加工中心论文

武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）课题名称：数控加工中心技术及应用指导老师：________________院系：_________________专业：_______________班级：_________________姓名：___________________二零一四年三月十日机电工程系武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）摘要：我的这篇论文是基于工作岗位的实践，进行的数控车床方面的研究。数控车床已应用于工厂企业机械加工的各个领域，它的产品多以轴、盘、套筒类零件为主，适用于加工小批量、高效率、程序多变的零件的加工生，并对一轴类零件的图样进行了分析、编程等阐述。图样由AutoCAD设计软件制作，其中有相应的尺寸标注。此零件结构虽简单，但它却反映了数控车床产品特征和车削的部分加工范围。关键词：机械加工，数控车床，车削，轴类零件，加工中心，编程武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-1-前言随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，己不适应日益复杂的制造过程，因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为我们国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-2-目录前言……………………………………………………………………1一、数控机床的相关介绍…………………………………………31.1、数控加工技术简介………………………………………………31.2、数控机床的组成及简介…………………………………………41.3、数控设备的分类……………………………………………4二、数控加工中心……………………………………………42.1、数控加工中心的组成……………………………………………42.2、数控加工中心的特点……………………………………………52.3、数控加工中心的分类…………………………………………5三、数控加工中心的刀具及编程…………………………………63.1、数控加工中心编程特点…………………………………………63.2、数控加工中心零件的装夹及刀具选用…………………………73.3、FANUC立式加工中心换刀指令……………………………………73.4、FANUC系统常用指令的综合应用………………………………103.5、宏程序的应用……………………………………………13结语…………………………………………………………………17致谢…………………………………………………………………17主要参考文献…………………………………………………………18毕业生题评定表………………………………………………………19武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-3-数控机床的相关介绍1．1数控加工技术简介数字控制是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的一种方法，简称数控（NC），它是一种自动控制技术。数控机床就是采用了数控技术的机床。其工作过程是将加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，即对所有的步骤（如机床的启动或停止、主轴的变速、工件的夹紧或松夹、刀具的选择和替换、切削液的开或关等）和刀具与工件之间的相对位移以及进给速度等用数字化的代码表示。在加工前由编程人员按规定的代码将零件的图纸编制成程序，然后通过程序载体（如穿孔带、磁带、磁盘、光盘和半导体存储器等）或手工直接输入（MDI）方式将数字信息送入数控系统的计算机中进行寄存、运算和处理，最后通过驱动电路由伺服装置控制机床实现自动加工。数控机床最大的特点是当改变加工零件时，一般只需要向数控系统输入新的加工程序，而不需要对机床进行人工的调整和直接参与操作，就可以自动地完成整个加工过程。1．2数控机床的组成及特点数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等四大部分组成。数控加工的特点如下：（1）加工精度高（2）表面质量好（3）加工生产率高（4）工艺适应性强（5）劳动强度低、劳动条件好（6）良好的经济效益（7）有利于生产管理的现代化武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-4-1．3数控设备的分类（1）按加工工艺方法分类a)．金属切削类数控机床b)．特种加工类数控机床c)．板材加工类数控机床（2）按控制运动轨迹分类a)．点位控制数控机床b)．直线控制数控机床c)．轮廓控制数控机床（3）按驱动装置的特点分类a)．开环控制数控机床b)．闭环控制数控机床c)．半闭环控制数控机床d)．混合控制数控机床数控加工中心的概述2．1数控加工中心的组成从大体上来看，加工中心主要由以下几大部分组成。基础部件：基础部件是加工中心的基础结构，它主要由床身，工作台，立柱三大部分组成。这三部分不仅要承受加工中心的静载荷，还要承受切削加工时产生的动载荷。所以要求加工中心的基础部件必须有足够的刚度，通常这三大部分都是铸造而成的。主轴部件：主轴部件由主轴箱，主轴电动机，主轴和主轴轴承等零部件组成。主轴是加工中心切削加工加工的功率输出部件，他的起动，停止，变速，变向等动作均由数控系统控制。主轴旋转精度和定位准确性，是影响加工中心精度的重要因素。武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-5-数控系统：加工中心的数控系统由CNC装置，可编程序控制器，伺服驱动系统以及面板操作系统组成。它是执行顺序控制动作和加工过程的控制中心。CNC装置是一种位置控制系统，其控制过程是根据输入的信息进行数据处理，插补运算以获得理想的运动轨迹信息，然后输出到执行部件，加工出所需要的工件。自动换刀系统：换刀系统主要由刀库，机械手等部件组成。如需要更换刀具时，数控系统发出指令后，由机械手从刀库中取出相应的刀具装入主轴孔内，然后再把主轴上的刀具送回到刀库完成整个换刀动作。辅助装置：包括润滑，冷却，排屑，防护，冲压，气动和检测系统等部分。这些装置虽然不直接参与切削运动，但是加工中心不可或缺的部分。对加工中心的加工效率，加工精度和可靠性起着保障作用。2．2数控加工中心的特点工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同工序，自动选择和更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其他辅助机能，依次完成工件几个面上多工序的加工。并且有多种换刀或选刀功能，从而使生产效率大大提高。加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80％左右(普通机床仅为15～20％)；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换频繁的中小批量生产。:2．3数控加工中心的分类2.3.1按加工工序分类加工中心按加工工序分类，可分为镗铣与车铣两大类。（1）镗铣（2）车铣2.3.2按控制轴数分类按控制轴数可分为：武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-6-（1）三轴加工中心（2）四轴加工中心（3）五轴加工中心。2.3.3按主轴与工作台相对位置分类(1)卧式加工中心：是指主轴轴线与工作台平行设置的加工中心，主要适用于加工箱体类零件。卧式加工中心一般具有分度转台或数控转台，可加工工件的各个侧面；也可作多个坐标的联合运动，以便加工复杂的空间曲面。(2)立式加工中心：是指主轴轴线与工作台垂直设置的加工中心，主要适用于加工板类、盘类、模具及小型壳体类复杂零件。立式加工中心一般不带转台，仅作顶面加工。此外，还有带立、卧两个主轴的复合式加工中心，和主轴能调整成卧轴或立轴的立卧可调式加工中心，它们能对工件进行五个面的加工。(3)万能加工中心(又称多轴联动型加工中心)：是指通过加工主轴轴线与工作台回转轴线的角度可控制联动变化，完成复杂空间曲面加工的加工中心。适用于具有复杂空间曲面的叶轮转子、模具、刃具等工件的加工。数控加工中心的刀具及编程3．1数控加工中心编程特点（1）进行合理的工艺分析，安排加工工序。（2）根据批量等情况，决定采用自动换刀还是手动换刀。（3）自动换刀要留出足够的换刀空间。（4）为提高机床利用率，尽量采用刀具机外预调，并将测量尺寸填写到刀具卡片中，以便操作者在运行程序前，及时修改刀具补偿参数。（5）对于编好的程序，应认真检查，并于加工前安排好试运行。（6）尽量把不同工序内容的程序，分别安排到不同的子程序中，或按工序顺序添加程序段号标记。（7）尽可能地利用机床数控系统本身所提供的镜像、旋转、固定循环和宏指令编程处理的功能，以简化程序量。武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-7-（8）合理的编写换刀程序。注意第1把刀的编程处理。3．2数控加工中心零件的装夹及刀具选用3.2.1零件的装夹（1）基准的选择在加工中心时，零件的定位仍应遵循六点定位原则，同时，还应该特别注意一下几点：a）进行多工位加工时，定位基准的选择应考虑能完成尽可能多的加工内容，即便于各个表面都能被加工的定位方式。例如，对于箱体零件，尽可能采用一面两销的组合定位方式。b）当零件的定位基准与设计基准难以重合时，应认真分析装配图样，明确该零件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的尺寸位置精度要求，确保加工精度。c）编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何关系，编程原点的选择主要考虑便于编程和测量。（2）夹具的选用在加工中心上，夹具的任务不仅是装夹零件，而且要以定位基准为参考基准，确定零件的加工原点。因此，定位基准要准确可靠。（3）零件的夹紧在考虑夹紧方案时，应保证夹紧可靠，并尽量减少夹紧变形。3.2.2刀具的选择加工中心对刀具的要求是：（1）良好的切削性能：承受高速切削和强力切削并且性能稳定。（2）较高的精度：刀具的精度指刀具的形状精度和刀具与装卡装置的位置精度。（3）配备完善的工具系统：满足多刀连续加工要求。3．3FANUC立式加工中心换刀指令武汉工程职业技术学院2011届毕业生毕业论文（设计）-8-3.3.2可编程功能通过编程并运行这些程序而使数控机床能够实现的功能我们称之为可编程功能。一般可编程功能分为两类：一类用来实现刀具轨迹控制即各进给轴的运动，如直线/圆弧插补、进给控制、坐标系原点偏置及变换、尺寸单位设定、刀具偏置及补偿等，这一类功能被称为准备功能，以字母G以及两位数字组成，也被称为G代码。另一类功能被称为辅助功能，用来完成程序的执行控制、主轴控制、刀具控制、辅助设备控制等功能。在这些辅助功能中，Txx用于选刀，Sxxxx用于控制主轴转速。其它功能