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车床数控改造设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

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关键词：: 车床数控改造设计全套 cad 图纸以及毕业答辩论文

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摘要

数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提，也是设计一款数控车床的基本。基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点，对于系统部件也作了介绍。

关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统

Abstract

Numerical-controlled Lathe is a electromechanical integration product,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism、 electric 、hydraulic、 pressure,pneumatic、 electrino、information and so on. It is main working machine and possesses high precision、 high efficiency、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlled Lathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlled Lathe is one of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop.

Therefore study the structure and working principle is the premise of operate、maintain、improve Numerical-controlled Lathe, also it is the basic of designing Numerical-controlled Lathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicses

of Principal axis system 、Servo system and Tools system of Numerical-controlled Lathe according to this text, also made a introduction for the system parts.

Keywords: NCLathe Principal axis system

Servo system Tools system

第一章概述…………………………………………………… 1

一数控机床的产生与发展……………………………………1

二数控机床的组成与适用范围………………………………1

三数控机床的特点与分类……………………………………3

四数控技术的发展趋势………………………………………4

第二章设计基本思想和主要参数…………………………5

一课题要求……………………………………………………5

二设计思想……………………………………………………5

第三章主轴系统设计与结构……………………………… 7

一主传动系统概述…………………………………………… 7

二主轴驱动装置、工作特性及速度控制…………………… 8

三主轴部件…………………………………………………… 9

四主传动系统设计与结构说明………………………………13

第四章进给系统设计与结构………………………………15

一进给传动系统概述…………………………………………15

二交流伺服驱动装置及调速…………………………………17

三位置检测装置………………………………………………18

四进给传动机构………………………………………………20

五进给传动系统结构说明……………………………………22

总结…………………………………………………………………26

参考文献………………………………………………………… 27

第一章概述

一数控机床的产生及发展

科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。它不仅提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。

大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位多面同时加工，以达到高效率和高自动化。但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。而从某种程度上说，数控机床的出现正是很地满足了这一要求。

1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的试验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上。当时用的电子元件是电子管，这就是第一代世界上的第一台数控机床。

我国是从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发时期。当时，一些高等院校、科研单位研制出试验样机，开发也是从电子管开始的。1965年国内开始研制晶体管数控系统。从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。80年代，我国从日本发那科公司引进了5、7、3等系列的数控系统和交流伺服电机、交流主轴电机技术，以及从美国、德国引进一些新技术。这使我国的数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。1985年，我国数控机床品种有了新的发展。90年代以及接下来主要是向高档数控机床发展。

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内容简介：: 在（3-7 ）中的进给量计算如下：FRN=106（ 1.5+0.5）/1.5=80在（3-8 ）的进给量的计算应用公式（3-6）中的负号。主轴转速 s：主轴转速是以每分钟的转数定义的并且以一个三位代码数字表示，通常以 magic-three 代码计算。 magic-three 代码计算如下：1、速度（转数每分钟）精确至两位；代码的第二和第三个数字这两个数。2、速度写成最大十位分数乘以 10 的指数形式；代码的第一个数字是十的指数加上 3。例如，1645rpm 减至 1600 写成 0.1610，它的代码是 716。类似，一个742rpm 的主轴转速写成 magic-three 就是 674。刀具 t:刀具在代码数字里是由一个最大五位数字组成。每个切削刀具都有一个不同的代码数字。当刀具的代码数字在对堆栈中运行时，自动换刀装置就会自动选择刀具。加工刀具制造商使用几种不同的方法制定刀柄代码。在这些方法中制造商提供了和五位代码数字相匹配的“钥匙” ；每把钥匙对应每个刀柄。钥匙有五组环组成，钥匙中的一些环用来生成刀具代码。钥匙插入与刀柄一致的匣子里，在这里环弹出一个与之接触的金属弹簧，产生一个代码信号。当已编程的 t 数字和匣子里发出的信号一致时，就会选择合适的刀具并自动完成换刀。各种功能 m：各种功能字符包含两个数字。这种功能隶属和加工平面运动无关联的辅助信息，比如轴命令，开关冷却液，和其它在表 3-2 中解释的功能。需要注意 m00,m01,m02,m06 和 m30 只能在堆栈中的其他所有命令完成后才能实施。表 3-2 各种功能代码功能解释m00 Programm stop 完成堆栈命令后关闭主轴，冷却液和进给，为了继续程序必须按一个按钮。m01 Optional (planned) stop 近试与 m00，但它只有当操作者先按按钮才能进行，否则命令不可行。m02 End of programm 表示完成了工作面。完成堆栈中的所有命令后关闭主轴，冷却液和进给，可能包括倒带。m03 Spindle CW 顺时针开启主轴旋转m04 Spindle CWW 逆时针开启主轴旋转m05 Spindle off 关闭主轴，关掉冷却液m06 Tool change 实现人工或自动更换刀具，不包括刀具选择m07 Coolant no.2 on 开启水冷却m08 Coolant no.1 on 开启雾冷却m09 Coolant of 自动关闭冷却液m10 Clamp 自动夹紧机械滑道，工作面，固定物，主轴等（由操作者具体定）m11 Unclamp 松开命令m13 Spindle CW through otherwise unassignedm45 没有标明的：m12,m17,m18,m20 到 m29,m36 到 m39,m46 到 m993-2.3 轮廓编程 -例子为了示范人工穿孔带的准备技术，选择了图 3-7 所示零件。尽管这个零件相对简单，实际上为了确定刀具中心路线人需要大量的计算。加工是用一个装备有能产生直线和圆弧运动的三轴 MCU 的数控铣床实现的。数控系统的特点如下：1、穿孔带的设计符合 EIA 标准的 RS-274-B；运用连续设计的步骤；用字符安排以下的命令：n,g,x,y,z,i,j,k,f,s。2、预备功能从 g00 到 g17,和 g17 到 g19 是有效的。3、尺寸：最大的五位数字；结果是 BLU=0.01mm;增加的编程；起始和痕迹编程是 0。当一个尺寸没有被编程时，它就意味着相对坐标不需要改变。进给是一个四位数代码，用 inverse-time 代码计算。惯用的加工进给量是500mm/min,快速移动进给量是 2500m 槻仿俿翿翿勿棿翿个一个堆栈进行描述。注意以下堆栈，特征常作为标签特征。穿孔带的第一个特征是倒带代码后跟着 EB 特征，下面开始运动堆栈。从起点到 A 点：当从起点向 A 点移动时，要使用两个堆栈。在第一个堆栈里，系统会加速到2500mm/min 的快速移动进给量，在第二个堆栈里使用 500mm/min 的加工进给量，在碰到工作面以前运动减速。在这两个堆栈后刀具中心定位于 A 点。A 的Z 轴坐标也必须编程，为了使刀具下降到合适的面上：n g x y z f s m001/01/06000/00000/-04000/0417/717/03002/01/01000/ / /0500/ /08在第一个堆栈里开启主轴,加速,在堆栈的最后达到 1700rpm。f 的计算是根据公式（3-4 ）,功能 m03 和 m08 分别开启主轴旋转和冷却液从 A 点到 B 点：运动沿着 X 轴方向进行,堆栈是：n g x f 003/17/08000/0063在第一个圆弧开始前任何一个堆栈都必须设置 g17 代码。从 B 点到 C 点：刀具沿 Y 轴正方向运动到 C 点，它是在图 3-8 的帮助下计算轨迹的。设置一个角 BMC 是 22.5 的三角形 MBC。从而，边 CB长度是 CB=MBtan22.5=10tan22.5=4.14mm边 BC 的长度是 BC=10+50+4.14=64.14mm相应的堆栈是：n g x y f 004/01/00000/06414/0078从点 C 到点 D：我们从图 3-8 看到 x=y 可以按下面的计算：x=CD/2=30+4.14/2=32.93mm相应的堆栈是：n g x y f 005/01/-03293/-03293/0106从点 D 到点 E：经过 D 点后在开始切削圆弧 EF 前，刀具必须移动到圆弧 ED 上的 E 点，它的中心是 N。如图 3-9 所示，完成下面的公式：i+j=R (3-9) j+y=R (3-10) i=x=0.707R (3-11)可以用 10mm 代替 R，结果 x=i=j=7.07mm y=2.93mm对应的堆栈是：n g x y i j f 006/03/-00707/00293/00707/00707/0167因为这个堆栈里没有切削面，任何一个 f 都可以使用。但是，当前的进给数字是为下个堆栈计算准备的。刀具中心的速度是 50040/30=667mm/min。根据公式（3-5 ）FRN=10 667/40=167从 E 点到 F 点：运动沿着半径是 40mm 角度是 90 圆弧n g x y i j f 007/03/-04000/-04000/00000/04000/0167需要注意使用 f0167 代码，刀具中心速度增加到 667mm/min 是为了保持表面进给量 500mm/min。从 F 点到 A 点：这是沿 Y 轴负方向的直线切削 n g x y f 008/01/00000/-06000/0083从点 A 到起点：运用快速移动进给量，堆栈是 n g x y z f m 009/01/-07000/00000/04000/0357/30功能 m30 将会关掉主轴和冷却液并倒带到程序的开始。完整的草稿如图 3-10 所示，T 代表标签特征。注意 x 轴和 y 轴尺寸的总和为零。从这个例子中，很明显除了极其简单的零件外，计算机对处理计算轮廓程序是非常重要的。3-3 计算机辅助编程3-3.1 简介在早期的数控使用中计算机作为辅助零件编程是不必要的。两个尺度结构的零件加工只需要简单的数学计算。随着数控系统使用的增加和加工复杂零件的数量增加，零件编程者不再能有效地计算所需要的刀具路径，作为辅助零件编程计算机的使用成为了必然。计算机能经济地对人工不能处理的复杂零件的刀具中心路径进行编程。计算机能快速准确的完成所需要的数学计算，计算机辅助编程消除了经常在人工计算中出现的计算错误。由计算机产生穿孔带所需要的计算是由保存在其内部的编程软件系统实现的。编程者通过基于英语的系统语言和这个系统交互。APT 语言是最智能和流行的零件编程系统，实际上 ATP 同时代表了计算机系统（程序）和语言。使用ATP 对零件编程，编程者需要先用类似英语的语言定义零件的几何外形，然后是刀具中心路径。定义完零件后，编程者通过写合适的指令来描述切削刀具遵循的路径。另外，要给计算机需要的公差和参数，例如直径。计算机处理信息和进行计算类似于人工进行零件编程的过程，它计算刀具中心路径，进给量代码等。计算机处理的结果是一个数据文件，它由传送器程序翻译成能操作数控系统的代码指令。传送器是每个 MCU/MT 结构需要的一个计算机程序。传送器产生输出或是穿孔带或是能直接应用于使用标准外围设备产生穿孔带的信息。除了 ATP 系统，还有许多由计算机公司或机械刀具制造商开发的其它编程系统，这些系统中的一少部分应用于微型机上，但它们中的大多数只能在普通意义的大型机上使用。计算机给与准备穿孔带的大量帮助依赖于计算机编程系统。它们中常用的有COMPACTII,ADAPT,EXAPT,AUTOSPOT,AUTOPROMPT 和 SPLIT。3-3.2 传送器计算机辅助准备穿孔带可以分成两个部分：1、使用一个普通处理机，例如 ATP 编程系统，它接受编程者的声明和产生用合适的加工参数引导刀具的指令，加工参数如轴速和进给量。2、一个附加的计算机程序，提到的比如传送器，它接受普通处理机的输出作为输入，产生输出或是一个实际 MCU/MT 结构的穿孔带或是能很容易产生穿孔带的信息。当由普通处理机运行一个计算，忽略和指定 MCU/MT 结构相关的信息时，传送器是必要的。传送器的输出必须能生成一个零件，这个零件要有指定公差，以编程的进给量和诸如过切和机械刀具的几何约束对系统带来的动力影响。这就是每种类型 MCU/MT 结构需要单独传送器的原因。有普通处理机和传送器两个分离处理器的优点是使传送器适应实际系统的影响比需要修改计算机程序系统影响小，例如 APT传送器的各部分：每个传送器包括如图 3-11 所示的五个主要部分：输入，运动，辅助，输出和控制。对每个部分和它们主要特征的简明描述如下。输入：输入部分读入程序系统（如 APT）的输出。读入可以直接实现也可以在输入媒介如打印卡或磁带的帮助下实现。输入部分检查输入数据的可靠性和打印不可靠信息和随后进程的辅助部分的清单。运动：运动部分是传送器的主要部分，它运行和刀具运动相关的所有信息。运动部分包含以几何和动力部分显示的两个功能，对传送器的输入定义了零件处于右手坐标系统。此外，还有使用其它坐标系统的 MCU/MT 结构，如多轴加工的事例，在这些事例中几何部分把坐标转换成需要的系统。为了确定保持所需的公差，几何部分在新的坐标系统里检查零件的外形。在超出公差范围的事例中，为了保证指定公差沿着路径产生新的数据点。另外，几何部分确保给 MCU的运动指令不会超过工作台尺寸。为了保持先前的公差，动力部分必须防止过切，未切和与数控系统结构相关的其它动力影响。这些由修改需要的进给量和建立加速和减速的间距来做。辅助：辅助部分比较可利用的具体数控结构的准备和各种功能，所需要的功能来自于输入部分，它决定了每个功能对 MCU 是否可用。事例中的功能可用，就会传递给输出部分来准备一个正确的设计输出。输出：输出部分接受来自于运动和辅助部分的数据，这个数据转化成能被指定MCU 接受的格式。输出部分产生或是穿孔带或是能很容易转化成穿孔带的另一种形式的输出。另外，它打印出零件程序清单。控制：控制部分产生传送的安排时间，使之适应所有部分和允许程序流通。它也控制数据流通到外部输出和接受用于传送的新数据。3-4 APT 编程许多计算机系统都是为了数控编程而发展的。然而 APT 系统是最广泛和最智能一种，APT 系统能在许多计算机上使用并且被许多数控系统制造商广泛使用。APT 原型是在 1956 年由麻省技术研究院（MIT）的电子系统实验室开发的。随后，这一系统被由空中工业协会（AIA）创办的 21 工业公司在 MIT 的帮助下进一步发展了。这些努力的结果，一个叫做 APTII 的系统在 1958 年被开发，一个更有效的系统 APTIII 在 1961 年开发成功。技术研究协会的伊利诺斯研究院（IITRI）被公认指明了这一程序进一步扩展方向，它的功能正被进一步扩大。当前的 APT 语言有一个将近 300 词的词汇库。3-4.1 简介APT 程序是一个计算机的长系列指令，它为生产一个零件指明了道具必须遵循的路径。为了把刀具路径传给计算机，必须给计算机提供零件表面的几何描述。APT 语言能为编程者做到这些并且指定刀具沿这些表面移动的路径。几何描述和运动声明占了平均程序的 70，一个几何描述的例子如：PT2=POINT/3,4 PT2 是指定 x 轴坐标是 3 y 轴坐标是 4 的点的符号。运动声明的例子：GOTO/HOLE2 移动刀具到一个叫 HOLE2 点的 x 轴和 y 轴上，这个点在程序中的其它地方被定义。GOLET/L1,PAST,L2 开始向左运动然后沿着直线 L1 直到它经过直线 L2。注意 PT2， L1 和 HOLE2 是确定名，确定名是几何表达，比如点，线等但不能是 APT 字符。除了几何描述和运动声明外还有其它形式的声名和特性。一个最常用的声明就是 CLPRNT，CLPRNT 是一个生成已经计算的所有刀具定位坐标的打印清单 APT 系统的指令。在传送之前，计算结果是 APT 系统的。许多 APT 声明被分成重要的和次要的两部分，它们由斜杠隔开。重要部分出现在斜杠的左侧，一般是一个包含从一个到六个字母的词。次要部分如果需要出现在斜杠的右侧，它是重要部分的修饰。例如，在最后一个声明中GOLET 是重要部分，PAST 是一个修饰。APT 语言能定义和加工三尺度（3-D）表面。但这篇文章的内容只介绍基本编程，它包括对加工 2-D 零件生命的描述。3-4.2 几何表达一个几何表达定义了一个几何外形或形式，对每一个几何形式都有 1 到 14 种不同的方法来定义。APT 包含了 16 种不同的几何形式的定义，最常用的是POINT，LINE，PLANE，CIRCLE，CYLNDR，ELLIPS ，HYPERB 和SPHERE。下面是定义前四种形式的几个例子。Points 在 APT 中一个点可以用 10 种不同的方法定义；下面给出他们中的三种1、通过坐标 POINT /x , y , z 例：PT1= POINT/10.1 , 5 注意：没有给出 z 坐标，就默认为 02、通过两直线的交点 POINT /INT OF 线，线例：PT2= POINT/INT OF LIN1，LIN23、通过一个圆心 POINT /CENTER，圆例：PT3= POINT/ CENTER，C1注意：PT1 ， PT2 和 PT3 是确定名，在以后的程序中可以使用。Lines 一条直线可以用 13 种不同的方法表达，下面给出它们中的三种1、通过两个点 LINE/点，点例：L1= LINE/ PT1 ，PT22、通过一点和相切圆弧（图 3-12） LINE/点，LEFT/RIGHT， TANTO，圆例：L1=P1， LEFT，TANTO，CIR1L2=P1，RIGHT，TANTO，CIR13、同过一点和一个与另一条直线的角度LINE/点，ATANGL ，角度，直线例：L1=LINE/P1，ATANGL，40，L2在这个例子中新定义的直线 L1 和给定的直线 L2 之间的夹角是 40。角度值常以度数和度的分数来指定，如果逆时针从 L2 到 L1 测定角度是正值，如果顺时针就是负值。因此，在上面的例子中可以用-140 代替 40。Planes 类似于点和线，一个面可以用 8 种不同的方法定义；给出它们中的两种：1、通过不在同一条直线上的三个点 PLANE/点，点，点例：PL1=PLANEP1，P2，P33、通过一个平行面和两个面之间的垂直距离PLANE/PARLEL，面，XLARGE/XSMALL/YLARGE/YSMALL/ZLARGE/ZSMALL，距离例：PL2=PLANE/PARLEL ，PL1，ZSMALL，5.1在这个例子中，面 PL2 和给出的面 PL1 平行，并且在 Z 方向上比 PL1 低 5.1 个单位。假如面不和主平面平行，就要用到两个修饰，它们中的任何一个都可以在声明中使用。Circles 一个圆可以用 10 种不同的方法表达，下面定义了它们中的三种1、通过圆弧经过的三个点 CIRCLE/点，点，点例：C1= CIRCLE/PN2 ，（POINT/5.5，7，4.1）PNT12、通过圆心和圆弧上的一点 CIRCLE/CENTER，圆心，点例：C2=CIRCLE/CENTER，（POINT/9，7，3），PT13、通过圆心和半径 CIRCLE/CENTER，点，RADIUS，半径例：C3=CIRCLE/CENTER，PT1，RADIUS，3CIRCLE/的声明实际上是定义了圆柱垂直于 XY 面的圆。 CYLNDR/声明通常是定义了一个 CIRCLE/声明不能定义的圆柱面。例 3-1 用 APT 语言编写图 3-13 所示零件的几何描述SOLUTIONP1=POINT/0.5，0P2=POINT/6.0，3.0P3=POINT/6.0，4.0CR=CIRCLE/CENTER，P3，P2L2=LINE/P1，LEFT，TANTO，CRPL=PLANE/P1，P2，P33-4.3 运动声明一旦所需要的零件已经进行完几何表达，就需要用运动声明来指定刀具运动。每一个运动声明都会使到一个新的位置或是沿着声明指定的表面运动。有两组运动声明可以用：点到点和轮廓操作。点到点的运动声明：有三种运动声明来放置刀具到指定的点，它们的格式如下：FROM/ symbol for a defined point 显示刀具的最初位置GOTO/ symbol for a defined point 放置刀具到指定的位置GODLTA/*X，*Y，*Z 从当前位置以指定的增长量放置刀具注意：（1）用一个声明（POINT/X，Y，Z）或写 X，Y ，Z 的坐标来代替“symbol for a defined point”。（2）FROM 提供了一个运动开始的最初位置并且在程序中作为运动声明的第一个。操作者对准机床的刀具位置到相关的编程位置。（3）GOTO/声明会使刀具从当前的位置沿着路径到指定的位置，GODLTA/声明会从当前位置以指定的增长量移动刀具。（4）在钻孔操作中 GOTO/声明通常把刀具放置在要钻孔正上方，然后用 GODLTA/声明把刀具下到工作面里，使用另外的 GODLTA/声明撤回刀具，随后对每个孔重复操作。例 3-2 写一个钻孔程序，从设置点（SETPT）开始孔位于点 point(1,1),加工深度0.5inSOLUTIONFROM/SETPTGOTO/1，1，0GODLTA/0， 0，-0.5GODLTA/0， 0 ，0.5GOTO/SETPT轮廓运动声明：在 APT 编程中，默认零件保持静止刀具运动。在轮廓中三个面控制刀具运动：刀具末端在 part surface 上运动，刀具沿 drivr surface 滑动，刀具碰到 check surface 运动结束，如图 3-14 所示各面。因此，在刀具沿轮廓面运动前，它必须被带到这些面上。这是由最初的运动声明实施的，它的格式如下：GO/刀具修饰，引导面，刀具修饰，零件面，刀具修饰，检查面三种刀具修饰，如图 3-15 所示，可以用：TO ON PAST例：GO/TO，CIRC1，ON，PL1，TO，LIN1一个 GO/声明的引导面会是下一个运动声明沿着切削的面，建立零件面是为了随后的运动声明。在一个零件程序中只出现一次最初的运动声明，它把刀具从设置点带到工作面，实际切削是由另一种类型的声明控制，它以中间运动声明表示（intermediate motion statements）在 APT 中可以使用四种不同的中间轮廓运动声明，最长用的有下面的格式：运动命令/引导面，刀具修饰，检查面例：GOLFT/DRS，TO ，CKS引导面是切削沿着的面，检查面定义了刀具运动的结束。如图 3-16 存在六种不同的运动命令：GOLFT GORGT GOFWD GOBACK GOUP GODOWN在中间运动声明在中，有四种不同类型的刀具修饰，如图 3-15 所示，可以用：TO ON PAST TANTO注意：（1）从刀具的视点对运动编程。（2）每个运动声明都依赖于确立运动方向的优先声明。（3）刀具运动的检查面经常是下一个是声明的引导面。例：3-3 用 APT 语言写图 3-17 所示加工零件的运动声明，零件面叫做 PLNSOLUTIONGO/TO，L1 ， ON，PLN ，ON，LLGORGT/L1，TO ，L2GORGT/L2，TANTO ，C1GOFWD/C1，TANTO，L3GOFWD/L3，PAST ，L4GOLFT/L4，PAST，L5GOLFT/L5，PAST，L6GOLFT/L6，PAST，LLGOLFT/LL，PAST ，L1GOTO/SP注意 GO/TO 和 GOTO/声明的不同用法。3-4.4 额外的 APT 声明几何表达和运动声明大约占了平均程序的 2/3，完成一个 APT 程序还需要有其它类型的声明。传送器声明一个 APT 程序的第一个声明定义了传送器被 APT 使用。这个声明的结构如下：MACHIN/传送器名例：MACHIN/UN1传送器允许把一个传送器的控制声明翻译成合适的控制代码，传送器的控制声明例子：COOLNT/ON 开启冷却液（m08 代码）SPINDL/ON 开启主轴（m03 代码）FEDRAT/25 刀具进给量是 25in/minSPINDL/1250，CCLW 主轴转速是 1250rpm,逆时针方向TOOLNT/3527，6 刀具数字 3527，长 6 个单位END 结束程序（m02 代码）公差和刀具修饰所有的轮廓运动命令都缩减成近似给出曲线的连续的直线运动命令；这些直线用不超过指定的公差分割轮廓表面。公差后跟数学参数。例：OUTTOL/.0005 外部公差影响过切；就是直线和曲线的外侧相切，距离轮廓不超过 0.0005 个单位。INTOL/.0001 内部公差影响未切TOLER/.005 外部和内部公差是一样的刀具修饰是由声明（CUTTER/后跟的数学参数达到 7 位）给出的，第一位是刀具直径。在 APT 编程例中使用一个简化的声明：CUTTER/10.0 表明刀具直径是 10 个单位开始和终止声明在 APT 程序中的第一个声明以 PARTNO 开始，其它的任何信息都在 PARTNO 后的同一线后，例PARTNO PROGRAMMING EXAMPLEPARTNO 声明表明了零件的名字。在 APT 程序中的最后一个声明是 FINI，它定义后面没有了并终止程序。结论在这本书里提到的 APT 词汇足够生成点到点和轮廓系统的 2-D 零件程序。一个完整的 APT 词汇允许用不同的方法定义同一个几何体，这些就方便了零件编程者的工作。下面的例子包含了一个完整的 APT 程序，并且进一步显示编程过程。3-4.5 APT 编程的一个例子为了一步步说明编程步骤，把 3-2.2 所示的人工编程的零件用 APT 语言编程，零件尺寸如图 3-7。下面的规则可能对于零件编程者有用：1、必须按指定的 APT 词准确拼写；注意只使用主要字母。2、一般地，在每两个词或数之间有标点记号（逗点，等号或斜杠）。3、在声明的最后没有标点。4、句号作为十位数的点是可以用的，在声明的最后使用是错误的。5、除了少数的 APT 词（比如 PARTNO），可以插入或删除空格；例如使用GO LFT 和 GOLFT 没有分别。6、推荐使用和几何形状相联系得象征名作为几何表达确定名；例如用RITISID 作为指定零件右侧轮廓的词。7、一个 APT 词不能作为一个确定名。8、确定名可以是不超过 6 个字母或数字的任何组成，第一个字符必须是一个字母。9、在任何一个确定名里可以插入或删除空格，在同一个程序里插入或删除的空格可以不一样；例 LIN2 可以在开始使用随后使用 LIN 2。10、必须定义几何表达（形状）和优先给出在一个声明中使用的确定名。因此，推荐在运动声明前定义零件的几何外形。11、运动指令是从刀具的视点写的，因此刀具向右或向左运动就像是编程者“骑”在刀具上引导它沿必须的路径运动。12、使用标志$表示在下一个卡里继续使用这个声明。13、一个推荐的 APT 程序结构如下：PARTNO 零件名和代号MACHIN 传送器名零件几何的描述和定义加工条件运动声明关闭轴和冷却液FINI这些一般规则可以在具体的事例中应用，确定名分配给几何部分如图 3-18 所示。刀具运动方向由人工编程事例布置的指定，完整的零件程序如下：The part programPARTNO PROGRAMMING EXAMPLE 10MACHIN/UN1 20SETPT=POINT/0,30,25 30CNTR=POINT/110,90 40CRCL=CIRCLE/CENTER,CNTR,RADIUS,30 50 LFTSID=LINE/（POINT/80 ，40），LEFT，TANTO，CRCL 60PTB=POINT/140，40 70BASLIN=LINE/（POINT/80，40），PTB 80PTM=POINT/140，90 90RITSID=LINE/PTB，PTM 100 TOPLIN=LINE/PTM，（POINT/110，120） 110AUXLIN=LINE/（POINT/140，120），RIGHT，TANTO，CRCL 120XYPLN=PLANE/CNTR， PTB，PTM 130PSURF=PLANE/PARLEL，XYPLN，ZSMALL，15 140$ PART DESCRIPTION HAS NOW BEEN COMPLETED CUTTER/20.0 150TOLER/.005 160 SPINDL/1740,CLW 170FEDRAT/2500 180FROM/SETPT 190GO/TO,BASLIN,TO,PSURF,TO,LFTSID 200FEDRAT/500 210GO FWD/BASLIN,PAST,RITSID 220GO LFT/RITSID,PAST,TOPLIN 230GO LFT/TOPLIN,PAST,AUXLIN 240GO LFT/AUXLIN,TANTO,CRCL 250GOFWD/CRCL,TANTO,LFTSID 260GOFWD/LFTSID,PAST,BASLIN 270FEDRAT/2500 280GOTO/SETPT 290STOP 300 FINI 310评述：10 指定零件名20 说明传送器名30 SETPT 是刀具的起点，当刀具在 SETPT 时放置零件40 这个点在声明 50 中使用50 定义了一个圆叫 CRCL，圆心是 CNTR，半径是 30mm60 定义了一条线 LFTSID，它经过坐标是（80，40 ）的点，当从这个点向圆看时它和圆 CRCL 的左侧相切70 为随后的几何定义定义了一个点80 定义了经过指定点的线 BASLIN90 定义了在下一个声明中使用的点100 定义了在零件右侧的线 RITSID110 定义了一条线 TOPLIN120 定义了在刚开始图形中没有的新线130 定义了一个和 XY 平面重合的面140 定义了一个随后作为零件表面的平面 PSURF，建立铣削时要保持的深度。PSURF 和 XY 面平行，并低于它 15mm150 使用直径是 20mm 的刀具160 当刀具沿实际数学表面运动时，它的末端会一直在 0.005mm 内170 主轴以 1740rpm 的速度顺时针旋转180 需要的进给量是 2500mm/min,传送时加速和减速的距离是自动计算的（保持过切在公差里）190 定义刀具的最初位置200 初始运动声明移动刀具到命名的面，PSURF 是零件面，整个运动中刀具会一直在它上面，BASLIN 是引导面也是在下一个运动声明中沿着切削的面210 进給量减至 500mm/min,它是铣削需要的进給量220 刀具沿 BASLIN 运动到 RITSID230 刀具沿线 RITSID 向左运动直到 TOPLIN240 和 230 相似250 刀具沿 AUXLIN 运动直到它到达 AUXLIN 和 CRCL 相切的点260 类似于 250270 类似于 220280 类似于 180290 刀具运动到远离零件的点 SETPT300 STOP 声明关掉机床和冷却液310 表明程序结束3-5 其它编程系统除了 APT 编程系统，还有许多其它或多或少使用的系统。一些最出名的如表 3-3 的概述，下面给出一些广泛使用系统的简要描述。3-5.1 COMPACT II 的描述COMPACT II（computer program for automatically controlling tools）是一个普通意义的处理机，由制造数据系统开发，Inc,Ann Arbor,Michigan,a division of Schlumberger,Ltd. COMPACT II 通常为车削，铣削，钻孔，刨削，应用加工中心，电火花切割和 EDM 编写零件程序。它通常为简单的点到点钻孔加工和复杂的三轴，四轴，五轴加工零件编程。COMPACT II 操作在交互环境上在距离远的同步计算机，房间里的小型机，或在房间里主机的一组环境。处理机是独立的机器并用一个非独立机器的子程序操作，叫做连接，编写指定的机械刀具和控制单位。COMPACT II 用单一的计算机相互作用把它的语言声明转化成人工数控代码。和需要附加传送来完成穿孔带代码的（例 APT）语言对比，连接自动实现传送作为每个声明是计算机处理的。连接缩短了计算时间并很方便的迅速发现可察觉声明的错误。表 3-3 数控计算机编程系统程序开发者方向ADAPT IBM（U.S Air Force contract） P，3CAUTOSPOT IBM PCINTURN Cincinnati Milacron TCOMPACT II MDSI ，Ann Arbor，Mich P，2.5CEXAPT I T.H.Aachen in Germany PEXAPT II T.H.Aachen in Germany T EXAPT III T.H.Aachen in Germany 3CGENRURN General Electric TMILTURN Metaalinstitut in Netherlands TNEL 2PL Ferranti 2PNEL 2C Ferranti TNEL 2CL Ferranti 2C PROMPT Weber CSPLIT White-Sundstrand Machine Tool 5P,5CUNIAPT United Computing,Carson,Calif P,C注意：C,contouring;P, positioning;T,turning operations;2,3,number of controlled axesCOMPACT II 的声明：在 COMPACT II 声明中使用的语言相似英语并接近于机械工厂术语。一个 COMPACT II 程序包括四种声明类型：初始化，零件描述，刀具选择和刀具运动。初始化声明具体指定机械刀具连接，输入输出方式和机械移动限制。零件声明描述通常定义点，线，圆和面。自动或人工的刀具选择是由刀具选择声明指定的。刀具运动声明通常描述进給量（CUT）和快速移动（MOVE）。过程包括通知使用的加工刀具/控制单元系统，通过软件连接传递每个声明，把产生结果的数据放在输出文件里。输出文件数据被打成数控零件程序穿孔带，或者数据被直接翻译成 CNC 控制。在进程中，使用者可以和计算机一起校正语法错误，错误的刀具运动，和超过加工刀具移动限制的运动。沿着刀具轮廓和零件几何外形，实际的刀具路径可以被规划。用这种方法，可以生成一个正确的零件程序并在某一计算机部分检测。就像在 APT 里，在 COMPACT II 中的几何定义和刀具运动声明是由描述要发生什么的主命令和描述怎么发生在那里发生的次命令组成的。描述几何外形的主命令包括：DPTi定义一个点并为了以后的使用储存坐标；i 是点定义的序号。DCIRi定义一个圆并为了以后使用储存它的圆心和半径；i 是圆定义的序号。描述刀具运动的主命令包括：MOVE开始快速移动运动到指定位置CUT开始进給运动到指定位置DRL开始在一个指定位置钻孔定义一个点的声明可以按下书写：DPT1，10XA，6YA，4ZA在 DPT1 中一个点并指定它作为点 1，10XA 是这个点 X 轴的坐标，从绝对零点10 个单位；6YA 是这个点 Y 轴的坐标，从绝对零点 6；个单位；4ZA 是这个点Z 轴的坐标，从绝对零点 4 个单位。快速移动运动是使用一个 MOVE 声明编程，从当前点移动刀具到点 1，你可以简单编程 MOVE，PT1COMPACT II 软件将会产生加工刀具控制代码移动刀具到点 1 的坐标位置。为了产生一个进給从点 1（刀具当前位置）到和相近边直线 1 相切的垂直位置，你可以编程 CUT，TOLN1COMPACT II 的功能: COMPACT II 提供了实现困难的专门操作加工功能（比如加工凸轮），实现在圆柱零件上加工，和生成加工字母。COMPACT II 也允许为加工一组完整的相似形状的零件（一组零件）编写一个程序。COMPACT II 语言的车床特点包括自动循环攻螺纹和车削。 FasTurn 是COMPACT II 清除材料循环以实现粗车和在车床上完成操作。使用 FasTurn，操作者定义了当前未制造工作面的轮廓和已加工零件轮廓的边界。两个轮廓间的封闭工作区域是要用 FasTurn 清除的材料（看图 3-19）。完成材料清除的操作是使用一个单独的 COMPACT II 输入声明来完成的。近似的，铣削，刨削加工，电火花和 EDM 的特点也包括使用 COMPACT II 简化零件编程的循环模式。3-5.2 附加语言ADAPT APT 编程系统的主要缺点是它需要大型计算机，为了解决这一缺点，由 IBM 在 U.S. Air Force 的契约下开发了 ADAPT（APT 的改编）编程系统。因为 ADAPT 有一个柔性系数结构，它适合从小型到中型的计算机，使用系数结构，我们意味着根据计算机尺寸删除或插入 subroutines。ADAPT 系统的主要优点是它是用了 APT 系统使用的编程语言简化版本。通常一个 ADAPT 程序可以在一个 APT 系统上运行，但是，由于 APT 系统统能非常强大，它一般不能在 ADAPT 运行。ADAPT 对定位编程和简单的两尺度或三尺度轮廓零件是有用的，但它没有编程一个多轴轮廓零件的功能。EXAP

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