FANUC0I数控车床数控技术课程设计.doc

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1、数控技术课程设计题目：数控机床操作与加工仿真 FANUC 0I 数控车床专业 班级： 学生 姓名： 学 号： 指导 老师： 说 明数控技术课程设计实习是高等本科机械专业中重要的一个实践环节。是在学生学完技术基础课和专业课进行的。是培养学生理论联系实际、解决生产实际问题能力的重要步骤。通过对数控机床加工程序的编制、数控系统设计总体方案的拟定，使学生综合运用所学的机械、电子和计算机的知识，进行一次数控技术的实践性训练。从而培养学生具有加工编程能力，初步设计计算能力以及分析和处理生产中所遇到的数控技术方面技术问题的能力。为以后的工作打下一定的基础。 学生： 2010年10月4日目 录1 带锥面阶梯轴

2、的数控加工.41.1 零件分析41.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备41.3 编制加工程序51.4 使用仿真软件进行加工仿真62 带圆弧面的零件的数控加工. .182.1 零件分析182.2 零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备192.3 编制加工程序202.4 使用仿真软件进行加工仿真213 带圆球面的零件的数控加工. .223.1 设计零件233.2零件工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备243.3 编制加工程序263.4 使用仿真软件进行加工仿真27参考文献.321 带锥面阶梯轴的数控加工1.1 零件分析（1）零件图样 图1.1 带锥面阶梯轴如图1.1，此零件

3、包括圆柱面，圆锥面，端平面，开槽，切断等加工。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。（2）精度分析本零件精度要求较高的尺寸有。对于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。（3）表面粗糙度加工的锥面粗糙度要求为，其他的加工面要求。对于粗糙度要求，主要是通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。1.2 工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备（1）确定装夹方案，定位基准，编程原点，加工起点，换刀点由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。编程原点取为完工工件的右端面与主轴轴线相交点。由于工件较小，为

4、了加工路径清晰，加工起点和换刀点可以设在同一点， 放在Z向距工件右端面200mm，X向距轴线100mm的位置。（2）制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控车床加工。数控系统选用FANUC-0I。机床选用沈阳车床。加工路线为：车端平面车削外圆车削外圆车圆锥面切断。（3）刀具的选用根据加工内容，可选用D刀片外圆车刀，外圆切槽柄为25mm,B=3mm的切断刀，两刀具的刀片材料均选用高速钢。具体情况见下表。表1.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面1T0101外圆车刀0.2mm1外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）B=3mm1切断（4）确定加工参数主轴转速（

5、n）：高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取4560m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为800r/min。进给速度（）：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗车时一般取0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。所以车外圆表面时进给速度选为0.15mm/r，其余取0.1mm/r。(5) 轮廓基点坐标的计算图1.2 带锥面阶梯轴轮廓基点坐标(6) 制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表1.2：表1.2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0001系统FANUC OI工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/

6、（mm/r）1车端平面T018000.12车削外圆T018000.13车削外圆T018000.14车圆锥面T018000.15切断T023000.11.3 编写加工程序加工程序表如图1.3所示。表1.3 加工程序卡程序号O0010编程系统FANUC OI序号程序简要说明N010 G00 X200.0 Z100.0N020 M03 S800 T0101N030 G00 X42.0 Z0N040 G01 X-1.6 F0.1N050 G00 Z2. 0N060 X35.0N070 G01 Z-70.0 F0.1N080 G00 X45.0N090 Z2.0N100 X20.0N110 G01 Z-

7、30.0 F0.1N120 G42 X35.0Z-40. F0.1N130 G00 G40 X45.0N140 X200.0 Z200. 0 T0100;N150 M03 S300 T0202N160 G00 X40.0 Z-30.0N170 G01 U-2.0N180 G04 P2000.0N190 G00 X45N200 G00 X37. .0 Z-60.0N210 G01 X-1.6 F0.1N220 G00 X45.0N230 X200.0 Z100.0 T0200 M05N240 M30快速定位主轴正转，选01刀具快速移到（42，0）准备切削车平端面 进给速度为0.1mm/r快速移到

8、（-1.6，2）快速移到（35，2）准备车外圆直线插补车削进给0.15mm/r快速移到（45，-70）快速移到（45，2）快速移到（20，2）直线插补车削进给0.15mm/r直线插补车圆锥面 进给0.1mm/r快速移到（45，-40）返回参考点，取消01号刀补换02号车刀切断快速移到（40，-30）进给2mm暂停2S退刀快速移到切断点工件切断，进给0.1mm/r快速移到（45，-60）返回参考点，主轴停转程序结束 1.4 使用仿真软件进行加工仿真1.4.1 选择机床 图1.3 机床选择如图1.3点击菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中，“控制系统”选择“FANUC OI”，“机床类型”选

9、择“车床”然后选择“沈阳机床厂”，并按“确定”按钮，此时界面如图1.3所示。1.4.2置并安装工件 图1.4 选择毛坯 图1.5定义毛坯点击按钮，界面如图3.3所示，选择“毛坯1、45#、”，此时界面如图3.4.所示。点击“安装零件”，如图1.6所示，完成工件安装。图1.6 安装零件1.4.3 选择刀具点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图1.7和1.8所示 图1.8 选择刀具 图1.7 选择刀具1.4.4 回参考点依次点击“启动”按钮 ，“紧急停止”按钮 ，调节方向按钮可回零点。坐标如图1.9所示。图1.9 回参考点 1.4.5 试切外圆点击“主轴正传”按钮 和“手动操作”按钮 ，调节方

10、向按钮 选择合适刀位，试切外圆。如图1.10所示。图1.10 试切外圆显示并记录坐标值如图1.11所示。图1.11 绝对坐标点击“测量”，测量工件所车部分直径值。如图1.12所示。图1.12测量切制端面，如图1.13所示。图1.13车端面显示坐标值，如图1.14所示。图1.14 显示坐标值1.4.6 输入参数记录下Z值，然后点击“OFFSET SETING” ，找到图1.15界面后输入参数。并点击按钮 。图1.15 输入参数 1.4.7 导入程序点击“编辑” 及“程序” ，导入“切削带锥面零件”的程序，如图1.16所示。图1.17导入程序点击“自动运行” ，及“循环启动”，切削过程开始，如图1

11、.18所示。 图1.18 切削零件零件切断，如图1.19所示。图1.19零件切断2 带圆弧面的零件的数控加工2.1零件分析（1）零件图样图2.1 带圆弧面的零件如图2.1，此零件包括端面、圆柱面、圆弧面、倒角、切断等加工。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。（2）精度分析本零件精度要求较高的尺寸有。对于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，正确设置刀补及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。（3）表面粗糙度加工的圆弧面粗糙度要求为，其他的加工面要求。对于粗糙度要求，主要是通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。2.2 工艺分析及确定工艺路线

12、，选择数控机床设备（1）确定装夹方案，定位基准，编程原点，加工起点，换刀点由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。编程原点取为完工工件的右端面与主轴轴线相交点。由于工件较小，为了加工路径清晰，加工起点和换刀点可以设在同一点，放在Z向距工件右端面200mm，X向距轴线100mm的位置。（2）制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控车床加工。数控系统选用FANUC-0。机床选用沈阳车床。加工路线为：车端平面车削外圆车削外圆车圆弧面车倒角切断。（3）刀具的选用根据加工内容，可选用D刀片外圆车刀，外圆切槽柄为25mm,B=3mm的切断刀，两刀具的刀片材料均选用高速钢。具体情况见表2.

13、1。表2.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面1T0101外圆车刀0.2mm1外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）B=3mm1切断（4）确定加工参数主轴转速（n）：高速钢材料的刀具切削低碳钢工件时切削速度v取4560m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为800r/min。进给速度（）：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗车时一般取0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。所以车外圆表面时进给速度选为0.15mm/r，其余取0.1mm/r。（5）轮廓基点坐标的计算带圆弧面的零件轮廓基点

14、坐标，如图2.2所示。图2.2 带圆弧面的零件轮廓基点坐标（6）制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表2.2：表2.2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0002系统FANUC OI工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车端平面T018000.152车削外圆T018000.153车削外圆T018000.154车圆弧面T018000.15车倒角T018000.16切断T023000.12.3 编写加工程序表2.3 加工程序卡程序号O0020编程系统FANUC OI序号程序简要说明N010 G00 X200.0 Z100.0N020 M03 S800 T0101N030 G00

15、 X42.0 Z0.0N040 G01 X-1.6 F0.10N050 G00 Z2. 0N060 X35.0N070 G01 Z-70.0 F0.150N080 G00 X45.0N090 Z2.0N100 X20.0N110 G01 G42 Z-30. 0 F0.15N120 G02 X35.0 Z-40.0R10.0 F0.1N130 G00 G40.0 X45.0N140 Z2.0N150 X12.0N160 G01 G42 X20.0 Z-2.0 F0.15N165 G00 G40 X25.0N170 X200.0 Z100. 0T0100N180 M03 S300 T0202N19

16、0 G00 X37.0 Z-60.0N200 G01 X-1.6 F0.1N210 G00 X45.0N220 X200.0 Z100.0 T0200 N230 M05N240 M30快速定位主轴正转，选01刀具快速移到（40，0）准备切削车削平端面 进给速度0.1mm/r快速移到（-1.6，2）快速移到（35，2）直线插补车削进给0.15mm/r快速移到（45，-70）快速移到（45，2）快速移到（20，2）直线插补车削进给0.15mm/r直线插补车圆弧面 进给0.1mm/r快速移到（45，-40）快速移到（45，2）快速移到（12，2）直线插补车倒角快速移到（25，-2）返回参考点，取消0

17、1号刀补换02号车刀切断快速移到切断点工件切断，进给0.1mm/r快速移到（45，-60）返回参考点，主轴停转程序结束2.4 使用仿真软件进行加工仿真2.4.1 选择机床图2.3 选择机床如图1.3点击菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中，“控制系统”选择“FANUC OI”，“机床类型”选择“车床”然后选择“沈阳机床厂”，并按“确定”按钮，此时界面如图2.3所示1.4.2 选择刀具点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图2.4和2.5所示图2.4 刀具选择图2.5 刀具选择2.4.3设置并安装工件 点击按钮，界面如图2.6所示，选择“毛坯1、45#、”，此时如图2.7所示。 图2.6

18、选择毛坯2.7定义毛坯点击“安装零件”，如图2.8所示，完成工件安装图2.8 安装零件2.4.4 回参考点依次点击“启动”按钮 ，“紧急停止”按钮 ，调节方向按钮可回零点。坐标如图2.9所示。图2.9 回参考点2.4.5 试切外圆点击“主轴正传”按钮 和“手动操作”按钮 ，调节方向按钮 选择合适刀位，试切外圆。如图2.10所示。图2.10 试切外圆显示并记录坐标值如图2.11所示。图2.11 绝对坐标点击“测量”，测量工件所车部分直径值。如图2.12所示图2.12测量切制端面，如图2.13所示。 图2.13 车端面显示坐标值，如图2.14所示。图2.14 绝对坐标2.4.6 输入参数记录下Z值

19、，然后点击“OFFSET SETING” ，找到图2.15界面后输入参数。并点击按钮 。图2.15 输入参数2.4.7 导入程序点击“编辑” 及“程序” ，导入“切削带锥面零件”的程序，如图2.16所示。图2.16导入程序点击“自动运行” ，及“循环启动”，切削过程开始，如图2.18所示。图2.18 切削零件零件切断，如图2.19所示。图2.19 切断零件3 复杂阶梯轴的数控加工3.1 零件分析（1）零件图样如图3.1，零件包括圆柱面，圆锥面，球面，切断等加工。材料为08F低碳钢，毛坯尺寸。（2） 精度分析本零件精度要求较高的尺寸有。对于尺寸精度要求主要通过在加工过程中的准确对刀，正确设置刀补

20、及磨耗，以及正确制定合适的加工工艺措施来保证。（3） 表面粗糙度加工的锥面粗糙度要求为，其他的加工面要求。对于粗糙度要求，主要是通过选用合适的刀具及其几何参数，正确的粗精加工路线，合适的切削用量及冷却液等措施来保证。3.2 工艺分析及确定工艺路线，选择数控机床设备（1）确定装夹方案，定位基准，编程原点，加工起点，换刀点由于毛坯为棒料，用三爪自定心卡盘夹紧定位。编程原点取为完工工件的右端面与主轴轴线相交点。由于工件较小，为了加工路径清晰，加工起点和换刀点可以设在同一点，放在Z向距工件右端面200mm，X向距轴线100mm的位置。（2）制定加工方案及加工路线根据工件的形状及加工要求，选用数控车床加

21、工。数控系统选用FANUC-0。机床选用沈阳车床。加工路线为：车削外圆车削外圆车圆锥面车球面切断。（3）刀具的选用根据加工内容，可选用外圆车刀，B=3mm的切断刀，两刀具的刀片材料均选用高速钢。具体情况见表3.1。表3.1 刀具选用序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径数量加工表面1T0101外圆车刀0.2mm1外表面2T0202切断刀（刀位点为左刀尖）B=3mm1切断（4）确定加工参数主轴转速（n）：高速钢材料的刀具切削中碳钢工件时切削速度v取4560m/min，根据公式及加工经验，主轴转速取为800r/min。进给速度（）：粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下可选择较高的进给速度，粗

22、车时一般取0.30.8mm/r，精车时常取0.10.3mm/r，切断时取0.050.2mm/r。所以车外表面时进给速度选为0.15mm/r，其余取0.1mm/r。（5）轮廓基点坐标的计算复杂阶梯轴轮廓基点坐标，如图3.2所示。（6）制定加工工艺经上述分析，加工工艺见表3.2：表3.2 加工工艺表材料08F低碳钢零件号0003系统FANUC OI工步号工步内容刀具转速/（r/min）进给速度/（mm/r）1车削外圆T018000.12车削外圆T018000.13车圆锥面T018000.054车球面T013000.055切断T023000.053.3 编写加工程序加工工序表如图3.3所示。表3.3

23、 加工程序卡程序号O0030编程系统FANUC OI序号程序简要说明N010 G00 X200.0 Z200.0N020 M03 S800 T0101N030 G00 X35.0 Z2. 0N040 G01 Z-70.0 F0.15N050 G00 X40.0N060 Z2.0N070 X20.0N080 G01 Z-30.0 F0.15N090 G42X35.0 Z-40. 0 F0.1N100 G00 X40.0N110 Z2.0N120 X-1.6N130 Z0.0N140 G03 X20.0 Z-10.0 R10.0 F0.1N150 G00 G40 X23.0N160X200.0 Z

24、200.0 T0100N170 M03 S300 T0202N180 G00 X37.0 Z-60.0N190 G01 X-1.6 F0.1N200 G00 X45.0N210 X200.0 Z200.0 T0200N220 M05N230 M30快速定位主轴正转，选01刀具快速移到（35，2）准备切削直线插补车削,进给0.15mm/r快速移到（40，-70）快速移到（40，2）快速移到（20，2）直线插补车削进给0.15mm/r直线插补车圆锥面 进给0.1mm/r快速移到（40，-40）快速移到（40，2）快速移到（-1.6，2）快速移到（-1.6，0）车球面快速移到（23，-10）返回参考

25、点，取消01号刀补换02号车刀切断快速移到切断点工件切断，进给0.1mm/r快速移到（45，-60）返回参考点，主轴停转程序结束3.4 使用仿真软件进行加工仿真3.4.1 选择机床图3.3 机床选择如图3.3点击菜单“机床/选择机床”，在选择机床对话框中，“控制系统”选择“FANUC OI”，“机床类型”选择“车床”然后选择“沈阳机床厂”，并按“确定”按钮，此时界面如图3.3所示。3.4.2 设置并安装工件 点击按钮，界面如图3.3所示，选择“毛坯1、45#、”，此时界面如图3.4.所示。图3.3 选择毛坯 图3.4定义毛坯点击“安装零件”，如图3.5所示，完成工件安装图3.5 安装零件3.4

26、.3 选择刀具点击“选择刀具”，并选择合适刀具型号，如图3.6所示图3.6刀具选择3.4.4 回参考点。依次点击“启动”按钮 ，“紧急停止”按钮 ，调节方向按钮可回零点。坐标如图3.7所示。图3.7 回参考点 3.4.5 试切外圆点击“主轴正传”按钮 和“手动操作”按钮 ，调节方向按钮 选择合适刀位，试切外圆。如图3.8所示。图3.8 试切外圆显示并记录坐标值如图3.9所示。图3.9 绝对坐标点击“测量”，测量工件所车部分直径值。如图3.10所示。如图3.10 测量切切端面，如图3.11所示。图3.11 试切端面显示坐标值，如图3.12所示图3.13 显示坐标值3.4.6 输入参数记录下Z值，

27、然后点击“OFFSET SETING” ，找到图3.14界面后输入参数。并点击按钮 。图3.14 输入参数3.4.7 导入程序点击“编辑” 及“程序” ，导入“切削带锥面零件”的程序，如图3.15所示。图3.15导入程序点击“自动运行” ，及“循环启动”，切削过程开始，如图3.16所示。零件切断，如图3.17所示图3.16 切削零件图3.17 切断零件参考文献1 FANUC Series 21/21B OPERATORS MANUAL 2008.2 杨有君. 数字控制技术与数控机床M. 北京 ：机械工业出版社，2007.3 刘奇中，蔡福德.现代数控技术及应用M. 北京：机械工业出版社，2008.4 毕承恩，丁乃建等.现代数控机床M. 北京：机械工业出版社，2008.5 王永章. 机床的数字控制技术M. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2009.