定的实例详细的介绍了数控加工工艺的分析方法。 1.1.1 数控机床的概述 数控技术，简称数控（Numerical ControlNC），是利用数字化信息对机械运 动及加工过程进行控制的一种方法。由于现代数

6、控都采用了计算机进行控制，因此， 也可以称为计算机数控（Computerized Numerical ControlCNC）。 为了对机械运动及加工过程进行数字化信息控制，必须具备相应的硬件和软件。 用来实现数字化信息控制的硬件和软件的整体成为数控系统（Numerical Control System），数控系统的核心是数控装置（Numerical Controller）。 采用数控技术进行控制的机床，称为数控机床（NC 机床）。它是一种综合应用 了计算机技术、自动控制技术、精密测量技术和机床设计等先进技术的典型机电一 体化产品，是现代制造技术的基础。控制机床也是数控技术应用最早、最广泛的领

7、域，因此，数控机床的水平代表了当前数控技术的性能、水平和发展方向。 随着科技发展，为了适应市场需求多变的形势，对现代制造业来说，不仅需要 发展车间制造过程的自动化，而且要实现从市场预测、生产决策、产品设计、产品 制造直到产品销售的全面自动化。将这些要求综合、构成的完整的生产制造系统， 称为计算机集成制造系统（Computer Integrated Manufacturing System-CIMS）。 CIMS 将一个更长的生产、经营活动进行了有机的集成，实现了更高效益、更高柔性 的智能化生产，是当今自动化制造技术发展的最高阶段。在 CIMS 中，不仅是生产设 备的集成，更主要的是以信息为特征

8、的技术集成和功能集成。计算机是集成的工具， 计算机辅助的自动化单元技术是集成的基础，信息和数据的交换及共享是集成的桥 梁，最终形成的产品，可以看成是信息和数据的物质体现。 在数控机床的早期产品中，数控装置是专用的。近年来，数控装置中的逻辑电 路已被计算机所取代，因而实现了控制多样化和多功能化。从复台化技术的观点来 看，增强控制功能，使得操作机床自动化，不是最终目的。控制功能应达到晟佳控 制和自适应控制，为此应增加诊断功能。通过传感器反馈，实现加工智能化，并保 证系统的可靠性。 1.1.2 数控机床组成 1、输入输出装置 CNC 装置是 CNC 系统的核心，由中央处理单元（CPU ）、存储器、各

9、种 110 接 口及外围逻辑电路等组成，其主要作用是对翰入的数控程序及有关数据进行存储与 处理，通过擂补运算等，形成运动轨迹指令，控制伺服单元和驱动装且实现刀具 与工件的相对运动。对于离散的开关控制最，可以通过可编程逻辑控制器实现对机 床电器的逻辑控制。CNC 装里有单 CPU 和多 CPU 两种基本结构形式，随着 CPU 性 能的不断提离，CNC 装置的功能越来越丰富，性能越来越高，除了上述基本控制功 能外，还有图形功能、通讯功能、诊断功能、生产统计和管理功能等。 2、数控机床操作面板 数控机床的操作是通过人机操作面板实现的，人机操作面板由数控面板和机床 面板组成。 数控面板是数控系统的操作

10、面板，由显示器和手动数据翰入（Manual Data Input ，简称 MDI ）健盘组成，又称为 MDI 面板。显示器的下部常设有菜单选择健， 用于选择菜单。键盘除各种符号键、数字健和功能键外，还可以设置用户定义键等。 操作人员可以通过键盘和显示器，实现系统管理，对数控程序及有关数据进行输入、 存储和编辑修改。在加工中，屏幕可以动态地显示系统状态和故障诊断报苦等。此 外，数控程序及数据还可以通过磁盘或通讯接口输入。机床操作面板主要用于手动 方式下对机床的操作，以及自动方式下对机床的操作或干预。其上有各种按钮与选 择开关，用于机床及辅助装置的启停、加工方式选择、速度倍率选择等；还有数码 管及

11、信号显示等。中、小型数控机床的操作面板常和数控面板做成一个整体，但二 者之间有明显界限。数控系统的通讯接口，如串行接口，常设置在机床操作面板上。 3、可编程逻辑控制器 可编程逻辑控制器（Programmable Logical Controller ，简称 PLC ）也是一 种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，又称为可编程控制器（Programmable Controller ，简称 PC ）或可编程机床控制器（Programmable Machine Controller，简称 PMC ) ，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制，如机床 启停、工件装夹、刀具更换、冷却液开关等辅助动作

12、。PI 刀还接受机床操作面板的 指令：一方面直接控制机床的动作；另一方面将有关指令送往 CNC ，用于加工过程 控制。CNC 系统中的 PLC 有内置型和独立型。内置型 PLC 与 CNC 是综合在一起设 计的，又称集成型，是 CNC 的一部分；独立型 PLC 由独立的专业厂生产，又称外装 型。 4、伺服系统 由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机 床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。 对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件 移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个

13、机床 的性能主要取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。 脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉冲当量为 0.001mm/脉冲。 5、位置反馈系统（检测反馈系统） 伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构(工作台)的位移反馈。包括 光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。（作业：让同学们网上查找反馈元件， 下节课用 5 分钟自述所查内容） 反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置 与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。 反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。 6、主轴驱动系统 数控机床的主轴驱动与进给驱动的区别很大

14、，电机轴出功率较大，一般应为 2.2kw 至 250kw ；进给电机一般是恒转矩调速，而主电机除了有较大范围的恒转矩 调速外，还要有较大范闲的恒功率调速；对于数控车床，为了能够加工螺纹和实现 恒线速控制，要求主轴和进给驱动能同步控制；对于加工中心，还要求主轴进行高 精度准停和分度功能。因此，中、高档数控机床的主轴驱动都采用电机无级调速或 伺服驱动，经济型数控机床的主传动系统与普通机床类似，仍需要手工机械变速， CNC 系统仅对主轴进行简单的启动或停止控制。 7、机床本体 1) 主运动部件 2) 进给部件（工作台、刀架） 3) 基础支承件（床身、立柱等） 4) 辅助部分，如液压、气动、冷却和润滑

15、部分等 5) 储备刀具的刀库，自动换刀装置(ATC) 对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件， 数控机床机械部件的组成与普通机床相似，但传动结构要求更为简单，在精度、刚 度、抗震性等方面要求更高，而且其传动和变速系统更便于实现自动化扩 1.1.3 数控机床的特点 1.数控机床的结构特点 （1）由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的 传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀 架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。 （2）多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令 作无级

16、变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在一般 还要通过一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使这样，床头箱内的结构已比传统 车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与控制系统的高精 度控制相匹配，以便适应高精度的加工。 （3）数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚 珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀 承，它的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选 配的，最好在轴承出厂时就是成对的。 （4）为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。 （5）由于数控机床

17、的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导 轨也要求耐磨性好。数控车床一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较 长，其使用寿命也可延长许多。 （6）数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时一般都处 于全封闭或半封闭状态。 （7）数控车床一般还配有自动排屑装置。 2.数控机床的加工特点 （1）适应性强。 适应性即所谓的柔性，是指数控机床随生产对象变化而变化的适应能力。在数 控机床上改变加工零件时，只需重新编制程序，输入新的程序后就能实现对新的零 件的加工；而不需改变机械部分和控制部分的硬件，且生产过程是自动完成的。这 就为复杂结构零件的单件、小批量生产以及试制新产

18、品提供了极大的方便。适应性 强是数控机床最突出的优点，也是数控机床得以生产和迅速发展的主要原因。 （2）精度高，质量稳定。 数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的，一般情况下工作过程不需要人 工干预，这就消除了操作者人为产生的误差。在设计制造数控机床时，采取了许多 措施，使数控机床的机械部分达到了较高的精度和刚度。数控机床工作台的移动当 量普遍达到了 0.010.0001mm，而且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可 由数控装置进行补偿，高 档数控机床采用光栅尺进行工作台移动的闭环控制。数控 机床的加工精度由过去的0.01 mm 提高到0.005mm 甚至更高。定位精度九十年代 初中期已

19、达到0.002mm0.005mm。此外，数控机床的传动系统与机床结构都具 有很高的刚度和热稳定性。通过补偿技术，数控机床可获得比本身精度更高的加工 精度。尤其提高了同一批零件生产的一致性，产品合格率高，加工质量稳定。 （3）生产效率高。 零件加工所需的时间主要包括机动时间和辅助时间两部分。数控机床主轴的转 速和进给量的变化范围比普通机床大，因此数控机床每一道工序都可选用最有利的 切削用量。由于数控机床结构刚性好，因此允许进行大切削用量的强力切削，这就 提高了数控机床的切削效率，节省了机动时间。数控机床的移动部件空行程运动速 度快，工件装夹时间短，刀具可自动更换，辅助时间比一般机床大为减少。 数

20、控机床更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床，节省了零件安装调整时 间。数控机床加工质量稳定，一般只作首件检验和工序间关键尺寸的抽样检验，因 此节省了停机检验时间。在加工中心机床上加工时，一台机床实现了多道工序的连 续加工，生产效率的提高更为显著。 （4）能实现复杂的运动。 普通机床难以实现或无法实现轨迹为三次以上的曲线或曲面的运动，如螺旋桨、 汽轮机叶片之类的空间曲面；而数控机床则可实现几乎是任意轨迹的运动和加工任 何形状的空间曲面，适应于复杂异形零件的加工。 （5）良好的经济效益。 数控机床虽然设备昂贵，加工时分摊到每个零件上的设备折旧费较高。但在单 件、小批量生产的情况下，使用数控机床加

21、工可节省划线工时，减少调整、加工和 检验时间，节省直接生产费用。数控机床加工零件一般不需制作专用夹具，节省了 工艺装备费用。数控机床加工精度稳定，减少了废品率，使生产成本进一步下降。 此外，数控机床可实现一机多用，节省厂房面积和建厂投资。因此使用数控机床可 获得良好的经济效益。 （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、传递信息特别是在数控机床上使用计 算机控制，为计算机辅助设计、制造以及管理一体化奠定了基础。 1.1.4 研究数控技术的意义 不管是什么公司的数控系统都有大量的参数，如日本的 FANUC 公司 6T-B 系统就 有 294 项参数。有的一项参数又有八位

22、，粗略计算起来一套 CNC 系统配置的数控机 床就有近千个参数要设定。这些参数设置正确与否直接影响数控机床的使用和其性 能的发挥。特别是用户能充分掌握和熟悉这些参数，将会使一台数控机床的使用和 性能发挥上升到一个新的水平。 实践证明充分的了解参数的含义会给数控机床的故障诊断和维修带来很大的方 便，会大大减少故障诊断的时间，提高机床的利用率。同时，一台数控机床的参数 设置还是了解 CNC 系统软件设计指导思想的窗口，也是衡量机床品质的参考数据。 在条件允许的情况下，参数的修改还可以开发 CNC 系统某些在数控机床订购时没有 表现出来的功能，对二次开发会有一定的帮助。 因此，无论是那一型号的 CN

23、C 系统，了解和掌握参数的含义都是非常重要的。 另外，还有一点要说明的是，数控机床的制造厂在机床出厂时就会把相关的参 数设置正确、完全，同时还给用户一份与机床设置完全符合的参数表。然而，目前 这一点却做的不尽如人意，参数表与参数设置不符的现象时有发生，给日后数控机 床的故障诊断带来很大的麻烦。对原始数据和原始设置没有把握，在鼓掌中就很难 下决心来确定故障产生的原因，无论是对用户和维修者本人都带来不良的影响。因 此，在购置数控机床验收时，应把随机所带的参数与机床上的实际设置进行校对， 在制造厂的服务人员没有离开之前落实此项工作，资料首先要齐全、正确，有不懂 的尽管发问，搞清参数的含义，为将来故障

24、诊断扫除障碍。 数控机床在出厂前，已将所采用的 CNC 系统设置了许多初始参数来配合、适应 相配套的每台数控机床的具体情况，部分参数还需要调试来确定。这些具体参数的 参数表或参数纸带应该交付给用户。在数控维修中，有时要利用机床某些参数调整 机床，有些参数要根据机床的运行状态进行必要的修正，所以维修人员要熟悉机床 参数。以日本 FANUC 公司的 10、11、12 系统为例，在软件方面共设有 26 个大类的 机床参数。它们是：与设定有关的参数、定时器参数、与控制器有关的参数、坐标 系参数、进给速度参数、加/减速成控制参数、伺服参数、DI/DO（数据输入输出） 参数，CRT/MDI 及逻辑参数、程

25、序参数、I/O 接口参数、刀具偏移参数、固定循环参 数、缩放及坐标旋转参数、自动拐角倍率参数、单放向定位参数、用户宏程序、跳 步信号输入功能、刀具自动偏移及刀具长度自动测量，刀具寿命管理、维修等有关 的参数。用户买到机床后，首先应将这份参数表复制存档。一份存放在机床的文件 箱内，供操作者或维修人员在使用和维修机床时参考。另一份存入机床的档案中。 这些参数设定的正确与否将直接影响到机床的正常工作及机床性能充分发挥。维修 人员必须了解和掌握这些参数，并将整机参数的初始设定记录在案，妥善保存，以 便维修时使用。 1.2 数控机床的发展现状 以数字化为特征数控机床是柔性化制造系统和敏捷化制造系统的基础

26、装备，它 的总的发展趋势是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重 工艺适用性和经济性。具体可归纳为下列八个方面： 1持续地提高经济加工精度从 1950 年至 2000 年的 50 年内加工精度提升 100 倍左右，即加工精度平均每 8 年提高 1 倍，当前的普通加工精度已达到上世纪 50 年 代的精密加工水平。 以加工中心加工典型件的尺寸精度和形位精度为例对比国内外的水平，国内大 致为 0.0080.010mm，而国际先进水平为 0.0020.003mm，按上述统计规律分析差 距约为 15 年左右； 2推进全面高速化实现高效制造 在刀具材料和刀具结构不断发展的支持下，切削速度

27、不断地提高。在实际生产 中，车、铣 45 号钢由 1950 年的 80100m/min，至 2000 年普遍达到 500600m/min，50 年内切削速度提高了 5 倍。高速化加工另一个特点是大多从单 一的高速切削发展至全面高速化，不仅要缩短切削时间，也要力求降低辅助时间和 技术准备时间。 3复合加工机床促进新一代高效机床的形成复合机床的含义是在一台机床上实 现或尽可能完成从毛坯至成品的全部加工。复合机床根据其结构特点，可以分为工 艺复合型和工序复合型两类。 （1）工艺复合型为跨加工类别的复合机床，包括不同加工方法和工艺的复合， 如车铣中心、铣车中心、激光铣削加工机床、冲压与激光切割复合、金

28、属烧结与镜 面切削复合等； （2）工序复合型应用刀具（铣头）自动交换装置、主轴立卧转换头、双摆铣头、 多主轴头和多回转刀架等配置，增加工件在一次安装下的加工工序数，如多面多轴 联动加工的复合机床和主副双主轴车削中心等； 复合数控机床具有良好的工艺适用性，避免了在制品的储存和传输等环节，有 力地支持了准时制造（JIT），因此对它的研发已被给予了极大的关注。 4工艺适用性的专门化数控机床正不断涌现 通过对机床布局和结构的创新，使对不同类型的零件加工具有最佳的适用,避免 一方面出现不能发挥最佳性能,另一方面又存在功能冗余的现象。 要解决品种多样化与经济性的矛盾，这就要对机床的模块化设计提出更高的要

29、求。近年来对并联机构机床和混联机构机床的研究，以及对可重构机床 （Reconfigurable Machine Tools，简称 RMT）技术的探索，反映了对制造装备能 更方便地实现个性化、多样化发展的一个追求。 5智能化和集成化成为数字化制造的重要支撑技术 信息技术的发展及其与传统机床的相融合，使机床朝着数字化、集成化和智能 化的方向发展。数字化制造装备、数字化生产线、数字化工厂的应用空间将越来越 大；而采用智能技术来实现多信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制、 误差补偿智能控制、复杂曲面加工运动轨迹优化控制、故障自诊断和智能维护以及 信息集成等功能，将大大提升成形和加工精度、提高制

30、造效率。 6发展适应敏捷制造和网络化分布式的制造系统 回顾近 10 年来制造系统的发展历程，基本上遵循以下两个方向：增强制造系统 的智能化和自治管理功能，以提高 FMC/FMS 的快速响应能力；发展兼顾柔性、高效、 低成本和高质量且便于重构的新型制造系统以适应不确定性的市场环境。 这类制造系统称为快速重组制造系统（RRMS）或可重构制造系统（RMS）。其原理为 通过对制造系统中的设备配置的调整或更换设备上的功能模块来迅速构成适应新产 品生产的制造系统。这就要求设备和系统不仅软件具有开放性，而且硬件也要有开 放性成为功能可重构的机床，即如前面提到的可重构机床（RMT）。 7向大型化和微小化两极发

31、展 能源装备的大型化及航空航天事业等的发展，需要重型立式卧式加工中心和铣 车中心。 超精密加工技术和微纳米技术是 21 世纪的战略高技术，正在形成一个产业。需 发展能适应微小型尺寸结构和微纳米加工精度的新型制造工艺和装备。 航空航天、IT 和国防高新技术的需求推进了超精加工技术及设备的发展。上世 纪 60 年代，美国开发出第一台商品化超精密机床，其加工尺寸精度为0.8m；70 年代英国克兰菲尔德精密工程研究所批量生产的超精密车床加工的面形精度优于 0.1m；80 年代美国 LLL 实验室和 Y-12 工厂合作生产的大型超精密金刚石车床的 加工平面形度达 0.0125m，最大加工直径为 2100

32、mm。加工技术总的发展趋势是： 加工精度不断提高，加工尺寸不断增加，加工方法多样化。由于晶片和光学镜片等 硬脆材料加工的需要，超精密磨削和研抛以及非机械能的特种加工方法使加工精度 可优于 0.005m。 8配套装置和功能部件的品种质量日臻完善 不仅数控系统（含数控装置和伺服驱动装置）有专业化生产厂，凡关键的通用 性功能部件如电主轴、刀具自动交换系统、滚动导轨副、直线滚动丝杠驱动副、双 摆主轴头、双摆回转台和自动转位刀塔等在国外均有一些著名的专业化生产厂，这 对保证产品质量，增长整机的可靠性和降低成本起着重要的作用。 完善的高集成度的专用电路系统的研发，仍是数控系统可靠性继续增长和结构 小型化的

33、一项重要措施。 1.3 本课题研究的目标 1、掌握各编程指令的意义，编写正确的加工工序； 2、熟练的的编写程序和应用； 3、学会对零件加工工艺的制定； 4、了解机械制造相关知识； 5、熟悉机床的组成，了解相关的基础知识； 6、完成本次设计工件，顺利毕业。 1.4 完成本课题的可行性分析 本论文课题所加工的工件，装夹方面有专用的平口钳装夹无需专用设计夹具， 凭借四年所学的理论知识和实践知识（如：车工、钳工和数控加工中心中级，数控 加工中心高级）可以完成本论文的编写，并且论文的专题与自己所学专业相对应， 具有充分的产考材料（如：数控加工技术、数控编程、机械制造基础、机械基础工 艺学、金属加工工艺、

34、（CAD/CAM）应用技术等参考材料）；除此还有专门的辅导老 师、教授作辅导；综合以上分析完成课题。 15 数控编程的方法 数控编程方法可以分为两类：一类是手工编程，另一类是自动编程。 1）手工编程 手工编程是指编制零件数控加工程序的各个步骤，即从零件图纸分析、工艺决 策、确定加工路线和工艺参数、计算刀位轨迹坐标数据、编写零件的数控加工程序 单直至程序的检验，均由人工来完成。 对于点位加工或几何形状不太复杂的轮廓加 工，几何计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。 2）自动编程 自动编程是采用计算机辅助数控编程技术实现的，需要一套专门的数控编程软 件，现代数控编程软件主要分为以批处理命令方式

35、为主的各种类型的语言编程系统 和交互式 CADCAM 集成化编程系统。 16 系统设备的选择 国外的主要数控系统有德国的 SIEMENS 数控系统,日本的 FANUC 数控系统,西班 牙的 FAGOR 数控系统等.国产的主要数控系统有武汉华中数控股份有限公司的华中 数控系统,沈阳高精度数控技术有限公司的蓝天数控系统,北京航天数控集团的航天 数控系统等。而华中世纪星数控系统是最简便的一种，也是常见的，我所学的是 FANUC 系统。下面就是简单的介绍。 1.6.1 FANUC准备功能(G 代码） 本次设计准备功能 G 代码见表 1-1 表 1-1 指令 功 能 指令执行类别指令 功 能 指令执行类

36、别 G00 定位 G50.1 可编程镜像取消 G01 直线插补 G51.1 22 可编程镜像有效 G52 局部坐标系设定 G02 顺时针圆弧插补/螺旋线插 补 G53 00 选择机床坐标系 G54 选择工件坐标系 1 G03 01 逆时针圆弧插补/螺旋线插 补 G0400 停刀,准确停止 G54.1 14 选择附加工件坐标系 （P1P48） G05.1 AI 先行控制 G55 选择工件坐标系 2 G07.1 圆柱插补 G56 选择工件坐标系 3 G08 先行控制 G57 选择工件坐标系 4 G09 准确停止 G58 选择工件坐标系 5 G10 可编程数据输入 G59 选择工件坐标系 6 G60

37、 00/ 01 单方向定位 G11 可编程数据输入方式取消 G61 准确停止方式 G15 极坐标指令取消 G16 17 极坐标指令 G62 自动拐角倍率 G17 选择 XY 平面 G63 攻螺纹方式 G18 选择 ZX 平面 G64 15 切削方式 G19 02 选择 YZ 平面 G6500 宏程序调用 G20 英寸输入 G66 宏程序模态调用 G21 06 毫米输入 G67 12 宏程序调用取消 G68 坐标旋转/三维坐标旋 转 G22 存储行程检测功能有效 G69 16 坐标旋转取消维坐标旋 转取消 G23 04 存储行程检测功能有效 G73 排屑钻孔循环 G25 主轴速度波动检测功能无

38、效 G74 左旋攻螺纹循环 G26 24 主轴速度波动检测功能有 效 G76 精镗循环 G27 能有效 返回参考点检测 G80 固定循环取消/外部操 作功能取消 G28 返回参考点 G29 从参考点返回 G81 钻孔循环、忽镗循环或 外部操作功能 G30 返回第 2、3、4 参考点 G31 00 跳跃功能 G82 钻孔循环或反镗循环 G3301 螺纹切削 G83 排屑钻孔循环 G37 自动刀具长度测量 G84 攻螺纹循环 G39 00 拐角偏置圆弧插补 G85 镗孔循环 G86 镗孔循环 G40 刀具半径补偿取消/三维补 偿取消 G87 背镗循环 G88 镗孔循环 G41 左侧刀具半径补偿/三

39、维补 偿 G89 09 镗孔循环 G42 07 右侧刀具半径补偿 G90 绝对值编程 G40.1 法线方向控制取消方式 G91 03 增量值编程 G41.1 19 法线方向控制左侧接通 G9200 设定工件坐标系或最大 G42.1 法线方向控制右侧接通主轴速度箝制 G43 正向刀具长度补偿 G92.1 工件坐标系预置 G44 08 负向刀具长度补偿 G94 每分进给 G45 刀具偏置量增加 G 95 05 每转进给 G46 刀具偏置量减少 G96 恒表面速度控制 G47 2 倍刀具偏置量 G97 13 恒表面速度控制取消 G48 00 1/2 刀具偏置量 G98 固定循环返回到初始点 G490

40、8 刀具长度补偿取消 G99 10 固定循环返回到 R 点 G50 比例缩放取消 G51 比例缩放有效 编程时，前面的 0 可省略，如 G00、G01 可简写为 G0、G1 注：1、带号的 G 指令表示接通电源时，即为该 G 指令的状态。 2、00 组 G 指令中，除了 G10 和 G11 以外其他的都是非模态 G 指令。 3、同一程序段中指令了两个或两个以上同一组的 G 指令时，则只有最后一 个 G 指令有效。 1.6.2 FANUC辅助功能(M 代码) 本次设计辅助功能 M 代码见表 1-2 表 1-2 指令功能指令执行类别指令功能指令执行类别 M00程序停止M30程序结束并返回后指令 M

41、01程序选择停止M63排屑起动 M02程序结束 后指令 M64排屑停止 M03主轴正转M80刀库前进 M04正转反转 前指令 M81刀库后退 M05主轴停止后指令M82刀库松开 M06刀具自动交换M83刀库夹紧 M85刀库旋转 前指令 M08 切削液开（有 些厂家设置为 M07） 前指令 M98调用子程序 M09切削液关后指令M99 调用子程序结束 并返回 后指令 M19主轴定向 M20刚性攻螺纹 前指令 编程时，前面的 0 可省略，如 M00、M01 可简写为 M0、M1。 注：1、M00 指令。M00 是暂停指令。当执行有 M00 指令的程序段后，程序停止执行（进给停 止，但主轴仍然旋转）

42、 。按下“循环启动”按钮，程序继续执行。M05 指令与 M00 指令组合使 用，先使主轴停转，然后暂停，可测量加工工件的尺寸。 2、M01 指令。M01 也是暂停指令，与 M00 不同的是操作者必须预先按下操作面 板上的“程序选择停止”按钮，否则 M01 指令无效，程序不暂停。 3、M02 与 M30。M02 和 M30 都是程序结束指令。M02 表示程序运行完毕，关闭所 有辅助功能；M30 除实现 M02 功能外，程序还自动返回到程序头部，为下一个工件 的加工作好准备。 第二章 典型零件的工艺分析 2.1 零件图分析 本课题零件见图 2-1 图 2-1 20 60 100 R8 60 100

43、 5 4 20 R14 22 零件的基本结构分析 该零件为数控铣单件单面加工零件，该零件由圆弧、直线、倒角以及孔组成， 该零件毛坯材料为 45#钢，规格为 10010020MM。 1、零件的形状 （1）该零件由工件内轮廓和孔组成； （2）内轮廓：正方形四个端角为圆心的四个圆与正方形四条边相交，相交处倒 圆角； （3）孔：正方形四个端角为圆心的孔。 2、尺寸分析 （1）内轮廓尺寸分析：正方形为 6060MM，正方形四个端角为圆心的圆 R 为 14，圆与正方形边长相交处倒 R8 的圆角； （2）孔尺寸分析：孔坐标在 6060MM 的正方形四个端角处，孔尺寸为 20； 23 零件的加工工艺路线 (1

44、)平面的铣削，可用平底立铣刀直接铣削； (2)内轮廓铣削方法的有：一般可分为粗加工，半精加工，精加工，精细加工， 此工件精度要求比较低，加工方法采用粗精加工即可，最后还要去除余量； （3）孔：孔加工方法较多,铣孔特别是深孔时,为了避免误差，应尽量能采用分 层铣削法,先铣削 20 的圆，然后分层铣削至要求深度； 第三章 零件的加工 3.1 零件的加工工艺路线 加工步骤： 下料: 10010020MM； 铣削:铣削平面，尺寸为 100100MM； 铣削内轮廓: 使用平底立铣刀加左刀补进行粗、精加工，保证内轮廓尺寸； 采用分层铣削进行孔加工，圆心在内轮廓 6060MM 的四个端角处的同心圆孔， 保证

45、 20、Z-9MM。 3.2 毛坯及材料分析 3.21 毛坯的选择 毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用,而且也与零件的机械加工工艺 和加工质量密切相关,常见毛坯种类有吕件和钢件等等,此零件的材料 45#钢。 零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而最后形成的。毛坏选择的正确与 否，不仅影响产品的质量，而且对制造成本也有很大影响，因此，正确地选择毛坯 有着重大的技术经济意义。 3.22 选择原则 1、零件的生产纲领,大量生产的零件应选择精度和和生产率高的制造方法； 2、零件材料的工艺性,钢质零件当形状不复杂,力学性能要求又不太高时,可选 用 45#钢。 3.3 相关基点的计算 本零件基点

46、如图 3-1 所示 图 3-1 第 1 个点坐标: X=0.000 Y=-30.000 第 2 个点坐标: X=9.506 Y=-30.000 第 3 个点坐标: X=16.958 Y=-35.091 3 2 4 5 7 10 13 14 15 6 118 9 1 18 1920 21 12 17 16 第 4 个点坐标: X=35.091 Y=-16.958 第 5 个点坐标: X=30.000 Y=-9.506 第 6 个点坐标: X=30.000 Y=9.506 第 7 个点坐标: X=35.091 Y=16.958 第 8 个点坐标: X=16.958 Y=35.091 第 9 个点坐

47、标: X=9.506 Y=30.000 第 10 个点坐标: X=-9.506 Y=30.000 第 11 个点坐标: X=-16.958 Y=35.091 第 12 个点坐标: X=-35.091 Y=16.958 第 13 个点坐标: X=-30.000 Y=9.506 第 14 个点坐标: X=-30.000 Y=-9.506 第 15 个点坐标: X=-35.091 Y=-16.958 第 16 个点坐标: X=-16.958 Y=-35.091 第 17 个点坐标: X=-9.506 Y=-30.000 第 18 个点坐标: X=30.000 Y=-30.000 第 19 个点坐标:

48、 X=30.000 Y=30.000 第 20 个点坐标: X=-30.000 Y=30.000 第 21 个点坐标: X=-30.000 Y=-30.000 3.4 零件的加工工艺过程 本设计加工工艺过程见表 3-1 表 3-1 工 序 号 加 工 方 法 加工内容加工简图 1 下料 10010020MM 2 铣 削 铣 100100MM 平面 3 铣 削 本道工序一刀成形，由 1 点进刀，走刀轨 迹为 123456789101112 13141516171 点退刀 3 2 4 5 7 10 13 14 15 6 118 9 1 19 12 17 16 4 铣 削 铣四个 20 的孔，坐标分别为 1（X=-30.000 Y=-30.000） 2（X=-30.000 Y=30.000） 3（X=30.000 Y=30.000） 4（X=30.000 Y=-30.000） 深度 Z-9 1 23 4 3.5 刀具卡片 本零件所需刀具如表 3-1 所示： 表 3-1 工 步 号 刀具 号 刀具名称主轴转数 背吃刀 量 刀具半 径 备 注 101 硬质合金平底立铣刀