局域网下机械零部件的设计与加工

毕业论文局域网下机械零部件的设计与加工学生姓名： 张辉 学号： 102012242 系 部： 机械工程系 专 业： 机械电子工程 指导教师： 刘晓 二零一四年 六 月 诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日 毕业设计任务书设计题目： 局域网下机械零部件的设计与加工 系部： 机械工程系 专业： 机械电子工程 学号： 102012242 学生： 张辉 指导教师（含职称）： 刘晓（讲师） 专业负责人： 张焕梅 1. 设计的主要任务及目标 通过本次毕业设计使学生了解和掌握到毕业设计应遵循的步骤和程序，通过对现代化数字加工技术的学习，了解网络环境下机械加工的环境要求，通过某典型零件,对其加工工艺进行设计，结合三维造型及加工软件，完成零件的加工仿真，通过网络传输，在数控机床上完成相关加工。2 设计的基本要求和内容（1）了解数字加工技术及其相关技术（2）了解在局域网下数字加工的环境要求及通信要求（3）完成典型零件的工艺设计（4）结合三维造型及加工软件，结合仿真技术和局域网技术，完成零件的加工3 主要参考文献1霍松林.网络化制造的串口通信技术研究D.武汉理工大学,2009.52辛岚.数控机床通信与程序管理技术的研究D.上海交通大学,2007.63李卓.网络化数控加工技术研究D.大连铁道学院,2004.1.66陆凤仪 钟守炎.机械设计M.机械工业出版社第二版:2011.7:4-137刘英 袁绩乾.机械制造技术基础M.机械工业出版社第二版：2012.3.297-3504. 进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1 毕业设计准备 2013.12.102014.1.102 确定设计选题 2014.1.112014.1.153开题(提交开题报告及任务书) 2014.3.12014.3.144中期检查、修改及订稿 2014.5.12014.5.205 进行毕业答辩 2014.6.102014.6.25局域网下机械零部件的设计与加工摘要：随着计算机网络技术的迅猛发展, 世界已进入网络时代。网络也使得制造业发生了根本性的变化，要求利用互联网, 灵活而快速地实现网络化制造。本设计首先通过对数控机床发展与现状的了解，引出数控机床的局域网链接的趋势，从而更深入的了解一些基本数控机床系统的通信结构、联网协议转换方案以及硬件接口之间的链接。再通过一个基本轴类零件的工艺设计与编程，对其三维造型，应用加工软件进行仿真模拟加工，最后利用数控机床的局域网技术，实现机械零部件的数控加工。关键词：网络时代；网络化制造；数控加工LAN Mechanical Parts Design and ProcessingAbstract:with the rapid development of computer network technology, the world has entered the era of network. Network makes fundamental changes have taken place in manufacturing, require use of the Internet, flexible and fast realization of networked manufacturing.This design first by understanding the current situation of development of NC machine tool, which leads to the LAN link trend of NC machine tools, so as to better understanding of some basic numerical control machine tool system communication structure, the network protocol conversion scheme and hardware interface between the links. Again through a basic process design and programming of shaft parts, on the three dimensional modelling，application processing software simulation processing, finally using local area network (LAN) NC machine tool technology, implement NC machining of mechanical parts.Key words: The network era; Networked manufacturing; The NC machining 目 录1 绪 论11.1 数控机床基本概念11.2 数控机床组成、特点11.3 国内数控机床技术发展21.4 本文要完成的主要内容32 数控机床的局域网连接42.1数控机床联网的趋势及优点42.2 典型的DNC系统通信结构52.2.1串口方式通信结构52.2.2局域网方式通信结构62.2.3现场总线方式通信结构72.3 协议转换联网方案82.4 硬件接口之间的连接122.4.2串口服务器与机床串行口的连接133 轴类零件的设计与加工153.1 零件图纸分析153.2 加工工艺分析163.2.1 夹具、刀具的选择163.2.2 切削用量163.2.3 机床对刀及工步173.3 加工程序编辑173.4 加工零件的三维建模213.5 数控模拟仿真加工22总 结25参考文献26致 谢27附 录28太原工业学院毕业设计1 绪论1.1 数控机床基本概念 20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用,计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是20世纪内制造业发展的最重大的技术进步。自从1952年美国第1台数控铣床问世至今己经历了50个年头。数控设备包括:车、铣、加工中心、锉、磨、冲压、电加工以及各类专机,形成庞大的数控制造设备家族。 数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，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，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。1.2 数控机床组成、特点（1）主机主机是数控机床的主体,包括床身、立柱、立轴、进给机构等机械部件。根据不同的零件加工要求,有车床、铣床、钻床、锉床、磨床、重型机床、电加工机床以及其它类型。（2）CNC装置这是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盘、纸带阅读机等)以及相应的软件。CNC装置用于实现输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。现代数控系统提供了多种程序输入方法,如通过面板人工现场输入、通过磁盘驱动器输入、通过串行通讯口输入及传统的纸带阅读机输入等。现代数控系统均配置有大容量存储器RAM来存储已输入数控系统的加工程序。通过数控系统的显示器及键盘可现场对内存中的加工程序进行编辑与修改。（3）驱动装置这是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给驱动单元、主轴电机进给电机等。数控机床的主轴和进给系统是由数控装置发出指令,通过电气或电液伺服系统实现的。当几个进给轴实现联动时,可以完成点位、直线、平面曲线或空间曲纫面的加工。（4）数控机床的辅助装置这是指数控机床的一些必备的配套部件,用以保证数控机床的运行。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置。（5）编程机及其他一些附属设备现代数控机床不仅可以在CNC装置上的键盘直接输入零件的程序,也可以利用自动编程机,在机外进行零件的程序编制,将程序记录在信息载体上(如纸带、磁带、磁盘等),然后送入数控装置。对于较为复杂的零件,一般都是采用这种自动程序编制的方法。数控机床的特点：（1）加工精度高、加工质量稳定可靠,数控机床的加工精度不受零件本身的复杂程度影响（2）生产效率高、切削用量合理（3）对零件加工的适应性强,柔性好（4）有利于提高生产管理水平,并向计算机控制和管理发展。由于数控机床是用标准代码和数字量信号输入,易于与上层计算机联机,进行计算机直接管理和调度。1.3 国内数控机床技术发展我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段,许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说,技术水平不高,质量不佳，同时还存在下列问题：(1)低技术水平的产品竞争激烈,互相靠压价促销(2)高技术水平、全功能产品主要靠进口(3)配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口(4)应用技术水平较低,联网技术没有完全推广使用(5)自行开发能力较差,相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。同时随着数控机床的普及应用,许多单位都拥有一定数量的数控机床。长期以来大多采取操作人员在机床操作面板上手工输入NC程序的方式工作,这种方式有以下诸多不利:(1)机械而烦琐,出错几率较大,工作效率低。(2)虽然近年来有的单位采用了计算机进行通信,但所用的通信程序是基于DOSWindows操作系统的单机通信程序,必须在机床端和PC机端交替操作才能完成通信。(3)通信距离十分有限,给操作带来许多不便。但是随着计算机技术的发展,用一台计算机进行多台数控机床的程序管理和程序传输已经成为可能,而实施数控机床联网便可避免上述种种弊端。由于我国目前数控技术的发展还处于起步阶段,要充分发挥我国中小企业现有数控设备的生产潜力,研究基于网络，满足现代制造过程的网络数控技术势在必行。1.4 本文要完成的主要内容本次毕业设计通过数控机床的了解，以及对数控机床的局域网链接的掌握，运用以前所学的知识，再通过查阅资料，要完成以下主要内容:(1)完成基本轴类零件的工艺设计与编程(2)实现轴类零件的三维造型，数控模拟加工 (3)掌握计算机与数控机床的局域网连接(4)实现轴类零件的加工2 数控机床的局域网连接2.1数控机床联网的趋势及优点随着计算机技术、网络技术和信息技术的快速发展,以及逐渐成熟的网络经济环境,逐步改变了传统制造业的运行模式,而网络化制造系统具备提高生产效率和快速响应市场变化的能力,因此在这种环境下越来越受到人们的重视。为了适应制造业全球化竞争的趋势,传统的制造业也必须做出相应地信息化改变,寻求企业之间、部门之间的资源共享、分工协作和优势互补,来提升自身的竞争力,才能更好地生存。网络化制造模式就是在这种状况下逐渐形成的,它是一种能够按照市场需求驱动、具有快速响应机制的模式。在网络化制造模式中,网络化数控系统是每个企业最底层、最基础的控制系统,也是系统最重要的一环。通过它来实现数控设备的远程监控及故障诊断,也能够实现异地协同设计与制造。尤其是在目前制造设备成为全球性制造资源的时期,网络化制造模式极大地提高了企业的敏捷化程度,也推动了国家制造业的网络化进程。实现网络化制造模式即数控机床联网系统有以下优点：（1）彻底摆脱手工输入程序和单机输入程序的局面，实现长距离自动程序传输。缩短传输程序时间，也就是延长机床实际加工时间，创造更多的利益。（2）用于管理的PC机可以放置在局域网的任何位置，不受距离影响，而主控机距离数控机床也可以达到比较远的地方。（3）并行传输程序，即一台主控机可以链接一台数控机床也可以同时面向几台数控机床进行数据通讯。（4）操作简单，无需借助其他设备或编程员的帮助，操作工人在机床的操作面板上输入相应的指令，就可以上传或下载零件加工程序。（5）主控机24小时工作，随时对网络上的数控机床实施管理及数据通讯，不会影响机床的正常运行。（6）传输可靠性高，在传输过程中一般不会出现错误，特殊情况下如有错误计算机会立即报警。准确性也高，零件程序重复使用时即使重新传输也可以保证绝对正确。修改容易，首次使用的程序如果在现场进行了修改，上传后可供下次直接调用。（7）程序管理统一化，并且责任清楚，一旦出现问题，很容易分析出出现错误的地方。程序也能实现文件名与零件号统一的管理方式，彻底改变程序号对NC程序管理的束缚。（8）对具有DNC功能的数控系统，可以在网络上实现DNC加工。2.2 典型的DNC系统通信结构不同的通信结构决定着DNC系统整体性能的好坏程度,进行选择时主要考虑企业的实际状况、设备的先进性、通讯距离的远近和网络的集中性与稳定性等因素。既不能过高地追求最新的、最先进的技术,也不能仅仅为了满足目前的生产需要而进行设计实施,要为企业今后的发展奠定一定的基础。目前,国内常用的DNC系统通信结构有串口方式、局域网方式和现场总线方式三种。2.2.1串口方式通信结构 串口方式通信结构具有点对点结构和采用多串口卡结构两种形式。（1）点对点结构 点对点结构是指每台数控机床都由单独的工控计算机进行控制,然后由工控计算机通过Ethenet（以太网）接入企业局域网,如图2.1所示。这种结构要求数控机床带有串行接口(RS-232C),有时还根据实际通讯距离的远近外加一个串口转换装置(如RS-232/RS422转换器等)。 这种结构具有结构简单，直接和可靠，且技术要求不高，企业可自行实现的优点，常用于数控机床距离工控计算机较近且布置比较分散的企业。但其缺点是每台机床都需配置工控计算机,造成投入大、回报周期长且车间管理混乱等。（2）采用多串口卡结构 多串口卡结构是在点对点结构上进行改进,是一种典型的一对多模式。通过多串口卡实现一台工控计算机与多台数控机床的连接,同样该工控计算机通过Ethenet（以太网）接入企业局域网,如图2.2所示。多串口卡通常装在工控计算机内扩展槽中,也可作为一个独立的部件,具体方式参考实际的接口形式和协议方式。最常用的多串口卡是MOXA公司的CZ1STuroSeries系列产品。 这种结构的优点是经过施工、调试建成的DNC系统,硬件位置相对固定且车间环境较好，传输速率高和传输质量好,且可实现远距离通信，系统稳定性高,有利于企业实现信息化集成。缺点是工控计算机与数控机床之间距离较远,操作不方便，对软件的要求较高。这种结构适合数控系统较单一的企业。2.2.2 局域网方式通信结构 局域网方式结构是通过一条公用的通信介质(如电缆等、双绞线等)将分散的数控机床连接起来,各个站点之间的距离可以较远,是一种分散性控制通信网络。在这种结构中需要使用串口服务器将TCP/IP协议网络卡口数据转换成数控机床的串行口,同时串口服务器采用RJ45接口接入企业局域网。这是一种是最常用的企业局域网中一台工控计算机同时控制和管理多台数控机床的DNC系统,典型的局域网型DNC系统如图2.3所示。局域网方式结构具有在局域网范围内可靠性高、传输速率快等优点,可有效地实现DNC系统中信息可靠传输与数据共享的要求。但在实际应用时,还需要根据DNC系统的特点选择合适的局域网和网络拓扑结构。2.2.3现场总线方式通信结构 现场总线结构是指由一条电缆组成一个段,当系统网络中某个端点发出消息时,电缆上其余设备都可以检测到该信号,并可根据MAC地址进行判断,看该信号是否发给本机。对于某段来说,其上的节点数目大约有30个。现场总线技术近年来已发展成为一种新兴的通讯结构形式,市场上的现场总线有基金会现场总线、PROFIBUS总线、CAN总线和Lon76rks总线等,其中最常用的是CAN总线和PROFIBUS总线。利用现场总线来实现DNC系统具有结构简单、可靠性高、电缆长度短、易扩展、易布线和易维护等优点,但是与其它两种通信结构相比,具有故障后果严重和故障诊断难、费用高等缺点。图2.4是利用CAN总线来实现DNC系统通信的结构图。 2.3 协议转换联网方案 DNC系统一个最重要的也是最基础的功能就是实现数据的远程传输。就目前技术方面而言,延长通讯距离的方法有采用MODEM、串口服务器、串口转换器和长线收发器等,具体的选择要根据实际的需求来进行。通常采用串口服务器来实现,它是基于TCP/IP协议的串口数据流,能将多个串口设备连接起来并将所要传送的数据流进行相应地选择和处理。 TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,其中包括上百种功能不一的协议。TCP协议和IP协议是两个保证数据完整传输最基本的协议,也是计算机网络和Internet网络中最常用的一种通信协议,对照IS0/0SI参考模型,可将TCP/IP协议分为四层:应用层、传输层、因特网层和网络接口层。由于DNC系统的车间服务器与DNC主机之间的通信就是利用TCP/IP协议通过企业局域网实现的。因此,下面分别对四个常用层进行简单地介绍。(1)应用层指的是我们熟悉的www浏览器、FTP程序等网络应用程序,该层负责ClienServer双方通信信息语义的表示并对双方语义进行匹配,也是应用程序模块实现通信的用户代理,通过它形成供传输层发送的字节流或报文。(2)传输层应用层中需要传输的数据,不是由应用程序直接发送到网络线缆或接口卡中,而是传送到传输层,通过传输层将所要传输的数据进行分段处理,并按照一定的规则组织成数据流,最后将这些数据段进行编号,发送到目的主机。在数据传输过程中,如果某段丢失了,目的主机就会请求源主机重新发送丢失的数据段TCP/IP协议分层模型中提供了TCP和UDP两种协议用于数据传输。(3)因特网层该层主要负责提供基本数据的封包传送,让每一块数据包都能够到达目的主机。IP协议就驻留在该层,IP地址也被它封装,当传输的数据从传输层到达时,IP协议就会给相关信息添加该层的标题,标题主要内容有源主机IP地址、目的主机IP地址、传输协议、检验和生存期等。(4)网络接口层从理论上讲,该层并不是协议栈的一部分,但它是系统各种通信网络的接口。它接受来自因特网层的数据包,并在其上加帧标题使之成为数据帧。其中,帧标题主要包括源主机的MAC地址、目的主机MAC地址和循环冗余校验等,最后以二进制的形式将数据帧放到传输线上进行传输。该层是由用户根据局域网结构和自己的机型进行选择的。传输过程中,数据每通过一层就要在其上加包头,数据供接收端接收同一层协议使用。而在接收端,每经过一层都要把使用过的包头去掉,通过这种形式来确保传输数据格式的一致性。DNC系统中对数据传输可靠性要求较高,因此选择TCP/IP协议。串口服务器的选择：在进行DNC系统协议转换联网方案设计时,最主要的是对串口服务器的选择。综合考虑中心数控机床的布局、数控系统以及各个部门位置等后选择台湾MOXA公司的Nport Express DE一211产品串口联网服务器来实现相关硬件的协议转换。Nport Express DE一211的串口服务器硬件结构如图2.5所示 Nport Express DE一211实物如图所示,它是一个能够使串口(RS一232C等)立即具备联网能力的服务器,通过以太网和TCP/IP协议解决了工控计算机与串口设备之间的数据通讯。具体接口如图2.6所示,通过上面的四个拨码开关(DIP Switches)来实现对串口的设置。 图2.6 Nport Express DE一211示意图 在对Nport Express DE一211进行配置时,首先要确定其IP地址是动态的还是固定的。如果Nport Express DE一211使用在固定IP环境中,则可使用Nport管理工具和Telent设备控制台等配置新IP地址;如果使用在自动获得IP地址的环境中,则使用Telent设备控制台来配置服务器获得动态IP地址。Nport Express DE一211出厂缺省IP地址是:54,设置好IP地址后,就可实现对Nport管理工具的安装。Nport管理工具的具体安装步骤在这里就不详细说明了,参考说明资料按照界面提示即可完成。具体实现方案；具体系统协议转换联网方案如图所示。车间服务器不直接与数控机床连接,而是利用RJ45网卡口与串口服务器的协议转换模块连接,通过协议转换模块对双方协议进行转换后再与数控机床连接。在这里,由于数控机床与车间服务器之间的距离比较远,所以采用集线器延长了通讯距离。这种联网方案实质上还是采用串口通信,经过协议转换的RS一232C接口,相当于远程计算机的虚拟串行口,在进行数据的收发操作时与真正的串行口没有区别。如图2.7所示 经过串口服务器将串口(RS一232C等)转换成IP端口的数据,然后方便地进行IP化数据管理和存取,这样就可以将传统的串行数据传送到IP通道。采用在这种模式不必淘汰早期的数控机床,也提高了企业设备的利用率,延长了通讯距离,节约了资源。串口服务器也实现了串行口和以太网之间通信数据的存储和控制,系统对所传输的数据进行相应地处理,同时处理来自数控机床的串口数据流,进行格式转换,成为可在以太网中传播的数据帧,最后对来自以太网的数据帧进行判断,并转换成串行数据送到响应的数控机床。2.4 硬件接口之间的连接各个独立的设备只有正确合理地连接在一起才可以发挥特定的功效。根据各个设备的接口类型,正确地把设备资源合理组建。串口通信接线方法主要是指串口服务器与机床串行口的连接、串口服务器与计算机的连接。如图2.8所示 图2.8 数控机床的局域网连接 2.4.1串口服务器与计算机的连接利用计算机和串口服务器的公用接口RJ45接口来进行通信。需要RJ45接口的双绞线两根,制作水晶头4个,一根用于计算机与交换机的连接,另一根用于交换机与串口服务器连接。 串口服务器与交换机的连接:串口服务器以RJ45双绞线与交换机相连,注意这里的网线压线方式与普通联网方式不一致。特殊的具有网络接口的机床可以不通过串口服务器,转接后直接联入交换机,交由上位机进行管理。串口服务器、交换机、电脑的接口都是RJ45接口。2.4.2串口服务器与机床串行口的连接 这里针对的是具备各种串口接口的机床,用多串口服务器同时连接几台数控机床,再延伸RJ45屏蔽双绞线与交换机相连。利用串口服务器和机床公用的串行口RS-232接口来进行连接。 现在有1台数控设备,故需要1根串口通信电缆,接DB一25的RS-232口。连接后经反复实验,用传输软件多次进行程序的上传和下传,经多次实验已经确保线路的正确性,为数据的稳定可靠传输做好了装备。 交换机连接作为以太网的入口:整个网络以现有的办公网络为基础,用交换机相连,然后将交换机与作为服务器的PC机相连;也可以同时连入几台客户机,方便工作人员调用观察程序,但不具备高级管理员功能,达成扩展功能。从而完成硬件的连接系统。串行接口尤其是RS-232,数据传输速率最大只能到20Kbps,一般是4800bps或者是9600bps。最大距离仅15m,所以适用于串口服务器和CNC之间的通信。RJ45屏蔽双绞线传输速率和最大距离都有很大提高,在抗干扰性方面优于串行通信,适用于接入以太网,进行长距离的从串口服务器到上位机的通信。3 轴类零件的设计与加工3.1 零件图纸分析图3.1 轴的CAD简图从零件的特征看首先该零件是一回转体零件（单位：mm），以塑料棒料为毛坯，毛坯尺寸50100mm。 同时从图纸中我们可以看出该零件轮廓由直线、圆弧、螺纹共同构成一个复杂成型曲线回转轴。加工部分包括螺纹、外圆、一个退刀槽、锥面、倒角等。 对于数值的计算。生活中，我们对几何信息的认知有多种方法，常用的有数形结合法（解析法）。但有时面对复杂的图形，解析法会带来繁重的数学计算。AUTO CAD为一套专业的绘图软件，它强大的信息处理功能为图形中繁杂点的计算带来了可能。我们在操作界面中绘制图形后就可以打开状态栏中的捕捉、对象捕捉按钮，在绘图区捕捉相关的点，同时，在状态栏中就可以看到这些点的坐标。3.2 加工工艺分析3.2.1 夹具、刀具的选择 对于回转体零件，一般选择三爪自定心卡盘。本零件选择三爪自定心卡盘作夹具。为适应数控机床加工精度高、加工效率、加工工序集中及零件装夹次数少的要求，数控刀具具有很高的切削效率、高精度、高重复定位精度、可靠度和耐用度 。选择刀具通常要考虑：(1)被加工工件的材料及性能(2)切削工艺的类别(3)被加工工件的几何形状，零件精度，加工余量(4)被吃刀量，进给速度，切削速度考虑到以上因素故粗车时，要选用强度高，耐用度高的刀具以满足粗车时大吃刀量，大进给量的要求.精车时要选用精度高,耐用度好的刀具以保证加工精度的要求。有：(1)外圆车刀T0101(2)内圆车刀T0202(3)切槽刀（刀宽3mm）T0303(4)螺纹车刀T0404(5)钻头(17mm)T05053.2.2 切削用量(1)切削用量 切削用量包括切削速度,背吃刀量和进给量。对于不同的加工方法需要选择不同的切削用量。粗加工时一般以加工效率为主通常选择较大的背吃刀量和进给量,采用较小的切削速度。精加工时通常选择较小的背吃刀量和进给量采用较高的切削速度。对于牙型较深，螺距较大时，可分数次进给。有： 粗车S=800r/min,F=125mm/min； 精车S=1000r/min,F=157mm/min； 切槽S=400r/min,F=16mm/min； 车螺纹S=1000r/min,F=1.5(螺距)； 钻孔S=650r/min；(2)主轴转速的确定主轴的转速是切削刃上选定点相对于工件的主运动的线速度，主运动速度n=1000Vc/D，单位为r/min 。3.2.3 机床对刀及工步 在进行数控机床对刀时，往往将整个刀具浓缩视为一个点，那就是刀位点，它是在刀具上用于表现刀具位置的参照点。对刀操作就是要测定出程序起点处刀具刀位点相对机床原点以及工件原点的坐标位置。对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面（尽可能设置在零件的设计基准或工艺基准上）。 试切端面 ： 将两端面已经加工好的待加工毛坯装夹到主轴上，在工件的伸出端安装Z 轴向设定器。快移刀具接近到Z 轴向设定器，改用增量方式控制刀具工进，至到指示灯亮时停止动作，保持 Z轴 向不动，取出轴向设定器。然后在机床操作面板上调出刀具补偿菜单栏中刀偏表，在相关的试切长度填空栏中键入有关数值（当前刀具刀位点相对于程序原点的距离）。试切外圆：快速将刀具刀位点移动到毛坯端面角附近，然后用增量方式调节 X 、Z 轴向进给至刀位点刚好切到毛坯外表面，再用手动输入方式运行进行外圆车削。同时保持X轴轴向坐标不变，退出刀具。用游标卡尺测量出试切外圆直径。然后在刀偏表中键入试切直径，进行刀具补偿。对于该零加工的工步设计，由于是从棒料开始加工，所以要进行粗加工（粗车外圆）、精加工（精车循环）、切槽、钻孔以及车螺纹等。3.3 加工程序编辑O2236 主程序号N010 T0101 选一号刀具并调用一号刀补N020 S800 M03 主轴正传800r/minN030 M08 打开切削液N040 G99 G00 X50.0 Z3.0设置进给速度为mm/r,快速移动至（x50.0 z3.0）N050 G94 X0.0 Z0.0 F125 切削端面N060 G71 U2.0 R1.0 粗加工固定循环N070 G71 P080 Q100 U0.4 W0.2 F125 N080 G00 X45.0 快速移动至x45.0N090 G01 Z-6.0 车削外圆45N100 X50.0 退刀至50N110 S1000 M03 主轴提速至s1000r/minN120 G70 P080 Q100 F157 精加工N130 G00 X150.0 Z200.0 M09 返回起刀点（150,200）关闭切削液N140 T0100 取消一号刀补N150 T0303 换三号刀并调用三号刀补N160 S800 M03 主轴正传800r/minN170 G98 设置进给速度为mm/minN180 G00 X48.0 Z-11.0 M08 快速移动至（48.0，-11.0）并打开切削液N190 G75 R1.0 啄式固定循环切槽N200 G75 X38.0 Z-13.0 P2000 Q2000 F16 N210 G00 Z-21.0 快速移至z-21N220 G75 R1.0 啄式固定循环切槽N230 G75 X38.0 Z-23.0 P2000 Q2000 F16 N240 G00 X150.0 Z200.0 M09 返回起刀点（150,200）并关闭切削液N250 T0300 取消三号刀补N260 T0505 换五号刀并调用五号刀补N270 G00 X0.0 Z5.0 快速定位至（0,5）N280 G01 Z-30.0 N290 Z3.0 打17X30的工艺孔N300 G00 X150.0 Z200.0 N310 T0500 取消五号刀补N320 T0202 换二号刀并调用二号刀补N340 S800 M03 设置主轴速速800r/minN350 G99 设置进给速度mm/rN360 G00 X13.0 Z2.0 M08 快速定位至（13,2），打开切削液N370 G72 W2.0 R1.0 采用端面固定粗加工循环指令N380 G72 P390 Q420 U-0.4 W0.2 F63 加工内孔，进给速度为63mm/rN390 G01 Z-30.0 移动至z-30.0处。N400 X20.0 接近工件N410 Z-13.0 车削20外圆N420 X34.0 Z0.0 车削锥面N430 S1000 提速至s1000m/minN440 G70 P390 Q420 F0.1 精加工内孔，设置进给速度78mm/rN450 G00 X150.0 Z200.0 M09 返回起刀点，关闭切削液N460 T0200 取消刀补N470 M05 主轴停转N480 M30 程序结束并复位工件掉头Q2237 主程序号N010 T0101 选一号刀具，调用一号刀补N020 G97 S800 M03 主轴正传800r/minN030 G00 X67.0 Z100.0 M08 快速定位至（50，100）打开切削液N040 G94 X0.0 Z98.0 F60 切削端面，进给速度60mm/r Z95.0N050 G71 U2.0 R1.0 外圆粗加工，进给速度60mm/rN060 G71 P070 Q160 U0.4 W0.2 F60N070 G00 X22.0 快速定位至x22.0N080 G01 X24.0 Z94.0 倒角N090 Z85.0 车削外圆24N100 X25.0 退刀N110 X27.0 W-1.0 倒角N120 Z65.0 车外圆27N130 X28.0 退刀N140 X33.69 Z-32.26 车削锥面N150 G02 X39.67 Z30.0 R3.0 F0.25 倒圆角N160 G01 X45.0 退刀N170 S1000 M03 主轴提速1000r/minN180 G70 P070 Q160 F75 精加工，进给速度75mm/rN190 G00 X150.0 Z200.0 M09 返回起刀点（150,200）关闭切削液N200 T0100 取消一号刀补N210 T0303 选三号刀具，调用三号刀补N220 S800 M03 主轴正传800r/minN230 G00 Z67.0 快速移至z67N240 X30.0 靠近工件N250 G75 R1.0 切槽N260 G75 X24.0 Z65.0 P2000 Q2000 F16N270 G00 X150.0 退刀至x150N280 Z200.0 返回起刀点，N290 T0300 取消三号刀补N300 T0404 选四号刀具，调用四号刀补N310 S1000 M03 主轴正传1000r/minN320 G00 X29.0 Z89.0 M08 快速定位至（29,89）关闭切削液N330 G76 P020160 Q100 R100 N340 G76 X25.052 Z67.0 P974 Q800 螺纹切削N350 G00 X150.0 Z200.0 M09 快速返回起刀点，关闭切削液N360 T0400 取消四号刀补N370 M05 主轴停转N380 M30 程序结束，复位备注：M03 主轴正传 M05主轴停止 M30主程序结束M08 切削液打开 M09关闭切削液G00 点定位G01 直线插补G02 顺时针圆弧插G50 工件坐标系设置G70 精加工循环G71 外径，内径粗加工循环指令 P精加工第一段程序号 Q精加工最后一段程序号 U x方向精加工余量 W z方向精加工余量G72 端面粗加工循环G75 外圆内孔切槽循环 P x方向移动量 Q z方向移动量G76 螺纹循环G94 每分钟进给G96 恒线速度G97 每分钟主轴转速G98 返回平面为初始平面G99 每转进给量3.4 加工零件的三维建模 通过proe软件对所设计的轴进行三维建模。Proe是美国参数技术公司推出的一套博大精深的三维CAD/CAM参数化设计软件系统，它的内容包括了整个产品的设计过程。可以用于工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟仿真、输出工程图、生成数控加工程序等许多领域。本设计主要是通过proe三维造型使所设计的轴类零件更加形象的立体的展现在我们面前。 图3.2 轴的proe三维图 3.5 数控模拟仿真加工 运用斯沃数控仿真模拟软件对设计的轴进行仿真模拟，熟悉在一般机械加工中所应该注意的事项，以及所要执行的步骤。(1)调零 机床回零操作是建立机床坐标系的过程。回零操作是实际机床在打开机床电源后，首先要做的操作。即在X轴，Z轴通过与限位开关的接触，机床找到这两个方向的极限值后，将机床坐标的值清零，建立机床坐标系。(2)选择毛坯 选择毛坯形状为圆柱形，直径50mm，长100mm。(3)选择刀具 在刀具库中选择所需要的刀具，设置刀具的长度，规定刀具在机床中的安装位置。(4)对刀 对所选的刀先进行机械对刀，即将所选的刀挨在毛坯表面，再进行X轴，Z轴的刀具补正。(5)输入程序 由于是自带程序，所以在使用面板上按键直接录入程序。(6)调试程序 因为数控仿真模拟系统不能完全支持FANUCK系统的所有指令，为了避免录入的程序中出现暂不支持指令，仿真系统提供一个检查NC程序的功能。(7)自动加工 按下自动加工键，让其自动加工。(8)验证 检验所加工的零件满足图纸的要求。 总 结（1）通过对数控机床的基本概念的了解，掌握数控机床的组成，特点。以及目前国内数控机床的技术发展和面临的问题同时提出解决方案。（2）通过一个简单的轴类零件的工艺设计与加工，了解基本零部件的工艺设计与加工的步骤，掌握如何进行零件图纸的分析，加工工艺的分析，知道了对其进行加工工艺分析时要考虑到的，夹具，刀具的选择，工步的设计，切削用量的多少，数控机床的对刀，以及加工工艺卡的编制等诸多的要素。最后，完成轴类零件的数控编程。（3）使用proe三维软件进行三维造型，使所设计的轴更加的立体化，形象化。再运用数控模拟仿真软件对轴进行模拟仿真加工。即可以让自己更加清楚地了解到进行数控机床加工时要注意的事项，加工的步骤，以及加工的方法；又可以对自己所编的数控编程进行查漏补错，及时的修改一些在现实加工中不可以出现的错误。（4）进行数控机床局域网连接的研究，首先通过对串口方式通信结构，局域网方式通信结构及现场总线方式通信结构的认识，了解典型的数控系统的通信结构。其次了解协议转换联网方案，包括TCPIP协议的简介，串口服务器的选择。通过对这些的研究为局域网下机械零部件的设计与加工提供理论基础。由于局域网下机械零部件的设计与加工是一个当前机械业研究的热点,所以在今后的研究中,我们将重点研究以下几个方面:（1）建立完整的