【正文】 6130 學(xué) 號 070605100 分 類 號 密 級 畢業(yè)論文 CAD/CAM 集成的雙刀車削數(shù)控編程系統(tǒng)的開發(fā) 院 （ 系 ） 名 稱 工學(xué)院機(jī)械系 專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè) 學(xué) 生 姓 名 牛震 指 導(dǎo) 教 師 李鵬 2020 年 4 月 27 日 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 1 CAD/CAM 集成的雙刀車削數(shù)控編程系統(tǒng)的開發(fā) 摘要 隨著火車提速，對車輪的質(zhì)量和加工精度提出更高的要求。 2． 介紹了雙刀車削數(shù)控自動編程系統(tǒng)的開發(fā)平臺及開發(fā)工具： 0bjectARX、 VC． NET。數(shù)控系統(tǒng)裝備的機(jī)床大大提高了加工精度、速度和效率。 CNC 系統(tǒng)的連網(wǎng)數(shù)控系統(tǒng)從控制單臺機(jī)床到控制多臺機(jī)床的分級式控制需要網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信?，F(xiàn)場級與車間單元控制級及信息集成系統(tǒng)主要完成底層設(shè)備單機(jī)及 I／ O 控制、連線控制、通信連網(wǎng)、在線設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)的采集、存儲、統(tǒng)計等功能，保證現(xiàn)場設(shè)備高質(zhì)量完成生產(chǎn)任務(wù)，并將現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)運(yùn)行數(shù) 據(jù)信息傳送到工廠管理層，向工廠級提供數(shù)據(jù)。在此階段，我國國產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。北京第一機(jī)床廠并購了德國科寶公司，技術(shù)水平大幅提升。雙刀同時加工除了加工效率以外，還有防止工藝干涉問題。刀具軌跡生成的目標(biāo)是使生成的刀具軌跡滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑、切削負(fù)荷均衡等要求。另外，根據(jù)切削速度和進(jìn)給速度以及加工元素段的長度來求出加工時間，以便對工藝規(guī)劃作工時分析和工藝優(yōu)化。NC程序的錯誤后果是嚴(yán)重的，輕則損壞刀具、報廢工件，重則損壞機(jī)床乃至人身事故。建立準(zhǔn)確仿真模型是系統(tǒng)仿真工作的基礎(chǔ)。 AutoCAD 在機(jī)械、電子、建筑、服裝等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。它包含一組動態(tài)鏈接庫 (DLL)，這些庫與AutoCAD 在同～地址空間內(nèi)運(yùn)行，直接利用 AutoCAD 的核心數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)和代碼。從功能上講，可包含幾乎上述5個類庫的全部功能，但它并不能代替 ObjectARX 類庫。這些命令在屏幕上，可更快更方便地對其做出選擇，從而節(jié)省時間。如果要修改默認(rèn)菜單或創(chuàng)建要用作基本菜單的新菜單文件，可以使用 MENU 進(jìn)行加載。系統(tǒng)提供了多種靈活的 CAPP 手段以方便用戶的操作 (如工步修改功能、工步中各幾何要素的工藝參數(shù)的修改功能等 )。我們把各個軌跡元素的工時累加，就可得到一個工步的加工工時。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 14 第五章 雙刀車削工藝規(guī)劃及信息處理 雙刀車削的特點(diǎn) 雙刀架車削中心是一種高效數(shù)控機(jī)床，由于采用雙刀同時切削，有效地縮短單件加工工時，顯著地提高了生產(chǎn)率。 左右刀架加工任務(wù)的分配原則 左右刀架加工任務(wù)分配原則如下： 1． 在無干涉條件下，使加工時間盡可能短 左右刀架加工任務(wù)分配時應(yīng)該盡量使兩刀架同時加工，若單刀車削的時間比例大，黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 15 或兩個刀架在一個匹配周期期中加工段長度相差太大，單件工時將增加，生產(chǎn)效率下降，就體現(xiàn)不出雙刀車削的優(yōu)勢。 實(shí)際生產(chǎn)中，切削速度通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來選取，粗車時一般選擇較低的切削 速度，精車時則選擇較高的切削速度。檢驗(yàn)工藝參數(shù)的合理性，包括刀具的選擇、每刀切深、精加工余量、刀具補(bǔ)償方式等。每小段直線長度：這個應(yīng)根據(jù)原始軌跡長度來確定，一般可取 0． 5mm，觀察視覺效果，如果感覺有跳動，應(yīng)將這個數(shù)值取得更小，如果感覺模擬時動作太慢，則可將這個數(shù)值取大點(diǎn)。 介紹了數(shù)控編程技術(shù)的發(fā)展以及雙刀車削數(shù)控編程技術(shù)研究現(xiàn)狀及程序特點(diǎn)，最后分析了雙刀數(shù)控車削自動編程 的關(guān)鍵技術(shù)：工藝交互、前置處理和后置處理、刀具軌跡的生成、數(shù)控加工仿真以及加工分析。最后介紹了軌跡模擬在 AutoCAD 平臺的實(shí)現(xiàn)。李 老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、豐富淵博的知識、敏銳的學(xué)術(shù)思維、精益求精的工作態(tài)度、積極進(jìn)取的科研精神以及誨人不倦的 師者風(fēng)范是我終生學(xué)習(xí)的楷模。介紹了該編程系統(tǒng)所用的 AutoCAD 二次開發(fā)工具 ObjectARX以及如何在 ObjectARX 中創(chuàng)建對象，實(shí)現(xiàn)拖動循環(huán)。 軌跡模擬在 AUTOCAD 平臺的實(shí)現(xiàn) 在 AutoCAD 平臺上進(jìn)行軌跡模擬，首先要讀入刀位文件并對其中的信息進(jìn)行整合，獲取我們所需要的刀位軌跡，必要時還要進(jìn)行計算，然后通過沿刀位軌跡移動刀具塊來實(shí)現(xiàn)二維模擬。移動的圖形復(fù)雜度：應(yīng)在滿足要求的情況下盡可能使所要移動的圖形簡單些，比如我 們可以刪除掉刀具塊中對模擬不起作用的線條，這樣計算機(jī)重畫這個圖形的速度就會加快，減少出現(xiàn)圖形顯示斷斷續(xù)續(xù)的情況。檢驗(yàn)進(jìn)刀和退刀是否與工件發(fā)生干涉，對雙刀架 ，有時還要檢驗(yàn)兩個刀架是否發(fā)生干涉。 工藝規(guī)劃中防止刀具干涉問題 1切入干涉 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 16 在工藝規(guī)劃中，為了能直觀的看出刀具是否和工件發(fā)生干涉，在規(guī)劃進(jìn)刀段時我們采用拖動刀具塊技術(shù)，即讓鼠標(biāo)變成刀具形狀，這樣可以方便我們選取進(jìn)刀點(diǎn)，同時也能檢驗(yàn)刀具的選用是否正確。 切削參數(shù)的確定 1．進(jìn)給量的選擇 粗加工時，對工件表面質(zhì)量沒有太高的要求，此時切削力較大，合理的進(jìn)給量應(yīng)該是系統(tǒng)所能承受的最大進(jìn)給量。為了避免左右刀架干涉，采用等待協(xié)調(diào)機(jī)制，在同一計劃時段內(nèi)，如果左刀架先加工完畢，則等待，直到右刀架完成該時段的加工任務(wù)，左右刀架才繼續(xù)執(zhí)行下一個工步，這是通過機(jī)床左右刀架的等待協(xié)調(diào)指令來實(shí)現(xiàn)的。 (5)生成刀位文件將刀具軌跡數(shù)據(jù)和工藝信息進(jìn)行整合，按規(guī)定的格式分別生成左右黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 13 刀架的刀位文件，同時輸出刀架匹配關(guān)系到另外一個文件當(dāng)中。 前處理與后處理 1．前處理的功能 前處理的輸入是各個工步的被加工輪廓數(shù)據(jù)和工藝信息，輸出是刀具位置數(shù)據(jù)。 局部菜單是指加載基本菜單后加載的任何菜單文件。 用戶菜單以及命令宏可以節(jié)省很多時間，從而提高工作效率。在實(shí)際的應(yīng)用程序開發(fā)過程中，可根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)來決定是使用 ObjectARX 類庫 還是全局函數(shù)庫。 ObjectARX 程序的本質(zhì)是 Windows DLL 程序。如果不使用 AutoCAD 的開發(fā)工具，要想完成某一具體項(xiàng)目的設(shè)計，如設(shè)計一臺活塞式發(fā)動機(jī)，則需要根據(jù)發(fā)動機(jī)的功率先手工計算出活塞的直徑 ，然后調(diào)用 AutoCAD 的繪圖命令，一筆一筆地繪出發(fā)動機(jī)的圖形。這對計算機(jī)硬件有較高的要求，對于仿真程序設(shè)計中的時間分割算法也提出了相應(yīng)的要求。 NC 程序的常用檢驗(yàn)方法有： (1)在正式加工之前在機(jī)床上空運(yùn)行，這樣只能對機(jī)床運(yùn)動是否正確及有無干涉碰撞做粗略的估計，若采用實(shí)物試切的方法，則可對加工過程及加工結(jié)果作出較準(zhǔn)確的判斷。后置處理是數(shù)控編程的重要內(nèi)容之一。 求出的刀位軌跡通常因?yàn)橄铝性蜻€要作 適當(dāng)?shù)木庉嫞孩俚毒哕壽E不只是零件輪廓本身，往往需要對加工表面進(jìn)行一定的延伸，并構(gòu)造一些輔助線 (面 )，這時生成的刀具軌跡一般都超出了加工表面范圍，需要進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟眉艉途庉嫞孩诮r所使用的原始數(shù)據(jù)在不少情況下使生成的零件模型并不很光順，這時生成的刀具軌跡可能在某些刀位點(diǎn)處有異?，F(xiàn)象，例如，刀具軌跡突然出現(xiàn)一個尖點(diǎn)或不連續(xù)等現(xiàn)象。所以對于雙刀數(shù)控車削來說，合理的加工方案和加工參數(shù)選擇更具有重要意義。 黃河科技學(xué)院畢業(yè)論文 6 第二章 雙刀車削數(shù)控自動編程關(guān)鍵技術(shù)分析 復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件雙刀車削加工編程涉及 CAD 建模、工藝規(guī)劃、刀位數(shù)據(jù)生成、 NC代碼生成、刀具軌跡模擬、加工過程分析等內(nèi)容 。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，對國計民生的一些重要行