开题报告-复合加工中典型零件数控编程及应用

复合加工中典型零件数控编程及处理开题报告班级：机030328号姓名：漆羿指导老师：孙江宏一、综述工业设计是我国机电装备设计中的薄弱环节，其产品在国际市场上缺乏竞争力，究其原因，产品设计过程中仅注意了高技术的应用和多功能的要求，而忽视了人和机器的协调关系。复合加工是数控机床的一个重要技术发展趋向，在面向大批大量生产的组合机床上，多工序复合加工概念已得到一定的体现。复合加工技术是未来机械加工的发展方向。随着社会各个领域的不断发展，对机械加工领域的要求也不断提高，高速度、高精度和高效率的“三高”加工是对未来机械加工的基本要求，而仅仅靠传统的加工理念是很难满足这一要求的。因此机械加工领域要求不断突破传统的观念，不断改善和提高加工的技术，以求适应未来的要求，而复合加工技术正好满足了这一要求。在世界机床制造和机械加工领域，复合加工技术正以其独特的魅力被逐渐认识并应用于实践中。所谓复合加工技术，即是在一台设备上完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等多种加工要求，其中车铣复合加工中心就是这一技术的典型代表。在一般的机械加工领域，加工主要分两种方式：以工件转动的加工方式——车削加工；以刀具转动的加工方式——加工中心加工。复合车铣加工中心即是这两种加工方式的结合，既能够完成车削功能，又能够完成车、铣、钻、镗、攻丝、铰孔、扩孔等功能。1845年美国丁·菲奇发明转塔车床,1911年美国格林里公司为汽车零件加工开发了第一台组合机床.1952年三轴数控铣床研制成功.1958年美国KT公司研制出带有刀具自动交换装置的加工中心,有力推动了工序集中的加工方法的发展.20世纪80年代中后期,随着加工中心功能和结构的完善,,显示了这种工序集中数控机床的优越性,开始出现车削中心和磨削中心.90年代后期又进一步发展出了车铣中心和铣车中心，近年来又出现由激光、电火花、和超声波等特种加工方法与切削、磨削加工方法组合的复合机床，使复合加工技术成为推动机床结构和制造工艺发展的一个新热点。下面介绍几种典型的复合加工中心：（1）以车削为基础的复合加工机床，如德国INDEX公司的TEAUBTNX65多功能数控车削中心，具有双主轴、4个刀塔，第二主轴可作Y轴移动；德国DMG公司的TWIN65双主轴车削中心，上下各有一个转塔刀架，可实现6面加工，第二主轴可作横向移动；上海重型机床厂的SHZ1044A双主轴倒顺置立式车床，具有1个正置主轴，2个刀架，可车削2个端面；奥地利WFLMillTurntechnology公司的M120五轴车铣中心，机床备有镗刀杆库，可对不同尺寸孔进行镗削；日本Okuma公司的MacTurn550–2SM双主轴五轴车铣中心，9轴控制，具有Y、B、C轴，上有铣主轴，下有转塔刀架；日本MAZAK公司的INTEGREX100ST双主轴5轴车铣复合中心，上方有铣主轴，有B轴，可自动换刀，下方有绕A轴的9工位刀塔，具有曲轴加工、滚齿、内外圆磨削、激光淬火、镗孔等多种加工功能。（2）以铣削为基础的复合加工机床，如日本MAZAK公司的INTEGREXe800V/5五轴卧式铣车中心，是在五轴卧式加工中心的基础上，使回转工作台增加车削功能，可以在一次装卡下对圆形零件实现车、铣完全加工；意大利Milanese公司的NTXI铣车复合中心，是在立式加工中心的右端增添一个车削主轴。（3）棒料复合加工机床，棒料复合加工机床是在棒料五轴铣削中心的基础上，增添了车削功能，可以连续对棒料进行6面全部加工。瑞士WILLEMIN公司的W–518MT棒料五轴铣车复合加工机，棒料通过A轴由液压棒料输送装置送到指定位置，压紧后对零件前侧进行五轴加工，加工完成后夹具向左移到指定位置，夹具翻转90度，用卡爪将零件夹紧，铣头用片铣刀将零件切断，然后夹具向右返回原位置并绕水平轴回转180度，铣头对背面进行五轴加工，加工完成后夹具回转90度到最初为止，卡爪将零件松开，零件落下。（4）以磨削为基础的和磨头回转式（或可换式）复合加工机床。瑞士MAGERLE公司的MGR立式车磨复合加工机，机床上方配有多个磨头和一个车刀架，可以对零件进行磨削和精车；日本森精机制作所的IGV–3NT磨头可回转式立式磨床，可在一次装卡下对零件内外圆和端面进行加工；瑞士STUDER公司的S33万能数控磨床，可以在一次装卡下实现多线螺纹加工和内外圆、端面加工。其他还有将激光加工、冲压、热处理等各种工艺组合而成的复合机床。二、研究内容这是本次研究的典型零件，盘铣刀刀套。主要参数介绍项目单位容量床身上回转空间mmφ600两车主轴端面间距离mm1610主轴卡盘外径mmφ254/φ305背面主轴卡盘外径mmφ254最大加工直径mmφ600最大加工长度mm1150帮料作业能力mmφ65行程/进给速度X1轴行程mm700X2轴行程mm215Y轴行程.mm-200~*150Z1轴行程mm1350Z2轴行程mm1200ZB轴行程mm1200B轴行程deg正负120度X1/X2轴快速进给速度.m/min30Y轴快速进给速度m/min15Z1/Z2轴快速进给速度m/min36ZB轴快速进给m/min30B轴快速进给rpm54C轴快速进给rpm300CB轴快速进给rpm300各轴切削速度mm~rev0.001~500.000C轴切削速度rpm5.6车主轴转速rpm35-4200/35-3200最大扭矩Nm477主轴端部形式.A2-8主轴贯通孔径mmφ78主轴前轴承内径mmφ130背面车主轴（选项）转速rpm35-4200最大扭矩Nm208主轴端部形式.A2-6主轴贯通孔径mmφ59主轴前轴承内径mmφ100铣主轴（上刀塔）刀柄形式.HSK-A63B轴输出方式.伺服电机+涡轮蜗杆+3端齿盘B轴分度时间S1.4/90度装刀数量set1铣主轴转速rpm35-8000/35-12000最大扭矩Nm60铣主轴前轴承内经mmφ60刀库机械手刀柄形式.HSK-A63刀库容量把set20/40刀具最大直径mmφ88刀具最大长度mm250刀具最大重量kg7换刀时间S1.8（刀-刀）跟刀架（下刀塔）跟刀架形势.B/H跟刀架数量把set8电机车主轴KWFANUCaB180M/6000iB(11_15)背面车主轴KWFANUCaB160M/13000iB(7.5_11)铣主轴KWFANUCaB112S/20000iB(7.5_11)进给轴X1轴KWFANUCM40/3000i进给轴X2/Y轴KWFANUCB8/3000i进给轴Z/Z背轴KWFANUCB12/3000i跟刀架（下刀塔）分度KWFANUCB0.5/4000iS刀库转位KWFANUCB2/4000iS机械手驱动KW1.5B轴分度KWFANUCa8/3000i液压泵KW1.5润滑泵KW0.025油气润滑泵KW0.025动力要求电源KVA50气源压力Mpa0.5气源压力L/min400机床整体尺寸（长*宽*高）mm4500*3020*2950机床总重kg13000这是本次设计的车铣复合加工中心的要求参数。本次研究的主要内容有：（1）针对上面的典型零件，进行加工时的夹具设计，并对机床的传动机构进行设计和三维建模；（2）对机床的主要加工结构进行三维建模，并完成加工环境下的三维干涉检查；（3）结合复合加工的工艺特点制定数控加工工艺，在EdgeCAM中找到合适的加工方法并应用到实际加工中；（4）了解复合加工的特点和优势，在EdgeCAM中，完成零件的数控加工编程工作；（5）完成车铣复合的虚拟环境下的仿真校验；（6）能够实际加工完成典型零件，并对仿真过程与加工过程进行比较。三、实现方法及预期目标本次研究主要的设计任务是加工时的夹具设计，设计指导思想是：结构简单，加紧力能满足加工时的要求，与机床的配合简单合理，装夹过程简单易操作。为了实现本次研究的所有目标，还有如下难点需要解决：（1）准确地对机床传动机构进行设计，三维建模；（2）进行三维干涉检查；（3）找到适合零件的加工方法；（4）在虚拟环境下的仿真校验；（5）对零件进行实际加工。提出解决方法：（1）在工厂工程师的带领下，辅助对该机床的传动机构进行设计。（各参数如上表）对机床传动机构进行三维建模，是为了能够更清楚深刻地了解车铣复合加工中心传动特点，而为了准确的进行三维建模，就必须对机床传动过程中的各项参数进行准确的计算，通过计算来确定机构中的各项尺寸，以及其他的数据，最后再进行三维建模。（2）造型和仿真不仅是为了提供一个形象直观的结构和运动概念,而且可以对造型和仿真结果进行运动协调,即干涉分析。实际应用的机床,在其工作空间内是不允许各构件间发生干涉的,因此,必须对设计出的机床进行干涉校验的计算,以保证并联机床在工作空间内安全操作。（3）在EdgeCAM软件中,不同结构的零件有不同的加工方法，要准确的找到适合该零件的加工方法，必须对EdgeCAM软件进行一定深入的学习与了解，并熟练地掌握一般的运用方法。（4）利用EdgeCAM软件的仿真加工模块，对零件进行仿真校验.校验中会显示出加工过程中可能出现问题的环节。这些环节必须再次计算，然后选取合适的刀具以及加工路径.直到整个仿真过程全部通过软件的认可为止。（5）在生成该零件的G代码之后，并不意味着可以直接输入机床进行加工，在进行实际加工之前，必须与机床的实际情况结合，进行G代码的后处理。不同的机床系统有不同的代码格式，每台机床都有自己的系统，本次研究使用的机床是法兰克系统。所以在G代码中必须针对该系统的代码格式进行限定。首先打开机床的代码向导，然后根据代码构造器里面的结构设置来进行代码格式限定。主要包括程序头，程序尾，换刀语句等。在加工前，刀具必须进行对刀，由此带来的刀具移动等等机床动作也必须写进G代码中，只有针对特定类型的设备制作出后处理后，生成的代码才能够被控制机识别，才能进行实际加工。四、对进度的具体安排3月1日－15日完成调查研究和开题报告。3月16日－31日完成夹具的设计，机床传动机构的建模，干涉检查4月1日－5日审查图纸4月6日－5月15日完成零件的加工编程，仿真校验，G代码的后处理，并完成实际加工5月15日－6月10写毕业论文五、参考文献（1）卜基桥。复合加工展露头脚。现代制造，2004，21：5O5（2）BobrowJE.NCMachineToolPathGenerationFromCSGPartRepresentations[J].ComputerAi2dedDesign,1985,17(2):69O76.（3）HansenA,ArbabF.Fixed-axisToolPositioningwithBuilt-inGlobalInterferenceCheckingforNCPathGeneration[J].IEEEJournalofRoboticsandAutomation,1988,4(6):610O621.（4）JerardRB,DrysdaleRL,HauckK,etal.Meth2odsforDetectingErrorsinNumericallyControlledMachiningofSculpturedSurfaces[J].IEEECom2puterGraphics&Applications,1989,9(1):33O60.（5）黄真,孔令富,方跃法.并联机器人机构学理论及控制[M].北京:机械工业出版社,1997.