1、 长春职业技术学院 第 1 页 共 28 页 1 长春职业技术学院 毕业论文 题 目： 数控铣床零件加工工艺设计 专 业： 数控设备应用与维护 学 号： 12021432 姓 名： 牛冠予 指导教师： 裴杰 长春职业技术学院 第 2 页 共 28 页 2 摘 要 随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重 要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为 CAD/CAM 系统的重要组成部分。以数控编程中的加工工
2、艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加工时间，提 高了效率，降低了成本。本文主要研究了轮廓和孔的数控铣削工艺、工装以及在此基础上的数控铣床的程序编制。侧重于设计该零件的数控加工夹具，主要设计内容有：完成该零件的工艺规程（包括工艺简卡、工序卡和数控刀具卡）和主要工序的工装设计。并绘制零件图。用 G 代码编制该零件的数控加工程序。 关键
3、词： FANUC、数控加工、数控编程 长春职业技术学院 第 3 页 共 28 页 3 目录 摘 要 2 目 录 3 引言 4 1.数控铣 5 2.FANUC 系统 . 6 2.1 FANUC 系统简介 .6 2.2G 代码 .10 2.3M 代码 . . . .12 3 零件图工艺分析 14 3.1 零件结构和加工 14 3.2 基准选择 14 3.3 毛坯和材料的选择 15 3.4 加工路线的设计 16 3.5 刀具选择 16 3.6 切削用量的选择 17 3.7 拟定数控切削加工工序卡 . .18 3.8 工序设计 19 4 加工工序 20 4.1 确立编程原点 20 4.2 编辑程序 2
4、2 5 操作步骤 .24 5.1 先开机床 . .24 5.2 回参考点 . .25 5.3 参数设定 .25 结束语 .26 致 谢 27 参考文献 28 长春职业技术学院 第 4 页 共 28 页 4 引 言 毕业实践 工作 对于 每 一个即将毕业 的 毕业 生 来说 都是非常重要的 ,它 对我们以后 走上工作 岗位 很有 帮助 。 对于 我们 机电一体化 专业来说，在以后的工作中经常要与 机械 打交道，在这里，我以 数控技术 为例，对它 进行系统 的 讲述 。 毕业 论文可以把以前所学的知识加以综合运用，起到巩固学到的知识的作用，从而提高分析，解决问题的能力。因此，认真的完成毕业论文是很
5、有必要的。毕业论文是我们完成专业教学计划的 最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练 。我们在完成毕业论文的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！ 本文基于 FANUC 0i mate 系统 对 简单轮廓 直线、圆弧组成的轮廓，直接用数控系统的 G 代码编程 ，进行零件加工的阐述 。 长春职业技术学院 第 5 页 共 28 页 5 1.数控
6、铣 数控铣（ CNC Milling） 数控铣或手动铣是用来加工棱柱形零件的机加工工艺。有一个旋转的圆柱形刀头和多个出屑槽的铣刀通常称为端铣刀或立铣刀，可沿不同的轴运动，用来加工狭长 空、沟槽、外轮廓等。进行铣削加工的机床称为铣床，数控铣床通常是指数控加工中心。 铣削加工包括手动铣和数控铣，铣削加工在机加工车间进行。 数控铣床引是在一般铣床的基础上发展起来的 ,两者的加工工艺基本相同 ,结构也有些相似 ,但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床 ,所以其结构也与普通铣床有很大区别 长春职业技术学院 第 6 页 共 28 页 6 2.FANUC 系统 2.1 FANUC 数控加工系统简介 FANUC
7、 公司创建于 1956 年， 1959 年首先推出了电液 步进电机 ，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环 数控 系统。进入 70 年代， 微电子技术 、功率电子技术，尤其是 计算技术 得到了飞速发展， FANUC 公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从 GETTES 公司引进 直流伺服电机 制造技术。 1976 年 FANUC 公司研制成功数控系统 5，随时后又与SIEMENS 公司联合研制了具有先进水平的数控系统 7，从这时起， FANUC 公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。 1979年 研制出数控系统 6，它是具备一般功
8、能和部分高级功能的中档 CNC系统， 6M 适合于 铣床 和 加工中心 ； 6T 适合于 车床 。与过去机型比较，使用了大容量磁泡存储器，专用于 大规模集成电路 ，元件总数减少了 30%。它还备有用户自己制作的特有变量型子程序的用户 宏程序 。 1980 年在系统 6 的基础上同时向抵挡和高档两个方向发展，研制了系统3 和系统 9。系统 3 是在系统 6 的基础上简化而形成的，体积小，成本低，容易组成 机电一体化 系统，适用于小型、廉价的机床。系统 9 是在系统 6 的基础上强化而形成的具备有高级性能的可变软件型 CNC 系统。通过变换软件可适应任何不同用途，尤其适合于加工复杂而昂贵的航空部件
9、、要求高度可靠的多轴联动重型 数控机床 。 1984年 FANUC公司又推出新型系列产品数控 10系统、 11系统和 12系统。该系列产品在硬件方面做了较大改进，凡是能够集成的都作成大规模集成电路，其中包含了 8000 个 门电路 的专用 大规模集成电路芯片 有 3 种，其引出脚竟多达 179 个，另外的专用大规模集成电路芯片有 4 种， 厚膜电路 芯片 22种；还有 32 位的高速 处理器 、 4 兆比特 的磁泡存储器等，元件数比前期同类产品又减少 30%。由于该系列采用了 光导纤维 技术，使过去在数控装置与机床以及 控制面板 之间的几百根电缆大幅度减少，提高了 抗干扰性和 可靠性 。该系统
10、在 DNC 方面能够实现主 计算机 与机床、工作台、 机械手 、 搬运车 等之间的各类数据的双向传送。它的 PLC 装置使用了独特的无触点、无极性输出和大电流、高电压输出电路，能促使 强电 柜的半导体化。 此外 PLC 的编程不仅可以使用梯形图语言，还可以使用 PASCAL 语言，便于用户自己开发软件。长春职业技术学院 第 7 页 共 28 页 7 数控系统 10、 11、 12 还充实了专用宏功能、自动计划功能、自动 刀具补偿 功能、 刀具寿命 管理、彩色图形显示 CRT 等。 1985 年 FANUC 公司又推出了数控系统 0，它的目标是体积小、价格代，适用于机电一体化的小型机床，因此它与
11、适用于中、大型的系统 10、 11、 12一起组成了这一时期的全新系列产品。在硬件组成以最少的元件数量发挥最高的效能为宗旨，采用了最新型高速高集 成度处理器，共有专用大规模集成电路芯片 6 种，其中 4 种为 低功耗 CMOS 专用大规模集成电路，专用的厚膜电路 3 种。三轴控制系统的主控制电路包括输入、输出接口、 PMC（ Programmable Machine Control）和 CRT 电路等都在一块大 型 印制电路板 上，与操作面板CRT 组成一体。系统 0 的主要特点有：彩色图形显示、会话菜单式编程、专用宏功能、多种语言（汉、德、法）显示、目录返回功能等。 FANUC 公司推出数控
12、系统 0 以来，得到了各国用户的高度评价 ，成为世界范围内用户最多的数控系统之一。 1987 年 FANUC 公司又成功研制出数控系统 15，被称之为划时代的 人工智能 型数控系统，它应用了 MMC（ Man Machine Control）、 CNC、 PMC 的 新概念 。系统 15 采用了高速度、高精度、高效率加工的数字 伺服 单元，数字主轴单元和纯 电子式 绝对位置检出器，还增加了 MAP(Manufacturing Automatic Protocol)、窗口功能等。 FANUC 公司是生产数控系统和 工业机器人 的著名厂家，该公司自 60 年代生产数控系统以来，已经开发出 40 多
13、种的系列产品。 FANUC 公司目前生产的数控装置有 F0、 F10/F11/F12、 F15、 F16、 F18 系列。 F00/F100/F110/F120/F150 系列 是在 F0/F10/F12/F15 的基础上加了 MMC功能，即 CNC、 PMC、 MMC 三位一体 的 CNC。 FANUC 公司数控系统的产品特点 （ 1） 结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。 （ 2） 采用专用 LSI， 以提高集成度、可靠性，减小体积和 降低成本 。 （ 3） 产品应用范围广。每一 CNC 装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。 （ 4） 不断采用新工艺、新技术。如
14、表面安装技术 SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。 长春职业技术学院 第 8 页 共 28 页 8 （ 5） CNC 装置体积减小，采用面板装配式、内装式 PMC（可编程机床控制器） （ 6） 在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能：插补功能：除直线、圆弧、螺旋线插补 外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、 指数函数 插补、样条插补等。 切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。 补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有 坡度 补偿 线性度补偿以及各 新的刀具补偿功能。 故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推
15、理软件，以 知识库 为根据查找故障原因。 （ 7） CNC 装置面向用户开放的功能。以用户特订宏程序、 MMC 等功能来实现。 （ 8） 支持多种语言显示。如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典 、挪威 、 丹麦语 等。 （ 9） 备有多种 外设 。如 FANUC PPR， FANUC FA Card， FANUC FLOPY CASSETE，FANUC PROGRAM FILE Mate 等。 （ 10） 已推出 MAP（制造自动化协议）接口，使 CNC 通过该接口 实现与上一级计算机通信。 （ 11） 现已形成多种版本。 FANUC 系统早期有 3 系列系统及 6 系列系统，现有 0
16、系列、 10/11/12 系列、 15、 16、 18、 21 系列等，而应用最广的是 FANUC 0 系列系统。 FANUC 系统的 0 系列型号划分及适用范围 0D 系列： 0 TD 用于车床 0 MD 用于铣床及小型加工中心 0 GCD 用于圆柱 磨床 0 GSD 用于 平面磨床 0 PD 用于 冲床 长春职业技术学院 第 9 页 共 28 页 9 0C 系统： 0 TC 用于 普通车床 、自动车床 0 MC 用于铣床、 钻床 、加工中心 0 GCC 用于内、外磨床 0 GSC 用于平面磨床 0 TTC 用于双刀架、 4 轴车床 POWER MATE 0：用于 2 轴小型车床 0i 系列
17、： 0i MA 用于加工中心、铣床 0i TA 用于车床，可控制 4 轴 16i 用于最大 8 轴， 6 轴联动 18i 用于最大 6 轴， 4 轴联动 160/18MC 用于加工中心、铣床、平面磨床 160/18TC 用于车床、磨床 160/18DMC 用于加工中心、铣床、平面磨床的开放式 CNC 系统 、 160/180TC 用于车床、圆柱磨床的开放式 CNC 系统 2.2 G 代码 长春职业技术学院 第 10 页 共 28 页 10 代码 分组 意义 格式 G00 01 快速进给、定位 G00 X Y Z- G01 直线插补 G01 X Y Z G02 圆弧插补 CW（ 顺时针 ） XY
18、 平面内的圆弧： ZX 平面的圆弧： YZ 平面的圆弧： G03 圆弧插补 CCW（逆时针） G04 00 暂停 G04 P|X 单位秒，增量状态单位毫秒，无参数状态表示停止 G15 17 取消 极坐标 指令 G15 取消极坐标方式 G16 极坐标指令 Gxx Gyy G16 开始极坐标指令 G00 IP_ 极坐标指令 Gxx：极坐标指令的平面选择（ G17， G18， G19） Gyy： G90 指定工件 坐标系 的零点为极坐标的 原点 G91 指定当前位置作为极坐标的原点 IP：指定 极坐标系 选择平面的轴地址及其值 第 1 轴：极坐标半径 第 2 轴：极角 G17 02 XY 平面 G17 选择 XY 平面； G18 选择 XZ 平面； G19 选择 YZ 平面。 G18 ZX 平面 G19 YZ 平面 G20 06 英制输入 G21 米制输入 G28 00 回归参考点 G28 X Y Z
