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成都理工大学 数控技术毕业论文 学 院： 应用技术学院 专业班级： 数 控 一 班 学 号： 2200951050126 姓 名： 刘 维 兵 指导教师： 周 俊 波 2011 年 12 月 4 日 摘 要 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物。 它的出现以及所带来的巨大效益，引起出界各国科技界和工业界的普遍重视。随着科学 技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。发展数控 机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 本文主要介绍了数控机床的出现和发展，数控铣床的主体设计及应用说明。数控编 程中代码的应用，及相应代码的格式，数控程序的编制、程序的格式。 对一个零件的数控编程加工，主要包括： 1 绘制零件图； 2 利用数控软件对零件进行实体造型； 3 对零件造型进行分析； 4 编制数控程序； 5 进行数控加工。 通过对课题任务的分析，先用 aotu cad 把零件图画出来，对零件图进行分析，确定 零件的加工工艺。根据画出的零件图编写程序，对程序进行检验校核，对确定准确后的 程序进行试切和零件加工。 关键词： aotu cad 实体造型 数控加工 目 录 前言. 第一章 概论 6 第一节 数控机床的出现和发展 .6 第二节 数控机床的发展趋势 .6 第二章 零件的加工工艺规程 7 第一节 数控铣床的工艺性分析 .7 第二节 夹具 .7 第三章 加工程序的编制 8 第一节 数控程序编制的内容及步骤 .8 第二节 数控程序编制的方法 .9 参考文献 .12 前 言 在科学技术迅速发展的当今时代，数控技术已经成功地从手动机床操作完成了自身 的蜕变。我们今天面对着这样的事实，数控工艺已经从一种传统的手工操作发展到全自 动操作，随着相关技术的发展和进步，不断有新的知识融合在数控中。 数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物， 他的出现以及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。 随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家制造工业水平的重要标志。 发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来的、工厂自动化的基 础。数控机床的大量使用，需要大批能熟练掌握现代数控机床的 编程、操作和维修的工 程技术人员。 如果把数控加工编程比喻为我们生命中的阳光、空气和水，难免会感到夸张，但毋 庸质疑的一点却是：数控加工编程已经深深地溶入了现代工业经济中，并在其中显现了 十分重要、甚至是不可替代的作用。 数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工 件进行加工。我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简 称数控程序，它是机床数控系统的应用软件。数控系统的种类繁多，它们使用的数控程 序语言规则和格式也不尽相同，当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机 床编程手册中的规定进行程序编制。 第一章 概论 第一节 数控机床的出现和发展 数控是数字控制( numerical control )的简称，是近代发展起来的用数字化信息进 行控制的自动控制技术。其含义使用以数值和符号构成的数字信息自动控制机床的运转， 数控机床也称 nc 机床。 随着科学技术的发展，数控系统进过了以下几代的发展： 第一代：1952 年，电子管控制的第一台三坐标联动的铣床； 第二代：1959 年，出现了晶体管控制的“加工中心” ； 第三代：1965 年，出现了小规模集成电路。使数控系统的可靠性得到了进一步的提 高； 以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统，即 nc 系统。 第四代：1967 年以计算机作为控制单元的数控制系统 fms(flexible manufacturing system) ，柔性制造系统； 第五代：1970 年，美国英特尔开发使用了微处理器cnc。 第二节 数控机床的发展趋势 一、数控系统发展趋势 1、采用开放式结构：进线、联网、专用要求。 2、向智能化发展。 3、具有自动编程、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀 具补偿、运动参数动态补偿，人机界面极为友好，有故障专家诊断系统。 二、数控机床发展趋势 1、高速、 高效、高精度、高可靠性。 2、模块化、专门化、个性化；智能化、柔性化和集成化。 第二章 零件的加工工艺规程 第一节 数控铣床的工艺性分析 数控铣削加工的工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，关系到机械加工的 效果和成败，不容忽视。由于数控机床是按照程序来工作的，因此对零件加工中所有的 要求都要体现在加工中，如加工顺序、加工路线、切削用量、加工余量、刀具的尺寸及 是否需要切削液等都要预先确定好并编入程序中。 数控铣削加工有着自己的特点和适用对象，若要充分发挥数控铣床的优势和关键作 用，就必须正确选择数控铣床类型、数控加工对象与工序内容。通常将下列加工内容作 为数控铣削加工的主要选择对象： 1 工件上的曲线轮廓，特别是有数学表达式给出的非圆曲线与列表曲线等曲线轮廓。 2 已给出数学模型的空间曲面；如在图中要加工出六边形时，应先在 cad 程序中按 其轮廓以缩小的方式画出其图形，至到最后直径小于 20 时。 3 形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位。 4 用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽。 5 以尺寸协调的高精度孔或面。 6 能在一次安装中顺带铣出来的简单表面或形状。 7 采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。 第二节 夹具 在数控机床上加工零件，由于工序集中往往是在一次装卡中完成全部工序。因此， 对零件的定位、夹紧方式要注意以下几个方面。 一、在选用夹具时应综合考虑产品的生产批量、生产效率、质量保证及经济性等问 题。在小批量时应尽量采用组合夹具；当工件批量较大、精度要求较高时可以考虑设计 专用夹具，或采用多工位夹具及气动、液压夹具。但此类夹具结构较复杂，造价往往较 高，而且制造周期较长。 二、零件定位、夹紧的部位应不妨碍各部位的加工、刀具更换以及重要部位的测量。 尤其要避免刀具与工件、刀具与夹具相撞的现象。 三、夹紧力应力求通过靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形内。应力求靠近 切削部位，并在刚性较好的地方。尽量不要在被加工孔径的上方，以减少零件变形。 四、零件的装卡、定位要考虑到重复安装的一致性，以减少对刀时间，提高同一批 零件加工的一致性。一般同一批零件采用同一定位基准，同一装卡方式。 根据零件图分析，此零件外型规则，被加工部分的各尺寸、形位及凹凸配合等要求 较高。零件结构较为复杂，包含了平面、圆弧，内外轮廓，挖槽的加工度。工件选用机 用平口钳装夹，校正平口钳固定钳口，使之与工作台 x 轴移动方向平行。在工件下表面 与平口钳之间放入精度较高的平行垫块（垫块厚度与宽度适当） ，利用木锤或铜棒敲击工 件，使平行垫块不能移动后夹紧工件。 利用寻边器找正工件 x，y 轴零点，该零点位于工件上表面的中心位置，设置 z 轴零 点与机械零点重合。刀具长度补偿利用 z 轴定位器设定。对于同一把刀具仍调用相等的 刀具长度与半径补偿值，但它们设定的工件坐标系不同。有时也可能不使用刀具长度补 偿功能，而根据不同刀具设定多个工件坐标系零点进行编程加工。 第三节 加工工序的划分 在数控机床上特别是在加工中心上加工零件，工序十分集中，许多零件只需在一次 装卡中就能完成全部工序。但是零件的粗加工，特别是铸、锻毛坯零件的基准平面、定 位面等的加工应在普通机床上完成之后，再装卡到数控机床上进行加工。这样可以发挥 数控机床的特点，保持数控机床的精度，延长数控机床的使用寿命，降低数控机床的使 用成本。在数控机床上加工零件其工序划分的方法有： 一、刀具集中分序法 即按所用刀具划分工序，用同一把刀加工完零件上所有可以完成的部位，在用第二 把刀、第三把刀完成它们可以完成的其它部位。这种分序法可以减少换刀次数，压缩空 程时间，减少不必要的定位误差。 二、粗、精加工分序法 这种分序法是根据零件的形状、尺寸精度等因素，按照粗、精加工分开的原则进行 分序。对单个零件或一批零件先进行粗加工、半精加工，而后精加工。粗精加工之间， 最好隔一段时间，以使粗加工后零件的变形得到充分恢复，再进行精加工，以提高零件 的加工精度。 三、按加工部位分序法 即先加工平面、定位面，再加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形 状；先加工精度比较低的部位，再加工精度要求较高的部位。 本设计的数控加工工序： 数控加工削铣分 7 次切削进行加工：1、用直径 10mm 的铣刀加工零件的四个方角； 2、使用直径为 10mm 的铣刀加工零件中的四方形槽；3、用直径为 10mm 的铣刀加 工零件中的直径为 70mm 的圆槽；4、用直径为 10mm 的铣刀加工零件中的六方形； 5、选用直径为 10mm 的铣刀加工零件中直径为 20mm 的圆槽；6、用直径为 6 的铣刀 加工零件中的直径为 12mm 的孔；7、用直径为 6 的铣刀加工零件中直径为 6mm 的 圆孔。 （见第三章图一） 表一：数控加工工序卡 产品名称或 代号 零件名称 零件图号 机械厂 数控加工工艺卡 零件 0403-13 工艺序号 程序编号 夹具 名称 夹具编号 使用设备 车间 %0403 定心 心轴 数控铣床 机 3 工 步 号 工步内容 加工 面 刀具号 刀具 规格 主轴转 速 进给速 度 背吃 刀量 备 注 1 加工零件四周上深 度 a=5 的部分 t01 2 加工深度 a=10 的四 方槽 t01 500mm/ min 3 加工深度 a=15 的直 径为 70 的圆槽 t01 直径 10mm 1000r/ min 300mm/ min 第三章 加工程序的编制 第一节 数控程序编制的内容及步骤 数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图所示： 图七 程序编制步骤 第二节 数控程序编制的方法 一、手工编程 手 工编程 指主要 4 加工深度 a=20 内接 圆直径为 70 的六 方形 t01 5 加工零件中直径为 20mm 的圆槽 t01 6 加工零件中的直径 为 12mm 的孔 t02 7 加工零件中直径为 6mm 的圆孔 t02 直径 6mm 由人工来完成数控编程中各个阶段的工作（如工件夹紧与放松、冷却液的开闭、刀具的 自动更换、各轴的进给等） ，加工出图样要求的零件，如图所示。 图八 手工编程步骤 手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。 据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工 的实际时间之比，平均约为 30：1，而数控机床不能开动的原因中有 20%30%是由于加 工程序编制困难，编程时间较长。 二、计算机编程 计算机编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外， 其余工作均由计算机辅助完成。 采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完 成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正 确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员 完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法 解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解 决复杂形状零件的编程难题。 三、程序格式 1、程序段格式 段是可作为一个单位来处理的连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数 控加工程序是若干个程序段组成的。 程序段格式举例：n30 g01 x88.1 y30.2 f500 s3000 t2 m08 在程序段中，必须明确组成程序段的各要素： 移动目标：终点坐标 x、y、z 沿怎样的轨迹移动：准备功能字 g 进给速度：进给功能字 f 切削速度：主轴转速功能字 s 使用刀具：刀具功能字 t 机床辅助动作：辅助功能字 m 2、加工程序的一般格式 1）程序开始符、结束符 程序开始符、结束符是同一个字符，iso 代码中是%，eia 代码中是 ep，书写时要单列一段。 2）程序名 程序名有两种形式：一种是英文字母 o 和 1 4 位正整数组成；另一种 是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。 3）程序主体 程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。 4）程序结束指令 程序结束指令可以用 m02 或 m30。一般要求单列一段。 参考文献 1 杨伟群.数控工艺培训教程（数控铣部）.清华大学出版社，2002 年 2 月 2 余英良.数控加工编程及操作.北京：北京高等教育出版社， 2004 年 8 月 3 张超英.数控机床加工工艺编程及操作实训.北京高等教育出版社, 2003 年 4 宋放之.数控工艺培训教程.北京：北京清华大学出