《數(shù)控設備應用技術與維護專業(yè)畢業(yè)論文(設計)——零件的加工方法與編程》

1、畢 業(yè) 設 計 論 文 零件的加工方法與編程 專業(yè)：數(shù) 控 專 業(yè)班級：06大專數(shù)控設備班姓名: 陳 秋 東 學號：062350605導師姓名:卞 洪 元 2021 年 11 月 15 日 摘 要論文首先簡單的介紹了數(shù)控機床的概述、機床的組成、機床的機構特點，其次分析了零件的組成、外表粗糙度、尺寸精度分析、編制了工藝卡片和零件的加工程序。最后，論文的對本次的論文設計進行了總結。讓我知道數(shù)控機床的結構和數(shù)控機床的特點。關鍵詞：數(shù)控車，數(shù)控編程，數(shù)控加工。目目 錄錄摘 要.2目 錄.4第一章第一章 前言前言 .41.1 本課題研究的意義.41.2 本課題目前的現(xiàn)狀.81.3 本課題研究的目標.10

2、1.4 完本錢課題的可行性分析.10第二章零件的工藝分析第二章零件的工藝分析 .122.1 零件圖.122.2 零件的結構分析.122.3 零件的加工工藝過程.132.4 零件加工工藝卡片.14第三章系統(tǒng)設備與編程第三章系統(tǒng)設備與編程 .153.1 系統(tǒng)設備的選用.153.2 數(shù)控機床設備的簡介.233.3 零件外表基點坐標的計算.24第第 四四 章章 總總 結結 .27參考文獻參考文獻 .28第一章第一章 前言前言1.1 本課題研究的意義數(shù)控技術及數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家根底業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集

3、成化生產(chǎn)的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的開展是信息技術(1T)與制造技術(MT)結合開展的結果。現(xiàn)代的 CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術，都是建立在數(shù)控技術之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術知識是現(xiàn)代機電類專業(yè)學生必不可少的。1.1.1 數(shù)控機床的概述數(shù)控技術，簡稱數(shù)控Numerical ControlNC ，是利用數(shù)字化信息對機械運動及加工過程進行控制的一種方法。由于現(xiàn)代數(shù)控都采用了計算機進行控制，因此，也可以稱為計算機數(shù)控Computerized Nu

4、merical ControlCNC 。為了對機械運動及加工過程進行數(shù)字化信息控制，必須具備相應的硬件和軟件。用來實現(xiàn)數(shù)字化信息控制的硬件和軟件的整體成為數(shù)控系統(tǒng)Numerical Control System ，數(shù)控系統(tǒng)的核心是數(shù)控裝置Numerical Controller 。采用數(shù)控技術進行控制的機床，稱為數(shù)控機床NC 機床 。它是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、精密測量技術和機床設計等先進技術的典型機電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術的根底。控制機床也是數(shù)控技術應用最早、最廣泛的領域，因此，數(shù)控機床的水平代表了當前數(shù)控技術的性能、水平和開展方向。隨著科技開展，為了適應市場需求多變的形

5、勢，對現(xiàn)代制造業(yè)來說，不僅需要開展車間制造過程的自動化，而且要實現(xiàn)從市場預測、生產(chǎn)決策、產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造直到產(chǎn)品銷售的全面自動化。將這些要求綜合、構成的完整的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，稱為計算機集成制造系統(tǒng)Computer Integrated Manufacturing System-CIMS 。CIMS 將一個更長的生產(chǎn)、經(jīng)營活動進行了有機的集成，實現(xiàn)了更高效益、更高柔性的智能化生產(chǎn)，是當今自動化制造技術開展的最高階段。在 CIMS 中，不僅是生產(chǎn)設備的集成，更主要的是以信息為特征的技術集成和功能集成。計算機是集成的工具，計算機輔助的自動化單元技術是集成的根底，信息和數(shù)據(jù)的交換及共享是集成的橋梁，最

6、終形成的產(chǎn)品，可以看成是信息和數(shù)據(jù)的物質表達。在數(shù)控機床的早期產(chǎn)品中，數(shù)控裝置是專用的。近年來，數(shù)控裝置中的邏輯電路已被計算機所取代，因而實現(xiàn)了控制多樣化和多功能化。從復臺化技術的觀點來看，增強控制功能，使得操作機床自動化，不是最終目的。控制功能應到達晟佳控制和自適應控制，為此應增加診斷功能。通過傳感器反應，實現(xiàn)加工智能化，并保證系統(tǒng)的可靠性。1.1.2 數(shù)控機床的組成1. 輸入輸出裝置入裝置的作用是將記錄在信息載體上的數(shù)控加工程序讀入數(shù)控系統(tǒng)的內存儲器。目前廣泛應用的輸入方式是利用數(shù)控機床上的通訊接口通過計算機進行數(shù)據(jù)傳輸，也可利用網(wǎng)絡技術進行遠程數(shù)據(jù)傳輸。對于簡單的數(shù)控加工程序可采用手動數(shù)

7、據(jù)輸入方式，利用數(shù)控系統(tǒng)控制面板上的輸入鍵直接將零件的加工程序輸入數(shù)控系統(tǒng)的內存儲器。2、數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心。其主要作用是對輸入的零件加工程序的命令進行信息處理后，輸出控制命令到相應的執(zhí)行部件如伺服系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、PLC等 ，完成零件加工程序所要求的工作。數(shù)控系統(tǒng)有硬件和軟件組成?，F(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)普遍采用通用計算機其主要硬件局部，包括 CPU、存儲器、系統(tǒng)總線和輸入輸出接口等。軟件局部主要是主控制系統(tǒng)軟件，其控制方式有數(shù)據(jù)運算處理控制和時序邏輯控制兩大類，主控制器內的插補運算模塊根據(jù)讀入的零件加工程序，通過譯碼、編譯等信息處理后，進行相應的軌跡插補運算，并通過與其相應的各坐標伺服系統(tǒng)

8、位置、速度反應信號比擬，進而控制機床的各坐標軸的移動。時序邏輯控制主要由可編程控制器 PLC 完成，它根據(jù)機床加工過程中的各個動作要求進行協(xié)調，按各檢測進行邏輯判斷，從而控制機床有條不紊地按序工作。3、可編程邏輯控制系統(tǒng)可編程邏輯控制系統(tǒng)主要功能是接受可編程控制器 PLC 輸出的主軸變速和換向，啟動或停止，刀具選擇或更換，分度工作臺轉位和緊鎖，工件夾緊或松夾，切削液的開啟或關閉等輔助操作信號。經(jīng)功率放大后直接驅動相應的執(zhí)行元件，完成數(shù)控加工自動操作。4、伺服驅動系統(tǒng)伺服驅動系統(tǒng)的作用是接受來自數(shù)控系統(tǒng)的位置控制信息，撿起轉換成相應坐標軸的進給運動和精確定位運動，完成數(shù)控機床最后的控制環(huán)節(jié)，因此

9、，其伺服精度和動態(tài)響應特性將直接影響數(shù)控機床的加工精度和外表加工質量。伺服驅動系統(tǒng)包括主軸伺服和進給伺服兩個單元。主軸伺服單元截水溝來自 PLC 的轉向和轉速指令，進過功率放大后驅動主軸電動機轉動。進給伺服單元在每個插補周期內接受數(shù)控系統(tǒng)的位移指令，經(jīng)過功率放大后驅動進給電動機轉動，同時完成速度控制和反應控制。伺服驅動系統(tǒng)的執(zhí)行器件有功率步進電動機、直流伺服電動機和交流伺服電動機。5、位置檢測系統(tǒng)位置檢測系統(tǒng)的作用是通過傳感器檢測伺服電動機的轉角位移或數(shù)控機床工作臺的直線位移，并轉換成電信號反應給伺服系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)中的位置比擬環(huán)節(jié)對控制位移量與實際位移量進行比擬，根據(jù)比擬的差值調整控制信號，

10、提高控制精度。6、機床主體機床主體指的是數(shù)控機床的機械結構局部，是實現(xiàn)零件加工的執(zhí)行部件。它主要由主運動部件、進給運動部件、支撐件、特殊裝置、刀具和輔助裝置等組成。數(shù)控機床的機械結構局部與普通機床相似，但傳動結構和變速系統(tǒng)較為簡單，在精度、剛度、抗振性等方面要求較高，因而采取了一些特殊結構，如滾珠絲杠副，直線滾動導軌副等。1.1.3 數(shù)控機床的結構特點數(shù)控機床與普通機床在總體結構上根本相似，由本身、箱體、導軌、主軸、進給機構及輔助機構組成。由于其加工的特殊性，數(shù)控機床在機械結構上具有如下特點：1采用高性能的主軸伺服驅動裝置和進給伺服驅動裝置，使機床的傳動鏈縮短，簡化機床機械傳動系統(tǒng)的結構。2采

11、用具有高剛度、高抗震性及較小熱變形的特殊結構，使機床精度、靜剛度、動剛度大大提高，從而滿足大余量切削和精密加工切削需要。3采用高傳動效率、高精度、無間隙的傳動裝置和傳動構件，如滾珠絲杠螺母副、貼塑滑動軌、直線滾動導軌、靜壓導軌等傳動構件。4加工中心具有完善的刀具自動交換裝置。5采用移動門結構的全封閉外罩殼，保證了加工操作的平安性。6具有氣動、液壓、排屑、冷卻、潤滑等輔助裝置。 1由于數(shù)控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機驅動，所以它的傳動鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動部件，用伺服電動機直接與絲杠聯(lián)結帶動刀架運動。伺服電動機絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)結。2多功能數(shù)控車床是采用直流

12、或交流主軸控制單元來驅動主軸，按控制指令作無級變速，主軸之間不必用多級齒輪副來進行變速。為擴大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級齒輪副，以實現(xiàn)分段無級調速，即使這樣，床頭箱內的結構已比傳統(tǒng)車床簡單得多。數(shù)控車床的另一個結構特點是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應高精度的加工。3數(shù)控車床的第三個結構特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床的關鍵機械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動軸承是專用鈾承，它的壓力角比常用的向心推力球輛承要大得多。這種專用軸承配對安裝，是選配的，最好在軸承出廠時就是成對的。4為了拖動輕便，數(shù)控車床的潤滑都比擬充分，大局部采用油霧自動潤滑

13、。5由于數(shù)控機床的價格較高、控制系統(tǒng)的壽命較長，所以數(shù)控車床的滑動導軌也要求耐磨性好。數(shù)控車床一般采用鑲鋼導軌，這樣機床精度保持的時間就比擬長，其使用壽命也可延長許多。6數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護較嚴密等特點，自動運轉時一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。7數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。1.2 本課題目前的現(xiàn)狀下面對我國數(shù)控機床的開展現(xiàn)狀及技術趨勢進行分析剖析，并初步探討使其能適應多品種、高質量、低本錢的市場需要，促進我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的結構調整和技術升級，促進引進國外先進技術的消化吸收與創(chuàng)新，提高產(chǎn)業(yè)的國際競爭力。1.2.11.2.1 數(shù)控機床的開展世界上第一臺數(shù)控機床是為了適應航空工業(yè)制造

14、復雜曲面工件的需要產(chǎn)生的。1948 年，美國帕森斯公司在研制加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床史，首先提出利用電子計算機控制機床加工曲線樣板的新概念并獲得成功。1952 年，美國麻省理工學院和帕森斯公司合作研制成功了世界上第一臺具有信息存儲和信息處理功能的三坐標立式銑床。這是一臺采用專用計算機進行運算與控制的直線插補輪廓控制數(shù)控銑床，專用計算機采用電子管元件，邏輯運算與控制采用硬件連接的電路。1955 年，該類機床進入實用化階段，在復雜曲面的加工中發(fā)揮了重要作用，這就是第一臺數(shù)控系統(tǒng)。從那時起 40 多年來，隨著自動控制技術、微電子技術、計算機技術、精密測量技術及機械制造技術的開展，數(shù)控機床得到

15、了迅速開展，不斷的更新?lián)Q代。數(shù)控系統(tǒng)的開展經(jīng)歷五代。1955 年，數(shù)控系統(tǒng)以電子管組成，體積大，功率消耗大，這是第一臺數(shù)控系統(tǒng)。1959 年，晶體管元件問世，數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印刷電路板，從數(shù)控系統(tǒng)跨入第二代。1965 年，出現(xiàn)了小規(guī)模集成電路，由于其體積小，功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性得到進一步提高數(shù)控系統(tǒng)開展到第三代。以上三代數(shù)控機床的控制系統(tǒng)均為硬接線數(shù)控系統(tǒng)，稱為普通數(shù)控系統(tǒng)，及 NC 系統(tǒng)。隨著計算機技術的開展，出現(xiàn)了以小型計算機代替專用硬接線裝置，以控制軟件實現(xiàn)數(shù)控功能的計算機數(shù)控系統(tǒng)，及 CNC 系統(tǒng)，使數(shù)控機床進入第四代。1970 年以后，美國因特爾公司首先開發(fā)使用了四位

16、微處理器，1974 年，美國、日本等國首先研制出以微處理器為核心的數(shù)控系統(tǒng)。由于中、大規(guī)模集成電路的集成度和可靠性高、價格低廉，所以微處理器數(shù)控系統(tǒng)得到了廣泛應用。這就是微機數(shù)控系統(tǒng)，及 MNC 系統(tǒng)，從而使數(shù)控機床進入第五代。 1.2.2 我國數(shù)控機床的開展現(xiàn)狀我國數(shù)控技術的開展起步于二十世紀五十年代， 中國于 1958 年研制出第一臺數(shù)控機床，開展過程大致可分為兩大階段。在 19581979 年間為第一階段，從 1979 年至今為第二階段。第一階段中對數(shù)控機床特點、開展條件缺乏認識，在人員素質差、根底薄弱、配套件不過關的情況下，一哄而上又一哄而下，曾三起三落、終因表現(xiàn)欠佳，無法用于生產(chǎn)而停

17、頓。主要存在的問題是盲目性大，缺乏實事求是的科學精神。在第二階段從日、德、美、西班牙先后引進數(shù)控系統(tǒng)技術，從日、美、德、意、英、法、瑞士、匈、奧、韓國、臺灣省共 11 國(地區(qū))引進數(shù)控機床先進技術和合作、合資生產(chǎn)，解決了可靠性、穩(wěn)定性問題，數(shù)控機床開始正式生產(chǎn)和使用，并逐步向前開展。通過“六五期間引進數(shù)控技術， “七五;期間組織消化吸收“科技攻關，我國數(shù)控技術和數(shù)控產(chǎn)業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)開展迅速，19982004 年國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)量和消費量的年平均增長率分別為 39.3%和 34.9%。盡管如此，進口機床的開展勢頭依然強勁，從 2002 年開始，中國連續(xù)三年成為

18、世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004 年中國機床主機消費高達 94.6 億美元，國內數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產(chǎn)數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產(chǎn)數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、效勞意識與能力欠缺、數(shù)控,系統(tǒng)生產(chǎn)應用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應看清形勢，充分認識國產(chǎn)數(shù)控機床的缺乏，努力開展先進技術，加大技術創(chuàng)新與培訓效勞力度，以縮短與興旺國家之問的差距。1.3 本課題研究的目標1掌握各編程指令的意義，編寫正確的加工工序

19、；2熟練的的編寫程序和應用；3學會對零件加工工藝的制定；4了解機械制造相關知識；5熟悉機床的組成，了解相關的根底知識；6完成設計的工件，順利畢業(yè)。1.3.1 理論方面1.學會對零件加工工藝的制定。2.熟悉了數(shù)控機床的組成，了解相關控制系統(tǒng)原理。3.掌握各編程指令的意義，編寫正確的加工程序。4.了解了機械制造相關知識。5.學會應用或了解關于數(shù)控方面的軟件。1.3.2 操作方面1.按照機械制圖標準，繪制出零件圖。2.熟練掌握數(shù)控機床面板及操作界面的使用。3.熟悉掌握工件裝夾、刀具裝夾、刀具刃磨、編程原點找正、對刀等操作方法及步驟4.熟練掌握零件圖紙分析、工藝制定、刀具選擇、切削用量選擇、程序編寫等

20、加工相關內容，并能夠進行計算機仿真加工。5.熟練掌握數(shù)控加工過程的完成步驟從圖紙到工件的完整加工過程 ，并能保證零件加工成型的相對尺寸精度、形狀精度、外表的位置精度、外表粗度等其他要求。6.熟悉數(shù)控機床教學平安操作規(guī)程。7.通過數(shù)控高級工筆試。1.4 完本錢課題的可行性分析 本人通過四年半的理論知識與專業(yè)技能的學習，已初步能夠獨立進行零件的設計、材料分析，工藝的制定，到最終的編程加工。并且在每學期都要進行維期兩個用月的專業(yè)技能強化訓練，讓我們深入感受到理論與實踐是相輔相成的。在實踐方面已通過數(shù)控車床中級、普車中級、鉗工中級的考核，對電工、機床的結構及工件的加工工藝也有一定的了解；并且論文的論題

21、與自己所學專業(yè)相對應，并且具有充分的參考資料如：?機械制圖?、?數(shù)控加工編程?、?數(shù)控機床?、?機械制造根底?、?金屬工藝學?、?機械設計?、?CAD/CAM 應用技術?等資料 。?金屬工藝學?此書系統(tǒng)地闡述了鋼鐵生產(chǎn)、金屬材料的性能、金屬的結構與結晶、合金的相結構與相圖、鐵碳合金、鋼的熱處理、工業(yè)用鋼、機械加工工藝規(guī)程的制定等方面的根本原理和根底知識。?數(shù)控加工編程?此書從三種數(shù)控系統(tǒng) SIEMENS、FANUC、華中入手, 深入淺出地闡述了零件的分析,尤其十分詳細地介紹了如何編程,同時還介紹了編程時的注意點,最后還對加工中心的對刀和其他類型機床作了簡要的介紹。除此之外還有專門的指導老師、教

22、授做輔助綜合以上分析相信一定能夠順利地完成最終的設計。第二章零件的工藝分析第二章零件的工藝分析2.1 零件圖1033750-0.14148M 24 2360-0.1944.730-0.062510200-0.1325480-0.03 9400-0.03 9200-0.03 9S 36? 0.0820M orseN o.53.21.61.63.20.122.2 零件的結構分析該零件是由外圓、圓、孔、內螺紋及退刀槽組成。其中有多個尺寸有較嚴的尺寸公差和外表粗糙度等要求。該零件的毛坯材料規(guī)格是 45#鋼，直徑為50mm,長度為 150mm。一零件的形狀該零件是由外圓輪廓和孔組成外圓輪廓從右到左依次由

23、：36 圓、204048 的外圓、退刀槽、。孔左到右依次由：M24X2 的內螺紋、44.73 的錐度二尺寸分析1.外圓輪廓尺寸分析：48、40、20 的外圓，其上偏差是 0.0 下偏差是0.039，其外表粗糙度為 1.6。36 圓，其上偏差為 0。08 下偏差為-0。08，2 盲孔尺寸分析：24 的內圓，上偏差為 0 下偏差為 0，其粗糙度為 3.2。M24X2 的螺紋。36 的外圓，上偏差為 0，下偏差為-0.019.2.3 零件的加工工藝過程工序號工種工序內容加工簡圖設備1下料501502三爪卡盤夾持工件一端，伸長為 55mm，用麻花鉆，鉆出 43mm 深度調頭3夾住左端，伸出 80mm

24、長度用尖刀加工右端 36的圓盒 3 個臺階25S 36? 0.082 00-0.0394 00-0.039104 80-0.0394夾住右端零件用尖刀加工左端 44.73 的錐度和臺階然后精加工，44.7 30-0.062510M 242360-0.195用鏜孔刀加工左端的內輪廓。在用螺紋刀加工內螺紋20M 24 2360-0.1 9102.4 零件加工工藝卡片工序號工序內容刀具號道具型號主軸轉速r/min進給速度背吃刀量mm備注1鉆 30 盲孔麻花鉆3001.52調頭車外圓T0101尖刀1000F0.31.53調頭車外圓T010190刀1000F0.31.54車內輪廓T0101鏜孔刀500F

25、0.31.55車內螺紋T0101內三角螺紋刀450F0.31.56車螺紋T0101螺紋刀400F0.31.5第三章系統(tǒng)設備與編程第三章系統(tǒng)設備與編程3.1 系統(tǒng)設備的選用3.1.1 數(shù)控系統(tǒng)概述 是數(shù)字控制系統(tǒng)簡稱，英文名稱為Numerical Control System，早期是由硬件電路構成的稱為硬件數(shù)控 Hard NC，1970 年代以后，硬件電路元件逐步由專用的計算機代替稱為計算機數(shù)控系統(tǒng)。 計算機數(shù)控Computerized numerical control,簡稱 CNC系統(tǒng)是用計算機控制加工功能，實現(xiàn)數(shù)值控制的系統(tǒng)。 CNC 系統(tǒng)根據(jù)計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行局部或全部數(shù)

26、值控制功能，并配有接口電路和伺服驅動裝置的專用計算機系統(tǒng)。 CNC 系統(tǒng)由數(shù)控程序、輸入裝置、輸出裝置、計算機數(shù)控裝置CNC 裝置、可編程邏輯控制器 PLC、主軸驅動裝置和進給 伺服驅動裝置包括檢測裝置 等組成。 CNC 系統(tǒng)的核心是 CNC 裝置。由于使用了計算機，系統(tǒng)具有了軟件功能，又用 PLC 代替了傳統(tǒng)的機床電器邏輯控制裝置，使系統(tǒng)更小巧，其靈活性、通用性、可靠性更好，易于實現(xiàn)復雜的數(shù)控功能，使用、維護也方便，并具有與上位機連接及進行遠程通信的功能。3.1.2 數(shù)控系統(tǒng)組成目前世界上的數(shù)控系統(tǒng)種類繁多，形式各異，組成結構上都有各自的特點。這些結構特點來源于系統(tǒng)初始設計的根本要求和工程設

27、計的思路。例如對點位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)就有截然不同的要求。對于T 系統(tǒng)和M 系統(tǒng)，同樣也有很大的區(qū)別，前者適用于回轉體零件加工，后者適合于異形非回轉體的零件加工。對于不同的生產(chǎn)廠家來說，基于歷史開展因素以及各自因地而異的復雜因素的影響，在設計思想上也可能各有千秋。例如，美國 Dynapath 系統(tǒng)采用小板結構，便于板子更換和靈活結合，而日本 FANUC系統(tǒng)那么趨向大板結構，使之有利于系統(tǒng)工作的可靠性，促使系統(tǒng)的平均無故障率不斷提高。然而無論哪種系統(tǒng)，它們的根本原理和構成是十分相似的。一般整個數(shù)控系統(tǒng)由三大局部組成，即控制系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)和位置測量系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)按加工工件程序進行插補運算，

28、發(fā)出控制指令到伺服驅動系統(tǒng)；伺服驅動系統(tǒng)將控制指令放大，由伺服電機驅動機械按要求運動；測量系統(tǒng)檢測機械的運動位置或速度，并反應到控制系統(tǒng)，來修正控制指令。這三局部有機結合，組成完整的閉環(huán)控制的數(shù)控系統(tǒng)。 控制系統(tǒng)主要由總線、 CPU、電源、存貯器、操作面板和顯示屏、位控單元、可編程序控制器邏輯控制單元以及數(shù)據(jù)輸入/輸出接口等組成。最新一代的數(shù)控系統(tǒng)還包括一個通訊單元，它可完成CNC、PLC 的內部數(shù)據(jù)通訊和外部高次網(wǎng)絡的連接。伺服驅動系統(tǒng)主要包括伺服驅動裝置和電機。位置測量系統(tǒng)主要是采用長光柵或圓光柵的增量式位移編碼器。 硬件結構數(shù)控系統(tǒng)的硬件由數(shù)控裝置、輸入 /輸出裝置、驅動裝置和機床電器邏

29、輯控制裝置等組成，這四局部之間通過I/O 接口互連。 數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其軟件和硬件來控制各種數(shù)控功能的實現(xiàn)。 數(shù)控裝置的硬件結構按 CNC 裝置中的印制電路板的插接方式可以分為大板結構和功能模塊 小板結構；按 CNC 裝置硬件的制造方式，可以分為專用型結構和個人計算機式結構；按CNC 裝置中微處理器的個數(shù)可以分為單微處理器結構和多微處理器結構。 1大板結構和功能模板結構 1大板結構 大板結構 CNC 系統(tǒng)的 CNC 裝置由主電路板、位置控制板、 PC 板、圖形控制板、附加 I/O 板和電源單元等組成。主電路板是大印制電路版，其它電路板是小板，插在大印制電路板上的插槽內。這種結構類似于

30、微型計算機的結構。 2功能模塊結構 2單微處理器結構和多微處理器結構 1單微處理器結構 單微處理器結構中，只有一個微處理器，以集中控制、分時處理數(shù)控裝置的各個任務。 2多微處理器結構 隨著數(shù)控系統(tǒng)功能的增加、 數(shù)控機床的加工速度的提高，單微處理器數(shù)控系統(tǒng)已不能滿足要求，因此，許多數(shù)控系統(tǒng)采用了多微處理器的結構。假設在一個數(shù)控系統(tǒng)中有兩個或兩個以上的微處理器，每個微處理器通過數(shù)據(jù)總線或通信方式進行連接，共享系統(tǒng)的公用存儲器與I/O 接口，每個微處理器分擔系統(tǒng)的一局部工作，這就是多微處理器系統(tǒng)。 軟件結構CNC 軟件分為應用軟件和系統(tǒng)軟件。 CNC 系統(tǒng)軟件是為實現(xiàn) CNC 系統(tǒng)各項功能所編制的專

31、用軟件，也叫控制軟件，存放在計算機EPROM 內存中。各種 CNC 系統(tǒng)的功能設置和控制方案各不相同，它們的系統(tǒng)軟件在結構上和規(guī)模上差異很大，但是一般都包括輸入數(shù)據(jù)處理程序、插補運算程序、速度控制程序、管理程序和診斷程序。 1輸入數(shù)據(jù)處理程序 它接收輸入的零件加工程序，將標準代碼表示的加工指令和數(shù)據(jù)進行譯碼、數(shù)據(jù)處理，并按規(guī)定的格式存放。有的系統(tǒng)還要進行補償計算，或為插補運算和速度控制等進行預計算。通常，輸入數(shù)據(jù)處理程序包括輸入、譯碼和數(shù)據(jù)處理三項內容。 2插補計算程序 CNC 系統(tǒng)根據(jù)工件加工程序中提供的數(shù)據(jù)，如 曲線的種類、起點、終點等進行運算。根據(jù)運算結果，分別向各坐標軸發(fā)出進給脈沖。這

32、個過程稱為插補運算。進給脈沖通過伺服系統(tǒng)驅開工作臺或刀具作相應的運動，完成程序規(guī)定的加工任務。 CNC 系統(tǒng)是一邊插補進行運算，一邊進行加工，是一種典型的實時控制方式，所以，插補運算的快慢直接影響機床的進給速度，因此應該盡可能地縮短運算時間，這是編制插補運算程序的關鍵。 (3)速度控制程序 速度控制程序根據(jù)給定的速度值控制插補運算的頻率，以保預定的進給速度。在速度變化較大時，需要進行自動加減速控制，以防止因速度突變而造成驅動系統(tǒng)失步。 (4)管理程序 管理程序負責對數(shù)據(jù)輸入、數(shù)據(jù)處理、插補運算等為加工過程效勞的各種程序進行調度管理。管理程序還要對面板命令、時鐘信號、故障信號等引起的中斷進行處理

33、。 (5)診斷程序 診斷程序的功能是在程序運行中及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，并指出故障的類型。也可以在運行前或故障發(fā)生后，檢查系統(tǒng)各主要部件CPU、存儲器、接口、開關、伺服系統(tǒng)等 的功能是否正常，并指出發(fā)生故障的部位。 運動軌跡分類1點位控制數(shù)控系統(tǒng) 控制工具相對工件從某一加工點移到另一個加工點之間的精確坐標位置,而對于點與點之間移動的軌跡不進行控制，且移動過程中不作任何加工。這一類系統(tǒng)的設備有數(shù)控鉆床、數(shù)控坐標鏜床和數(shù)控沖床等。 2直線控制數(shù)控系統(tǒng) 不僅要控制點與點的精確位置，還要控制兩點之間的工具移動軌跡是一條直線，且在移動中工具能以給定的進給速度進行加工，其輔助功能要求也比點位控制數(shù)控系統(tǒng)多，如

34、它可能被要求具有主軸轉數(shù)控制、進給速度控制和刀具自動交換等功能。此類控制方式的設備主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床等。 3輪廓控制數(shù)控系統(tǒng) 這類系統(tǒng)能夠對兩個或兩個以上坐標方向進行嚴格控制，即不僅控制每個坐標的行程位置，同時還控制每個坐標的運動速度。各坐標的運動按規(guī)定的比例關系相互配合，精確地協(xié)調起來連續(xù)進行加工，以形成所需要的直線、斜線或曲線、曲面。采用此類控制方式的設備有數(shù)控車床、銑床、加工中心、電加工機床和 特種加工機床 等。 伺服系統(tǒng)分類按照伺服系統(tǒng)的控制方式，可以把數(shù)控系統(tǒng)分為以下幾類： 1開環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 這類數(shù)控系統(tǒng)不帶檢測裝置，也無反應電路，以步進電動機為驅動元件，如圖 3 所示

35、。CNC 裝置輸出的指令進給脈沖經(jīng)驅動電路進行功率放大，轉換為控制步進電動機各定子繞組依此通電斷電的電流脈沖信號，驅動步進電動機轉動，再經(jīng)機床傳動機構 (齒輪箱，絲杠等 )帶開工作臺移動。這種方式控制簡單，價格比擬低廉，被廣泛應用于經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中。 2半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 位置檢測元件被安裝在電動機軸端或 絲杠軸端，通過角位移的測量間接計算出機床工作臺的實際運行位置 (直線位移)，并將其與 CNC 裝置計算出的指令位置 (或位移)相比擬，用差值進行控制，其控制框圖如圖4 所示。由于閉環(huán)的環(huán)路內不包括絲杠、螺母副及機床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)

36、控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調試方便，可以獲得比擬穩(wěn)定的控制特性，因此在實際應用中，這種方式被廣泛采用。 3全閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，用以檢測機床工作臺的實際運行位置(直線位移)，并將其與 CNC 裝置計算出的指令位置 (或位移)相比擬，用差值進行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內，調試時，其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)很難到達。3.1.33.1.3 常見數(shù)控系統(tǒng)常見數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控機床配置的數(shù)控系統(tǒng)不同，其功能和性能也有很大差異。就目前應用來看，F(xiàn)ANUC(日本)、SIEMENS(德國)、FAGOR(西班牙)、HEIDENHAIN(德

37、國)、MITSUBISHI(日本)等公司的數(shù)控系統(tǒng)及相關產(chǎn)品 ， 在數(shù)控機床行業(yè)占據(jù)主導地位；我國數(shù)控產(chǎn)品以華中數(shù)控、航天數(shù)控為代表，也已將高性能數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化。3.1.4 所用系統(tǒng)特點 1 高效 要求數(shù)控系統(tǒng)有較高的工作速度，能迅速進行復雜信息、數(shù)據(jù)的處理與計算，以適應數(shù)控加工高效要求。 2 穩(wěn)定性 數(shù)控系統(tǒng)應有穩(wěn)定的工作過程，使數(shù)據(jù)處理、運算正確無誤，從而保證數(shù)控加工正常而高精度。 3 可靠性 數(shù)控系統(tǒng)的工作應有高的可靠性，使其長時期連續(xù)工作而不出現(xiàn)故障。 4 開放性 數(shù)控系統(tǒng)應具有良好開放性，使其功能的修改、擴充、適應性，即功能的開發(fā)與升級能方便地實現(xiàn)。3.1.53.1.5 統(tǒng)編程方法及

38、指令統(tǒng)編程方法及指令程序編制的方法有手工編程和自動編程兩大類。手工編程 手工編程編制工件加工程序的各個步驟，即從工件圖樣分析、工藝處理、確定加工路線和工藝參數(shù)，計算程序中所需的數(shù)據(jù)，編寫加工程序清單直到程序的檢驗，均由人來完成。手工編程在點位直線圓弧組成的輪廓加工中仍廣泛應用。1確定工藝過程 根據(jù)零件圖進行工藝分析，在此根底上選定加工機床、刀具和夾具，確定零件加工的工藝路線、工序及切削用量等工藝參數(shù)。(2)數(shù)值計算根據(jù)了零件圖樣上的尺寸、工藝要求等，選定一個工件坐標系，在工件坐標系內計算工件輪廓的坐標值，即基點和節(jié)點坐標。(3)編制加工程序根據(jù)制定的加工工藝方案，按照機床數(shù)控系統(tǒng)指令代碼及程序

39、格式的規(guī)定，編織加工程序。4輸入到數(shù)控系統(tǒng)把編制好的程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)，常用輸入方法有：利用 DNC數(shù)據(jù)傳輸功能，將計算機上編制的加工程序通過傳輸軟件和接口傳輸?shù)綌?shù)控系統(tǒng)。5程序校驗和試切削所編制的加工程序經(jīng)校驗和試切削才能用于正式加工。通常采用空運行的方法進行程序校驗，但這只能校驗程序格式是否正確及代碼是否完整，不能校驗軌跡的正確性。未檢驗加工軌跡是否正確，在有圖形顯示功能機床上，可利用仿真圖形來檢查軌跡的正確性。自動編程 自動編程又稱計數(shù)機輔助編程。自動編程在自動編程系統(tǒng)上進行，它是由一臺通用計數(shù)機配上打印機、自動穿孔和自動繪圖機等組成，可以完成手工編程的大局部工作。自動編程系統(tǒng)使用數(shù)控語

40、音描述切削加工時的刀具和工件的相對運動軌跡和一些加工工藝過程。所編程序還可以通過屏幕顯示進行模擬加工演示。有錯誤時，可以在屏幕進行編輯、修改、直至程序停止為止。2指令 G 代碼和 M 代碼G 代碼代碼功能代碼功能G00快速定位G50刀具偏置 0/-G01直線插補G51刀具偏置+/0G02順圓插補G52刀具偏置-/0G03逆圓插補G53直線偏移注銷G04暫停G54直線偏移 XG05 不指定G55直線偏移 YG06拋物線插補G56直線偏移 ZG07不指定G57直線偏移 XYG08加速G58直線偏移 XZG09減速G59直線偏移 YZG10G16不指定G60 準確定位精G17XY 平面選擇G61 準

41、確定位中G18XZ 平面選擇G62 準確定位粗G19YZ 平面選擇G63攻絲G20G32不指定G64G67不指定G33螺紋切削，等螺距G68刀具偏置，內角G34螺紋切削，增螺距G69刀具偏置，外角G35螺紋切削，減螺距G70G79不指定G36G39不指定G80固定循環(huán)注銷G40刀具取消補償G81G89固定循環(huán)G41刀具左補償G90絕對尺寸G42刀具右補償G91相對尺寸G43刀具偏置左G92預置存放G44刀具偏置右G93進給率，時間倒數(shù)G45刀具偏置+/+G94每分鐘進給G46刀具偏置+/-G95每轉進給G47刀具偏置-/-G96恒線速度G48刀具偏置-/+G97每分鐘轉數(shù)G49刀具偏置 0/+

42、G98G99不指定M 代碼代碼功能代碼功能M00程序停止M36進給范圍 1M01方案結束M37進給范圍 2M02程序結束M38主軸速度范圍 1M03主軸順時旋轉M39主軸速度范圍 2M04主軸逆時旋轉M40M45齒輪換檔M05主軸停止M46M47不指定M06換刀M48注銷 M49M072 號冷卻液開M49進給率修正旁路M081 號冷卻液開M503 號冷卻液開M09冷卻液關M514 號冷卻液開M10夾緊M52M54不指定M11松開M55刀具直線位移，位置 1M12不指定M56刀具直線位移，位置 2M13主軸順時，冷卻液開M57M59不指定M14主軸逆時，冷卻液開M60更換工作M15正運動M61工

43、件直線位移，位置 1M16負運動M62工件直線位移，位置 2M17M18不指定M63M70不指定M19主軸定向停止M71工件角度位移，位置 1M20M29永不指定M72工件角度位移，位置 2M30紙帶結束M73M89不指定M31互鎖旁路M90M99永不指定M32M35不指定3.2 數(shù)控機床設備的簡介數(shù)控機床即使采用了數(shù)控技術的機床，或者說裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機床。從應用來說，數(shù)控機床就是將加工過程所需的各種操作如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供應切削液等和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數(shù)字化的代碼來表示，通過控制介質將數(shù)字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入

44、的信息進行處理與運算，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，是機床自動加工出所需要的零件. 數(shù)控機床是一種綜合應用了計算機技術、自動控制技術、自動檢測技術和精密機械設計和制造等先進技術的高新技術的產(chǎn)物，是技術密集度及自動化程度都很高的、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質量穩(wěn)定自動化程度極高的特點，而且它還可以完成普通機床難以完成或根本不能加工的復雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機床在機械制造業(yè)中的地位顯得愈來愈為重要。我們甚至可以這樣說：在機械制造業(yè)中，數(shù)控機床的檔次和擁有量，是反映一個企業(yè)制造能力的重要標志。 但是，我們應當清醒的意識到：在企業(yè)生產(chǎn)中，數(shù)控機床能否到達加工精度高、產(chǎn)品質量穩(wěn)定、提高生產(chǎn)效

45、率的目標這不僅取決于機床本身的精度和性能，很大程度上也與操作者在生產(chǎn)中能否正確的對數(shù)控機床進行維護保養(yǎng)和使用密切相關。 與此同時，我們還應注意到：數(shù)控機床的維修的概念，不能單純的理解是數(shù)控系統(tǒng)或者是數(shù)控機床的機械局部和其它局部在發(fā)生故障時，僅僅是依靠維修人員如何排除故障和及時修復，使數(shù)控機床能夠盡早的投入只用就可以了，這還應包括正確使用和日常保養(yǎng)的工作。 綜上兩方面所述，只有堅持做好對機床的日常維護保養(yǎng)工作，才可以延長元器件的使用壽命，延長機械部件的磨損周期，防止意外惡性事故的發(fā)生，爭取機床時間穩(wěn)定工作；也才能充分發(fā)揮數(shù)控機床的加工優(yōu)勢，到達數(shù)控機床的技術性能，確保數(shù)控機床能夠正常工作，因此，這無論是對數(shù)控機床的操作者，還是對數(shù)控機床的維修人員來說，數(shù)控機床的維護與保養(yǎng)就顯得非常重要，我們必須年高度重視。3.3 零件外表基點坐標的計算BCDEFGHIJKLAMNOPQRSTA( 0 . 0 ) B( -32.886 . 7.886 ) C(-42.876 . 7.933 ) D( -42.876 . 17.933 ) E(-62.876 . 17.933 ) F(-62.876 . 21.933 ) G(-72.876 . 21.933 ) H(-72.876 . 20.298 ) I