哈工大数控技术课大作业.docx
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哈工大数控技术课大作业
《数控技术》课程大作业
院(系)
机电工程学院
专业
机械制造及其自动化
姓名
学号
班号
完成日期
哈尔滨工业大学机电工程学院
第一作业:
加工中心零件加工编程
一、目的和要求
本作业通过给定一台数控机床具体技术参数和零件加工工艺卡,使学生对数控机床具体参数、加工能力和加工工艺流程有直观了解和认识.同时,锻炼学生解决实际加工问题的能力。
1.了解加工中心的具体技术参数,加工范围和加工能力;
2.了解实际加工中,从零件图纸分析到制定零件加工工艺过程;
3.按照加工工艺编写指定的工序的零件数控加工程序。
二、数控机床设备
(1)机床结构
主要由床身、铣头、横进给、升降台、冷却、润滑及电气等部分组成.XKJ325—1数控铣床配用GSK928型数控系统,对主轴和工作台纵横向进行控制,用户按照加工零件的尺寸及工艺要求,先编成零件的加工程控,最后完成各种几何形状的加工。
(2)机床的用途和加工特点
本机床适用于多品种中、小批量生产的零件,对各种复杂曲线的凸轮、孔、样板弧形糟等零件的加工效能尤为显著;该机床高速性能好,工作稳定可靠,定位精度和重复精度较高,不需要模具就能确保零件的加工精度,减少辅助时间,提高劳动生产率。
(3)加工中心的主要技术参数
数控机床的技术参数,反映了机床的性能及加工范围。
表1TH5640D立式加工中心的主要技术参数
名称
参数
工作台
工作台尺寸
mm
400×550
T型槽
mm
18H8
允许负载
kg
600
主轴
主轴锥孔
No
BT40
主轴直径
mm
∅85
主周转速(标准型/高速型)
rpm
22.5—2250/45—4500
主轴电机
kw
5。
5/7。
5
行程
移动范围
mm
1000×500×470
主轴端面至工作台面距离
mm
150-620(380-850)
主轴中心线至立柱面
mm
510
进给
切削进行速度
mm/min
1—4000
快速移动速度
m/min
15/10
刀库
刀库容量
把
20(24)
刀具尺寸/重量
mm/kg
∅80×300/8
换刀时间
s
气液动7S凸轮3S
加工能力
钻孔能力
mm
∅32
镗孔能力
mm
∅80
攻丝能力
mm
M24
铣削能力
Cm3/min
100
位置精度
定位精度
mm
±0。
005
重复定位精度
mm
±0。
003
其它
气源气压
L/min,bay
2505-7
机床重量(净重/毛重)
T
7.5/8。
5
机床外型尺寸
mm
2756×2696×3000
包装箱尺寸
mm
3840×2545×3080
三、加工工艺制订
(一)加工零件
加工图1零件,材料HT200,毛坯尺寸长*宽*高为170×110×50mm,试分析该零件的数控铣削加工工艺、如零件图分析、装夹方案、加工顺序、刀具卡、工艺卡等,编写加工程序和主要操作步骤.
图1加工零件图
(二)工艺分析
(1)零件图工艺分析。
该零件主要由平面,孔及外轮廓组成,平面与外轮廓的表面粗糙度要求Ra6.3,可采用铣粗—精铣方案。
(2)确定装夹方案。
根据零件的特点,加工上表面,¢60外圆及其台阶面和孔系时选用平口虎钳夹紧;铣削外轮廓时,采用一面两孔的定位方式,即以底面,¢40H和¢13孔定位.
(3)确定加工顺序。
按照基面先行,先面后孔,先粗后精的原则确定加工顺序,即粗加工定位基准面(底面)-—¢60外圆及其台阶面-—孔系加工--外轮廓铣削—-精加工底面并保证尺寸40。
( 4)刀具的选用
加工中心刀具通常由刃具和刀柄两部分组成,刃具有面加工用的各种铣刀和孔加工用的各种钻头、扩孔钻、镗刀、铰刀及丝锥等,刀柄要满足机床主轴自动松开和夹紧定位,并能准确地安装各种刃具和适应换刀机械手的夹持等要求。
主要是刀具的长度和直径的选择,如加工孔依据其深度和孔径选择.
表2刀具选择
产品名称或代号
零件名称
端盖
图号
序号
刀具编号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀具半径
备注
1
T01
Φ20硬质合金端面铣刀
1
铣削上、下表面
Φ16
2
T02
Φ12硬质合金端面立铣刀
1
铣削外园及其台阶面
Φ8
3
T03
Φ38钻头
1
钻Φ40底孔
4
T04
Φ40镗孔刀
1
镗Φ40内孔
5
T05
Φ13钻头
1
钻2×Φ13螺孔
6
T06
Φ22×14锪钻
1
2×Φ22锪孔
7
T07
Φ8硬质合金端面立铣刀
1
铣削外轮廓
编制
审核
批准
日期
(5)切削用量的选择该材料,铣削平面、¢60外圆及其台阶面和外轮廓时可留0。
5MM的精加余量,其余一次走完粗铣.确定主轴转速时,可先查确削用量手册,硬质合金铣刀加工铸铁(190~260HB)时的速度为45~90m/min,取Vc=70m/min,根据铣刀直径和公式计算主轴转速,并填入工序卡片中。
确定进给速度时,根据铣刀齿数、主轴转速、和切削用量手册中给出的每齿进给量,计算进给速度并填入工序卡片中。
拟订数控铣削加工工序卡片如表3.把零件加工顺序,采用的刀具和切削用量等参数编入数控加工工序卡片中,以指导编程加工操作.
表3 数控加工工序卡片
单位名称
产品名称或代号
零件名称
零件图号
数控铣削加工实例
端盖
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
平口虎钳和一面两销
TH5640D加工中心
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格mm
主轴转速
r/min
进给速度
mm/min
背吃刀量
mm
1
粗铣定位基准面(底面)
T01
Φ125硬质合金端面铣刀
500
200
4
2
粗铣上表面
T01
Φ20硬质合金端面铣刀
500
200
5
3
精铣上表面
T01
Φ20硬质合金端面铣刀
1000
100
0。
5
4
粗铣Φ60外园及其台阶面
T02
Φ12硬质合金端面立铣刀
500
200
5
5
精铣Φ60外园及其台阶面
T02
Φ12硬质合金端面立铣刀
600
100
0.5
6
钻¢40H7底孔
T03
Φ38钻头
400
50
19
7
粗镗¢40H7内孔表面
T04
Φ40镗孔刀
400
100
0.8
8
精镗¢40H7内孔表面
T04
Φ40镗孔刀
900
100
0。
2
9
钻2×¢13螺孔
T05
Φ13钻头
500
50
6.5
10
用2×¢22锪孔
T06
Φ22×14锪钻
350
200
4。
5
11
粗铣外轮廓
T07
Φ8硬质合金端面立铣刀
800
200
11
12
精铣外轮廓
T07
Φ8硬质合金端面立铣刀
1200
100
22
13
粗铣定位基面至尺寸40
T01
Φ20硬质合金端面铣刀
500
100
0。
2
编制
审核
批准
年月日
第一页
四、要完成的程序编写任务
坐标原点:
¢40圆的圆心处为工件编程X、Y轴原点坐标,Z轴原点坐标在精铣后的工件上表面.
刀具补偿:
刀具补偿号自定.
作业中画出加工工件和坐标系。
(1)编写精铣¢60外圆工序(仅工序5中¢60外圆,台阶不管)加工程序;
(2)编写工序6~10加工程序;
(3)编写工序12精铣外轮廓加工程序.
五、加工工件和坐标系
六、所编写的程序
(一).精铣Φ60外圆工序加工程序
N5G92X0Y0Z50;设定工件坐标系
N10G90G00Z250T02M06;绝对坐标编程,快速运动到换刀点换T02端面立铣刀
N15G43Z3H02;快速运动到参考平面进行刀具长度补偿
N20G42X30.0Y0D02;快速运动到外圆轮廓上方进行刀具半径补偿
N25S600M03;主轴正转
N30G01Z-18F100;进给速度运动到外圆底部
N35G03X30Y0R—30F100;铣外圆
N40G00Z50G40G49M05;快速返回初始平面
N45X0;快速返回起始点
N50M30;程序结束
(二).工序6~10加工程序
N5G92X0Y0Z50;设定工件坐标系
N10G90G00Z250T03M06;绝对坐标编程,快速运动到换刀点换T03Φ38钻头
N15G43Z50H03;快速运动到初始平面进行刀具长度补偿
N20S400M03;主轴正转
N25G98G81X0Y0Z—43R3F50;定位钻Φ40底孔返回初始平面
N30M05;主轴停
N35G00G49Z250T04M06;快速运动到换刀点,取消刀具长度补偿,换T04镗孔刀
N40G43Z50H04;快速运动到初始平面进行刀具长度补偿
N45S400M03;主轴正转
N50G99G85X0Y0Z—43R3F100;粗镗Φ40底孔返回R平面
N55S900;主轴速度变为900
N60G98G76X0Y0Z-43R3F100;精镗Φ40底孔返回初始平面
N65M05;主轴停
N70G00G49Z250T05M06;快速运动到换刀点,取消刀具长度补偿,换T05Φ13钻头
N75G43Z50H05;快速运动到初始平面进行刀具长度补偿
N80S500M03;主轴正转
N85G98G81X60Y0Z—43R—15F50;定位钻右侧Φ13孔返回初始平面
N90X—60;定位钻左侧Φ13孔返回初始平面
N95G00X0M05;快速返回初始点,主轴停
N100G49Z250T06M06;快速运动到换刀点,取消刀具长度补偿,换T06Φ22锪钻
N105G43Z50H06;快速运动到初始平面进行刀具长度补偿
N110S350M03;主轴正转
N115G98G82X60Y0Z—30R—15P300F200;定位锪右侧Φ22孔返回初始平面
N120X—60;定位锪左侧Φ22孔返回初始平面
N125G00X0M05;快速返回初始点,主轴停
N130G49;取消刀具长度补偿
N135M30;程序结束
(三).工序12精铣外轮廓加工程序
N5G92X0Y0Z50.0;设定工件坐标系
N10G90G00Z250.0T7M06;绝对坐标编程,快速运动到换刀点换T07铣刀
N15G43Z50H07;快速运动到初始平面进行刀具长度补偿
N20G42X67。
858Y18.392D07;快速运动到加工起始点上方进行刀具半径补偿
N25Z—15;快速运动到Z—15
N30S1200M03;主轴正转
N35G01Z-43F100;进给速度运动到外轮廓底部
N40X11.786Y47。
588;铣右上方直线段
N45G03X—11.786R30;逆时针铣上方圆弧
N50G01X-67。
858Y18.392;铣左上方直线段
N55G03Y-18.392R20;逆时针铣左侧圆弧
N60G01X-11.786Y-47。
588;铣左下方直线段
N65G03X11.786R30;逆时针铣下方圆弧
N70G01X67.858Y18.392;铣右下方直线段
N75G03Y-18。
392R20;逆时针铣右侧圆弧
N80G00Z50.0M05;快速返回初始平面,主轴停
N85G40G49X0Y0;快速返回起始点取消刀具半径长度补偿
N90M30;程序结束
第二作业调研报告——数控系统的国内外发展及应用现状
一、目的
数控系统是数字控制系统简称,英文名称为NumericalControlSystem,是数控机床的关键技术所在。
早期是由硬件电路构成的称为硬件数控(HardNC),1970年代以后,硬件电路元件逐步由专用的计算机代替称为计算机数控系统。
计算机数控(Computerizednumericalcontrol,简称CNC)系统是用计算机控制加工功能,实现数值控制的系统。
CNC系统是根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统。
CNC系统由数控程序输入装置、输出装置、计算机数控装置(CNC装置)、可编程逻辑控制器(PLC)、主轴驱动装置和进给(伺服)驱动装置(包括检测装置)等组成。
CNC系统的核心是CNC装置。
请以课堂所学习的知识为基础,对数控系统的国内外发展及应用现状进行调研,并提交调研报告。
二.工作量与要求
1.对数控系统的发展过程和趋势进行总结;
2。
分别对国外和国内各至少两种数控系统进行功能介绍与应用分析;
3.对国内数控系统与国外知名数控系统进行比较,并总结存在的差距;
4。
报告需用计算机打印,手工签名,格式请参照本科生毕业论文要求(见教务处网站),总字数不少于5000字。
调研报告—-数控系统的国内外发展及应用现状
机电工程学院:
王新春学号:
1110810907
摘要:
本文对数控系统的发展过程和趋势进行总结;分别对国外和国内的几种数控系统进行功能介绍与应用分析;对国内数控系统与国外知名的数控系统进行比较,并总结存在的差距。
关键词:
数控系统,发展过程,应用现状,国内外对比
一、引言
数控系统是数字控制系统简称,英文名称为NumericalControlSystem,是数控机床的关键技术所在。
CNC系统是根据计算机存储器中存储的控制程序,执行部分或全部数值控制功能,并配有接口电路和伺服驱动装置的专用计算机系统.数控机床,简单的说,就是采用了数控技术的机床.即将机床的各种动作、工件的形状、尺寸以及机床的其他功能用一些数字代码表示,把这些数字代码通过信息载体输入给数控系统,数控系统经过译码、运算以及处理,发出相应的动作指令,自动地控制机床的刀具与工件的相对运动,从而加工出所需要的工件。
因此,数控机床就是一种具有数控系统的自动化机床。
它是典型的机电一体化产品,是现代制造业的关键设备。
二、数控系统的发展过程和趋势
(一)数控系统的三个阶段
1946年第一台计算机在美国诞生,1952年第一台数控机床也在美国诞生。
自此,数控技术紧跟着电子技术和计算机技术的发展而发展。
近50多年来,数控技术经历了3个阶段6个时代的发展历程。
数控技术发展的第一个阶段称为NC阶段,这个阶段的数控技术发展又经历了3个时代,即电子管时代、晶体管时代和中小规模集成电路时代。
以上三代都属于硬件逻辑数控系统,称为NC系统。
由于点位控制的数控系统比轮廓控制的数控系统要简单得多,在该阶段,点位控制的数控机床得到大发展。
有资料统计,到1966年,世界上实际使用的6000台数控机床中,85%是点位控制的数控机床。
第二个发展阶段称为CNC阶段。
1970年小型计算机开始用于数控系统,这是第4代数控系统;1974年微处理器开始用于数控系统,数控系统发展到第5代.迄今为止,在生产中使用的数控系统大多数都是第5代数控系统,其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。
第三个发展阶段称为ONC阶段。
从20世纪90年代开始,微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进,个人计算机(PC)的发展尤为突出,无论是其软、硬件还是外围器件,都得到了迅速的发展,计算机采用的芯片集成化程度越来越高,功能越来越强,而成本却越来越低,原来在大、中型机上才能实现的功能现在微型机上就可以实现.在美国首先出现了在PC机平台上开发的数控系统,就是所谓开放式数控系统,即第6代数控系统。
(二)数控系统的时间顺序
数控机床是在机械制造技术和控制技术的基础上发展起来的,其过程大致如下:
1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。
由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以适应,于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。
1949年,帕森斯公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究,并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床,当时的数控装置采用电子管元件。
1959年,数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板,出现带自动换刀装置的数控机床,称为加工中心(MCMachiningCenter),使数控装置进入了第二代。
1965年,出现了第三代的集成电路数控装置,不仅体积小,功率消耗少,且可靠性提高,价格进一步下降,促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代.
1974年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC),这是第五代数控系统.
20世纪80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置;数控装置愈趋小型化,可以直接安装在机床上;数控机床的自动化程度进一步提高,具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能.
20世纪90年代后期,出现了PC+CNC智能数控系统,即以PC机为控制系统的硬件部分,在PC机上安装NC软件系统,此种方式系统维护方便,易于实现智能化,网络化制造.
现在,数控技术也叫计算机数控技术(ComputerizedNumericalControl简称:
CNC),目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可以通过计算机软件来完成。
(二)数控系统的发展趋势
1.高速化
数控机床向高速度发展的主要目的是提高生产率。
(1)主轴转速:
近些年来,数控机床的主轴转速普遍提高。
中、小型加工中心的主轴最高转速大部分提高到5000—6000r/min,有的数控机床已经达到4000r/min;
(2)提高进给速度:
一般的加工中心,进给速度可达1—2m/min,快速移动速度已达33m/min,逐步靠近50m/min;
(3)缩短辅助时间:
缩短辅助时间包括缩短换刀时间、刀具移近或离开工件的时间及工件装卸时间等。
目前国外先进加工中心的刀具交换时间普遍已在1s左右,高的已达0。
5s。
2。
高精度化
高精度并不仅仅是指数控机床对工件的加工速度要高要快,生产的产品精度更高,而且也要求数控机床在工件加工的整个过程中都要高速运转、精确定位,以减少工件在准备、加工、转运、收储等各个环节占用的时间,综合提高工厂的生产效率,降低生产成本.更高精度的机械产品在实际使用中会带来更多的益处,如减少运转过程中的摩擦和发热,降低能源损耗,使整机运转更加平稳可靠,减少故障出现的几率等等。
为了实现高速高精度的目标,自动化产品厂商们加大了技术投入和开发力度,研发了更多的自动化产品应用于数控机床,如直线电机、电主轴、更高线数的编码器、精度更高更稳定的光栅尺等等,这些自动化产品为数控机床实现高速高精度功能提供了强有力的支持。
3.复合化
当今的机械加工更趋向于高精度、多品种、小批量、低成本、短周期和复杂化的加工,复合加工是数控机床的一个重要技术发展方向.复合功能使数控机床显著提高了工件成品的生产速度,能够大大消除散列工序加工过程中的运输、装夹及等待时间,使加工周期大大缩短并降低加工车间的在制品数量。
工件在机床上只有一次装夹定位,既减少了加工辅助时间,又提高了工件的加工精度。
显然,复合加工机床对自动化产品的要求更高。
复合功能的实现依赖于针对工件和刀具的实时检测与智能判断、数据运算、刀具管理及系统控制。
高灵敏度的探针、高速处理芯片、体积更小、响应速度更快的传感器和执行器等自动化产品和技术在机床上将会得到更为广泛的应用.
4。
信息化
目前,具有网络化功能的自动化产品在数控机床中得到大量应用,这也是自动化产品和技术飞速发展的动力之一。
数控系统生产商已经在系统中集成网络接口,来满足和适应生产加工的快速化、信息化、网络化的要求,而国内使用信息化、网络化机床的用户也正在从中获得巨大的收益。
因此,数控机床应具备并实现语音、图形、视频和文本的通信功能。
通过网络信息的共享,生产计划调度部门可以实时监控机床工作状态和加工进度,向网络信息的其他使用部门传递共享信息,在网络上观察加工过程、统计报表、跟踪生产进度、查看故障报警、在线诊断及帮助排除故障等功能。
5.绿色化
节能减排是当今社会的热点,低碳环保是当今时代的主题。
全球范围内都在提倡绿色经济、低碳经济,这样的发展趋势和环保要求同样在数控机床行业得到响应和实践.这就要求机床的制造材料要环保,可以回收利用,能够降低空运转功率,减少功率损耗,尽可能减少机床使用和工件加工过程中产生的各种废弃物,并保证这些废弃物不污染工作环境和自然环境.因此,自动化产品、数控系统和数控机床制造商们根据各自的研究成果,采用新的环保材料和生产工艺,改变产品结构和方式,研发新的技术手段,改进废弃物的回收方式等,把环保节能的绿色要求和指标嵌入到了数控机床中,以使数控机床对环境的影响降低到最小程度.
三、国内外数控系统功能介绍与应用分析
(一)国内数控系统
1.华中数控HNC—210AT数控装置
该系列产品是华中数控系统中的高端产品,采用一体化模具设计,工程操作面板采用独立安装的形式。
集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体,支持远程I/O扩展功能,采用电子盘程序存储方式以及CF卡、USB盘、DNC、以太网等程序扩展及数据交换功能,8。
4//TFT彩色液晶显示屏。
最大控制轴数:
3轴,主要应用于数控车床和车削加工中心。
HNC—210AT数控装置主要特点包括:
(1)可选配各种类型的脉冲接口式交流伺服驱动单元(闭环、半闭环)或步进驱动单元(开环)。
(2)主轴单元可选配伺服主轴单元、变频主轴单元,编码器接口,带脉冲量接口。
(3)汉字菜单、全中文界面、中文参数系统,故障监控、故障诊断与报警,历史故障记忆,能显示机床坐标系、工件坐标系、相对坐标系、实时跟踪误差、实时剩余进给量、指令位置、实际位置实时显示等,操作简便,易于操作者监控实时坐标动态.
(4)加工图形显示和仿真(三维彩色图形实时动态显示刀具轨迹和零件形状)。
(5)具有加工程序编辑功能,可全屏幕编辑、支持后台编辑功能(选件)。
还提供高级编辑功能,如块定义、块操作(删除、拷贝、粘贴等)、行删除、查找、替换以及光标快速定位文件的头尾等功能。
(6)加工断点保存与恢复功能,程序跳段功能,选择停功能,可从指定的任意行运行加工。
(7)支持反向间隙补偿、单向螺距误差补偿和双向螺距误差补偿功能,补
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- 哈工大 数控技术 作业