数控机床操作与加工仿真课程设计.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流数控机床操作与加工仿真课程设计.精品文档.数控技术课程设计 题目：数控机床操作与加工仿真华中数控车床平床身前置刀架专业班级：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，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。为以后的工作打下一定的基础。

2、 学生：汲怀远 2010年12月27日目 录1 复杂阶梯轴的数控加工31.1 零件分析31.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备51.3 编制加工程序61.4 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142.1 零件分析142.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备152.3 编制加工程序162.4 使用仿真软件进行加工仿真173带螺纹零件的数控加工253.1 零件分析 253.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备 253.3 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.381 复杂阶梯轴的数控加工1.1零件分析(1）零件图

3、样图1.1如图1.1，零件包括圆柱面，圆弧面，切断等加工。材料为45#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，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。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

4、起点和换刀点可以设在同一点，放在Z向距工件右端面80mm，X向距轴线80mm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。数控系统选用华中系统。机床选用华中世纪星平床身前置刀架车床。加工路线为：.车削外圆车削外圆车削外圆锥车削外圆车削车削倒角外圆车削圆弧.车削圆弧切断。(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，两把刀具的刀片材料均选用涂层材料的硬质合金。具体情况见表1.1。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0.21外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）0

5、.21切断 (4) 确定加工参数主轴转速（n）：涂层硬质合金刀具切削45#钢工件时切削速度v取4060m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为400r/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0.30.5mm/r，精车时常取0.30.4mm/r，切断时取0.3mm/r。所以车外表面时进给速度选为0.4mm/r，切断时取0.3mm/r(5) 制定加工工艺经上述分析，加工工艺表如图1.2：表1.2 加工工艺表材料45#钢零件号1111系统华中世纪星工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车削外圆T014000

6、.42车削外圆T014000.43车削外圆锥T014000.44车削外圆T014000.45车削外圆T01 4000.46车削倒角T014000.47车削圆弧T014000.48车削圆弧T014000.49切断T024000.31.3 编写加工程序表1.3 加工程序卡程序号1111编程系统华中世纪星程序简要说明%1111N1 T0101 G54 G00 X80 Z80 N2 M03 S400 N3 G01 X46 Z3 F0.4 N4 G71U1.5R1P5Q13X0.4 Z0.1N5 G00 X0 N6 G01 X10 Z-2 N7 Z-20 N8 G02 U10 W-5 R5 N9 G01

7、 W-10 N10 G03 U14 W-7 R7 N11 G01 Z-52 N12 U10 W-10 N13 W-20 N14 X50 N15 G00 X80 Z80 N16 M03 S400N17 T0202N18 G00X46Z-75N19 G01X-1F0.3N20 G00X80Z80T0101N16 M05 N17 M30程序段名选择01号刀具,快速移到（80，80）主轴正转,主轴以400r/min 正转刀具到循环起点位置粗切量：1.5mm 精切量：X0.4mm Z0.1mm精加工轮廓起始行到倒角延长线精加工245倒角精加工10 外圆精加工R5 圆弧精加工20 外圆精加工R7 圆弧精加

8、工34 外圆精加工外圆锥精加工44 外圆，精加工轮廓结束行回参考点主轴正转 转速为400r/min选择02号刀具快速移到切断点（46，-75）工件进行切断，进给0.3mm/r快速移到（80，80）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1.2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“华中数控”，“机床类型”选择“车床”然后选择“标准（平床身后置刀架）”，并按“确定”按钮，此时界面如图所示。图1.21.4.2 机床回零检查急停按钮是否松开至状态，若未松开，点击急停按钮，将其松开。检查操作面板上回零指示灯是否亮，若指示灯亮，则已进

9、入回零模式；若指示灯不亮，则点击按钮，使指示灯变亮，转入回零模式。在回零模式下，点击控制面板上的按钮，此时X轴将回零，CRT上的X坐标变为“0.000”。同样，再点击，可以将Z轴回零。此时CRT界面如图1.3所示 图1.3点击“俯视图”按钮，机床此时状态如图1.4所示。图1.41.4.3 设置并安装工件图1.5图1.6点击按钮，界面如图1.5所示，选择“毛坯1、45#钢、”，此时界面如图1.6所示。点击“安装零件”，如图1.7所示，完成工件安装图1.71.4.4 选择刀具点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图1.8，1.9所示图1.8图1.91.4.5 车床的1号刀的对刀（1）点击“手动操

10、作”按钮和“主轴正传”按钮，调节方向按钮 选择合适的位置，然后按“-Z”手动车削外圆，最后按+Z”沿Z向退刀，如图1.11所示图1.11（2）点击“主轴停止” ，点击“测量”，测量工件所车部分直径值，如图1.12所示图1.12（3）按，再按，将光条移到1号刀的试切直径上，回车，输入41.047，再回车，1号刀的X偏置会自动计算出来，如图1.13所示图1.13图1.14（4）移动刀具到合适的位置，按主轴正传，启动主轴，按然后按-X手动切削端面，最后沿+X向退刀，如图1.14所示（5）按主轴停止，停止主轴，将光条移到1号刀的试切长度上，回车，输入0，再回车，1号刀的Z偏置会自动计算出来，如图1.1

11、5所示图1.151.4.6 车床的2号刀的对刀2号到的对刀过程与1号刀类似，只不过不能切削端面，具体如下(1) 按，将2号刀换到切削位置，按启动主轴，按将刀具移到合适的位置，然后按手动切削外圆最后按退刀(2) 按停止主轴，将2号刀的左端面与零件相碰，在试切长度输入0，按回车，2号刀的Z偏置会自动计算出来如图1.16图1.16（3）按，测量2号刀试切部分的直径，再回车，2号刀的X偏置会自动计算出来，如图所示1.17图1.17 1.4.7导入程序点击 及 ，导入“螺纹零件”的程序，如图1.18所示。图1.18单击返回，再回零点击“自动” ，及“循环启动” ，切削过程开始，如图1.19所示。切断零件

12、，如图1.20所示图1.20图1.192 带圆弧面零件的数控加工2.1 零件分析图2.1（1） 零件图样如图2.1，零件包括圆柱面，圆锥面，球面，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。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

13、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。数控系统选用华中系统。机床选用华中世纪星平床身前置刀架车床车床。加工路线为：车削外圆车削外圆车圆锥面车球面切断。（3）刀具的选用根据加工内容，可选用外圆车刀，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

14、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400r/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，其余取0.1mm/r。（5）轮廓基点坐标的计算复杂阶梯轴轮廓基点坐标，如图2.2所示。图2.2（6）制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表2.2：表2.

15、2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0003系统华中世纪星工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车削外圆T014000.12车削外圆T014000.13车圆锥面T014000.054车球面T014000.055切断T024000.052.3 编写加工程序加工工序表如图2.3所示。表2.3 加工程序卡程序号2222编程系统华中世纪星程序简要说明N010 G00 X200. Z200.;N020 M03 S400 T0101;N030 G00 X35. Z2. ;N040 G01 Z-70. F0.15;N050 G00 X40.;N060 Z2.;N070 X20.;N0

16、80 G01 Z-30.F0.15;N090 G42X35. Z-40. F0.1;N100 G00 X40.;N110 Z2.;N120 X-1.6;N130 Z0;N140 G03 X20. Z-10. R10. F0.1;N150 G00 G40 X23.;N160X200. Z200. T0100;N170 M03 S400 T0202;N180 G00 X37. Z-60.;N190 G01 X-1.6 F0.1;N200 G00 X45.;N210 X200.Z200. T0200 M05;N220 M30;快速定位主轴正转，选01刀具快速移到（35，2）准备切削直线插补车削,进给

17、0.15mm/r快速移到（40，-70）快速移到（40，2）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（40，-40）快速移到（40，2）快速移到（-1.6，2）快速移到（-1.6，0）车球面快速移到（23，-10）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 选择机床如图2.2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“华中数控”，“机床类型”选择“车床”然后选择“标准（平床身后置刀架

18、）”，并按“确定”按钮，此时界面如图所示。 图2.22.4.2 机床回零检查急停按钮是否松开至状态，若未松开，点击急停按钮，将其松开。检查操作面板上回零指示灯是否亮，若指示灯亮，则已进入回零模式；若指示灯不亮，则点击按钮，使指示灯变亮，转入回零模式。在回零模式下，点击控制面板上的按钮，此时X轴将回零，CRT上的X坐标变为“0.000”。同样，再点击，可以将Z轴回零。此时CRT界面如图2.3所示 图2.3点击“俯视图”按钮，机床此时状态如图2.4所示。图2.42.4.3 设置并安装工件点击按钮，界面如图2.5所示，选择“毛坯1、08F低碳钢、”，此时界面如图2.6所示。图2.5图2.6图2.7点

19、击“安装零件”，如图2.7所示，完成工件安装点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图2.8，2.9所示。图2.9图2.82.4.5 车床的1号刀的对刀（1）点击“手动操作”按钮和“主轴正传”按钮，调节方向按钮 选择合适的位置，然后按“-Z”手动车削外圆，最后按+Z”沿Z向退刀，如图2.10所示图2.10（2）点击“主轴停止” ，点击“测量”，测量工件所车部分直径值，如图2.11所示图2.11（3）按，再按，将光条移到1号刀的试切直径上，回车，输入35.193，再回车，1号刀的X偏置会自动计算出来，如图2.12所示图2.12（4）移动刀具到合适的位置，按主轴正传，启动主轴，按然后按-X手动切削

20、端面，最后沿+X向退刀，如图2.13所示图2.13（5）按主轴停止，停止主轴，将光条移到1号刀的试切长度上，回车，输入0，再回车，1号刀的Z偏置会自动计算出来，如图2.14所示图2.142.4.6 车床的2号刀的对刀2号到的对刀过程与1号刀类似，只不过不能切削端面，具体如下(1) 按，将2号刀换到切削位置，按启动主轴，按将刀具移到合适的位置，然后按手动切削外圆最后按退刀(2) 按停止主轴，将2号刀的左端面与零件相碰，在试切长度输入0，按回车，2号刀的Z偏置会自计算出来如图2.15所示图2.15（3）按，测量2号刀试切部分的直径，再回车，2号刀的X偏置会自动计算出来，如图所示2.16所示图2.1

21、62.4.7导入程序点击 及 ，导入“螺纹零件”的程序，如图2.17所示。图2.17单击返回，再回零点击“自动” ，及“循环启动” ，切削过程开始，如图2.18所示。图2.18切断零件，如图2.19所示图2.193 带螺纹零件的数控加工(1) 零件图样图3.1如图3.1，零件包括圆柱面,锥面，凹槽，螺纹，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，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

22、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100mm，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。数控系统选用华中系统。机床选用华中世纪星平床身前置刀架车床。加工路线为：车削外圆车削外圆车削外圆车圆锥面车削外圆车倒角车槽车螺纹切断。(3) 刀具的选用根据加工内容，

23、可选用D刀片外圆车刀，外圆切槽柄为25mm,B=3mm的切断刀，刀尖半径为1.5的螺纹刀，三把刀具的刀片材料均选用涂层材料的硬质合金。具体情况见表3.1。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0.21外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）0.21切槽和切断3T0303螺纹车刀1.51车螺纹(4) 确定加工参数主轴转速（n）：涂层硬质合金刀具切削灰铸铁工件时切削速度v取5070m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为500r/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0.30.6mm

24、/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.3mm/r。所以车外表面时进给速度选为0.3mm/r，切断时取0.3mm/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，加工工艺表如表3.2：表3.2 加工工艺表材料灰铸铁零件号3333系统华中世纪星工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车削外圆T015000.32车削外圆T015000.33车圆锥面T015000.34车倒角T015000.35车槽T02 5000.36车螺纹T035001.57切断T025000.33.3 编写加工程序表3.3 加工程序卡程序号O3333

25、编程系统华中世纪星程序简要说明%3333T0101G00X100Z100M03S500G00X42Z2G71U2R2P01Q02X0.5Z0.1F0.3N01G00X17.7G01Z-35F0.3X24X30Z-45Z-60X36Z-80N02G01X41G00 X0G01 X10 Z-1.5G00X150Z100T0202S500G00X20Z-34G01Z-35F0.3X16X20G00X150Z100T0303S500G00X20Z3G82X17.2Z-32.5F1.5G82X16.6Z-32.5F1.5G82X16.2Z-32.5F1.5G82X16.04Z-32.5F1.5G82X1

26、6.04Z-32.5F1.5G00X100Z100S500T0202G00X42Z-83G01X-1F0.3G0X100Z100T0101M30程序段名选择01号刀具快速移到（100，100）主轴正转 转速为500r/min刀具到循环起点位置车削外圆 进给速度为0.3mm/r快速移到（17.7，-35）快速移到（24，35）车锥面快速移到（30，-45）快速移到（30，-60）快速移到（36，60）快速移到（41，-80）车倒角回参考点，选择02号刀具主轴正转 转速为500r/min快速移到（20，-34）切槽暂停1s回参考点选择03号刀具主轴正转 转速为500r/min快速移到（20，3）车

27、削螺纹,进给速度0.15mm/r回参考点主轴正转 转速为500r/min选择02号刀具快速移到切断点（42，-83）工件进行切断，进给0.3mm/r快速移到（100，100）返回参考点，,主轴停转程序结束3.4 使用仿真软件进行加工仿真3.4.1 选择机床如图3.2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“华中数控”，“机床类型”选择“车床”然后选择“标准（平床身后置刀架）”，并按“确定”按钮，此时界面如图所示。 图3.2检查急停按钮是否松开至状态，若未松开，点击急停按钮，将其松开。检查操作面板上回零指示灯是否亮，若指示灯亮，则已进入回零模式；若指示灯不亮，则点击按钮，

28、使指示灯变亮，转入回零模式。在回零模式下，点击控制面板上的按钮，此时X轴将回零，CRT上的X坐标变为“0.000”。同样，再点击，可以将Z轴回零。此时CRT界面如图3.3所示 图3.3点击“俯视图”按钮，机床此时状态如图3.4所示图3.4。3.4.3 设置并安装工件点击按钮，界面如图3.5所示，选择“毛坯1、HT200、”，此时界面如图3.6所示。图3.5图3.6点击“安装零件”，如图3.7所示，完成工件安装图3.73.4.4 选择刀具点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图3.8，3.9 ，3.10所示。图3.8图3.10图3.93.4.5 车床的1号刀的对刀（1）点击“手动操作”按钮和“

29、主轴正传”按钮，调节方向按钮 选择合适的位置，然后按“-Z”手动车削外圆，最后按+Z”沿Z向退刀，如图3.11所示图3.11（2）点击“主轴停止” ，点击“测量”，测量工件所车部分直径值，如图3.12所示图3.12（3）按，再按，将光条移到1号刀的试切直径上，回车，输入39.58，再回车，1号刀的X偏置会自动计算出来，如图3.13所示图3.13（4）移动刀具到合适的位置，按主轴正传，启动主轴，按然后按-X手动切削端面，最后沿+X向退刀，如图3.14所示图3.14（5）按主轴停止，停止主轴，将光条移到1号刀的试切长度上，回车，输入0，再回车，1号刀的Z偏置会自动计算出来，如图3.15所示图3.1

30、53.4.6 车床的2号刀的对刀2号到的对刀过程与1号刀类似，只不过不能切削端面，具体如下(1) 按，将2号刀换到切削位置，按启动主轴，按将刀具移到合适的位置，然后按手动切削外圆最后按退刀(2) 按，测量2号刀试切部分的直径，再回车，2号刀的X偏置会自动计算出来，如图3.16所示图3.16(3) 按停止主轴，将2号刀的左端面与零件相碰，在试切长度输入0，按回车，2号刀的Z偏置会自动计算出来如图3.17所示图3.173号刀的对刀与2相似，对刀后结果如图3.18所示图3.183.4.7导入程序点击 及 ，导入“螺纹零件”的程序，如图3.19所示图3.19单击返回，再回零点击“自动” ，及“循环启动” ，切削过程开始，如图3.20所示。切断零件，如图3.21所示。图3.20图3.21参考文献1 FANUC Series 21/21B OPERATORS MANUAL 2008.2 杨有君. 数字控制技术与数控机床M. 北京 ：机械工业出版社，2007.3 刘战术，孙小捞 数控机床操作与加工实例 M. 北京：人民邮电出版社，2006.4 陈爱华.数控车床华中系统编程与操作实例M. 北京：中国社会劳动保障出版社，2010.5 王永章. 机床的数字控制技术M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.