杭州第一技師學(xué)院畢業(yè)論文研發(fā)設(shè)計(jì)

1、中文摘要科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展改變了世界， 也改變了人類的生活， 作為新世紀(jì)的大學(xué)生， 應(yīng) 站在時(shí)代的前列， 掌握現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)知識(shí)， 調(diào)整自已的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力。 數(shù)控知識(shí)不僅 是一種技能，而且能培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力， 和對(duì)知識(shí)的向往， 更加方便了廣大用戶對(duì)數(shù) 控任務(wù)的處理，提高了工作的效率，這給人們帶來了很大的方便。引言隨著制造業(yè)的快速發(fā)展，各種數(shù)控機(jī)床的精確性、柔性、可靠性、集成性和宜人性 等各方面性能越來越完善， 它在自動(dòng)化加工領(lǐng)域中的占有率也越來越高。 數(shù)控機(jī)床的應(yīng) 用已滲透到機(jī)械制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。 數(shù)控加工越來越普及， 企業(yè)對(duì)數(shù)控加工高技能人才 的需求也越來越大。 國(guó)家現(xiàn)在大力培養(yǎng)數(shù)控技能人

2、才， 要求能迅速掌握數(shù)控機(jī)床的操作 技能。而在數(shù)控機(jī)床操作中， 程序始終貫穿整個(gè)零件的加工過程。 由于每個(gè)人的加工方 法不同， 編制加工程序也各不相同， 但最終的目的是為了提高數(shù)控車床的生產(chǎn)效率， 因 此對(duì)于選擇最合理的加工路線顯得尤為重要。本文將從確定走刀路線、選擇合適的 G 命令等細(xì)節(jié)出發(fā) ,分析在數(shù)控車削中程序的編制方法以及注意點(diǎn)。 矚慫潤(rùn)厲釤瘞睞櫪廡賴。數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理數(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(dòng)及位置 檢測(cè)、輔助控制裝置、機(jī)床本體等幾部分組成。 聞創(chuàng)溝燴鐺險(xiǎn)愛氌譴凈。數(shù)控機(jī)床的床體與傳統(tǒng)機(jī)床相似，由主軸傳動(dòng)裝置

3、、進(jìn)給傳動(dòng)裝置、床身、工作臺(tái) 以及輔助運(yùn)動(dòng)裝置、液壓氣動(dòng)系統(tǒng)、潤(rùn)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(dòng)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(diǎn)。 殘騖樓諍錈瀨濟(jì)溆 塹籟數(shù)控車床編程加工方案確定確定加工方案的原則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。 在數(shù)控機(jī)床加工過程中， 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

4、有這樣，才能使所制定的加工方案合理， 從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?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。 釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。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(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序， 在較短的時(shí)間內(nèi)， 將精加工前大量的加工余量去掉， 同時(shí)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 精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。在安排可以一

5、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。 彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。先近后遠(yuǎn)這里所說的遠(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。 謀蕎摶篋飆鐸懟類蔣薔

6、。先內(nèi)后外對(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。 廈礴懇蹣駢時(shí)盡繼價(jià)騷。走刀路線最短 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(duì)刀點(diǎn) （或機(jī)床固定原點(diǎn) ）開始運(yùn)動(dòng)起，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加 工程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。在保證加工質(zhì)量的前提下，

7、 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。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。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)。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。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。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。

8、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(diǎn)與機(jī)床原點(diǎn)的相對(duì)位置如下圖。數(shù)控機(jī)床開機(jī)時(shí)， 必須先確定機(jī)床參考點(diǎn)， 只有機(jī)床參考點(diǎn)確定以后， 車刀移動(dòng)有 依據(jù)，否則，不僅編程無基準(zhǔn)，還會(huì)發(fā)生碰撞事故。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)。機(jī)床參考點(diǎn)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)都芊祷貦C(jī)床參考點(diǎn)時(shí)，裝在 X 向和 Z 向滑板上的兩擋塊分別壓下對(duì)應(yīng)的開關(guān)，向 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)， 停止滑板運(yùn)動(dòng)， 即完成了返回機(jī)床參考點(diǎn)的操作。 在機(jī)床通電之后， 刀架返回參考點(diǎn)之前，不論刀架處于什么位置，此時(shí) 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(diǎn)

9、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(diǎn)在以下三種情況下必須設(shè)定： 預(yù)頌圣鉉 儐歲齦訝驊糴。（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(bào)警信號(hào)。在以上三種情況下， 數(shù)控系統(tǒng)失去對(duì)機(jī)床參考點(diǎn)的記憶， 以此必須進(jìn)行返回機(jī)床參 考點(diǎn)的操作。工作坐標(biāo)系的設(shè)定當(dāng)采用絕對(duì)值編程時(shí)，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。 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(shí) 使用的， 工作坐標(biāo)系的原點(diǎn)就是工作原點(diǎn)， 是人為設(shè)置的。 數(shù)控車床工作原點(diǎn)一般設(shè)在 主軸中心線與

10、工件左端面或右端面的交點(diǎn)處。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。確定刀具起始點(diǎn)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(duì)于工件原點(diǎn)的坐標(biāo)系。編 程時(shí)，工件各尺寸的坐標(biāo)值是相對(duì)于工件原點(diǎn)而言的， 因此，數(shù)控車床的工件原點(diǎn)又是 程序原點(diǎn)。 鐃誅臥瀉噦圣騁貺頂廡。分析零件圖樣分析零件圖樣是工藝準(zhǔn)備中的首要工作， 直接影響零件的編制及加工結(jié)果。 主要包 括以下幾項(xiàng)內(nèi)容： （1）分析加工輪廓的幾何條件：主要目的是針對(duì)圖樣上不清楚尺寸及封閉的尺寸鏈進(jìn) 行處理。（2）分析零件圖樣上的尺寸公差要求，以確定控制其尺寸精度的加工工藝，如刀具的 選擇及切削用量的確定等。（3）分析形狀和位置公差要求：對(duì)于數(shù)控

11、切削加工中，零件的形狀和位置誤差主要受 機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)副精度的影響。在車削中，如沿 Z 坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的方向與其主軸軸線不平 形時(shí)，則無法保證圓柱度這一形狀公差要求；又如沿 X 坐標(biāo)軸運(yùn)動(dòng)的方向與其主軸軸 線不垂直時(shí)， 則無法保證垂直度這一位置公差要求。 因此，進(jìn)行編程前要考慮進(jìn)行技術(shù)處理的有關(guān)方案。 擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。（4）分析零件的表面粗糙度要求，材料與熱處理要求，毛坯的要求，件數(shù)的要求也是 對(duì)工序安排及走刀路線的確定等都是不可忽視的參數(shù)。 贓熱俁閫歲匱閶鄴鎵騷。合理確定走刀路線，并使其最短確定走刀路線的工作是加工程序編制的重點(diǎn)， 由于精加工切削程序走刀路線基本上 都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的

12、， 因此主要內(nèi)容是確定粗加工及空行程的走刀路線。 走刀 路線泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)起， 直到返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過的路徑。 包括 切削加工的路徑及刀具引入、 切出等非切削空行程。 使走刀路線最短可以節(jié)省整個(gè)加工 過程的執(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。 壇 摶鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。下圖 1 所示為三種車圓錐方法， 用矩形循環(huán)命令進(jìn)行加工， 來分析一下走刀路線合 理確定。圖 1 為平行車圓錐法， 這種方法是每次進(jìn)刀后， 車刀移動(dòng)軌跡平行于錐體母線， 隨 著每次進(jìn)刀吃刀， Z 相尺寸按一定比例增加， 與普車加工錐體方法相同， 使初學(xué)者易懂。 Z 向尺寸的計(jì)算方

13、法是按公式 C=D-dL 得出。若 C 為 1：10，含義是直徑 X 上去除 1 毫米，長(zhǎng)度 Z 上增加 10 毫米。按該比例可以很簡(jiǎn)單的進(jìn)行編程，并且可以保證每一次 車削的余量相同使切削均勻，與 FANUC 數(shù)控指令 G73 的走刀路線類似。圖 1b 為改變 錐角車圓錐法，是隨著每一次 X 向進(jìn)刀，保持 Z 向尺寸為圖紙尺寸 ,每一刀都改變了錐 角的大小，只有最后一刀是圖紙要求的錐角大小。這種車錐法可以不必進(jìn)行每次 Z 向尺寸的計(jì)算，但在加工中由于 Z 向尺寸相同，使加工路線較長(zhǎng)，同時(shí)切削余量不均勻， 影響工件的表面尺寸和粗糙度，一般適合于錐面較短，余量不大的錐體中。圖1c 為階臺(tái)加工錐體法

14、，這種加工法是每一次走刀軌跡平行于工件的軸線， 加工出許多小的階臺(tái)， 最后一刀車刀沿錐體斜面進(jìn)行走刀，這種加工方法要先做 1：1 比例圖，否則易車廢工 件，由于是臺(tái)階狀，所以余量不均勻，影響錐面加工質(zhì)量，此種方法與 FANUC 數(shù)控指 令 G71 類似。 蠟變黲癟報(bào)倀鉉錨鈰贅。很明顯，上述三種切削路線中，如果起刀點(diǎn)相同，則平行法車錐體路線最合理，生 產(chǎn)中常用此法進(jìn)行加工。合理調(diào)用 G 命令使程序段最少按照每個(gè)單獨(dú)的幾何要素 （即直線、斜線和圓弧等 ）分別編制出相應(yīng)的加工程序，其 構(gòu)成加工程序的各條程序即程序段。 在加工程序的編制工作中， 總是希望以最少的程序 段數(shù)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)零件的加工，以使程序

15、簡(jiǎn)潔，減少出錯(cuò)的幾率及提高編程工作的效率。 買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。由于數(shù)控車床裝置普遍具有直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)算的功能， 除了非圓弧曲線外， 程序 段數(shù)可以由構(gòu)成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到， 這時(shí)應(yīng)考慮使程序 段最少原則。選擇合理的 G 命令，可以使程序段減少，但也要兼顧走刀路線最短。如 加工上圖 1 的零件，如果毛坯均為棒料，可以用直線插補(bǔ)命令 G01 進(jìn)行編程，也可以 用矩形循環(huán)命令 G90進(jìn)行編程，還可以用復(fù)合循環(huán)命令 G71 進(jìn)行編程，都可以加工該 工件。如下圖 2所示，圖 2a為用 G01命令確定的走刀路線，與圖 2b用 G90命令確定 路線相同，但用 G01 時(shí)編程復(fù)

16、雜，程序段較多，常用于精加工程序中。圖 2c 為用 G71 式加工路線 ,首先走矩形循環(huán)進(jìn)給路線，最后兩刀走輪廓的等距線和最終輪廓線，走刀 路線不是很長(zhǎng)，且切削量相同，切削力均勻，與 G70 命令合用還可以使程序編制簡(jiǎn)單 編程時(shí)常用。如果使用的數(shù)控車床沒有此命令，應(yīng)該首先選用 G90 矩行循環(huán)命令進(jìn)行 編程。所以在編程中要靈活應(yīng)用，選用合理的 G 命令進(jìn)行程序編制。 綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。所需主程序段數(shù)要在保證其加工精度的條件下， 進(jìn)行計(jì)算對(duì)于非曲線軌跡的加工，后才能得知。 這時(shí)，一條非圓曲線應(yīng)按逼近原理劃分成若干個(gè)主程序段 （大多為直線或 圓?。?，當(dāng)能滿足其精度要求時(shí)，所劃分的若干個(gè)主程序的

17、段數(shù)應(yīng)為最少。這樣，不但 可以大大減少計(jì)算的工作量，而且還能減少輸入的時(shí)間及內(nèi)存容量的占有數(shù)。 驅(qū)躓髏彥浹 綏譎飴憂錦。合理安排 “回零 ”路線在編制較復(fù)雜輪廓的加工程序時(shí)， 為使其計(jì)算過程盡量簡(jiǎn)化， 既不易出錯(cuò)， 又便于 校核，編程者有時(shí)將每一刀加工完后的刀具終點(diǎn)通過執(zhí)行 “回零 ”指令（即返回對(duì)刀點(diǎn)）， 使其全返回對(duì)刀點(diǎn)位置，然后在執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會(huì)增加走刀距離，降低生產(chǎn)效率。 因此，在合理安排 “回零 ”路線時(shí)，應(yīng)使其前一刀終點(diǎn)與后一刀起點(diǎn)間的距離盡量減短， 或者為零，即滿足走刀路線最短的要求。 貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。合理選擇切削用量數(shù)控車削中的切削用量是表示機(jī)床主體的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)

18、大小的重要參數(shù)， 包括 背吃刀量、切削速度、進(jìn)給速度。它們的選擇與普車所要求的基本對(duì)應(yīng)一致，但數(shù)控車 床加工的零件往往較復(fù)雜， 切削用量按一定的原則初定后， 還應(yīng)結(jié)合零件實(shí)際加工情況 隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整方法是利用數(shù)控車床的操作面板上各種倍率開關(guān)，隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整， 來實(shí)現(xiàn)切削用量的合理配置，這對(duì)操作者來說應(yīng)該具有一定的實(shí)際生產(chǎn)加工經(jīng)驗(yàn)。 鍬籟 饗逕瑣筆襖鷗婭薔。編程中細(xì)節(jié)問題處理注意 G04 的合理使用G04為暫停指令， 其作用是刀具在一個(gè)指令的時(shí)間內(nèi)暫停止加工。 該指令由于不做 實(shí)際的切削運(yùn)動(dòng)， 常常被忽略。 但它在對(duì)于保證加工精度及在切槽、 鉆孔改變運(yùn)動(dòng)等方 面都有很好的好處，常用于以下幾種情

19、況： 構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。 （1）切槽、鉆孔時(shí)為了保證槽底、孔底的的尺寸及粗糙度應(yīng)設(shè)置G04 命令。（ 2）當(dāng)運(yùn)行方向改變較大時(shí)，應(yīng)在該改變運(yùn)行方向指令間設(shè)置G04 命令。（3）當(dāng)運(yùn)行速度變化很大時(shí)應(yīng)在其運(yùn)行指令改變時(shí)設(shè)置G04 命令。（4）利用 G04 進(jìn)行斷削處理，根據(jù)粗加工的切削要求，可對(duì)以連續(xù)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行分段 加工安排，每相鄰加工段中間用 G04 指令將其隔開。加工時(shí)，刀具每進(jìn)給一段后，即 安排所設(shè)定較短的延時(shí)時(shí)間（ 0.5 秒）實(shí)施暫停，緊接著在進(jìn)給一段，直至加工結(jié)束。 其分段數(shù)的多少，視斷削要求而定，當(dāng)斷削不夠理想時(shí)，要增加分段數(shù)。 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂 號(hào)澩。粗精加工分開編程為了提

20、高零件的精度并保證生產(chǎn)效率， 車削工件輪廓的最后一刀， 通常由精車刀來 連續(xù)加工完成，因此，粗精加工應(yīng)分開編程。并且，刀具的進(jìn)、退位置要考慮妥當(dāng)，盡 量不要在連續(xù)的輪廓中切入切出或換刀及停頓， 以免因切削力的突然變化而造成彈性變 形，致使光滑連接的輪廓上產(chǎn)生劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 堯側(cè)閆繭絳闕絢勵(lì)蜆贅。編程時(shí)常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據(jù)。 如果遇到比機(jī)床所規(guī)定的最小 編程單位還要小的數(shù)值時(shí)，應(yīng)盡量向其最大實(shí)體尺寸靠攏并圓整。如圖紙尺寸為 ? 80+00、026 則編程時(shí)寫 X80.013。識(shí)饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 編程時(shí)盡量符合各點(diǎn)重合的原則。 也就是說， 編程的原點(diǎn)要和設(shè)計(jì)的基準(zhǔn)、 對(duì)刀點(diǎn)的位 置盡量重合起來， 減少由于基準(zhǔn)不重合所帶來的加工誤差。 在很多情況下， 若圖樣上的 尺寸基準(zhǔn)與編程所需要的尺寸基準(zhǔn)不一致， 故應(yīng)首先將圖樣上的各個(gè)基準(zhǔn)尺寸換算為編 程坐標(biāo)系中的尺寸。 當(dāng)需要掌握控制某些重要尺寸的允許變動(dòng)量時(shí)， 還要通過尺寸鏈解 算才能得到，然后才可進(jìn)行下一步編程工作。 凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。巧利用切斷刀倒角。 對(duì)切斷面帶較小倒角的零件， 在批量車削加工中比較普遍， 為了便 于切斷并避免掉頭倒角，