抛物线轴造型、工艺设计及自动编程论文.doc

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1、课题名称 抛物线轴造型、工艺设计及自动编程目 录目 录2摘 要3第一章 概 述41.1 数控技术简介41.2 数控加工过程仿真101.3 课题的主要研究内容10第二章 轴零件的三维实体造型122.1 CAXA制造工程师2004简介122.2 抛物线轴的实体造型12第三章 数控车削加工工艺183.1 数控车削183.2 数控车削加工18第四章 抛物线轴的数控加工工艺204.1 分析零件图样204.2 加工工艺分析20第五章 抛物线轴的自动编程235.1 数控车床编程概述235.2抛物线轴加工255.3 生成G代码31总 结32致 谢33参 考 文 献34摘 要数控加工在现代化生产中显示出很大的优

2、越性，而数控加工过程仿真无论是在生产还是在教学上，都受到了人们的重视。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。掌握必要的数控知识才能使此专业的学生在未来的机械行业中利于不败之地。因此本文主要进行的工作如下：1.利用AutoCAD2008绘制零件图形，2.简要介绍CAXA软件及其基本功能，利用CAXA制造工程师对该零件进行三维实体造型；3.对该零件进行工艺分析、工艺设计、拟定工序卡；4.利用CAXA数控车自动生成该零件的数控加工程序；5.对该零件进行数控加工过程仿真。关键词：数控技术 实体造型 数控编

3、程 轨迹生成 加工过程仿真第一章 概 述随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别足计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革。以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位，数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化、智能化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于PC平台的国产数控系统

4、，已经走在了世界前列。1.1 数控技术简介 数控技术是指用数字化的信息对某一对象进行控制的技术，控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量，这些量的大小不仅是可以测量的，而且可以经AD或DA转换，用数字信号来表示。数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术，是机械加工现代化的重要基础与关键技术。1.1.1 数控车床的组成与工作过程数控车床是数字程序控制车床的简称，它集通用性好的万能型车床、加工精度高的精密型车床和加工效率高的专用型车床的特点于一身，是国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床。1数控车床的组成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺

5、服系统三大部分组成。（1）车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。1）主轴与主轴箱a）主轴 数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。b）主轴箱 具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速（包括定向准停）的数控车床，起机械传动变速和变向作用的机构已经不复存在了，其主轴箱也成了轴承座及润滑箱的代名词；对于改造式（具有手动操作和自动控制加工双重功能）数控车床，则基本上保留其原有的主轴

6、箱。2）导轨数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。除部分数控车床仍沿用传统的滑动导轨（金属型）外，定型生产的数控车床已较多地采用贴塑导轨。这种新型滑动导轨的摩擦系数小，其耐磨性、耐腐蚀性及吸震性好，润滑条件也比较优越。3）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了（少数车床未增设）可消除其侧隙的齿轮副。a) 螺旋传动机构

7、数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副。b）齿轮副。在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱（架）。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。4）自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀（带刀库）的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。5）检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工

8、件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。6）对刀装置除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。（2）数控装置和伺服系统数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中所

9、处的重要位置了。a）数控装置数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起“指挥”作用：数控装置接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。b）伺服系统 伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件（如步进电机等），完成数控装置所要求的各种位移。2数控车床的工作过程将控制机床工作台运动的位移量、位移速度、位移方向、位移轨迹多参量通过控制介质输入到CNC装置，CNC根据这些参量指令计算得出进给脉冲序列(包含上述四个参量)，然后经伺服单元进行功率放大，形成驱动装

10、置的控制信号，最后由驱动装置驱动工作台按所要求的速度、轨迹、方向和距离移动，并控制所需要的辅助动作，最后加工出合格的零件。数控机床与普通机床相比，工作原理不同在于数控机是按数字形式给出的指令进行加工的。1.1.2 数控车削加工的特点数控车床是使用最广泛的数控机床之一，主要用于加工轴类、盘类等回转休零件。它能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻孔、扩孔、铰孔等加工工作。山于数控车床在一次装夹中能完成多个表面的连续加工，因此提高了加工质量和生产效率，特别适用于复杂形状的回转类零件的加工。现代数控车床具备如下特点：（1）节省调整时间1）采用快速夹紧卡盘

11、，从而减少了调整时间。2）采用快速夹紧刀具和快速换刀机构，减少了刀具调整时间。3）具有刀具补偿功能，节省了刀具补偿的计算和调整时间。4）工件自动测量系统节省了测量时间并提高了加工质量。5）由程序或操作面板输人指令来控制顶尖架的移动，节省了辅助时间。（2）提高加工精度1）采用倾斜式床身有利于切屑流动和调整夹紧压力、顶尖压力和滑动面润滑油的供给，便于操作者操作机床。2）采用高精度伺服电动机和滚珠丝杠间隙消除装置，进给机构速度快，并有良好的定位精度。3）采用数控伺服电动机驱动数控刀架，实现换刀自动化。4）具有程序存储功能的现代数控车床控制装置，可根据工件形状把粗加工的加工条件附加在指令中，进行内部运

12、算，自动地计算出刀具轨迹。（3）效率高1）采用机械手和棒料供给装置既省力又安全，并提高了自动化程度和操作效率；2）具有复合加工能力，加工合理化和工序集中化的数控车床可完成高速度、高精度的加工，达到复合加工的目的。 1.1.3 数控编程技术数控编程就是生成用数控机床进行零件加工的数控程序的过程。数控程序是由一系列程序段组成，把零件的加工过程、切削用量、位移数据以及各种辅助操作，按机床的操作和运动顺序，用机床规定的指令及程序格式排列而成的一个有序指令集。1数控编程的内容编制数控程序主要包括以下几个方面的工作。（1）分析零件图 首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度、批量、毛坯形状和热处理要求等，以

13、便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在那种数控机床上加工。同时要明确加工的内容和要求。（2）工艺处理在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹、定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量（如主轴转速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数，数控加工工艺分析与处理是数控编程的前提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺内容程序化。制定数控加工工艺时，要合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床指令功能，充分发挥机床的效能；尽可能缩短加工路线，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数，并使数值计

14、算方便：合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全可靠等。（3）数值计算根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件（如由直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值，如果数控装置无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状比较复杂的零件（如由非圆曲线、曲面组成的零件），需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，这种数值计算一般要用计算机来完成。（4）制作控制介质。把编制好的

15、程序单上的内容纪录在控制介质上，作为数控装置的输入信息，通过程序的手工输入或通讯传输送入数控系统（5）程序校验与首件试切编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空转，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法更为方便。但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。2数控编程方法数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程手工

16、编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算能力。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。（2）自动编程自动编程是利用计算机专用软件来编织数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难，出错概率很大或无法编出的程序（如形状复杂零件，特别是具有非

17、圆曲线、表曲线、及曲面组成的零件）能够顺利完成。1.1.4 数控技术的国内外现状及发展趋势1软件伺服驱动技术伺服技术是数控系统的重要组成部分。广义上说，采用计算机控制，控制算法采用软件的伺服装置称为“软件伺服”。它有以下优点：（1）无温漂，稳定性好。（2）基于数值计算，精度高。（3）通过参数对设定，调整减少。对现代数控系统，伺服技术取得的最大突破可以归结为：交流驱动取代直流驱动、数字控制取代模拟控制、或者把它称为软件控制取代硬件控制。这两种突破的结果产生了交流数字驱动系统，应用在数控机床的伺服进给和主轴装置。由于电力电子技术及控制理论、微处理器等微电子技术的快速发展，软件运算及处理能力的提高，

18、特别是DSP的应用，使系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。这些技术的突破，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强。大大推动了高精高速加工技术的发展。2 CNC系统的连网数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级式控制需要网络进行通信；网络的主要任务是进行通信，共享信息。这种通信通常分三级：（1）工厂管理级。一般由以太网组成。（2）车间单元控制级。一般由DNC功能进行控制。通过DNC功能形成网络可以实现对零件程序的上传或F传：读、写CNC的数据：PLC数据的传送；存贮器操作控制；系统状态采集和远程控制等。更高档次的DNC还可以对CADCAM/CAPP以及CNC的程序进行传送和分

19、级管理。CNC与通信网络联系在一起还可以传递维修数据，使用户与NC生产厂直接通信：进而，把制造厂家联系一起，构成虚拟制造网络。（3）现场设备级。现场级与车间单元控制级及信息集成系统主要完成底层设备单机及工0控制、连线控制、通信连网、在线设备状态监测及现场设备生产、运行数据的采集、存储、统计等功能，保证现场设备高质量完成生产任务，并将现场设备生产运行数据信息传送到工厂管理层，向工厂管理层提供数据。同时也可接受工厂管理层下达的生产管理及调度命令并执行。3功能不断发展和扩大NC技术经过50年的发展，已经成为制造技术发展的基础。这里以FANUC最先进的CNC控制系统15i150i为例说明系统功能的发展

20、。这是一台具有开放性，4通道、最多控制轴数为24轴、最多联动轴数为24轴、最多可控制4个主轴的CNC系统。它的技术特点反映了现代NC发展的特点：（1）开放性系统可通过光纤与PC机连接，采用Window兼容软件和开发环境。功能以高速、超精为核心，并具有智能控制。特别适合于加工航空机械零件，汽车及家电的高精零件，各种模具和复杂的需5轴加工的零件。15i150主具有高精纳米插补功能；即使系统的没定编程单位为1um，通过纳米插补也可提供给数字伺服以lnm为单位的指令，平滑了机床的移动量，提高了加工表面光洁度，大大减少加工工表面的误差。当分辨率为0.00l mm时，快速可达240m/min速度；系统还具

21、有高速高精加工的智能控制功能：（1）预计算出多程序段刀具轨迹，并进行预处理。（2）智能控制，计及机床的机械性能，可按最佳的允许进给率和最大的允许加速度J：作，使机床的功能得到最大的发挥。以便降低加工时间，提高效率，同时提高加工精度。（3）系统可在分辨率为1nm时工作，适用于控制超精机械。（2）高级且复杂的功能15i150i可进行各种数学的插补，如直线、圆弧、螺旋线、渐开线、螺旋渐开线、样条等插补。可以减少NC程序的数据输入量，减少加工时间，特别适用模具加工。（3）强力的联网通信功能。适应工厂自动化需要，支持DNC的连接（4）具有高速内装的PLC，以减少加工的循环的时间（5）先进的操作性和维修性

22、。1）具有触摸面板，容易操作。2）可采用存储卡改变输入输出。1.2 数控加工过程仿真数控仿真系统就是模拟真实数控机床的操作,学习数控技术、演示讲解数控操作编程、工程技术人员检验数控程序防止碰刀，提高效益的工具软件。通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各种系统数控车、数控铣及加工中心的操作。且利用计算机仿真培训系统进行学习和培训，不仅可以迅速提高被培训人员的理论、操作水平，而且非常安全，可靠好，培训费用低。1.3 课题的主要研究内容数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化

23、装备，其技术范围覆盖很多领域：（1）机械制造技术；（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。1工作的步骤包括：（1）利用AutoCAD2008绘制零件图形；（2）利用CAXA制造工程师对该零件进行三维实体造型；（3）对该零件进行工艺分析、工艺设计、拟定工序卡；（4）利用CAXA数控车确定加工工艺（装卡、刀具等）；生成刀具轨迹；加工仿真；产生后置代码；输出加工代码；加工工艺的确定。加工工艺的确定目前主要依靠人工进行，其主要内容有：核准加工零件的尺、公差和精度要求、确定装卡位置、选择刀具、确定加工路线、选定工艺参数。（5）对该零件进

24、行数控加工过程仿真1）选择机床（FUNAC）菜单“机床/选择机床”,在选择机床对话框中控制系统选择FUNAC 0I，是标准（平身前置刀架），并按确定按钮2）机床回零点（X、Z）3）安装毛坯。点击菜单“零件/定义毛坯”，在定义毛坯对话框中将零件尺寸改为直径50，高125，并按确定钮，4）输入编辑程序 数控程序可以通过记事本或写字板等编辑软件输入并保存为文本格式文件，也可直接用FANUC系统的MDI键盘输入。 5）对基准、装刀具 运行轨迹正确，表明输入的程序基本正确，数控程序以零件上表面中心点为原点6）确定工件与机床坐标系的关系有两种方法，一种是通过G54-G59设定，另一种是通过G92设定。此处

25、采用的是G54方法：将对基准得到的工件在机床上的坐标数据，结合工件本身的尺寸算出工件原点在机床中的位置，确定机床开始自动加工时的位置。 刀具补偿参数的输入：此处半径补偿值。7）自动加工机床位置确定和刀补数据输入后，就可以开始自动加工了。第二章 轴零件的三维实体造型三维实体是最方便的三维模型，它具有体的特征，表示整个对象的体积。在三维模型类型中，实体的信息最完整，歧义最少，并且非常容易构造和编辑。形成实体后用户还可以对其进行挖孔、切糟、倒角以及布尔运算等操作。三维实体造型的方法有以下三种：1利用CAXA2008提供的基本实体（例如长方体、圆锥体、圆柱体、球体、圆环体和楔体）创建简单实体。2沿路径

26、将二维对象拉伸，或者将二维对象绕轴旋转。3将利用前两种方法创建的实体进行布尔运算（交、并、差），生成更复杂的实体。2.1 CAXA制造工程师2004简介 CAXA制造工程师2004是CAXA集十多年在CAM领域对中国数控加工企业近距离地理解和积极吸纳国际先进技术，打造出的具有“贴近中国用户”和“国际技术水准”的全新一代CAM精品。CAXA制造工程师2004是面向25轴数控铣床与加工中心、具有优越的工艺性能的数控编程软件，是CAXA制造解决方案的重要构件之一，具有精、稳、易、快四大显著特点。主要功能包括1 特征实体造型2 自由曲面造型3 两轴到五轴的数控加工4 宏加工5 编程助手6 生成加工工序

27、单7 加工工艺控制8 加工轨迹仿真9 通用后置处理2.2 抛物线轴的实体造型如图21所示为抛物线轴的零件图图2-1 抛物线轴的零件图2.2.1 绘制抛物线轴的加工轮廓【操作步骤】1启动系统，运行CAXA数控车XP软件运行CAXA数控车XP软件，进入软件的操作界面，将绘图平面切换至XOZ平面。2绘制零件主要轮廓（1）单击“曲线生成” 菜单中的“公式曲线”命令或单击“曲线工具”工具条中的“公式曲线”按钮，在屏幕中央出现公式曲线对话框，设置起始值-10，终止值10。X=-（t2）/10、y=t、z=0，按“确定”按钮。此时，在界面的左下方系统提示区显示“曲线定位点”，选择坐标原点为抛物线的定位点。（

28、2）单击主菜单的“曲线“直线”或单击“曲线工具”工具条中的“直线”按钮，在左侧出现直线立即菜单，将其设置成两点线、连续、非正交、点方式。此时，在界面的左下方系统提示区显示“第一点（切点，垂足点）：”，要求输入直线的第一点。（3）按回车键，绘图界面中心部位会出现坐标输入条，输入坐标为（-10，10，0），然后按回车键结束。（5）根据界面的左下方系统提示区显示“第二点（切点，垂足点）：”，要求输入直线的第二点。输入第二点坐标为（-20，10，0），然后按回车键结束，便生成一条直线。（6）按照相同的方法，根据零件图依次输入第三点（-20，12，0）、第四点（-38，12，0）、第五点（-38，10，

29、0）、第六点（-43，10，0）、第七点（-43，14.995，0）、第八点（-50，14.995，0）、第九点（-50，17.995，0）、第十点（-75，17.995，0）、第十一点（-75，23.995，0）、第十二点（-115，23.995，0）、第十三点（-115，25，0），便可完成该零件的加工轮廓。3绘制零件的凹圆弧部分（1）首先画出R15的辅助线，删除多余线段。单击主菜单的“曲线“等距线”或单击“曲线工具”工具条中的“等距线”按钮，在左侧出现等距线立即菜单，将等距线的立即菜单设置成等距、距离为10、精度为0.1。（2）根据界面的左下方系统提示区显示“拾取曲线”，要求拾取生成等距

30、线的基准线。用鼠标左键拾取零件图左数第二条的垂直线段。（3）出现双向箭头，同时在界面的左下方系统提示区显示“选择等距方向：”，用鼠标单击向左的箭头，即可生成一条直线段。（4）再选择刚生成的直线段，又会在该直线上出现双向箭头，同时在界面的左下方系统提示区显示“选择等距方向：”，用鼠标单击向左的箭头，即可生成另一条直线段。按此方法依次生成三条直线段。（5）单击主菜单的“曲线”“圆弧”或单击“曲线工具”工具条中的“圆弧”按钮，在左侧出现圆弧的立即菜单。（6）将圆弧的立即菜单设置为“两点-半径”。在系统提示区显示“第一点（切点）：”，要求输入圆弧的第一点。单击刚利用“等距”方法做出的第一条直线段，在系

31、统提示区显示“第二点（切点）：”，要求输入圆弧的第二点。单击刚利用“等距”方法做出的第三条直线段。按回车键，绘图界面中心部位出现坐标输入条，输入圆弧半径值为15，然后按回车键或单击鼠标右键结束。（7）单击主菜单的“编辑“删除”或单击“线面编辑”工具条中的“删除”按钮，根据界面的左下方系统提示区显示“拾取元素：”，要求拾取要删除的元素（点或线）。用鼠标左键拾取直线，然后单击鼠标右键结束。零件上的凹圆弧即绘制完成。4零件上各倒角和圆弧倒角的绘制（1）单击主菜单的“曲线“曲线过渡”或单击“线面编辑”工具条中的“曲线过渡”按钮，左侧出现曲线过渡立即菜单。（2）将曲线过渡立即菜单设置成倒角、角度为45、

32、距离=标注数字*sin45、裁剪曲线1、裁剪曲线2。（3）根据界面的左下方系统提示区显示“拾取第一条直线”，要求拾取裁剪的第一条直线。用鼠标左键拾取第一条和第二条直线后，单击鼠标右键结束。则螺纹倒角绘制完成。（4）按上述方法依次完成零件图上C1.5、C0.5和R1的倒角、倒圆。图2-2 抛物线轴的旋转截面图2.2.2 抛物线轴的实体造型【操作步骤】1启动系统，运行CAXA制造工程师2004软件图2-3 旋转增料运行CAXA制造工程师2004软件，进入软件的操作界面，2单击文件菜单中的“打开”命令，打开如图22所示的文件，在单击“特征树栏”下方的“零件特征”，然后按F2键进入草图，点击“曲线生成

33、栏”的“曲线投影”命令，根据提示栏提示的拾取曲线，选取全部曲线。图2-4 旋转增料创建轴的主体3单击“特征生成栏”工具条中的“旋转增料”按钮，对零件进行实体造型如图2-3所示，造型结果见图2-4.4螺纹造型（1）单击“曲线生成” 菜单中的“公式曲线”命令或单击“曲线工具”工具条中的“公式曲线”按钮，在屏幕中央出现公式曲线对话框，设置起始值0，终止值90,螺旋线：x=1.5*t/6.28,y=12.1*（cos（t）,z=12.1*（sin（t）、按“确定”按钮如图2-5所示。此时，在界面的左下方系统提示区显示“曲线定位点”，选择坐标原点为图2-5 公式曲线抛物线的定位点。（2）单击“几何变换”

34、菜单中的“平移”命令或单击“曲线工具条”中的“平移”按钮，在左侧选择“偏移量”DX=-40. 0,DY=0,DZ=0。选择螺纹线并按回车键如图2-5所示。图2-5 螺纹定位（3）在螺纹线开始处画一个类似于螺纹车刀的倒三角形如图2-6所示，然后单击“特征生成栏”中的“导动除料”按钮，生成螺纹。实体造型完成如图2-7所示。图2-6 螺纹造型图27 造型完成第三章 数控车削加工工艺3.1 数控车削数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。与常规车床相比

35、，数控车床还适合加工如下工件。1 轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件 2 精度要求高的零件 3 特殊的螺旋零件 如特大螺距（或导程）、变螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及高精度的模数螺旋零件和端面螺旋零件。4 淬硬工件的加工 在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工困难，可以用陶瓷车刀在数控机床上对淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。3.2 数控车削加工在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工

36、顺序时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工顺序合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。（1）加工参数1）主轴转速。主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）的直径来选择其公式为：n=1000v/D2）进给速度的确定。进给速度是主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具工件的材料性质选取。确定进给速度的原则：当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取当加工精度及表面粗糙度要求高时，应选择较低

37、的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取当道具空行程，特别是远距离“回零”时，可以选择该机床数控系统给定的最高速进给速度3）背吃刀量。背吃刀量根据机床工件和刀具的刚度来确定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，可以减少走刀次数，提高生产率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm（2）切削刀具。正确选择刀具是数控加工工艺中的重要内容，通常考虑机床的加工能力、工件的材料、加工面类型、机床的切削用量、刀具的耐用度、刚度等。数控加工刀具有高速、高效的特点，所以要严格选择。一般情况下应首选质量好、耐用度高的；首选以标准化、系列化的。（3）加工工艺路线

38、1）先粗后精。当加工零件精度要求较高时都要经过粗加工、半径加工、精加工阶段，有的甚至还要进行光整加工阶段2）基准面先行原则。用作精基准的表面应先加工。3）先面后孔。对于箱体、支架等零件，用平面定位比较稳定，而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的，故应先面后孔。4）先主后次。先加工主要表面，再加工次要表面。刀具应避免沿零件轮廓的法向切入，而应沿着外轮廓曲线延长线的切向切入，以免在切入处产生刀具轨迹。要加工的均匀分布的孔时，欲使走刀路线最短，必须保证各定为点间路线的总长最短。切除工件时也要避免在工件的外轮廓处直接抬刀，要沿着零件轮廓曲线延长线的切线逐渐切离工件.第四章 抛物线轴的数控加工工艺在数控机床

39、上加工零件时，要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序，并以数字信息的形式记录在控制介质（如穿孔纸带，磁盘等）上，用它控制机床加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其特点。（1）工序的内容复杂。这是由于数控机床比普通机床价格贵，若只加工简单工序在经济上不合算，所以在数控机床上通常安排较复杂的工序，甚至在普通机床上难以完成的工序。（2）工步的安排更为详尽。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题，如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及加工路线的确定等问题，在编制数控机床加工工艺时却不能忽略。4.1 分析零件图

40、样 1 该零件是一个轴类零件，其表面有圆柱面、圆弧面、螺纹面、槽等。结构设计合理，尺寸完整，设计基准为右端面，零件图如2-1所示。2 48、36、30的圆柱面尺寸精度要求较高，为保证表面的尺寸精度。3 椭圆轴零件没有表面粗超度要求。4 根据加工参数设定毛坯尺寸：直径为50mm，长度为125mm。4.2 加工工艺分析程序编制人员在进行工艺分析时，应该根据被加工零件的材料、轮廓形状、加工精度等选用合适的数控机床，然后制定加工方案，并确定零件的加工顺序，以及各工序所用刀具、夹具和切削用量等，力求高效率地加工出合格的零件。4.2.1 确定装夹方案、定位基准、编程原点、加工起始点、换刀点图4-1 装夹方

41、案 （1）根据零件类型，选用三爪卡盘加持毛坯，由于零件长径比不大所以未使用顶尖等其它夹具如图4-1所示。（2）根据零件图确定毛坯件轴线和左侧端面(设计基准)为定位基准。（3）根据零件类型和选择原则设定零件最右端中心点为编程原点。（4）根据零件选择加工起始点为右端面中心点。（5）根据机床和毛坯尺寸选择进退刀点为：X=50，Z=50。（以零件最右端中心点为编程原点）4.2.2 制定加工方案加工路线1选择数控机床及数控系统数控机床通过以下几个方面分析：(1) 根据所需要的加工零件选择(2) 根据零件的工艺范围进行选择；(3) 根据数控机床的规格进行选择；(4) 根据机床的精度进行选择；(5) 根据机

42、床选择功能及附件进行选择。根据以上几个方面和所学知识选用FANUC 0i系统中的标准机床（平床身前置刀架），2制定加工方案及加工路线该零件表面由外圆柱面、抛物线弧、槽、倒角及螺纹等组成。考虑表面粗糙度，用三爪自定心卡盘定心夹紧右侧。加工顺序按由粗到精、由近到远的原则确定.即先从右（圆弧）处到左进行粗车端面、粗车外轮廓、粗车内凹圆弧、然后精车、车槽、车螺纹、最后车断。4.2.3 选择刀具依据加工表面的形状、尺寸、加工性质等选择每个表面的每个工步所用的刀具的材料、类型和规格制定：粗车外圆选用90外圆车刀，因零件表面有内凹圆弧，且测得干涉后角为43度，为防止与工件轮廓干涉，取副偏角Kr=45度。精车

43、选用主偏角为90度外圆车刀，且干涉后角为45度。车槽选用刀宽为5切槽刀。车螺纹采用60度外螺纹车刀。所选刀具全部为硬质合金刀具。4.2.4 确定加工参数毛坯为45#钢，刀具全部为硬质合金刀具。1确定背吃刀量背吃刀量是已加工表面和待加工表面之间的垂直距离，其单位为mm。该零件粗车循环时取背吃刀量3mm，精车时0.25mm。2确定进给速度先选取进给量，查参考资料4知，粗车时选取进给量f=0.4mm/r，精车时选取f=0.15mm/r，切槽时选取进给量f=0.2mm/r，切断时选取进给量f=0.4mm/r，车螺纹的进给量等于螺纹导程，短距离空行程的进给速度取Vf=300mm/min.3确定主轴转速1

44、） 车直线和圆弧轮廓时的主轴转速，查表取粗车的切削速度Vc=90m/min，精车的切削速度Vc=120m/min,切槽的切削速度Vc=70m/min，切断的切削速度Vc=90m/min，根据坯件直径（精车时取平均值），利用式Vc=3.14dn/1000计算，并结合说明书选取，粗车时主轴转速n=500r/min,精车时主轴转速n=700r/min。切槽时主轴转速n=300r/min, 切断时主轴转速n=500r/min。2） 车螺纹时的主轴转速，用式n1200/p k计算取主轴转速n=320r/min。4.2.5 数控加工工序卡片整理得到加工工序卡，如表4-1所示表4-1 数控加工工序卡片序号刀

45、号名称刀位加 工 内 容切削速度mm/min背吃刀量(mm)主轴转速r/min进给速度mm/r1T1外圆粗车车刀1粗车端面和外圆留0.3mm余量9025000.42T1外圆精车车刀1精车端面和外圆至尺寸1200.257000.23T2切槽刀2切外圆槽7023000.25T3螺纹刀3车外螺纹700.13201.56T2切槽刀2切断9025000.4第五章 抛物线轴的自动编程自动编程（Automatic Programing）即：计算机辅助编程（Computer Aided Programing）。使用计算机进行数控机床程序编制工作，即由计算机自动地进行数值计算，编写零件加工程序单，自动地打印输出

46、加工程序单，并将程序记录到穿孔纸带上或其他的数控介质上。5.1 数控车床编程概述1数控加工程序的格式与组成（1）程序结构程序段是可作为一个单位来处理的连续的字组，它实际是数控加工程序中的一段程序。零件加工程序的主体由若干个程序段组成。多数程序段是用来指令机床完成或执行某一动作。程序段是由尺寸字、非尺寸字和程序段结束指令构成。在书写和打印时，每个程序段一般占一行，在屏幕显示程序时也是如此。（2）程序格式常规加工程序由开始符(单列一段)、程序名(单列一段)、程序主体和程序结束指令(一般单列一段)组成。程序的最后还有一个程序结束符。程序开始符与程序结束符是同一个字符：在ISO代码中是%，在EIA代码

47、中是ER。程序结束指令可用M02(程序结来)或M30（纸带结束）。现在的数控机床一般都使用存储式的程序运行，此时M02与M30的共同点是:在完成了所在程序段其它所有指令之后，用以停止主轴、冷却液和进给，并使控制系统复位。M02与M30在有些机床(系统)上使用时是完全等效的，而在另一些机床(系统)上使用有如下不同：用M02结束程序场合，自动运行结束后光标停在程序结束处；而用M3O结束程序运行场合，自动运行结束后光标和屏幕显示能自动返回到程序开头处，一按启动钮就可以再次运行程序。虽然M02与M30允许与其它程序字合用一个程序段，但最好还是将其单列一段，或者只与顺序号共用一个程序段。程序名位于程序主体之前、程序开始符之后，它一般独占一行。程序名有两种形式:一种是