杭州第一技師學院畢業(yè)論文研發(fā)設計

1、中文摘要科學技術的飛速發(fā)展改變了世界， 也改變了人類的生活， 作為新世紀的大學生， 應 站在時代的前列， 掌握現(xiàn)代科學技術知識， 調(diào)整自已的知識結構和能力。 數(shù)控知識不僅 是一種技能，而且能培養(yǎng)學生的自學能力， 和對知識的向往， 更加方便了廣大用戶對數(shù) 控任務的處理，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， 它在自動化加工領域中的占有率也越來越高。 數(shù)控機床的應 用已滲透到機械制造業(yè)的各個領域。 數(shù)控加工越來越普及， 企業(yè)對數(shù)控加工高技能人才 的需求也越來越大。 國家現(xiàn)在大力培養(yǎng)數(shù)控技能人

2、才， 要求能迅速掌握數(shù)控機床的操作 技能。而在數(shù)控機床操作中， 程序始終貫穿整個零件的加工過程。 由于每個人的加工方 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。 矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。數(shù)控機床的組成和工作原理數(shù)控機床的組成和工作原理數(shù)控機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)動及位置 檢測、輔助控制裝置、機床本體等幾部分組成。 聞創(chuàng)溝燴鐺險愛氌譴凈。數(shù)控機床的床體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置

3、、進給傳動裝置、床身、工作臺 以及輔助運動裝置、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)的結構以及操作機構等方面都已發(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。 殘騖樓諍錈瀨濟溆 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)控機床加工過程中， 由于加工對象復雜多樣， 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， 在對具體零件制定加工方案時， 應該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只

4、有這樣，才能使所制定的加工方案合理， 從而達到質(zhì)量優(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，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，應先安排粗加工工序， 在較短的時間內(nèi)， 將精加工前大量的加工余量去掉， 同時盡量滿足精加工的余量均勻性 要求。當粗加工工序安排完后， 應接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。 其中， 安排 半精加工的目的是， 當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時， 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、刀或多刀進行的精加工工序時， 其零件的最終輪廓應由最后一刀連續(xù) 加工而成。 這時，加工刀具的進退刀位置要考慮妥當， 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。先近后遠這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。 在一般情況下， 特別是在粗加工時， 通常安排離對刀點近的部位先加工， 離對刀點遠的部位后加工， 以 便縮短刀具移動距離， 減少空行程時間。 對于車削加工， 先近后遠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，通 常應安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔， 后加工外表面。這是因為控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難， 刀具剛性相應較差，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。 廈礴懇蹣駢時盡繼價騷。走刀路線最短 確定走刀路線的工作重點，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行的。走刀路線泛指刀具從對刀點 （或機床固定原點 ）開始運動起，直至返回該點并結束加 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)省整個加 工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損 等。優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外， 還應善于分析， 必要時可輔以一些簡單 計算。上述原則并不是一成不變的， 對于某些特殊情況， 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 實際加工經(jīng)驗的不斷積累與學習。 煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。坐標系的設定工件安裝在卡盤上， 機床坐標系與工件坐標系一般是不重合的。 為了便于編程， 必 須首先設定工作坐標系，該坐標系與機床坐標系不重合。 鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。

8、機床坐標系MJ-50 數(shù)控機床的機床坐標系及機床參考點與機床原點的相對位置如下圖。數(shù)控機床開機時， 必須先確定機床參考點， 只有機床參考點確定以后， 車刀移動有 依據(jù)，否則，不僅編程無基準，還會發(fā)生碰撞事故。 籟叢媽羥為贍僨蟶練淨。機床參考點的位置由設置在機床 X 向.，Z 向滑板上的擋塊通過行程開關來確定。 當?shù)都芊祷貦C床參考點時，裝在 X 向和 Z 向滑板上的兩擋塊分別壓下對應的開關，向 數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出信號， 停止滑板運動， 即完成了返回機床參考點的操作。 在機床通電之后， 刀架返回參考點之前，不論刀架處于什么位置，此時 CRT 屏幕上顯示的 X，Z 坐標值 均為 0。當完成了返回機床參考點

9、的操作后， CRT 屏幕上立即顯示出刀架中心在機床坐 標系中的坐標值，即建立機床坐標系。機床參考點在以下三種情況下必須設定： 預頌圣鉉 儐歲齦訝驊糴。（1）機床關機以后重新接通電源開關。 （2）機床解除急停狀態(tài)。 （3）機床解除超 程報警信號。在以上三種情況下， 數(shù)控系統(tǒng)失去對機床參考點的記憶， 以此必須進行返回機床參 考點的操作。工作坐標系的設定當采用絕對值編程時，必須首先設定工作坐標系，該坐標系與機床坐標系不重合。 工作坐標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系， 是在編程時 使用的， 工作坐標系的原點就是工作原點， 是人為設置的。 數(shù)控車床工作原點一般設在 主軸中心線與

10、工件左端面或右端面的交點處。 滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。確定刀具起始點的坐標值工件坐標系設定后， CRT 屏幕上顯示的是車刀刀尖相對于工件原點的坐標系。編 程時，工件各尺寸的坐標值是相對于工件原點而言的， 因此，數(shù)控車床的工件原點又是 程序原點。 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備中的首要工作， 直接影響零件的編制及加工結果。 主要包 括以下幾項內(nèi)容： （1）分析加工輪廓的幾何條件：主要目的是針對圖樣上不清楚尺寸及封閉的尺寸鏈進 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：對于數(shù)控

11、切削加工中，零件的形狀和位置誤差主要受 機床機械運動副精度的影響。在車削中，如沿 Z 坐標軸運動的方向與其主軸軸線不平 形時，則無法保證圓柱度這一形狀公差要求；又如沿 X 坐標軸運動的方向與其主軸軸 線不垂直時， 則無法保證垂直度這一位置公差要求。 因此，進行編程前要考慮進行技術處理的有關方案。 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， 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 路線泛指刀具從對刀點開始運動起， 直到返回該點并結束加工程序所經(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)省整個加工 過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損。 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， 這種方法是每次進刀后， 車刀移動軌跡平行于錐體母線， 隨 著每次進刀吃刀， Z 相尺寸按一定比例增加， 與普車加工錐體方法相同， 使初學者易懂。 Z 向尺寸的計算方

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，長度 Z 上增加 10 毫米。按該比例可以很簡單的進行編程，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行每次 Z 向尺寸的計算，但在加工中由于 Z 向尺寸相同，使加工路線較長，同時切削余量不均勻， 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， 最后一刀車刀沿錐體斜面進行走刀，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。 蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。很明顯，上述三種切削路線中，如果起刀點相同，則平行法車錐體路線最合理，生 產(chǎn)中常用此法進行加工。合理調(diào)用 G 命令使程序段最少按照每個單獨的幾何要素 （即直線、斜線和圓弧等 ）分別編制出相應的加工程序，其 構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)即可實現(xiàn)對零件的加工，以使程序

15、簡潔，減少出錯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運算的功能， 除了非圓弧曲線外， 程序 段數(shù)可以由構成零件的幾何要素及由工藝路線確定的各條程序得到， 這時應考慮使程序 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，可以用直線插補命令 G01 進行編程，也可以 用矩形循環(huán)命令 G90進行編程，還可以用復合循環(huán)命令 G71 進行編程，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 時編程復

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，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單 編程時常用。如果使用的數(shù)控車床沒有此命令，應該首先選用 G90 矩行循環(huán)命令進行 編程。所以在編程中要靈活應用，選用合理的 G 命令進行程序編制。 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， 進行計算對于非曲線軌跡的加工，后才能得知。 這時，一條非圓曲線應按逼近原理劃分成若干個主程序段 （大多為直線或 圓弧），當能滿足其精度要求時，所劃分的若干個主程序的

17、段數(shù)應為最少。這樣，不但 可以大大減少計算的工作量，而且還能減少輸入的時間及內(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 ”路線在編制較復雜輪廓的加工程序時， 為使其計算過程盡量簡化， 既不易出錯， 又便于 校核，編程者有時將每一刀加工完后的刀具終點通過執(zhí)行 “回零 ”指令（即返回對刀點）， 使其全返回對刀點位置，然后在執(zhí)行后續(xù)程序。這樣會增加走刀距離，降低生產(chǎn)效率。 因此，在合理安排 “回零 ”路線時，應使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量減短， 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床主體的主運動和進給運動

18、大小的重要參數(shù)， 包括 背吃刀量、切削速度、進給速度。它們的選擇與普車所要求的基本對應一致，但數(shù)控車 床加工的零件往往較復雜， 切削用量按一定的原則初定后， 還應結合零件實際加工情況 隨時進行調(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，隨時進行調(diào)整， 來實現(xiàn)切削用量的合理配置，這對操作者來說應該具有一定的實際生產(chǎn)加工經(jīng)驗。 鍬籟 饗逕瑣筆襖鷗婭薔。編程中細節(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指令的時間內(nèi)暫停止加工。 該指令由于不做 實際的切削運動， 常常被忽略。 但它在對于保證加工精度及在切槽、 鉆孔改變運動等方 面都有很好的好處，常用于以下幾種情

19、況： 構氽頑黌碩飩薺齦話騖。 （1）切槽、鉆孔時為了保證槽底、孔底的的尺寸及粗糙度應設置G04 命令。（ 2）當運行方向改變較大時，應在該改變運行方向指令間設置G04 命令。（3）當運行速度變化很大時應在其運行指令改變時設置G04 命令。（4）利用 G04 進行斷削處理，根據(jù)粗加工的切削要求，可對以連續(xù)運動軌跡進行分段 加工安排，每相鄰加工段中間用 G04 指令將其隔開。加工時，刀具每進給一段后，即 安排所設定較短的延時時間（ 0.5 秒）實施暫停，緊接著在進給一段，直至加工結束。 其分段數(shù)的多少，視斷削要求而定，當斷削不夠理想時，要增加分段數(shù)。 輒嶧陽檉籪癤網(wǎng)儂 號澩。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，粗精加工應分開編程。并且，刀具的進、退位置要考慮妥當，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。 堯側閆繭絳闕絢勵蜆贅。編程時常取零件要求尺寸的中值作為編程尺寸依據(jù)。 如果遇到比機床所規(guī)定的最小 編程單位還要小的數(shù)值時，應盡量向其最大實體尺寸靠攏并圓整。如圖紙尺寸為 ? 80+00、026 則編程時寫 X80.013。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。 編程時盡量符合各點重合的原則。 也就是說， 編程的原點要和設計的基準、 對刀點的位 置盡量重合起來， 減少由于基準不重合所帶來的加工誤差。 在很多情況下， 若圖樣上的 尺寸基準與編程所需要的尺寸基準不一致， 故應首先將圖樣上的各個基準尺寸換算為編 程坐標系中的尺寸。 當需要掌握控制某些重要尺寸的允許變動量時， 還要通過尺寸鏈解 算才能得到，然后才可進行下一步編程工作。 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，