數(shù)控車削編程與操作實(shí)例.doc

重慶三峽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目數(shù)控車削編程與操作實(shí)例專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化年級(jí)2006級(jí)學(xué)生學(xué)號(hào)200615140159學(xué)生姓名李四平指導(dǎo)教師葛衛(wèi)國職稱副教授完成畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間2009年12月目錄第一章緒論1第二章數(shù)控車床的基礎(chǔ)知識(shí)22.1數(shù)控車床的構(gòu)成與工作原理22.2數(shù)控車床的工作過程32.3數(shù)控車床的主要特點(diǎn)4第三章數(shù)控車床程序編制63.1數(shù)控車床的編程基礎(chǔ)63.2數(shù)控編程的工藝基礎(chǔ)113.3數(shù)控車床編程中的數(shù)字計(jì)算12第四章數(shù)控車床的操作過程144.1數(shù)控車削工藝性分析144.2數(shù)控車削加工順序214.3數(shù)控車削零件加工基本操作22第五章典型零件的加工應(yīng)用實(shí)例255.1數(shù)控車床加工實(shí)例外圓加工255.2數(shù)控車床加工實(shí)例-螺紋車削加工275.3數(shù)控車床加工實(shí)例-綜合型零件29第六章數(shù)控車削加工應(yīng)用綜述336.1提高車削集合精度的數(shù)控修正加工336.2數(shù)控加工中G指令的使用技巧346.3應(yīng)用數(shù)控系統(tǒng)的簡寫補(bǔ)償功能的探討356.4刀具集合參數(shù)對數(shù)控車削加工尺寸精度的影響及應(yīng)采取的措施35總結(jié)37參考文獻(xiàn)38致謝語39翻譯40數(shù)控車削編程與操作實(shí)例李四平重慶三峽學(xué)院應(yīng)用技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)2006級(jí)重慶萬州404000摘要數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動(dòng)化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要的作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有著大量的應(yīng)用。由于生產(chǎn)實(shí)際的強(qiáng)烈需求，國內(nèi)外都對數(shù)控編程及操作技術(shù)進(jìn)行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。本文主要介紹了數(shù)控車削編程與操作實(shí)例的一些基本知識(shí)、基本功能、基本方法，數(shù)控車床的加工特點(diǎn)，夾具的使用，加工工藝范圍的確定以及數(shù)控車削工藝分析，數(shù)控車床零件加工基本操作。并且結(jié)合實(shí)例中具體零件的工藝分析、編程、操作進(jìn)行較全面的剖析，模擬仿真軟件進(jìn)行驗(yàn)證，以探索它們之間的聯(lián)系，讓我們更好地了解、掌握這些知識(shí)。關(guān)鍵詞：數(shù)控車床編程操作設(shè)計(jì)模擬仿真2010屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文第1頁共41頁第一章緒論隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對機(jī)械產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，同時(shí)隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費(fèi)品的高速增長，機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短。傳統(tǒng)的加工設(shè)備和制造方法已難以適應(yīng)這種多樣化、柔性化、高效和高質(zhì)量復(fù)雜零件加工要求。因此就產(chǎn)生了高效率、高精度和高自動(dòng)化的機(jī)械產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控機(jī)床。數(shù)控車床是整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。通過數(shù)控車床的編程與操作可以自動(dòng)地完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧或非圓弧曲線輪廓面、螺紋和端面等工序的切削加工。隨著國內(nèi)數(shù)控機(jī)床用量的劇增，急需培養(yǎng)一大批各種層次的數(shù)控人才，特別是應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才及能熟練操作數(shù)控設(shè)備的技能人才。本課題以數(shù)控零件加工的編程與操作為主要內(nèi)容，重點(diǎn)掌握程序的編制與操作、模擬仿真軟件以及工藝的分析。難點(diǎn)是模擬的零件到實(shí)際的車間去加工要滿足工藝和精度的要求，并作出合格的產(chǎn)品。從此典型零件中能讓我們對所學(xué)書本知識(shí)達(dá)到鞏固與加強(qiáng)的目的，對數(shù)控零件的加工有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。李四平：數(shù)控車削編程與操作實(shí)例第2頁共40頁第二章數(shù)控車床的基礎(chǔ)知識(shí)2.1數(shù)控車床的構(gòu)成與工作原理2.1.1數(shù)控車床的構(gòu)成雖然數(shù)控車床種類較多，但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成。圖2-1-1是數(shù)控車床的基本組成方框圖。圖2-1-11.車床主體除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床外，目前大部分?jǐn)?shù)控車床均已通過專門設(shè)計(jì)并定型生產(chǎn)。車床床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)。床身部分最關(guān)鍵的部位是導(dǎo)軌，導(dǎo)軌一般要經(jīng)過二次時(shí)效、中頻淬火和精密磨削后才能使用。常用的導(dǎo)軌形式有滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和直線導(dǎo)軌。導(dǎo)軌是關(guān)系到機(jī)床精度和穩(wěn)定性的部件。1)主軸與主軸箱（a）主軸數(shù)控車床主軸的回轉(zhuǎn)精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、回轉(zhuǎn)速度影響到加工的效率；其同步運(yùn)行、自動(dòng)變速及定向準(zhǔn)停等要求，影響到車床的自動(dòng)化程度。（b）主軸箱具有有級(jí)自動(dòng)調(diào)速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內(nèi)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)大大簡化；具有無級(jí)自動(dòng)調(diào)速(包括定向準(zhǔn)停)的數(shù)控車床，數(shù)控車床的導(dǎo)軌是保證進(jìn)給運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進(jìn)給時(shí)的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。2）機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動(dòng)等機(jī)構(gòu)外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動(dòng)鏈的基礎(chǔ)上，作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進(jìn)給箱、溜板箱及其絕大部分傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，而僅保留了縱、橫進(jìn)給的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)至絲杠間增設(shè)了(少數(shù)車床未增設(shè))可消除其側(cè)隙的齒輪副。（a）螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所輸出的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成刀架在縱、橫方向上直線運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副。構(gòu)成螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的部件，一般為滾珠絲杠副，如圖2-1-2滾珠絲杠副1一螺母2一絲杠3一滾珠4一滾珠循環(huán)裝置2010屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文第3頁共41頁圖2-1-2滾珠絲杠副的摩擦阻力小，可消除軸向間隙及預(yù)緊，故傳動(dòng)效率及精度高，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，動(dòng)作靈敏。但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造技術(shù)要求較高，所以成本也較高。另外，自行調(diào)整其間隙大小時(shí)，難度亦較大。(b)齒輪副在較多數(shù)控車床的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中，其驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與進(jìn)給絲杠間設(shè)置有一個(gè)簡單的齒輪箱（架）。齒輪副的主要作用是，保證車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的脈沖當(dāng)量符合要求，避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動(dòng)對驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的不利影響。3)自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)刀架除了車削中心采用隨機(jī)換刀(帶刀庫)的自動(dòng)換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架。4)檢測反饋裝置檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對加工精度、生產(chǎn)效率和自動(dòng)化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類，其中工件尺寸檢測裝置又分為機(jī)內(nèi)尺寸檢測裝置和機(jī)外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。5）對刀裝置除了極少數(shù)專用性質(zhì)的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架，以進(jìn)行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點(diǎn)在刀架上安裝的位置，或相對于車床固定原點(diǎn)的位置，都需要對刀、調(diào)整和測量，并以確認(rèn)，以保證零件的加工質(zhì)量。2.數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說，數(shù)控車床的檢測裝置相當(dāng)于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當(dāng)于人的大腦，伺服系統(tǒng)則相當(dāng)于人的雙手。這樣，就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。(a)數(shù)控裝置數(shù)控裝置的核心是計(jì)算機(jī)及其軟件，它在數(shù)控車床中起“指揮”作用：數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息，并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)出執(zhí)行命令；在執(zhí)行過程中，其驅(qū)動(dòng)、檢測等機(jī)構(gòu)同時(shí)將有關(guān)信息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行元件（如步進(jìn)電機(jī)等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。(b)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)準(zhǔn)確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動(dòng)電路和執(zhí)行元件（如步進(jìn)電機(jī)等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。2.2數(shù)控車床的工作過程數(shù)控車床的工作過程如圖2-2-1所示。李四平：數(shù)控車削編程與操作實(shí)例第4頁共40頁圖2-2-1（1）首先根據(jù)零件加工圖樣進(jìn)行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。（2）用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單；或用自動(dòng)編程軟件進(jìn)行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3）將加工程序的內(nèi)容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)（如穿孔帶或磁帶）上。（4）通過閱讀機(jī)把信息介質(zhì)上的代碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，并輸送給數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機(jī)床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程序，通過計(jì)算機(jī)的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的數(shù)控單元（MCU）。（5）數(shù)控裝置將所接受的信號(hào)進(jìn)行一系列處理后，再將處理結(jié)果以脈沖信號(hào)形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。（6）伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動(dòng)車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)嚴(yán)格按照指令的要求進(jìn)行位移，使車床自動(dòng)完成相應(yīng)零件的加工。2.3數(shù)控車床的主要特點(diǎn)2.3.1適應(yīng)性強(qiáng)當(dāng)改變加工零件時(shí)，數(shù)控車床只需更換零件加工的NC程序，不必用凸輪、靠模、樣板或其它模具等專用工藝裝備，且可采用成組技術(shù)的成套夾具。因此，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，有利于機(jī)械產(chǎn)品的迅速更新?lián)Q代。所以，數(shù)控機(jī)床的適應(yīng)性非常強(qiáng)。2.3.2適合加工復(fù)雜型面的零件由于數(shù)控機(jī)床能實(shí)現(xiàn)多個(gè)坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，所以數(shù)控機(jī)床能完成復(fù)雜型面的加工，特別是對于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點(diǎn)表示的形狀復(fù)雜的零件，加工非常方便，加工質(zhì)量穩(wěn)定.對于同一批零件，由于使用同一機(jī)床和刀具及同一加工程序，刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡完全相同，且數(shù)控機(jī)床是根據(jù)數(shù)控程序自動(dòng)進(jìn)行加工，可以避免人為的誤差，這就保證了零件加工的一致性好且質(zhì)量穩(wěn)定。2.3.3生產(chǎn)效率高數(shù)控機(jī)床上可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了機(jī)動(dòng)工時(shí)。還有自動(dòng)換速、自動(dòng)換刀和其他輔助操作