數(shù)控機(jī)床的加工畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)控是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。 </p><p>　　對(duì)于現(xiàn)代制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件。而一般的普通機(jī)床根本無(wú)法滿足這個(gè)要求。就連仿形機(jī)床和組合機(jī)床也解決不了高精度與小批量這個(gè)矛盾。因此數(shù)控加工非常適合航空、航天、電力、交通和電子等

2、制造業(yè)的零件加工技術(shù)。 </p><p>　　本文主要講述了數(shù)控機(jī)床的加工對(duì)象，方法，刀具的選用，加工工藝及其維護(hù)，實(shí)例說(shuō)明。機(jī)床的故障分析及維修方法。淺析了數(shù)控技術(shù)和裝備的發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 數(shù)控系統(tǒng) 加工精度 機(jī)床零點(diǎn) 參考點(diǎn)</p><p>　　硬故障 5軸聯(lián)動(dòng)</p><p><b>　

3、　目 錄</b></p><p><b>　　第1章1</b></p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床1</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)4</p><p>　　第2章 數(shù)控加工與數(shù)控系統(tǒng)7</p><p>　　2.1 數(shù)控加工好處7</p&g

4、t;<p>　　2.2 衡量數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)、劣的主要指標(biāo)8</p><p>　　2.3 數(shù)控系統(tǒng)的基本程序9</p><p>　　2.4 CTX400車削中心數(shù)控加工與編程應(yīng)用10</p><p>　　2.5 數(shù)控系統(tǒng)的基本概念17</p><p>　　第3章 數(shù)控機(jī)床刀具選用20</p>

5、<p>　　3.1 數(shù)控機(jī)床刀具選用20</p><p>　　3.2 數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn)20</p><p>　　3.3 數(shù)控加工刀具的選擇21</p><p>　　3.4 加工過(guò)程中切削用量的確定23</p><p>　　第4章 數(shù)控車床編程加工工藝處理25</p><

6、p>　　4.1 數(shù)控編程的概念25</p><p>　　4.2 確定工件的加工部位和具體內(nèi)容27</p><p>　　4.3 確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具27</p><p>　　4.4 確定加工方案28</p><p>　　4.5 確定切削用量與進(jìn)給量31</p><p>　　第5

7、章 數(shù)控機(jī)床的故障分析34</p><p>　　5.1 NC系統(tǒng)故障34</p><p>　　5.1.2 軟故障35</p><p>　　5.2 伺服系統(tǒng)的故障36</p><p>　　5.3 外部故障38</p><p>　　第6章 數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢(shì)及對(duì)策41</p>

8、;<p>　　6.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)41</p><p>　　6.2 基于UG NX的非球面鏡片五軸數(shù)控編程技術(shù)43</p><p>　　6.3 智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì)51</p><p>　　6.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立52</p><p>　　6.5 對(duì)我國(guó)

9、數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計(jì)54</p><p>　　6.6 對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考56</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)58</b></p><p>　　第1章 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用與維護(hù)</p><p>　　1.1 數(shù)控機(jī)床</p><p>　　1.1.1

10、 數(shù)控加工的概念</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的工作原理就是將加工過(guò)程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開(kāi)與夾緊、進(jìn)刀與退刀、開(kāi)車與停車、自動(dòng)關(guān)停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過(guò)控制介質(zhì)（如穿孔紙帶或磁盤(pán)等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對(duì)輸入的信息進(jìn)行處理與運(yùn)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動(dòng)元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)

11、的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個(gè)內(nèi)容：</p><p>　　(1) 對(duì)圖紙進(jìn)行分析，確定需要數(shù)控加工的部分；</p><p>　　(2) 利用圖形軟件（如CAXA制造工程師）對(duì)需要數(shù)控加工的部分造型；</p><p>　　(3) 根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）；</p><p>

12、　　(4) 軌跡的仿真檢驗(yàn)；</p><p>　　(5) 生成G代碼；</p><p>　　(6) 傳給機(jī)床加工。</p><p>　　1.1.2 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)</p><p>　　(1) 具有高度柔性</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機(jī)床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，

13、不需要經(jīng)常調(diào)整機(jī)床。因此，數(shù)控機(jī)床適用于零件頻繁更換的場(chǎng)合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費(fèi)用。</p><p><b>　　(2) 加工精度高</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的加工精度，一般可達(dá)到0.005～0.1mm，數(shù)控機(jī)床是按數(shù)字信號(hào)形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，則機(jī)床移動(dòng)部件移動(dòng)一個(gè)脈沖當(dāng)量（

14、一般為0.001mm），而且機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床定位精度比較高。</p><p>　　(3) 加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠</p><p>　　加工同一批零件，在同一機(jī)床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p><b>　　(4) 生產(chǎn)率高

15、</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床可有效地減少零件的加工時(shí)間和輔助時(shí)間，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量的范圍大，允許機(jī)床進(jìn)行大切削量的強(qiáng)力切削，數(shù)控機(jī)床目前正進(jìn)入高速加工時(shí)代，數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快速移動(dòng)和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　(5) 改善勞動(dòng)條件</p><p>　　數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好

16、后，輸入程序并啟動(dòng)，機(jī)床就能自動(dòng)連續(xù)的進(jìn)行加工，直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測(cè)，零件的檢驗(yàn)等工作，勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低，機(jī)床操作者的勞動(dòng)趨于智力型工作。另外，機(jī)床一般是封閉式加工，即清潔，又安全。</p><p>　　(6) 利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的加工，可預(yù)先精確估計(jì)加工時(shí)間，所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理

17、。數(shù)控機(jī)床使用數(shù)字信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實(shí)現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，目前已與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.1.3 數(shù)控機(jī)床使用中應(yīng)注意的事項(xiàng)</p><p>　　使用數(shù)控機(jī)床之前，應(yīng)仔細(xì)閱讀機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)以及其他有關(guān)資料，以便正確操作使用機(jī)床，并注意以下幾點(diǎn)：</p><p>　　(1

18、) 機(jī)床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)機(jī)床專業(yè)知識(shí)的專業(yè)人員或經(jīng)過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機(jī)床；</p><p>　　(2) 非專業(yè)人員不得打開(kāi)電柜門(mén)，打開(kāi)電柜門(mén)前必須確認(rèn)已經(jīng)關(guān)掉了機(jī)床總電源開(kāi)關(guān)。只有專業(yè)維修人員才允許打開(kāi)電柜門(mén)，進(jìn)行通電檢修；</p><p>　　(3) 除一些供用戶使用并可以改動(dòng)的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改

19、，否則將給操作者帶來(lái)設(shè)備、工件、人身等傷害；</p><p>　　(4) 修改參數(shù)后，進(jìn)行第一次加工時(shí)，機(jī)床在不裝刀具和工件的情況下用機(jī)床鎖住、單程序段等方式進(jìn)行試運(yùn)行，確認(rèn)機(jī)床正常后再使用機(jī)床；</p><p>　　(5) 機(jī)床的PLC程序是機(jī)床制造商按機(jī)床需要設(shè)計(jì)的，不需要修改。不正確的修改，操作機(jī)床可能造成機(jī)床的損壞，甚至傷害操作者；</p><p>　　(6

20、) 建議機(jī)床連續(xù)運(yùn)行最多24小時(shí)，如果連續(xù)運(yùn)行時(shí)間太長(zhǎng)會(huì)影響電氣系統(tǒng)和部分機(jī)械器件的壽命，從而會(huì)影響機(jī)床的精度；</p><p>　　(7) 機(jī)床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴(yán)重的后果。</p><p>　　1.2 數(shù)控機(jī)床的維護(hù)</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心部件，因此，數(shù)控機(jī)床的維護(hù)主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護(hù)。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一

21、段較長(zhǎng)時(shí)間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機(jī)械部件更是如此，為了盡量地延長(zhǎng)元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行日常的維護(hù)。概括起來(lái)，要注意以下幾個(gè)方面。</p><p>　　1.2.1 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護(hù)的規(guī)章制度</p><p>　　根據(jù)各種部件特點(diǎn)，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理（如CNC系統(tǒng)的輸入／

22、輸出單元——光電閱讀機(jī)的清潔，檢查機(jī)械結(jié)構(gòu)部分是否潤(rùn)滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動(dòng)機(jī)電刷和換向器應(yīng)每月檢查一次）。</p><p>　　1.2.2 應(yīng)盡量少開(kāi)數(shù)控柜和強(qiáng)電柜的門(mén)</p><p>　　因?yàn)樵跈C(jī)加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的

23、用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負(fù)荷長(zhǎng)期工作，打開(kāi)數(shù)控柜的門(mén)來(lái)散熱，這是種絕不可取的方法，最終會(huì)導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進(jìn)行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開(kāi)啟柜門(mén)，更不允許在使用時(shí)敞開(kāi)柜門(mén)。</p><p>　　1.2.3 定時(shí)清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個(gè)冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)

24、視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過(guò)濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過(guò)濾網(wǎng)上灰塵積聚過(guò)多，需及時(shí)清理，否則將會(huì)引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高（一般不允許超過(guò)55℃），造成過(guò)熱報(bào)警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。</p><p>　　1.2.4 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓</p><p>　　FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，允許電網(wǎng)電壓在額定值的85%～110%的范圍內(nèi)波動(dòng)。如果超出此范圍，就會(huì)造成系統(tǒng)不

25、能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。</p><p>　　1.2.5 定期更換存儲(chǔ)器用電池</p><p>　　FANUC公司所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲(chǔ)器有兩種：</p><p>　　(1) 不需電池保持的磁泡存儲(chǔ)器。</p><p>　　(2) 需要用電池保持的CMOS RAM器件，為了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存儲(chǔ)的內(nèi)容，內(nèi)

26、部設(shè)有可充電電池維持電路，在數(shù)控系統(tǒng)通電時(shí)，由+5V電源經(jīng)一個(gè)二極管向CMOS RAM供電，并對(duì)可充電電池進(jìn)行充電；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)切斷電源時(shí)，則改為由電池供電來(lái)維持CMOS RAM內(nèi)的信息，在一般情況下，即使電池尚未失效，也應(yīng)每年更換一次電池，以便確保系統(tǒng)能正常工作。另外，一定要注意，電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進(jìn)行。</p><p>　　1.2.6 數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù)</p><p

27、>　　為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機(jī)床應(yīng)滿負(fù)荷使用，而不要長(zhǎng)期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期閑置不用時(shí)，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下兩點(diǎn)：</p><p>　　(1) 要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此，在機(jī)床鎖住不動(dòng)的情況下（即伺服電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)時(shí)），讓數(shù)控系統(tǒng)空運(yùn)行。利用電器元件本身的發(fā)熱來(lái)驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠，實(shí)踐證明，

28、在空氣濕度較大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個(gè)有效措施。</p><p>　　(2) 數(shù)控機(jī)床采用直流進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)和直流主軸伺服驅(qū)動(dòng)的，應(yīng)將電刷從直流電動(dòng)機(jī)中取出，以免由于化學(xué)腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺(tái)電動(dòng)機(jī)損壞. </p><p>　　第2章 數(shù)控加工與數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　2.1 數(shù)控加工好處 </p>

29、<p>　　數(shù)控是先進(jìn)制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。 </p><p>　　對(duì)于現(xiàn)代制造業(yè)，數(shù)控機(jī)床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件。而一般的普通機(jī)床根本無(wú)法滿足這個(gè)要求。就連仿形機(jī)床和組合機(jī)床也解決不了高精度與小批量這個(gè)矛盾。因此數(shù)控加工非常適合航空、航天、電力、交通和電子等制造業(yè)的零件加工技術(shù)。 </p><p>　　零件加工面臨的

30、一個(gè)主要問(wèn)題是產(chǎn)品的高精度、多樣性和批量小的矛盾。這就要求從機(jī)床到數(shù)控都需要柔性。CNC數(shù)控系統(tǒng)由于采用軟件控制，具有了很大的柔性。 </p><p>　　現(xiàn)代的數(shù)控機(jī)床其突出的優(yōu)點(diǎn)是可以進(jìn)行高精度加工和多樣化加工，完全可以取代其他的加工方法。由于數(shù)控機(jī)床是按照預(yù)定的程序自動(dòng)加工，加工過(guò)程不需要人工干預(yù)，加工精度還可以通過(guò)軟件進(jìn)行校正及補(bǔ)償，因此可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。特別對(duì)于多品種、少批量的零件

31、更是如此。 </p><p>　　另外采用數(shù)控機(jī)床可以提高生產(chǎn)率，一般可以提高生產(chǎn)效率2～3倍，對(duì)于某些復(fù)雜零件的加工精度，生產(chǎn)率可提高10幾倍，甚至更高。一些數(shù)控機(jī)床，具有多工序、自動(dòng)換刀裝置，因此可以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用，不但提高了生產(chǎn)效率，也能節(jié)省廠房面積。 </p><p>　　現(xiàn)在在我國(guó)市場(chǎng)使用較多的FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)就是一種高精度、全功能的數(shù)控系統(tǒng)。它具有較好的柔性，非常適合機(jī)

32、械零件的加工。 </p><p>　　2.2 衡量數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)、劣的主要指標(biāo)</p><p>　　可靠性 這些指標(biāo)中最重要的是可靠性?？煽啃缘闹笜?biāo)一般采用平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF 單位為小時(shí))。有的公司采用故障率(Failure rate 單位為次/月·臺(tái))。數(shù)控機(jī)床的無(wú)故障時(shí)間一般為500h，這就要求數(shù)控系統(tǒng)的無(wú)故障時(shí)間大于它?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的無(wú)故障時(shí)間可以達(dá)到5,000～

33、10,000 h，甚至更高，國(guó)外為10,000h以上。FANUC公司的FS-O系統(tǒng)的故障率為0.008次/月·臺(tái)。相當(dāng)于無(wú)故障時(shí)間為90,000h。 </p><p>　　功能首先要看數(shù)控系統(tǒng)的指令值范圍是否滿足機(jī)床的需要。這些指令值范圍包括：最小輸入增量、最小指令增量、最大編程尺寸、最大快移速度、進(jìn)給率范圍等。數(shù)控機(jī)床的分辨率與快速運(yùn)動(dòng)的速度以及加工速度范圍的指標(biāo)表示機(jī)床的基本要求，也是數(shù)控系統(tǒng)的基本

34、指標(biāo)。這些指標(biāo)與數(shù)控系統(tǒng)的檔次有關(guān)。分辨率表示系統(tǒng)的插補(bǔ)能力，而考慮整個(gè)指令范圍時(shí)，它還和伺服裝置的指標(biāo)有關(guān)。 </p><p>　　功能主要是否能滿足機(jī)床的要求。一般數(shù)控系統(tǒng)具有兩種功能，基本功能和選擇功能。前者是數(shù)控系統(tǒng)具有的功能，后者是用戶選擇時(shí)才提供的功能，每增加一個(gè)選項(xiàng)就要增加一定的價(jià)格。因此，為了提高數(shù)控機(jī)床的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的功能一定要根據(jù)需要，仔細(xì)選擇。數(shù)控系統(tǒng)的功能與數(shù)控系統(tǒng)的類別有關(guān)，例如，

35、數(shù)控車床與數(shù)控銑床的功能就不一樣，因此，對(duì)于不同類別的機(jī)床要選擇不同的系統(tǒng)功能。選擇功能時(shí)一定要根據(jù)數(shù)控機(jī)床的用途而定，不同檔次的系統(tǒng)功能也不同。片面地認(rèn)為功能越多越好的想法是不對(duì)的。在我國(guó)的加工車間，一般的數(shù)控機(jī)床用途比較專業(yè)化。因此，不必要選具有很多功能的系統(tǒng)，那樣將會(huì)增加購(gòu)買的價(jià)格。 </p><p><b>　　經(jīng)濟(jì)性。 </b></p><p>　　2.3

36、 數(shù)控系統(tǒng)的基本程序</p><p>　　一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有3種基本的插補(bǔ)功能，即定位(G00)、直線插補(bǔ)(G01)、圓弧插補(bǔ)(G02，G03)。把這3種插補(bǔ)的程序稱為基本程序(請(qǐng)見(jiàn)“數(shù)控系統(tǒng)的功能”)。 </p><p>　　G00、 GO1、 G02、 G03三種播補(bǔ)功能的程序舉出實(shí)例說(shuō)明 </p><p>　　例(1)定位插補(bǔ)：其程序?yàn)镚00 X25.0

37、Y 10.0；它的路徑如圖1。</p><p><b>　　圖1 G00示例</b></p><p>　　例(2)直線插補(bǔ)：其程序?yàn)?G91)G01 X200.0 Y100.0 F200.0；它的路徑如</p><p><b>　　圖 2。</b></p><p><b>　　圖2 G01

38、示例</b></p><p>　　例(3)圓弧插補(bǔ)：其程序?yàn)?①的圓?。?80°) G02 X60.0 Y20.0 R50.0 F300.0；它的路徑如圖3。 </p><p><b>　　圖3 G02示例</b></p><p>　　例(4)圓弧插補(bǔ)：其程序?yàn)?②的圓?。?80°) G02 X60.0 Y20.

39、0 R-50.0 F300.0；它的路徑如圖3。</p><p>　　2.4 CTX400車削中心數(shù)控加工與編程應(yīng)用</p><p>　　2.4.1 CTX400機(jī)床主體結(jié)構(gòu) </p><p>　　CTX400車削中心主要由床身、一體化主軸（主軸H）、卡盤(pán)夾持/夾緊裝置、Z軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)塔刀架、X軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)、尾架和復(fù)合滑座等部分組成。 </p>

40、<p>　　1. 機(jī)床技術(shù)參數(shù) </p><p>　　CTX400E車削中心主軸轉(zhuǎn)速范圍是25～5000 r/min，卡盤(pán)直徑為200 mm，C軸轉(zhuǎn)速為100 r/min，分度精度≤0.04°，X向快速移動(dòng)速度為20 m/min，Z向快速移動(dòng)速度為24m/min。機(jī)床配備12個(gè)刀位，刀柄為DIN69880標(biāo)準(zhǔn)30規(guī)格。最多可配備6把動(dòng)力刀，動(dòng)力刀最大直徑為Φ13，最高轉(zhuǎn)速為2500 r/min

41、。 </p><p>　　2. 機(jī)床的主要特點(diǎn) </p><p>　　CTX400E車削中心采用四軸三聯(lián)動(dòng)配置，線性軸X/Y/Z及旋轉(zhuǎn)C軸，C軸繞主軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)床除具備一般的車削功能外，還具備在零件的端面（G17）和外圓面（G19）上進(jìn)行銑加工的功能。 </p><p>　　3. 機(jī)床的操作界面 </p><p>　　操作界面分為６個(gè)菜單，如圖

42、1所示。 MACHINE菜單用于加工中操作者對(duì)機(jī)床的各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置；DIN PLUS菜單提供操作者手工編制程序的窗口；PARAMETER 菜單提供操作者對(duì)加工中刀具、卡盤(pán)、夾具和頂尖等進(jìn)行定義和更改的窗口；SIMULATION 菜單為仿真窗口，通過(guò)這個(gè)菜單，可以對(duì)加工程序進(jìn)行驗(yàn)證；SERVICE提供服務(wù)和維修的快捷方式；TURN PLUS 為自動(dòng)編程模塊。 </p><p>　　2.4.2 CTX400數(shù)控系

43、統(tǒng)簡(jiǎn)介 </p><p>　　CTX400配置HEIDENHAIN CNC PILOT 3190數(shù)控系統(tǒng)，運(yùn)行在Windows 95環(huán)境之下，采用“人機(jī)對(duì)話，圖形支持”方式進(jìn)行工作。 </p><p>　　1. 會(huì)話式編程方式 </p><p>　　編程僅需從菜單中選擇輸入加工材質(zhì)、零件毛坯、零件精加工形狀，在刀庫(kù)中選擇刀具，設(shè)定粗、精加工參數(shù)等，就可以自動(dòng)生成刀具

44、路徑。由于不必再直接編寫(xiě)各軸的控制指令，與普通的CNC相比較，即使沒(méi)有編程經(jīng)驗(yàn)的人員和不能自行確定切削條件的人員都可以在極短的時(shí)間內(nèi)完成程序的編制，因而大幅度縮短了加工準(zhǔn)備時(shí)間，提高了加工效率。</p><p>　　圖1 CTX400E操作界面</p><p>　　2. 刀具路徑模擬及檢查 </p><p>　　機(jī)床通過(guò)G17、G18、G19三個(gè)視窗對(duì)零件加工過(guò)程實(shí)

45、時(shí)顯示。通過(guò)刀具路徑檢查可以對(duì)加工過(guò)程的細(xì)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證，并對(duì)加工中出現(xiàn)的非正常狀況報(bào)警、提示，使程序的確認(rèn)變得簡(jiǎn)單化，試切時(shí)間大幅度降低。圖2為路徑模擬的三個(gè)不同的角度。</p><p>　　圖2 CTX400E仿真加工示意圖</p><p>　　3. 先進(jìn)的刀具壽命管理 </p><p>　　在刀具庫(kù)中，通過(guò)對(duì)每把刀具的加工負(fù)載和加工時(shí)間的記錄和模擬，能迅速判斷刀具

46、的磨損，適時(shí)提醒加工者更換刀具，對(duì)于加工零件的精度保證有積極的作用。 </p><p>　　4. 主軸負(fù)荷顯示 </p><p>　　對(duì)程序中每把刀具的主軸負(fù)荷和旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行記錄，并顯示在操作面板上，操作人員可根據(jù)主軸負(fù)荷情況對(duì)切削參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)分析，達(dá)到優(yōu)化切削參數(shù)的效果。 </p><p>　　5. CNC PILOT3190系統(tǒng)常用G代碼 </p>

47、<p>　　CTX400所配備的數(shù)控系統(tǒng)CNC PILOT3190。 </p><p>　　2.4.3 加工實(shí)例 </p><p>　　在車削中心上加工如圖3所示的零件，首先用程序語(yǔ)言段對(duì)車、銑加工外形特征進(jìn)行描述如下： </p><p>　　FERTIGTEIL [ FINISHED PART ] </p><p>　　N21

48、 G0 X0 Z0 </p><p>　　N22 G1 X66.813 </p><p>　　N23 G1 X66.15 Z-19 </p><p>　　N24 G1 X0 </p><p>　　N25 G0 Z0 </p><p>　　N27 STIRT_Y X80 Z0 C0 </p><p&g

49、t;　　N28 G308 P-5 </p><p>　　N29 G170 X3 Y0 </p><p>　　N30 G171 Y-22.804 </p><p>　　N31 G173 X3 Y22.804 R23 </p><p>　　N32 G171 X3 Y0 </p><p><b>　　N33 G30

50、9 </b></p><p>　　STIRT_Y X80 Z0 C180 </p><p>　　N36 G308 P-5 </p><p>　　N37 G170 X3 Y0 </p><p>　　N38 G171 Y-22.804 </p><p>　　N39 G172 X3 Y22.804 R23 <

51、;/p><p>　　N40 G171 X3 Y0 </p><p><b>　　N41 G309</b></p><p>　　圖3 加工零件示意圖</p><p>　　針對(duì)描述的零件進(jìn)行加工，先進(jìn)行車加工，然后采用動(dòng)力銑刀（直徑為10）加工零件端面上的兩處凹槽，系統(tǒng)自動(dòng)生成的G代碼如下： </p><p&

52、gt;　　BEARBEITUNG [ MACHINING ] </p><p>　　N44 G59 Z239.681 </p><p>　　N45 G26 S2000 </p><p>　　N46 G126 S1500 </p><p>　　N48 G14 Q1 </p><p><b>　　N49 T4 &

53、lt;/b></p><p>　　N50 G96 S300 G95 F0.25 M4 M108 </p><p>　　N51 G0 Z2 </p><p>　　N52 G0 X80 </p><p>　　N53 G82 X-0.8 Z0.1 K0.5 </p><p>　　N54 G0 Z0.1 </p&g

54、t;<p>　　N55 G82 X-0.8 Z0 K0.1 G95 F0.15 </p><p>　　N56 G0 X80 </p><p>　　N57 G0 Z100 </p><p>　　N58 M5 M109 </p><p>　　N59 G14 Q1 </p><p>　　N61 G14 Q1 &

55、lt;/p><p><b>　　N62 T4 </b></p><p>　　N63 G26 S1500 </p><p>　　N64 G96 S500 G95 F0.25 M4 </p><p>　　N65 G0 Z2 </p><p>　　N66 G0 X80 M108 </p>&l

56、t;p>　　N67 G810 NS21 NE23 P1 I0.2 K0.1 </p><p>　　N68 G890 NS21 NE23 G95 F0.2 </p><p>　　N69 G0 X100 </p><p>　　N70 G0 Z100 </p><p>　　N71 M5 M109 </p><p>　　

57、N72 G14 Q1　 </p><p>　　N74 G14 Q1 </p><p><b>　　N75 T3 </b></p><p>　　N76 G197 S1000G195 F0.15M103 </p><p><b>　　N77 G17 </b></p><p>&l

58、t;b>　　N78 M12 </b></p><p>　　N79 G00X0 Y0 </p><p>　　N80 G00Z5 </p><p>　　N81 G840 Q1 NS28 NE33 H0 R5.5 P-1 K10 </p><p>　　N82 G840 Q1 NS36 NE41 H0 R5.5 P-1 K10 &l

59、t;/p><p>　　N83 G0 X100 </p><p><b>　　N84 M13 </b></p><p>　　N85 M105 M109 </p><p>　　N86 G14 Q1 </p><p>　　ENDE [ END ]</p><p>　　2.5 數(shù)控

60、系統(tǒng)的基本概念 </p><p>　　2.5.1 機(jī)床零點(diǎn) </p><p>　　由機(jī)床制造商規(guī)定的機(jī)械原點(diǎn)。 </p><p>　　2.5.2 參考點(diǎn)</p><p>　　所謂“參考點(diǎn)”是沿著坐標(biāo)軸的一個(gè)固定點(diǎn)，它可以以機(jī)床坐標(biāo)原點(diǎn)為參考基準(zhǔn)。 </p><p>　　2.5.3 返回參考點(diǎn)</p&g

61、t;<p>　　定位到參考點(diǎn)的過(guò)程稱為返回參考點(diǎn)。由手動(dòng)操作返回參考點(diǎn)的過(guò)程稱為“手動(dòng)退回參考點(diǎn)”。而根據(jù)規(guī)定的G代碼自動(dòng)返回零點(diǎn)的過(guò)程稱為“自動(dòng)返回參考點(diǎn)”。 </p><p>　　圖4為一般手動(dòng)返回參考點(diǎn)的過(guò)程。在坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)附近設(shè)定一個(gè)減速點(diǎn)。</p><p>　　圖4 手動(dòng)退回參考點(diǎn)</p><p>　　自動(dòng)返回參考點(diǎn)由G28指令，在G28的

62、程序段中，存入了指令軸的中間點(diǎn)坐標(biāo)值。G28程序段的指令操作如下：①把指令的軸移向中間點(diǎn)定位(A點(diǎn)向B點(diǎn))。②從中間點(diǎn)向參考點(diǎn)定位(B點(diǎn)向R點(diǎn))。③如果不是機(jī)床鎖住狀態(tài)，返回參考點(diǎn)燈亮。在向參考點(diǎn)和中間點(diǎn)定位時(shí)，各軸用快速度移動(dòng)。該指令一般用以自動(dòng)換刀(ATC)。因此，執(zhí)行該指令時(shí)需要取消刀具半徑補(bǔ)償和刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償。 </p><p>　　返回參考點(diǎn)是制訂數(shù)控機(jī)床與數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)接的參考基準(zhǔn)。因此是非常重要的。 &l

63、t;/p><p>　　2.5.4 G29 指令的意義</p><p>　　圖5 自動(dòng)退回參考點(diǎn)的過(guò)程</p><p>　　G29是從參考點(diǎn)自動(dòng)返回的指令。它表明指定的軸經(jīng)過(guò)中間點(diǎn)向指定的位置定位的過(guò)程。通常在G28或G30(返回第2參考點(diǎn))之后使用。G29操作如圖5中的(4)和(5)；(4)被指定的軸，向G28或G30定義的中間點(diǎn)定位(R點(diǎn)向B點(diǎn))；(5)從中間點(diǎn)向

64、被指定的點(diǎn)定位(B點(diǎn)向C點(diǎn))；以快速的速度向中間、指定的點(diǎn)移動(dòng)。 </p><p>　　第3章 數(shù)控機(jī)床刀具選用</p><p>　　3.1 數(shù)控機(jī)床刀具選用</p><p>　　數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工

65、質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)成為可能，特別是DNC系統(tǒng)微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的聯(lián)接，使得設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃及編程的整個(gè)過(guò)程全部在計(jì)算機(jī)上完成，一般不需要輸出專門(mén)的工藝文件。 </p><p>　　目前，許多CAD/CAM軟件包都提供自動(dòng)編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問(wèn)題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動(dòng)生成

66、NC程序并傳輸至數(shù)控機(jī)床完成加工。 </p><p>　　因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機(jī)交互狀態(tài)下完成的，這與普通機(jī)床加工形成鮮明的對(duì)比，同時(shí)也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時(shí)充分考慮數(shù)控加工的特點(diǎn)，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 </p><p>　　3.2 數(shù)控加工常用刀具的種類及特點(diǎn) </p><p>　　數(shù)

67、控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速、高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機(jī)夾式聯(lián)接，機(jī)夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為 ：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶

68、瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機(jī)夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達(dá)到整個(gè)數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 </p><p>　　數(shù)控刀具與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：①剛性好（尤其

69、是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形?。虎诨Q性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間；⑤刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排除；⑥系列化、?biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 </p><p>　　3.3 數(shù)控加工刀具的選擇 </p><p>　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交互狀態(tài)下進(jìn)行的。應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力、工件材料的性能、加工工

70、序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 </p><p>　　選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時(shí)，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺(tái)、凹槽時(shí)，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時(shí)，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉

71、米銑刀；對(duì)一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤(pán)形銑刀。 </p><p>　　在進(jìn)行自由曲面(模具)加工時(shí)，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過(guò)切的前提下，無(wú)論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具

72、價(jià)格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來(lái)的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個(gè)加工成本大大降低。 </p><p>　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫(kù)上，按程序規(guī)定隨時(shí)進(jìn)行選刀和換刀動(dòng)作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴(kuò)、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機(jī)床主軸或刀庫(kù)上去。編程人員應(yīng)了解機(jī)床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時(shí)

73、確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國(guó)的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（3種規(guī)格）和錐柄（4種規(guī)格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。 </p><p>　　在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中，由于刀具的刃磨、測(cè)量和更換多為人工手動(dòng)進(jìn)行，占用輔助時(shí)間較長(zhǎng)，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進(jìn)行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應(yīng)分開(kāi)使用，即使是相

74、同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆 ；⑤先進(jìn)行曲面精加工，后進(jìn)行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 </p><p>　　3.4 加工過(guò)程中切削用量的確定 </p><p>　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本

75、。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè)，并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。具體要考慮以下幾個(gè)因素： </p><p>　?、偾邢魃疃萾。在機(jī)床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個(gè)有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。數(shù)控機(jī)床的精加工余量可略小于普通機(jī)床。②切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程中，一般L的取值范圍為：L

76、=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時(shí)，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時(shí)，v可選200m/min以上。④主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來(lái)選定。計(jì)算公式為：v=∏nd/1000。數(shù)控機(jī)

77、床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開(kāi)關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。⑤進(jìn)給速度vF。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來(lái)選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時(shí)，vF可選擇得大些。在加工過(guò)</p><p>　　隨著數(shù)控機(jī)床在生產(chǎn)實(shí)際中的廣泛應(yīng)用，量化生產(chǎn)線的形成，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問(wèn)題之一。在數(shù)控程序的編制過(guò)程中，要在人機(jī)交互狀態(tài)下即時(shí)選

78、擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和生產(chǎn)水平。 </p><p>　　第4章 數(shù)控車床編程加工工藝處理</p><p>　　4.1 數(shù)控編程的概念</p><p>　　在普通機(jī)床上加工零件時(shí)，一般是由工藝人員按照設(shè)計(jì)圖樣事先制訂好零件的

79、加工工藝規(guī)程。在工藝規(guī)程中制訂出零件的加工工序、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(gè)步驟操作機(jī)床，加工出圖樣給定的零件。也就是說(shuō)零件的加工過(guò)程是由人來(lái)完成。</p><p>　　在由凸輪控制的自動(dòng)機(jī)床或由仿形機(jī)床加工零件時(shí)，雖然不需要人對(duì)它進(jìn)行操作，但必須根據(jù)零件的特點(diǎn)及工藝要求，設(shè)計(jì)出凸輪的運(yùn)動(dòng)曲線或靠模，由凸輪、靠?？刂茩C(jī)床運(yùn)動(dòng)，最后加工出零件。在這個(gè)加工過(guò)程中，雖然避免了操作者直

80、接操縱機(jī)床，但每一個(gè)凸輪機(jī)構(gòu)或靠模，只能加工一種零件。當(dāng)改變被加工零件時(shí)，就要更換凸輪、靠模。因此，它只能用于大批量、專業(yè)化生產(chǎn)中。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床和以上兩種機(jī)床是不一樣的。它是按照事先編制好的加工程序，自動(dòng)地對(duì)被加工零件進(jìn)行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運(yùn)動(dòng)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、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開(kāi)、關(guān)等)，按照數(shù)控機(jī)床規(guī)定

81、的指令代碼及程序格式編寫(xiě)成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤(pán)、磁泡存儲(chǔ)器)，然后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，從而指揮機(jī)床加工零件。</p><p>　　這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過(guò)程叫數(shù)控程序的編制。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工零件的區(qū)別在于控機(jī)床是按照程序自動(dòng)加工零件，而普通機(jī)床要由人來(lái)操作，我們只要改變控制機(jī)床動(dòng)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

82、別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的零件。</p><p>　　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各種工藝參數(shù)等內(nèi)容。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來(lái)看，數(shù)控機(jī)床沒(méi)有變速箱，主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是由直流或交流無(wú)級(jí)變速伺服電動(dòng)機(jī)來(lái)完成另外，數(shù)控機(jī)床一般都有工件測(cè)量系統(tǒng)，在加工過(guò)程中，可以減工件進(jìn)行人工測(cè)量的次數(shù)。所以數(shù)控機(jī)床在各行各業(yè)中的使用將來(lái)越普及。</p><p>　　由于數(shù)控機(jī)

83、床要按照程序來(lái)加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數(shù)控裝置中來(lái)指揮機(jī)床工作。程序的輸入是通過(guò)控制介質(zhì)來(lái)的。具體的方法有多種，如穿孔紙帶、數(shù)據(jù)磁帶、軟磁盤(pán)及手動(dòng)輸入即MDI。</p><p>　　1、穿孔紙帶：它是把數(shù)控程序按一定的規(guī)則制成穿孔紙帶，數(shù)控機(jī)床通過(guò)紙帶閱讀裝置識(shí)別信號(hào)，進(jìn)行控制、運(yùn)算與輸出，達(dá)到對(duì)機(jī)床的控制。</p><p>　　2、數(shù)據(jù)磁帶：這種方法是將編制好的程序錄制在

84、數(shù)據(jù)磁帶上，在加工零件時(shí)，再將程序從數(shù)據(jù)磁帶上讀出來(lái)，從而控制機(jī)床動(dòng)作。</p><p>　　3、軟磁盤(pán)：編程人員在計(jì)算機(jī)上使用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行編程，然后把計(jì)算機(jī)與數(shù)控機(jī)床上的RS—232標(biāo)準(zhǔn)串行接口連接起來(lái)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與機(jī)床之間的通信。這是通過(guò)通信方式，把加工指令直接送入數(shù)控系統(tǒng)，指揮機(jī)床進(jìn)行加工，提高了系統(tǒng)的可靠性和信息傳遞效率。</p><p>　　4、MDI：MDI即手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方

85、式。它是利用數(shù)控機(jī)床操作面板上的鍵盤(pán)，將編好的程序直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，并可以通過(guò)顯示器顯示有關(guān)內(nèi)容。MDI的特點(diǎn)是輸入簡(jiǎn)單，檢驗(yàn)與校核、修改方便，適用于形狀簡(jiǎn)單、程序不長(zhǎng)的零件。</p><p>　　4.2 確定工件的加工部位和具體內(nèi)容 </p><p>　　確定被加工工件需在本機(jī)床上完成的工序內(nèi)容及其與前后工序的聯(lián)系。 </p><p>　　·工件

86、在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量等。 </p><p>　　·前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔等。 </p><p>　　·本工序要加工的部位和具體內(nèi)容。 </p><p>　　·為了便于編制工藝及程序，應(yīng)繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。 </p&g

87、t;<p>　　4.3 確定工件的裝夾方式與設(shè)計(jì)夾具 </p><p>　　根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準(zhǔn)和夾緊要求，選用或設(shè)計(jì)夾具。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤(pán)夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動(dòng)力卡盤(pán)，因它在生產(chǎn)廠已通過(guò)了嚴(yán)格的平衡，具有高轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速可達(dá)4000~6000r/min)、高夾緊力(最大推拉力為2000~8

88、000N)、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機(jī)配制，可獲得理想的夾持精度。通過(guò)調(diào)整油缸壓力，可改變卡盤(pán)夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時(shí)，可采用液壓自動(dòng)定心中心架，定心精度可達(dá)0.03mm。 </p><p>　　4.4 確定加工方案 </p><p>

89、;　　4.4.1 確定加工方案的原則 </p><p>　　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。 </p><p>　　在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，由于加工對(duì)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(duì)具體零件制定加工方案時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從

90、而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。 </p><p>　　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。 </p><p><b>　　a. 先粗后精 </b></p><p>　　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(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的

91、加工余量去掉，同時(shí)盡量滿足精加工的余量均勻性要求。 </p><p>　　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(shí)，則可安排半精加工作為過(guò)渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 </p><p>　　在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時(shí)，加工刀具的

92、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。 </p><p><b>　　b. 先近后遠(yuǎn) </b></p><p>　　這里所說(shuō)的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對(duì)于對(duì)刀點(diǎn)的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時(shí)，通常安排離對(duì)刀點(diǎn)近的部位先加工，離

93、對(duì)刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短刀具移動(dòng)距離，減少空行程時(shí)間。對(duì)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。 </p><p><b>　　c. 先內(nèi)后外 </b></p><p>　　對(duì)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(shí)，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?yàn)榭刂苾?nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性

94、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。 </p><p>　　d. 走刀路線最短 </p><p>　　確定走刀路線的工作重點(diǎn)，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(guò)程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。 </p><p>　　走刀路線泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)(或機(jī)床固定原點(diǎn))開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工

95、程序所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。 </p><p>　　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(gè)加工過(guò)程的執(zhí)行時(shí)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(dòng)部件的磨損等。 </p><p>　　優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還應(yīng)善于分析，必要時(shí)可輔以一些簡(jiǎn)單計(jì)算。 </p><p>　　

96、上述原則并不是一成不變的，對(duì)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(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。 </p><p>　　4.4.2 加工路線與加工余量的關(guān)系 </p><p>　　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(guò)多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控

97、車床加工時(shí)，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^(guò)多的部位先作一定的切削加工。 </p><p>　　1) 對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線 </p><p>　　2) 分層切削時(shí)刀具的終止位置 </p><p>　　3) 車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速 </p><p>　　數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，因其傳動(dòng)鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每

98、轉(zhuǎn)一周時(shí)，刀具沿主進(jìn)給軸(多為Z軸)方向位移一個(gè)螺距即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù)控車床加工螺紋時(shí)，會(huì)受到以下幾方面的影響： </p><p>　　a) 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(guò)高，其換算后的進(jìn)給速度(mm/min)則必定大大超過(guò)正常值； </p><p>　　b) 刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)升/

99、降頻率和數(shù)控裝置插補(bǔ)運(yùn)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(yùn)動(dòng)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； </p><p>　　c) 車削螺紋必須通過(guò)主軸的同步運(yùn)行功能而實(shí)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(guò)高，通過(guò)編碼器發(fā)出的定位脈沖(即主軸每轉(zhuǎn)一周時(shí)所發(fā)出的一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號(hào))將可能因“過(guò)沖”(特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時(shí))而導(dǎo)致工件螺

100、紋產(chǎn)生亂扣。 </p><p>　　因此，車螺紋時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則： </p><p>　　a) 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； </p><p>　　b) 當(dāng)螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長(zhǎng)度d1和切出長(zhǎng)度d2(如圖所示)考慮比較充裕，即螺紋進(jìn)給距離超過(guò)圖樣上規(guī)定螺紋的長(zhǎng)度較大時(shí)，可選擇適當(dāng)高一些的主軸轉(zhuǎn)速； </p>

101、;<p>　　c) 當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過(guò)機(jī)床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)速時(shí)，則可選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速； </p><p>　　d) 通常情況下，車螺紋時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速(n螺)應(yīng)按其機(jī)床或數(shù)控系統(tǒng)說(shuō)明書(shū)中規(guī)定的計(jì)算式進(jìn)行確定，其計(jì)算式多為： </p><p>　　n螺≤n允/L(r/min) </p><p>　　式中：n允——編碼器允許的最高工作轉(zhuǎn)

102、速(r/min)； </p><p>　　L——工件螺紋的螺距(或?qū)С?，mm)。 </p><p>　　4.5 確定切削用量與進(jìn)給量 </p><p>　　在編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時(shí)，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機(jī)械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。影響切削條件的因素有：機(jī)床、工具、刀具及

103、工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機(jī)床的壽命。 </p><p>　　上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率為主要因素。 </p><p>　　切削速度快慢直接影響切削效率。若切削速度過(guò)小，則切削時(shí)間會(huì)加長(zhǎng)，刀具無(wú)法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時(shí)間，

104、但是刀具容易產(chǎn)生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來(lái)有： </p><p>　　1) 刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到50m/min，碳化物刀具耐高溫切削速度可達(dá)100m/min以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達(dá)1000m/min。 </p><p>　　2) 工件材料。工件材料硬度高低會(huì)影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料

105、時(shí)切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時(shí)，切削速度可以提高。 </p><p>　　3) 刀具壽命。刀具使用時(shí)間(壽命)要求長(zhǎng)，則應(yīng)采用較低的切削速度。反之，可采用較高的切削速度。 </p><p>　　4) 切削深度與進(jìn)刀量。切削深度與進(jìn)刀量大，切削抗力也大，切削熱會(huì)增加，故切削速度應(yīng)降低。 </p><p>　　5) 刀具的形狀。刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度

106、都會(huì)影響切削速度的選取。 </p><p>　　6) 冷卻液使用。機(jī)床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速度。 </p><p>　　上述影響切削速度的諸因素中，刀具材質(zhì)的影響最為主要。 </p><p>　　切削深度主要受機(jī)床剛度的制約，在機(jī)床剛度允許的情況下，切削深度應(yīng)盡可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。這樣可以減少

107、走刀次數(shù)。 </p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)機(jī)床和刀具允許的切削速度來(lái)確定?？梢杂糜?jì)算法或查表法來(lái)選取。 </p><p>　　進(jìn)給量f(mm/r)或進(jìn)給速度F(mm/min)要根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來(lái)選。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給驅(qū)動(dòng)及數(shù)控系統(tǒng)的限制。 </p><p>　　編程員在選取切削用量時(shí)，一定要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)的要求和刀具耐用

108、度，選擇適合機(jī)床特點(diǎn)及刀具最佳耐用度的切削用量。當(dāng)然也可以憑經(jīng)驗(yàn)，采用類比法去確定切削用量。不管用什么方法選取切削用量，都要保證刀具的耐用度能完成一個(gè)零件的加工，或保證刀具耐用度不低于一個(gè)工作班次，最小也不能低于半個(gè)班次的時(shí)間。 </p><p>　　第5章 數(shù)控機(jī)床的故障分析</p><p>　　目前，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產(chǎn)效率高，具有很多的優(yōu)點(diǎn)。但

109、由于技術(shù)越來(lái)越先進(jìn)、復(fù)雜，對(duì)維修人員的素質(zhì)要求很高，要求他們具有較深的專業(yè)知識(shí)和豐富的維修經(jīng)驗(yàn)，在數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)故障才能及時(shí)排除。下面結(jié)合一些典型的實(shí)例，對(duì)數(shù)控機(jī)床的故障進(jìn)行系統(tǒng)分析。</p><p>　　5.1 NC系統(tǒng)故障</p><p>　　5.1.1 硬件故障</p><p>　　有時(shí)由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，使機(jī)床停機(jī)。對(duì)于這類故障的診斷，首先必須

110、了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進(jìn)行分析，在有條件的情況下利用交換法準(zhǔn)確定位故障點(diǎn)。</p><p>　　例一、一臺(tái)采用德國(guó)西門(mén)子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機(jī)床，其PLC采用S5─130W／B，一次發(fā)生故障，通過(guò)NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過(guò)對(duì)NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析，我們認(rèn)為PLC的主板有問(wèn)題，與另一臺(tái)機(jī)床的

111、主板對(duì)換后，進(jìn)一步確定為PLC主板的問(wèn)題。經(jīng)專業(yè)廠家維修，故障被排除。</p><p>　　例二、另一臺(tái)機(jī)床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數(shù)控系統(tǒng)，其加工程序程序號(hào)輸入不進(jìn)去，自動(dòng)加工無(wú)法進(jìn)行。經(jīng)確認(rèn)為NC系統(tǒng)存儲(chǔ)器板出現(xiàn)問(wèn)題，維修后，故障消除。</p><p>　　例三、一臺(tái)采用德國(guó)HEIDENHAIN公司TNC 155的數(shù)控銑床，一次發(fā)生故障，工作時(shí)系統(tǒng)經(jīng)常死機(jī)，停電時(shí)經(jīng)

112、常丟失機(jī)床參數(shù)和程序。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形，經(jīng)校直固定后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，再也沒(méi)有出現(xiàn)類似故障。</p><p>　　5.1.2 軟故障</p><p>　　數(shù)控機(jī)床有些故障是由于NC系統(tǒng)機(jī)床參數(shù)引起的，有時(shí)因設(shè)置不當(dāng)，有時(shí)因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調(diào)整好參數(shù)，就會(huì)自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)，這類故障有時(shí)必須采取強(qiáng)行啟動(dòng)的方法恢復(fù)系統(tǒng)