數(shù)控專業(yè)畢業(yè)論文

1、畢 業(yè) 論 文題 目 數(shù)控加工工藝與故障診斷 專 業(yè) 數(shù)控加工與維護工程 班 級 07大專數(shù)控（三）班 學 生 郝 飛 飛 指導教師 王 祥 之 西安工業(yè)大學函授部二 0 0 九 年摘 要簡要介紹了當今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢及我國數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀，在此基礎上討論了在我國加入WTO和對外開放進一步深化的新環(huán)境下，發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國制造業(yè)信息化水平和國際競爭能力的重要性，并從戰(zhàn)略和策略兩個層面提出了發(fā)展我國數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點看法。 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)

2、業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，不在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國

3、家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等。 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢，數(shù)控技術(shù)的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行

4、業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。 1.1 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢 效率、質(zhì)量是先進制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術(shù)研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術(shù)之一，國際生產(chǎn)工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。在轎車工業(yè)領域，年產(chǎn)30萬輛的生產(chǎn)節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合金，只有在高切削速度和切削

5、力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結(jié)方式拼裝，使構(gòu)件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從EMO2001展會情況來看，高速加工中心進給速度可達80m/min，甚至更高，空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min，快速為100m/min，加速度達2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60

6、 000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需3h，在普通銑床加工需8h；德國DMG公司的雙主軸車床的主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由10m提高到5m，精密級加工中心則從35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01m)。在可靠性方面，國外數(shù)控裝置的MTBF值已達6 000h以上，伺服系統(tǒng)的MTBF值達到30000h以上，表現(xiàn)出非常高的可靠性。 為了實現(xiàn)高速、高精加工，與之配套的功能部件如電主軸、直線電機得到了快速的發(fā)展，應用領域進一步擴大。 1.2 5

7、軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展 采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。關鍵詞：數(shù)控車床 加工工藝與編程 故障診斷15目 錄第一章.數(shù)控車床簡介1 按車床主軸位置分類42 按加工零件的基本類型分類3按刀架數(shù)量分類4 其它分類方法第二章.數(shù)控車的工藝與工裝削2.1 合理選擇切削用量62.2 合理選擇刀具2.3 合理選擇夾具2.4確定加工路線2.5 加工路線與加工余量的聯(lián)系2.

8、6夾具安裝要點2.7 數(shù)控車削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧72.8 數(shù)控車床加工實例10第三章.數(shù)控系統(tǒng)中的刀具補償1. 數(shù)控車床刀具補償132. 加工中心、數(shù)控銑床刀具補償3. 經(jīng)濟型數(shù)控機床中刀具軌跡的計算14第四章.數(shù)控機床故障診斷的方法15總結(jié)致謝參考文獻第一章 數(shù)控車床簡介數(shù)控車床可分為臥式和立式兩大類。臥式車床又有水平導軌和傾斜導軌兩種。檔次較高的數(shù)控臥車一般都采用傾斜導軌。按刀架數(shù)量分類，又可分為單刀架數(shù)控車床和雙刀架數(shù)控車，前者是兩坐標控制，后者是4坐標控制。雙刀架臥車多數(shù)采用傾斜導軌。數(shù)控車床與普通車床一樣，也是用來加工零件旋轉(zhuǎn)表面的。一般能夠自動完成外圓柱面、圓錐面

9、、球面以及螺紋的加工，還能加工一些復雜的回轉(zhuǎn)面，如雙曲面等。車床和普通車床的工件安裝方式基本相同，為了提高加工效率，數(shù)控車床多采用液壓、氣動和電動卡盤。數(shù)控車床的外形與普通車床相似，即由床身、主軸箱、刀架、進給系統(tǒng)壓系統(tǒng)、冷卻和潤滑系統(tǒng)等部分組成。數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，傳統(tǒng)普通車床有進給箱和交換齒輪架，而數(shù)控車床是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進給運動，因而進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大為簡化。數(shù)控車床品種繁多，規(guī)格不一，可按如下方法進行分類。1.1按車床主軸位置分類1.1.1立式數(shù)控車床 立式數(shù)控車床簡稱為數(shù)控立車，其車床主軸垂直于水平面，一個直徑很大的圓形工作臺，用來裝夾

10、工件。這類機床主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對較小的大型復雜零件。1.1.2臥式數(shù)控車床 臥式數(shù)控車床又分為數(shù)控水平導軌臥式車床和數(shù)控傾斜導軌臥式車床。其傾斜導軌結(jié)構(gòu)可以使車床具有更大的剛性，并易于排除切屑。1.2 按加工零件的基本類型分類1.2.1卡盤式數(shù)控車床 這類車床沒有尾座，適合車削盤類(含短軸類)零件。夾緊方式多為電動或液動控制，卡盤結(jié)構(gòu)多具有可調(diào)卡爪或不淬火卡爪(即軟卡爪)。1.2.2頂尖式數(shù)控車床 這類車床配有普通尾座或數(shù)控尾座，適合車削較長的零件及直徑不太大的盤類零件。1.3按刀架數(shù)量分類1.3.1.單刀架數(shù)控車床 數(shù)控車床一般都配置有各種形式的單刀架，如四工位臥動轉(zhuǎn)位刀架

11、或多工位轉(zhuǎn)塔式自動轉(zhuǎn)位刀架。1.3.2雙刀架數(shù)控車床 這類車床的雙刀架配置平行分布，也可以是相互垂直分布。按功能分類1.3.3經(jīng)濟型數(shù)控車床 采用步進電動機和單片機對普通車床的進給系統(tǒng)進行改造后形成的簡易型數(shù)控車床，成本較低，但自動化程度和功能都比較差，車削加工精度也不高，適用于要求不高的回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。1.3.4普通數(shù)控車床 根據(jù)車削加工要求在結(jié)構(gòu)上進行專門設計并配備通用數(shù)控系統(tǒng)而形成的數(shù)控車床，數(shù)控系統(tǒng)功能強，自動化程度和加工精度也比較高，適用于一般回轉(zhuǎn)類零件的車削加工。這種數(shù)控車床可同時控制兩個坐標軸，即X軸和Z軸。1.3.5車削加工中心 在普通數(shù)控車床的基礎上，增加了C軸和動力頭

12、，更高級的數(shù)控車床帶有刀庫，可控制X、Z和C三個坐標軸，聯(lián)動控制軸可以是(X、Z)、(X、C)或(Z、C)。由于增加了C軸和銑削動力頭，這種數(shù)控車床的加工功能大大增強，除可以進行一般車削外可以進行徑向和軸向銑削、曲面銑削、中心線不在零件回轉(zhuǎn)中心的孔和徑向孔的鉆削等加工，1.4 其它分類方法按數(shù)控系統(tǒng)的不同控制方式等指標，數(shù)控車床可以分很多種類，如直線控制數(shù)控車床，兩主軸控制數(shù)控車床等;按特殊或?qū)ｉT工藝性能可分為螺紋數(shù)控車床、活塞數(shù)控車床、曲軸數(shù)控車床等多種。第二章 數(shù)控車的工藝與工裝削數(shù)控車床加工的工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數(shù)控車床是一次裝夾，連續(xù)自動加工完成所有車削工序，因而應注意

13、以下幾個方面。 2.1 合理選擇切削用量 對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。 切削條件的三要素：切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產(chǎn)生機械的、化學的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。 進給條件與刀具后面磨損關系在極小的范圍內(nèi)產(chǎn)生。但進給量大，切削溫度上升，后面磨損大。它比切削速度對刀具的影響小。切深對刀具的影響雖然沒有切削速度和進給量大，但在微小切深切削時，被切削材料產(chǎn)生硬化層，同樣會影響刀具的壽命。 用

14、戶要根據(jù)被加工的材料、硬度、切削狀態(tài)、材料種類、進給量、切深等選擇使用的切削速度。 最適合的加工條件的選定是在這些因素的基礎上選定的。有規(guī)則的、穩(wěn)定的磨損達到壽命才是理想的條件。 然而，在實際作業(yè)中，刀具壽命的選擇與刀具磨損、被加工尺寸變化、表面質(zhì)量、切削噪聲、加工熱量等有關。在確定加工條件時，需要根據(jù)實際情況進行研究。對于不銹鋼和耐熱合金等難加工材料來說，可以采用冷卻劑或選用剛性好的刀刃。2.2 合理選擇刀具 2.2.1 粗車時，要選強度高、耐用度好的刀具，以便滿足粗車時大背吃刀量、大進給量的要求。 2.2.2 精車時，要選精度高、耐用度好的刀具，以保證加工精度的要求。 2.2.3為減少換刀

15、時間和方便對刀，應盡量采用機夾刀和機夾刀片。2.3 合理選擇夾具 2.3.1 盡量選用通用夾具裝夾工件，避免采用專用夾具； 2.3.2 零件定位基準重合，以減少定位誤差。2.4 確定加工路線 加工路線是指數(shù)控機床加工過程中，刀具相對零件的運動軌跡和方向。 2.4.1應能保證加工精度和表面粗糙要求； 2.4.2 應盡量縮短加工路線，減少刀具空行程時間。 2.5加工路線與加工余量的聯(lián)系 目前，在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯上過多的余量，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)控車床加工時，則需注意程序的靈活安排。 2.6 夾具安裝要點 目前液壓卡盤和液壓夾緊油

16、缸的連接是靠拉桿實現(xiàn)的，如圖1。液壓卡盤夾緊要點如下：首先用搬手卸下液壓油缸上的螺帽，卸下拉管，并從主軸后端抽出，再用搬手卸下卡盤固定螺釘，即可卸下卡盤。2.7數(shù)控車削加工中妙用G00及保證尺寸精度的技巧數(shù)控車削加工技術(shù)已廣泛應用于機械制造行業(yè)，如何高效、合理、按質(zhì)按量完成工件的加工，每個從事該行業(yè)的工程技術(shù)人員或多或少都有自己的經(jīng)驗。筆者從事數(shù)控教學、培訓及加工工作多年，積累了一定的經(jīng)驗與技巧，現(xiàn)以廣州數(shù)控設備廠生產(chǎn)的GSK980T系列機床為例，介紹幾例數(shù)控車削加工技巧。2.7.1 程序首句妙用G00的技巧 目前我們所接觸到的教科書及數(shù)控車削方面的技術(shù)書籍，程序首句均為建立工件坐標系，即以G

17、50 X Z作為程序首句。根據(jù)該指令，可設定一個坐標系，使刀具的某一點在此坐標系中的坐標值為(X Z)(本文工件坐標系原點均設定在工件右端面)。采用這種方法編寫程序，對刀后，必須將刀移動到G50設定的既定位置方能進行加工，找準該位置的過程如下。（1）對刀后，裝夾好工件毛坯；主軸正轉(zhuǎn)，手輪基準刀平工件右端面A；（2）Z軸不動，沿X軸釋放刀具至C點，輸入G50 Z0，電腦記憶該點；. 程序錄入方式，輸入G01 W-8 F50，將工件車削出一臺階；（3） X軸不動，沿Z軸釋放刀具至C點，停車測量車削出的工件臺階直徑，輸入G50 X，電腦記憶該點；（4） 程序錄入方式下，輸入G00 X Z，刀具運行至

18、編程指定的程序原點，再輸入G50 X Z，電腦記憶該程序原點。上述步驟中，步驟6即刀具定位在XZ處至關重要，否則，工件坐標系就會被修改，無法正常加工工件。有過加工經(jīng)驗的人都知道，上述將刀具定位到XZ處的過程繁瑣，一旦出現(xiàn)意外，X或Z軸無伺服，跟蹤出錯，斷電等情況發(fā)生，系統(tǒng)只能重啟，重啟后系統(tǒng)失去對G50設定的工件坐標值的記憶，“復位、回零運行”不再起作用，需重新將刀具運行至XZ位置并重設G50。如果是批量生產(chǎn)，加工完一件后，回G50起點繼續(xù)加工下一件，在操作過程中稍有失誤，就可能修改工件坐標系。鑒于上述程序首句使用G50建立工件坐標系的種種弊端，筆者想辦法將工件坐標系固定在機床上，將程序首句G

19、50 XZ改為G00 X Z后，問題迎刃而解。其操作過程只需采用上述找G50過程的前五步，即完成步驟1、2、3、4、5后，將刀具運行至安全位置，調(diào)出程序，按自動運行即可。即使發(fā)生斷電等意外情況，重啟系統(tǒng)后，在編輯方式下將光標移至能安全加工又不影響工件加工進程的程序段，按自動運行方式繼續(xù)加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的實質(zhì)是將工件坐標系固定在機床上，不再囿于G50 X Z程序原點的限制，不改變工件坐標系，操作簡單，可靠性強，收到了意想不到的效果。中國金屬加工在線2.7.2 控制尺寸精度的技巧（1）修改刀補值保證尺寸精度 由于第一次對刀誤差或者其他原因造成工件誤差超出工件公差，不能滿足

20、加工要求時，可通過修改刀補使工件達到要求尺寸，保證徑向尺寸方法如下：a. 絕對坐標輸入法 根據(jù)“大減小，小加大”的原則，在刀補001004處修改。如用2號切斷刀切槽時工件尺寸大了0.1mm，而002處刀補顯示是X3.8，則可輸入X3.7，減少2號刀補。b. 相對坐標法 002刀補處輸入U-0.1，亦可收到同樣的效果。 同理，對于軸向尺寸的控制亦如此類推。如用1號外圓刀加工某處軸段，尺寸長了0.1mm，可在001刀補處輸入W0.1。（2）半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度 對于大部分數(shù)控車床來說，使用較長時間后，由于絲桿間隙的影響，加工出的工件尺寸經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。這時，我們可在粗加工之后

21、，進行一次半精加工消除絲桿間隙的影響。如用1號刀G71粗加工外圓之后，可在001刀補處輸入U0.3，調(diào)用G70精車一次，停車測量后，再在001刀補處輸入U-0.3，再次調(diào)用G70精車一次。經(jīng)過此番半精車，消除了絲桿間隙的影響，保證了尺寸精度的穩(wěn)定。（3）程序編制保證尺寸精度a. 絕對編程保證尺寸精度 編程有絕對編程和相對編程。相對編程是指在加工輪廓曲線上，各線段的終點位置以該線段起點為坐標原點而確定的坐標系。也就是說，相對編程的坐標原點經(jīng)常在變換，連續(xù)位移時必然產(chǎn)生累積誤差，絕對編程是在加工的全過程中，均有相對統(tǒng)一的基準點，即坐標原點，故累積誤差較相對編程小。數(shù)控車削工件時，工件徑向尺寸的精度

22、一般比軸向尺寸精度高，故在編寫程序時，徑向尺寸最好采用絕對編程，考慮到加工及編寫程序的方便，軸向尺寸常采用相對編程，但對于重要的軸向尺寸，最好采用絕對編程。b. 數(shù)值換算保證尺寸精度 很多情況下，圖樣上的尺寸基準與編程所需的尺寸基準不一致，故應先將圖樣上的基準尺寸換算為編程坐標系中的尺寸。如圖2b中，除尺寸13.06mm外，其余均屬直接按圖2a標注尺寸經(jīng)換算后而得到的編程尺寸。其中， 29.95mm、16mm及60.07mm三個尺寸為分別取兩極限尺寸平均值后得到的編程尺寸。（4）修改程序和刀補控制尺寸 數(shù)控加工中，我們經(jīng)常碰到這樣一種現(xiàn)象：程序自動運行后，停車測量，發(fā)現(xiàn)工件尺寸達不到要求，尺寸

23、變化無規(guī)律。如用1號外圓刀加工圖3所示工件，經(jīng)粗加工和半精加工后停車測量，各軸段徑向尺寸如下：30.06mm、23.03mm及16.02mm。對此，筆者采用修改程序和刀補的方法進行補救，方法如下：a. 修改程序 原程序中的X30不變，X23改為X23.03，X16改為X16.04，這樣一來，各軸段均有超出名義尺寸的統(tǒng)一公差0.06mm；b. 改刀補 在1號刀刀補001處輸入U-0.06。經(jīng)過上述程序和刀補雙管齊下的修改后，再調(diào)用精車程序，工件尺寸一般都能得到有效的保證。數(shù)控車削加工是基于數(shù)控程序的自動化加工方式，實際加工中，操作者只有具備較強的程序指令運用能力和豐富的實踐技能，方能編制出高質(zhì)量

24、的加工程序，加工出高質(zhì)量的工件。2.8數(shù)控車床加工實例材料為30×1000的鋁棒圖    實例零件圖2.8.1 零件的定位基準是被加工件的外圓表面；采用三爪自定心卡盤裝夾2.8.2 使用4把車刀a.1號刀選主偏角為93º的外圓粗車刀，b.2號刀選主偏角為93º的外圓精車刀，c.3號刀為切斷刀，d.4號刀選用刀尖角為60º的外圓三角螺紋車刀。2.8.3 采用試切對刀加工順序按由粗到精、由近到遠的原則確定。即先從右到左進行粗車（留0.2mm的精車余量，然后從右到左進行精車，再車削M16×2螺紋，最后用切斷刀完成切槽、2

25、2外圓及切斷。選?。捍周嚨那邢魃疃葹?mm，主軸轉(zhuǎn)速600r/min，進給速度120mm/min；精車的主軸轉(zhuǎn)速1200r/min，進給速度100mm/min；螺紋切削的主軸轉(zhuǎn)速600r/min；切斷刀加工時的主軸轉(zhuǎn)速為600r/min，進給速度30mm/min。2.8.4 坐標值計算（略）2.8.5 通過工藝分析，采取以下幾點工藝措施1  對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因上、下偏差絕對值相同，故編程時取平均值或其基本尺寸結(jié)果都一樣。  粗車及精車選用主偏角為93º的外圓車刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，應選kr45º。2

26、60; 為簡化編程，粗車時使用G71復合車削循環(huán)，車螺紋時使用G76螺紋切削復合循環(huán)（螺距大。加工程序單如下：%1000N31 Z-52N1 T0101N32 G01 X22N2 M03 S600N33 Z-50N3 G00 X100 Z100N34 G00 X30N4 X30 Z3N35 Z-60N5 G71 U1 R1 P10 Q20 E0.2 F120N36 G01 X22.5N6 G00 X100 Z100N37 G00 X30N7 T0202N38 Z-63N8 M03 S1200N39 G01 X22.5N9 G00 X30 Z3N40 G00 X30N10 G00 X0

27、（此處不能省略G00）N41 Z-65N11 G01 Z0 F100N42 G01 X22.5N12 X16 C1.5N43 G00 X30N13 Z-15N44 Z-60N14 X13 Z-16.5N45 G01 X22N15 Z-20N46 Z-65N16 X20 C1.5N47 X0N17 G01 Z-28 R5N48 G00 X100N18 G01 X28 Z-42.9282 R5N49 Z100N19 Z-69N50 T0101N20 X30N51 M30N21 G00 X100 Z100N22 T0404N23 M03 S600N24 G00 X20 Z3N25 G76 C2 A6

28、0 X13.4 Z-17.5 K1.3 U0.1 V0.1 Q0.9 F2N26 G00 X100 Z100N27 T0303N28 G00 X30 Z-50N29 G01 X22.5 F30N30 G00 X30第三章 數(shù)控系統(tǒng)中的刀具補償3.1數(shù)控車床刀具補償。數(shù)控車床刀具補償功能包括刀具位置補償和刀尖圓弧半徑補償兩方面。在加工程序中用T功能指定，TXXXX中前兩個XX為刀具號，后兩個XX為刀具補償號，如T0202。如果刀具補償號為00，則表示取消刀補。 3.1.1刀具位置補償對于刀具磨損或重新安裝刀具引起的刀具位置變化，建立、執(zhí)行刀具位置補償后，其加工程序不需要重新編制。辦法是測出每把刀

29、具的刀位點相對于某一理想位置的刀位偏差（X向與Z向）并輸入到指定的存儲器內(nèi)，程序執(zhí)行刀具補償指令后，當前刀具的實際位置就到達理想位置。 如果沒有刀具補償，刀具從0點移動到1點，對應程序段是N60 G00 X45 Z93 T0200，如果刀具補償是X=+3，Z=+4，并存入對應補償存儲器中，執(zhí)行刀補后，刀具將從0點移動到2點，而不是1點，對應程序段是N60 G00 X45 Z93 T0202。 3.1.2刀尖圓弧半徑補償編制數(shù)控車床加工程序時，車刀刀尖被看作是一個點（假想刀尖P點），但實際上為了提高刀具的使用壽命和降

30、低工件表面粗糙度，車刀刀尖被磨成半徑不大的圓?。ǖ都釧B圓?。?，如圖3所示，這必將產(chǎn)生加工工件的形狀誤差。另一方面，由于刀尖圓弧所處的特殊位置，車刀的形狀對工件加工也將產(chǎn)生影響，而這些可采用刀尖圓弧半徑補償來解決。車刀的形狀和位置參數(shù)稱為刀尖方位代碼（T值）， 3.1.3刀補參數(shù) 每一個刀具補償號對應刀具位置補償（X和Z值）和刀尖圓弧半徑補償（R和T值）共4個參數(shù)，在加工之前輸入到對應的存儲器。在自動執(zhí)行過程中，數(shù)控系統(tǒng)按該存儲器中的X、Z、R、T的數(shù)值，自動修正刀具的位置誤差和自動進行刀尖圓弧半徑補償。 3.2加工中心、數(shù)控銑床刀具補償加工中心、數(shù)控銑床的數(shù)控系統(tǒng)，刀具補償功能包括

31、刀具半徑補償、夾角補償和長度補償?shù)鹊毒哐a償功能。  3.2.1刀具半徑補償（G41、G42、G40） 刀具的半徑值預先存入存儲器Dxx中，xx為存儲器號。執(zhí)行刀具半徑補償后，數(shù)控系統(tǒng)自動計算，并使刀具按照計算結(jié)果自動補償。刀具半徑左補償（G41）指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的左方（如圖5所示），刀具半徑右補償（G42）指刀具偏向編程加工軌跡運動方向的右方。取消刀具半徑補償用G40，也可用D00取消刀具半徑補償。     使用中需注意：建立、取消刀補時，G41、G42、G40指令必須與G00或G01指令共段，即使用G41、G42、G4

32、0指令的程序段中必須同時使用G00或G01指令，而不得同時使用G02或G03。當?shù)毒甙霃窖a償取負值時，G41和G42的功能互換。      刀具半徑補償有B功能和C功能兩種補償形式。由于B功能刀具半徑補償只根據(jù)本段程序進行刀補計算，不能解決程序段之間的過渡問題，要求將工件輪廓處理成圓角過渡，因此工件尖角處工藝性不好；C功能刀具半徑補償能自動處理兩程序段刀具中心軌跡的轉(zhuǎn)接，可完全按照工件輪廓來編程，因此現(xiàn)代CNC數(shù)控機床幾乎都采用C功能刀具半徑補償。這時要求建立刀具半徑補償程序段的后續(xù)兩個程序段必須有指定補償平面的位移指令（G00、G01，G02

33、、G03等），否則無法建立正確的刀具補償。  3.2.2夾角補償 （G39）對于只具有刀具半徑補償B功能的CNC系統(tǒng)，若編程軌跡的相鄰兩直線（或圓?。┎幌嗲?，則必須在零件的外拐角處人為編制出附加圓弧插補程序段，才能實現(xiàn)尖角過渡，否則可能產(chǎn)生超程過切，導致加工誤差。我們可采用夾角補償（G39)來解決。使用夾角補償G39指令時需注意，本指令為非模態(tài)的，只在指令的程序段內(nèi)有效，同時還只能在G41和G42指令后才能使用。3.2.3刀具長度補償（G43、G44、G49）利用刀具長度補償（G43、G44）指令可以不改變程序而隨時補償?shù)毒唛L度的變化，補償量存入由H碼指令的存儲器中。G43

34、表示存儲器中補償量與程序指令的終點坐標值相加，G44表示相減，取消刀具長度偏置可用G49指令或H00指令。程序段N80 G43 Z56 H05與中，假如05存儲器中值為16，則表示終點坐標值為72mm。    存儲器中補償量的數(shù)值，可用MDI或DPL方式預先存入存儲器，也可用G10指令來設置，程序段G10 H05 R16.0就表示在05號存儲器中補償量設為16mm。 3.3經(jīng)濟型數(shù)控機床中刀具軌跡的計算     在經(jīng)濟型數(shù)控機床系統(tǒng)中，如果沒有刀具補償功能，則只能計算出刀位點的運動軌跡，然后按此編程，或者進行局部補償加工。3.3.1刀

35、具中心軌跡（刀位點）的計算在需要計算刀具中心軌跡的數(shù)控系統(tǒng)中，需要算出與零件輪廓的基點和節(jié)點對應的刀具中心軌跡上基點和節(jié)點的坐標。根據(jù)經(jīng)驗我們可知：刀具中心運動軌跡是零件已加工輪廓的等距線，由零件輪廓和刀具半徑可求出等距線的距離。  3.3.2數(shù)控車床假想刀尖點的偏置分析與計算在數(shù)控車削加工中，為了對刀方便，常以假想刀尖P點來對刀。如果沒有刀尖圓弧半徑補償，在車削圓弧或錐面時，會產(chǎn)生過切或切削不足現(xiàn)象。當零件精度要求較高且有圓弧或錐面時，可解決為：計算刀尖圓弧中心軌跡尺寸，然后按此編輯，進行局部補償計算。 第四章 數(shù)控機床故障診斷的方法4.1 直觀檢查法它是維修人員最先使用的方法在故

36、障診斷時，首先要詢問，向故障現(xiàn)場人員仔細詢問故障產(chǎn)生的過程、故障表象及故障后果，并且在整個分析、判斷過程中可能要多次詢問；其次是仔細檢查，根據(jù)故障診斷原則由外向內(nèi)逐一進行觀察檢查?？傮w查看機床各部分工作狀態(tài)是否處于正常狀態(tài)(例如各坐標軸位置、主軸狀態(tài)、刀庫、機械手位置等)，各電控裝置(如數(shù)控系統(tǒng)、溫控裝置、潤滑裝置等)有無報警指示，局部特別要注意觀察電路板的元器件及線路是否有燒傷、裂痕等現(xiàn)象、電路板上是否有短路、斷路，芯片接觸不良等現(xiàn)象，對于已維修過的電路板，更要注意有無缺件、錯件及斷線等情況；再次是觸摸，在整機斷電條件下可以通過觸摸各主要電路板的安裝狀況、各插頭座的插接狀況、 各功率及信號導

37、線(如伺服與電機接觸器接線)的聯(lián)接狀況等來發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)故障的原因。 4.2儀器檢查法使用常規(guī)電工儀表，對各組交、直流電源電壓，對相關直流及脈沖信號等進行測量，從中找尋可能的故障例如：用萬用表檢查各電源情況，以及對某些電路板上設置的相關信號狀態(tài)測量點的測量，用示波器觀察相關的脈動信號的幅值、相位甚至有、無，用PLC程器查找PLC程序中的故障部位及原因等等。4.3程序測試法 功能程序測試法是將數(shù)控系統(tǒng)的G、M、S、T、F功能用編程法編成一個功能試驗程序，并存儲在相應的介質(zhì)上。在故障診斷時運行這個程序，可快速判定故障發(fā)生的可能起因。功能程序測試法常應用于以下場合：4.3.1機床加工造成廢品而一時無法

38、確定是編程操作不當、還是由于數(shù)控系統(tǒng)故障引起的。 4.3.2.數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)隨機性故障。一時難以區(qū)別是外來干擾，還是系統(tǒng)穩(wěn)定性差時。 4.3.3.閑置時間較長的數(shù)控機床在投入使用前或?qū)?shù)控機床進行定期檢修時。 4.4信號與報警指示分析法 4.4.1硬件報警指示這是指包括伺服系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)在內(nèi)的各電子、電器裝置上的各種狀態(tài)和故障指示燈，結(jié)合指示燈狀態(tài)和相應的功能說明便可獲知指示內(nèi)容及故障原因與排除方法。 4.4.2軟件報警指示如前所述的系統(tǒng)軟件、PLC程序與加工程序中的故障通常都設有報警顯示，依據(jù)顯示的報警號對照相應的診斷說明手冊便可獲知可能的故障原因及故障排除方法。 4.4.3接口狀態(tài)檢查法現(xiàn)代

39、數(shù)控系統(tǒng)多將PLC集成于其中，而CNC與PLC之間則以一系列接口信號形式相互通訊聯(lián)接。有些故障是與接口信號錯誤或丟失相關的，這些接口信號有的可以在相應的接口板和輸入/輸出板上有指示燈顯示，有的可以通過簡單操作在CRT屏幕上顯示，而所有的接口信號都可以用PLC編程器調(diào)出。這種檢查方法要求維修人員既要熟悉本機床的接口信號，又要熟悉PLC編程器的應用。 4.5參數(shù)檢查法 數(shù)控系統(tǒng)、PLC及伺服驅(qū)動系統(tǒng)都設置許多可修改的參數(shù)以適應不同機床、不同工作狀態(tài)的要求。這些參數(shù)不僅能使各電氣系統(tǒng)與具體機床相匹配，而且更是使機床各項功能達到最佳化所必需的。因此，任何參數(shù)的變化(尤其是模擬量參數(shù))甚至丟失都是不允許

40、的；而隨機床的長期運行所引起的機械或電氣性能的變化會打破最初的匹配狀態(tài)和最佳化狀態(tài)。此類故障需要重新調(diào)整相關的一個或多個參數(shù)方可排除。這種方法對維修人員的要求是很高的，不僅要對具體系統(tǒng)主要參數(shù)十分了解，既知曉其地址熟悉其作用，而且要有較豐富的電氣調(diào)試經(jīng)驗。 4.6試探交換法即在分析出故障大致起因的情況下，維修人員可以利用備用的印刷電路板、集成電路芯片或元器件替換有疑點的部分，從而把故障范圍縮小到印刷線路板或芯片一級采用此法之前應注意以下幾點： 4.6.1何備件都必須在斷電情況下進行。 4.6.2許多印制電路板上都有一些開關或短路棒的設定以匹配實際需要，因此在更換備件板上一定要記錄下原有的開關位

41、置和設定狀態(tài)，并將新板作好同樣的設定，否則會產(chǎn)生報警而不能工作。 4.6.3某些印制電路板的更換還需在更換后進行某些特定操作以完成其中軟件與參數(shù)的建立。這一點需要仔細閱讀相應電路板的使用說明。 4.6.4有些印制電路板是不能輕易拔出的，例如含有工作存儲器的板，或者備用電池板，它會丟失有用的參數(shù)或者程序。必須更換時也必須遵照有關說明操作。 鑒于以上條件，在拔出舊板更換新板之前一定要先仔細閱讀相關資料，弄懂要求和操作步驟 之后再動手，以免造成更大的故障。 4.7測量比較法CNC系統(tǒng)生產(chǎn)廠在設計印刷線路板時，為了調(diào)整和維修方便，在印刷線路板上設計了一些檢測量端子。維修人員通過檢測這些測量端子的電壓或

42、波形，可檢查有關電路的工作狀態(tài)是否正常。但利用檢測端子進行測量之前，應先熟悉這些檢測端子的作用及有關部分的電路或邏輯關系。 4.8特殊處理法 當今的數(shù)控系統(tǒng)已進入PC級、開放化的發(fā)展階段，其中軟件含量越來越豐富，有系統(tǒng)軟件、機床制造者軟件、甚至還有使用自己的軟件，由于軟件邏輯的設計中不可避免的一些問題，會使得有些故障狀態(tài)無從分析，例如死機現(xiàn)象。對于這種故障現(xiàn)象則可以采取特殊手段來處理，比如整機斷電，稍作停頓后再開機，有時則可能將故障排除總 結(jié)制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。本文在對數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀