【正文】 ...25 附件 2 ..............................................................................................................................26 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 1 第一章 緒 論 . 數(shù)控 車床發(fā)展簡介 20 世紀 中期，隨著 電子技術 的發(fā)展，自動 信息處理 、 數(shù)據(jù)處理 以及電子計算機的出現(xiàn)，給 自動化技術 帶來了新的概念，用 數(shù)字化 信號對機床運動及其加工過程進行控制，推動了機床自動化的發(fā)展。他們在制 造飛機的框架及 直升飛機 的轉動 機翼 時，利用全 數(shù)字電子計算機 對 機翼 加工路徑進行 數(shù)據(jù)處理 ，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得 加工精度 達到177。），達到了當時的最高水平。這臺 數(shù)控機床 被大家稱為世界上第一臺 數(shù) 控機床 。 在此以后，從 1960 年 開始，其他一些工業(yè)國家，如德國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產及使用了數(shù)控機床。 然而，由于當時的 數(shù)控系統(tǒng) 采用的是 電子管 ，體積龐大，功耗高，因此除了在軍事 部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。因為點位控制的數(shù)控系統(tǒng) 比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。 數(shù)控機床的發(fā)展中，值得一提的是 加工中心 。這種產品最 初是在 1959 年3 月，由美國卡耐? 。TreckerCorp.）開發(fā)出來的。它可縮短機床上零件的 裝卸時間 和更換刀具的時間。 1967 年 ，英國首先把幾臺數(shù)控機床連接成具有柔性的加工系統(tǒng)，這就是所謂的 柔性制造系統(tǒng) （ FlexibleManufacturingSystem—— FMS）之后，美、歐、日等也相繼進行開發(fā)及應用。 80 年代，國際上出現(xiàn)了 1～ 4 臺加工中心或 車削中心 為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控檢驗裝置的 柔性制造單元 （ FlexibleManufacturingCell—— FMC）。 目前， FMS 也從 切削加工 向板材冷作、焊接、裝配等領域擴展，從中小批量加工向大批量加工發(fā)展。 美國政府 重視機床工業(yè)， 美國國防部 等部門因其軍事方面的需求而不斷提出機床的發(fā)展方向、科研任務 ,并且提供充足的經(jīng)費，且網(wǎng)羅世界人才，特別講究“效率”和“創(chuàng)新”，注重基礎科研。由於美國首先結合汽車、 軸承 生產需求，充分發(fā)展了大量大批 生產自動化 所需的 自動線 ，而且電子、 計算機技術 在世界上領先，因此其數(shù)控機床的主機設計、制造及數(shù)控系統(tǒng)基礎扎實，且一貫重視科研和創(chuàng)新，故其高性能數(shù)控 機床技術在世界也一直領先。從 90 年代起，糾正過去偏向，數(shù)控機床技術上轉向實用，產量又逐漸上升。 再對復雜配合零件進行加工工藝編制和數(shù)控加工程序編寫，用仿真對零件進行模擬加工。 簡單零件的數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控車編程和仿真 在第二章中， 先根據(jù)簡單零件的尺寸及加工要求，制定零件的加工工藝路線，在了解 FANUC 系統(tǒng)編程特點的基礎上，手工編制簡單零件的數(shù)控加工程序，以宇龍仿真為平臺， 利用該軟件仿真功能，采用 FANUC 0I 標準（平床身前置刀 架）數(shù)控車床， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程，以驗證數(shù)控程序編寫的正確性。再 以 MasterCAM 軟件為 平臺，利用該軟件強大的自動編程的能力，完成零件的自動編程，并利用 宇龍仿真軟件機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 4 驗證其自動 編程程序的正確性。最后以宇龍仿真為平臺， 利用該軟 件仿真功能，采用 FANUC 0I 標準（斜床身后置刀架）數(shù)控車床， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程，以驗證數(shù)控程序編寫的正確性和可行性。 5）程序的導入和加工 6）零件尺寸的檢驗 MasterCAM 軟件操作步驟 通過 MasterCAM 軟件 ， 虛擬完成零件的數(shù)控車加工過程及自動編程， 具體步驟如下： 1）繪制 零件圖 2）零件材料的選擇，選用 45鋼，并設置材料的大小及長度 3）零件的裝夾 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 5 4）加工工序及加工路線的確定 5） 刀具和切削用量的選擇 6）實體驗證 7）零件后處理，導出自動編程的程序 第二章 基于法蘭克數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控車加工及操作 FANUC0i mate 數(shù)控系統(tǒng)介紹 日本 FANUC 公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質量、高性能、全功能，適用于各種機床和生產機械的特點，在市場的占有率遠遠超過其他的數(shù)控系統(tǒng)，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。這種結構易于拆裝，各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。其工作環(huán)境溫度為 0～ 45℃ ，相對濕度為 75％。 FANUC 對自身的系統(tǒng)采用比較好的保護電路。對于一般的機床來說，基本功能完全能滿足使用要求。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編制機床側 PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行 RS232C 傳輸接口，使通用計算機PC和機床之間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進行，從而實現(xiàn)高速的 DNC 操作。 典型二維輪廓零件的數(shù)控車編程 FANUC0imate 數(shù)控車床的構成 FANUC 系統(tǒng)的典型構成如下： 1）數(shù)控主板：用于核心控制、運算、存儲、伺服控制等。 2） PLC 板：用于外圍動作控制。 3） I/O 板：早期的 I/O 板用于數(shù)控系統(tǒng)和外部的開關信號交換。 4） MMC 板：人機接口板。本身帶有 CRT、標準鍵盤、 軟驅、鼠標、存儲卡及串行、并行接口。新系統(tǒng)中， CRT 接口被集成到 I/O 板上。 上海宇龍數(shù)控仿真軟件的簡介 上海宇龍數(shù)控仿真系統(tǒng)提供車床、立式銑床、臥式加工中心、立式加工中心； 控制系統(tǒng)有 FANUC 系統(tǒng)、 SIEMENS 系統(tǒng)、三菱系統(tǒng)、大森系統(tǒng)、華中數(shù)控系統(tǒng)、廣州數(shù)控系統(tǒng)以及上海市技能鑒定機構所采用的 PA 系統(tǒng)。 機床操作全過程仿真，仿真機床操作的整個過程；毛坯定義、工件裝夾、壓板安裝、基準對刀、安裝刀具、機床手動操作等仿真。 全面的碰撞檢測 手動、機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 7 自動加工等模式下的實時碰撞檢測，包括刀柄刀具與夾具、壓板、機床等碰撞， 也包括機床行程越界及主軸不轉時刀柄刀具與工件等的碰撞。本仿真軟件具有數(shù)控程序預檢查和運行中的動態(tài)檢查功能。外圓尺寸精度要求較高，且各個尺寸偏差要求不一 , 表面粗糙度標注的為 ，其余為 um。 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 8 圖 21 拋物線軸套零件圖 選用毛坯為 216。根據(jù)零件圖樣要求其加工工序為： ① 建立工件坐標系； ② 端面加工，采用 95176。 的外圓車刀，可用 G01 指令； ④ 零件左邊的內圓加工，可選用 D= 216。 的外圓車刀，可用 G01 指令； ⑥ 零件右邊的外圓粗精加工，可選用 95176。 的螺紋車刀，可用 G92 指令； ⑨ 零件切斷，選用刀寬為 4mm 的切斷刀。 εr=33 186。 外圓精車刀 1 車端面 500 粗加工外輪 廓 600 精車外輪廓 600 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 9 T03 D= φ 16 內圓車刀 1 粗精加工內 孔 450/500 T04 60186。 1）選擇機床 如圖 23 所示： 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 10 圖 23 機床選擇 窗口 圖 24 毛 坯 定義窗口 2）定義毛坯 如圖 24所示： 3）放置毛坯 4）選取刀具 如圖 25 所示： 圖 25 刀具選擇窗口 5）機床啟動回零 按 再按 按下 和 使機床回零。 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 11 圖 26 刀偏置設置界面 圖 27 測量局部窗口 圖 28 刀偏設置窗口 按測量按鈕。 圖 210 MDI 局部程序窗口 圖 211 刀偏設置窗口 對好刀后，將刀移到安全位 置。 7）讀入程序 按 再按 按 輸入程序號 O0026 按 按鈕，按 ，再按找到編好的程序文件，打開就可以了。 圖 212 切圓柱外圓 圖 213 加工結果 加工完的零件左邊如圖 213 所示 ， 然后按下 ，再按導出零件選項，將其另存命名為 ，為后面加工做好準備 。 圖 213 毛坯選擇窗口 圖 214 MDI局部程序窗口 2）對刀 按 在這個頁面輸入如圖 214 所示，按 ，換到一號刀，移動 Z 和 X，往 X 方向車一刀，然后將主軸停止，按 看測量的零件總長 跟要求的 92mm 差 ，按退出。 圖 215刀偏置設置界面 圖 216測量局部窗口 圖 217刀偏設置窗口 將數(shù)據(jù)輸入如圖 217所示位置，三號切斷刀的對刀跟這把刀一樣，只不過將X和 Z的數(shù)據(jù)輸入相應位置。 4）執(zhí)行程序 基于 MasterCAMX 的數(shù)控加工 工藝編制及加工仿真 以上是在工藝分析的基礎上手工編制的零件程序，下面我們基于 MasterCAM來加工仿真和自動生成程序。 2）繪制線架構 繪制線架構，點擊主菜單里的 按鈕。 圖 218 拋物面軸套圖 圖 219 仿真模擬加工效果圖 3） 三維實體模型，如圖 219 所 示： 4）加工坯料及對刀點的確定 在規(guī)劃軸類模型幾何圖形加工刀具路徑前，先利用 Mastercam 系統(tǒng)提供的邊界框命令確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸，并將圖形中心移到系統(tǒng)坐標原點，便于加工時以圖形中心對刀，如圖 220所示，工件參數(shù)設定，如圖 221所示。設置完成后，點擊確定。 機械工程學院畢業(yè)設計（論文） 14 圖 222 車斷面刀具參數(shù)選擇對話框 圖 223左邊端面加工刀具路徑圖 在界面 [操作管理 ]中的刀具路徑下面點擊 [全選 ] ，再點擊 [實體驗證 ] ，然后點擊 進行運行，就可以看到套類零件的端面加工效果如圖 224所示。在界面 [操作管理 ]中的刀具路徑下面點擊 [全選 ] ，再點擊 [實體驗證 ] ，然后點擊進行運行，就可以看到軸類零件的實體左邊外圓加工效果如圖 228 所示。在界面 [操作管理 ]中的刀具路徑下面點擊 [全選 ] ， 再點擊 [實體驗證 ] ， 然后點擊進行運行，就可以看到左邊套零件的實體加工效果如圖 233 所示。外輪廓粗精加工步驟點擊主菜單里的 按鈕，再點擊 按鈕，選擇曲線（即要粗 精加工的內圓曲線），選好后點擊， 會出現(xiàn)如圖 234，選擇 2 號刀，設置的刀具參數(shù)如圖 235 所示，點擊確定，系統(tǒng)產生實體左邊外圓粗精加工刀具路徑，如圖