数控铣床零件加工工艺设计

常州技师学院毕业论文（设计）说明书第1页共28页常州技师学院毕业论文题目：数控铣床零件加工工艺设计系部：机电工程系专业：数控加工与维修姓名：李晓波指导教师：陆奇炜常州技师学院毕业论文（设计）说明书第2页共28页摘要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分。以数控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加工时间，提高了效率，降低了成本。本文主要研究了轮廓和孔的数控铣削工艺、工装以及在此基础上的数控铣床的程序编制。侧重于设计该零件的数控加工夹具，主要设计内容有：完成该零件的工艺规程（包括工艺简卡、工序卡和数控刀具卡）和主要工序的工装设计。并绘制零件图。用G代码编制该零件的数控加工程序。关键词：FANUC、数控加工、数控编程常州技师学院毕业论文（设计）说明书第3页共28页目录摘要………………………………………………………………………2目录………………………………………………………………………3引言…………………………………………………………………………41.数控铣……………………………………………………………………52.FANUC系统…………………………………………………………..62.1FANUC系统简介………………………………………………..62.2G代码…………………………………………………………….102.3M代码……..…………………………………..……………..123零件图工艺分析…………………………………………………………143.1零件结构和加工…………………………………………………143.2基准选择…………………………………………………………143.3毛坯和材料的选择………………………………………………153.4加工路线的设计…………………………………………………163.5刀具选择…………………………………………………………163.6切削用量的选择…………………………………………………173.7拟定数控切削加工工序卡…………………………………...….183.8工序设计…………………………………………………………194加工工序…………………………………………………………………204.1确立编程原点……………………………………………………204.2编辑程序…………………………………………………………225操作步骤………………………………………………………………...245.1先开机床……………………………………………………..…..245.2回参考点………………………………………………….……...255.3参数设定………………………………………………………....25结束语……………………………………………………………………..26致谢………………………………………………………………………27参考文献…………………………………………………………………28常州技师学院毕业论文（设计）说明书第4页共28页引言毕业实践工作对于每一个即将毕业的毕业生来说都是非常重要的,它对我们以后走上工作岗位很有帮助。对于我们机电一体化专业来说，在以后的工作中经常要与机械打交道，在这里，我以数控技术为例，对它进行系统的讲述。毕业论文可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用，从而提高分析，解决问题的能力。因此，认真的完成毕业论文是很有必要的。毕业论文是我们完成专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。我们在完成毕业论文的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！本文基于FANUC0imate系统对简单轮廓—直线、圆弧组成的轮廓，直接用数控系统的G代码编程，进行零件加工的阐述。常州技师学院毕业论文（设计）说明书第5页共28页1.数控铣数控铣（CNCMilling）数控铣或手动铣是用来加工棱柱形零件的机加工工艺。有一个旋转的圆柱形刀头和多个出屑槽的铣刀通常称为端铣刀或立铣刀，可沿不同的轴运动，用来加工狭长空、沟槽、外轮廓等。进行铣削加工的机床称为铣床，数控铣床通常是指数控加工中心。铣削加工包括手动铣和数控铣，铣削加工在机加工车间进行。数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的,两者的加工工艺基本相同,结构也有些相似,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床,所以其结构也与普通铣床有很大区别常州技师学院毕业论文（设计）说明书第6页共28页2.FANUC系统2.1FANUC数控加工系统简介FANUC公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随时后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。1979年研制出数控系统6，它是具备一般功能和部分高级功能的中档CNC系统，6M适合于铣床和加工中心；6T适合于车床。与过去机型比较，使用了大容量磁泡存储器，专用于大规模集成电路，元件总数减少了30%。它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户宏程序。1980年在系统6的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3和系统9。系统3是在系统6的基础上简化而形成的，体积小，成本低，容易组成机电一体化系统，适用于小型、廉价的机床。系统9是在系统6的基础上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型CNC系统。通过变换软件可适应任何不同用途，尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件、要求高度可靠的多轴联动重型数控机床。1984年FANUC公司又推出新型系列产品数控10系统、11系统和12系统。该系列产品在硬件方面做了较大改进，凡是能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了8000个门电路的专用大规模集成电路芯片有3种，其引出脚竟多达179个，另外的专用大规模集成电路芯片有4种，厚膜电路芯片22种；还有32位的高速处理器、4兆比特的磁泡存储器等，元件数比前期同类产品又减少30%。由于该系列采用了光导纤维技术，使过去在数控装置与机床以及控制面板之间的几百根电缆大幅度减少，提高了抗干扰性和可靠性。该系统在DNC方面能够实现主计算机与机床、工作台、机械手、搬运车等之间的各类数据的双向传送。它的PLC装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使强电柜的半导体化。此外PLC的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用PASCAL语言，便于用户自己开发软件。常州技师学院毕业论文（设计）说明书第7页共28页数控系统10、11、12还充实了专用宏功能、自动计划功能、自动刀具补偿功能、刀具寿命管理、彩色图形显示CRT等。1985年FANUC公司又推出了数控系统0，它的目标是体积小、价格代，适用于机电一体化的小型机床，因此它与适用于中、大型的系统10、11、12一起组成了这一时期的全新系列产品。在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片6种，其中4种为低功耗CMOS专用大规模集成电路，专用的厚膜电路3种。三轴控制系统的主控制电路包括输入、输出接口、PMC（ProgrammableMachineControl）和CRT电路等都在一块大型印制电路板上，与操作面板CRT组成一体。系统0的主要特点有：彩色图形显示、会话菜单式编程、专用宏功能、多种语言（汉、德、法）显示、目录返回功能等。FANUC公司推出数控系统0以来，得到了各国用户的高度评价，成为世界范围内用户最多的数控系统之一。1987年FANUC公司又成功研制出数控系统15，被称之为划时代的人工智能型数控系统，它应用了MMC（ManMachineControl）、CNC、PMC的新概念。系统15采用了高速度、高精度、高效率加工的数字伺服单元，数字主轴单元和纯电子式绝对位置检出器，还增加了MAP(ManufacturingAutomaticProtocol)、窗口功能等。FANUC公司是生产数控系统和工业机器人的著名厂家，该公司自60年代生产数控系统以来，已经开发出40多种的系列产品。FANUC公司目前生产的数控装置有F0、F10/F11/F12、F15、F16、F18系列。F00/F100/F110/F120/F150系列是在F0/F10/F12/F15的基础上加了MMC功能，即CNC、PMC、MMC三位一体的CNC。FANUC公司数控系统的产品特点（1）结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。（2）采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。（3）产品应用范围广。每一CNC装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。（4）不断采用新工艺、新技术。如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。常州技师学院毕业论文（设计）说明书第8页共28页（5）CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC（可编程机床控制器）（6）在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能：插补功能：除直线、圆弧、螺旋线插补外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、指数函数插补、样条插补等。切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有坡度补偿线性度补偿以及各新的刀具补偿功能。故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推理软件，以知识库为根据查找故障原因。（7）CNC装置面向用户开放的功能。以用户特订宏程序、MMC等功能来实现。（8）支持多种语言显示。如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。（9）备有多种外设。如FANUCPPR，FANUCFACard，FANUCFLOPYCASSETE，FANUCPROGRAMFILEMate等。（10）已推出MAP（制造自动化协议）接口，使CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。（11）现已形成多种版本。FANUC系统早期有3系列系统及6系列系统，现有0系列、10/11/12系列、15、16、18、21系列等，而应用最广的是FANUC0系列系统。FANUC系统的0系列型号划分及适用范围0D系列：0—TD用于车床0—MD用于铣床及小型加工中心0—GCD用于圆柱磨床0—GSD用于平面磨床常州技师学院毕业论文（设计）说明书第9页共28页0—PD用于冲床0C系统：0—TC用于普通车床、自动车床0—MC用于铣床、钻床、加工中心0—GCC用于内、外磨床0—GSC用于平面磨床0—TTC用于双刀架、4轴车床POWERMATE0：用于2轴小型车床0i系列：0i—MA用于加工中心、铣床0i—TA用于车床，可控制4轴16i用于最大8轴，6轴联动18i用于最大6轴，4轴联动160/18MC用于加工中心、铣床、平面磨床160/18TC用于车床、磨床160/18DMC用于加工中心、铣床、平面磨床的开放式CNC系统、16