球形手柄數(shù)控編程課程設(shè)計 沈陽理工大學(xué)

1、課 程 設(shè) 計 說 明 書題目：數(shù)控編程加工課程設(shè)計學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 2014年12月15日課 程 設(shè) 計 任 務(wù) 書1設(shè)計目的：1.通過課程設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想，培養(yǎng)綜合運用機(jī)床數(shù)控技術(shù)等課程的理論與生產(chǎn)實際知識，來分析和解決零件加工時所遇到的數(shù)控加工工藝分析和編程問題的能力。2.學(xué)習(xí)數(shù)控編程的一般方法、步驟，掌握數(shù)控加工的手工編程。3.學(xué)習(xí)使用模擬數(shù)控加工軟件來調(diào)試數(shù)控程序。2設(shè)計內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計要求等）：1工藝分析1.1零件圖的分析用CAD繪制零件圖；分析加工內(nèi)容、選擇毛坯的材料和尺寸。1.2確定工藝過程加工方案及加

2、工路線的確定，完成數(shù)控編程工藝卡片；1.3零件的裝夾及夾具的選擇1.4所選刀具和切削用量的選擇完成數(shù)控編程的刀具卡片；2程序編制2.1程序原點的設(shè)置2.2數(shù)值計算2.3編制程序3程序驗證在數(shù)控加工仿真系統(tǒng)軟件上進(jìn)行仿真調(diào)試，寫出仿真結(jié)果4 完成課程設(shè)計說明書，并以書面形式上交。（用A4紙按指定格式打印）3設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計計算說明書(論文)、圖紙、實物樣品等：1繪制零件圖、制定零件的數(shù)控加工路線、編寫數(shù)控程序，并用仿真軟件進(jìn)行結(jié)果驗證。2撰寫課程設(shè)計說明書一份A4紙，要求內(nèi)容與設(shè)計過程相符，且格式要符合規(guī)定要求。 4主要參考文獻(xiàn)：1 王愛玲等.現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用（第2版

3、）.北京：國防工業(yè)出版社，20052 王愛玲，孫旭東.數(shù)控編程技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20063 王愛玲，李清.數(shù)控機(jī)床加工工藝.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20064 王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19815 艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊（第三版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，20045設(shè)計成果形式及要求： 提交課程設(shè)計說明書一份，要求內(nèi)容與設(shè)計過程相符，且格式要符合規(guī)定要求。說明書與本任務(wù)書一塊裝入檔案袋中，在檔案袋上寫清自己的姓名和班級學(xué)號。6工作計劃及進(jìn)度：20014年12月 8日 12月10日 對零件進(jìn)行工藝分析、確定工藝過程12月11日 12月11日 程序

4、編制、程序驗證12月13日 12月14日 整理完成課程設(shè)計說明書12月15日 12月15日 答辯、成績考核目錄目錄1前言21零件的數(shù)控工藝分析31.1零件圖的分析31.2確定數(shù)控加工工藝 .31.3刀具和切削用量的選擇51.4零件的裝夾及夾具的選擇52數(shù)控加工程序的編制52.1程序原點的設(shè)置52.2對刀方法和設(shè)置52.3數(shù)值計算62.4編制程序63.仿真過程和結(jié)果.93.1數(shù)控加工仿真系統(tǒng)加工軟件簡介.93.2仿真過程.93.3仿真結(jié)果.15總結(jié)16參考文獻(xiàn).16前言數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務(wù)是計算加工走刀中的刀位點（cutterlocationpoint簡稱

5、CL點）。刀位點一般取為刀具軸線與刀具表面的交點，多軸加工中還要給出刀軸矢量。在普通機(jī)床上加工零件時，首先應(yīng)由工藝人員對零件進(jìn)行工藝分析，制定零件加工的工藝規(guī)程，包括機(jī)床、刀具、定位夾緊方法及切削用量等工藝參數(shù)。同樣，在數(shù)控機(jī)床上加工零件時，也必需對零件進(jìn)行工藝分析，制定工藝規(guī)程，同時要將工藝參數(shù)、幾何圖形數(shù)據(jù)等，按規(guī)定的信息格式記錄在控制介質(zhì)上，將此控制介質(zhì)上的信息輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，由數(shù)控裝置控制機(jī)床完成零件的全部加工。我們將從零件圖樣到制作數(shù)控機(jī)床的控制介質(zhì)并校核的全部過程稱為數(shù)控加工的程序編制，簡稱數(shù)控編程。數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟。理想的加工程序不僅應(yīng)保證加工出符合圖樣要求

6、的合格零件，同時應(yīng)能使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的利用與充分的發(fā)揮，以使數(shù)控機(jī)床能安全可靠及高效地工作。數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實現(xiàn)設(shè)計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實際的強(qiáng)烈需求，國內(nèi)外都對數(shù)控編程技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。數(shù)控編程課程設(shè)計是我們機(jī)械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)數(shù)控方向?qū)W生在學(xué)習(xí)完本科大綱要求的“數(shù)控編程”“工藝設(shè)計”及數(shù)控仿真系統(tǒng)加工軟件后進(jìn)行的一次綜合性課程設(shè)計。本課程設(shè)計的目的在于通過編程，并在數(shù)控加工仿真軟件中進(jìn)行仿

7、真，使我們熟悉數(shù)控車床和數(shù)控銑床編程流程。當(dāng)然，由于水平有限，在設(shè)計中難免有很多紕漏，懇請老師指正。1零件的數(shù)控工藝分析1.1零件圖的分析該零件表面由圓柱、螺紋以及圓球表面組成，如圖1。其中尺寸精度和表面粗糙度要求如圖。零件材料為45鋼，熱處理調(diào)質(zhì)硬度220-250HBS，為了便于裝夾，坯件左端應(yīng)預(yù)先留出夾持部分，所以毛坯件選50.0mm的棒料，長度為230mm。圖一1.2確定數(shù)控加工工藝加工順序從右到左進(jìn)行，具體加工工步：1）車端面為圓球；2）換切槽刀10×32，切32處外圓槽;3）車22圓柱面，倒角，48圓柱面，36螺紋外圓柱面，倒角；4）換螺紋刀M36×1.5，車螺紋

8、外圓。5）換切斷刀，于離原點92mm處切斷。數(shù)控加工工序卡 零件圖號 零件名稱 文件編號 第   頁NC  01軸      工序號 工序名稱 材料 01 車輪廓45      加工車間 設(shè)備型號     CK6140         主程序名 子程序名 加工原點 %001   G50      刀 刀具半徑補(bǔ)償 刀具長度補(bǔ)償     工 裝   工步號 工步內(nèi)容 夾具 刀具

9、  1車外圓三爪卡盤T01  2 切槽三爪卡盤 T02  3車外螺紋三爪卡盤T034切斷零件三爪卡盤T04    更改標(biāo)記 更改單號 更改者/日期 工藝員   校對   審定   批準(zhǔn)   表1 手柄的工序卡1.3刀具和切削用量的選擇車外圓可選用107°彎頭車刀，車圓球和車圓柱表面均可，最后用切槽刀，螺紋刀，切斷刀。主軸轉(zhuǎn)速取粗車切削速度V=90m/min，根據(jù)毛坯直徑，并結(jié)合機(jī)床說明書選取粗車時轉(zhuǎn)速n=500r/min。進(jìn)給速度計算得，車外圓時選取進(jìn)給量f=0.4mm/r，計算得車進(jìn)

10、給速度V=200mm/min。車槽用V=100mm/min，車外螺紋用V=150mm/min，切斷用F=50mm/min。表2 刀具選擇及參數(shù)刀號刀具名稱規(guī)格用途T01外圓車刀 95°車端面、外輪廓T02切槽刀寬6mm切槽T03車螺紋刀車外螺紋T04切斷刀寬6mm切斷零件1.4零件的裝夾及夾具的選擇裝夾方案可知坯件軸線和左端端面為定位基準(zhǔn)，左端采用三爪自定心卡盤夾緊即可 。2數(shù)控加工程序的編制2.1程序原點的設(shè)置程序原點是指程序中的坐標(biāo)原點，即在數(shù)控加工時，刀具相對于工件運動的起點。本次加工中以右端球心O點為基準(zhǔn)建立坐標(biāo)系，坐標(biāo)原點為O。2.2對刀方法和設(shè)置采用G54設(shè)定工件坐標(biāo)系時

11、的對刀方法：毛坯為50.0mm的棒料，欲加工最大直徑為48mm，總長為92mm的零件。編程時采用程序段G54 設(shè)定工件坐標(biāo)系，工件坐標(biāo)系原點O設(shè)在以右端球心O點。加工時采用的1號刀具為95°硬質(zhì)合金機(jī)夾偏刀（如圖3所示），并作為基準(zhǔn)刀具；2號刀具為硬質(zhì)合金機(jī)夾切槽刀，3號刀具為硬質(zhì)合金機(jī)夾螺紋刀，4號刀具為硬質(zhì)合金機(jī)夾切斷刀?；鶞?zhǔn)刀具刀尖點的起始點為P。 圖3 刀具安裝位置示意圖以上操作步驟完成了基準(zhǔn)刀具的對刀。此時，若執(zhí)行程序段G54 后，則CRT屏幕上的絕對坐標(biāo)值處顯示基準(zhǔn)刀具刀尖在工作坐標(biāo)系的位置（X169.200 Z217.500）。2.3數(shù)值計算起刀點坐標(biāo)（0，0）；逆圓弧

12、終點（28，-34.29）順圓弧終點（22，-41.42）直線終點（22，-56）順圓弧終點（32，-60）端面終點（48，-60）直線終點（48，-66） 左端面終點（36，-66）直線終點（36，-92）2.4編制程序M36*1.5螺紋軸程序如下： T0303 S200 M03 G00 X60 Z-72 M08 X40 G92 X34.4 Z-73 F1.5 X33.6 X33.4 X100 Z100 M30其余外輪廓和切槽程序如下：N01 G54 T0101N02 G00 X60 Z0 M03 S720 G01 X-1 F0.4 G00 X60 Z2N03 G73 P04 Q12 I10

13、.0 K8.0 U2.0 W2.0 D4 F0.4 S500N04 G00 X-2.0 Z0 G01 X0N05 G03 X28.0 Z-32.29 R-20.0N06 G02 X22.0 Z-41.42 R10.0N07 G01 Z-56N08 G02 X32.0 Z-60.0 R5.0N09 G01 X48.0N10 Z-66.0N11 X36.0N12 Z-100.0N13 G70 P4 Q12N14 G00 X200 Z50N15 T0202N16 G00 Z-72.0N17 X40N18 G01 X32.0 F0.4N19 G00 X40.0N20 Z-98.0N21 G01 X32

14、.0 F0.4N22 G00 X100.0N23 Z50.0N24 M30切斷程序： T0404 G00 Z-98X40G01 X-1 G00 X100 Z503.仿真過程和結(jié)果3.1數(shù)控加工仿真系統(tǒng)加工軟件簡介該軟件是在學(xué)習(xí)數(shù)控編程人數(shù)較多，教學(xué)壓力急劇增加的情況下誕生的一種軟件。因為數(shù)控機(jī)床品種多，價格高，一臺數(shù)控中心甚至上百萬。數(shù)控機(jī)床的操作訓(xùn)練完全依賴數(shù)控機(jī)床進(jìn)行實訓(xùn)，投資大，消耗多，成本高，一般院校無力承擔(dān)這種消耗和投入。因此，探索一種偷投資少，見效快，培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)性強(qiáng)，企業(yè)歡迎的模式勢在必然。所以，數(shù)控加工仿真軟件的出現(xiàn)，打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式，增加了學(xué)生的動手機(jī)會，提高了熟練操作程

15、度。3.2仿真過程圖3.1“數(shù)控加工仿真系統(tǒng)”軟件界面圖3.2 機(jī)床回零 圖3.3 操作面板上的MODE旋鈕 圖3.4操作面板上的指示燈圖3.5移動零件面板及機(jī)床上的零件圖3.6輸入數(shù)控程序前后的CRT界面圖3.7安裝刀具后的機(jī)床圖3.8輸入坐標(biāo)圖3.9程序003的輸入 圖3.10加工過程圖圖3.11程序0003的輸入3.3仿真結(jié)果圖3.12最后仿真結(jié)果4 總結(jié)通過這次課程設(shè)計對數(shù)控車床系統(tǒng)進(jìn)行程序指令編寫以及應(yīng)用，使自己進(jìn)一步熟悉了工藝編制過程及數(shù)控基本編程指令基本意義。從以上編寫的程序，我們可以了解到數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用，熟悉了數(shù)控編程的步驟和方法，基本上掌握了數(shù)控車削零件加工編程，使自己加深了數(shù)控指令的應(yīng)用和重要性。而且通過本次課程設(shè)計，基本達(dá)到了對已修課程熟悉并加深了基礎(chǔ)知識的練習(xí)與應(yīng)用能力的基本要求，達(dá)到了大學(xué)教育的目的。 參考文獻(xiàn)1.王愛玲.現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用.北京：國防工業(yè)出版社，20052.王紹俊.機(jī)械制造工藝設(shè)計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，19813