凹凸模數(shù)控加工與編程論文（正文)

1、第一章 前 言數(shù)控加工技術及裝備是發(fā)展高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)的使用技能和最基本的裝備。馬克思曾經說過“各種經濟時代的區(qū)別，不在于生產什么，而在于怎樣生產，用什么勞動資料生產”制造技術和裝備是人類生產活動的最基本的生產資料，而數(shù)控技術又是當今先進制造技術和裝備的核心技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上個工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采用重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及其產業(yè)。雖然我國數(shù)控技術的起步相對于工業(yè)發(fā)達國家比較晚，但是現(xiàn)在已經加大力度發(fā)展數(shù)控技術，近年來還取得了很大的成績。大力發(fā)展以數(shù)

2、控為核心技術的先進制造技術已成為我國加速經濟發(fā)展，提高綜合國力和國家地位的重要途徑。1.1數(shù)控加工技術（Numerical Control Machining Technology）數(shù)控加工是指在數(shù)控機床上進行零件加工的一種工藝方法，數(shù)控機床加工與傳統(tǒng)機床加工的工藝規(guī)程從總體上說是一致的，但也發(fā)生了明顯的變化。用數(shù)字信息控制零件和刀具位移的機械加工方法。它是解決零件品種多變、批量小、形狀復雜、精度高等問題和實現(xiàn)高效化和自動化加工的有效途徑。 1.2數(shù)控機床（Numerical Control Machining Tools）數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。數(shù)控

3、機床主要有數(shù)控裝置、伺服驅動/進給裝置、測量反饋裝置、機床主體、程序的輸入輸出設備和可編程控制器等幾部分組成。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產品。數(shù)控機床的特點是加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質量；可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件；加工零件改變時，一般只

4、需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產準備時間；機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的35倍）；機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。1.3加工中心（Machining Center,MC）加工中心機通常由控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)及其他輔助系統(tǒng)組成的使用于加工復雜形狀工件的高效率自動化機床。加工中心機備有刀庫，具有自動換刀功能，是對工件一次裝夾后進行多工序加工的數(shù)控機床。加工中心機是高度幾點一體化的機床，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、自動改變主軸轉速、進給量等，

5、可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時間、測量和機床調整等輔助工序時間，對加工形狀比較復雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經濟效果。常用加工中心有以下幾大類：立式加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心、鏜銑加工中心、車銑復合加工中心。加工中心與數(shù)控機床的最大區(qū)別是加工中心都配置刀庫和換刀裝置。加工中心配置有容量為幾十把甚至上百把刀具的刀庫，刀庫中放置有加工過程中使用的刀具和測量工具，通過可編程序控制器程序控制，在加工中實現(xiàn)刀具的自動更換和加工要素的自動測量。加工中心的控制器具有控制2軸、3軸或多軸聯(lián)動的能力，可以完成復雜型面的三維加工，其輔助機能可以保證加

6、工中心在加工過程中實現(xiàn)刀具長度補償、半徑補償、螺距誤差補償、絲桿間隙補償、并具有過載保護、故障檢測等功能。1.4數(shù)控加工程序編制是根據(jù)計算出的運動軌跡坐標值和已確定的加工順序、加工路線、切削參數(shù)和輔助動作，以及所使用的數(shù)控系統(tǒng)的指令、程序段格式，按數(shù)控機床規(guī)定使用的功能代碼及程序格式，編寫加工程序單。數(shù)控加工程序編制方法有兩種，即手工編程和利用計算機進行自動編程。由于手工編程效率低、精度低、周期長，特別是對于較復雜零件的數(shù)控加工，諸如非圓曲線與曲面等零件的加工，手工編程已無法勝任，即使一般簡單零件的數(shù)控加工，若采用自動編程，也可大大提高編程效率與編程精度，因此自動編程在數(shù)控加工中占有越來越重要

7、的位置。第二章 加工中心編程的準備按設計任務書圖紙所示零件，進行數(shù)控加工中心程序編制的準備。2.1機床狀態(tài)機床已上電，完成回參考點操作，建立了測量基礎準點。各把刀具已經完成對刀，建立了工件坐標系與機床坐標系的聯(lián)系，使用缺省坐標系G54。2.2刀具狀態(tài)和切削參數(shù)刀庫中刀具的安裝如表2-1所示。表2-1 刀具情況刀位刀具名稱直徑mm刀補號轉速r/min進給速度mm/min切深mm備注1銑刀盤80D01H01250505外輪廓粗加工3立銑刀20D03H035005010外輪廓精加工5鍵槽銑刀36D05H053002510型腔粗精加工7中心鉆5H078001002鉆中心定位孔9麻花鉆頭12H09120

8、08030鉆孔加工2.3加工中心編程題目按圖2-1及圖2-2要求編制加工程序，該零件材料牌號為Gr12MoV，名稱：凸凹模，寸為200×200×25，并已經過精加工。1.工藝處理加工前用平虎鉗夾緊并找平。（1）工步和走刀路線的確定。按刀具確定工步和走刀路線。1）外輪廓加工：先用銑刀盤完成10mm高的臺階的粗加工，六角形周邊留余量1mm，再用立銑刀完成臺階精加工。2）型腔粗精加工：完成82×82×10的型腔。3）孔加工：用中心鉆鉆定位孔，再鉆孔。零件的粗精加工通過改變由刀具半徑補償量實現(xiàn)。（2）刀具和切削用量參見表2-1。2.建立工件坐標系，數(shù)值計算(1)

9、方案一:工件坐標系如圖2-1所示。圖2-1 加工中心編程方案一（2）經計算，已知點坐標為：P1(-41,-70), P2(41,-70), P3(81,0), P4(41,70), P5(-41,70), P6(-81,0), P7(-21,-41), P8(21,-41), P9(41,-21), P10(41,21),P11(21,41), P12(-21,41), P13(-41,21), P14(-41,-21)。（1）方案二:工件坐標系如圖2-2所示。圖2-2 加工中心編程方案二（2）經計算已知點坐標為：P1(59,30),P2(141,30),P3(181,100),P4(141,

10、170),P5(59,170),P6(19,100), P7(79,59), P8(121,59), P9(141,79), P10(141,121),P11(121,141), P12(79,141), P13(59,121), P14(59,79)。第三章 編制加工程序根據(jù)上述的兩種方案分別進行數(shù)控加工中心程序的編制。3.1方案一編程主程序O0001；程序名N01 G54 G90 G17 G00 X0. Y0. Z100.； 建立工件坐標系，絕對坐標編程N02 M06 TO1； 換1號刀N03 M03 S200； 啟動主軸轉速200r/minN04 G00 X-150. Y-150.； 移

11、至起刀點N05 G43 Z50. H01； 建立刀具長度補償N06 G00G42Y-70D01； 建立刀具半徑補償N07 Z10.； 刀具端面移至離工件上表面高度10mm處N08 G01 Z-5. F50；下刀至深度5mmN09 M98P0100； 調用子程序粗銑六角形外輪廓N10 G01Z-10F50； 下刀至深度10mmN11 M98 P0100； 調用子程序粗銑六角形外輪廓N12 G49 G00 Z100. M05； 取消刀具長度補償,主軸停N13 G40 G00 X0 .Y0.； 取消刀具半徑補償N14 M06T03； 換3號刀N15 M03 S500； 啟動主軸轉速500 r/min

12、N16 G00 X-120. Y-120.； 移至起刀點N17 G43 Z10. H03； 建立刀具長度補償N18 G42 Y-70. D03； 建立刀具半徑補償N19 G01 Z-10. F50； 下刀至深度10mmN20 M98 P0100； 調用子程序精銑六角形外輪廓N21 G49 G00 Z100. M05； 取消刀具長度補償,主軸停N22 G40 G00 X0. Y0.； 取消刀具半徑補償N23 M06 T05； 換5號刀N24 MO3 S400； 啟動主軸轉速400 r/minN25 G43 Z10. H05； 建立刀具長度補償N26 G00 X0. Y20. Z2.； 移動至粗加

13、工起點（圖3-1）N27 G01 Y-20. Z0. F25； 之字形下刀N28 Y20. Z-2.； 之字形下刀至深度2mm圖3-1 型腔加工刀具路徑N29 Y-20. Z-4.； 之字形下刀至深度4mmN30 Y20. Z-6.； 之字形下刀至深度6mmN31 Y-20. Z-8.； 之字形下刀至深度8mmN32 Y20. Z-10.； 之字形下刀至深度10mmN33 Y-20. Z-10.； 之字形下刀至深度10mmN34 X-20.； 行切加工開始N35 Y20.； 行切加工N36 X20.； 行切加工N37 Y-20.； 行切加工N38 X0.； 行切加工結束N39 G00 G42

14、X0. Y0. D05； 建立刀具半徑補償N40 G02 X0. Y-41. R20.5 F25； 圓弧進刀，精加工開始N41 G01 X-21.； 精加工型腔直邊N42 G02 X-41. Y-21. R20.； 精加工型腔圓弧到P14點N43 G01 Y21.； 精加工型腔直邊到P13點N44 G02 X-21. Y41. R20.； 精加工型腔圓弧到P12點N45 G01 X21.； 精加工型腔直邊到P11點N46 G02 X41.Y21. R20.； 精加工型腔圓弧到P10點N47 G01 Y-21.； 精加工型腔直邊到P9點N48 G02 X21. Y-41. R20； 精加工型腔圓

15、弧到P8點N49 G01 X-21.； 精加工型腔直邊到P7點N50 G02 X1. Y1. R20.5； 圓弧退刀，精加工結束N51 G49 G00 Z100.M05； 取消刀具長度補償,升起刀，主軸停N52 G40 X0. Y0.； 取消刀具半徑補償，移至換刀點N53 M06 T07； 換7號刀N54 M03S800；啟動主軸轉速800 r/minN55 G00 G43 Z20. H07 建立刀具長度補償?shù)毒叩匠跏计矫鍺56 X-85. Y-85.； 移至起始點N57 G99 G81 X-85. Y-85. Z-4.R4. F80； 鉆下排第一個孔，回R平面N58 X0.； 鉆下排第二個孔

16、N59 G98 X85.； 鉆下排第三個孔，回初始面N60 G99 G81 X-85. Y85. Z-4. R4 F80； 鉆上排第一個孔，G81鉆孔循環(huán)N61 X0.； 鉆上排第二個孔N62 G98 X85.； 鉆上排第三個孔，G98回初始面N63 G8O M05； 取消鉆孔，主軸停轉N64 G49 G00 Z100.； 取消刀具長度補償N65 GOO X0. Y0.； 移至換刀點N66 M06 T09； 換9號刀N67 M03 S1200； 主軸轉動轉速1200 r/minN68 G00 G43 Z20. H09； 建立刀具長度補償，刀具到初始平面N69 G00X -85.Y-85.； 移

17、至起始點N70 G99 G83 X-85. Y-85. Z-27.R4 Q3 F50； 鉆下排第一個孔 N71 X0.； 鉆下排第二個孔N72 G98 X85.； 鉆下排第三個孔G98回初始面N73 G99 G83 X-85. Y85. Z-27. R4. Q3 F50； 鉆上排第一個孔N74 X0.； 鉆上排第二個孔N75 G98 X85.； 鉆上排第三個孔G98回初始面N76 G80 M05； 取消鉆孔，主軸停轉N77 G49 G00 Z100.； 取消刀具長度補償N78 G00 X0. Y0.； 移至換刀點N79 M30； 程序復位，返回第一段程序子程序O0100；程序名N01 G01

18、X41.； 加工六角形外輪廓到P2點N02 X81. Y0.； 加工六角形外輪廓到P3點N03 X41.Y70.； 加工六角形外輪廓到P4點N04 X-41.； 加工六角形外輪廓到P5點N05 X-81. Y0.； 加工六角形外輪廓到P6點N06 X-41. Y-70.； 加工六角形外輪廓到P1點N07 G00 Z10.； 刀具提升到工件表面上方N08 G00 X-150. Y-70.； 移至起刀點N09 M99； 返回主程序3.2方案二編程主程序O0002；程序名N01 G54 G90 G17 G00 X0. Y0. Z100.； 建立工件坐標系絕對坐標編程，安全高度N02 M06 T01；

19、 換1號刀N03 M03 S200； 啟動主軸，轉速每分鐘200轉N04 G00 X-50. Y-50.； 移至起刀點N05 G43 Z50. H01； 建立刀具長度補償N06 G00 G42 Y30. D01； 建立刀具半徑補償N07 Z10.； 刀具端面移至離工件上表面高度10mm處N08 G01 Z-5. F50； 下刀至深度5mmN09 G01 X141.； 粗銑六角形外輪廓到P2點N10 X18. 1Y. 100.； 加工六角形外輪廓到P3點N11 X141. Y170.； 加工六角形外輪廓到P4點N12 X59.； 加工六角形外輪廓到P5點N13 X19. Y100.； 加工六角形

20、外輪廓到P6點N14 X59. Y30.； 加工六角形外輪廓到P1點N15 G00 X-50. Y30.； 移至起刀點N16 G01 Z-10.； 下刀至深度10mmN17 G01 X141.； 粗銑六角形外輪廓到P2點N18 X181. Y100.； 加工六角形外輪廓到P3點N19 X141. Y170.； 加工六角形外輪廓到P4點N20 X59.； 加工六角形外輪廓到P5點N21 X19. Y100.； 加工六角形外輪廓到P6點N22 X59. Y30.； 加工六角形外輪廓到P1點N23 G49 G00 Z100 .M05； 取消刀具長度補償,主軸停N24 G40 G00 X-50. Y-

21、50.； 取消刀具半徑補償N25 M06 T03； 換3號刀N26 M03 S500； 啟動主軸轉速500N27 G00 X-20. Y-20.； 移至起刀點N28 G43 Z10. H03； 建立刀具長度補償N29 G42 Y30. D03； 建立刀具半徑補償N30 G01 Z-10. F50； 下刀至深度10mmN31 G01 X141.； 精銑六角形外輪廓到P2點N32 X181. Y100.； 加工六角形外輪廓到P3點N33 X141. Y170.； 加工六角形外輪廓到P4點N34 X59.； 加工六角形外輪廓到P5點圖3-2 型腔加工刀具路徑N35 X19. Y100.； 加工六角形

22、外輪廓到P6點N36 X59. Y30.； 加工六角形外輪廓至延長線到P1點N37 G49 G00 Z100. M05； 取消刀具長度補償,主軸停N38 G40 G00 X-20. Y-20.； 取消刀具半徑補償N39 M06 T05； 換5號刀N40 M03 S400； 啟動主軸轉速400N41 G43 Z10. H05； 建立刀具長度補償N42 G00 X100. Y120. Z2.； 移動至粗加工起點（圖3-2）N43 G01 Y100. Z0. F25； 之字形下刀N44 Y120. Z-2.； 之字形下刀至深度2mmN45 Y80. Z-4.； 之字形下刀至深度4mmN46 Y120

23、. Z-6.； 之字形下刀至深度6mmN47 Y80. Z-8.； 之字形下刀至深度8mmN48 Y120. Z-10.； 之字形下刀至深度10mmN49 Y80. Z-10.； 之字形下刀至深度10mmN50 X80.； 行切加工開始N51 Y120.； 行切加工N52 X120.； 行切加工N53 Y80.； 行切加工N54 X100.； 行切加工結束N55 G00 G42 X100. Y100. D05； 建立刀具半徑補償N56 G02 X100. Y59.R20.5 F25； 圓弧進刀，精加工開始N57 G01 X79.； 精加工型腔直邊到P7點N58 G02 X59. Y79. R2

24、0.； 精加工型腔圓弧到P14點N59 G01 Y121.； 精加工型腔直邊到P13點N60 G02 X79. Y141. R20.； 精加工型腔圓弧到P12點N61 G01 X121.； 精加工型腔直邊到P11點N62 G02 X141. Y121. R20.； 精加工型腔圓弧到P10點N63 G01 Y79.； 精加工型腔直邊到P9點N64 G02 X121. Y59. R20.； 精加工型腔圓弧到P8點N65 G01 X79.； 精加工型腔直邊到P7點N66 G02 X100. Y100. R20.5； 圓弧退刀，精加工結束N67 G49 G00 Z100. M05； 取消刀具長度補償,

25、升起刀，主軸停N68 G40 X-20. Y-20.； 取消刀具半徑補償，移至換刀點N69 M06 T07； 換7號刀N70 MO3 S800； 啟動主軸轉速800N71 G00 G43 Z20. H07； 建立刀具長度補償?shù)毒叩匠跏计矫鍺72 X15. Y15.； 移至起始點N73 G99 G81 X15. Y15. Z-4. R4. F80； 鉆下排第一個孔，G99回R平面N74 X100.； 鉆下排第二個孔N75 G98 X185.； 鉆下排第三個孔G98回初始平面N76 G99 G81 X15. Y185. Z-4. R4. F80； 鉆上排第一個孔，G81鉆孔循環(huán)N77 X100.；

26、 鉆上排第二個孔N78 G98 X185.； 鉆上排第三個定位孔，G98回初始面N79 G8O M05； 取消鉆孔，主軸停轉N80 G49 G00 Z100.； 取消刀具長度補償N81 GOO X0. Y0.； 移至換刀點N82 M06 T09； 換9號刀N83 M03 S1200； 主軸轉動轉速1200 r/minN84 G00 G43 Z20. H09； 建立刀具長度補償，刀具到初始平面N85 G00 X15. Y15.； 移至起始點N86 G99 G83 X15. Y15. Z-27. R4. Q3. F50； 鉆下排第一個孔，G8排屑鉆孔循環(huán)N87 X100.； 鉆下排第二個孔N88

27、G98 X185.； 鉆下排第三個孔，G98回初始平面N89 G99 G83 X15. Y185. Z-27. R4. Q3. F50； 鉆上排第一個孔，Q為每次鉆孔深度N90 X100.； 鉆上排第二個孔N91 G98 X185.； 鉆上排第三個孔G98回初始面N92 G80 M05； 取消鉆孔，主軸停轉N93 G49 G00 Z100.； 取消刀具長度補償N94 G00 X0.Y0.； 移至換刀點N95 M30； 程序復位，返回第一段程序 第四章 論述兩種不同編程方案的優(yōu)劣下面我們對以上兩種不同的加工中心編程進行對比分析，看哪一種方法更好。4.1方案一的優(yōu)點先加工六邊形的輪廓在加工槽和鉆孔

28、，這樣加工就不會出現(xiàn)明顯的毛刺，如果把六邊形的輪廓放在最后加工的話，孔和槽都會出現(xiàn)明顯的毛刺，所以方案一采取了先加工六邊形的輪廓在加工槽額鉆孔，這樣會大大的提高產品的合格率。工件坐標系定在工件的中心，計算各個點的尺寸相對比較容易。采用子程序來加工六邊形的輪廓，這樣做大大減少了程序的長度，使程序顯得沒那么復雜，并提高了加工速度從而提高了生產效率。為了保證孔的質量鉆孔時必須先鉆中心孔，雖然走多了很多步驟，但是為了生產出優(yōu)質的產品，這點是不能馬虎的。4.2方案二的優(yōu)點方案二的加工工藝過程是跟方案一的一樣的，唯一不同的是方案二沒有采用子程序來編程，如果在切削深度少的情況下建議使用方案二，但是為了跟方案

29、一比較一下，我方案二采取了不使用子程序，這樣的話程序的篇幅大大的增加了，但是優(yōu)點是不用去記更多的子程序代碼如M99M98，這樣的編程方法比較適合初學者。方案二的工件坐標定在了工件的左下角，這樣編程時就不會出現(xiàn)負號的坐標，編程的時候沒那么容易出錯。坐標系定在工件的坐下角對刀的時候也比較容易。4.3方案一的缺點方案一加工六邊形輪廓的時候深度分了兩刀切，這有點快了，切輪廓邊的時候更是一刀切，這樣刀很容易斷掉，所以切削速度一定要慢。編程采用了子程序，對編程的難度會有點提高，如果是初學者有可能會出錯。坐標系定在工件的中心，對刀的時候也沒有那么方便。4.4方案二的缺點之前提過方案二和方案一的加工工藝過程是

30、一樣的，所以方案一出現(xiàn)六邊形輪廓切削時有可能會斷刀的情況在方案二也會出現(xiàn)。方案二采用的坐標系是定在了工件的左下角，這樣的話計算各個點的坐標是復雜了很多，有可能計算錯誤使得工件加工時報廢。方案二沒有采用子程序來編程，使程序的篇幅增大了許多，如果六邊形的切削深度改為更深的話，那么編程的時候就更加的繁瑣，所以要不怕麻煩，掌握好子程序的應用，就不怕遇到切削量大的工件而大大增加程序的篇幅了。4.5結論綜合了以上兩種加工方案，兩種方案都各有優(yōu)點也有缺點，當加工切削量不大的時候可以采用方案二直接變成不使用子程序；而當加工工件的切削量比較大的時候就采用方案一使用子程序來編程，這樣會使程序更加的簡單易懂。不管什

31、么時候，子程序的應用還是十分常見的，不能應為懶而不去掌握子程序的使用。當然了，如果工件的切削量不大和不用重復加工一個步驟的話，那就直接編程就行了，也不是說要特意地使用子程序來編程的。但就這次題目的要求來說，我還是會采用方案一，因為方案一能夠滿足各種要求的同時能夠保證產品的質量和生產的效率，生產各種工件的目的都是為了賺錢，能夠保證質量的同時提高生產效率，這樣的方案才是好的方案。 致 非常感校領導和老師，給我們創(chuàng)造了一個學習的機會，讓我在畢業(yè)的最后一段時間里學到了很多知識, 本次的設計是三年來學習過程中涵蓋面最廣的一次設計，它不僅體現(xiàn)了我們對設計思考，更重要的是對我們三年來所學知識應用到了實踐，使

32、我明白了在今后設計過程中的一般步驟和方法，經過這幾個月的緊的畢業(yè)設計,使我在理論和動手能力上都有了進一步的提高。此次畢業(yè)設計的順利完成離不開指導老師的大力支持,在這里，我特別要感我的指導老師，是他將最新的畢業(yè)設計信息通知給我們，并且在自己緊的工作中，還盡量抽出時間關心我們的設計進度情況，督促我們抓緊學習。在整個設計中，用到了以前所學的知識，最開始老師就教給了我們遇到問題，如何去分析問題、解決問題的方法，使我們受益非淺，從確定設計題目到現(xiàn)在完成畢業(yè)設計論文的過程中，尤其是在課題設計的前期準備工作和設計的過程中，老師提出了許許多多寶貴的設計意見，在短暫的相處時間里，淵博的知識、敏銳的思路和實事的工作作風給我留下了深刻的印象，這也將對我不久的工作，起到很大的鼓動作用，將使得我終身受益，謹此向老師表達我衷心的感和崇高的敬意！ 在此，我還要感工