数控车削编程与操作实例.doc

重庆三峡学院毕业设计（论文）题目数控车削编程与操作实例专业机械设计制造及其自动化年级2006级学生学号200615140159学生姓名李四平指导教师葛卫国职称副教授完成毕业设计（论文）时间2009年12月目录第一章绪论1第二章数控车床的基础知识22.1数控车床的构成与工作原理22.2数控车床的工作过程32.3数控车床的主要特点4第三章数控车床程序编制63.1数控车床的编程基础63.2数控编程的工艺基础113.3数控车床编程中的数字计算12第四章数控车床的操作过程144.1数控车削工艺性分析144.2数控车削加工顺序214.3数控车削零件加工基本操作22第五章典型零件的加工应用实例255.1数控车床加工实例外圆加工255.2数控车床加工实例-螺纹车削加工275.3数控车床加工实例-综合型零件29第六章数控车削加工应用综述336.1提高车削集合精度的数控修正加工336.2数控加工中G指令的使用技巧346.3应用数控系统的简写补偿功能的探讨356.4刀具集合参数对数控车削加工尺寸精度的影响及应采取的措施35总结37参考文献38致谢语39翻译40数控车削编程与操作实例李四平重庆三峡学院应用技术学院机械设计制造及其自动化专业2006级重庆万州404000摘要数控编程是目前CAD/CAPP/CAM系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要的作用。在诸如航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。由于生产实际的强烈需求，国内外都对数控编程及操作技术进行了广泛的研究，并取得了丰硕成果。本文主要介绍了数控车削编程与操作实例的一些基本知识、基本功能、基本方法，数控车床的加工特点，夹具的使用，加工工艺范围的确定以及数控车削工艺分析，数控车床零件加工基本操作。并且结合实例中具体零件的工艺分析、编程、操作进行较全面的剖析，模拟仿真软件进行验证，以探索它们之间的联系，让我们更好地了解、掌握这些知识。关键词：数控车床编程操作设计模拟仿真2010届机械设计制造及其自动化专业毕业论文第1页共41页第一章绪论随着生产和科学技术的飞速发展，社会对机械产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加，同时随着汽车工业和轻工业消费品的高速增长，机械产品的结构日趋复杂，其精度日趋提高，性能不断改善，激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短。传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化、高效和高质量复杂零件加工要求。因此就产生了高效率、高精度和高自动化的机械产品生产设备数控机床。数控车床是整个数控系统的基础，是目前使用最广泛的数控机床之一。通过数控车床的编程与操作可以自动地完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧或非圆弧曲线轮廓面、螺纹和端面等工序的切削加工。随着国内数控机床用量的剧增，急需培养一大批各种层次的数控人才，特别是应用型高级技术人才及能熟练操作数控设备的技能人才。本课题以数控零件加工的编程与操作为主要内容，重点掌握程序的编制与操作、模拟仿真软件以及工艺的分析。难点是模拟的零件到实际的车间去加工要满足工艺和精度的要求，并作出合格的产品。从此典型零件中能让我们对所学书本知识达到巩固与加强的目的，对数控零件的加工有一个全新的认识。李四平：数控车削编程与操作实例第2页共40页第二章数控车床的基础知识2.1数控车床的构成与工作原理2.1.1数控车床的构成虽然数控车床种类较多，但一般均由车床主体、数控装置和伺服系统三大部分组成。图2-1-1是数控车床的基本组成方框图。图2-1-11.车床主体除了基本保持普通车床传统布局形式的部分经济型数控车床外，目前大部分数控车床均已通过专门设计并定型生产。车床床身是整个机床的基础。床身部分最关键的部位是导轨，导轨一般要经过二次时效、中频淬火和精密磨削后才能使用。常用的导轨形式有滑动导轨、滚动导轨和直线导轨。导轨是关系到机床精度和稳定性的部件。1)主轴与主轴箱（a）主轴数控车床主轴的回转精度，直接影响到零件的加工精度；其功率大小、回转速度影响到加工的效率；其同步运行、自动变速及定向准停等要求，影响到车床的自动化程度。（b）主轴箱具有有级自动调速功能的数控车床，其主轴箱内的传动机构已经大大简化；具有无级自动调速(包括定向准停)的数控车床，数控车床的导轨是保证进给运动准确性的重要部件。它在很大程度上影响车床的刚度、精度及低速进给时的平稳性，是影响零件加工质量的重要因素之一。2）机械传动机构除了部分主轴箱内的齿轮传动等机构外，数控车床已在原普通车床传动链的基础上，作了大幅度的简化。如取消了挂轮箱、进给箱、溜板箱及其绝大部分传动机构，而仅保留了纵、横进给的螺旋传动机构，并在驱动电动机至丝杠间增设了(少数车床未增设)可消除其侧隙的齿轮副。（a）螺旋传动机构数控车床中的螺旋副，是将驱动电动机所输出的旋转运动转换成刀架在纵、横方向上直线运动的运动副。构成螺旋传动机构的部件，一般为滚珠丝杠副，如图2-1-2滚珠丝杠副1一螺母2一丝杠3一滚珠4一滚珠循环装置2010届机械设计制造及其自动化专业毕业论文第3页共41页图2-1-2滚珠丝杠副的摩擦阻力小，可消除轴向间隙及预紧，故传动效率及精度高，运动稳定，动作灵敏。但结构较复杂，制造技术要求较高，所以成本也较高。另外，自行调整其间隙大小时，难度亦较大。(b)齿轮副在较多数控车床的驱动机构中，其驱动电动机与进给丝杠间设置有一个简单的齿轮箱（架）。齿轮副的主要作用是，保证车床进给运动的脉冲当量符合要求，避免丝杠可能产生的轴向窜动对驱动电动机的不利影响。3)自动转动刀架除了车削中心采用随机换刀(带刀库)的自动换刀装置外，数控车床一般带有固定刀位的自动转位刀架，有的车床还带有各种形式的双刀架。4)检测反馈装置检测反馈装置是数控车床的重要组成部分，对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类，其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。5）对刀装置除了极少数专用性质的数控车床外，普通数控车床几乎都采用了各种形式的自动转位刀架，以进行多刀车削。这样，每把刀的刀位点在刀架上安装的位置，或相对于车床固定原点的位置，都需要对刀、调整和测量，并以确认，以保证零件的加工质量。2.数控装置和伺服系统数控车床与普通车床的主要区别就在于是否具有数控装置和伺服系统这两大部分。如果说，数控车床的检测装置相当于人的眼睛，那么，数控装置相当于人的大脑，伺服系统则相当于人的双手。这样，就不难看出这两大部分在数控车床中所处的重要位置了。(a)数控装置数控装置的核心是计算机及其软件，它在数控车床中起“指挥”作用：数控装置接收由加工程序送来的各种信息，并经处理和调配后，向驱动机构发出执行命令；在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，以便经处理后发出新的执行命令。伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件（如步进电机等），完成数控装置所要求的各种位移。(b)伺服系统伺服系统准确地执行数控装置发出的命令，通过驱动电路和执行元件（如步进电机等），完成数控装置所要求的各种位移。2.2数控车床的工作过程数控车床的工作过程如图2-2-1所示。李四平：数控车削编程与操作实例第4页共40页图2-2-1（1）首先根据零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和位移数据。（2）用规定的程序代码和格式规则编写零件加工程序单；或用自动编程软件进行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3）将加工程序的内容以代码形式完整记录在信息介质（如穿孔带或磁带）上。（4）通过阅读机把信息介质上的代码转变为电信号，并输送给数控装置。由手工编写的程序，可以通过数控机床的操作面板输入程序；由编程软件生成的程序，通过计算机的串行通信接口直接传输到数控机床的数控单元（MCU）。（5）数控装置将所接受的信号进行一系列处理后，再将处理结果以脉冲信号形式向伺服系统统发出执行的命令。（6）伺服系统接到执行的信息指令后，立即驱动车床进给机构严格按照指令的要求进行位移，使车床自动完成相应零件的加工。2.3数控车床的主要特点2.3.1适应性强当改变加工零件时，数控车床只需更换零件加工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。所以，数控机床的适应性非常强。2.3.2适合加工复杂型面的零件由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便，加工质量稳定.对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同，且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。2.3.3生产效率高数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作