使用数控加工中心加工轮边减速器壳小面的工艺与编程.docx

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使用数控加工中心加工轮边减速器壳小面的工艺与编程

南通航运职业技术学院机电系机械设计与制造专业毕业设计

标题:

使用数控加工中心加工轮边减速器壳小面的工艺与编程

姓名:

周圣

院系:

机电系

专业:

机械设计与制造（船舶配套设备）

班级:

机制3131

学号：

0615131042

指导老师：

曹将栋

目录

摘要

第1章：

数控加工中心概述

1.1数控加工中心简介

1.2加工中心分类

1.3未来发展趋势

第2章：

设计说明书

2.1课题

2.2课题来源与内容

2.3设计目的

2.4加工工艺与编程过程

第3章：

机床操作

3.1数控加工中心安全操作规程

3.2机床开机

3.3建立工件坐标系

3.4刀具安装

3.5设定刀具长度补偿值

3.6设定刀具半径补偿值

3.7手动输入程序

3.8储存卡输入程序

3.9装夹工件及启动加工

第4章：

加工成果报告

第5章：

设计总结

第6章：

致谢

摘要

本论文基是于工作岗位实践进行的数控加工设计。

数控加工中心机床已经广泛运用于工业生产的各个领域，三轴以上（包含三轴）的立体式切削加工方式使得它所能加工及生产的产品多种多样。

本文将选取某零件，对其加工工艺，编程方式，操作过程做系统化的阐述。

图纸使用AutoCAD2004制图软件绘制，所需要加工的位置有详细尺寸标注。

该零件结构虽然简单，但能很大程度上展现数控加工中心机床的加工方式。

由于技术水平有限，本论文将出现很多不足之处，望指导老师批评指教。

关键词：

数控加工加工工艺加工中心

ABSTRACT

Thisthesisisbaseonworkpracticetodesignthencmachining.CNCmachiningcentermachinetoolhasbeenwidelyusedinvariousfieldsofindustrialproduction,morethanthreeaxis（includingthreeaxis）ofverticalmachininginsuchawaythatitcanprocessingandproductionofavarietyofproducts.Thispaperwillselectsomepartsoftheprocessingtechnology,programming,dosystematicallyinthispaper,theoperationprocess.DrawingusingAutoCAD2004mappingsoftware,thedetaileddimensiontothelocationoftherequiredprocessing.Thepartsstructureissimple,buttoalargeextentCNCmachiningcentermachinetoolprocessingway.

Duetothelimitedtechnicallevel,willappearalotofshortcomings,thispaperhopetoguidetheteachercriticizedme.

KEYWORDS：

NcmachingProcessingtechnologyNcmachinetool

第一章：

数控加工中心概述

1.1数控加工中心简介

数控加工中心是由机械设备与数控系统组成的适用于加工复杂零件的高效率自动化机床。

数控加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。

它的综合加工能力较强，工件一次装夹后能完成较多的加工内容，加工精度较高，就中等加工难度的批量工件，其效率是普通设备的5~10倍，特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工，对形状较复杂，精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。

数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。

它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。

加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用和更换。

这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。

特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件。

这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用，从而使企业具有较强的竞争能力。

韩国大宇立式加工中心

1.2加工中心分类

加工中心常按主轴在空间所处的状态分为立式加工中心和卧式加工中心，加工中心的主轴在空间处于垂直状态的称为立式加工中心，主轴在空间处于水平状态的称为卧式加工中心。

主轴可作垂直和水平转换的，称为立卧式加工中心或五面加工中心，也称复合加工中心。

按加工中心立柱的数量分;有单柱式和双柱式（龙门式）。

杭州友嘉龙门加工中心

按加工中心运动坐标数和同时控制的坐标数分:

有三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动等。

三轴、四轴是指加工中心具有的运动坐标数，联动是指控制系统可以同时控制运动的坐标数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。

按工作台的数量和功能分:

有单工作台加工中心、双工作台加工中心，和多工作台加工中心。

按加工精度分:

有普通加工中心和高精度加工中心。

普通加工中心，分辨率为1μm，最大进给速度15~25m/min，定位精度l0μm左右。

高精度加工中心、分辨率为0.1μm，最大进给速度为15~100m/min，定位精度为2μm左右。

介于2~l0μm之间的，以±5μm较多可称精密级。

马扎克卧式加工中心

1.3未来发展趋势

A.加工中心高效、高精、高速的发展趋势 

随着国民经济飞速发展工业自动化，制造业向着高、精、尖方向发展，特别是汽车、船舶、纺织、电子技术、航空航天的迅猛发展，对机床的精度和生产效率要求也越来越高，主轴转速12 000r/min以上、快移速度大于40m/min的高效高精机床已经是机床行业流兴的趋势。

B.立式加工中心五轴联动的趋势 

五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高，专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等行业，有着举足轻重的影响力。

C.机床的复合化，与机器人的有效结合提高了生产效率 

为了提高生产效率，最大限度降低生产成本，把工业机器人同机床有效地结合在一起，让机器人从事简单而且重复的劳动，不但可以节省大笔的人工费用，同时，机器人不会疲劳且不会产生错误，因而对生产质量的稳定起到了很大的作用。

D.机床更注重细节处理和环境保护 

“绿色生态机床”是近年来机床行业的一种发展趋势，其强调了机床、环境、人三者之间的关系，目地是大幅度提高机床生产效率的同时降低对环境的影响和对操作者健康的危害。

第二章：

设计说明书

2.1课题

数控加工中心加工零件（轮边减速器小面）的工艺与编程

2.2课题来源与内容

主要针对客户要求对该零件进行批量生产（如图），该零件为重型卡车后轮轮边减速机构中的关键部件。

尤其是轴心φ112mm大孔与周边5个φ28mm小孔有严格同轴度和位置度要求。

能否达到设计要求，直接影响到差速机构行星轮系的啮合精度，而此精度是决定轮边减速机构优劣的关键。

原工艺曾用钻模板限位钻孔后，在经过绞孔，虽然孔径能达到公差要求，但位置度差，不能满足设计要求。

现在改用立式加工中心机床加工。

轮边减速器壳成品

2.3设计目的

本课题为数控加工设计类课题，数控加工设计包含多方面的设计，本次毕业设计包含数控加工工艺与编程过程。

2.4加工工艺与编程过程

A.绘制加工简图（AtuoCAD2004）

B.工序内容

（1）铣上平面。

（2）

mm孔。

（3）

mm及下端

mm孔。

（4）

mm半圆孔。

（5）10×M10—6H内螺孔。

（6）M22×1.5螺孔（1个）。

（7）

mm大孔。

C.编程思路

（1）5个

mm孔，先预钻φ26mm，后粗镗φ27.5mm再精镗φ28mm，用N3、N5、N7程序段加工。

（2）5个φ14mm孔在102mm全长上，共有三中孔径，最上方为

有效深21mm，中间段为

mm有效深19mm，最下方为φ12mm通孔。

工步为：

φ13.7mm合金钻头深Z—50.0mm（N9程序段）。

再用φ12mm加长钻头钻通孔。

最后用

mm和

mm两把精镗刀镗孔（N13和N15程序段）

（3）使用子程序嵌套，即用子程序04501指令了5孔位置，同时再调用子程序04502完成一个钻孔过程，程序简洁明了，使用可靠。

（4）为调整机床和刀具方便，将程序段号与使用刀具对应，即T01号刀使用N1程序段加工，T01=N1,T02=N2......，格式规范，便于查找修改程序和调整刀具。

D.使用刀具

T01—―φ100mm面铣刀。

T03—―φ26mm钻头。

T05—―φ27.5mm粗镗刀。

T07—―φ

mm精镗刀。

T09—―φ13.7mm合金钻头。

T11—―φ12mm钻头。

T13—―φ

mm精镗刀。

T15—―φ

mm精镗刀。

T17—―φ8mm立铣刀。

T19—―φ16mm定心结。

T21—―φ8.4mm钻头。

T23—―M10丝锥。

T25—―φ20.4mm镶齿两刃枪钻。

T27—―M22×1.5丝锥。

T29—―φ

mm精镗刀。

E.选用机床

ACE—V500S韩国大宇加工中心，系统为FANUC18i—M。

加工简图见图11-1。

F.编写加工程序

04500

N100G91G40G80G49；

M24；（排屑器开）

G91G30Z0；

M06T01；（换T01φ100mm面铣刀）

N1G90G00G54X0Y0；

G43Z50.0H01S900M03T03；

M08；

G01Z3.0F2000；

G01Z0F1000；（工进到Z轴零点平面）

G01X—90.0F200；

G02I90.0F220；（铣上平面）

G00Z50.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T03φ26mm钻头）

N3G90G00G54X0Y0；

G43Z50.0H03M03S300T05；

M08；

M98P4501；（用子程序预钻5×φ28mm孔）

G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

G91G30X0Y0；

M06；（换T05φ27.5mm粗镗刀）

N5G90G00G54X0Y0；

G43Z50.0H05S600M03T7；

M08；

M98P4501；（用子程序粗镗5×φ28mm孔）

M09；

G91G30Z0；

G91G30Y0；

M06；（换T07φ28mm精镗刀）

N7G90G00G54X0Y0；

G43Z50.0H07S800M03T9；

M08；

M98P4501；（用子程序精镗5×φ28mm孔）

M09；

G91G30Z0；

G91G30YO；

M06；（换T09φ13.7合金钻头）

N9G90G00G54X0Y90.0；

G43Z50.0H09S600T11；

M08；

G83G99Z—55.0R4.0Q35.0F60；（使用钻孔循环功能）

M98P4503（用子程序钻4×φ14mm孔）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T11φ12mm钻头）

N11G90G00G54X0Y90.0；

G43Z50.0H11M03S560T13；

M08；

G01Z10.0F1000；

G01G98Z—105.0R—50.0Q20.2F60；（钻孔循环）

M98P4503；（用子程序钻最下边φ12mm孔）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换

mm精镗刀）

N13G90G00G54X0Y90.0；

G43Z50.0H13S800M03T15；

M08；

G82G99Z—21.0R4.0P2000F60；（用G82钻孔循环功能）

M98P4503；（用子程序精镗上部分4个

mm孔）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换

mm精镗刀）

N15G90G00G54X0Y90.0；

G43Z50.0H15S800M03T17；

M08；

G82G99Z—40.0R3.0P2000F60；

M98P4503；（精镗下部分4个

mm孔）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T17φ8mm立铣刀）

N17G90G00G54X39.382Y54.204；

G43Z50.0H17S600M03T19；

M08；

G81G99Z—10.6R3.0F40；（用钻孔方式插铣φ8mm半孔）

X—39.382Y54.204；

X—63.721Y—20.704；

X0Y—67.0；

G98X63.721Y—20.704；

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T19φ16mm定心结）

N19G90G00G54X104.0Y0；

G43Z50.0H19M03S1000T21；

M08；

G81G99Z—5.0R3.0F100；（预钻10个M10中心孔）

M98P4504；（指定孔位置）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T21φ8.4mm钻头）

N21G90G00G54X104.0Y0；

G43Z50.0H21M03S800T23；

M08；

G81G99Z—16.0R3.0F40；（钻10×M10螺孔）

M98P4504；（子程序指令孔位置）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T23M10丝锥）

N23G90G00G54X104.0Y0；

G43Z50.0H23M03S200T25；

M08；

M29S200；

G84G99Z—12.0R4.0F300；（攻螺孔10×M10）

M98P4505；（指定孔位置）

G80G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

M06；（换T25φ20.4mm枪钻）

N25G90G00G54X0Y118.0；

G43Z50.0H25M03S500T27；

M08；

G01Z3.0F2000；

Z—25.0F60；（钻M22×1.5螺孔）

Z50.0F2000M09；

G91G30Z0；

M06；（换M22×1.5丝锥）

N27G90G00G54X0Y118.0；

G43Z50.0H27M03S200T29；

M08；

M29S200；

G84G98Z—26.0R5.0F300；（攻螺纹M22×1.5）

G80G00Z100.0M09；

G91F30Z0；

M06；（换T29φ112mm精镗刀）

N29G90G00G54X0Y0；

G43Z50.0H29M03S400T1；

M08；

G01Z3.0F2000；

Z—25.0F40；（精镗φ112mm孔）

G00Z100.0M09；

G91G30Z0；

G91G30X0Y0；

M06；

M25；（排屑器关）

M30；

子程序

（1）

04501（5×φ

mm孔）

X—47.61Y65.53；（第一孔位置）

M98P4502；（完成一个加工循环）

X—77.036Y—25.03；（第二孔位置）

M98P4502；

X0Y—81.0；（第三孔位置）

M98P4502；

X77.036Y—25.03；（第四孔位置）

M98P4502；

X47.61Y65.53；（第五孔位置）

M98P4502；

M99；

子程序

（2）

04502

G01Z3.0F2000；

Z—30.0F60；（进刀）

Z—71.0F2000；（越过中间空刀部分）

Z—111.0F20；（进刀）

G00Z50.0；

M99；

子程序（3）

04503；（5×φ

mm，孔位置）

X85.595Y27.812；

X52.901Y—72.812；

X—50.977Y—74.171；

X—85.595Y27.812；

M99；

子程序（4）

04504（10×M10-6H，螺纹孔位置）

X84.138Y61.13；

X32.138Y98.91；

X—32.138Y98.91；

X—84.138Y61.13；

X—104.0Y0；

X—84.138Y—61.13；

X—43.952Y—94.256；

X43.952Y—94.256；

X84.138Y—61.130；

M99；

第3章：

机床操作

3.1数控加工中心机床安全操作规程

（1） 工作前按照规定穿戴好防护用品，扎好袖口，不准围围巾，所有员工应带好工作帽，女生将头发塞入帽内。

（2） 检查切削液，液压油和润滑油的液量，发现不足及时添加，气动系统压力应保持在0.5-0.6Mpa. 

（3） 操作前检查所有压力表，检查操作面板上的开关、指示灯以及安全装置是否正常，在需需手工润滑的地方添加润滑油。

 四、 检查机床各坐标轴回零会否正常，空运转10-15分钟以上，一切正常后方可操作。

（4） 操作前检查所有压力表，检查操作面板上的开关、指示灯以及安全装置是否正常，在需需手工润滑的地方添加润滑油。

（5） 严禁私自对机床参数进行修改，以防机床不正确的运行，造成不必要的事故。

（6）在手动进给时，一定要弄清正负方向，认准按键，方可操作。

 （7）自动换刀前，首先检查显示的主轴上哦刀号，刀库对应的刀座上不能安装有刀，其次检查刀库是否乱刀（刀库上的标号与控制器内的刀不对应），避免主轴与刀柄相撞。

（8）在运行任何程序之前，要先检查程序有无差错并对刀，设置好到补，使工件零点、编程零点重合，并使刀具在工件的上表面以上。

（9） 加工中，须自始至终地监控机床运行，坚守岗位，精心操作，不做与工作无关的事，因事离开机床要停车，发现异常情况应及时按下“急停开关”并报相关人员，清查愿意，排除故障后方可重新运行加工。

（9） 不准带手套操作，严禁用气枪对人吹气及玩耍等。

（10） 在机床以自动模式运行时，不要随意碰触任何按钮。

（11）机床在运行过程中，不得用手摸加工面和刀具，严禁打开机床的防护门，以免发生危险。

（12） 测量工件、清除切屑、调整工件、装卸刀具等必须把工作台退到安全位置，在停机状态进行，以免发生事故。

（13） 首检加工完成后，进行自检，自检合格后再送检，检验员判定合格后再生产，如果判定的产品不合格，及时报告生产主管，来进行调整。

（14） 加工完毕，应把刀库中的刀具卸下，把调整卡或程序编号入库，并加好防锈油。

（15） 经常清除机床上的铁屑、油污、保持导轨面、滑动面、转动面、工作台面清洁。

（16）离开机床前要打扫干净工作场所，擦拭干净机床，应注意保持机床及控制设备的清洁，做好交接班。

3.2机床开机

（1）打开加工中心的电源开关（在机床后方，电源开关应向顺时针方向旋转90°）。

（2）打开系统面板（按下控制面板上左中位置的白色按钮）。

 （3）将主轴倍率开关旋转到100，将进给倍率开关旋转到100。

（4）旋开【紧急停止红色按钮】。

（5）用专用的程序钥匙打开【程序开关】（在系统面板的右下角，顺时针方向旋转）。

（6）按下【POS】键，按下【JOG】键，按下【ZRN】键，进行机床回零工作。

先回+Z轴方向，按住【+Z】直到按键上的【绿色灯】熄灭即可，然后+X轴、+Y轴，回零按照上述方式即可。

（7）按下【ZRN键】（回零），使灯熄灭。

（8）手动方式，将工作台回到安全位置（负方向，先回-X，再是-Y、-Z）。

操作前检查所有压力表，检查操作面板上的开关、指示灯以及安全装置是否正常，在需需手工润滑的地方添加润滑油。

3.3建立工件坐标系

Z向坐标的设定方法：

（1）打开程序保护锁（用程序开关钥匙）。

（2）在主轴上装一把标准刀具（一般把一号刀作为标准刀）。

（3）主轴不启动。

（4）选择手轮方式【HND】，用手轮慢慢向下移动Z轴，使刀具轻轻接触到工件零点处。

（5）按【OFS/SET】偏置设定功能键。

（6）按屏幕下方的【坐标系】软键。

（7）把光标停在欲设定的工件坐标系处，比如G54。

（8）按地址键【ZW】，按数字键0。

（9）按屏幕下方的软键【测量】，即完成Z向坐标的设定。

 X向的坐标设定方法：

（1）打开程序保护锁（用程序开关钥匙）。

（2）在主轴上装上寻边器。

（3）主轴正动。

（4）选择手轮方式【HND】，用手轮慢慢向下移动Z轴，使寻边器轻轻接近到工件上表面处，又移动X正方向刀工件右侧，再移动Z的负方向，时寻边器的测头移到能测得位置，又慢慢移动X负方向，使偏心寻边器的偏心轴和寻边器的带动轴同心，这时读取机床坐标系中的X轴的坐标数据（如：

-355.457）；用同样方式将寻边器移到工件的另一侧面，来找正，读取机床坐标系中的X轴的另一坐标数据（如：

-367.457）；将上述两个数据的绝对值相加除2 。

（5）按【OFS/SET】偏置设定功能键。

（6）按屏幕下方的【坐标系】软键。

（7）把光标移到G54工件坐标系X数据框处， 输入数据。

（8）、按屏幕下方的【输入】软键，即完成X向坐标的设定。

（9）Y向的坐标设定方法等同于X向的坐标设定方法。

3.4刀具安装

（1）按【JOG】软键，用手动方式将主轴高度移动到略高于刀库处（以主轴装刀锥孔外端面为准，并以刀库为参照）。

（2）用MDA方式，按下【PROG】软键，输入T2 M06【EOB】，按下【INSERT】，按系统面板下方圆形【绿色】启动按钮。

（3）用MDA方式，按下【PROG】软键，输入M25【EOB】，按下【INSERT】，按系统面板下方圆形绿色启动按钮，这时上方的【绿色按钮灯】亮，将二号刀对准主轴锥孔内（刀柄侧面凹槽对准主轴矩形带动键），按主轴上方【绿色亮灯】按钮，这时二号刀就装入主轴上了。

输入T1 M06【EOB】，按下【INSERT】，按系统面板下方圆形绿色启动按钮，这时二号刀就自动地装入刀库的二号刀位上了。

（4）其它各刀装入刀库的方法同上。

 3.5设定刀具