機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）螺紋軸車(chē)削加工及數(shù)控車(chē)削機(jī)床仿真的研究

1、本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題題 目目 螺紋軸車(chē)削加工及數(shù)控車(chē)削機(jī)床仿真的研究專(zhuān)業(yè)名稱(chēng) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 畢業(yè)時(shí)間 2021 年 6 月 畢業(yè) 任務(wù)書(shū)一、題目 螺紋軸車(chē)削加工及數(shù)控車(chē)削機(jī)床仿真的研究螺紋軸車(chē)削加工及數(shù)控車(chē)削機(jī)床仿真的研究二、研究主要內(nèi)容 本課題來(lái)源于?飛機(jī)結(jié)構(gòu)件高效數(shù)控加工系統(tǒng)研究?工程，研究?jī)?nèi)容和研究方法上的要求是針對(duì)螺紋軸車(chē)削加工的特點(diǎn)，進(jìn)行刀路規(guī)劃，合理地劃分加工區(qū)域、選擇適合的加工方法。制成以提高加工精度兼顧效率的 NC 加工專(zhuān)用程序。三、主要技術(shù)指標(biāo)1完成指定翻譯文獻(xiàn)；2完成螺紋軸車(chē)削加工粗加工程編；3完成螺紋軸車(chē)削加工加工的程編；4.

2、完成螺紋軸車(chē)削加工虛擬仿真加工及生成 NC 指令；四、進(jìn)度和要求要求學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)從第 1 周開(kāi)始至第 17 周結(jié)束；主要的工作量及進(jìn)度要求如下：第一階段：共計(jì) 5 周1第一周及第二周，翻譯并完成教師指定的英文文獻(xiàn)翻譯；2第三周，熟悉螺紋軸車(chē)削加工工藝及工藝模型處理；3. 第四周，去工廠現(xiàn)場(chǎng)參觀調(diào)研；設(shè)計(jì)論文4第五周，熟悉及掌握 CADCAM 軟件相關(guān)的螺紋軸車(chē)削加工方法；第二階段：共計(jì) 5 周1第六周及第七周，完成螺紋軸車(chē)削加工工藝模型建立和處理；2. 第八周，完成螺紋軸車(chē)削加工的粗加工編程；3. 第九周，完成螺紋軸車(chē)削加工精加工編程；3. 第十周，完成仿真加工及數(shù)控加工代碼生成；第三階段：共

3、計(jì) 5 周1 .第十一周，檢測(cè)螺紋軸車(chē)削加工程序的通用性；2第十二周，檢測(cè)螺紋軸車(chē)削加工刀路工藝規(guī)劃的合理性；3第十三周，進(jìn)行刀路優(yōu)化、過(guò)切檢查;4. 第十四及第十五周，生成通用的數(shù)控指令(G 代碼和 M 代碼)； 5. 第十六周及第十七周，撰寫(xiě)論文及評(píng)閱;五、主要參考書(shū)及參考資料1謝龍漢等. CATIAV5 數(shù)控加工M.北京：清華大學(xué)出版社，2005 年 4 月.2 謝龍漢等.CATIAV5 機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社，2005 年 4 月.3 謝龍漢等.CATIAV5 機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)用實(shí)例M.北京：清華大學(xué)出版社，2005 年4 月.4 謝龍漢等.CATIAV5 逆向造型設(shè)計(jì)M.北京：清

4、華大學(xué)出版社，2005 年 4 月.5 謝龍漢等.CATIAV5 自由曲面造型M.北京：清華大學(xué)出版社，2005 年 4 月.6謝龍漢等.CATIAV5 數(shù)控加工實(shí)例M.北京：清華大學(xué)出版社，2005 年 4 月.7 卜昆等.計(jì)算機(jī)輔助制造M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.學(xué)生學(xué)號(hào) 103306 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 系主任 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706摘 要 隨著全球制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的日益劇烈，先進(jìn)制造技術(shù)的不斷出現(xiàn)，現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得產(chǎn)品的加工周期大幅度縮短，產(chǎn)品的加工質(zhì)量不斷改善，加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，增強(qiáng)了產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。因此數(shù)控加工技術(shù)的研究已成為研究重點(diǎn)。在這

5、個(gè)計(jì)算機(jī)技術(shù)開(kāi)展迅速，新科技日新月異的信息社會(huì)中，制造業(yè)也發(fā)生著革命性的變化。計(jì)算機(jī)模擬、仿真技術(shù)省去了大量的工作量，大大節(jié)約了原材料本錢(qián)，提高了生產(chǎn)效率。工廠里現(xiàn)在大局部機(jī)床使用的都是數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工出來(lái)的零件既符合外觀及精度有要求，又方便操作者進(jìn)行操作。掌握計(jì)算機(jī)制造技術(shù)已經(jīng)是新時(shí)代我們勢(shì)在必行的必須課。 作者在查閱和搜索大量與本畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)資料的根底上，對(duì)數(shù)控加工進(jìn)行研究，并在老師的耐心指導(dǎo)下，首先分析零件模型，根據(jù)零件的外形特點(diǎn)，確定加工方法。利用 CATIA P3 V5R20 進(jìn)行數(shù)控加工程序的編制，設(shè)計(jì)出該零件的 NC 加工方法，并且嘗試找出最合理的加工方法。從而進(jìn)行零件的動(dòng)態(tài)模

6、擬數(shù)控加工。此次設(shè)計(jì)中以螺紋軸為加工對(duì)象，利用粗車(chē)，精車(chē)，切空槽，切溝槽，鉆孔，鉆螺紋孔等進(jìn)行加工。最后，結(jié)合 CATIA 中設(shè)計(jì)好了的模型實(shí)例展現(xiàn)了 VERICUT 環(huán)境下數(shù)控加工仿真的全過(guò)程。關(guān)鍵詞：粗車(chē)，精車(chē)，CATIA，仿真，VERICUTABSTRACTSince the competition of global manufacturing industry is increasingly intense, advanced manufacturing technologies appeared continuously. The general application of th

7、e modern Numerical Control Manufacturing technology, has made the processing cycle of the products shorten by a large margin, has improved the processing quality of the products, has accelerated the update of the products, and has strengthened the competitive power of the products. So the research o

8、f the process technology of numerical control has become the focal point of studying. The manufacturing method changes a lot with the development of the computer technology in the modern society. Computer simulation saves a lot of time for the workers and greatly saves the cost of raw materials. Als

9、o computer simulation increases production efficiency. At present, most of the factory machines are used in CNC machine tools. CNC machining parts achieved the requirement both in the appearance and in the accuracy. To master the computer manufacturing technology for the engineering working in the f

10、ield of aviation is imperative.After looking up plenty of relevant articles, author researched the process technology of Numerical Control. Under the guidance of the teachers patience，author analysis the mold of the part at first and according to the shape characteristics of parts , assure the metho

11、d of processing. Finally utilized CATIA P3 V5R20 carrying on characteristic modeling and carry on Numerical Control establishment to process procedure and designed NC processing method of the part and try to find out the most reasonable method of processing .Thus the dynamic simulation Numerical Con

12、trol of carrying on the part is processed. Regarding thread spindle as the target of processing in this design . author has used Rough Turning operation, Profile Finish Turning operation, Recess Turning operation, Groove Turning operation, Drilling, Reverse Threading. Further，the whole process of NC

13、 simulation under VERICUT is shown combining with designed model instance in CATIAKEYWORDS: rough turning operation，profile finish turning operation，CATIA，simulation，VERICUT前 言近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的開(kāi)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，尤其是機(jī)械制造業(yè)中，普通機(jī)械正逐漸被高效率、高精度、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)械所代替。目前國(guó)外機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率已到達(dá) 85%以上，而我國(guó)的機(jī)械設(shè)備的數(shù)控化率缺乏 20%，隨著我國(guó)

14、制造行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，我國(guó)世界制造業(yè)加工中心地位形成，數(shù)控機(jī)床的使用、維修、維護(hù)人員在全國(guó)各工業(yè)城市都非常緊缺，再加上數(shù)控加工人員從業(yè)面非常廣，可在現(xiàn)代制造業(yè)的模具、鐘表業(yè)、五金行業(yè)、中小制造業(yè)、從事相應(yīng)公司企業(yè)的電腦繪圖、數(shù)控編程設(shè)計(jì)、加工中心操作、模具設(shè)計(jì)與制造、 電火花及線切割工作，所以目前現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)人才無(wú)法滿足制造業(yè)的需求，而且人才市場(chǎng)上的這類(lèi)人才儲(chǔ)藏并不大，企業(yè)要在人才市場(chǎng)上尋覓適宜的人才顯得比擬困難，以至于導(dǎo)致模具設(shè)計(jì)、CAD/CAM 工程師、數(shù)控編程、數(shù)控加工等已成為我國(guó)各人才市場(chǎng)招聘頻率最高的職位之一。現(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)的普遍應(yīng)用，使得產(chǎn)品的加工周期大幅度縮短，產(chǎn)品的加工質(zhì)量

15、不斷改善，加速了產(chǎn)品的更新?lián)Q代，增強(qiáng)了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。因此數(shù)控加工技術(shù)的研究已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)的重要標(biāo)志之一，更是表達(dá)一個(gè)機(jī)械制造企業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志。正是基于上述形勢(shì)，許多制造行業(yè)都已經(jīng)采用數(shù)控加工方式來(lái)提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。此外，利用和開(kāi)展數(shù)控加工，實(shí)現(xiàn)高效數(shù)控加工已成為了制造類(lèi)企業(yè)所普遍關(guān)心的大事。進(jìn)一步提高我國(guó)國(guó)防軍工行業(yè)的數(shù)控效率以及數(shù)控制造能力，是加強(qiáng)軍工國(guó)防建設(shè)的迫切需要。目錄目錄第一章第一章 緒論緒論 .91.1 課題研究的意義 .91.2 CATIA 軟件的簡(jiǎn)單介紹.91.3 VERICUT 軟件的簡(jiǎn)單介紹.10第二章第二章 螺紋軸右端加工螺紋軸右端加工 .11

16、初始化 CATIA 加工環(huán)境.112.2 螺紋軸的粗加工 .152.3 螺紋軸的精加工 .233.4 端面加工.302.5 空槽加工.32溝槽加工.372.7 鉆孔.42鉆螺紋孔.46第三章第三章 螺紋軸左端加工螺紋軸左端加工 .503.1 拷貝加工程序 .50粗車(chē).503.3 精車(chē).52切溝槽.533.5 加工螺紋.55第四章第四章 VERICUTVERICUT 數(shù)控仿真加工數(shù)控仿真加工.58數(shù)控加工仿真技術(shù)概述.584.2 數(shù)控加工仿真技術(shù)的操作步驟.614.3 數(shù)控加工的開(kāi)展趨勢(shì) .624.4 VERCUT 仿真加工步驟.63第五章第五章 總結(jié)與展望總結(jié)與展望 .745.1 論文總結(jié).7

17、45.2 后續(xù)展望.75參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn) .77致謝致謝 .78畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié) .79第一章 緒論1.11.1 課題研究的意義課題研究的意義隨著科學(xué)技術(shù)的飛速開(kāi)展和經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)的日趨劇烈，產(chǎn)品更新的速度越來(lái)越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加。同時(shí)，隨著航空工業(yè)、汽車(chē)工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)品生產(chǎn)的高速增長(zhǎng)，復(fù)雜形狀的零件越來(lái)越多，精度要求也越來(lái)越高。此外，劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)要求產(chǎn)品研制、生產(chǎn)周期越來(lái)越短，傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化與復(fù)雜形狀零件的高效、高質(zhì)量加工要求。因此，近幾十年來(lái)，世界各國(guó)十分重視開(kāi)展能有效解決復(fù)雜、精密、小批量、多變零件加工的數(shù)控加工技術(shù)。在機(jī)械

18、制造業(yè)中，大量采用以微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)為根底的數(shù)控技術(shù)，并將機(jī)械技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測(cè)技、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)有機(jī)地結(jié)合在一起，使其生產(chǎn)方式發(fā)生了革命性變化。因此研究該課題意義在于使數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床不斷更新?lián)Q代，向高速度、多功能、智能化、開(kāi)放型以及高可靠性等方面迅速發(fā)開(kāi)展。1.21.2 CATIACATIA 軟件的簡(jiǎn)單介紹軟件的簡(jiǎn)單介紹CATIA 是法國(guó)的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)旗艦解決方案。作為 PLM 協(xié)同解決方案的一個(gè)重要組成局部，它可以幫助制造廠商設(shè)計(jì)他們未來(lái)的產(chǎn)品，并支持從工程前階段、具體的設(shè)計(jì)、分析、模擬、組裝到維護(hù)在內(nèi)的全部工業(yè)設(shè)計(jì)流程。新的 V5 版本界面更加友好，功能也日趨

19、強(qiáng)大，并且開(kāi)創(chuàng)了 CAD/CAE/CAM 軟件的一種全新風(fēng)格。CATIA V5 版本具有： 1.重新構(gòu)造的新一代體系結(jié)構(gòu)為確保 CATIA 產(chǎn)品系列的開(kāi)展，CATIA V5 新的體系結(jié)構(gòu)突破傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)，采用了新一代的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，可快速地適應(yīng)企業(yè)的業(yè)務(wù)開(kāi)展需求，使客戶具有更大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。CATIA V5 對(duì)于開(kāi)發(fā)過(guò)程、功能和硬件平臺(tái)可以進(jìn)行靈活的搭配組合，可為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)鏈中的每個(gè)專(zhuān)業(yè)成員配置最合理的解決方案。允許任意配置的解決方案可滿足從最小的供貨商到最大的跨國(guó)公司的需要。CATIA V5 是在 Windows NT 平臺(tái)和 UNIX 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)完成的，并在所有所支持的硬件平臺(tái)上具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)

20、、功能、版本發(fā)放日期、操作環(huán)境和應(yīng)用支持。CATIA V5在 Windows 平臺(tái)的應(yīng)用可使設(shè)計(jì)師更加簡(jiǎn)便地同辦公應(yīng)用系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)；而 UNIX 平臺(tái)上 NT 風(fēng)格的用戶界面，可使用戶在 UNIX 平臺(tái)上高效地處理復(fù)雜的工作。CATIA V5 結(jié)合了顯式知識(shí)規(guī)那么的優(yōu)點(diǎn)，可在設(shè)計(jì)過(guò)程中交互式捕捉設(shè)計(jì)意圖，定義產(chǎn)品的性能和變化。隱式的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)變成了顯式的專(zhuān)用知識(shí)，提高了設(shè)計(jì)的自動(dòng)化程度，降低了設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的風(fēng)險(xiǎn)。CATIA V4 和 V5 具有兼容性，兩個(gè)系統(tǒng)可并行使用。對(duì)于現(xiàn)有的 CATIA V4 用戶，V5 能引領(lǐng)他們邁向 NT 世界。對(duì)于新的 CATIA V5 客戶，可充分利用 CATIA V

21、4 成熟的后續(xù)應(yīng)用產(chǎn)品，組成一個(gè)完整的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)環(huán)境。本次設(shè)計(jì)主要用到 CATIA 軟件中的仿真加工局部。1.31.3 VERICUTVERICUT 軟件的簡(jiǎn)單介紹軟件的簡(jiǎn)單介紹VERICUT 可以是可以進(jìn)行 NC 程序的驗(yàn)證、機(jī)床的模擬和 NC 程序的優(yōu)化的一款數(shù)控模擬仿真軟件，它是美國(guó)的 CGTech 公司于 1988 年開(kāi)發(fā)的，現(xiàn)在已經(jīng)開(kāi)展到了 VT7.3版本。該軟件的根本思想就是在進(jìn)行真實(shí)的加工之前，盡可能真實(shí)的在虛擬的環(huán)境里模擬加工的整個(gè)過(guò)程和加工的結(jié)果，防止在真實(shí)的加工中出現(xiàn)零件的過(guò)切、欠切，防止發(fā)生機(jī)床碰撞，并最大程度的優(yōu)化 NC 程序、延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高的加工的效率和加工質(zhì)量

22、。程序驗(yàn)證就是驗(yàn)證程序的正確性，說(shuō)的通俗一點(diǎn)就是檢查 G 代碼的正確性。任何一個(gè)機(jī)械加工廠，其最根本也是最簡(jiǎn)單的要求就是要盡量提高零件的合格率。就是這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的根本要求，機(jī)械加工廠并不是那么容易就能到達(dá)。影響零件合格率的因素有很多，最根本、最重要的就是加工工藝方案和數(shù)控加工程序，因?yàn)檫@兩個(gè)因素是根本、源頭，是指導(dǎo)生產(chǎn)零件的，二者出現(xiàn)錯(cuò)誤，報(bào)廢或造成故障的就不是單個(gè)零件，而是一批零件，造成的損失也是巨大的。因此，我們要杜絕加工工藝方案和數(shù)控加工程序出現(xiàn)錯(cuò)誤，對(duì)于加工工藝方案，在此不多作表達(dá)，是可以通過(guò)人的校對(duì)來(lái)保證其正確性的，但是對(duì)于數(shù)控加工程序，這樣是不能保證其正確性的，特別是復(fù)雜的 NC

23、程序，人工校對(duì)根本不可能，VERICUT 的 NC 程序驗(yàn)證功能很好的解決了這個(gè)問(wèn)題。機(jī)床模擬就是模擬加工過(guò)程中機(jī)床各個(gè)組件之間的相互運(yùn)動(dòng)，其過(guò)程和真實(shí)機(jī)床一樣，這樣就可以檢查機(jī)床碰撞，防止發(fā)生，這樣就很好保護(hù)了機(jī)床，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命。NC 程序優(yōu)化可以最大限度的優(yōu)化加工的進(jìn)給率，計(jì)算最適宜刀具長(zhǎng)度，提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)刀具使用壽命，提高刀具使用效率。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō)，VERICUT 的這三個(gè)根本功能的目標(biāo)很明確：提高加工零件的合格率，提高機(jī)床和刀具的使用效率，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)本錢(qián)，提高生產(chǎn)效率，增強(qiáng)企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，使之在劇烈的競(jìng)爭(zhēng)中處于不敗之地。因此，對(duì)于從事機(jī)械加工行業(yè)的人來(lái)說(shuō)，學(xué)習(xí)和掌握V

24、ERICUT 就顯得尤為重要。本次設(shè)計(jì)主要用到 VERICUT 中的仿真局部。第二章 螺紋軸右端加工a)翻開(kāi)毛坯翻開(kāi)毛坯在 CATIA 中翻開(kāi)螺紋軸毛坯并進(jìn)入到加工環(huán)境毛坯為 R105 X 570b)b) 選擇機(jī)床選擇機(jī)床在此，選擇 Horizontal Lathe Machine臥式車(chē)床 ，機(jī)床的各種參數(shù)都不用修改，使用默認(rèn)值。c)c) 選擇坐標(biāo)系選擇坐標(biāo)系把坐標(biāo)系名稱(chēng)命名為 XOY，位置固定于左側(cè)軸心處，并定義 Z 軸方向沿軸向。d)d) 選取幾何圖形選取幾何圖形在 Geometry 中選擇加工零件以及毛坯。e)e) 然后指定刀具起點(diǎn)位置然后指定刀具起點(diǎn)位置 positionpositio

25、n為了進(jìn)退刀方便，指定刀具起點(diǎn)位置為200 0 800 。2.22.2 螺紋軸的粗加工螺紋軸的粗加工a)a) 進(jìn)入粗車(chē)環(huán)境進(jìn)入粗車(chē)環(huán)境選擇制造程序，然后點(diǎn)擊 Rough Turning operation 進(jìn)入粗車(chē)。選擇毛坯元素和零件元素。b)b) 設(shè)置加工余量設(shè)置加工余量1、加工余量：為了保證零件的質(zhì)量精度和粗糙度值，在加工過(guò)程中，需要從工件外表上切除的金屬層厚度，稱(chēng)為加工余量。加工余量又有總余量和工序余量之分。2、總余量：某一外表毛坯尺寸與零件設(shè)計(jì)尺寸之差稱(chēng)為總余量。 3、工序余量：該外表加工相鄰兩工序尺寸之差稱(chēng)為工序余量。工序余量有單邊余量和雙邊余量之分1單邊余量： 非對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的非對(duì)稱(chēng)外

26、表的加工余量，稱(chēng)為單邊余量，用 Zb 表示。 表 2-1 余量公式 Zbla-lb 式中：Zb本工序的工序余量； lb本工序的根本尺寸； la上工序的根本尺寸。2雙邊余量：對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的對(duì)稱(chēng)外表的加工余量，稱(chēng)為雙邊余量。 對(duì)于外圓與內(nèi)孔這樣的對(duì)稱(chēng)外表，其加工余量用雙邊余量 2Zb 表示， 對(duì)于外圓外表有： 2Zbda-db； 2-1 對(duì)于內(nèi)圓外表有： 2ZbDb-Da 2-2總余量=所有工序余量之和加工余量確實(shí)定計(jì)算法、查表法和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法 1經(jīng)驗(yàn)估算法：靠經(jīng)驗(yàn)估算確定，從實(shí)際使用情況看，余量選擇都偏大，一般用于單件小批生產(chǎn)。2查表法(各工廠廣泛采用查表法)：根據(jù)手冊(cè)中表格的數(shù)據(jù)確定，應(yīng)用較多。3分

27、析計(jì)算法(較少使用)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料和計(jì)算公式，綜合確定，比擬科學(xué)，數(shù)據(jù)較準(zhǔn)確，一般用于大批大量生產(chǎn)。加工余量選取原那么加工余量選取原那么 余量過(guò)大材料浪費(fèi)，本錢(qián)增大；余量過(guò)小不能糾正加工誤差，質(zhì)量降低。所以，在保證質(zhì)量的前提下，選余量盡可能小。c)c) 刀具的選擇刀具的選擇刀具的選擇原那么： a.刀具半徑 R 應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓的最小曲率半徑，約為 R min. b.切削深度取(1/41/2)D，以保證刀具有足夠的加工剛度。數(shù)控加工對(duì)刀具的要求很高。不僅要?jiǎng)偠群?、精度好，還要使用壽命長(zhǎng)。1)材料: 優(yōu)質(zhì)高速鋼,硬質(zhì)合金,耐磨涂層,陶瓷材料等2)類(lèi)別: 種類(lèi)繁多車(chē)刀可分為：整體車(chē)刀焊接車(chē)刀 ：其優(yōu)

28、點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，刀具剛度好，抗振性能強(qiáng)，制造方便， 適用靈活。其缺點(diǎn)是切削性能較低，刀桿不能重復(fù)利用，輔助時(shí)間常。機(jī)夾車(chē)刀可轉(zhuǎn)位車(chē)刀：使用可轉(zhuǎn)位刀片的機(jī)夾車(chē)刀。其優(yōu)點(diǎn)是刀具使用壽命常，生產(chǎn)效率高，有利于推廣新技術(shù)，新工藝，有利于降低刀具本錢(qián)。(5)成形車(chē)刀：用在各類(lèi)車(chē)床上加工內(nèi)，外回轉(zhuǎn)體成形外表，其刀形根據(jù)工件輪廓設(shè)計(jì)。該種車(chē)刀有平體，棱體，圓體三種型式。車(chē)刀的切削局部由主切削刃、副切削刃、前刀面、后刀面和副后刀面等組成。它的幾何形狀由前角 o、后角 o、主偏角 r、刃傾角 s、副偏角 r 和刀尖圓弧半徑 r 所決定。車(chē)刀幾何參數(shù)的選擇受多種因素影響，必須根據(jù)具體情況選取。圖 2.10 車(chē)

29、刀參數(shù)刀柄：主軸與刀具的聯(lián)系環(huán)節(jié), 用以?shī)A持刀具作用：傳遞扭矩、夾持刀具分類(lèi)：普通刀柄 液壓刀柄 圖 2.11 刀片參數(shù)d)d) 走刀方式走刀方式走刀路線的規(guī)劃走刀路線是指數(shù)控加工過(guò)程中刀位點(diǎn)相對(duì)于被加工工件的運(yùn)動(dòng)軌跡。 確定走刀路線的原那么： a. 保證零件的加工精度和光潔度b. 方便數(shù)值計(jì)算，減少程序段數(shù)c. 縮短走刀路線，減少空程d. 易于增加零件剛性e盡量防止刀具在加工中向下f. 刀具軌跡變化盡量做到平緩g. 精加工最好采用順圖 2.13 縱向走刀e)e) 轉(zhuǎn)速和切削速度的選擇轉(zhuǎn)速和切削速度的選擇1、轉(zhuǎn)速 一般與直徑有關(guān)系，徑大的轉(zhuǎn)速低，徑小的轉(zhuǎn)速高，提高它的線速度。與吃刀量大小也有關(guān)

30、系。 2、切削速度 vc 切削速度 vc 是刀具切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)于工件的主運(yùn)動(dòng)瞬時(shí)線速度。由于切削刃上各點(diǎn)的切削速度可能是不同，計(jì)算時(shí)常用最大切削速度代表刀具的切削速度。當(dāng)主運(yùn)動(dòng)為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)： 2-2式中 d切削刃上選定點(diǎn)的回轉(zhuǎn)直徑，mm; n主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速，r/s 或 r/min. f)f) 進(jìn)退刀方向進(jìn)退刀方向選擇垂直進(jìn)刀，水平退刀。g)g) 形成刀軌形成刀軌h)h) 動(dòng)畫(huà)仿真動(dòng)畫(huà)仿真單擊進(jìn)入仿真環(huán)境，選擇，然后單擊進(jìn)行仿真演示。i)i) 分析余量和過(guò)切分析余量和過(guò)切在 Video 窗口中選擇 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工

31、件是否有過(guò)切現(xiàn)象。到此步為止就完成了螺紋軸的右端粗車(chē)加工。2.32.3 螺紋軸的精加工螺紋軸的精加工a)a) 進(jìn)入精車(chē)加工環(huán)境進(jìn)入精車(chē)加工環(huán)境選擇精加工零件外表，零件的加工余量設(shè)為零。b)b) 選擇走刀方式選擇走刀方式刀具的走刀方式為外部走刀c)c) 刀具參數(shù)刀具參數(shù)刀具參數(shù)的設(shè)定同粗加工，參數(shù)不變，刀片的參數(shù)也不變d)d) 切削速度及轉(zhuǎn)速切削速度及轉(zhuǎn)速1) 切削速度與切削溫度理論理論核心：Vc Tv 上升一定程度后到達(dá)極限之后 高速加工的特點(diǎn)： Vc Tv 高轉(zhuǎn)速+高進(jìn)給+小切削量2) 轉(zhuǎn)速(S)確實(shí)定： 如果有切削參數(shù)庫(kù)，可直接查切削參數(shù)庫(kù)； 否那么，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn),并配合刀具廠家提供的刀具

32、切削線速度vc (m/min) 查表計(jì)算來(lái)確定。刀具廠商根據(jù)被切削材料、刀具材料、切削深度、切削寬度等建立了刀具切削線速度 vc(m/min)查詢表主軸轉(zhuǎn)速n (r/min)根據(jù)允許的切削速度vc (m/min)選取 2-3 D-工件或刀具的直徑 (mm)400300200100切切削削速速度度 （m m/ /m mi in n) )傳傳遞遞熱熱量量( (k kW W) )0.51.01.52.05000切切屑屑刀刀具具工工件件高高速速切切削削刀刀具具、工工件件、切切屑屑吸吸收收的的熱熱量量1000cvnD由上述理論，此次精加工選擇較大進(jìn)給量 0.4mm_turn，較高轉(zhuǎn)速 1500turn_

33、mn。e)e) 進(jìn)退刀方向進(jìn)退刀方向選擇垂直進(jìn)刀，水平退刀。 f)f) 模擬仿真加工模擬仿真加工單擊進(jìn)入仿真環(huán)境，選擇，然后單擊進(jìn)行仿真演示。g)g) 分析余量和過(guò)切分析余量和過(guò)切圖 2.28 余量分析在 Video 窗口中選擇 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工件是否有過(guò)切現(xiàn)象。圖 2.29 過(guò)切分析2.42.4 端面加工端面加工a)a) 進(jìn)入粗車(chē)加工環(huán)境進(jìn)入粗車(chē)加工環(huán)境 選擇零件元素與毛坯元素其中的余量設(shè)為零，走刀方式為端面走刀，其余參數(shù)設(shè)置同上述的粗加工走刀方式走到軌跡b)b) 仿真加工及分析仿真加工及分析單擊進(jìn)入仿真環(huán)境，選

34、擇，然后單擊進(jìn)行仿真演示。2.52.5 空槽加工空槽加工a)a) 進(jìn)入空槽加工環(huán)境進(jìn)入空槽加工環(huán)境選擇加工的零件元素和毛坯元素由于空槽加工可以一步到位，所以不用預(yù)留余量。b)b) 選擇刀具走刀方式選擇刀具走刀方式平行外形走刀，徑向切削深度設(shè)為 1mm。c)c) 定義空槽加工刀具定義空槽加工刀具選擇直刃刀具，其余參數(shù)使用系統(tǒng)默認(rèn)值。圖 2.37 刀具參數(shù)d)d) 定義刀具刀片定義刀具刀片左刀尖半徑=右刀尖半徑=0.2mm。圖 2.38 刀片參數(shù)e)e) 進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速同粗加工進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速同粗加工f)f) 進(jìn)退刀方式進(jìn)退刀方式g)g) 仿真加工仿真加工單擊進(jìn)入仿真環(huán)境，選擇，然后單擊進(jìn)行仿真演示

35、。h)h) 剩余材料與過(guò)切分析剩余材料與過(guò)切分析在 Video 窗口中選擇 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工件是否有過(guò)切現(xiàn)象。a)a) 進(jìn)入溝槽加工環(huán)境進(jìn)入溝槽加工環(huán)境單擊 Groove Turning operation 進(jìn)入溝槽加工模塊，b)b) 選擇要加工的零件元素和毛坯元素選擇要加工的零件元素和毛坯元素由于可以一步完成加工，所以不用留余量。c)c) 走刀方式走刀方式在 strategy 中選擇 orientation 為外部走刀。d)d) 選擇刀具并定義刀具參數(shù)選擇刀具并定義刀具參數(shù)在刀具選項(xiàng)中選擇切槽刀，在 More 中

36、定義各種參數(shù)。在 Hand Style 中選擇Left Hand,其中的最大切削深度定位 20mm防止刀具與工具干預(yù)。e)e) 切削深度和轉(zhuǎn)速切削深度和轉(zhuǎn)速切削深度不要太大，其中 Lead_in = 0.1 mm_turn；First_plunge = 0.3 mm_turn；Next_plunge = 0.4 mm_turn；Lift_off = 0.8 mm_turn。轉(zhuǎn)速=1500turn_mn。f)f) 進(jìn)退刀方向進(jìn)退刀方向選擇進(jìn)到方向?yàn)樗竭M(jìn)刀，由用戶自己定義，并激活；選擇推刀方向?yàn)榇怪蓖说?，由用戶自己定義，并激活。g)g) 刀軌及仿真加工刀軌及仿真加工單擊進(jìn)入仿真環(huán)境，選擇，然后單

37、擊進(jìn)行仿真演示。h)h) 分析過(guò)切分析過(guò)切在 Video 窗口中選擇 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工件是否有過(guò)切現(xiàn)象。2.72.7 鉆孔鉆孔a)a) 進(jìn)入鉆孔加工環(huán)境進(jìn)入鉆孔加工環(huán)境單擊 Drilling 進(jìn)入鉆孔加工。b)b) 選擇鉆孔加工位置選擇鉆孔加工位置在鉆孔位置出單擊，然后再選擇零件上的孔，之后在空白處雙擊。c)c) 鉆孔方式選項(xiàng)鉆孔方式選項(xiàng)在 approach clearance 中取 5 mm，first compensation 默認(rèn)取 1。d)d) 選擇鉆刀參數(shù)選擇鉆刀參數(shù)首先單擊刀具，然后選擇 Drill,之

38、后翻開(kāi) More 選項(xiàng)，選擇 nominal diameter = 30mm，overall length = 200mm, cutting length = 100mm, length =150mm, body diameter = 33mm,其余參數(shù)默認(rèn)。e)e) 進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速選擇 approach = 300mm_turn, plunge = 10 mm_turn，machining = 800 mm_turn，retract = 300 mm_turn，spindle speed = 1500turn_mn。 f)f) 進(jìn)退刀方向進(jìn)退刀方向進(jìn)刀和退刀都由用戶自己定義并激

39、活，進(jìn)刀選擇垂直方向，退刀也選擇垂直方向。g)g) 仿真加工仿真加工單擊進(jìn)入仿真環(huán)境，選擇，然后單擊進(jìn)行仿真演示。h)h) 過(guò)切分析過(guò)切分析在 Video 窗口中選擇 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工件是否有過(guò)切現(xiàn)象。a)a) 進(jìn)入鉆螺紋孔環(huán)境進(jìn)入鉆螺紋孔環(huán)境單擊 Reverse Threading 進(jìn)入鉆螺紋孔加工環(huán)境。b)b) 選擇鉆螺紋孔加工位置選擇鉆螺紋孔加工位置c)c) 鉆螺紋孔方式選項(xiàng)鉆螺紋孔方式選項(xiàng)在 approach clearance 中取 5 mm，first compensation 默認(rèn)取 1。a)a) 選

40、擇鉆刀參數(shù)選擇鉆刀參數(shù)首先單擊刀具，然后選擇 Reverse Threading,之后翻開(kāi) More 選項(xiàng)，選擇 nominal diameter = 30mm，overall length = 200mm, cutting length = 100mm, length = 150mm, body diameter = 33mm，其余參數(shù)默認(rèn)。d)d) 進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速選擇 approach = 300mm_turn, plunge = 10 mm_turn，machining = 1mm_turn，retract = 300 mm_turn，spindle speed = 150

41、0turn_mn。都是默認(rèn)值。e)e) 進(jìn)退刀方向進(jìn)退刀方向進(jìn)刀和退刀都由用戶自己定義并激活，進(jìn)刀選擇垂直方向，退刀也選擇垂直方向。該步驟同上一章的鉆孔進(jìn)退刀步驟。f)f) 仿真加工仿真加工 單擊 進(jìn)入仿真環(huán)境，選擇 ，然后單擊 進(jìn)行仿真演示。第三章 螺紋軸左端加工3.13.1 拷貝加工程序拷貝加工程序拷貝，然后選擇性粘貼，簡(jiǎn)單粘貼，刪除其中的空槽加工局部，端面加工局部，鉆孔加工局部以及螺紋孔加工局部。留下粗車(chē)，精車(chē)和切溝槽局部。單擊 Part Operation.2 中的粗車(chē)局部，修改其中的零件元素和毛坯元素，其他的各種參數(shù)都不用改。然后仿真加工，分析是否有過(guò)切現(xiàn)象在 Video 窗口中選擇

42、 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工件是否有過(guò)切現(xiàn)象。修改精車(chē)中的零件元素，其他的各種參數(shù)都不用改。然后仿真加工修改其中的零件元素和毛坯元素，其他的各種參數(shù)都不用改。仿真加工之后分析過(guò)切現(xiàn)象。Video 窗口中選擇 Analyze 進(jìn)入到 Analysis 選項(xiàng)卡，選擇 Gouge,然后點(diǎn)應(yīng)用,主要分析刀具對(duì)工件是否有過(guò)切現(xiàn)象。 過(guò)切分析3.53.5 加工螺紋加工螺紋a)a) 進(jìn)入螺紋加工環(huán)境進(jìn)入螺紋加工環(huán)境單擊進(jìn)入螺紋加工，然后按要求選擇起止位置和零件元素。b)b) 選擇螺距選擇螺距螺紋用 ISO 標(biāo)準(zhǔn)，orientation 為

43、 external，螺距=3mm。c)c) 選擇螺紋刀具參數(shù)選擇螺紋刀具參數(shù)圓柱螺紋主要幾何參數(shù)外徑大徑，與外螺紋牙頂或內(nèi)螺紋牙底相重合的假想圓柱體直徑。螺紋的公稱(chēng)直徑即大徑。內(nèi)徑小徑，與外螺紋牙底或內(nèi)螺紋牙頂相重合的假想圓柱體直徑。中徑，母線通過(guò)牙型上凸起和溝槽兩者寬度相等的假想圓柱體直徑。螺距，相鄰牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。導(dǎo)程，同一螺旋線上相鄰牙在中徑線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離。牙型角，螺紋牙型上相鄰兩牙側(cè)間的夾角。螺紋升角，中徑圓柱上螺旋線的切線與垂直于螺紋軸線的平面之間的夾角。d)d) 進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度與轉(zhuǎn)速進(jìn)給速度 Vf(單位 mm/min)：刀具上的基準(zhǔn)點(diǎn)沿著刀具軌跡

44、相對(duì)于工件移動(dòng)時(shí)的速度。計(jì)算公式： Vf=n*fz*z; (3-1)(n 為刀具或工件轉(zhuǎn)速.單位為 r/min，fz 為每齒進(jìn)給量,z 為刀齒數(shù))。圖 3.14 進(jìn)給率和轉(zhuǎn)速e)e) 進(jìn)退刀進(jìn)退刀第四章 VERICUT 數(shù)控仿真加工仿真技術(shù)是一門(mén)多學(xué)科的綜合性技術(shù)，它以控制論、系統(tǒng)論、相似原理和信息技術(shù)為根底，以計(jì)算機(jī)和專(zhuān)用設(shè)備為工具，利用系統(tǒng)模型對(duì)實(shí)際的或設(shè)想的系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)試驗(yàn)。數(shù)控加工仿真利用計(jì)算機(jī)來(lái)模擬實(shí)際的加工過(guò)程，是驗(yàn)證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測(cè)切削過(guò)程的有利工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。 試切環(huán)境的模型化、仿真計(jì)算和圖形顯示等方面是數(shù)控仿真研究熱點(diǎn)，目前正向提高模型的精確度

45、、仿真計(jì)算實(shí)時(shí)化和改善圖形顯示的真實(shí)感等方向開(kāi)展。 數(shù)控仿真可分為幾何仿真和物理仿真 幾何仿真不考慮切削參數(shù)、切削力及其它物理因素的影響，只仿真刀具-工件幾何體的運(yùn)動(dòng)，驗(yàn)證NC程序的正確性，減少或消除因程序錯(cuò)誤而導(dǎo)致的機(jī)床損傷、夾具破壞或刀具折斷、零件報(bào)廢等問(wèn)題 幾何仿真根據(jù)數(shù)控程序，仿真工藝系統(tǒng)部件的幾何相對(duì)運(yùn)動(dòng)切削過(guò)程仿真機(jī)床運(yùn)動(dòng)仿真加工仿真的應(yīng)用： 防止碰撞，降低事故發(fā)生率 驗(yàn)證加工路線是否合理 防止了試切過(guò)程 實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化選取物理仿真的產(chǎn)生背景 新材料、新結(jié)構(gòu)應(yīng)用 研制過(guò)程中的廢品率高 新刀具、涂層、冷卻液及加工技術(shù)應(yīng)用 以前積累的工藝參數(shù)不再適用，加工效率得不到提升 依靠試切方

46、式進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā) 產(chǎn)品研發(fā)周期長(zhǎng)，無(wú)法全面預(yù)估潛在的加工問(wèn)題 需要采用科學(xué)的分析方法，在盡可能少浪費(fèi)情況下對(duì)任何材料、任何工件以及 減少研發(fā)周期與試生產(chǎn)時(shí)間 加工工藝進(jìn)行分析，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn) 可更快的引入新材料與新工藝 物理仿真物理仿真是在幾何仿真的根底上，在數(shù)控加工過(guò)程中添加切削動(dòng)態(tài)力學(xué)特性，用來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)控機(jī)床的加工條件產(chǎn)生的一些參數(shù)的變化，如：刀具的磨損、刀具的振動(dòng)以及變形，從而相應(yīng)的調(diào)節(jié)切削參數(shù)，到達(dá)優(yōu)化切削過(guò)程的目的。 數(shù)控仿真加工技術(shù)主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床而言，使用特定的數(shù)控加工軟件對(duì)工件的加工過(guò)程進(jìn)行模擬仿真，一方面可以對(duì)在加工過(guò)程中，所用到的數(shù)控程序進(jìn)行檢驗(yàn)，制定出更加合理的加工程序，另

47、一方面還可以對(duì)加工期間出現(xiàn)的一些問(wèn)題進(jìn)行提前預(yù)知，并制定出相應(yīng)的解決方案，到達(dá)提高生產(chǎn)效率的目的。物理仿真的作用：切削參數(shù)范圍優(yōu)化 預(yù)測(cè)切屑形狀和切削力 研究切削溫度與應(yīng)力分布 研究刀具磨損和失效形式 研究機(jī)床-工件-刀具系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng) 研究工件加工外表完整性 數(shù)控加工仿真存在問(wèn)題 幾何仿真技術(shù)的應(yīng)用不夠全面缺乏機(jī)床庫(kù)，軟件中機(jī)床配置繁瑣現(xiàn)有軟件運(yùn)行占用計(jì)算機(jī)資源嚴(yán)重仿真時(shí)間冗長(zhǎng)仿真過(guò)程和結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行仍有差異 物理仿真與生產(chǎn)實(shí)際結(jié)合的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠計(jì)算模型與實(shí)際過(guò)程存在差異邊界條件的選取依賴于實(shí)際切削工況應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際開(kāi)展加工過(guò)程的優(yōu)化 目前幾何仿真和物理仿真正在走向集成和融合本文主要基于VERIC

48、UT軟件的平臺(tái)，進(jìn)行幾何仿真的應(yīng)用技術(shù)研究。加工外表粗糙度影響刀具的結(jié)構(gòu)形狀和切削用量；4.24.2 數(shù)控加工仿真技術(shù)的操作步驟數(shù)控加工仿真技術(shù)的操作步驟 建立機(jī)床模型：數(shù)控機(jī)床模型由幾何模型和運(yùn)動(dòng)學(xué)模型構(gòu)成，幾何模型由VERICUT軟件模塊所提供的根本體素的運(yùn)算所構(gòu)成，運(yùn)動(dòng)學(xué)模型那么根據(jù)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)關(guān)系建立。 選擇機(jī)床控制系統(tǒng)：軟件本身提供了近百種配有制造商提供的機(jī)床控制文件庫(kù), 支持國(guó)內(nèi)和國(guó)外的許多控制系統(tǒng)，包括從三坐標(biāo)到五坐標(biāo)的各種數(shù)控系統(tǒng),足以滿足了用戶的實(shí)際需要。如果控制系統(tǒng)不能滿足用戶要求,可以把已有的控制系統(tǒng)參加到控制系統(tǒng)庫(kù)文件中進(jìn)行操作。 添加夾具和毛坯實(shí)體選擇刀具，并建立刀具庫(kù)

49、，向模擬數(shù)控機(jī)床添加相應(yīng)的工件夾具，調(diào)入NC程序，按照要求設(shè)定機(jī)床相應(yīng)參數(shù)。 數(shù)控機(jī)床模型的建立可以按照上述方法來(lái)完成，本文數(shù)控機(jī)床模型即是按照上述步驟來(lái)建立的，本文所建立的數(shù)控機(jī)床模型為數(shù)控立式銑床，數(shù)控立式銑床為加工非回轉(zhuǎn)工件效率最高的機(jī)床，立式數(shù)控銑床的加工空間大，所以在有限的空間內(nèi)，其加工能力比其他類(lèi)型的機(jī)床強(qiáng)的多。Bridgeport機(jī)床為三軸立式數(shù)控銑床，該機(jī)床具有高剛性，熱穩(wěn)定性的主軸，獨(dú)特的載重式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了導(dǎo)軌的剛性、吸振性以及外表接觸性能。4.34.3 數(shù)控加工的開(kāi)展趨勢(shì)數(shù)控加工的開(kāi)展趨勢(shì)當(dāng)前數(shù)控的開(kāi)展趨勢(shì)主要是以下三大趨勢(shì)：第一：多任務(wù)機(jī)床的使用會(huì)越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)代

50、的機(jī)床正朝多功能、多主軸、多通道或多個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的方向開(kāi)展。CIMdata 所了解的最復(fù)雜的機(jī)床已經(jīng)開(kāi)展到 22 軸，像這種機(jī)床的編程和使用都會(huì)很復(fù)雜。很多的 NC 軟件商都想能夠熟悉、支持這種復(fù)雜的機(jī)床，這樣就可以成為該領(lǐng)域的佼佼者。隨著技術(shù)的進(jìn)步，使用的多通道、多主軸的復(fù)合加工機(jī)床將會(huì)越來(lái)越多。現(xiàn)在用得最多的就是車(chē)銑復(fù)合機(jī)床，在這種機(jī)床上可以同時(shí)進(jìn)行車(chē)和銑的操作。以車(chē)削為主的機(jī)床，一般是四軸雙刀塔另外一種使用的比擬多的機(jī)床就是機(jī)床有兩個(gè)主軸，一個(gè)主主軸一個(gè)副主軸，主主軸還帶 B 軸，加工時(shí)，該機(jī)床可以同時(shí)進(jìn)行車(chē)和銑的操作，其每一個(gè)主軸都可以?shī)A緊零件，零件的兩端都可以進(jìn)行加工。為了能有效的利用這

51、種多功能機(jī)床，就需要特殊的軟件來(lái)編程控制刀具的移動(dòng)、模擬機(jī)床的加工過(guò)程。然而對(duì)于機(jī)床操作者來(lái)說(shuō)，機(jī)床模擬就是最重要的，因?yàn)樵谀M的過(guò)程中可以看見(jiàn)零件最終的加工狀態(tài)，防止機(jī)床碰撞，優(yōu)化數(shù)控程序。第二：五軸加工越來(lái)越多。五軸加工在航空航天領(lǐng)域和葉片加工已經(jīng)應(yīng)用了好多年，并且在模具制造行業(yè)，五軸加工使用的越來(lái)越廣泛。在歐洲，五軸加工已經(jīng)成為制造業(yè)的主流機(jī)床。加工有復(fù)雜幾何外形的零件時(shí)，如果使用五軸機(jī)床，不僅可以減少工序，還可以減少換刀次數(shù)，有些情況下還可以縮短刀具的工作長(zhǎng)度，這樣就能很好的提高加工質(zhì)量好額刀具壽命。除此之外，五軸機(jī)床的價(jià)格也日益低廉，新的編程軟件的自動(dòng)化成都也提高了，更容易學(xué)習(xí)和掌握

52、。第三：高速銑。高度銑技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，大多數(shù)的工廠都在使用這種技術(shù)。支持高速銑的軟件必須要能夠快速的傳輸數(shù)據(jù)，并且較少刀軌的突然變向，保持切屑體積的恒定，這樣就可以對(duì)答限度的延長(zhǎng)刀具的使用壽命，加工出外表質(zhì)量很好的零件。第四：更加真實(shí)的模擬。機(jī)床模擬、刀軌驗(yàn)證的一些軟件已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，像 Machine-Works、CGTech 一些公司在這方面奉獻(xiàn)比擬大。整個(gè)加工過(guò)程的真實(shí)的模擬包括機(jī)床工具、刀柄、機(jī)床組件、切削刀具、零件毛坯都會(huì)給使用者在視覺(jué)上對(duì)機(jī)床的動(dòng)作有很好的了解。模擬刀軌就需要驗(yàn)證刀軌的精確性。碰撞、過(guò)切、切削不完全和任何和目標(biāo)零件之間的偏離都會(huì)被顯示出來(lái)。通過(guò)過(guò)程毛坯與零件模

53、型的比擬，剩余的材料那么可以顯示出來(lái)。這些軟件還可以提供加工的零件的真實(shí)的照片。并且驗(yàn)證和模擬軟件和編程軟件的交互程度變得越來(lái)越高。對(duì)于編程者、工藝員和機(jī)床操作者來(lái)說(shuō)，驗(yàn)證中間過(guò)程變得越來(lái)越重要。除此之外，隨著機(jī)床控制器變得功能越來(lái)越強(qiáng)大，功能越來(lái)越多，有些機(jī)床可以在自己的控制器進(jìn)行機(jī)床模擬。在加工零件的同時(shí)，機(jī)床能預(yù)先對(duì)程序進(jìn)行模擬，這樣就能在碰撞發(fā)生之前檢測(cè)到碰撞，這樣機(jī)床就會(huì)停止運(yùn)行，保護(hù)機(jī)床。 WFL 就有這種功能 。西門(mén)子在 CAM 軟件開(kāi)發(fā)和機(jī)床控制器制造的主導(dǎo)者，他們已經(jīng)在他們的CAM 軟件中參加了世紀(jì)控制機(jī)床的代碼，像 G 和 M 代碼，這樣就能在 CAM 軟件中進(jìn)模擬所有的實(shí)

54、際的機(jī)床運(yùn)動(dòng)。這樣機(jī)床模擬和刀軌驗(yàn)證就更加的真實(shí)。機(jī)床造者在進(jìn)行某個(gè)實(shí)際加工，就可以虛擬的進(jìn)行下一個(gè)程序的加工。4.44.4 VERCUTVERCUT 仿真加工步驟仿真加工步驟根本步驟主要包括以下幾個(gè)方面：1. 控制系統(tǒng)2. 機(jī)床結(jié)構(gòu)3. 定義毛坯4. 對(duì)刀機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系重合5. 構(gòu)建刀具庫(kù)6. 添加 NC 程序，開(kāi)始仿真4.4.14.4.1 控制系統(tǒng)和機(jī)床結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)和機(jī)床結(jié)構(gòu)a) 首先雙擊 vericut圖標(biāo)，翻開(kāi)該軟件。b) 然后選擇 、，建立一個(gè)新的操作工程。c) 點(diǎn)擊，選擇，找到文件并翻開(kāi)。得到一個(gè)控制系統(tǒng)為fan15im.ctl，機(jī)床為 3_axis 的新工程。在夾具的第二

55、個(gè)模型中選擇“方塊，然后在模型選項(xiàng)中輸入毛坯的長(zhǎng)=200mm、寬=120mm、高=55mm。圖 4.6 定義毛坯移動(dòng)坐標(biāo)系，使之與設(shè)定的加工程序原點(diǎn)重合。 機(jī)床坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系和造型(建模)坐標(biāo)系三者之間既有聯(lián)系又有區(qū)別,均符合右手規(guī)那么。 1 1、機(jī)床坐標(biāo)系、機(jī)床坐標(biāo)系(XNCYNCZNC)(XNCYNCZNC)：數(shù)控機(jī)床本身的坐標(biāo)系，其方向由生產(chǎn)商設(shè)定, 原點(diǎn)在機(jī)床安裝調(diào)試中設(shè)置 ，一般不做更改。2 2、造型坐標(biāo)系、造型坐標(biāo)系(XYZ)(XYZ) ：設(shè)計(jì)人員在利用計(jì)算機(jī)建模時(shí)設(shè)定的坐標(biāo)系，其方向原點(diǎn)無(wú)任何限制。為了便于編程計(jì)算和檢查加工程序, 盡量使造型坐標(biāo)系和編程坐標(biāo)系重合。3 3、編

56、程坐標(biāo)系、編程坐標(biāo)系(XMYMZM)(XMYMZM)：工藝人員在編程時(shí)設(shè)定的坐標(biāo)系，其方向必須與機(jī)床坐標(biāo)系一致。零件的找正： 調(diào)整零件的裝夾方向使編程坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系平行,并找出零件編程坐標(biāo)系原點(diǎn) OM 在機(jī)床坐標(biāo)系 XNCYNCZNC 中的坐標(biāo)位置的過(guò)程,為零件的找正。編程原點(diǎn)坐標(biāo)值可記入機(jī)床的專(zhuān)用指令G51G59,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換。i.i.坐標(biāo)系原點(diǎn)定義坐標(biāo)系原點(diǎn)定義：加工坐標(biāo)系原點(diǎn)是數(shù)控加工中刀具運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)。程序中刀位點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算以該點(diǎn)為基準(zhǔn)，所以也稱(chēng)為程序原點(diǎn)。它可以設(shè)在零件面上、夾具外表上或機(jī)床工作臺(tái)面上，但必須與零件的定位基準(zhǔn)有的準(zhǔn)確關(guān)系。程序原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在零件的設(shè)計(jì)基

57、準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。ii.ii.確定原那么：確定原那么：(1).便于數(shù)學(xué)處理，簡(jiǎn)化程序(2).機(jī)床上易找正(3).加工過(guò)程易于檢查點(diǎn)擊 ,選擇，然后點(diǎn)擊，之后再將鼠標(biāo)放在毛坯的外表中心處單擊鼠標(biāo)左鍵加工坐標(biāo)系選在外表中位置，這樣就將坐標(biāo)系對(duì)齊。雙擊，新建加工所用的刀具。1. 雙擊第一把刀，選擇第三個(gè)道具組件，直徑D=16mm，角圓半徑R=1mm，高H=100mm，刃長(zhǎng)=50mm，刀柄直徑=16mm。如下圖：2. 雙擊第二把刀，選擇第三個(gè)道具組件，直徑D=6mm，角圓半徑R=3mm，高H=60mm，刃長(zhǎng)=30mm，刀柄直徑=10mm。如下圖：4.4.54.4.5 添加添加 NCNC 加工程序加工程序

58、點(diǎn)擊，添加已經(jīng)導(dǎo)出的 NC 加工程序。4.4.64.4.6 仿真加工仿真加工首先選擇重置模型，再點(diǎn)擊仿真到末端。在信息中翻開(kāi)數(shù)控程序，可以觀察到仿真步驟與數(shù)控程序的同步性。第五章 總結(jié)與展望5.15.1 論文總結(jié)論文總結(jié)在近三多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間里，在指導(dǎo)教師認(rèn)真的輔導(dǎo)下，完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的全部?jī)?nèi)容。對(duì) CATIA 軟件數(shù)控加模塊及 VERICUT 仿真軟件有了一定的了解和掌握，為從事數(shù)控加工方面的工作打下了根底，本人深感受益匪淺。 通過(guò)辛勤努力，主要完成的工作有： 在CATIA加工模塊中會(huì)根據(jù)不同的加工類(lèi)型選擇機(jī)床系統(tǒng)，加工坐標(biāo)系以及加工起點(diǎn)的設(shè)定。 利用車(chē)床編制粗加工及精加工程序，并進(jìn)

59、行了模擬仿真加工。分析了剩余材料及過(guò)切現(xiàn)象，取得較為滿意的仿真加工結(jié)果。 利用車(chē)床編制了空槽加工程序和溝槽加工程序，驗(yàn)證分析后并獲得了較為理想的數(shù)據(jù)。 使用鉆孔命令編制了鉆孔程序，并進(jìn)行了模擬仿真加工。 利用車(chē)床中的車(chē)螺紋命令編制了軸端外螺紋的加工程序，并進(jìn)行模擬仿真加工。 通過(guò)一個(gè)案例驗(yàn)證完成了 VERICUT 仿真，了解了 VERICUT 仿真加工的一般流程，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)這一階段的畢業(yè)設(shè)計(jì)鍛煉，對(duì) CATIA 軟件中的加工局部有了根本的認(rèn)識(shí)。但是 CATIA 軟件的精通并非幾個(gè)月就可以完成的，正所謂“冰凍三尺非一日之寒，所以需要大量的時(shí)間來(lái)練習(xí)和熟悉才能夠慢慢掌握。所以我在今后的工作和學(xué)習(xí)中將認(rèn)真繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，掌握好 CATIA 軟件的除了加工模塊以外的其他