機電一體化畢業(yè)論文(數(shù)控車床)

1、數(shù)控車床應(yīng)用與未來發(fā)展摘 要 隨著數(shù)控加工的日益成熟越來越多的零件產(chǎn)品都用數(shù)控機床來加工,因此如何改進數(shù)控加工的工藝問題就越來越重要。在數(shù)控機床上由于機床空間與機床的其他局限了數(shù)控加工的靈活性，這樣就要求我們要懂得如何改進加工工藝，提高數(shù)控機床的應(yīng)用圍和加工性能。從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。數(shù)控加工作為一種高效率高精度的生產(chǎn)方式，尤其是形狀復(fù)雜精度要求很高的模具制造行業(yè)，以與成批大量生產(chǎn)的零件。因此數(shù)控加工在航空業(yè)、電子行業(yè)還有其他各行業(yè)都廣泛應(yīng)用。然而在數(shù)控加工從零件圖紙到做出合格的零件需要有一個比較嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囘^程，必須合理安排加工工藝才能快速準(zhǔn)確的加工出合格的零件來，否則不但浪費大量的

2、時間，而且還增加勞動者的勞動強度，甚至還會加工出廢品來。一般數(shù)控機床的加工工藝和普通機床的加工工藝是小異的，只是數(shù)控機床能夠通過程序自動完成普通機床的加工動作，減輕了勞動者的勞動強度，同時能比較精準(zhǔn)的加工出合格的零件。由于數(shù)控加工整個加工過程都是自動完成的，因此要求我們在加工零件之前就必須把整個加工過程有一個比較合理的安排，其中不能出任何的差錯，否則就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。42 / 42目 錄摘要.(1)前言.(3)第一章 數(shù)控車床的基本組成和工作原理.(5)1.1 任務(wù)準(zhǔn)備.(5)1.1.1 機床結(jié)構(gòu).(6)1.2 工作原理.(8)1.3 數(shù)控車床的分類.(7)1.4 數(shù)控車床的性能指標(biāo).(8)

3、1.5 數(shù)控車床的特點.(10)第二章 數(shù)控車床編程與操作.(13)2.1 數(shù)控車床概述.(13)2.1.1數(shù)控車床的組. (13)2.1.2數(shù)控車床的機械構(gòu)成. (13)2.1.3數(shù)控系統(tǒng). (14)2.1.4數(shù)控車床的特點.(15)2.1.5數(shù)控車床的分類. (15)2.1.6數(shù)控車床（CJK6153）的主要技術(shù). (15)2.1.7數(shù)控車床（CJK6153）的潤滑. (16)2.2 數(shù)控車床的編程方法.(17)2.2.1設(shè)定數(shù)控車床的機床坐標(biāo)系. (18)2.2.2設(shè)定數(shù)控車床的工件坐標(biāo)系. (19)第三章 數(shù)控車床加工工藝分析.(23)3.1 零件圖樣分析. .(23)3.2 工藝分析

4、.(24)3.3 車孔的關(guān)鍵技術(shù).(24)3.4 解決排屑問題.(25)3.5 加工方法.(25)第四章 當(dāng)前數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展趨勢.(29)4.1 是精密加工技術(shù)有所突破.(29)4.2 是技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合趨勢明顯.(29)結(jié)束語.(31) 參考文獻(xiàn).(33)致.(35)前 言高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機床中得到廣泛應(yīng)用。應(yīng)用新的機床運動學(xué)理論和先進的驅(qū)動技術(shù)，優(yōu)化機床結(jié)構(gòu)，采用高性能功能部件，移動部件輕量化，減少運動慣性。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機床加工全面高速化，如數(shù)控機床主軸的轉(zhuǎn)速從每分鐘幾千轉(zhuǎn)發(fā)展到幾萬轉(zhuǎn)、幾十萬轉(zhuǎn)；快速移動速度從每分鐘十幾米發(fā)

5、展到幾十米和超過百米；換刀時間從十幾秒下降到10秒、3秒、1秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。應(yīng)用高速加工技術(shù)達(dá)到縮短切削時間和輔助時間，從而實現(xiàn)加工制造的高質(zhì)量和高效率。第一章 數(shù)控車床的基本組成和工作原理1.1任務(wù)準(zhǔn)備1.1.1 機床結(jié)構(gòu)數(shù)控機床一般由輸入輸出設(shè)備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器PLC與電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體與測量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機床的組成框圖。電 氣 回 路輔 助 裝 置PLC主軸伺服單元操 作 面 板主軸驅(qū)動裝置進給驅(qū)動裝置測量反饋裝置進給伺服單元輸入/輸出設(shè) 備計算機數(shù) 控裝 置機 床 本 體 圖1

6、-1機床機構(gòu)機床本體數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以與輔助運動裝置、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)以與操作機構(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)控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。CNC單元CNC單元是數(shù)控機床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。輸入/輸出設(shè)備輸入裝置將各種加工信息傳遞于計算機的外

7、部設(shè)備。在數(shù)控機床產(chǎn)生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已淘汰，后發(fā)展成盒式磁帶，再發(fā)展成鍵盤、磁盤等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現(xiàn)通用DNC網(wǎng)絡(luò)通訊串行通信的方式輸入。輸出指輸出部工作參數(shù)（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。伺服單元伺服單元由驅(qū)動器、驅(qū)動電機組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉(zhuǎn)過一個角度，進而帶動機床

8、移動部件移動一個微小距離。每個進給運動的執(zhí)行部件都有相應(yīng)的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過簡單的機械連接部件驅(qū)動機床，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴(yán)格的相對運動， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應(yīng)，驅(qū)動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。伺服單元和驅(qū)動裝置可合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸實施，所以，伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分?？删幊炭刂破骺删幊炭刂破?(PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎(chǔ)的通用型自動

9、控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設(shè)備的邏輯與開關(guān)控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。當(dāng)PLC用于控制機床順序動作時，也可稱之為編程機床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成為數(shù)控機床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對數(shù)控機床的控制。測量反饋裝置測量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，它把機床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給CNC裝置，供C

10、NC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。1.2工作原理使用數(shù)控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理、 分配，使各坐標(biāo)移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。1.3數(shù)控車床的分類數(shù)控車床的品種和規(guī)格繁多，一般可以用下面三種方法分類。按控制系統(tǒng)分目前市面上占有率較大的有法拉克、華中、廣數(shù)、西門子、三菱等。按運動方式分類點位控制數(shù)控機床點位/直線控制數(shù)控機床連續(xù)控制數(shù)控機床按控制方式分類 按控制方式分類可以分為開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控

11、制數(shù)控機床和半閉環(huán)控制數(shù)控機床。1.4數(shù)控車床的性能指標(biāo)主要規(guī)格尺寸數(shù)控車床主要有床身與刀架最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長度、最大車削直徑等。主軸系統(tǒng) 數(shù)控車床主軸采用直流或交流電動機驅(qū)動，具有較寬調(diào)速圍和較高回轉(zhuǎn)精度，主軸本身剛度與抗振性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機床主軸普遍達(dá)到500010000rmin甚至更高的轉(zhuǎn)速，對提高加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過操作面板上的轉(zhuǎn)速倍率開關(guān)調(diào)整轉(zhuǎn)速；在加工端面時主軸具有恒線切削速度(恒線速單位：mm/min)，是衡量車床的重要性能指標(biāo)之一。進給系統(tǒng) 該系統(tǒng)有進給速度圍、快速(空行程)速度圍、運動分辨率(最小移動增量)、定位精度和螺距圍等主要技術(shù)參數(shù)。進給

12、速度是影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和刀具壽命的主要因素，直接受到數(shù)控裝置運算速度、機床動特性和工藝系統(tǒng)剛度限制。數(shù)控機床的進給速度可達(dá)到1030mmin其中最大進給速度為加工的最大速度，最大快進速度為不加工時移動的最快速度，進給速度可通過操作面板上的進給倍率開關(guān)調(diào)整。脈沖當(dāng)量(分辨率)是CNC重要的精度指標(biāo)。有其兩個方面的容，一是機床坐標(biāo)軸可達(dá)到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示CNC每發(fā)出一個脈沖時坐標(biāo)軸移動的距離，稱為實際脈沖當(dāng)量或外部脈沖當(dāng)量；二是部運算的最小單位，稱之為部脈沖當(dāng)量，一般部脈沖當(dāng)量比實際脈沖當(dāng)量設(shè)置得要小，為的是在運算過程中不損失精度，數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量之前，自動將部

13、脈沖當(dāng)量轉(zhuǎn)換成外部脈沖當(dāng)量。實際脈沖當(dāng)量決定于絲杠螺距、電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)與機械傳動鏈的傳動比，其計算公式為數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量取決于脈沖當(dāng)量數(shù)的大小。普通數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量，般為0.001mm，簡易數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量一般為0.01mm，精密或超精密數(shù)控機床的脈沖當(dāng)量一般為0.0001mm，脈沖當(dāng)量越小，數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量越高。 定位精度和重復(fù)定位精度，定位精度是指數(shù)控機床各移動軸在確定的終點所能達(dá)到的實際位置精度，其誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動部件導(dǎo)軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。重復(fù)定位精度是指在數(shù)控機床上，反復(fù)

14、運行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。重復(fù)定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進給傳動環(huán)節(jié)的間隙與剛性以與摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復(fù)定位精度是呈正態(tài)分布的偶然性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項非常重要的精度指標(biāo)。一般數(shù)控機床的定位精度為0.001mm，重復(fù)定位精度為0.005mm。刀具系統(tǒng)數(shù)控車床包括刀架工位數(shù)、工具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時間、重復(fù)定位精度各項容。加工中心刀庫容量與換刀時間直接影響其生產(chǎn)率，換刀時間是指自動換刀系統(tǒng)，將主軸上的刀具與刀庫刀具進行交換所需要的時間，換刀一般可在520s的時間完成。 數(shù)控機床性能指標(biāo)還有電機、冷卻系統(tǒng)、機床外形尺寸、機床重量等。1.5

15、數(shù)控車床的特點與普通車床相比，數(shù)控車床具有以下幾個特點：適應(yīng)性強由于數(shù)控機床能實現(xiàn)多個坐標(biāo)的聯(lián)動，所以數(shù)控機床能加工形狀復(fù)雜的零件，特別是對于可用數(shù)學(xué)方程式和坐標(biāo)點表示的零件，加工非常方便。更換加工零件時，數(shù)控機床只需更換零件加工的NC程序。加工質(zhì)量穩(wěn)定對于同一批零件，由于使用同一機床和刀具與同一加工程序，刀具的運動軌跡完全一樣這就保證了零件加工的一致性好，且質(zhì)量穩(wěn)定。效率高數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速與進給圍比普通機床大。目前數(shù)控機床最高進給速度可達(dá)到100m/min以上，最小分辨率達(dá)0.01um。一般來說，數(shù)控機床的生產(chǎn)能力約為普通機床的三倍，甚至更高。數(shù)控機床的時間利用率高達(dá)90，而普通機床僅為3

16、050。精度高數(shù)控機床有較高的加工精度，一般在0.005mm0.1mm之間。數(shù)控機床的加工精度不受零件復(fù)雜程度的影響，機床傳動鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過數(shù)控裝置自動進行補償。因此，數(shù)控機床的定位精度比較高。減輕勞動強度在輸入程序并啟動后，數(shù)控機床就自動地連續(xù)加工，直至完畢。這樣就簡化了工人的操作，使勞動強度大大降低。還有能實現(xiàn)復(fù)雜的運動、產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益、利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點。第二章 數(shù)控車床編程與操作2.1數(shù)控車床概述數(shù)控車床作為當(dāng)今使用最廣泛的數(shù)控機床之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過程序控制自動完成外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進

17、行切槽、鉆、擴、鉸孔等工作，而近年來研制出的數(shù)控車削中心和數(shù)控車銑中心，使得在一次裝夾中可以完成更多得加工工序，提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此特別適宜復(fù)雜形狀的回轉(zhuǎn)體零件的加工。2.1.1數(shù)控車床的組成數(shù)控車床由床身、主軸箱、刀架進給系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)與數(shù)控系統(tǒng)組成。與普通車床所不同的是數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，它沒有傳統(tǒng)的走刀箱溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機或步進電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀具，實現(xiàn)進給運動。數(shù)控系統(tǒng)由NC單元與輸入輸出模塊，操作面板組成。 從機械結(jié)構(gòu)上看，數(shù)控車床還沒有脫離普通車床的結(jié)構(gòu)形式，即由床身、主軸箱、刀架進給系統(tǒng)，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。

18、與普通車床所不同的是數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，它沒有傳統(tǒng)的走刀箱、溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀具，實現(xiàn)運動，因而大大簡化了進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于要實現(xiàn)CNC，因此，數(shù)控車床要有CNC裝置電器.控制和CRT操作面板。 2.1.2數(shù)控車床的機械構(gòu)成(1)主軸箱 數(shù)控車床主軸箱的構(gòu)造，主軸伺服電機的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪送刀主軸箱的變速齒輪，以此來確定主軸的特定轉(zhuǎn)速。在主軸箱的前后裝有夾緊卡盤，可將工件裝夾在此。(2)主軸伺服電機 主軸伺服電機有交流和直流。直流伺服電機可靠性高，容易在寬圍控制轉(zhuǎn)矩和速度，因此被廣泛使用，然而，近年來小型、高速度、更可靠的交流伺服電機

19、作為電機控制技術(shù)的發(fā)展成果越來越多地被人們利用起來。(3)夾緊裝置這套裝置通過液壓自動控制卡爪的開/合。(4)往復(fù)拖板在往復(fù)拖板上裝有刀架，刀具可以通過拖板實現(xiàn)主軸的方向定位和移動，從而同Z軸伺服電機共同完成長度方向的切削。(5)刀架 此裝置可以固定刀具和索引刀具，使刀具在與主軸垂直方向上定位，并同Z軸伺服電機共同完成截面方向的切削。(6)控制面板 控制面板包括CRT操作面板（執(zhí)行NC數(shù)據(jù)的輸入/輸出）和機床操作面板（執(zhí)行機床的手動操作）。2.1.3數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)是由CNC裝置、輸入/輸出設(shè)備、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和進給驅(qū)動裝置以與位置測量系統(tǒng)等幾部分組成,如圖2-

20、4所示。圖2-4 CNC系統(tǒng)構(gòu)成數(shù)控車床通過CNC裝置控制機床主軸轉(zhuǎn)速、各進給軸的進z給速度以與其他輔助功能。2.1.4數(shù)控車床的特點（1）傳動鏈短 數(shù)控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電機驅(qū)動。伺服電機直接與絲杠聯(lián)結(jié)帶動刀架運動，伺服電機與絲杠也可以按控制指令無級變速，它與主軸之間無須再用多級齒輪副來進行變速。隨著電機寬調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，目標(biāo)是取消變速齒輪副，目前還要通過一級齒輪副變幾個轉(zhuǎn)速圍。因此，床頭箱的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得多。（2）剛性高 與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便為了拖動輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動潤滑。適應(yīng)高精度的加工。（3）輕拖動刀架移動一般采用

21、滾珠絲杠副，為了提高數(shù)控車床導(dǎo)軌的耐磨性，一般采用鑲鋼導(dǎo)軌，這樣機床精度保持的時間就比較長，也可延長使用壽命。另外，數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護嚴(yán)密等結(jié)構(gòu)特點，自動運轉(zhuǎn)時都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。2.1.5數(shù)控車床的分類數(shù)控車床品種繁多，按數(shù)控系統(tǒng)功能和機械構(gòu)成可分為簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟型數(shù)控車床）、多功能數(shù)控車床和數(shù)控車削中心。(1）簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟型數(shù)控車床）。是低檔次數(shù)控車床，一般是用單板機或單片機進行控制，機械部分是在普通車床的基礎(chǔ)上改進設(shè)計的。(2）多功能數(shù)控車床。也稱全功能型數(shù)控車床，由專門的數(shù)控系統(tǒng)控制，具備數(shù)控車床的各種結(jié)構(gòu)特點。(3)數(shù)控車

22、削中心。在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上增加其他的附加坐標(biāo)軸。2.1.6數(shù)控車床（CJK6153）的主要技術(shù)規(guī)格。床身最大工具回轉(zhuǎn)直徑：530mm。滑板最大工件回轉(zhuǎn)直徑：280mm，機床頂尖距1000mm，刀架最大X向行程：260mm，刀架最大Z向行程：1000mm。手動4級變頻調(diào)速252000轉(zhuǎn)/分。2.1.7數(shù)控車床（CJK6153）的潤滑與冷卻該機床的潤滑分床頭箱的潤格與其它部件的潤滑兩個部分。有齒輪變速的床頭箱均采用油潤滑，由擺線泵進行強迫潤滑，擺線泵吸油時，先通過精制過濾器，再進過磁性濾清器而后送到各潤滑部件或經(jīng)分油器對主軸軸承與所有其它運轉(zhuǎn)零件進行強迫潤滑和噴油潤滑。機床上其它部件的潤滑，如尾架

23、、道軌與絲杠螺母等均采用油潤滑，采用間歇潤滑泵對X軸、Z軸的各導(dǎo)軌潤滑面與滾珠絲杠螺母、尾架套筒外圓等部位進行自動間歇式潤滑。在呈透明狀態(tài)的油箱，帶有一個液位報警開關(guān)，當(dāng)箱油液低于規(guī)定值時，機床會發(fā)出潤滑報警。 該機床冷卻系統(tǒng)采用泵冷卻。冷卻裝置的日常維修主要是冷卻水的補給更換與過濾器的清洗。在冷卻箱未灌入冷卻液前，嚴(yán)禁啟動冷卻泵，以免使冷卻泵燒壞。當(dāng)冷卻水減少時，應(yīng)與時補給。冷卻水發(fā)生污染變質(zhì)時，應(yīng)全部更換，冷卻液應(yīng)注意選擇防銹性能好的，以免機床生銹。2.2數(shù)控車床的編程方法要學(xué)好數(shù)控車床的編程，必須了解數(shù)控車床的操作要點，現(xiàn)有教材大多沒把數(shù)控車床的操作與編程作為一個整體來講。2.2.1設(shè)定

24、數(shù)控車床的機床坐標(biāo)系機床坐標(biāo)系是機床固有的坐標(biāo)系，是制造和調(diào)整機床的基礎(chǔ)，也是設(shè)置工件坐標(biāo)系的基礎(chǔ)。機床坐標(biāo)系在出廠前已經(jīng)調(diào)整好，一般不允許隨意變動。參考點也是機床上的一個固定不變的極限點，其位置由機械擋塊或行程開關(guān)來確定。通過回機械零點來確認(rèn)機床坐標(biāo)系。回機械零點前先要開機，數(shù)控車床開機前先要熟悉數(shù)控車床的面板。面板的形式同數(shù)控系統(tǒng)密切相關(guān)。數(shù)控車床的開機有難有易。對于配圖產(chǎn)系統(tǒng)的車床。開機大都比較簡單，一般打開電源后，直接啟動數(shù)控系統(tǒng)即可。開機后，通過回零，使工作臺回到機床原點（或參考點，該點為與機床原點有一固定距離的點）。數(shù)控車床的回零（回參考點）步驟為：開關(guān)置于“回零”位置。按手動軸進

25、給方向鍵+X、+Z至回零指示燈亮。開機后必須先回零（回參考點），若不作此項工作，則螺距誤差補償、背隙補償?shù)裙δ軐o法實現(xiàn)。設(shè)定機床機械原點同編程中的G54指令直接有關(guān)。2.2.2設(shè)定數(shù)控車床的工件坐標(biāo)系工件坐標(biāo)系是編程時使用的坐標(biāo)系，又稱編程坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系是人為設(shè)定的。建立工件坐標(biāo)系是數(shù)控車床加工前的必不可少的一步。不同的系統(tǒng)，其方法各不一樣。實驗：1.西門子802S系統(tǒng)工件坐標(biāo)系的建立方法（1）轉(zhuǎn)動刀架至基準(zhǔn)刀（如1號刀）。（2）在MDA狀態(tài)下，輸入T1D0，使刀補為0。（3）機床回參考點。（4）用試切法確定工件坐標(biāo)原點。先切削試件的端面。Z方向不動。若該點即為Z方向原點，則在參數(shù)下的零點

26、偏置于目錄的G54中，輸入該點的Z向機械坐標(biāo)值A(chǔ)的負(fù)值，即Z=-A。若Z向原點在端面的左邊處，則在G54中輸入Z=-（A+），回車即可。同理試切外圓，X方向不動。Z方向退刀，記下X方向的機床坐標(biāo)A，量直徑，得到半徑R，在G54的X中輸入X=-（A+R），回車即可。實驗：2.廣數(shù)GSK980T系統(tǒng)工件坐標(biāo)系的建立方法（1）用手動方式，試切端面。（2）在Z軸不動的情況下，沿X軸退刀，且停止主軸旋轉(zhuǎn)。3.測量端面與工件坐標(biāo)系零點間的距離Z。然后在錄入方式下輸入G50 Z ，運行該句即可。4.同理，用手動方式車外圓，在X軸不動的情況下沿Z軸退刀，且停止主軸旋轉(zhuǎn)，測量工件直徑X，在錄入方式下輸入G50X

27、，運行該句即可。實驗：3.廣數(shù)GSK928TC工件坐標(biāo)系的建立方法（1）車外圓，沿Z向退刀，測得直徑，按InputX輸入直徑值，回車即可。（2）車端面，沿X向退刀，測得端面與工件坐標(biāo)系原點間的距離，按Input輸入該距離值，回車即可。實驗：4.確定基準(zhǔn)刀在工件坐標(biāo)系中的位置 確定了工件坐標(biāo)系后，可用G50指令確定第1把刀（基準(zhǔn)刀）在工件坐標(biāo)系中的位置。實驗：5.確定其它刀在工件坐標(biāo)系中的位置加工一個零件常需要幾把不同的刀具，由于刀具安裝與刀具本身的偏差，每把刀轉(zhuǎn)到切削位置時，其刀尖所處的位置并不重合，為使用戶在編程時無需考慮刀具間的偏差，需確定其它刀在工件坐標(biāo)系中的位置，這需要通過對刀來實現(xiàn)。

28、不同的系統(tǒng)，其對刀方法各不一樣。 1）西門子802S系統(tǒng)的對刀方法（1）選用某一把刀為基準(zhǔn)刀，按參數(shù)鍵下和刀具補償按鈕，再按新刀具按鈕，輸入基準(zhǔn)刀的刀號與刀沿（補）號。如基準(zhǔn)刀為1號刀，選用1號刀沿（補），則刀具為T1D1。（2）調(diào)用對刀窗口，用基準(zhǔn)刀車外圓，Z向退刀，在對刀窗口的X軸零偏處輸入0（因是基準(zhǔn)刀），按計算鍵后確認(rèn)。（3）調(diào)用其它各把刀具，確定刀號和刀沿（補）號，車外圓輸入直徑，車端面。輸入臺階深度的負(fù)值。計算、確定即可。2）廣數(shù)GSK980T系統(tǒng)的對刀方法（1）用基準(zhǔn)刀試切工件，設(shè)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系：試切端面X向退刀，進入錄入方式，按程序按鈕。輸入G50 Z0，即把該端面作為Z向基準(zhǔn)面

29、。然后按設(shè)置鍵，設(shè)置偏置號（基準(zhǔn)刀+100），輸入Z=0，試切外圓，Z向退刀，測得外圓直徑，進入錄入方式，按程序按鈕。輸入G50X，然后按設(shè)置鍵，設(shè)置偏號，基準(zhǔn)刀偏置號+100，X=。（2）調(diào)用其它各把刀具，車外圓，Z向退刀。測得外圓直徑，將所測得的值設(shè)到一偏置號中，該偏置為刀號+100，如刀號為2，則偏置號為202，在此處輸入X=。同理車臺階，X向退刀，測得臺階深度，在偏置號處輸入Z=-。3）廣數(shù)GSK928TC系統(tǒng)的對刀方法（1）用基準(zhǔn)刀試切工件，用input建立對刀坐標(biāo)系，該坐標(biāo)系的Z向原點，一般設(shè)在工件的右端，即把試切的端面作為Z向零點。（2）調(diào)用其它各刀，如2號刀，用T20調(diào)用，然后

30、試切外圓Z向退刀，測得直徑，然后按I鍵。輸入。試切臺階，X向退刀，測得臺階深度為，然后按K鍵，輸入-，刀補即設(shè)置完畢。4）坐標(biāo)軸的方向 無論那種坐標(biāo)系都規(guī)定與車床主軸軸線平行的方向為Z軸，從卡盤中心至尾座頂尖中心的方向為正方向。在水平面與車床主軸軸線垂直的方向為X軸，遠(yuǎn)離主軸旋轉(zhuǎn)中心的方向為正方向。5）直徑或半徑尺寸編程被加工零件的徑向尺寸在圖紙標(biāo)注和加工測量時，一般用直徑值表示，所以采用直徑尺寸編程更為方便。6）一般編程方法(1)確定第一把刀的位置G50 X Z 該指令確定了第一把刀的位置，此時需把第一把刀移動到工坐標(biāo)為X Z的位置。(2)返回參考點 G26（G28）：X Z軸同時返回參考點

31、，G27：X軸返回參考點，G29：Z軸返回參考點。(3)快速定位 G00 X Z 快速定位到指定點。（4）直線插補 G01 X Z F 該指令用于車外圓與端面。F為進給速度，其單位為mm/min (用G94或G98指定)或mm/r(用G95或G99指定)。（5）圓弧插補 G02（03） X Z I K F 該指令用于車順圓或逆圓周。X Z為圓弧終點坐標(biāo)，I K為圓心相對于起點的坐標(biāo)，F(xiàn)為進給速度。（6）螺紋切削 G33（32） X Z P（E） I K 該指令用于螺紋切削，X Z為螺紋終點坐標(biāo)，P為公制螺紋導(dǎo)程(0.25-100mm)，E為英制螺紋導(dǎo)程(100-4牙/英寸)，I K為退尾數(shù)據(jù)。

32、螺紋切削時主軸轉(zhuǎn)速不能太高，一般N×P3000，N為主軸轉(zhuǎn)速（rpm）,P為公制螺紋導(dǎo)程(mm)。（7） 延時或暫停 G04 X，X為暫停秒數(shù)，該指令一般用于切槽，可保持槽底光滑。（8）主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定 M03（04） S 該指令用于主軸順時針或逆時針轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速為S，其單位為m/min (用G96指定)或r/min(用G97指定)。M05表示主軸停止。（9）程序結(jié)束M02（在此處結(jié)束）或M30（結(jié)束后返回程序首句）。7）刀具補償編程時，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，為提高工件的加工精度，編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進

33、行補償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補償功能（G41，G42），這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。8）絕對坐標(biāo)與增量坐標(biāo) X 、Z表示絕對坐標(biāo)，U、W表示相對坐標(biāo)。9）公制與英制尺寸設(shè)定公制尺寸設(shè)定指令G21，英制尺寸設(shè)定指令G20，系統(tǒng)上電后，機床處在G21狀態(tài)。10）圓弧順逆的判斷數(shù)控車床是兩坐標(biāo)的機床，只有X軸和Z軸，應(yīng)按右手定則的方法將Y軸也加上去來考慮。判斷時讓Y軸的正向指向自己，（即沿Y軸的負(fù)方向看去），站在這樣的位置就可正確判斷X-Z平面上圓弧的順逆時針。數(shù)控車床編程實例1編制圖4-1所示工件的數(shù)控加工程序，要求切斷，1#外圓刀，2#切槽刀，切槽刀寬度4mm，毛坯直徑32

34、mm圖2-51）首先根據(jù)圖紙要求按先主后次的加工原則，確定工藝路線（1）粗加工外圓與端面。（2）精加工外圓與端面。（3）切斷。2）選擇刀具,對刀，確定工件原點根據(jù)加工要求需選用2把刀具，T01號刀車外圓與端面，T02號刀切斷。用碰刀法對刀以確定工件原點，此例中工件原點位于最左面。3）確定切削用量（1）加工外圓與端面，主軸轉(zhuǎn)速 630rpm, 進給速度150mm/min。（2）切斷，主軸轉(zhuǎn)速 315rpm, 進給速度150mm/min。4）編制加工程序N10 G50 X50 Z150 確定起刀點N20 M03 S630 主軸正轉(zhuǎn)N30 T11 選用1號刀，1號刀補N40 G00 X35 Z57.

35、5 準(zhǔn)備加工右端面N50 G01 X-1 F150 加工右端面N60 G00 X32 Z60 準(zhǔn)備開始進行外圓循環(huán)N70 G90 X28 Z20 F150 開始進行外圓循環(huán)N80 X26N90 X24N100 X22N110 X21 20圓先車削至2N120 G01 X0 Z57.5 F150 結(jié)束外圓循環(huán)并定位至半圓R7.5的起切點N130 G02 X15 Z50 I0 K-7.5 F150 車削半圓R7.5N140 G01 X15 Z42 F150 車削15圓N150 X16 倒角起點N160 X20 Z40 倒角N170 Z20 車削20圓N180 G03 X30 Z15 I10 K0

36、F150 車削圓弧R5N190 G01 X30 Z2 F150 車削30圓N200 X26 Z0 倒角N210 G0 X50 Z150 回起刀點N220 T10 取消1號刀補N230 T22 換2號刀N235 M03 S315N240 G0 X33 Z-4 定位至切斷點N250 G01 X-1 F150 切斷N260 G0 X50 Z150 回起刀點N270 T20 取消2號刀補N280 M05 主軸停止N290 M02 程序結(jié)束第三章 數(shù)控車床加工工藝分析3.1零件圖樣分析因為薄壁加工比較困難，尤其是孔的加工，由于在切削過程中，薄壁受切削力的作用，容易產(chǎn)生變形。從而導(dǎo)致出現(xiàn)橢圓或中間小，兩頭

37、大的“腰形”現(xiàn)象。另外薄壁套管由于加工時散熱性差，極易產(chǎn)生熱變形，使尺寸和形位誤差。達(dá)不到圖紙要求，需解決的重要問題，是如何減小切削力對工件變形的影響。薄壁零件的加工是車削中比較棘手的問題，原因是薄壁零件剛性差，強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。可利用數(shù)控車床高加工精度與高生產(chǎn)效率的特點，并充分地考慮工藝問題對零件加工質(zhì)量的影響，為此對工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方 面進行試驗，有效地克服薄壁零件加工過程中出現(xiàn)的變形，保證了加工精度,為今后更好的加工薄壁零件提供了好的依據(jù)與借鑒。無論用什么形式加工零件，首先都必須從查看零件圖開始。由圖看見該薄壁

38、零件加工，容易產(chǎn)生變形，這里不僅裝夾不方便，而且所要加工的部位也那難以加工，需要設(shè)計一專用薄壁套管、護軸。 圖3-13.2工藝分析根據(jù)圖紙?zhí)峁┑募夹g(shù)要求，工件采用無縫鋼管進行加工，孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6，用車削即可達(dá)到。但孔的圓柱度為0.03對于薄壁零件來講要求比較高，在批量生產(chǎn)中，工藝路線大致為：下料熱處理車端面車外圓車孔質(zhì)檢 前面所述，薄壁件加工特點得知“孔加工”工序是質(zhì)量控制的關(guān)鍵。我們拋開外圓，薄壁套管就孔切削就難保證0.03mm的圓柱，經(jīng)過我們多次加工和實驗，采用刀具新磨法，較好地解決了這一問題材。3.3車孔的關(guān)鍵技術(shù) 車孔的關(guān)鍵技術(shù)是解決孔車刀的剛性和排屑問題。增加孔車刀

39、的剛性，我采取了以下措施：（1）盡量增加刀柄的截面積，通常孔車刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1/4，如圖1 圖3-2 圖3-3若使孔車刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大增加，（2）刀柄伸出長度盡能做到同加工工件長度長5-8mm，以增加車刀刀柄剛性，減小切削過程中的振動。3.4解決排屑問題主要控制切削流出方向，粗車刀要求切屑流向待加工表面（前排屑）為此。采用正刃傾角的孔車刀，精車時，要求切屑流向向心傾前排屑（孔心排屑）因此磨刀時要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如圖4精車刀合金用YA6,目前的M類型，它的抗彎強度、耐磨、沖擊韌度

40、以與與鋼的抗粘和溫度都較好。 圖3-4刃磨時前角磨以圓以圓弧狀角度10-15°后角根據(jù)加工圓弧離壁0.5-0.8mm（刀具底線順弧度）如圖4.c切削刃角k向為§0.5-1為沿切屑刃圖4B點；修光刃為R1-1.5副后角磨成7-8°為適圖4E刃的A-A點磨成圓向外排屑。3.5加工方法(1)加工前必須要做一件護軸；護軸主要目的：是把車好的薄壁套孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護軸的加工對加工薄壁套管的工序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。加工護軸毛胚用45碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車端面、開兩頭B型頂尖孔，粗車外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、

41、再精車留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成如圖5所示，精度達(dá)要求，完工后待用。圖3-5（2)為能使工件一次性加工完畢，毛胚留夾位和切斷余量。（3）先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形，硬度為HRC28-30（可加工圍的硬度）。(4)車刀采用C620，首先把前頂尖放進主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時的工件變形，增加一個開環(huán)厚套如圖6圖3-6為保持批量生產(chǎn)，薄壁套管外圓的一頭經(jīng)加工為統(tǒng)一尺寸d，t的尺是軸向夾位，個薄壁套管壓緊，提高車孔時的質(zhì)量，保持尺寸?？紤]到有切削熱產(chǎn)生，工件膨脹尺寸難掌握。需要澆注充分的切削液，減少工件的熱變形。（5）用自動定心三爪卡盤將工件夾牢，車端面，粗車圓。留余量0.1-0.2mm精車，換上精車刀把要切削余量加工到護軸滿過度配合和粗糙度的要求。卸