机械设计及制造毕业论文.doc

成人高等学历教育毕 业 论 文现代制造业与数控技术应用办学单位： 机械与汽车工程学院班 级： 2012级业余本科专 业： 机械设计制造及自动化学 生： 刘喜（10561105223701035）指导教师： 文劲松 副教授提交日期： 2012 年 09 月 01 日 摘 要数控技术是关键技术，它集微、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点数控加工应用技术随着制造业不断的的发展，新型制造与绿色环保制造业越来符合当今社会的发展方向需要，作为生产企业过去的生产模式已经不能满足现在的加工需求；需求可持续发展，减少成本、绿色环保相结合的数控加工生产模式。本文主要对传统的数控机床及加工和现在多轴机床加工工艺相比较，柔性制造系统和计算机辅助集成制造系统随着社会的发展需求，提出了具有智能化数控系统的特征。文章从系统的传统加工工艺观念出发，综合运用机械技术、自动化技术，在化工生产中的应用。智能化数控系统目前还不普及社会，只是略带而过，不着重详细解说，主要还是以加工中心分析现代制造业，绿色制造与数控技术应用。着重例举了数控车床和多轴加工方案。提出了新型制造与数控技术应用主要目标，指明了机械设计制造及其自动化的发展方向。关键词：数控系统与机床; 设计与制造；编程与工艺；绿色; 发展与方向；前言随着社会的制造业的发展，在我国工业生产领域中，先进的制造业水平正在处于高峰发展阶段，数控机床到来带动了现代制造业的全新发展。数控技术是机械加工自动化的前提基础，数控系统是机械的核心技术，它随着自动化技术，控制系统、微电子技术和机械技术发展而进一步提高新型现代制造业的发展。 数控技术是关键技术，它集微、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点数控加工应用技术随着制造业不断的的发展。机械设计制造及其自动化是机械技术和电子技术为主体，机械自动化使机械工业的技术结构、产品结构、功能与构成、生产方式及管理体系发生了巨大变化，使工业生产由“机械电器化”迈入了以“机械自动化”为特征的发展阶段。数控技术的发展至今已经成为一门有着自身体系的新型学科，随着生产和科学技术的发展，还将不断更新新的系统和检测反馈等内容。现代制造业与数控技术应用是从系统的观点出发，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、信息技术、传感检测技术、电力电子技术、软件编程技术等机械自动化的设计制造技术，在多功能、高质量、高可靠性，低能耗的意义上实现特定功能价值并使整个系统最优化的系统工程技术。特别注意的是，机械自动化技术是基于多种综合性技术，而不是机械技术，以及其他新技术的简单组合、拼凑，这就是现代数控加工与传统机械加工制造概念上的根本区别。现代数控技术加工出的产品，不仅是人自身学习机会的延伸，还是人机对话编程可控制系统的延伸，具有柔性制造，集成制造、智能化制造的特征是现代数控加工和传统的机械加工在功能上的本质区别。 目 录第一章 绪论 1.1 数控机床技术的定义及发展1.2 数控机床的特点及使用范围1.3 数控机床的组成和控制类型.1.4 新型多轴机床常见的类型第二章机械加工工艺基础.2.1 机械加工工艺过程2.2定位基准的选择.2.3 机械加工工艺路线拟定.第三章 数控编程基础知识.3.1 概述3.2 编程基础知识.3.3 常用准备功能指令代码第四章 数控机床加工应用.4.1常用数控机床加工对象.4.2 工件的装夹方法4.3 切削用量选择方式4.4 数控车削加工工艺.4.5 加工中心加工工艺.第五章 先进制造技术简介. 5.1 cnc计算机直接数控系统 5.2 fms柔性制造系统 5.3 cims 集成制造系统 5.3 ims智能化制造系统第六章 机械设计制造及其自动化的发展方向6.1 机电一体化和模块化.6.2 网络化和微型化6.3 绿色化.6.4 智能化和人格化第七章 现代制造业与可持续发展 7.1 清洁节能生产与可持续发展7.2绿色制造生产与可回收循环利用第八章 结论附 计算机软件自动编程案例. 案例一、数控车加工.案例二、数控铣加工参考文献第一章 绪论1.1 数控机床技术的定义一、概述计算机数字控制机床是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件.简称cnc。数控机床主要由：机床主体、数控装置、伺服驱动装置和其它装置构成。 二、数控机床的产生和发展 数控是数值控制（numerical control）的简称，其含义是用以数值和符号构成的数值信息自动控制机床的运转，数控机床也简称为nc机床。1947年，美国的parson公司在生产直升机翼检查样板时，为了提高精度和效率提出了用穿孔卡片来控制机床的方案，这一方案迎合了美国空军为开发航天及导弹产品，需要加工复杂零件部件的需求，于是得到了空军的经费支持，开始研究以脉冲方式控制机床各轴的运动，进行复杂轮廓加工的装置。1949年与mit（麻省理工学院）的伺服机构研究所开始共同研究，历时三年完成了能进行三轴控制的铣床样机，取名为“numerical control”。这就是数控机床的所谓第一号机。很多厂家都开展了数控机床的研制开发和生产。并在1959年，美国keaney&treckre公司开发成功了具有刀库、刀具交换装置、回转工作台，可以在一次装夹中对工件的多个面进行钻孔、锪孔、攻螺纹、镗削、平面铣削、轮廓铣削等多种加工的数控机床。由于它将钻、铣等多种机床的功能集一身，不但省却了工件的反复搬动、安装、换刀等手续而且使加工精度大为提高。从此，数控机床的一个新的种类加工中心（machining center）诞生了，并逐步成了数控机床中的主力。数控技术已经应用在各种加工机床上，例如数控铣床、数控车床、数控电火花、线切割、激光加工机床等。数控机床已发展到不但具有刀具自动交换装置，而且具有工件自动供给、装卸、刀具寿命检测、排屑等各种附加装置，可以进行长时间的无人运转加工。当今的数控机床是fms( flexible manufacturing system )、cims(computerintegrated manufacturing system )的基本构成单位；占有现代制造业机械加工主导地位。三、数控机床的工作流程数控机床的工作过程包括基于原理的工作过程和基于使用的加工过程。加工过程一般包括加工前的工艺准备、机床调整、程序调试、试切加工和正式加工等内容；基于原理的工作过程是指以数控装置为核心的数控机床如何协调完成数控加工任务的所有内容，它包括数据的输入（输出）、程序处理、位置控制、程序管理等方面（一）、数据输入/输出输入给数控装置的有零件加工程序、电器接口信号和补偿数据等。输出是指输出内部工作参数（含机床正常、理想工作状态下的原始参数、故障诊断参数等）。对机床刚工作时的状态，一般需输出以记录保存这些参数，待工作一段时间后，再将输出与原始资料比较、对照，可帮助判断机床工作是否维持正常。（二）、数据处理数据处理程序一般包括刀具参数补偿、速度计算和辅助功能的处理。刀具参数补偿主要是把零件轮廓轨迹转化为刀具中心轨迹或在刀具长度上进行处理。速度计算是解决加工程序段及程序段间的速度运动问题。加工速度的确定是一个工艺问题，数控系统只是保证这个编程速度的可靠实现。另外，辅助功能如主轴功能、换刀等也可在这个程序中实现。（三）、位置控制将计算机送出的位置进给脉冲和进给速度指令，经变换和放大后转化为进给电动机（步进电动机或交、直流伺服电动机）的转动，从而带动机床工作台移动。（四）、程序当编程好程序代码后输入机床系统内，当一个程序段开始插补时，管理程序即着手准备下一个或几个程序段的读入、译码、数据处理，即由它调用各个功能子程序，且保证一个程序段加工过程中将下一个程序段准备就绪，整个零件加工就在这种周而复始的过程中完成。1.2 数控机床的特点及使用范围一、数控机床的特点与其它加工设备相比，数控机床具有以下特点：1. 加工零件的适用性强，灵活性好数控机床能完成很多普通机床难以胜任或者根本不能加工出来的复杂型面的零件，这是由于数控机床具有多轴联动功能，并按照零件加工要求变换加工程序。2. 加工精度高，产品质量稳定提高了加工精度和同一批工件的尺寸重复精度，也就是保证了加工质量的稳定性。3. 生产率高，减少工人劳动强度 具有较高生产率，与普通机床相比，生产率大致可提高2-3倍。尤其是某些复杂零件的加工，生产率可提高十几倍甚至几十倍。数控机床主要是自动加工，其大部分操作不需要人工完成，因而改善劳动条件，同时也降低了废品率和次品率。这是因为数控机床加工合理选用切削用量，机加工时间短；又由于定位精度高，利用通用夹具而大大缩短加工时间。4. 生产管理水平提高，效益回报率高具有较高的经济效益。这是因为数控机床能一机多用，代替多台普通机床，减少了工序间工件运输时间，减少厂房面积，减少工夹具数量和投资。二、数控机床的适用范围与普通机床靠工人操作手柄进行加工相对应，数控机床的运动是由加工指令信息来进行自动控制的。对于用普通机床难于进行加工的复杂二维、三维形状，数控机床可利用3轴、4轴甚至5轴以上同时控制，高精度得进行加工；当零件不太复杂，生产量较小时，宜采用通用机床；当生产量大时，宜采用专用机床；而当零件复杂程度较高时，宜采用数控机床；因此数控机床特别适合于多品种、中小批量生产高效自动化的技术群体。1.3 数控机床的组成和控制类型一、数控机床的组成数控机床主要由输入输出设备、机床主体、数控装置、伺服驱动装置和测量反馈装置构成，见图1-1。二、按控制分类1）开环控制系统 开环控制系统是指不带反馈的控制系统. 其特点:开环控制具有结构简单、系统稳定、容易调试、成本低等优点。但是系统对移动部件的误差没有补偿和校正，所以精度低。一般适用于经济型数控机床和旧机床数控化改造。 如图1-2,部件的移动速度和位移量是由输入脉冲的频率和脉冲数决定的。 图1-2 开环控制系统2）半闭环控制系统1）半闭环控制系统是在开环系统的丝杠上装有角位移测量装置，通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的位移，反馈到数控系统中，因而称作半闭环控制系统，如图1-3所示。2）系统闭环环路内不包括机械传动环节，可获得稳定的控制特性。机械传动环节的误差，可用补偿的办法消除，可获得满意的精度。中档数控机床广泛采用半闭环数控系统。 图1-3 半闭环控制系统3）闭环控制系统1）在机床移动部件上直接装有位置检测装置，将测量的结果直接反馈到数控装置中，与输入指令进行比较控制，使移动部件按照实际的要求运动，最终实现精确定位，故称为闭环控制系统，如图1-4所示。 2）该系统定位精度高、调节速度快。该系统调试工作困难。系统复杂并且成本高，故适用于精度要求很高的数控机床，如精密数控铣床、精密数控车床等。 图1-4 闭环控制系统1.4 新型多轴机床常见的类型所谓多轴数控机床是指在一台机床上至少具备第四轴。即三个直线坐标轴和一个旋转坐标轴。并四个坐标轴可以在计算机数控系统控制下同时进行协调运动加工。五轴数控机床是指该机床具有三个直线坐标轴和两个旋转坐标轴；并且可以同时控制联动加工。与三轴联动数控机床相比较，利用多轴联动数控机床进行加工的主要优点是：1） 可以一次装夹的条件下完成多面加工，从而提高零件的加工精度和加工效率。2） 多轴机床刀轴加工时可以改变姿态角随时进行调整，所以可以加工更复杂的零件。3） 多轴机床的应用，可以简化刀具形状，从而降低刀具成本。同时还可以改善刀具的使用寿命，使刀具刚性、切削速度、进给速度得到大大提高。4） 多轴机床进行加工时，工件夹具较为简单，由于有了坐标轴转换和倾斜面加工功能，使得复杂型面加工转变二维平面加工，同时编程和操作变得更加方便。由于增加了旋转轴，所以与三轴数控机床相比较，多轴数控的刀具或者工件的运动形式更为复杂化，形式也有多种。（1.41）三轴立式加工中心附带数控转台的四轴联动机床 （a） (b) 图 1-5 (a)数控转台安装在工作台上的情况；（b）数控转台装夹工件的情况如上图1-5所示，这类机床是在三轴立式数控铣床或加工中心上附加具有一个旋转台实现四轴联动加工，即所谓的3+1形式的四轴联动机床。由于是基于立式铣床或加工中心作为主要加工形式，所以数控转台只能算作是机床的一个附件。这类机床的优点是：1、 价格相对便宜，由于数控转台是一个附件，所以用户可以根据需要选配。2、 装夹方式灵活，用户可以根据工作的形状选择不同的附件，既可以选择三爪卡盘装夹，也可以选配四爪卡盘或者花盘装夹。3、 拆卸方便，用户在利用三轴加工大工件时，可以把数控转台拆卸下来；当需要时可以很方便把数控转台安装在工作台上进行四轴联动加工。 数控转台的品牌和规格比较多。如下表1-1是种型号数控转台的技术参数表1-1是某种型号数控转台的技术参数注意1） 这类机床的数控系统一定具有第四轴的驱动单元，同时具备控制四轴联动的功能。如果只有三个伺服系统，是不能做到四轴联动的。2） 数控转台的尺寸规格会影响原有机床的加工范围，用户要根据被加工的工件尺寸合理选择数控转台的尺寸规格。立式加工中心可选用沈阳机床厂的vmc850e机床，该机床的特点是：结构紧凑，性价比高，其技术参数特点如图1-6所示。 图1-6 vmc850e 立式加工中心的机构示意图表1-2 vmc850e 立式加工中心的技术参数 项目单位 技术参数工作台工作台尺寸mm100050t形槽尺寸mm185允许最大载荷kg600工作范围行程（x/y/z）mm850/500/540主轴端面最大距离mm690主轴端面最小距离mm150主轴主轴锥柄7：24（bt40）主轴转速r/min8000主电机扭矩n.m35.8主电机功率kw7.5/11进给快速移动速度（x/y/z）m/min32/32/30进给速度m/min20刀库刀库形式斗笠式刀具数量把16换刀时间s7定位精度执行jisb6330标准mm0.005/300执行jb/t8771.4标准mm0.02/0.015/0.015重复定位精度执行jisb6330标准mm0.003执行jb/t8771.4标准mm0.012/0.01/0.01电器总容量 kv.a 20气源压力 mpa 0.5-0.7 机床轮廓尺寸及重量占地面积（长宽） mm 31502400机床高度mm3000主机重量kg5200控制系统fanuc （1.42）三轴立式加工中心附加可倾斜式数控转台的五轴联动机床这类机床是在三轴立式数控铣床或加工中心上附加具有两个旋转轴的可倾斜式（摇篮式）数控转台来实现五轴联动加工，即所谓3+2形式的五轴联动机床。如图1-7所示。可倾斜式数控转台，使用时一般是平放在立式数控铣床或加工中心的工作台面上。各个坐标轴的定义如图1-7.1，7.2所示。 图1-7 安装可倾斜式数控转台的五轴联动机床 图1-7.1 可倾斜式数控转台 图1-7.2 可倾斜式数控转台坐标示意图（1.43）四轴立式加工中心附加数控转台的五轴联动机床（4+1）这类立式数控铣床或加工中心的标准设计就是立铣头可以围绕y轴旋转，即机床具有b轴，使用时附加具有一个旋转轴的数控转台，来实现五轴联动加工。这就是所谓4+1形式的五轴联动机床。如图1-8所示，xkr400是北京机电院生产的五轴联动加工中心，该机床具有可以摆动的b轴和可以360度任意分度的c轴。 图1-8 具有b轴和c轴的五轴联动机床（xkr400）（1.44） 具有b轴的卧式加工中心（4轴）如图1-9所示的日本三井精机的hr-3c卧式加工中心是一种具有b轴的卧式加工中心。该机床是高精度加工中心，采用全闭环控制系统，其反馈元件是精密直线光栅尺和圆光栅。主机采用横床身，框架式立柱布局，分度转台采用高精度多齿盘。数控系统fanuc-11m。该机床配有两个可自动交换的工作台（apc），该机床适合于箱体类等加工。 图1-9 hr-3c卧式加工中心（1.45）五轴联动数控铣床（加工中心）五轴联动数控机床旋转部件的运动方式各有不同，有些机床的设计成刀具摆动的形式，而有些机床设计成工件摆动的形式。大体可以归纳为3种形式；双摆台形式（见图-1-10（a）、双摆头形式（b）一摆台一摆头形式（c） 图1-10 五轴联动数控铣床三种旋转形式（a） 双摆台形式（b）双摆头形式（c）一摆台一摆头形式1）双摆台式的五轴联动铣床很多中、小型五轴联动数控铣床均采用双摆台形式。由于被加工的工件相对较小、较轻，所以机床设计为双摆台形式可以更有效地利用机床空间使加工范围更大，因为主轴是固定不变的，所以刀具长度不会影响摆动误差。同时由于工作台可旋转和可倾斜，便于操作。上文所述3+2形式立式五轴联动加工中心就是典型的双摆台形式。双摆台式的五轴联动数控铣床的结构形式如图1-10.1所示。图1-10.1 双摆台式的五轴联动数控铣床的几种形式（a）龙门式结构设计和摇篮式双摆台五轴联动数控铣床（b）立卧转换式双摆台五轴联动数控铣床（c）基于卧式加工中心的双摆台五轴联动数控铣床3） 双摆头的五轴联动机床图1-10.2 示意出双摆头五轴机床的运动形式。一般重型机床都采用这种设计形式，也有一些中小型机床采用这种设计。图1-10.2 双摆头五轴联动机床形式（a） 龙门式机床 (b) 单立柱式机床 (c) 双摆头式机床的坐标定义4） 一摆头一摆台的五轴联动机床很多中小型机床采用这种形式，例如：德玛吉dmg75v linear五轴机床，轴联动的dmg75v 装备有直接驱动的数控工作台和摆动主轴，因为使用双边轴承，叉状齿冠可以达到最大刚性并且可以使用液压装卡，摆动头的摆动范围是从10-110度。摆动头和数控工作台的联动产生了新的加工方式。如图1-10.3所示。 图1-10.3 dmg75v linear 五轴联动机床（1.46）车铣复合机床如图1-10.4所示是德玛吉公司生产的gm系列车铣复合机床和内部结构该机床集成了车削和铣削的加工方法，零件可以不用更换机床设备的情况下，对其完成车铣的复合加工。该机床具有主轴、副主轴、车铣主轴和刀塔。 图1-10.4 车铣复合机床和内部结构如图1-10.5所示：是我国东北沈阳机床厂生产的五轴车铣复合机床及内部结构。 图1-10.5 沈阳五轴车铣复合机床及内部结构第二章机械加工工艺基础2.1 机械加工工艺过程一、机械加工工艺的定义及过程是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。二、 机械加工工艺过程组成1.工序工人，在工作地对工件所连续完成的工艺过程。2安装经一次装夹后所完成的工序内容。装夹定位加工前工件在机床或夹具上占据一正确的位置。夹紧使正确位置不发生变化，增加安装误差，增加装夹时间应尽量减少安装次数。3工位工件与工装可动部分相对工装固定部分所占的位置。多工位加工提高生产率、保证加工面间的相互位置精度。4工步加工表面和加工工具不变条件下所完成的工艺过程。一次安装中连续进行的若干相同的工步1个工步用几把不同刀具或复合刀具加工复合工步。5走刀每进行一次切削1次走刀。2.2定位基准的选择1基准的概念确定其他点、线、面的位置所依据的点、线、面(1) 计基准零件图上的基准尺寸尺寸线的起点相互位置基准符号(2) 艺基准工艺中用的基准工序基准定位基准测量基准装配基准2. 位基准的选择毛坯面定位粗基准已加工面定位精基准(1) 基准的选择可靠保证主要加工表面间的相互位置精度1）基准重合原则选设计基准为定位基准 2）基准统一原则尽可能在多数工序中用一组精基准定位3）定位稳定准确，简单方便的原则选面大、精度高的面为精基准4）互为基准原则为加工余量均匀，位置精度高反复加工5）自为基准原则要求余量小而均匀选加工面本身为精基准辅助基准人为制造的基准工艺需要而作的工艺凸台、中心孔提高精度一面两孔定位(2) 基准选择可靠方便地加工精基准1）保证不加工面与加工面间的位置关系选择不加工面作粗基准2）定位稳定可靠，简单方便选大面、平整面，无缺陷3）合理分配各面加工余量应保证各加工面有足够的余量某些重要面使其加工余量均匀4）同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次基准选择具体情况具体分析，综合考虑，灵活运用，正确选择2.3 机械加工工艺路线拟定1表面加工方法和加工方案的选择（1）加工面的技术要求经济精度正常工作条件下所达到的加工精度（2）工件材料的性质及热处理（3）工件的形状和尺寸（4）结合生产类型考虑生产率和经济性（5）现有生产条件2加工阶段的划分粗加工阶段尽快切除余量高生产率半精加工阶段继续减少加工余量，为精加工作准备，次要面加工精加工阶段达到要求加工精度和表面粗糙度光整加工和超精密阶段降低表面粗糙度值原因：保证加工质量 合理使用设备 便于安排热处理及时发现毛坯缺陷，保护精加工表面 加工阶段划分针对零件加工的整个过程、针对主要加工面3工序集中与工序分散 工序集中工序少，内容多、次数少，位置精度高，设备数量少，工人少。工序分散工序多，内容少、备工装简单，调整方便，切削用量合理；设备多，工人多。4加工顺序的安排（1）机械加工顺序的安排先基准后其它。先粗后精。先主后次、穿插进行。先面后孔 。 准加工主要面粗加工次要面加工主要面半精加工次要面加工修基准主要面精加工。5. 热处理工序的安排1）预备热处理正火和退火粗加工前时效处理粗加工前、后调质处理粗加工后，半精加工前2）最终热处理淬火精加工、磨削前渗碳淬火半精加工后渗氮尽量靠后表面处理（电镀及氧化）最后毛坯制造退火或正火主要面粗加工次要面加工调质（或时效）主要面半精加工次要面加工淬火（或渗碳淬火）修基准主要面精加工6. 辅助工序的安排检验粗加工后，精加工0前；转车间前后；重要工序前后，完工后去毛刺钻、铣、刨、拉后，淬火前辅助工序清洗、防锈、去磁、平衡等。第三章 数控编程基础知识3.1 概述一、数控编程的基本概念数控编程是数控加工准备阶段的主要内容，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。三、 数控编程的内容和步骤 数控编程的内容主要包括：分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削等。数控编程步骤一般如图3-1所示。具体过程如下： 图3-1 数控编程的步骤3.2编程基础知识一、零件加工程序的结构1. 程序的构成一个完整的零件加工程序由程序号（名）和若干程序段组成，每个程序段由若干个指令字组成，每个指令字又由字母、数字、符号组成。例如： o0100n0010 g92 x0 y0;n0011 g90 g00 x100 y100 s2000 t10 m03;n0012 m08 t11.n00100 g00 x-100 y-100 m05 m07n00101 m02 m30 上面是一个完整的零件加工程序代码，它由一个程序和不同程序段组成。最前面的“o0100”是整个程序的程序名。每一个独立的程序都有程序号，它可作为识别、调用该程序的标志。程序号的格式为： 不同的数控系统，程序号地址码所用的字符可不相同。如fanuc系统用o，ab8400系统用p,而sinumerik系统则用%作为程序号的地址吗。编程时一定要根据说明书的规定使用，否则系统是不会接受的。 一个程序的最大长度取决于数控系统中零件程序存储区的容量。数控系统刚诞生时，容量很小的。随着技术科技的发展，现代数控系统的存储区容量足够大，一般情况下够使用了。一个程序段字符数也有一定的限制。有些数控系统规定一个程序段字符数90个，一旦大于这个数，就应该分成两段。2. 程序段格式国际标准iso6983-i-1982和我国的gb/t8870-1988标准都推荐使用这种字地址程序段格式，并作了具体规定。 字地址程序段的一般格式为： 例如：n20 g01 x100 y100 z50 f100 s500 t01 m03;程序段可以认为是由若干个程序字（指令字）组成，而程序字又由地址吗和数字及代码符号组成。程序字的组成如下例所示： 程序段的一般格式中，各程序字可根据需要选用。不用的可以省略，程序段中表示地址码的英文字母可分为尺寸地址码和非尺寸地址码两类。 常用地址码及其含义见表3-1.表3-1 常用地址码及其含义机能地址码说明程序段序号n程序段顺序编号地址坐标字x,y,z,u,v,w,p,q,r;a,b,c,d,e;r;i,j,k;直线坐标轴旋转坐标轴圆弧半径圆弧中心坐标准备功能g指令机床动作方式辅助功能m机床辅助动作指令补偿值h或d补偿值地址切削用量sf主轴转速进给量或进给速度刀具号t刀库中的刀具编号3.3 常用准备功能指令代码（1）表3-2 准备功能g指令代码g指令组功能g0001快速直线插补g01切削直线插补g02顺时针切削圆弧插补g03逆时针切削圆弧g0400暂停g1000改变设定数据g2204工件坐标极限开g23工件坐标极限关g2400斜度改变和相切圆弧半径的控制g2500螺旋插补g2600旋转拷贝g2700宏指令呼叫g2800自动返回参考点g29从参考点返回g3000返回到2nd4th的参考点g4007线径补偿取消g41线径左补偿g42线径右补偿g4309拐角形状控制关g44拐角形状控制开g45(模态)拐角忽视开g46拐角忽视关g4711比例放大关g48比例放大开g49上下圆相同g5008斜度切削取消g51斜度切削左补偿g5200斜度切削右补偿g5312机械坐标系选择g54工件坐标系1g55工件坐标系2g56工件坐标系3g57工件坐标系4g58工件坐标系5g59工件坐标系6g60工件坐标系7g61工件坐标系8g6500（宏）参数呼叫g6816旋转开g69旋转关g70（模态）镜像关g71镜像开g7220x/y轴互换关g73x/y轴互换开g7500c轴中心g7600寻找工件的端面g77孔中心寻找g78线垂直度校正g79拐角位置寻找g80g85不指定g9003绝对坐标指令g91相对坐标指令g9200坐标系的设定g9300时间倒数，进给率g9400每分钟进给g9500主轴每转进给g9600恒线速度g9700每分钟转速（主轴）g98-g99#暂不指定注：1.以上g代码针对不同数控系统厂家设定，操作时必须根据机床说明书中来进行编程。 （2）表3-2 准备功能m指令代码m指令功能功能的前后执行/分配功能的连续半径补偿模式下的指令前后模态非模态可能不可能m00程序停止m01选择性停止m02程序结束m03主轴顺时针方向m04主轴逆时针方向m05主轴停止m06换刀m072号切削液开m081号切削液开m09切削液关m10夹紧m11松开m12不指定m13主轴顺时针方向，切削液开m14主轴逆时针方向，切削液开m15正运动m16负运动m17-m18不指定m19主轴定向停止m30程序结束，返回程序头m58工作台面下m59工作台面上m98子程序调用m99子程序结束（3）f, s,t代码1）f代码 f代码为进给速度功能代码，它是续代码，用来指定进给速度，单位一般为mm/min,当进给速度数列的序号，具体的进给速度需要根据实际工作经验来设定。2）s代码 s代码为主轴转速功能代码。该代码为续代码，用来指定主轴的转速，单位r/min。它以地址符s为首，后跟一串数字，数字表示方法与f指令完全相同，也有编码法和直接指定法两种。 主轴的实际转速常用数控机床操作面板上的主轴转速倍率开关来调整。倍率开关通常在20%-100%之间设有许多档位。编程时总是假定倍率开关指在100%的位置上。3）t代码 t代码为刀具功能代码。在有自动换刀功能的数控机床上，该指令用以选择需要的刀具号和刀补号。它以地址符t为首，其后跟一串数字，数字的位数和定义由不同的机床自行设定。一般用两位或者四位数字来表示。例如： 。 t0102 表示1号刀选用2号刀补值（实际加工中无特殊情况，按照相应刀号，用相应的刀补号。）第四章 数控机床加工应用4.1常用数控机床加工对象常用机床的主要用途：一、车床：主要用于加工各种回转表面和回转体的端面。如车削内外圆柱面、圆锥面、环槽及成形回转表面，车削端面及各种常用的螺纹，配有工艺装备还可加工各种特形面。在车床上还能做钻孔、扩孔、铰孔、滚花等工作。 二、铣床：一种用途广泛的机床，在铣床上可以加工平面（水平面、垂直面）、沟槽（键槽、t形槽、燕尾槽等）、分齿零件（齿轮、花键轴、链轮乖、螺旋形表面（螺纹、螺旋槽）及各种曲面。此外，还可用于对回转体表面、内孔加工及进行切断工作等。铣床在工作时，工件装在工作台上或分度头等附件上，铣刀旋转为主运动，辅以工作台或铣头的进给运动，工件即可获得所需的加工表面。由于是多刀断续切削，因而铣床的生产率较高。三、加工中心：是指备有刀库，具有自动换刀功能，对工件一次装夹后进行多工序加工的数控机床。工件装夹后，数控系统能控制机床按不同工序自动选择、更换刀具，自动对刀、自动改变主轴转速、进给量等，可连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝等多种工序。因而大大减少了工件装夹时间，测量和机床调整等辅助工序时间，对加工形状比较复杂，精度要求较高，品种更换频繁的零件具有良好的经济效果。四、刨床,插床：主要用于加工各种平面（如水平面、垂直面和斜面及各种沟槽，如t形槽、燕尾槽、v形槽等）、直线成型表面。如果配有仿形装置，还可加工空间曲面，如汽轮机叶轮，螺旋槽等。这类机床的刀具结构简单，回程时不切削，故生产率较低，一般用于单件小批量生产。 五、镗床：适用于机械加工车间对单件或小批量生产的零件进行平面铣削和孔系加工，主轴箱端部设计有平旋盘径向刀架，能精确镗削尺寸较大的孔和平面。此外还可进行钻、铰孔及螺纹加工。六、磨床：用磨料磨具（砂轮、砂带、油石或研磨料等）作为工具对工件表面进行切削加工的机床，统称为磨床。磨床可加工各种表面，如内外圆柱面和圆锥面、平面、齿轮齿廊面、螺旋面及各种成型面等，还可以刃磨刀具和进行切断等，工艺范围十分广泛。由于磨削加工容易得到高的加工精度和好的表面质量，所以磨床主要应用于零件精加工，尤其是淬硬钢件和高硬度特殊材料的精加工。 七、钻床：具有广泛用途的通用性机床，可对零件进行钻孔、扩孔、铰孔、锪平面和攻螺纹等加工。在摇臂钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔；在台钻上配上万能工作台，还可铣键槽。 八、齿轮加工机床：齿轮是最常用的传动件，有直齿、斜齿和人字齿的圆柱齿轮，直齿和弧齿的圆锥齿轮，蜗轮以及非圆形齿轮等。加工齿轮轮齿表面的机床称为齿轮加工机床。齿轮加工机床的种类繁多，一般可分为圆柱齿轮加工机床和锥齿轮加工机床两大类。圆柱齿轮加工机床主要有滚齿机、插齿机等；锥齿轮加工机床又分为直齿锥齿轮加工机床和曲线齿锥齿轮加工机床两类。直齿锥齿轮加工机床有刨齿机、铣齿机、拉齿机等；曲线齿锥齿轮加工机床有加工各种不同曲线齿锥齿轮的铣齿机和拉齿机等。4.2 工件的装夹方法一、含义在机床上加工零件时，为保证加工精度,必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位；然后将其压紧夹牢，使其在加工中保持这一正确的位置不变，即夹紧。从定位到夹紧的全过程称为工件的装夹。二、工件装夹的方法 1）直接找正法 工件定位时由工人用百分表、划针或目测的方法在机床上直接找正某些表面，以保证被加工表面位置精度的一种方法。在磨床上磨削工件内孔前，用百分表找正工件外圆，以保证工件内孔与外圆同心。如图4-1所示。2）划线找正法 先在工件上用工具标出加工表面的位置，安装工件时用划针按划线找正工件的方法。划线找正法由于受到划线精度和找正精度的限制，定位精度和生产率都较低，多用于批量较小、毛坯精度较低以及不便于使用夹具的大型零件的粗加工中。如图4-2所示。 2） 夹具定位法 用夹具上的定位元件使工件获得正确位置的方法。采用夹具定位法时工件定位迅速可靠，定位精度和生产率都较高，故应用广泛，尤其适用于成批和大量生产。三、工件定位的基本原理 1六点定位原理工件在空间具有六个自由度，即沿x、y、z三个直线坐标轴方向的移动自由度和绕这三个坐标轴的转动自由度。因此，要完全确定工件在夹具上的位置，就必须限制这六个自由度，通常用六个支承点(即定位元件)来限制工件的六个自由度，其中每一个支承点限制相应的一个自由度，这就是工件的“六点定位原理”。 如图4-3图4-3图4-4如图4-4所示的长方形工件，主基准面（底面a）放置在不 在同一直线上的三个支承上，限制了工件的三个自由度；工件导向平面（侧面b）紧靠在沿长度方向布置的两个支承点上，限制了、两个自由度；止动平面（端面c）紧靠在一个支承点上，限制了自由度2完全定位与不完全定位1） 完全定位 工件的六个自由度都被夹具中的定位元件所限制，这种定位称为完全定位，工件在夹具中的位置是唯一的。 2）不完全定位 工件被限制的自由度数目少于六个，但不影响加工要求的定位称为不完全定位。不完全定位是允许的。如图4-5所示。图4-5 完全定位与不完全定位如下图4-6所示为工件的四点定位.图4-63过定位与欠定位1）按照加工要求应该限制的自由度没有被限制的定位称为 欠定位。欠定位是不允许的。因为欠定位保证不了加工要求。如铣削图4-7所示零件上的通槽，如果没有限制，则60mm就无法保证；或没有限制，槽底与a面的平行度就不能保证。2）工件的一个或几个自由度被不同的定位元件重复限制的定位称为过定位。当过定位导致工件或定位元件变形，影响加工精度时，应严禁采用；但当过定位不影响工件的正确定位，对提高加工精度有利时，也可以采用。过定位是否采用，要针对具体情况具体分析。 图4-7 过定位与欠定位4. 定位与夹紧的关系定位与夹紧的任务是不同的，两者不能互相取代。若认为工件被夹紧后，其位置不能动了，因此自由度都已限制了，这种理解是错误的。工件在平面支承1和两个长圆柱销2上定位，工件放在实线和虚线位置都可以夹紧，但是工件在工方向的位置不能确定，钻出的孔其位置也不确定(出现尺寸a1和a2)。只有在x方向设置一个挡销，才能保证钻出的孔在工方向获得确定的位置。另一方面，若认为工件在挡销的反方向仍然有移动的可能性，因此位置不确定，这种理解也是错误的。定位时，必须使工件的定位基准紧贴在夹具的定位元件上，否则不称其为定位；而夹紧则使工件不离开定位元件。 图4-8所示为定位与