数控实训.docx

数控实训.docx

《数控实训.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数控实训.docx（39页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

数控实训

数控技术实训

题目名称

数控加工实训

专业班级

学号

指导教师

机械与车辆工程学院

二○一六年12月31日

数控技术实训任务书

蚌埠学院15机械设计制造及其自动化（升本）专业第二组

学生姓名：

专业班级：

15机制（升本）

指导教师：

李大胜

一、实训课题：

数控技术实训

二、实训工作日：

自2016年12月19日至2016年12月31日

三、实训进行地点：

CAD/CAMJD205/206、金工实习工厂

仿真及上机床实训实验时间安排由指导教师通知。

四、实训任务要求：

为了使同学们具备编制数控机床加工工艺规程的能力；具备选择工艺参数、编制数控机床加工程序的能力；具备操纵、调试数控机床的能力；实训要求如下：

1.必须独立完成实训，先进行程序编制工作，然后在数控仿真计算机实验室上机模拟，每位学生所编程序必须在微机上调试通过，然后进行加工实践；

2.实训完成后每人上交一份总结报告。

必须包含

1）计算机绘制图纸，根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线（附：

数控加工工序卡和数控加工走刀路线图），计算走刀轨迹的基点坐标值（附：

轨迹基点的坐标计算值列表）

（2）选择刀具，计算确定切削用量（附：

数控加工刀具卡）3）确定工件坐标系、对刀点和换刀点（4）编制数控加工程序单（6）附打印的模拟结果（7）实训心得等内容；

3.每组数控车床、数控铣床各一题，设计任务技术图纸如A、B；

4.实训的时间为2周，同学们要抓紧时间，做到秩序井然、按时完成任务；

5.凡不符合上述要求的必须重做。

五、课程设计题图：

A课题:

如图所示螺纹特形轴，生产纲领为小批量，毛坯为φ40mm×100mm棒材，材料为45号钢。

数控车削前毛坯已粗车端面、钻好中心孔。

外圆车刀粗精加工外圆，切槽刀切槽，外圆螺纹车刀加工螺纹，螺距2mm。

（先做工艺，编程，仿真然后上机床操作）

B课题：

毛坯为100㎜×100㎜×40㎜板材，生产纲领为小批量，要求加工出如图所示的轮廓及φ6㎜的孔。

工件材料为40Gr，正火：

HB129-229。

4㎜的厚度需分两层铣削，即每层铣削厚度为2㎜，轮廓铣削刀具使用φ12端铣刀，加工孔用φ6㎜的钻头。

（本题目需采用自动编程，生成程序后导入数控仿真软件中仿真，有能力的同学还可以再使用手工编程）

目录

目录4

一、实训前的准备工作5

1.实习目的与要求5

2.安全文明常识5

3.数控加工特点6

4.机床保养常识6

二、车削实训8

1.零件工艺分析，毛坯及零件基准的确定8

2.零件的工艺方案、切削用量及加工9

2.1零件的工艺方案9

2.2确定零件的切削用量9

2.3计算轨迹坐标值12

2.4加工程序仿真图形及操作步骤14

二、数控铣削实训的准备过程19

1.数控铣床的开关机与回零操作19

2.数控铣床基本操作19

3.刀具的安装21

4.数控铣床的对刀21

5.数控铣床加工的准备工作22

6.数控铣床程序模拟26

三、铣削实训过程27

1.被加工零件的零件图27

2.实训步骤28

2.1分析零件图样28

2.2工艺分析28

2.3加工程序编制29

2.4自动编程加工过程图32

四、实训总结34

参考文献35

一、实训前的准备工作

1.实习目的与要求

 为适应数控加工技术的发展对专业人才需求，根据企业对数控专业学生的要求，并根据数控加工职业技能鉴定的标准，在通过理论学习掌握必需的“应知”知识的基础上，经过实际的操作训陈，了解数控加工的生产实际，熟悉数控加工生产环境，掌握数控加工“应会”的机床操作技能，提高专业技术应用能力，培养良好的职业道德本实训的任务主要是对在校学生进行常见数控铣床基本操作技能的强化训练，使学生了解数控铣床的结构和工作原理；掌握数控铣床日常维护和保养方法；具备常见数控铣床的基本操作能力及解决机床加工过程中的实际问题的能力。

2.安全文明常识

文明生产是面遵循的原则基本一致，使用方法上也大致相同。

但数控机床自动化程度较高，为了充分发挥机床的优越性现代企业管理的一项十分重要的内容，而数控加工是一种先进的加工方法，它与通用机床加工相比较，在许多方，提高生产率、管好、用好，显得尤为重要，操作者除了掌握数控机床的性能，精心操作以外，还必须养成文明生产的良好工作习惯和严谨工作作风，具有较好的职业素质、责任心和良好的合作精神。

操作时应做到以下几点；

为确保数控铣床操作员的人身安全，减少人为造成的机械事故，保证生产顺利进行，现制定如下作业规范，所有数控铣床操作员必须严格遵守。

1）、操作前穿戴好防护用品（工作服﹑安全帽﹑防护眼镜﹑口罩等），女工应将发辫卷入帽内，不得外露，严禁穿拖鞋、凉鞋，操作时，操作员必须扎紧袖口，束紧衣襟，严禁戴手套、围巾或敞开衣服，以防手卷入旋转卡盘和刀具之间。

2）、工件、夹具、工具、刀具必须装夹牢固。

运转机床前要观察周围动态，有妨碍运转、传动的物件要先清除，确认一切正常后，才能操作。

3）、正确设定工件坐标系。

编辑或拷贝加工程序后，应校验运行。

4）、机床运转时，不得调整﹑测量工件和改变润滑方式，以防手触及刀具碰伤手指。

一旦发生危险或紧急情况，马上按下操作面板上红色的“急停”按钮，伺服进给及主轴运转立即停止工作，机床一切运动停止。

5）、在主轴旋转未完全停止前，严禁用手制动。

6）、加工过程中，不得调整刀具和测量工件尺寸。

7）、自动加工中，自始至终监视运转状态，严禁离开机床，遇到问题及时解决，防止发生不必要的事故。

8）、定时对工件进行检验。

确定刀具是否磨损等情况。

9）、关机时，或交接班时对加工情况，重要数据等作好记录。

10）、机床各轴在关机时远离其参考点，或停在中间位置，使工作台重心稳定

11）、为防止崩碎切屑伤人，应在加工时关上安全门。

3.数控加工特点

数控机床一般带有可以自动换刀的刀架、刀库，换刀过程由程序控制自动进行，因此，工序比较集中。

工序集中带来巨大的经济效益：

1）、减少机床占地面积，节约厂房。

2）、减少或没有中间环节（如半成品的中间检测、暂存搬运等），既省时间又省人力。

3）、数控机床加工时，不需人工控制刀具，自动化程度高。

带来的好处很明显。

4）、传统的通用机床，虽然柔性好，但效率低下；而传统的专机，虽然效率很高，但对零件的适应性很差，刚性大，柔性差，很难适应市场经济下的激烈竞争带来的产品频繁改型。

只要改变程序，就可以在数控机床上加工新的零件，且又能自动化操作，柔性好，效率高，因此数控机床能很好适应市场竞争。

5）、机床能精确加工各种轮廓，而有些轮廓在普通机床上无法加工。

数控机床特别适合以下场合：

（1）、不许报废的零件。

（2）、新产品研制。

（3）、急需件的加工。

（4）、需要夜班的企业

4.机床保养常识

1）、维护保养的有关知识

数控机床使用寿命的长短和故障的高低，不仅取决于机床的精度和性能，很大程度上也取决于它的正确使用和维护。

正确的使用能防止设备非正常磨损，避免突发故障，精心的维护可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消除隐患于未然，从而保障安全运行，保证企业的经济效益，实现企业的经营目标。

因此，机床的正确使用与精心维护是贯彻设备管理以防为主的重要环节。

2）、设备的日常维护

对数控机床进行日常维护、保养的目的是延长元器件的使用寿命：

延长机械部件的变换周期，防止发生意外的恶性事故，使机床始终保持良好的状态，并保持长时间的稳定工作。

不同型号的数控机床的日常保养内容和要求不完全一样，机床说明书中已有明确的规定，但总的来说主要包括以下几个方面：

（1）、每天做好各导轨面的清洁润滑，有自动润滑系统的机床要定期检查、清洗自动润滑系统，检查油量，及时添加润滑油，检查油泵是否定时启动打油及停止；

（2）、每天检查机床自动润滑系统工作是否正常，定期更换主轴箱润滑油；

（3）、注意检查电器柜中冷却风扇是否工作正常，风道过滤网有无堵塞，清洗沾附的尘土；

（4）、注意检查冷却系统，检查液面高度，，及时添加油或水，油、水脏时要更换清洗；

（5）、注意检查主轴驱动皮带，调整松紧程度；

（6）、注意检查导轨镶条松紧程度，调节间隙；

（7）、注意检查机床液压系统油箱油泵有无异常噪声，工作幅面高度是否合适，压力表指示是否正常，管路及各接头有无泄漏；

（8）、注意检查导轨、机床防护罩是否齐全有效；

（9）、注意检查各运动部件的机械精度，减少形状和位置偏差；

（10）、每天下班前做好机床清扫卫生，清扫铁屑，擦静导轨部位的冷却液，防止导轨生锈。

二、车削实训

1.零件工艺分析，毛坯及零件基准的确定

1）、零件工艺分析与实训目的

图1.1螺纹特型轴

从上图1.1螺纹特型轴可看出，该零件是阶梯轴，径向尺寸的基准是中心线，轴向基准是零件的右端面。

尺寸精度与粗糙度要求较低。

生产纲领为小批量生产。

2）、毛坯的确定

由于是小批量生产所以可以用数控车床进行加工，毛坯的材料选择铝，尺寸为：

的棒料。

3）、零件基准的确定

此工件的径向尺寸设计基准为中心线，轴向尺寸设计基准为右端面。

采用三抓自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合原则。

用三抓自定心卡盘夹持

外圆，使工件伸出卡盘

，一次装夹完成粗精加工。

2.零件的工艺方案、切削用量及加工

2.1零件的工艺方案

1）、确定工件坐标系，换刀点及循环起点

根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件的右端面。

确定O点位工件坐标系原点；A点为换刀点，也为编程起点，B点为循环起点。

具体如下图2.1所示：

图2.1螺纹特型轴坐标系

2）、根据图纸要求按先主后次的加工原则，确定零件的加工工艺路线

a）、先从右至左切削外轮廓面。

其路线为：

倒角→切削螺纹外圆面→车台阶平面→车削

外圆→切削圆弧部分→车削

外圆→车削

外圆。

b）、切

的槽。

c）、车

的螺纹。

3）、选择刀具填写加工刀具卡并绘制刀具布置图

根据加工要求选择三把刀具。

Ⅰ号刀为外圆车刀，Ⅱ号刀为切槽刀，Ⅲ号刀为螺纹刀。

2.2确定零件的切削用量

1）、粗车

a）、确定被吃刀量:

。

b）、确定主轴转速：

查《数控机床加工工艺》表5-2，选用切削速度

则根据公式：

取n=600r/min

c）、确定进给速度：

查《数控机床加工工艺》表5-3，取进给量

则进给速度

2）、精车

a）、确定背吃刀量：

b）、确定主轴转速：

查《数控机床加工工艺》表5-2，选用切削速度v=100m/min，则根据公式：

取n=800r/min

c）、确定进给速度：

精车进给量

，进给速度

3）、切槽

a）、确定背吃刀量：

b）、确定主轴转速：

查《数控机床加工工艺》表5-2，选用切削速度

，则根据公式：

取取n=400r/min

c）、确定进给速度：

查《切削用量简明手册》，取进给进给量

，进给速度

4）、车螺纹

螺纹大径

，螺距

，根据经验公式，螺纹小径

取

a）、确定背吃刀量：

查《切削用量简明手册》长用螺纹切削的进给次数与背吃刀量表，螺距

，切削次数为

次，背吃刀量分别为，

，

，

，

。

b）、确定主轴转速：

根据《数控机床加工工艺》，车螺纹时主轴转速

，式中P—被加工螺纹螺距，k—保险系数，一般为80

则主轴转速

取主轴转速n=500r/min

c）、确定进给速度：

螺纹加工进给量与螺距相等，即进给量

进给速度

注：

主轴转速来源：

1）、n=1000v/3.14d（其中v为切削速度），和加工螺纹时主轴转速为：

n<（1200/P）-k。

（其中P为被加工螺纹螺距，K为保险系数一般取为80）。

a）、平端面、粗车循环：

n=1000v/3.14d。

其中切削速度查教材《数控机床编程与操作》可知：

v=（60—80）m/min,求得主轴转速为：

n=（477—636）r/min。

所以平端面和粗车循环时主轴转速取为：

n=600r/min。

b）、精车循环：

n=1000v/3.14d。

其中切削速度查教材《数控机床编程与操作》可知：

v=（100—150）m/min。

求得主轴转速为n=（796—1194）r/min。

所以精车循环时主轴转速取n=800r/min。

c）、切槽：

n=1000v/3.14d。

其中切削速度查教材《数控机床编程与操作》可知：

v=（50—110）m/min。

求得主轴转速为n=（398—875）r/min。

所以切槽时主轴转速取n=400r/min。

d）、螺纹加工：

n<（1200/P）-K，其中P取2.5mm，K取80。

求得主轴转速为n≤520r/min。

所以螺纹加工时主轴转速为：

n=500r/min。

2）、进给量取值来源，根据《数控机床编程与操作》可知：

a）、粗车循环查表2—2知：

f=（0.2—0.4）mm/r,所以取进给量为f=0.3mm/r。

b）、精车循环查表2—2知：

f=（0.1—0.2）mm/r,所以取进给量为f=0.2mm/r。

c）切槽查表2—2知：

f=（0.1—0.2）mm/r,所以取进给量为f=0.2mm/r。

d）、进给速度：

v=fn（其中f为每转进给量，n为主轴转速）

粗车循环：

v=fn=0.3×600=180mm/min。

精车循环：

v=fn=0.2×800=160mm/min。

切槽：

v=fn=0.2×500=100mm/min。

2.3计算轨迹坐标值

1）、外轮廓面刀具轨迹坐标值

图2.1螺纹特型轴各坐标点

由图2.1可得各坐标的值分别为：

A（80,50）B（43,5）C（20,0）

D（22,-1）E（19,-21）F（22,-21）G（28,-24）H（28,-28）

I（31.1,-35.72）J（34,-42.59）K（34,-49.59）L（38,-51.59）M（38,-57.59）

N（40,-57.59）M（40,-62.59）

2）、退刀槽刀具轨迹坐标值

退刀槽刀具轨迹各点的坐标分别为：

A（80,50）H（25,-21）S（19,-21）

3）、螺纹加工刀具轨迹坐标值

①螺纹加工各点坐标的坐标值分别为：

A（30,5）B（21.1,-19）C（20.4,-19）

D（20,-19）E（19.7,-19）F（19.4,-19）

②确定走刀路线

根据以上各点坐标值可得外轮廓面的走刀路线如下图所示：

图2.2外轮廓面走刀路线图

4）、程序的编写

O0001

N20

M03S500T0101

N30

G00X43Z5D01

N40

G71U1R0.5

N50

G71P60Q170U1W0.5F0.1

N60

G00X10Z5

N70

G01X22Z-1S800

N80

W-20

N90

X28W-3

N100

W-4

N110

G02X31.1W-7.72R20

N120

G03X34W-10.87R17

N130

G01W-7

N140

G02X38W-2R2

N150

G01W-6

N160

X40

N170

W-5

N180

G40G01X43

N190

G70P60Q170

N210

T0202M03S400

N220

G00X25Z-21

N230

G01X19F0.2

N240

G04X2.0

N250

G01X25

N260

G00X80Z50

N270

T0303M03S400

N280

G00X30Z5

N290

G92X21.1Z-19F0.1

N300

X20.4

N310

X20

N320

X19.7

N330

X19.4

N340

G00X80Z50

N350

M05

N360

M30

2.4加工程序仿真图形及操作步骤

1）、仿真加工图形

基于南京宇航数控仿真软件得到的仿真图形如下：

数控加工截图

粗加工截图：

精加工截图：

切槽截图：

切螺纹截图：

完成时的工件截图（2D）：

工件完成图：

2、实际车床加工

1）、操作步骤

①、开机

1）打开机床电源；2）打开数控系统电源；3）打开急停开关。

②、回零（建立机床坐标系）

选择回参考点方式，按下“+X”、“+Z”，直到显示X0.000，Z0.000，（指示灯亮时），表示已经完成回零操作。

③、安装工件与安装刀具

1）工件要留有一定的夹持长度，其伸出长度要考虑零件的加工长度及必要的安全距离。

2）①安装前保证刀杆及刀片定位面清洁，无损伤；

②将刀杆安装在刀架上时，应保证刀杆方向正确；

③安装刀具时需注意使刀尖等高于主轴的回转中心；

④车刀不能伸出过长，一般为30-35毫米左右。

④、程序输入

选择程序编制方式，按下“PRGRM”按钮，先输入文件名（必须以英文字母O开头，后面四位数字），按INSRT键，再按EOB（；），然后输入程序内容，每一段程序的结束符为EOB（；），再按INSRT键，一段程序输入完成……直到全部输入。

⑤、对刀（建立工件坐标系）

通常将工件坐标系原点建立在工件右端面的中心，手轮方式进行对刀

Ⅰ、先让主轴旋转，分别选择X轴、Z轴“-”向移动至靠近棒料右端面处；

Ⅱ、对Z原点：

分别选择X轴、Z轴并移动使刀尖轻碰右端面，并用很小的切削量切平端面后，沿+X方向退出，主轴停止。

在手动数据输入方式下，按OFFSET按钮---形状---光标移到与程序对应的刀补号里，输入“Z0”，点击“测量”；

Ⅲ、对X原点：

刀尖轻碰外圆，并用很小的切削量切一段外圆（游标卡尺能测量即可），然后沿+Z方向退出，主轴停止。

在手动数据输入方式下，按OFFSET按钮---形状---光标移到与程序对应的刀补号里，输入用游标卡尺测量的试切外圆的直径，点击“测量”；

Ⅵ、选择自动循环方式，选中程序，选择循环启动，加工结束用游标卡尺测量外圆尺寸。

Ⅶ、加工结束，注意机床保养。

Ⅷ、关机

关闭急停开关；关闭数控系统电源；关闭机床电源；

二、数控铣削实训的准备过程

1.数控铣床的开关机与回零操作

数控铣床的开关机操作

操作步骤：

按回零→“Z+”→“X+”“Y+”→机床自动运行直到“X零点”“Y零点”“Z零点”指示灯都亮后→回零完毕。

由于机床采用增量式测量系统，故一旦机床断电后，其上的数控系统就失去了对参考点坐标的记忆。

当再次接通数控系统的电源后，操作者必须进行回零操作。

其回零的目的在于让各坐标轴回到机床一固定点上,即机床的零点,也叫机床的参考点。

另外，机床在操作过程中遇到急停信号或超程报警信号，待故障排除后，恢复机床工作时，也必须回参。

数控机床回零的主要作用：

机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点称为机床原点或机床零点。

在机床经过设计、制造和调整后，这个原点便被确定下来，它是固定的点。

数控装置上电时并不知道机床零点，为了正确地在机床工作时建立机床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点），机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。

机床参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数指定机床参考点到机床零点的距离。

机床回到了参考点位置，也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC就建立起了机床坐标系。

2.数控铣床基本操作

（1）数控铣床常用刀具认识

①、高速钢刀具

高速钢（HSS）刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢凭借其在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面优良的综合性能，在切削某些难加工材料以及在复杂刀具，特别是切齿刀具、拉刀和立铣刀造中仍有较大的比重。

但经过市场探索一些高端产品逐步已被硬质合金工具代替。

②、硬质合金刀具

硬质合金是用高硬度、难熔的金属碳化物（WC、TiC等）和金属粘结剂（C。

、Ni等）在高温条件下烧结而成的粉末冶金制品。

硬质合金的常温硬度达89～93HRA，760℃时其硬度为77～85HRA，在800～1000℃时硬质合金还能进行切削，刀具寿命比高速钢刀具高几倍到几十倍，

Ⅲ陶瓷刀具

与硬质合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、红硬性和耐磨性。

陶瓷材料的缺点是脆性大、横向断裂强度低、承受冲击载荷能力差，这也是近几十年来人们不断对其进行改进的重点。

陶瓷刀具材料可分为三大类：

①氧化铝基陶瓷。

在Al2O3基体材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，经热压制成复合陶瓷刀具，其硬度可达93～95HRC，为提高韧性，常添加少量Co、Ni等金属。

③氮化硅基陶瓷。

常用的氮化硅基陶瓷为Si3N4+TiC+Co复合陶瓷，其韧性高于氧化铝基陶瓷，硬度则与之相当。

④氮化硅—氧化铝复合陶瓷。

⑤超硬刀具

人造金刚石、立方氮化硼（CBN）等具有高硬度的材料统称为超硬材料。

超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片（PCD）刀具及立方氮化硼复合片（PCBN）刀具占主导地位。

许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要手段。

金刚石是世界上已知的最硬物质，并具有高导热性、高绝缘性、高化学稳定性、高温半导体特性等多种优良性能，可用于铝、铜等有色金属及其合金的精密加工，特别适合加工非金属硬脆材料。

（2）．按铣刀结构形式不同可分为

1）整体式：

将刀具和刀柄制成一体。

如：

钻头、立铣刀等。

2）镶嵌式：

可分为焊接式和机夹式。

3）减振式：

当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具。

4）内冷式：

切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部；

5）特殊型式：

如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。

（3）．数控铣刀的选择及应用

被加工零件的几何形状是选择刀具类型的主要依据：

1）加工曲面类零件时，为了保证刀具切削刃与加工轮廓在切削点相切，而避免刀刃与工件轮廓发生干涉，一般采用球头刀，粗加工用两刃铣刀，半精加工和精加工用四刃铣刀

球头铣刀

2）铣较大平面时，为了提高生产效率和提高加工表面粗糙度，一般采用刀片镶嵌式盘形铣刀，

3）铣小平面或台阶面时一般采用通用铣

4）铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀

5）孔加工时，可采用钻头、镗刀等孔加工类刀具

3.刀具的安装

（1）、刀柄

数控铣床/加工中心上用的立铣刀和钻头大多采用弹簧夹套装夹方式安装在刀柄上的，刀柄由主柄部，弹簧夹套、夹紧螺母组成。

（2）、铣刀的装夹

铣刀安装顺序：

1）、把弹簧夹套装置在夹紧螺母里；

2）、将刀具放进弹簧夹套里边；

3）、将前面做的刀具整体放到与主刀柄配合的位置上并用扳手将夹紧螺母拧紧使刀具夹紧。

4）、将刀柄安装到机床的主轴上。

4.数控铣床的对刀

在加工程序执行前，调整每把刀的刀位点，使其尽量重合某一理想基准点，这一过程称为对刀。

对刀的目的是通过刀具或对刀工具确定工件坐标系与机床坐标系之间的空间位置关系，并将对刀数据输入到相应的存储位置。

它是数控加工中最重要的工作内容