金工实习齐明侠数控车削.docx
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金工实习齐明侠数控车削
第一章
数控车削
概述
数控机床就是将加工过程所需的各种操作和步骤以及工件的形状尺寸用数字化代码表示,通过控制介质(如穿孔纸带或磁盘等)将数字信息送入数控装置,数控装置对输入的信息进行处理与运算,发出各种控制信号,控制机床伺服系统或其他驱动元件,使机床自动加工出所需要的工件。
数控机床的诞生与发展,有效的解决了一系列生产上的矛盾,为单件、小批量精密复杂零件的加工提供了自动化加工手段。
1952年世界上第一台数控机床试制成功,1955年进入实用化阶段,1959年,美国Keaney&Treckre公司成功开发了具有刀库、刀具交换装置、回转工作台的数控机床,可以在一次装夹中对工件的多个面进行多工序加工。
至此诞生了数控机床的新一代类型——加工中心(MachiningCenter),并成为当今数控机床发展的主流。
数控机床以其强大的功能和良好的加工性能得到了广泛的应用。
随着微电子计算机技术和自动控制技术的飞速发展,作为自动化技术代表的数控机床已经普及,制造业也正由机械化向自动化过程转变。
当今数控机床正在不断采用最新技术成就,朝着高速化、高精度、多功能、智能化、模块化、系统化与高可靠性发展。
数控技术也由单机系统(CNC)向柔性制造系统(FMS)及计算机集成制造系统(CIMS)发展。
1.1机械类、近机械类专业
一、机械类、近机类专业实习纲要
1、教学要求
1)基本知识
①了解数控加工技术的定义和数控机床的加工特点;
②掌握数控机床的工作原理及加工特点;
③掌握数控车床的简单编程方法;
④掌握基本编程工艺路径安排和计算;
⑤了解先进制造系统的发展和特点;
⑥能够熟练操作数控机床;
2)基本技能
①能够进行简单工件的加工编程;
②熟悉数控机床操作面板基本内容;
③独立操作数控车床,完成实习件的加工;
2、教学重点
1)数控机床的工作原理;
2)数控编程方法;
3)数控机床的基本操作;
3、教学难点
数控编程方法及加工工艺的制定;
二、机械类、近机类专业实习总体安排
总
时间
具体时间
理论
演示
操作
备注
十
二
学
时
第一
上午
①数控加工基本原理和编程知识;
②面板的基本操作;
①编程路径;
②面板操作;
面板基本操作练习;
加工材料:
45号圆钢Ф32x180;
第一
下午
①实践操作规程;
②数控加工设计要求;
实习工件加工演示;
实习工件加工;
第二
上午
安全操作规程;
学生自制件编程加工;
三、机械类、近机类专业实习具体安排
1、第一天上午
1)上午7:
30~9:
20理论知识讲解(110′)
数控加工基本理论
一、数控概述
1、概念
数控(NC(NumericalControl)是一种利用计算机通过数字信息来实现加工自动化控制的技术。
数控机床则是采用数控技术对机床的运动及其加工过程进行控制的自动化机床。
2、数控加工特点
数控机床的加工特点相对于传统机床是比较明显的:
1)广泛的适应性、高的灵活性。
2)精度高,质量稳定,数控加工的误差能够自动修正和补偿。
3)生产率高(自动化生产线),能够进行自动切削加工。
4)劳动强度低,劳动条件好。
5)便于实现计算机集成制造。
6)综合经济效益好。
3、数控加工工作原理
一般来讲,数控机床是由以下几部分组成的:
程序输入输出装置
数控系统
伺服系统
机床执行件
1)输入输出装置是负责零件程序的编制、存储、打印机显示系统;
2)数控系统是数控机床核心,是进行计算编辑和指令处理,并输出各种信号和指令;
3)伺服系统包括伺服驱动系统、位置检测装置及辅助控制装置;
4)机床执行件即运动执行机构;
根据零件图,结合工艺将程序编制好,通过输入输出装置将程序输入数控系统进行调试、修改并存储起来,发出相应驱动指令,伺服系统接受指令后进行电路处理,驱动各电机运动,从而使机床按照数控程序规定的程序、路径和参数进行加工,加工出满足给定技术要求的零件。
二、数控编程
在数控车床上有两个基本坐标系:
机床坐标系和工作坐标系。
机床坐标系对应机床原点,工作坐标系对应程序原点(一般位于工件右端面的中心)。
所有的程序都是在工作坐标系下编制。
我们定义轴向为Z轴、径向为X轴,以Siemens802C和FANUCQIMATE-TC为例:
1、Siemens802C系统车床
1)常用基本代码
G代码(准备功能)
G00快速点定位G00X_Z_
G01直线插补G01X_Z_F_
G02顺时针圆弧插补G02X_Z_CR=_
G03逆时针圆弧插补G03X_Z_CR=_
M代码(辅助功能)
M03主轴正转M03S___
M05主轴停止
M06自动换刀M06T
M07冷却液开
M09冷却液关
M30程序结束并返回
根据这些代码的意义和格式,试编制简单工件图形数控加工的程序。
首先根据工件图纸建立坐标系。
2)根据图形的轮廓基点和刀具加工路径,编程如下:
M03S400
G00X100Z100
M06T1
G00X90Z2
G01X85Z0F100
Z-50
X90Z-70
Z-100
G00Z0
G01X80F100
Z-50
X90Z-70
G00Z0
G01X75F100
G03X80Z-2.5CR=2.5F80
G00X100Z100
M05
M30
3)编写轮廓程序如下
N01G01X75Z2
N02Z0
N03G03X80Z-2.5CR=2.5
N04G01Z-50
N05X90Z-70
N06Z-100
2、FANUCQIMATE-TC数控系统机床
1)编程代码
G代码(准备功能)
G92设定坐标
G00快速点定位G00X_Z_
G01直线插补G01X_Z_F_
G02顺时针圆弧插补G02X_Z_R_
G03逆时针圆弧插补G03X_Z_R_
M代码(辅助功能)
M03主轴正转M03
M05主轴停止
TOO00自动换刀
M08冷却液开
M09冷却液关
M30程序结束并返回
根据这些代码的意义和格式试编一下该图形(见教案)的程序,先建立工件坐标系如图,根据图形的轮廓基点和刀具加工路径,编程如下:
M03S400;
G00X100.0Z100.0;
M06T0101;
G00X90.0Z2.0;
G01X85.0Z0.0F100;
Z-50.0;
X90.0Z-70.0;
Z-100.0;
G00Z0.0;
G01X80.0F100;
Z-50.0;
X90.0Z-70.0;
G00Z0.0;
G01X75.0F100;
G03X80.0Z-2.5R2.5F80;
G00X100.0Z100.0;
T0100;
M05;
M30;
此两种格式程序是实习中所用到的程序,同学们可根据所讲的内容和自己的理解进行提问,老师给大家解答(解答问题需30分钟)。
三、数控加工技术发展
数控加工是在现代机械制造、自动控制技术和计算机技术等的支持下,为适应多品种自动化生产的需要而迅速发展起来的现代加工方法,具有传统机械加工方法无法比拟的突出优点。
先进制造系统目前又以计算机集成制造系统为最主要的发展方向。
1974年美国约瑟夫·哈林顿(JosephHarrington)博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中首先提出计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturingCIM)的概念。
其两个基本观点:
①企业生产的各个环节(即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动)是一个不可分割的整体,要紧密联系统一考虑;②整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程,最终形成的产品可以看作是数据的物质表现。
CIM(ComputerIntergratedManufacturingSystem)是一种企业精英管理的哲理,它强调企业的生产经营是一个整体,必须用系统工程的观点来研究解决生产经营中的问题。
CIM必须与市场需求紧密相连,集成是CIM的核心,它不仅是设备的集成,更主要的是以信息为特征的技术集成和功能集成。
计算机是集成的工具,计算机辅助的各单元技术是集成的基础,信息交换是桥梁,信息共享是目标。
CIM的构成可以分为以下几个部分。
1、设计过程
设计过程主要包括CAD、CAE、CAPP、CAM等环节。
CAD包含设计过程中各个环节的数据,包括管理数据和检测数据,还包括产品设计开发的专家系统及设计中的仿真软件等。
CAE主要是对零件的机械应力、热应力等进行有限元分析及优化设计等内容。
CAPP是根据CAD的数据自动制定合理的加工工艺过程。
CAM是根据CAD模型按CAPP要求生成刀具轨迹文件,并经后置处理转换成NC代码。
CIMS中最基本的是CAD/CAE/CAPP/CAM集成。
2、加工制造过程
加工过程主要包括加工设备(数控机床)、工件搬运工具及自动仓库、检测设备、工具管理单元、装配单元等。
3、计算机辅助生产管理
制定年、月、日、周的生产计划,进行生产能力平衡及财务管理、仓库管理等,确定经营方向(包括市场预测及制定长期发展战略计划)。
4、集成方法及技术
系统的集成方法必须有先进理论为指导,如系统理论、成组技术、集成技术、计算机网络等。
四、新概念机床(选讲)
传统的机床不论何种类型都有床身、导轨、立柱、横梁等典型基本构件来表征坐标轴方向的实体构件,故称为“实轴机床”;而一种新型的“并联运动机床”以其全新的结构、奇异的造型、独特的工作方式和极高的轮廓加工速度轰动了制造业,新概念机床——虚轴机床正在成为制造业发展的焦点。
虚轴机床的基本结构是一个运动平台、一个定平台和六根长度可变的连杆,动平台上装有机床主轴和刀具,定平台上安装工件,六根杆实际是六个滚珠丝杠螺母副,他们将两个平台连接在一起,同时将伺服驱动电机的旋转运动转换为直线运动,从而不断改变六根杆的长度,带动动平台产生六自由度的空间运动,使刀具在工件上加工出复杂的三维曲面。
虚轴机床在刚性、加工效率等方面有着无可比拟的优势。
而且机械机构比同等功能的传统机床简单,便于制造,有利于降低制造成本。
五、思考题
1、简述数控车床的工作原理?
2、现代加工相比于传统加工有什么特点?
3、机床坐标系与工件坐标系的概念各是什么?
4、简述数控车床的编程步骤?
5、典型零件的数控车床加工程序编写?
2)上午9:
30~10:
00现场讲解及操作演示(30′)
进行数控机床设备介绍,操作面板功能介绍,编程路径演示;
3)上午10:
00~11:
10学生熟悉设备(70′)
学生熟悉数控车床,按老师要求完成作业;
4)上午11:
10~11:
15课程小结(5′)
①理论学习情况;
②实践操作情况;
③应注意的问题;
2、第一天下午
1)下午2:
30~3:
20现场操作演示(50′)
指导教师进行数控加工件的加工演示,车削一个圆球体;
2)下午3:
20~6:
00独立操作练习(160′)
学生进行工件的数控加工编程设计,输入程序,进行数控加工;
3)下午6:
00~6:
10课程小结(10’)
①实践操作情况;
②应注意的问题;
3、第二天上午
1)上午7:
30~11:
00独立操作练习(210′)
学生进行工件数控加工编程设计,输入程序,进行数控加工;
2)上午11:
00~11:
15课程总结(15′)
①复习本工种学习内容;
②总结学生理论、实践学习情况;
③成绩评定;
4、本工种实习结束。
1.2非机械类专业
一、非机类专业实习纲要
1、教学要求
1)基本知识
①了解数控加工技术的定义和数控机床的加工特点;
②掌握数控机床的工作原理及加工特点;
③掌握数控车床的简单编程方法、;
④了解先进制造系统的发展;
2)基本技能
①能够进行简单工件的加工编程;
②熟悉数控机床操作面板基本内容;
2、教学重点
1)数控机床的工作原理;
2)数控编程方法;
3)系统面板的基本操作;
3、教学难点
数控编程方法;
二、非机类专业实习总体安排
总
时间
具体时间
理论
演示
操作
备注
八
学
时
上午
①数控加工基本原理和编程知识;
②面板的基本操作;
①编程路径;
②面板操作;
面板基本操作练习;
加工材料:
45号圆钢Ф32x180;
下午
数控加工设计要求;
实习工件加工演示;
实习工件编程加工;
三、非机类专业实习具体安排
1、上午
1)上午7:
30~9:
20理论知识讲解(110′)
数控加工基本理论
一、数控概述
1、概念
数控(NC(NumericalControl)是一种利用计算机通过数字信息来实现加工自动化控制的技术。
数控机床则是采用数控技术对机床的运动及其加工过程进行控制的自动化机床。
2、数控加工特点
数控机床的加工特点相对于传统机床是比较明显的:
1)广泛的适应性、高的灵活性。
2)精度高,质量稳定,数控加工的误差能够自动修正和补偿。
3)生产率高(自动化生产线),能够进行自动切削加工。
4)劳动强度低,劳动条件好。
5)便于实现计算机集成制造。
6)综合经济效益好。
3、数控加工工作原理
一般来讲,数控机床是由以下几部分组成的:
程序输入输出装置
数控系统
伺服系统
机床执行件
1)输入输出装置是负责零件程序的编制、存储、打印机显示系统;
2)数控系统是数控机床核心,是进行计算编辑和指令处理,并输出各种信号和指令;
3)伺服系统包括伺服驱动系统、位置检测装置及辅助控制装置;
4)机床执行件即运动执行机构;
根据零件图,结合工艺将程序编制好,通过输入输出装置将程序输入数控系统进行调试、修改并存储起来,发出相应驱动指令,伺服系统接受指令后进行电路处理,驱动各电机运动,从而使机床按照数控程序规定的程序、路径和参数进行加工,加工出满足给定技术要求的零件。
二、数控编程
在数控车床上有两个基本坐标系:
机床坐标系和工作坐标系。
机床坐标系对应机床原点,工作坐标系对应程序原点(一般位于工件右端面的中心)。
所有的程序都是在工作坐标系下编制。
我们定义轴向为Z轴、径向为X轴,以Siemens802C和MNC862为例:
1、Siemens802C系统车床
1)常用基本代码
G代码(准备功能)
G00快速点定位G00X_Z_
G01直线插补G01X_Z_F_
G02顺时针圆弧插补G02X_Z_CR=_
G03逆时针圆弧插补G03X_Z_CR=_
M代码(辅助功能)
M03主轴正转M03S___
M05主轴停止
M06自动换刀M06T
M07冷却液开
M09冷却液关
M30程序结束并返回
根据这些代码的意义和格式,试编制简单工件图形数控加工的程序。
首先根据工件图纸建立坐标系。
2)根据图形的轮廓基点和刀具加工路径,编程如下:
M03S400
G00X100Z100
M06T1
G00X90Z2
G01X85Z0F100
Z-50
X90Z-70
Z-100
G00Z0
G01X80F100
Z-50
X90Z-70
G00Z0
G01X75F100
G03X80Z-2.5CR=2.5F80
G00X100Z100
M05
M30
3)编写轮廓程序如下
N01G01X75Z2
N02Z0
N03G03X80Z-2.5CR=2.5
N04G01Z-50
N05X90Z-70
N06Z-100
2、FANUCQIMATE-TC数控系统机床
1)编程代码
G代码(准备功能)
G92设定坐标
G00快速点定位G00X_Z_
G01直线插补G01X_Z_F_
G02顺时针圆弧插补G02X_Z_R_
G03逆时针圆弧插补G03X_Z_R_
M代码(辅助功能)
M03主轴正转M03
M05主轴停止
TOO00自动换刀
M08冷却液开
M09冷却液关
M30程序结束并返回
根据这些代码的意义和格式试编一下该图形(见教案)的程序,先建立工件坐标系如图,根据图形的轮廓基点和刀具加工路径,编程如下:
M03S400;
G00X100.0Z100.0;
M06T0101;
G00X90.0Z2.0;
G01X85.0Z0.0F100;
Z-50.0;
X90.0Z-70.0;
Z-100.0;
G00Z0.0;
G01X80.0F100;
Z-50.0;
X90.0Z-70.0;
G00Z0.0;
G01X75.0F100;
G03X80.0Z-2.5R2.5F80;
G00X100.0Z100.0;
T0100;
M05;
M30;
此两种格式程序是实习中所用到的程序,同学们可根据所讲的内容和自己的理解进行提问,老师给大家解答(解答问题需30分钟)。
三、数控加工技术发展
数控加工是在现代机械制造、自动控制技术和计算机技术等的支持下,为适应多品种自动化生产的需要而迅速发展起来的现代加工方法,具有传统机械加工方法无法比拟的突出优点。
先进制造系统目前又以计算机集成制造系统为最主要的发展方向。
1974年美国约瑟夫·哈林顿(JosephHarrington)博士在《ComputerIntegratedManufacturing》一书中首先提出计算机集成制造(ComputerIntegratedManufacturingCIM)的概念。
其两个基本观点:
①企业生产的各个环节(即从市场分析、产品设计、加工制造、经营管理到售后服务的全部生产活动)是一个不可分割的整体,要紧密联系统一考虑;②整个生产过程实质上是一个数据的采集、传递和加工处理的过程,最终形成的产品可以看作是数据的物质表现。
CIM(ComputerIntergratedManufacturingSystem)是一种企业精英管理的哲理,它强调企业的生产经营是一个整体,必须用系统工程的观点来研究解决生产经营中的问题。
CIM必须与市场需求紧密相连,集成是CIM的核心,它不仅是设备的集成,更主要的是以信息为特征的技术集成和功能集成。
计算机是集成的工具,计算机辅助的各单元技术是集成的基础,信息交换是桥梁,信息共享是目标。
CIM的构成可以分为以下几个部分。
1、设计过程
设计过程主要包括CAD、CAE、CAPP、CAM等环节。
CAD包含设计过程中各个环节的数据,包括管理数据和检测数据,还包括产品设计开发的专家系统及设计中的仿真软件等。
CAE主要是对零件的机械应力、热应力等进行有限元分析及优化设计等内容。
CAPP是根据CAD的数据自动制定合理的加工工艺过程。
CAM是根据CAD模型按CAPP要求生成刀具轨迹文件,并经后置处理转换成NC代码。
CIMS中最基本的是CAD/CAE/CAPP/CAM集成。
2、加工制造过程
加工过程主要包括加工设备(数控机床)、工件搬运工具及自动仓库、检测设备、工具管理单元、装配单元等。
3、计算机辅助生产管理
制定年、月、日、周的生产计划,进行生产能力平衡及财务管理、仓库管理等,确定经营方向(包括市场预测及制定长期发展战略计划)。
4、集成方法及技术
系统的集成方法必须有先进理论为指导,如系统理论、成组技术、集成技术、计算机网络等。
四、思考题
1、简述数控车床的工作原理?
2、现代加工相比于传统加工有什么特点?
3、机床坐标系与工件坐标系的概念各是什么?
4、典型简单零件的数控车床加工程序编写?
2)上午9:
30~10:
00现场讲解及操作演示(30′)
进行数控机床设备介绍,操作面板功能介绍,编程路径演示;
3)上午10:
00~11:
10学生熟悉设备(70′)
学生熟悉数控车床,按老师要求完成作业;
4)上午11:
10~11:
15课程小结(5′)
①理论学习情况;
②实践操作情况;
③应注意的问题;
2、下午
1)下午2:
30~3:
20现场操作演示(50′)
指导教师进行数控加工件的加工演示,车削一个圆球体;
2)下午3:
20~5:
50独立操作练习(150′)
学生进行工件的数控加工编程设计,输入程序,进行数控加工;
3)下午5:
50~6:
10课程总结(20′)
①复习本工种学习内容;
②总结学生理论、实践学习情况;
③成绩评定;
3、本工种实习结束。
1.3实习用图
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