數(shù)控銑床加工模型機(jī)程序庫畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　引言</b></p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)學(xué)習(xí)生活的很重要的一部分，是我們?cè)谛W(xué)習(xí)的最后的一個(gè)環(huán)節(jié)，是評(píng)價(jià)我們是否是一個(gè)合格大學(xué)生的一個(gè)很重要標(biāo)準(zhǔn)，因此在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，我都是懷著很重視的態(tài)度去做的。</p><p>　　在剛接到要做畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)，我一下子感到無從下手，有點(diǎn)迷茫，由于從沒有做過這樣的設(shè)計(jì)，經(jīng)過幾天的查找資料，我發(fā)

2、現(xiàn)數(shù)控加工是機(jī)械行業(yè)一門新的專業(yè)，數(shù)控技術(shù)是數(shù)字程序控制數(shù)控機(jī)械實(shí)現(xiàn)自動(dòng)工作的技術(shù)。它廣泛用于機(jī)械制造和自動(dòng)化領(lǐng)域，較好地解決多品種、小批量和復(fù)雜零件加工以及生產(chǎn)過程自動(dòng)化問題。隨著計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人以及各類機(jī)電一體化設(shè)備上。同時(shí)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)械要求在理論和應(yīng)用方面有迅速的發(fā)展和提高。隨著改革開放深入發(fā)展，全國特別是國有大中型企業(yè)及三資企業(yè)，在生產(chǎn)中都廣泛地應(yīng)

3、用了數(shù)控加工技術(shù)和計(jì)算機(jī)輔助加工技術(shù)。由于市場競爭日益激烈，從而導(dǎo)致對(duì)專業(yè)人才的大量需求。</p><p>　　隨著民營經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)(如廣東，浙江、江蘇、山東)，數(shù)控人才更是供不應(yīng)求， 所以我覺得數(shù)控行業(yè)有著十分廣闊的前景，所以就有試著做這方面設(shè)計(jì)的念頭，又因?yàn)槲覀冊(cè)谛r(shí)也開了這方面的課程，我對(duì)數(shù)控的編程又有一定的了解，就選擇了數(shù)控銑床加工及程序庫的建立這個(gè)課題。我也很愿意接受這個(gè)任務(wù)，來

4、自我檢驗(yàn)一下自己是否合格一個(gè)的大學(xué)生。</p><p>　　第1章 數(shù)控銑床概述</p><p>　　1.1數(shù)控銑床的分類 </p><p>　　數(shù)控銑床可按通用銑床的分類方法分為以下3類：</p><p>　?。?）數(shù)控立式銑床  </p><p>　　數(shù)控立式銑床主軸軸線垂直于水平面，這種銑床占

5、數(shù)控銑床的大多數(shù)，應(yīng)用范圍也最廣。目前三坐標(biāo)數(shù)控立式銑床占數(shù)控銑床的大多數(shù)，一般可進(jìn)行三軸聯(lián)動(dòng)加工。 </p><p>　　（2）臥式數(shù)控銑床 </p><p>　　臥式數(shù)控銑床的主軸軸線平行于水平面。為了擴(kuò)大加工范圍和擴(kuò)充功能，臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)的方式來實(shí)現(xiàn)四軸和五軸聯(lián)動(dòng)加工。這樣既可以加工工件側(cè)面的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓，又可以實(shí)現(xiàn)在一次裝夾中通過

6、轉(zhuǎn)臺(tái)改變零件的加工位置也就是通常所說的工位，進(jìn)行多個(gè)位置或工作面的加工。 </p><p>　?。?）立臥兩用轉(zhuǎn)換銑床  </p><p>　　這類銑床的主軸可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換，可在同一臺(tái)數(shù)控銑床上進(jìn)行立式加工和臥式加工，同時(shí)具備立、臥式銑床的功能。 </p><p>　　1.2數(shù)控銑床的主要加工對(duì)象 </p><p><

7、b>　?。?）平面類零件 </b></p><p>　　平面類零件的特點(diǎn)表現(xiàn)在加工表面既可以平行水平面，又可以垂直于水平面，也可以與水平面的夾角成定角；目前在數(shù)控銑床上加工的絕大多數(shù)零件屬于平面類零件，平面類零件是數(shù)控銑削加工中最簡單的一類零件，一般只需要用三坐標(biāo)數(shù)控銑床的兩軸聯(lián)動(dòng)或三軸聯(lián)動(dòng)即可加工。在加工過程中，加工面與刀具為面接觸，粗、精加工都可采用端銑刀或牛鼻刀。  &

8、lt;/p><p>　?。?）曲面類零件  </p><p>　　曲面類零件的特點(diǎn)是加工表面為空間曲面，在加工過程中，加工面與銑刀始終為點(diǎn)接觸。表面精加工多采用球頭銑刀進(jìn)行。 </p><p>　　1.3數(shù)控銑床加工的特點(diǎn)</p><p>　　數(shù)控銑床加工的特點(diǎn)數(shù)控銑削加工除了具有普通銑床加工的特點(diǎn)外，還有如下特點(diǎn)：</p>

9、<p>　?。?）零件加工的適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性好，能加工輪廓形狀特別復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，如模具類零件、殼體類零件等。</p><p>　?。?）能加工普通機(jī)床無法加工或很難加工的零件，如用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件。</p><p>　?。?）能加工一次裝夾定位后，需進(jìn)行多道工序加工的零件。</p><p>　?。?）加工精度

10、高、加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。</p><p>　?。?）生產(chǎn)自動(dòng)化程序高，可以減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。有利于生產(chǎn)管理自動(dòng)化。</p><p><b>　　（6）生產(chǎn)效率高。</b></p><p>　?。?）從切削原理上講，無論端銑或是周銑都屬于斷續(xù)切削方式，而不像車削那樣連續(xù)切削，因此對(duì)刀具的要求較高，具有良好的抗沖擊性、韌性和耐磨性。在干式切削狀況

11、下，還要求有良好的紅硬性。</p><p>　　1.4數(shù)控銑床刀具的選擇</p><p>　　數(shù)控銑床切削加工具有高速、高效的特點(diǎn)，與傳統(tǒng)銑床切削加工相比較，數(shù)控銑床對(duì)切削加工刀具的要求更高，銑削刀具的剛性、強(qiáng)度、耐用度和安裝調(diào)整方法都會(huì)直接影響切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸穩(wěn)定性都會(huì)直接影響工件的加工精度及表面的加工質(zhì)量，合理選用切削刀具也是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一。<

12、;/p><p>　　1.4.1孔加工刀具的選用</p><p>　?。?）數(shù)控機(jī)床孔加工一般無鉆模，由于鉆頭的剛性和切削條件差，選用鉆頭直徑D應(yīng)滿足L/D≤5（L為鉆孔深度）的條件。</p><p>　?。?）鉆孔前先用中心鉆定位，保證孔加工的定位精度。</p><p>　?。?）精鉸孔可選用浮動(dòng)絞刀，鉸孔前孔口要倒角。</p>&

13、lt;p>　?。?）鏜孔時(shí)應(yīng)盡量選用對(duì)稱的多刃鏜刀頭進(jìn)行切削，以平衡徑向力，減少鏜削振動(dòng)。</p><p>　?。?）盡量選擇較粗和較短的刀桿，以減少切削振動(dòng)。</p><p>　　1.4.2銑削加工刀具選用</p><p>　　（1）鑲裝不重磨可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀主要用于銑削平面，粗銑時(shí)銑刀直徑選小一些，精銑時(shí)銑刀直徑選大一些，當(dāng)加工余量大且余量不均勻時(shí)

14、，刀具直徑選小一些，否則會(huì)造成因接刀刀痕過深而影響工件的加工質(zhì)量。</p><p>　?。?）對(duì)立體曲面或變斜角輪廓外形工件加工時(shí)，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀、盤形銑刀。</p><p>　?。?）高速鋼立銑刀多用于加工凸臺(tái)和凹槽。如果加工余量較小，表面粗糙度要求較高時(shí)，可選用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端面銑刀。</p><p>　　（4）毛坯

15、表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削。</p><p>　?。?）加工精度要求較高的凹槽，可選用直徑比槽寬小的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補(bǔ)償功能銑削槽的兩邊。</p><p>　　表1.1 刀具材料應(yīng)具備的性能表</p><p>　?。?）對(duì)刀具的基本要求：</p><p>　　1）刀剛性要好。銑刀剛性要好

16、的目的有二：一是為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量的需要；二是為適應(yīng)數(shù)控銑床加工過程中難以調(diào)整切削用量的特點(diǎn)；</p><p>　　2）銑刀的耐用度要高。尤其是當(dāng)一把銑刀加工的內(nèi)容很多時(shí)，如刀具不耐用而磨損較快，不僅會(huì)影響零件的表面質(zhì)量與加工精度，而且會(huì)增加換刀引起的調(diào)刀與對(duì)刀次數(shù)，也會(huì)使工作表面留下因?qū)Φ墩`差而形成的接刀臺(tái)階，從而降低了零件的表面質(zhì)量。</p><p>　　除上述兩點(diǎn)之外，銑

17、刀切削刃的幾何角度參數(shù)的選擇及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成積屑瘤在數(shù)控銑削中是十分忌諱的，總之，根據(jù)被加工工件材料的熱處理狀態(tài)、切削性能及加工余量，選擇剛性好，耐用度高的銑刀，是充分發(fā)揮數(shù)控銑床的生產(chǎn)效率和獲得滿意加工質(zhì)量的前提。具體選擇的刀具將在工藝文件里表現(xiàn)出來。</p><p>　　第2章 數(shù)控銑削編程</p><p>　　2.1數(shù)控銑削編程的基本知識(shí)</p>&

18、lt;p>　　數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床不同，整個(gè)加工過程中不需要人的操作，而由程序來進(jìn)行控制。在機(jī)床上加工零件時(shí)，首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡及其位置數(shù)據(jù)；然后把全部工藝過程以及其他輔助功能（主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開與關(guān)、變速、換刀等）按運(yùn)動(dòng)順序，用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過調(diào)試后記錄在控制介質(zhì)上；最后輸入到書空機(jī)床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機(jī)床完成工件的全部加工

19、過程。因此，把從零件圖樣開始到獲得正確的程序載體為止的全過程稱為零件加工程序的編制。</p><p>　　所謂數(shù)控編程，一般指包括零件圖樣分析、工藝分析與設(shè)計(jì)、圖形數(shù)學(xué)處理、編寫并輸入程序清單、程序校驗(yàn)的全部工作過程。數(shù)控編程可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種方式。</p><p><b>　　2.1.1手工編程</b></p><p>　　手工編程

20、是指程序編制的整個(gè)過程步驟幾乎全部是由日人工來完成的。對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計(jì)算也比較簡單，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)較少，這時(shí)用手工編程即及時(shí)又經(jīng)濟(jì)，因而手工編程仍被廣泛地應(yīng)用于形狀簡單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工中。但是工件復(fù)雜，特別是加工非圓弧曲線、曲面等表面，或工件加工程序比較長的，使用手工編程將十分煩瑣、費(fèi)時(shí)，而且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，常會(huì)出現(xiàn)手工編程工作跟不上數(shù)控機(jī)床加工的情況。影響數(shù)控機(jī)床的開動(dòng)率。此時(shí)必須用自動(dòng)編程的方法

21、編制程序。</p><p><b>　　2.1.2自動(dòng)編程</b></p><p>　　自動(dòng)編程有兩種：APT軟件編程和CAM軟件編程。APT軟件是利用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的處理程序后置處理程序進(jìn)行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過程中，除擬定工藝方案仍主要依靠人工方案外，有些自動(dòng)編程系統(tǒng)能自動(dòng)確定最佳的加工工藝參數(shù)，其余的工作，包括數(shù)值計(jì)算、編寫程序單、制作控制

22、介質(zhì)、程序檢驗(yàn)等各項(xiàng)工作均由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。編寫人員只需根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語言編寫出零件加工的源程序，送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、后置處理，編寫出零件加工程序單，賓噶在屏幕模擬顯示加工過程，及時(shí)修改，直至自動(dòng)穿出數(shù)據(jù)加工紙帶，或?qū)⒓庸こ绦蛲ㄟ^直接通信的方式送入數(shù)控機(jī)床，指揮機(jī)床工作。</p><p>　　CAM軟件是將加工零件以圖形形式輸入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算前置處理，在屏幕上形成加

23、工軌跡，及時(shí)修改，再通過后置處理形式加工程序輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。自動(dòng)編程的出現(xiàn)使得一些計(jì)算煩瑣、手工編寫橫困難的?；蚴止o法編出的程序都能實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　2.1.3編程坐標(biāo)原點(diǎn)位置的選擇</p><p>　　銑床上編程坐標(biāo)原點(diǎn)的位置是任意的，他是編程人員在編制程序時(shí)根據(jù)零件的特點(diǎn)來選定的，為了變成方便，一般要根據(jù)工件形狀和標(biāo)注尺寸的基準(zhǔn)以及計(jì)算最方便的原則來確定的工件上某一點(diǎn)

24、為坐標(biāo)原點(diǎn)，具體選擇注意如下幾點(diǎn)：</p><p>　　（1）編程坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選在零件圖的尺寸基準(zhǔn)上，這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算，并減少計(jì)算錯(cuò)誤。</p><p>　?。?）編程坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)盡量選在精度較高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。</p><p>　?。?）對(duì)稱的零件，編程坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在對(duì)稱中心上；不對(duì)稱的零件，編程坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在外輪廓的某一角上。</p

25、><p>　?。?）Z軸方向的零點(diǎn)一般設(shè)在工件表面。</p><p>　　2.2數(shù)控銑削加工坐標(biāo)系的建立</p><p>　　為了描述點(diǎn)在平面和空間中的位置，首先需要定義一個(gè)確定方向和相對(duì)位置的坐標(biāo)系，數(shù)控機(jī)床的坐標(biāo)系采用右手直角笛卡兒坐標(biāo)系。它規(guī)定直角坐標(biāo)X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸的正方向用右手法則判定，圍繞各坐標(biāo)軸的旋轉(zhuǎn)軸A、B、C的正方向用右手螺旋法則判定。數(shù)控加工采用

26、的是空間三維坐標(biāo)系，三維坐標(biāo)系是在二維即平面坐標(biāo)系的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)垂直方向的軸，通常稱之為Z軸，為平行于機(jī)床主軸的坐標(biāo)軸，如圖1所示。</p><p>　　圖1 數(shù)控銑床的坐標(biāo)系</p><p>　　2.2.1建立加工坐標(biāo)系的步驟</p><p>　　為了在數(shù)控設(shè)備上加工零件，首先需要確定工件在機(jī)床上的位置，因此，必須建立一個(gè)與加工零件相關(guān)的坐標(biāo)系，雖然數(shù)控設(shè)備的

27、優(yōu)勢(shì)在于允許或者機(jī)床上、或者工件上、或者夾具上的任何位置都可以作為數(shù)控編程的零點(diǎn)而建立坐標(biāo)系，但最佳的解決方案選擇既簡單又方便定位的位置，這樣操作者通過按控制面板上的幾個(gè)按鈕就可以完成建立加工坐標(biāo)系了。具體操作可以簡單的定義為以下幾個(gè)步驟：</p><p>　　（1）根據(jù)數(shù)控編程坐標(biāo)系或加工坐標(biāo)系確定零件坐標(biāo)系的位置和坐標(biāo)軸的方向。</p><p>　?。?）利用零件和夾具上定位面建立加工

28、坐標(biāo)系。</p><p>　　（3）校正加工坐標(biāo)系，通過校正加工坐標(biāo)系，使建立的加工坐標(biāo)系滿足數(shù)控加工的要求。</p><p>　　2.2.2建立加工坐標(biāo)系的要素</p><p>　　幾何元素點(diǎn)、線、面對(duì)找正和校正加工坐標(biāo)系非常有用，一個(gè)關(guān)鍵的因素是可以確定零件和夾具上的特征位置，進(jìn)而確定加工坐標(biāo)系的位置。在實(shí)際操作中，零件和夾具上的定位面、定位孔等經(jīng)常作為找正和校

29、正加工坐標(biāo)系的主要手段，這主要基于通過簡單的幾何運(yùn)算就可以將機(jī)床坐標(biāo)系和零件坐標(biāo)系聯(lián)系起來。以下是建立加工坐標(biāo)系的三個(gè)要素。</p><p>　?。?）確定坐標(biāo)平面：選擇和找正定位面確定工作平面的方向和位置。</p><p>　　（2）確定坐標(biāo)軸方向：平移或旋轉(zhuǎn)所測(cè)量的元素作為方向矢量確定加工坐標(biāo)系的坐標(biāo)軸方向，旋轉(zhuǎn)元素需垂直于已找正的元素。這控制著軸線相對(duì)于工作平面的旋轉(zhuǎn)定位。</

30、p><p>　?。?）確定坐標(biāo)系原點(diǎn)：作為定義X、Y、Z坐標(biāo)軸的原點(diǎn)或零點(diǎn)。</p><p>　　2.3數(shù)控銑床的零點(diǎn)</p><p>　　數(shù)控程序的刀位點(diǎn)位置和刀位矢量確定依賴于加工坐標(biāo)系的位置，所以，在加工零件前必須確定加工坐標(biāo)系或編程坐標(biāo)系的準(zhǔn)確位置。</p><p>　　在普通設(shè)備上加工工件時(shí)，操作技師通常使用刀具的刃邊或刃口來確定工件的

31、邊緣位置作為加工的零點(diǎn)，然后用機(jī)床刻度盤的刻度值或者數(shù)字顯示器顯示的讀數(shù)通過簡單的數(shù)學(xué)運(yùn)算來確定工作坐標(biāo)系的零點(diǎn)，所有的位置都以此點(diǎn)作為參考點(diǎn)，這也就是加工坐標(biāo)系的由來。數(shù)控銑床和普通銑床的工作原理是一樣的：加工前必須確定工件在機(jī)床上的位置，或者用刻度盤值或者用位置數(shù)字顯示器的數(shù)值給零件定位。然后，操作者通過按數(shù)控機(jī)床控制面板上的按鈕來建立加工坐標(biāo)系，也就是通常所說的零點(diǎn)。只不過零點(diǎn)的位置確定通過數(shù)控設(shè)備控制系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)算來完成。&l

32、t;/p><p>　　在數(shù)控銑床上建立工件的加工坐標(biāo)系，是為了確定工件在加工坐標(biāo)系中的準(zhǔn)確位置，首先應(yīng)該了解兩個(gè)零點(diǎn)的概念，它們分別是機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)和加工坐標(biāo)系原點(diǎn)。</p><p>　　數(shù)控銑床都有一個(gè)參考點(diǎn)，也就是通常所說的機(jī)床坐標(biāo)系原點(diǎn)或機(jī)床的初始位置，是由機(jī)床制造商設(shè)置在機(jī)床上的一個(gè)固定基準(zhǔn)位置點(diǎn)，通過限位開關(guān)或傳感器來建立。作用是使機(jī)床與控制系統(tǒng)同步，建立測(cè)量機(jī)床運(yùn)動(dòng)的起始點(diǎn)。從實(shí)際

33、意義上講，機(jī)床零點(diǎn)是固定不變的，通常在機(jī)床的右上方。當(dāng)機(jī)床啟動(dòng)后，機(jī)床必須執(zhí)行返回到機(jī)床零點(diǎn)的固定循環(huán)程序即初始化程序，然后將機(jī)床參考點(diǎn)和機(jī)床原點(diǎn)之間的偏置值自動(dòng)存儲(chǔ)在機(jī)床控制單元MCU（Machine Control Unit）中。</p><p>　　對(duì)于數(shù)控編程和數(shù)控加工來說，還有一個(gè)重要的原點(diǎn)是程序原點(diǎn)，是編程員在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)定義的幾何基準(zhǔn)點(diǎn)，并以此點(diǎn)作為加工坐標(biāo)系的原點(diǎn)，即通常所說的工件原點(diǎn)。工件坐標(biāo)

34、系是零件進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)確定的加工坐標(biāo)系。</p><p><b>　　2.4數(shù)控銑床偏置</b></p><p>　　2.4.1機(jī)床偏置的概念</p><p>　　機(jī)床零點(diǎn)和工作零點(diǎn)之間的距離，叫做偏置。每個(gè)坐標(biāo)軸都有互相關(guān)聯(lián)的各自的偏置值，該值存儲(chǔ)在機(jī)床控制單元的偏置寄存器中。在進(jìn)行零件數(shù)控加工時(shí)，機(jī)床控制單元將一直存儲(chǔ)這些偏置值，并利用這些

35、偏置值自動(dòng)跟蹤和移動(dòng)刀具到正確的位置。偏置值也可以在機(jī)床控制單元中進(jìn)行編輯或調(diào)整。例如：在X-偏置值上加1mm，則整個(gè)坐標(biāo)系就會(huì)向X正向移動(dòng)1mm，一種常見的控制工件加工質(zhì)量而進(jìn)行的調(diào)整方法。</p><p>　　2.4.2機(jī)床坐標(biāo)系的設(shè)置和偏置</p><p>　　現(xiàn)在，大多數(shù)數(shù)控機(jī)床都能建立多個(gè)工件偏置來定義多個(gè)工件坐標(biāo)系。事實(shí)上，即便加工同一個(gè)工件需要建立多個(gè)工件坐標(biāo)系，也無需完全重

36、新建立工作坐標(biāo)系。該任務(wù)可以通過設(shè)置G代碼或G指令來完成工件的偏置。最常用的坐標(biāo)系設(shè)置指令為G54，其他坐標(biāo)系設(shè)置指令為G55～G59等。</p><p>　　建立另一個(gè)工件坐標(biāo)系指令代碼可以是常見的G54～G59，也可以為其他的G代碼，完全取決于機(jī)床制造商為偏置值而設(shè)定的G代碼定義格式。必須在你的零件程序中使用該代碼定義偏置值或坐標(biāo)系。</p><p>　　設(shè)置工件偏置必須通過刀尖或刀具

37、刃部接觸零件或其他方法來完成，所定義的工件各軸的偏置值X、Y、Z存儲(chǔ)在機(jī)床控制單元的寄存器中。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床開機(jī)時(shí)，必須先確定機(jī)床原點(diǎn)，即刀架返回參考點(diǎn)的操作。只有機(jī)床參考點(diǎn)被確認(rèn)后，刀具（或工作臺(tái)）移動(dòng)才有基準(zhǔn)。</p><p>　　第3章 銑削工藝及程序庫創(chuàng)建</p><p>　　3.1典型零件的加工工藝及程序庫創(chuàng)建</p><

38、;p>　　在數(shù)控加工前，要將機(jī)床的運(yùn)動(dòng)過程、零件的工藝過程、刀具的形狀、切削用量和走刀路線等都編入程序，這就要求程序設(shè)計(jì)人員具有多方面的知識(shí)基礎(chǔ)。在程序編制中，編程人員必須充分掌握構(gòu)成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關(guān)系。因?yàn)樵谧詣?dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義，手工編程時(shí)要計(jì)算出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，無論哪一點(diǎn)不明確或不確定，編程都無法進(jìn)行。</p><p>　　零件一：圓弧連接凸臺(tái)</p

39、><p>　　圖3.1圓弧連接凸臺(tái)零件圖</p><p>　?。?）零件加工工藝分析。由圖3.1可知，該工件為Φ55mm的圓鋼料，為確保工件可靠夾緊，應(yīng)用平臺(tái)鉗及V形塊裝夾工件。由于輪廓中的凹圓弧半徑僅為7mm，故所用銑刀直徑只能小于12mm，刀具材料的選擇由車間工具庫存決定。本工序外輪廓銑削選Φ12mm的高速鋼銑刀，加工工藝過程如下：</p><p>　　1）手動(dòng)方式

40、或MDI方式銑削零件上表面，確定輪廓深度測(cè)量基準(zhǔn)。</p><p>　　2）手動(dòng)方式或MDI方式預(yù)鉆Φ12x6mm孔。</p><p>　　3）粗、半精銑零件外輪廓及Φ16x6mm孔。</p><p>　　4）精銑零件外輪廓及φ16x6mm孔。</p><p>　?。?）刀具及切削用量的選擇。加工零件所需的刀具及其切削用量選擇如表3.1所示。

41、</p><p>　　表3.1 加工刀具及切削參數(shù)</p><p>　?。?）確定編程原點(diǎn)位置及相關(guān)的數(shù)值計(jì)算。根據(jù)工藝分析，為方便計(jì)算與編程，選O點(diǎn)為編程原點(diǎn)，輪廓各基點(diǎn)坐標(biāo)值略寫。</p><p><b>　?。?）程序編制</b></p><p><b>　　零件二：棘輪</b></p&

42、gt;<p><b>　　圖3.2棘輪零件圖</b></p><p><b>　　（1）加工工藝分析</b></p><p>　　該零件主要加工內(nèi)容有花形凸臺(tái)及四個(gè)Φ10孔和一個(gè)Φ12孔，Φ12孔與下表面有垂直度要求，加工時(shí)要以下表面作定位基準(zhǔn)。尺寸精度和表面精度要求不高，花形凸臺(tái)采用粗、精銑加工，Φ12孔鉆底孔后采用鉸孔可達(dá)到設(shè)計(jì)

43、要求。</p><p>　　1）加工基準(zhǔn)的選擇：以下表面定位、三爪卡盤裝夾銑花形凸臺(tái)及孔的加工。</p><p>　　2）加工刀具的選擇：Φ12立銑刀銑花形凸臺(tái)；Φ10孔用Φ10麻花鉆；Φ3中心鉆、Φ11.8麻花鉆及Φ12的鉸刀。加工刀具表如表3.2所列。</p><p><b>　　表3.2加工刀具卡</b></p><p

44、>　　3)數(shù)控加工工藝參數(shù)的選擇如表3.3所示</p><p>　　表3.3加工工藝參數(shù)的選擇</p><p>　?。?）銑花形凸臺(tái)加工程序</p><p>　　1）先粗銑花形凸臺(tái)Φ41.5外圓，分兩層、兩次環(huán)銑銑削，每層切深為4mm；再精銑外輪廓，切深8mm，再銑四個(gè)u形槽。程序如下：</p><p><b>　　2）孔加工

45、程序</b></p><p>　　打中心孔加工程序如下：</p><p><b>　　O3223</b></p><p>　　N10 G54 G90 G40 G49 G00 X0 Y0</p><p>　　N20 M03 S1000</p><p><b>　　N30 Z10

46、0</b></p><p><b>　　N40 Z10</b></p><p>　　N50 G99 G81 Z-3.2 R5 F100</p><p>　　N60 G68 X0 Y0 R45</p><p>　　N70 G99 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7</p><p

47、>　　N80 G68 X0 Y0 R135</p><p>　　N90 G99 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7</p><p>　　N100 G68 X0 Y0 R225</p><p>　　N110 G99 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7</p><p>　　N112 G68 X0 Y0 R325&

48、lt;/p><p>　　N130 G98 G81 X42.5 Y45 Z-11.2 R-7</p><p>　　N140 G00 Z100 M05</p><p>　　N150 X0 Y0</p><p><b>　　N160 M30</b></p><p>　　手動(dòng)方式鉆Φ11.8及Φ10的孔，鉆深

49、25mm，程序參照O3223，這里省略程序。</p><p>　　手動(dòng)方式鉸Φ12孔，鉸深25mm，程序參照O3223，這里省略程序。</p><p><b>　　零件圖三：曹腔</b></p><p><b>　　圖3.3曹腔零件圖</b></p><p>　　（1）選擇工裝及工具</p&g

50、t;<p>　　根據(jù)零件圖樣要求，選XK5032A型立式數(shù)控銑床。</p><p>　　1）工具選擇。工件采用平口鉗裝夾，試切法對(duì)刀。</p><p>　　2）量具選擇。輪廓尺寸、曹間距用游標(biāo)卡尺測(cè)量，深度尺寸用深度游標(biāo)卡尺測(cè)量，表面質(zhì)量用表面粗糙度樣板檢測(cè)，另用百分表校正平口鉗及工件上表面。</p><p>　　3）刀具選擇。刀具選擇如表3.4所示。

51、</p><p>　　表3.4 數(shù)控刀具明細(xì)表</p><p><b>　?。?）確定切削用量</b></p><p>　　切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定，如表3.5所示</p><p>　　（3）確定工件坐標(biāo)系、對(duì)刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)</p><p>　　確定

52、以工件上表面中心點(diǎn)為工件原點(diǎn)，建立工件坐標(biāo)系。采用手動(dòng)試切對(duì)刀方法。數(shù)控加工工序卡如表3.5所示。</p><p>　　表3.5 數(shù)控加工工序卡</p><p><b>　?。?）程序編制</b></p><p><b>　　零件四：端蓋零件</b></p><p><b>　　圖3.4端

53、蓋零件圖</b></p><p><b>　?。?）工藝分析</b></p><p>　　根據(jù)圖樣需加工2xφ10H7mm孔，尺寸精度為7級(jí)，表面粗糙度Ra1.6um；4xφ9mm通孔和4xφ15mm沉孔，沉孔深5mm。2xφH7mm孔尺寸精度和表面質(zhì)量要求較高，可采取鉆孔，擴(kuò)孔、方式完成；4xφ9mm通孔用φ9mm鉆頭直接鉆出即可；4xφ15mm深孔鉆孔

54、后再锪孔 。工藝過程如下：</p><p>　　1）鉆中心孔 所有孔都首先打中心孔，以保證鉆孔時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生斜歪現(xiàn)象。</p><p>　　2）鉆孔 用φ9mm孔和2xφ10H7mm孔的底孔。</p><p>　　3）擴(kuò)孔 用φ9.8鉆頭擴(kuò)2xφ10H7mm孔的底孔。</p><p>　　4）锪孔 用φ15mm锪鉆锪出4xφ15mm沉孔

55、。</p><p>　　5）鉸孔 用φ10H7mm鉸刀加工出2xφ10H7mm孔。</p><p>　　（2）刀具與工藝參數(shù)</p><p>　　刀具與工藝參數(shù)選擇如表3.6所示</p><p>　　表3.6刀具與工藝參數(shù)選擇</p><p><b>　?。?）程序編制</b></p>

56、;<p>　　在φ40H7mm內(nèi)孔中心建立工作坐標(biāo)系，Z軸原點(diǎn)設(shè)在端蓋底面上。利用偏心式尋邊器找正X、Y軸零點(diǎn)，裝上中心鉆頭，完成Z軸的對(duì)刀。孔加工的安全平面設(shè)置在端蓋頂面以上50mm處（Z坐標(biāo)為80mm）；R點(diǎn)平面設(shè)置在沉孔表面5mm處（Z坐標(biāo)為20mm）。程序如下：</p><p>　　3.2數(shù)控銑床的操作主要操作步驟</p><p><b>　　（1）先開機(jī)床

57、</b></p><p>　　接同通CNC和機(jī)床電源，系統(tǒng)啟動(dòng)后進(jìn)入“加工”操作區(qū)JOG運(yùn)行方式</p><p><b>　　檢查機(jī)床</b></p><p>　　開啟后發(fā)現(xiàn)機(jī)床會(huì)出現(xiàn)報(bào)警信號(hào)，這時(shí)，需按下K1，使機(jī)床加上驅(qū)動(dòng)力。這時(shí)才能正常操作機(jī)床。</p><p><b>　　（2）回參考點(diǎn)&l

58、t;/b></p><p>　　回參考點(diǎn)只能在JOG的方式下運(yùn)行。用機(jī)床控制面板上“回參考點(diǎn)鍵”啟動(dòng)回參考點(diǎn)。在“回參考點(diǎn)”窗口中顯示該坐標(biāo)軸是否必須回參考點(diǎn)：如出現(xiàn)“〇”，則說明未回參考點(diǎn)，如出現(xiàn)●，則說明已回參考點(diǎn)，按下坐標(biāo)方向鍵（正方向鍵），把每坐標(biāo)都回參考點(diǎn)，通過選擇另一方式如MDA AUTO或JOG來結(jié)束回參考點(diǎn)。</p><p><b>　?。?）參數(shù)設(shè)定&l

59、t;/b></p><p>　　在CNC進(jìn)行工作前，必須對(duì)一些參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，對(duì)機(jī)床和刀具進(jìn)行調(diào)整：</p><p>　　1)輸入刀具參數(shù)及刀具補(bǔ)償參數(shù)</p><p>　　2)輸入/修改零點(diǎn)偏置</p><p><b>　　3)輸入設(shè)定數(shù)值</b></p><p>　　刀具參數(shù)包括刀具幾何參

60、數(shù)，磨損量參數(shù)、刀具量參數(shù)和刀具型號(hào)參數(shù)等。有些參數(shù)如R參數(shù)則一般不需修改 </p><p><b>　　(4)裝夾工件</b></p><p>　　按照前面指定的裝夾方式裝夾工件</p><p><b>　　(5)對(duì)刀</b></p><p>　　把每一把刀具都調(diào)到自己設(shè)定的編程零點(diǎn)，把編程零點(diǎn)所

61、在機(jī)床坐標(biāo)值輸入機(jī)床中</p><p><b>　　(6)輸入程序</b></p><p>　　把自己編的程序輸入機(jī)床定一個(gè)名字，對(duì)程序進(jìn)行檢查，確保程序本身沒有錯(cuò)誤以及也沒有輸入錯(cuò)誤。</p><p><b>　　(7)模擬仿真</b></p><p>　　按下MDA 鍵，按擴(kuò)展鍵，再按編程仿真進(jìn)

62、入仿真系統(tǒng)，對(duì)程序進(jìn)行仿真，檢查仿真出的工件圖形與要加工的工件有多大出入，并不斷對(duì)程序進(jìn)行修改，直到仿真的工件完全正確為止。</p><p><b>　?。?）實(shí)際加工</b></p><p>　　退出仿真系統(tǒng)，先按復(fù)位鍵，剛開始時(shí)可進(jìn)行單步加工，按下步加工鍵。這時(shí)要一手按啟動(dòng)鍵，一手按停止鍵，如發(fā)現(xiàn)異常情況應(yīng)立即停止。直到確定程序無誤后方可按自動(dòng)加工鍵，加工完成后，

63、最后取下工件。加工完成</p><p>　　3.3數(shù)控銑床操作過程中的注意事項(xiàng)</p><p>　　（l）每次開機(jī)前要檢查一下銑床后面潤滑油泵中的潤滑油是否充裕，空氣壓縮機(jī)是否打開，切削液所用的機(jī)械油是否足夠等。</p><p>　　（2）開機(jī)時(shí)，首先打開總電源，然后按下CNC電源中的開啟按鈕，把急停按鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，等銑床檢測(cè)完所有功能后（下操作面板上的一排紅色指示

64、燈熄掉），按下機(jī)床按鈕，使銑床復(fù)位，處于待命狀態(tài)。</p><p>　?。?）在手動(dòng)操作時(shí)，必須時(shí)刻注意，在進(jìn)行X、Y方向移動(dòng)前，必須使Z軸處于抬刀位置。移動(dòng)過程中，不能只看CRT屏幕中坐標(biāo)位置的變化，而要觀察刀具的移動(dòng)，等刀具移動(dòng)到位后，再看CRT屏幕進(jìn)行微調(diào)。</p><p>　?。?）在編程過程中，對(duì)于初學(xué)者來說，盡量少用G00指令，特別在X, Y,Z三軸聯(lián)動(dòng)中，更應(yīng)注意。在走空刀時(shí)

65、，應(yīng)把Z軸的移動(dòng)與X、Y軸的移動(dòng)分開進(jìn)行，即多抬刀、少斜插。有時(shí)由于斜插時(shí)，刀具會(huì)碰到工件而發(fā)生刀具的破壞。</p><p>　?。?）在使用電腦進(jìn)行串口通信時(shí)，要做到：先開銑床、后開電腦；先關(guān)電腦、后關(guān)銑床。避免銑床在開關(guān)的過程中，由于電流的瞬間變化而沖擊電腦。</p><p>　?。?）在利用DNC(電腦與銑床之間相互進(jìn)行程序的輸送）功能時(shí)，要注意銑床的內(nèi)存容量，一般從電腦向銑床傳輸?shù)?/p>

66、程序總字節(jié)數(shù)應(yīng)小于23kB。如果程序比較長，則必須采用由電腦邊傳輸邊加工的方法，但程序段號(hào)，不得超過N9999。如果程序段超過1萬個(gè)，可以借助MASTERCAM中的程序編輯功能，把程序段號(hào)取消。</p><p>　　（7）銑床出現(xiàn)報(bào)警時(shí)，要根據(jù)報(bào)警號(hào)查找原因，及時(shí)解除報(bào)警，不可關(guān)機(jī)了事，否則開機(jī)后仍處于報(bào)警狀態(tài)。采用尋邊器對(duì)刀，其詳細(xì)步驟如下：</p><p><b>　　X 、

67、 Y 向?qū)Φ?lt;/b></p><p>　　1）將工件通過夾具裝在機(jī)床工作臺(tái)上，裝夾時(shí)，工件的四個(gè)側(cè)面都應(yīng)留出尋邊器的測(cè)量位置。</p><p>　　2）快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓尋邊器測(cè)頭靠近工件的左側(cè)；</p><p>　　3）改用微調(diào)操作，讓測(cè)頭慢慢接觸到工件左側(cè)，直到尋邊器發(fā)光，記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的 X 坐標(biāo)值， 如 -310.300 ；</

68、p><p>　　4）抬起尋邊器至工件上表面之上，快速移動(dòng)工作臺(tái)和主軸，讓測(cè)頭靠近工件右側(cè)；</p><p>　　5）改用微調(diào)操作，讓測(cè)頭慢慢接觸到工件左側(cè)，直到尋邊器發(fā)光，記下此時(shí)機(jī)械坐標(biāo)系中的 X 坐標(biāo)值，如 -200.300 ；</p><p>　　6）若測(cè)頭直徑為 10mm ，則工件長度為 -200.300-（-310.300）-10=100 ，據(jù)此可得工件坐標(biāo)系

69、原點(diǎn) W在機(jī)床坐標(biāo)系中的 X 坐標(biāo)值為 -310.300+100/2+5= -255.300 ；</p><p>　　7）同理可測(cè)得工件坐標(biāo)系原點(diǎn) W 在機(jī)械坐標(biāo)系中的 Y 坐標(biāo)值。</p><p><b>　　Z 向?qū)Φ?lt;/b></p><p>　　1）卸下尋邊器，將加工所用刀具裝上主軸；</p><p>　　2）將

70、Z 軸設(shè)定器（或固定高度的對(duì)刀塊，以下同）放置在工件上平面上；</p><p>　　3）快速移動(dòng)主軸，讓刀具端面靠近 Z 軸設(shè)定器上表面；</p><p>　　4）改用微調(diào)操作，讓刀具端面慢慢接觸到 Z 軸設(shè)定器上表面，直到其指針指示到零位；</p><p>　　5）記下此時(shí)機(jī)床坐標(biāo)系中的 Z 值，如 -250.800 ；</p><p>　

71、　6）若 Z 軸設(shè)定器的高度為 50mm ，則工件坐標(biāo)系原點(diǎn) W 在機(jī)械坐標(biāo)系中的 Z 坐標(biāo)值為 -250.800-50-（30-20）=-310.800 。</p><p>　　將測(cè)得的 X 、 Y 、 Z 值輸入到機(jī)床工件坐標(biāo)系存儲(chǔ)地址中（ 一般使用 G54-G59 代碼存儲(chǔ)對(duì)刀參數(shù) ）。</p><p>　　3.4在對(duì)刀操作過程中需注意的問題</p><p>

72、　?。?）根據(jù)加工要求采用正確的對(duì)刀工具，控制對(duì)刀誤差；</p><p>　?。?）在對(duì)刀過程中，可通過改變微調(diào)進(jìn)給量來提高對(duì)刀精度；</p><p>　　（3）對(duì)刀時(shí)需小心謹(jǐn)慎操作，尤其要注意移動(dòng)方向，避免發(fā)生碰撞危險(xiǎn)；</p><p>　?。?）對(duì)刀數(shù)據(jù)一定要存入與程序?qū)?yīng)的存儲(chǔ)地址，防止因調(diào)用錯(cuò)誤而產(chǎn)生嚴(yán)重后果。</p><p>　　3

73、.5刀具補(bǔ)償值的輸入和修改</p><p>　　根據(jù)刀具的實(shí)際尺寸和位置，將刀具半徑補(bǔ)償值和刀具長度補(bǔ)償值輸入到與程序?qū)?yīng)的存儲(chǔ)位置。</p><p>　　需注意的是，補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù)正確性、符號(hào)正確性及數(shù)據(jù)所在地址正確性都將威脅到加工，從而導(dǎo)致撞車危險(xiǎn)或加工報(bào)廢。</p><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>

74、　　通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從最初的選題，開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)，使我對(duì)零件設(shè)計(jì)與加工有了更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和掌握，也了解了加工業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的重要地位。</p><p>　　本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我系統(tǒng)地鞏固了大學(xué)三年的學(xué)習(xí)課程，系統(tǒng)地鞏固了《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制圖》、《數(shù)控編程》等許多課程。從零件產(chǎn)品圖的繪制到產(chǎn)品的加工，在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)下,完成自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)。主要介紹了典型零件的數(shù)控銑削加工工藝。數(shù)控銑削的工

75、藝靈活性很大，加工方法多種多樣。通過老師的悉心指導(dǎo)和自己的認(rèn)真學(xué)習(xí)，刻苦分析，查閱相關(guān)資料，最終做完了畢業(yè)設(shè)計(jì)。通過本課題的設(shè)計(jì)，我對(duì)數(shù)控加工的整個(gè)過程有了較全面的理解。經(jīng)過設(shè)計(jì)中選擇刀具，我對(duì)數(shù)控工具系統(tǒng)的特點(diǎn)和數(shù)控機(jī)床的刀具材料和使用范圍有了較深刻的了解，基本掌握數(shù)控機(jī)床刀具的選用方法；經(jīng)過設(shè)計(jì)加工工藝方案，進(jìn)一步了解工件定位的基本原理、定位方式與定位元件及數(shù)控機(jī)床用夾具的種類與特點(diǎn)，對(duì)教材中有關(guān)定位基準(zhǔn)的選擇原則與數(shù)控加工夾具的選

76、擇方法有了更深的理解；經(jīng)過編制零件的加工程序，基本熟悉數(shù)控編程的主要內(nèi)容及步驟、編程的種類、程序的結(jié)構(gòu)與格式，對(duì)數(shù)控編程前數(shù)學(xué)處理的內(nèi)容、基點(diǎn)坐標(biāo)、輔助程序段的數(shù)值計(jì)算有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。工藝設(shè)計(jì)、數(shù)值計(jì)算及程序編制的整個(gè)過程雖然任務(wù)比較繁重，但在設(shè)計(jì)過程中通過自己不斷的學(xué)習(xí)，克服了許多的難題，這種成就感使感到十分的喜悅和</p><p>　　大學(xué)生活即將匆匆忙忙地過去，但我卻能無悔地說：“我曾經(jīng)來過。”大學(xué)三年，