數(shù)控機(jī)床的組成、工作原理與結(jié)構(gòu)特點(正式版)

1、1、前言數(shù)控技術(shù)集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、 計算機(jī)技術(shù)、 成組技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、 傳感檢 測技術(shù) 、信息處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、液壓氣動技術(shù)、光機(jī)電技術(shù)于一體，是現(xiàn)代 先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)和核心。 把傳統(tǒng)制造業(yè)推進(jìn)到了信息化制造時代， 是現(xiàn)代工業(yè)實現(xiàn) 自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是一種知識密集型和資金密集型的技術(shù)。數(shù)控車 床己經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)的必需品。 隨著數(shù)控技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展及市場日益繁榮， 其競 爭也越來越激烈， 人們對數(shù)控車床選擇也有了更加廣闊的范圍， 對的數(shù)控機(jī)床技術(shù)的掌 握也越 來越 高。 本設(shè)計著 重對 MJ-520 型數(shù) 控車 床構(gòu) 造及性能做初 步了 解及 FANUC-0T

2、E 系統(tǒng)程序的編制及加工工藝的應(yīng)用做細(xì)致的介紹。數(shù)控加工是機(jī)械制造業(yè)中的先進(jìn)加工技術(shù)， 在生產(chǎn)企業(yè)中， 數(shù)控機(jī)床的使用越來越 廣泛。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床不僅在航空、造船、軍工等領(lǐng)域廣泛使用，而且 也進(jìn)入了汽車、機(jī)床等民用機(jī)械制造行業(yè)。目前，在機(jī)械制造行業(yè)中，單件小批量的生 產(chǎn)所占的比例越來越大， 機(jī)械產(chǎn)品的精度和質(zhì)量也在不斷的提高。 因此，數(shù)控機(jī)床被廣 泛使用。2、課題的現(xiàn)實意義 數(shù)控機(jī)床正在各行各業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。因此研究和設(shè)計數(shù)控機(jī)床有很強(qiáng)的現(xiàn) 實意義。微機(jī)控制技術(shù)正在發(fā)揮出巨大的優(yōu)越性。根據(jù)教學(xué)要求，結(jié)合自己的資料掌握狀況，選擇數(shù)控機(jī)床工藝編程及操作加工作 為畢業(yè)設(shè)計課題。畢業(yè)

3、設(shè)計是學(xué)生必須要經(jīng)歷的一個重要的實踐環(huán)節(jié)。通過本環(huán)節(jié)的鍛煉力爭能把以 前所學(xué)的知識融會貫通，從而達(dá)到溫故而知新的目的，提高解決實際工程課題的能力。3、數(shù)控編程的概念眾所周知，在普通機(jī)床上加工零件時， 一般是由工藝人員按照設(shè)計圖樣事先制定好 零件的加工工藝規(guī)程。 在工藝規(guī)程中制定出零件的加工工序、 切削用量、 機(jī)床的規(guī)格及 刀具夾具等內(nèi)容。操作人員按工藝規(guī)程的各個步驟操作機(jī)床， 加工出圖樣所給定的零件。 也就是說零件的加工過程是由人來完成的。例如開車、停車、改變主軸轉(zhuǎn)速、改變進(jìn)給 方向和速度、切削液的開、關(guān)等都是由工人手工操作的。再有凸輪控制的自動車床或由仿形機(jī)床加工零件時，雖然不需要人對它進(jìn)行

4、操作， 但必須根據(jù)零件的特點及工藝要求， 設(shè)計出凸輪的運動曲線或靠模， 由凸輪或靠?？刂?機(jī)床運動，最后加工出零件。在這個加工過程中，雖然避免了操作者直接操縱機(jī)床，但 每一個凸輪機(jī)構(gòu)或靠模， 只能加工一種零件。 當(dāng)改變加工零件時， 就要更換凸輪、 靠模。 因此，只能用于大批量、專業(yè)化生產(chǎn)中。數(shù)控機(jī)床和以上兩種機(jī)床是不一樣的。 它是按照事先便好的加工程序， 自動的對被 加工零件進(jìn)行加工。 我們把零件的加工工藝路線、 工業(yè)參數(shù)、刀具的運動軌跡、 位移量、 切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進(jìn)給量、背吃刀量等）以及輔助功能（換刀、主軸正傳、反轉(zhuǎn)、 切削液開、關(guān)等），按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程

5、序單，然后 輸入到數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)中， 從而指揮機(jī)床加工零件。 這種從零件圖的分析到制成控制介 質(zhì)的全部過程叫做數(shù)控程序的編制。從以上分析可以看出， 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于數(shù)控機(jī)床是按照程 序自動加工零件， 而普通機(jī)床要由人來操作， 我們只要改變控制機(jī)床動作的程序就可以 達(dá)到加工不同零件的目的。 因此，數(shù)控機(jī)床特別是用于加工小批量且行裝復(fù)雜、 要求精 度高的零件。從外觀看，數(shù)控機(jī)床都有CRT屏幕，我們可以從屏幕上看到加工程序、 各種工藝參 數(shù)等內(nèi)容。 從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看， 數(shù)控機(jī)床沒有變速箱， 它的主運動和進(jìn)給運動都是由直流或 交流無機(jī)變速伺服電動機(jī)來完成的。 另外， 數(shù)控機(jī)床一般都有工

6、件測量系統(tǒng)， 在加工過 程中，可以減少對工件進(jìn)行人工測量的次數(shù)。數(shù)字控制是用數(shù)字、 字母和其他控制字符進(jìn)行編程， 來實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動化的一種 形式。號碼，字母和符號是為特定的工作環(huán)境或工作而設(shè)定的一種適當(dāng)?shù)膬?nèi)編碼。 根據(jù) 程序指示的改變，機(jī)械的加工也隨之改變方式。更易改寫程序的優(yōu)越性使NC系統(tǒng)更適合加工微小體積的產(chǎn)品。 與更換生產(chǎn)設(shè)備相比， 通過編輯新的程序來實現(xiàn)產(chǎn)品的加工要 容易得多。4、數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理數(shù)控機(jī)床由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置（ CNC）、伺服驅(qū)動及位置 檢測、輔助控制裝置、機(jī)床本體等幾部分組成。數(shù)控機(jī)床的床體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動裝置、進(jìn)給傳動裝置、床

7、身、工作臺 以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機(jī)床在整體布 局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機(jī)構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機(jī)床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點。5、數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)有以下特點：5.1 、由于數(shù)控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機(jī)驅(qū)動，所以它的傳 動鏈短。不必使用掛輪、 光杠等傳動部件， 用伺服電動機(jī)直接與絲杠聯(lián)結(jié)帶動刀架運動。 伺服電動機(jī)絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。5.2 、多功能數(shù)控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動主軸，按控制指令作 無級變速， 主軸

8、之間不必用多級齒輪副來進(jìn)行變速。 為擴(kuò)大變速范圍， 現(xiàn)在一般還要通 過一級齒輪副， 以實現(xiàn)分段無級調(diào)速， 即使這樣， 床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得 多。數(shù)控車床的另一個結(jié)構(gòu)特點是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配， 以便適應(yīng)高精度的加工。5.3 、數(shù)控車床的第三個結(jié)構(gòu)特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。滾珠 絲杠副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機(jī)械部件之一， 滾珠絲杠兩端安裝的滾動軸承是專用鈾承， 它 的壓力角比常用的向心推力球輛承要大得多。 這種專用軸承配對安裝， 是選配的， 最好 在軸承出廠時就是成對的。5.4 、為了拖動輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動潤滑。5.5

9、 、由于數(shù)控機(jī)床的價格較高、控制系統(tǒng)的壽命較長，所以數(shù)控車床的滑動導(dǎo)軌 也要求耐磨性好。 數(shù)控車床一般采用鑲鋼導(dǎo)軌， 這樣機(jī)床精度保持的時間就比較長， 其 使用壽命也可延長許多。5.6 、數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密等特點，自動運轉(zhuǎn)時一般都處于 全封閉或半封閉狀態(tài)。5.7 、數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。6、數(shù)控機(jī)床選擇首先應(yīng)根據(jù)被加工工件的尺寸， 技術(shù)要求進(jìn)行工藝分析， 根據(jù)工件加工數(shù)量并考慮 工件加工各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，合理選用數(shù)控機(jī)床。若被加工件是圓柱形，圓錐形，各種 成型回轉(zhuǎn)表面，螺紋以及各種盤類工件并進(jìn)行鉆 、擴(kuò)、 鏜孔加工，可選用 MJ-520 數(shù) 控車床及FANUC-O

10、T系統(tǒng)。6.1、MJ-520數(shù)控車床 （FANUC-OTE系統(tǒng)）的組成及操作MJ-520數(shù)控車床由濟(jì)南第一機(jī)床廠生產(chǎn)，配置 FANUC-OTE系統(tǒng)，是一種全功能型的數(shù)控車床。MJ520型數(shù)控車床的外形圖7«4If陽躍殲餐2-時山枚i主鈾卡鬼 s-Mskfi&rn «r-比*會 > 嗎月図話護(hù)第咄一腎護(hù)陽対刀也株荷怕一曉框6.1.1、 主傳動系統(tǒng)宀旳兮 j沖數(shù)控車床主運動要求速度在一定范圍內(nèi)可調(diào)，有足夠的驅(qū)動功率，主軸回轉(zhuǎn)軸心線 的位置準(zhǔn)確穩(wěn)定，并有足夠的剛性與抗振性。6.1.2、進(jìn)給傳動系統(tǒng)數(shù)控車床進(jìn)給傳動系統(tǒng)是用數(shù)字控制 X、Z坐標(biāo)軸的直接對象，工件最后的尺

11、寸精 度和輪廓精度都直接受進(jìn)給運動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。為此，數(shù)控車床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)應(yīng)充分注意減少摩擦力，提高傳動精度和剛度，消除傳動間隙以及減少運動件的慣量等。為使全功能型數(shù)控車床進(jìn)給傳動系統(tǒng)要求高精度、快速響應(yīng)、低速大轉(zhuǎn)矩，一般采 用交、直流伺服進(jìn)給驅(qū)動裝置，通過滾珠絲杠螺母副帶動刀架移動。刀架的快速移動和 進(jìn)給移動為同一條傳動路線。6.1.3、自動回轉(zhuǎn)刀架數(shù)控車床的刀架是機(jī)床的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)直接影響機(jī)床的切削性能和工作效 率。回轉(zhuǎn)式刀架上回轉(zhuǎn)頭各刀座用于安裝或支持各種不同用途的刀具，通過回轉(zhuǎn)頭的旋轉(zhuǎn)、分度和定位，實現(xiàn)機(jī)床的自動換刀。回轉(zhuǎn)刀架分度準(zhǔn)確，定位可靠，重復(fù)定位精

12、度高，轉(zhuǎn)位速度快，夾緊性好，可以保證數(shù)控車床的高精度和高效率。按照回轉(zhuǎn)刀架的回轉(zhuǎn)軸相對于機(jī)床主軸的位置，可分為立式和臥式回轉(zhuǎn)刀架。6.2、MJ-520數(shù)控車床的主要功能6.2.1、主要用來加工軸類零件的內(nèi)外圓柱面、圓錐面、螺紋表面、成型回轉(zhuǎn)體表面。 對于盤類零件可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、鏜孔等加工。機(jī)床還可以完成車端面、切槽、 倒角等加工。6.2.2 、車床加工工件的毛坯多為圓棒料或鑄鍛件，加工余量較大，一個表面需要進(jìn)行 多次反復(fù)的加工。如果對每個加工循環(huán)都編寫若干個程序段就要大大增加編程的工作 量。因此，為了簡化編程，機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)中備有車外圓、車端面、車螺紋等不同形式 的循環(huán)功能。6.2.3

13、 、在一個程序段中可以采用絕對值編程，也可以采用增量值編程，還可以采用絕 對值編程與增量值編程的混合編程。6.2.4 、在數(shù)控車床的控制系統(tǒng)中，都有刀具的補(bǔ)償功能。刀具的補(bǔ)償功能為編程提供 了方便。在加工過程中，對刀具位置的變化、刀具幾何形狀的變化、刀尖的圓弧半徑， 編程人員可以按照工件的實際輪廓 編制程序，無需改變程序，只要將變化的尺寸或圓 弧半徑輸入到存儲器中，刀具便能自動補(bǔ)償。625、為了提高機(jī)床徑向尺寸加工精度，數(shù)控系統(tǒng) X向的脈沖當(dāng)量取Z向脈沖當(dāng)量的 一半。6.3 、機(jī)床的主要參數(shù)：允許最大工件回轉(zhuǎn)直徑500m最大切削直徑310m最大切削長度、4. r t - fcprt650m主軸

14、轉(zhuǎn)數(shù)范圍353500r/min （連續(xù)無級）其中恒扭距范圍35437 r/min其中恒功率范圍437 3500 r/min主軸通孔直徑80m拉管通孔直徑65m刀架有效行程X軸： 182 m Z 軸： 675 m快速移動速度X軸：10m/min Z 軸：15m/min安裝刀具數(shù)10把刀具規(guī)格車刀 25 mmX 25 mm；鏜刀 © 12 m選刀方式刀盤就近轉(zhuǎn)位分度時間單步： 0.8s； 180°： 2.2s尾座套筒直徑90m尾座套筒行程130m© 45 mm主軸交流伺服電動機(jī)連續(xù)11kW 30min超載15kW進(jìn)給交流伺服電動機(jī)X 軸:0.9kW;Z軸：1.8kW機(jī)

15、床外形尺寸（長X寬X高） 2995 mmx 1667 mmX 1796 mm6.4、數(shù)控系統(tǒng)的操作面板COflUfrr 8幵5審± 川！尊hA'MJ亦in* M IKETdLH I RBfr1ST.rtF STCr I m> mrlI圜rTttH 3UWJW i，MJ 520機(jī)床操作面板.A手冊悴罰黑斯佃$我曲厚1詢檢 L朋孵的葉丁M盤鮒甘刑t waitMiin豐記祜cm 13-hmm it序顯鋼艦殲更32-flftftniij止開吳khwhwiwf關(guān) 毎一宅戟助僥樓啊加一眾顯膺祇燈?i -J'r-rj, I a口TJJ徘館針I(yè)6.5、數(shù)控系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格：機(jī)

16、床配置的FANUC-0T系統(tǒng)的主要技術(shù)規(guī)格見表-1表一1 FANUC-0TE系統(tǒng)基本規(guī)格序號名稱規(guī)格1控制軸數(shù)X軸、Z軸，手動方式同時僅一軸2最小設(shè)定單位X軸、Z 軸 0.001 m0.0001in3最小移動單位X軸 0.0005 m0.00005inZ 軸 0.0010.0001in4最大編程尺寸± 9999.999 m± 9999.999in5定位執(zhí)行G00指令時機(jī)床快速運動并減速停止在終點6直線插補(bǔ)G017全象限圓弧插補(bǔ)G02（順圓）,G03（逆圓）8快速倍率L0W,2% ,50 % ,100 %9手搖輪連續(xù)進(jìn)給每次僅一軸10切削進(jìn)給率G98指令每分鐘進(jìn)給量（mm /

17、min ）G99指令每轉(zhuǎn)進(jìn)給量（mm /r）11進(jìn)給倍率從0150%范圍內(nèi)以10%遞增12自動加/減速快速移動時依比例加/減速,切削時依指數(shù)加/減速13暫停G04(0 9999.999s)14空運行空運行時為連續(xù)進(jìn)給15進(jìn)給保持在自動運行狀態(tài)下暫停X軸、Z軸進(jìn)給,按程序啟動按鈕可以恢復(fù)自動 運行16主軸速度命令主軸轉(zhuǎn)速由地址S和4位數(shù)字指令指定17刀具功能由地址T和2位數(shù)刀具編號+ 2位數(shù)刀具補(bǔ)償號組成18輔助功能由地址M和兩位數(shù)字組成，每個程序段只能指令一個M碼19坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)定G5020絕對值/增量值混合編 程絕對值編程和增量值編程可在同一程序段中使用21程序號O+ 4位數(shù)字（EIA標(biāo)準(zhǔn)），

18、:+ 4位數(shù)字（ISO標(biāo)準(zhǔn)）22序列號查找使用MDI和CRT查找程序中的順序號23程序號查找使用MDI和CRT查找0或（:）后面4位數(shù)字的程序號24讀出器/穿孔機(jī)接口PPF便攜式紙帶讀出器25紙帶讀出器250 字符 /s(50Hz),300 字符 /s(60Hz)26紙帶代碼EIA(RS-244A),ISO(R-4O)27程序跳段將機(jī)床上該功能開關(guān)置于“ ON位置時，跳過程序中帶“ /”的程序段28單步程序執(zhí)行使程序一段一段的執(zhí)行29程序保護(hù)存儲器內(nèi)的程序不能修改30工作程序的存儲和編輯80m/264ft31可寄存程序63個32緊急停止按下緊急停止按鈕，所有指令停止，機(jī)床也停止運動33機(jī)床鎖定

19、僅滑板不能移動34可編程控制器PMC-L型35顯示語言英文36環(huán)境條件環(huán)境溫度:運行045 C ;運輸和保管2060 C相對濕度：低于75%7、編程要點7.1、坐標(biāo)系的設(shè)定工件安裝在卡盤上，機(jī)床坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系一般是不重合的。為了便于編程，必須首先設(shè)定工作坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系不重合。1、機(jī)床坐標(biāo)系。MJ-50數(shù)控機(jī)床的機(jī)床坐標(biāo)系及機(jī)床參考點與機(jī)床原點的相對位置 如下圖。數(shù)控機(jī)床開機(jī)時，必須先確定機(jī)床參考點，只有機(jī)床參考點確定以后，車刀移動有依據(jù)，否則，不僅編程無基準(zhǔn)，還會發(fā)生碰撞事故。機(jī)床參考點的位置由設(shè)置在機(jī)床 X向.，Z向滑板上的擋塊通過行程開關(guān)來確定。當(dāng)?shù)?架返回機(jī)床參考點時，

20、裝在 X向和Z向滑板上的兩擋塊分別壓下對應(yīng)的開關(guān)，向數(shù)控系統(tǒng) 發(fā)出信號，停止滑板運動，即完成了返回機(jī)床參考點的操作。在機(jī)床通電之后，刀架返回 參考點之前，不論刀架處于什么位置，此時 CRT屏幕上顯示的X，Z坐標(biāo)值均為0。當(dāng)完成 了返回機(jī)床參考點的操作后，CRT屏幕上立即顯示出刀架中心在機(jī)床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值， 即建立機(jī)床坐標(biāo)系。機(jī)床參考點在以下三種情況下必須設(shè)定 ：（1）機(jī)床關(guān)機(jī)以后重新接通電源開關(guān)。（2）機(jī)床解除急停狀態(tài)。(3) 機(jī)床解除超程報警信號。在以上三種情況下，數(shù)控系統(tǒng)失去對機(jī)床參考點的記憶， 以此必須進(jìn)行返回機(jī)床參 考點的操作。2、工作坐標(biāo)系的設(shè)定。當(dāng)采用絕對值編程時，必須首先設(shè)定工

21、作坐標(biāo)系，該坐標(biāo) 系與機(jī)床坐標(biāo)系不重合。工作坐標(biāo)系是用于確定工件幾何圖形上各幾何要素的位置而建立的坐標(biāo)系，是在編程 時使用的，工作坐標(biāo)系的原點就是工作原點，是人為設(shè)置的。數(shù)控車床工作原點一般設(shè)在 主軸中心線與工件左端面或右端面的交點處。設(shè)定工件坐標(biāo)系就是以工件原點為坐標(biāo)原點，確定刀具起始點的坐標(biāo)值。工件坐標(biāo)系設(shè)定后，CRT屏幕上顯示的是車刀刀尖相對于工件原點的坐標(biāo)系。編程時，工件各尺寸的坐標(biāo)值是相對于工件原點而言的，因此，數(shù)控車床的工件原點又是程序原點。；也備糸工件原點設(shè)定在工件左端面的中心還是右端面的中心， 主要是考慮工件圖樣上的尺 寸能夠方便地?fù)Q算成坐標(biāo)值，以便與編程。車床刀架的換刀點是指

22、刀架轉(zhuǎn)位換刀時所在 的位置。換刀點是任意一點，可以和刀具起始點重合。它的設(shè)定原則是：刀架轉(zhuǎn)位時不 碰撞工件和機(jī)床上其他部件。換刀點的坐標(biāo)值一般用實測的方法來設(shè)定。8 FANUC系統(tǒng)編程及加工NC fNO Oft ooniKV IM n固 eh ni 口 ip jgi 圍F4 ；.：jr Ml1 ；1 1四A- 11 JOt.LLlii|；|叵）1_InKMSXMtT- WAS厲屋詵h：對“ft岀媲FANUC系統(tǒng)操作面板8.1、數(shù)控車床編程加工方案確定& 1.1確定加工方案的原則加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機(jī)床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi) 容。曰 在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加

23、工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置 千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案 時，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合 理，從而達(dá)到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的。制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠(yuǎn)，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀 路線最短以及特殊情況特殊處理。1.1先粗后精為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量， 在切削加工時，應(yīng)先安排粗加工工序， 在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性 要求。當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)行的半精加工和精加工。 其中，安排 半

24、精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時， 則可安排半 精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù) 加工而成。這時，加工刀具的進(jìn)退刀位置要考慮妥當(dāng)， 盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切 人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上 產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。1.2先近后遠(yuǎn)這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。 在一般情況下， 特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工， 離對刀點遠(yuǎn)的部位后加工，以 便縮短刀具移動距離，減少空行程

25、時間。對于車削加工，先近后遠(yuǎn)有利于保持毛坯件或 半成品件的剛性，改善其切削條件。1.3先內(nèi)后外對既要加工內(nèi)表面 （內(nèi)型、腔 ），又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通 常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔， 后加工外表面。這是因為控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難， 刀具剛性相應(yīng)較差，刀尖 （刃）的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑 較困難等。1.4 走刀路線最短 確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工 切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。走刀路線泛指刀具從對刀點 （或機(jī)床固定原點 ）開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加 工程序所經(jīng)過的路徑，包括切

26、削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。在保證加工質(zhì)量的前提下， 使加工程序具有最短的走刀路線， 不僅可以節(jié)省整個加 工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)滑動部件的磨損 等。優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外， 還應(yīng)善于分析， 必要時可輔以一些簡單 計算。上述原則并不是一成不變的， 對于某些特殊情況， 則需要采取靈活可變的方案。 如 有的工件就必須先精加工后粗加工， 才能保證其加工精度與質(zhì)量。 這些都有賴于編程者 實際加工經(jīng)驗的不斷積累與學(xué)習(xí)。8.2、加工路線與加工余量的關(guān)系在數(shù)控車床還未達(dá)到普及使用的條件下， 一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量， 特別是含 有鍛、鑄硬皮

27、層的余量安排在普通車床上加工。 如必須用數(shù)控車床加工時， 則要注意程 序的靈活安排。 安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。 對大余量毛坯 進(jìn)行階梯切削時的加工路線。8.3、車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速 數(shù)控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每轉(zhuǎn)一周 時，刀具沿主進(jìn)給軸 （ 多為 Z 軸）方向位移一個螺距即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù)控車床加 工螺紋時，會受到以下幾方面的影響：8.3.1、螺紋加工程序段中指令的螺距（導(dǎo)程）值，相當(dāng)于以進(jìn)給量（mm/r）表示的進(jìn) 給速度F，如果將機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，其換算后的進(jìn)給速度（mm/min）則必定大大 超過正常值；8.3.2、刀

28、具在其位移的始 /終，都將受到伺服驅(qū)動系統(tǒng)升 /降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運 算速度的約束，由于升 /降頻特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進(jìn)給運動產(chǎn)生 出的“超前”和“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙的螺距不符合要求；8. 3.3、車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈沖 發(fā)生器 （編碼器 ）。當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過高， 通過編碼器發(fā)出的定位脈沖 （即主軸每轉(zhuǎn)一周 時所發(fā)出的一個基準(zhǔn)脈沖信號 ）將可能因“過沖”（特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時 ）而導(dǎo) 致工件螺紋產(chǎn)生亂扣。因此，車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下幾個原則：1. 在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速；2當(dāng)

29、螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長度 S 1和切出長度S2考慮比較充裕，即螺紋進(jìn)給 距離超過圖樣上規(guī)定螺紋的長度較大時，可選擇適當(dāng)高一些的主軸轉(zhuǎn)速；3. 當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機(jī)床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)速時， 則可選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速；4. 通常情況下，車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速（n螺）應(yīng)按其機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定的計 算式進(jìn)行確定，其計算式多為：n螺wn允/L（r/min）式中n允一編碼器允許的最高 工作轉(zhuǎn)速（r/min）； L 工件螺紋的螺距（或?qū)С?，mm）。8.4、數(shù)控車床的編程特點8.4.1、在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標(biāo)注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量值 編程或二者混合編程。8.4.2、

30、由于被加工零件的徑向尺寸在圖樣上和測量時，都是以直徑值表示。所以 直徑方向用絕對值編程時，X以直徑值表示，用增量值編程時，以徑向?qū)嶋H位移量的二 倍值表示，并附上方向符號（正向可以省略）。8.4.3、為提高工件的徑向尺寸精度，X向的脈沖當(dāng)量取Z向的一半。8.4.4、 由于車削加工常用棒料或鍛料作為毛坯，加工余量較大，所以為簡化編程, 數(shù)控裝置常具備不同形式的固定循環(huán)，可進(jìn)行多次重復(fù)循環(huán)切削。8.4.5、編程時，常認(rèn)為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，因此為提高工件的加工精度，當(dāng)編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進(jìn)行補(bǔ)償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有

31、刀具半徑自動補(bǔ)償功能 （G41、G42）這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。 對不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能 的數(shù)控車床，編程時，需先計算補(bǔ)償量。表一02準(zhǔn)備功能序號代碼組別功能1G0001快速定位2G0101直線插補(bǔ)3G0201圓弧插補(bǔ)順時針4G0301圓弧插補(bǔ)逆時針5G0400暫停6G1000數(shù)據(jù)設(shè)定7G2006英制輸入8G2106米制輸入9G2508主軸速度波動檢測斷10G2608主軸速度波動檢測通1112G27G280000參考點返回檢查參考點返回13G3201螺紋切削14G4007取消刀尖半徑補(bǔ)償15G4107刀尖半徑左補(bǔ)償16G4207刀尖半徑右補(bǔ)償17G5000坐標(biāo)系設(shè)定，主軸最

32、大速度設(shè)定18G6500調(diào)用宏指令19G7000精車循環(huán)20G7100外圓粗車循環(huán)21G7200端面粗車循環(huán)22G7300固定形狀粗車循環(huán)23G7400端面鉆孔循環(huán)24G7500外圓車槽循環(huán)25G7600多頭螺紋循環(huán)26G9001外圓切削循環(huán)27G9201螺紋切削循環(huán)28G9401端面切削循環(huán)29G96主軸橫線速控制30G97取消主軸橫線速控制31G98每分鐘進(jìn)給32G99每轉(zhuǎn)進(jìn)給表一03輔助功能序號代碼功能1M00程序停止2M01選擇停止3M02程序結(jié)束4M03主軸正轉(zhuǎn)5M04主軸反轉(zhuǎn)6M05主軸停止7M08冷卻液開8M09冷卻液關(guān)9M23切削螺紋10M24切削螺紋不倒角11M25誤差檢測1

33、2M26誤差檢測取消13M30復(fù)位并返回程序開始14M98調(diào)用子程序15M99返回主程序9、零件工藝分析軸類工件的毛坯有鑄件，鍛件和圓棒料，最常見的是圓棒料。粗加工時，根據(jù)圖樣 尺寸，盡可能先將其車成階臺軸，再用適當(dāng)?shù)姆椒ūM快去除余量較大的部分 （如圓弧部 分，圓錐部分），并采取大切削深度，大走刀量，適當(dāng)?shù)那邢魉俣瓤焖偃コ嗔俊＞?余量應(yīng)視情況分別選取，一般有熱處理要求或較長的工件，余量應(yīng)在23mm若只是一次安裝，余量應(yīng)在 0.51mn之間。表一04切削用量加工內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速S進(jìn)給速度F（ mm/r）(r/mi n)(m/mi n)粗車28001500.25精車28001500.25切槽800

34、800.08切螺紋（牙深K=2.598）8001.2 0.2本設(shè)計所要加工的零件圖9.1、工藝毛坯為直徑60伽的棒料。該零件需要加工的有外圓、外槽、螺紋和圓弧，外形結(jié) 構(gòu)較復(fù)雜，圓弧連接較多，加工時注意刀具的選擇，分粗加工、精加工兩道工序完成加 工，夾緊方式采用通用三爪卡盤。根據(jù)零件的尺寸標(biāo)注特點及基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則，編程原點選擇零件右端點的中心。該工件的大外圓直徑56伽需要加工，所以采用預(yù)設(shè)工藝夾頭裝夾的方法，一夾一 頂車削工件。9.1.1、確定工件的裝夾方式及加工工藝路線以工件左端面及工藝夾頭為安裝基準(zhǔn)，夾于車床卡盤上，以零件的左端面中心為工件坐標(biāo)系原點。該工件加工工藝路線為：1、粗加工工藝路

35、線粗車外圓各部分，留精車余量。2、精加工工藝路線精車右端面 精車螺紋外圓 精車 © 26外圓 精車錐面 精車 © 36外 圓精車 R25圓弧精車 S© 50圓弧精車 R15圓弧精車© 34外圓 精車錐面精車© 56外圓。車M3CX 1.5螺紋。9.1.2、刀具選擇根據(jù)加工要求，選外圓粗、精車刀和螺紋車刀各一把。其中1號刀為外圓粗車刀。2號刀為外圓精車刀，3號刀為螺紋車刀。注意選擇換刀點以刀具不碰到工件為原 貝U。9.1.3、填寫加工工藝卡片 各工序所用刀具及切削用量見表加工工藝卡片機(jī)械加工工藝卡匸品名稱圖 U事件部件F I共頁材料種類材料成分毛

36、坯尺寸工 序工 種工 步工序內(nèi)容車 間設(shè)備工具夾具刃具量具1夾住毛坯外圓校正IIT-520EM1車端甌車平即可2鉆中2.5理中心鉆©2.5迦中心鉆2年端夾牢一端頂住n-520三爪，頂針1粗車外E創(chuàng)至聽至卡爪90度偏2粗車外畠§至宙53至端面10IM90度偏3粗車外I640至端面4510190度偏4:1G 32至端面2010190度偏5車外n 30$端加冊距離也4。外圓的90度偏3調(diào)質(zhì)4年夾齒卜E創(chuàng)58找正卡緊1車端面，車平即可145度偏刀2鉆<t>2.5 B型中心鉆25 B型中心鉆3精車56,上偏差6下偏差-0. 03距離9Q度直角刀4端面1COT5精車蟲西,上

37、偏差0下偏差-0425距離90度直角端面測6精車別距離端面2(0901度直角7 J切擊笳|臥稽保證5肚長度切刀8精切©26至36上偏差6下偏差-0哮901度直角斜面9*H弧面R15保證最小直徑為刃鳳刀及端面距離別關(guān)1匚鄧面R呆證與R15圓呱面過渡網(wǎng)刀11圓孤5。圓球與R25圓孤過轄網(wǎng)刀且與R15圓弧過渡I12精車圓祗衛(wèi)5與空50圓孤過渡且厠刀與空34上偏差0,下偏差0.Q3相切13精車空34 ±1翊下偏差-0.03切刀棵證長度為5冊14精車斜面45度偏刀©34上偏差0,下偏差043與56上偏差6下偽差-0.Q3in僧角疏45度45度偏刀in車螺紋1130*3/2噱

38、紋刀塞規(guī)9.2、加工程序N10M03T0101S400;N02G00 X60.0 Z10.0;N30G73P40 Q170I30.0K9.0 D7 U1.0 W1.0F0.15;粗車復(fù)合固定循環(huán)N40G00 X24.8；N50G01 Z1.0 F0.1；倒角起點N60X29.8 W-2.0；倒角N70Z-18.0；精車螺紋外圓N80X25.90 Z-20.0；倒角N90Z-25.0；精車© 26外圓N100X35.99 W-10.0；精車錐面N110W-10.0；精車© 36外圓N120G02 X21.0 W-23.05R25.0；精車R25圓弧N130G03 X21.15

39、 Z-99.42R25.0；精車 S© 50 圓弧N140G02 X33.99 Z-108.0R15.0；精車R15圓弧N150G01 W-5.0；精車 © 34 外圓N160X55.985 Z-156.0；精車錐面N170Z-165.0；精車© 56外圓N180G00 X100.0 Z50.0；退刀N190T0202 S800；換精車刀N200G70 P70 Q200；精車循環(huán)N210G00 X100.0 Z50.0M09；退刀N220T0303 S400；換螺紋車刀N230G00 X35.0 Z10.0；N240G92 X29.2 Z-22.0F1.5；加工螺

40、紋N250X28.7；N260X28.3；N270X28.05；N280G00 X100.0 Z100.0T0300；退刀N290M05；N300M30；程序結(jié)束并返回10、數(shù)控車床發(fā)展趨勢智能化數(shù)控系統(tǒng)10.1 、國內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng) 發(fā)展概況隨著計算機(jī)技術(shù)的高速 發(fā)展 ，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革， 各工業(yè)發(fā)達(dá)國家投 入巨資，對 現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行 研究 開發(fā)，提出了全新的制造模式。在 現(xiàn)代制造系統(tǒng)中， 數(shù)控技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)，它集微 電子、計算 機(jī)、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技 術(shù)于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成 化、智能化起著舉足輕重的作用。長期

41、以來，我國的數(shù)控系統(tǒng)為傳統(tǒng)的封閉式體系結(jié)構(gòu)，CNC只能作為非智能的機(jī)床運動控制器。在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統(tǒng)進(jìn)行編制。CAD/CAM和CNC之間沒有反饋控制環(huán)節(jié)，無法在現(xiàn)場環(huán)境下根據(jù)外部干擾和隨機(jī)因素實時 動態(tài)調(diào)整，更無法通過反饋控制環(huán)節(jié)隨機(jī)修正 CAD/CAM中的設(shè)定量，因而影響CNC勺工 作效率和產(chǎn)品加工質(zhì)量。由此可見，傳統(tǒng)CNC系統(tǒng)的這種固定程序控制模式和封閉式體 系結(jié)構(gòu)，限制了 CNC向多變量智能化控制發(fā)展。因此，已不適應(yīng)日益復(fù)雜的制造過程， 對數(shù)控技術(shù)實行變革勢在必行。10.2 、數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢10.2.1 、性能發(fā)展方向高速高精高效化 速度、精度和效

42、率是機(jī)械制造技術(shù)的關(guān)鍵性能指標(biāo)。 由于采用了 高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù) 字伺服系統(tǒng)， 同時采取了改善機(jī)床動態(tài)、 靜態(tài)特性等有效措施， 機(jī)床的高速高精高效化 已大大提高。柔性化 包含兩方面： 數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性， 數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計， 功能覆蓋 面大，可裁剪性強(qiáng)，便于滿足不同用戶的需求；群控系統(tǒng)的柔性，同一群控系統(tǒng)能依據(jù) 不同生產(chǎn)流程的要求， 使物料流和信息流自動進(jìn)行動態(tài)調(diào)整， 從而最大限度地發(fā)揮群控 系統(tǒng)的效能。工藝復(fù)合性和多軸化 以減少工序、輔助時間為主要目的的復(fù)合加工， 正朝著多軸、 多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的工藝復(fù)合化

43、是指工件在一臺機(jī)床上一次裝夾后， 通過自動換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭或轉(zhuǎn)臺等各種措施，完成多工序、多表面的復(fù)合加工。數(shù)控 技術(shù)軸，西門子 880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達(dá) 24 軸。10.2.2 、功能發(fā)展方向用戶界面圖形化 用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。 由于不同用戶對 界面的要求不同， 因而開發(fā)用戶界面的工作量極大， 用戶界面成為計算機(jī)軟件研制中最 困難的部分之一。當(dāng)前 INTERNE、T 虛擬現(xiàn)實、 科學(xué)計算可視化及多媒體等技術(shù)也對用 戶界面提出了更高要求。 圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用， 人們可以通過 窗口和菜單進(jìn)行操作， 便于藍(lán)圖編程和快速編程、 三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、 圖形模 擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。 轉(zhuǎn)科學(xué)計算 可視化 科學(xué)計算 可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù)， 使信息交流不 再局限于用文字和語言表達(dá)，而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息?？梢暬?術(shù)與虛擬環(huán)境技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步拓寬了 應(yīng)用 領(lǐng)域