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机械类 复杂 繁杂 配合 加工 毕业设计 cad

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PAGE PAGE 47毕业设计（论文）课题： 系 科： 机械工程系 专 业： 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 摘 要数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。数控机床的编程方法有手工编程和自动编程两种。手工编程，编制复杂零件时，容易出错；而自动编程则不会发生这种情况。编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。关键词：数控，车床，编程，加工。AbstractCNC lathe is the most widely used one of the CNC machine tools. CNC lathe machining for the main shaft, plates and other types of rotating parts. NC machining process through the operation can be done automatically and outside the cylinder, cone surface, forming surface, Thread and End of the processes of cutting, and the car bays, drilling and reaming, Reaming work.CNC lathe more categories, but the main structure are : the main Lathe, CNC equipment, servo system has three major components. CNC machine tool programming manual methods of programming and automatic program two. Manual programming, the preparation of complex parts, prone to error; And automatic programming will not happen. Programming is part of the processing sequence processing, tool trajectory size data Process parameters (main movement and feed velocity, cutting depth) and ancillary operations (ATC, spindle rotating direction Coolant switches, tool clamping, loose, etc.) the processing of information, with the words, figures and symbols of code, according to a certain format into processing procedures.CNC machine tool programming process include : analysis of parts drawings, crafts, math, procedures for the preparation of parts, calibration procedures.Fixture of many types, by the use of machine type can be divided into fixture lathe, milling machine fixture, drilling fixture. Jig Boring Machine, processing centers and other fixture fixture. Fixture driven by the dynamic source categories can be divided into manual fixture, the fixture pneumatic, hydraulic fixture, electrical fixture, Magnetic clamping fixture and the fixture since.Key words: CNC, lathe, programming, processing. 目 录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc198022045 摘 要 PAGEREF _Toc198022045 h 2 HYPERLINK l _Toc198022046 Abstract PAGEREF _Toc198022046 h 3 HYPERLINK l _Toc198022047 第一章 绪论 PAGEREF _Toc198022047 h 6 HYPERLINK l _Toc198022048 1.1数控机床介绍 PAGEREF _Toc198022048 h 6 HYPERLINK l _Toc198022049 1.2数控机床的分类 PAGEREF _Toc198022049 h 9 HYPERLINK l _Toc198022050 1.2.1按加工工艺方法分类 PAGEREF _Toc198022050 h 9 HYPERLINK l _Toc198022051 1.2.2按控制运动轨迹分类 PAGEREF _Toc198022051 h 9 HYPERLINK l _Toc198022052 1.2.3按驱动装置的特点分类 PAGEREF _Toc198022052 h 11 HYPERLINK l _Toc198022053 1.3宏程序简介 PAGEREF _Toc198022053 h 13 HYPERLINK l _Toc198022054 第二章数控加工工工艺设计 PAGEREF _Toc198022054 h 19 HYPERLINK l _Toc198022055 2.1数控车削零件图工艺分析 PAGEREF _Toc198022055 h 19 HYPERLINK l _Toc198022056 2.1.1构成零件轮廓的几何条件 PAGEREF _Toc198022056 h 19 HYPERLINK l _Toc198022057 2.1.2尺寸精度要求 PAGEREF _Toc198022057 h 19 HYPERLINK l _Toc198022058 2.1.3形状和位置精度的要求 PAGEREF _Toc198022058 h 19 HYPERLINK l _Toc198022059 2.1.4表面粗糙度要求 PAGEREF _Toc198022059 h 20 HYPERLINK l _Toc198022060 2.1.5材料与热处理要求 PAGEREF _Toc198022060 h 20 HYPERLINK l _Toc198022061 2.2加工顺序的确定 PAGEREF _Toc198022061 h 20 HYPERLINK l _Toc198022062 2.3数控车床对刀具及刀具座的要求 PAGEREF _Toc198022062 h 22 HYPERLINK l _Toc198022063 2.3.1对刀具的要求 PAGEREF _Toc198022063 h 22 HYPERLINK l _Toc198022064 2.3.2对刀座(夹)的要求 PAGEREF _Toc198022064 h 23 HYPERLINK l _Toc198022065 2.4数控车床选刀过程 PAGEREF _Toc198022065 h 23 HYPERLINK l _Toc198022066 2.5数控加工刀具卡片 PAGEREF _Toc198022066 h 25 HYPERLINK l _Toc198022067 2.6加工进给路线的确定 PAGEREF _Toc198022067 h 26 HYPERLINK l _Toc198022068 2.6.1加工路线与加工余量的关系 PAGEREF _Toc198022068 h 26 HYPERLINK l _Toc198022069 2.6.2刀具的切入、切出 PAGEREF _Toc198022069 h 27 HYPERLINK l _Toc198022070 2.6.3零件加工过程简述 PAGEREF _Toc198022070 h 29 HYPERLINK l _Toc198022071 2.6.4零件加工工艺卡 PAGEREF _Toc198022071 h 30 HYPERLINK l _Toc198022072 第三章数控机床编程 PAGEREF _Toc198022072 h 33 HYPERLINK l _Toc198022073 3.1 MDI/CRT窗口 PAGEREF _Toc198022073 h 33 HYPERLINK l _Toc198022074 3.1.1 YHCNC 执行和退出 PAGEREF _Toc198022074 h 33 HYPERLINK l _Toc198022075 3.1.2MDI/CRT窗口的基本操作 PAGEREF _Toc198022075 h 33 HYPERLINK l _Toc198022076 3.2数控加工程序 PAGEREF _Toc198022076 h 35 HYPERLINK l _Toc198022077 3.3数控模拟加工 PAGEREF _Toc198022077 h 43 HYPERLINK l _Toc198022078 第四章 总 结 PAGEREF _Toc198022078 h 45 HYPERLINK l _Toc198022079 参考文献 PAGEREF _Toc198022079 h 46第一章 绪论1.1数控机床介绍数字控制 HYPERLINK / o t _blank 机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的 HYPERLINK / o t _blank 机床，简称 HYPERLINK / o t _blank 数控机床。 HYPERLINK / o t _blank 数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出计算机控制机床的设想。1949年，该公司在美国麻省理工学院伺服机构研究室的协助下，开始数控机床研究，并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床，不久即开始正式生产。当时的数控装置采用电子管元件，体积庞大，价格昂贵，只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件；1959年，制成了晶体管元件和印刷电路板，使数控装置进入了第二代，体积缩小，成本有所下降；1960年以后，较为简单和经济的点位控制数控钻床，和直线控制数控铣床得到较快发展，使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称MNC)，这是第五代数控系统。第五代与第三代相比，数控装置的功能扩大了一倍，而体积则缩小为原来的1/20，价格降低了3/4，可靠性也得到极大的提高。80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程序指令记录在信息载体上，由程序读入装置接收，或由数控装置的键盘直接手动输入。数控装置包括程序读入装置和由电子线路组成的输入部分、运算部分、控制部分和输出部分等。数控装置按所能实现的控制功能分为点位控制、直线控制、连续轨迹控制三类。点位控制是只控制刀具或工作台从一点移至另一点的准确定位，然后进行定点加工，而点与点之间的路径不需控制。采用这类控制的有数控钻床、数控镗床和数控坐标镗床等。直线控制是除控制直线轨迹的起点和终点的准确定位外，还要控制在这两点之间以指定的进给速度进行直线切削。采用这类控制的有平面铣削用的数控铣床，以及阶梯轴车削和磨削用的数控车床和数控磨床等。连续轨迹控制(或称轮廓控制)能够连续控制两个或两个以上坐标方向的联合运动。为了使刀具按规定的轨迹加工工件的曲线轮廓，数控装置具有插补运算的功能，使刀具的运动轨迹以最小的误差逼近规定的轮廓曲线，并协调各坐标方向的运动速度，以便在切削过程中始终保持规定的进给速度。采用这类控制的有能加工曲面用的数控铣床、数控车床、数控磨床和加工中心等。伺服机构分为开环、半闭环和闭环三种类型。开环伺服机构是由步进电机驱动线路，和步进电机组成。每一脉冲信号使步进电机转动一定的角度，通过滚珠丝杠推动工作台移动一定的距离。这种伺服机构比较简单，工作稳定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。半闭环伺服机构是由比较线路、伺服放大线路、伺服马达、速度检测器和位置检测器组成。位置检测器装在丝杠或伺服马达的端部，利用丝杠的回转角度间接测出工作台的位置。常用的伺服马达有宽调速直流电动机、宽调速交流电动机和电液伺服马达。位置检测器有旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等。这种伺服机构所能达到的精度、速度和动态特性优于开环伺服机构，为大多数中小型数控机床所采用。闭环伺服机构的工作原理和组成与半闭环伺服机构相同，只是位置检测器安装在工作台上，可直接测出工作台的实际位置，故反馈精度高于半闭环控制，但掌握调试的难度较大，常用于高精度和大型数控机床。闭环伺服机构所用伺服马达与半闭环相同，位置检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。为了保证机床具有很大的工艺适应性能和连续稳定工作的能力，数控机床结构设计的特点是具有足够的刚度、精度、抗振性、热稳定性和精度保持性。进给系统的机械传动链采用滚珠丝杠、静压丝杠和无间隙齿轮副等，以尽量减小反向间隙。机床采用塑料减摩导轨、滚动导轨或静压导轨，以提高运动的平稳性并使低速运动时不出现爬行现象。由于采用了宽调速的进给伺服电动机和宽调速的主轴电动机，可以不用或少用齿轮传动和齿轮变速，这就简化了机床的传动机构。机床布局便于排屑和工件装卸，部分数控机床带有自动排屑器和自动工件交换装置。大部分数控机床采用具有微处理器的可编程序控制器，以代替强电柜中大量的继电器，提高了机床强电控制的可靠性和灵活性。随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。1.2数控机床的分类1.2.1按加工工艺方法分类 1金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 2特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 3板材加工类数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。 1.2.2按控制运动轨迹分类 1点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动 HYPERLINK /paper-186-1/ 动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 3轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。 现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。 1.2.3按驱动装置的特点分类 1开环控制数控机床 这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。 开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。 2闭环控制数控机床 接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。 闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。 3半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。 半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。 4混合控制数控机床 将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式： （1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。 （2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。1.3宏程序简介能完成某一功能的一系列指令像子程序那样存入存储器，用一个总指令来它们，使用时只需给出这个总指令就能执行其功能。 l 所存入的这一系列指令用户宏程序 l 调用宏程序的指令宏指令 l 特点：使用变量 一 变量的表示和使用 （一） 变量表示 I(I=1,2,3,)或式子 例：5，109，501，1212 （二） 变量的使用 1 地址字后面指定变量号或公式 格式：地址字I 地址字I 地址字式子 例：F103，设10315则为F15 Z110，设110250则为Z250 X2418COS1 2 变量号可用变量代替 例：30，设303则为3 3 变量不能使用地址O，N，I 例：下述方法下允许 O1； I26.00100.0; N3Z200.0； 4 变量号所对应的变量，对每个地址来说，都有具体数值范围 例：301100时，则M30是不允许的 5 0为空变量，没有定义变量值的变量也是空变量 6 变量值定义： 程序定义时可省略小数点，例：123149 MDI键盘输一 变量的种类 1. 局部变量133 一个在宏程序中局部使用的变量 例：A宏程序B宏程序 1020X10不表示X20 断电后清空，调用宏程序时代入变量值 2. 公共变量100149，500531 各用户宏程序内公用的变量 例：上例中10改用100时，B宏程序中的 X100表示X20 100149断电后清空 500531保持型变量（断电后不丢失） 3. 系统变量 固定用途的变量，其值取决于系统的状态 例：2001值为1号刀补X轴补偿值 5221值为X轴G54工件原点偏置值入时必须输入小数点，小数点省略时单位为m一 运算指令 运算式的右边可以是常数、变量、函数、式子 式中j，k也可为常量 式子右边为变量号、运算式 1 定义 Ij 2 算术运算 I=j+k I=jk I=jk I=jk 3 逻辑运算 IJOKk IJXOKk IJANDk 4 函数 ISINj 正弦 ICOSj 余弦 ITANj 正切 IATANj 反正切 ISQRTj平方根 IABSj绝对值 IROUNDj四舍五入化整 IFIXj下取整 IFUPj上取整 IBINjBCDBIN（二进制） IBCNjBINBCD1 说明 1) 角度单位为度 例：90度30分为905度 2) ATAN函数后的两个边长要用“1”隔开 例：1ATAN11时，1为了350 3) ROUND用于语句中的地址，按各地址的最小设定单位进行四舍五入 例：设112345，223456，设定单位1m G91X1；X1235 X2F300；X2346 X12；X3580 未返回原处，应改为 XROUND1ROUND2； 4) 取整后的绝对值比原值大为上取整，反之为下取整 例：设112，212时 若3FUP#1时，则320 若3FIX#1时，则310 若3FUP#2时，则320 若3FIX#2时，则310 5) 指令函数时，可只写开头2个字母 例：ROUNDRO FIXFI 6) 优先级 函数乘除（，1，AND）加减（，OR，XOR） 例：123SIN4； 7) 括号为中括号，最多5重，园括号用于注释语句 例：1SIN#2+#3*#4+#5*#6；（3重）一 转移与循环指令 1无条件的转移 格式：GOTO1； GOTO10； 2条件转移 格式：IF条件式GOTOn 条件式： jEQk 表示 jNEk 表示 jGTk 表示 jLTk 表示 jGEk 表示 jLEk 表示 例：IF1GT10GOTO100； N100G00691X10； 例：求1到10之和 O9500； 10 21 N1IF2GT10GOTO2 112； 221； GOTO1 N2M301循环 格式：WHILE条件式DOm；（m1，2，3） ENDm 说明：1条件满足时，执行DOm到ENDm，则从DOm的程序段 不满足时，执行DOm到ENDm的程序段 2省略WHILE语句只有DOmENDm,则从DOm到ENDm之间形成死循环 3嵌套4EQNE时，空和“0”不同 其他条件下，空和“0”相同 例：求1到10之和 O0001； 10； 21； WHILE2LE10DO1； 112； 221； END1； M30；第二章数控加工工工艺设计2.1数控车削零件图工艺分析在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几方面：2.1.1构成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：（1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；（2）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；（3）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。（4）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。2.1.2尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。2.1.3形状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。2.1.4表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。2.1.5材料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。2.2加工顺序的确定在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工顺序时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工顺序合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。数控车削的加工顺序一般按照4.1.4和4.2.2中总体原则确定，下面针对数控车削的特点对这些原则进行详细的叙述。(1)先粗后精为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量(如图2-1和2-2中的虚线内所示部分)去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。图2-1图2-2当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。（2）内外交叉对既有内表面（内型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。切不可将零件上一部分表面（外表面或内表面）加工完毕后，再加工其他表面（内表面或外表面）。（3）基面先行原则用作精基准的表面应优先加工出来，因为定位基准的表面越精确，装夹误差就越小。例如轴类零件加工时，总是先加工中心孔，再以中心孔为精基准加工外圆表面和端面。上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。2.3数控车床对刀具及刀具座的要求2.3.1对刀具的要求数控车床能兼作粗、精车削。为使粗车能大吃刀、大走刀，要求粗车刀具强度高、耐用度好；精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能多地采用机夹刀。使用机夹刀可以为自动对刀准备条件。如果说对传统车床上采用机夹刀只是一种倡议，那么在数控车床上采用机夹刀就是一种要求了。机夹刀具的刀体，要求制造精度较高，夹紧刀片的方式要选择得比较合理。由于机夹刀装上数控车床时，一般不加垫片调整，所以刀尖高的精度在制造时就应得到保证。对于长径比例较大的内径刀杆，最好具有抗振结构。内径刀的冷却液最好先引入刀体，再从刀头附近喷出。对刀片，在多数情况下应采用涂层硬质合金刀片。涂层在较高切削速度(100mmin)时才体现出它的优越性。普通车床的切削速度一般上不去，所以使用的硬质合金刀片可以不涂层。刀片涂层增加成本不到一倍，而在数控车床上使用时耐用度可增加两倍以上。数控车床用了涂层刀片可提高切削速度，从而就可提高加工效率。涂层材料一般有碳化钛、氮化钛和氧化铝等，在同一刀片上也可以涂几层不同的材料，成为复合涂层。数控车床对刀片的断屑槽有较高的要求。原因很简单：数控车床自动化程度高，切削常常在封闭环境中进行，所以在车削过程中很难对大量切屑进行人工处置。如果切屑断得不好，它就会缠绕在刀头上，既可能挤坏刀片，也会把切削表面拉伤。普通车床用的硬质合金刀片一般是两维断屑槽，而数控车削刀片常采用三维断屑槽。三维断屑槽的形式很多，在刀片制造厂内一般是定型成若干种标准。它的共同特点是断屑性能好、断屑范围宽。对于具体材质的零件，在切削参数定下之后，要注意选好刀片的槽型。选择过程中可以作一些理论探讨，但更主要的是进行实切试验。在一些场合，也可以根据已有刀片的槽型来修改切削参数。要求刀片有高的耐用度，这是不用置疑的。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是把该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。至于精度，同样要求各刀片之间精度一致性好。2.3.2对刀座(夹)的要求刀(刃)具很少直接装在数控车床的刀架上，它们之间一般用刀座(也称刀夹)作过渡。刀座的结构主要取决于刀体的形状、刀架的外型和刀架对主轴的配置方式这三个因素。现今刀座的种类繁多，生产厂各行其事，标准化程度很低。机夹刀体的标准化程度比较高，所以种类和规格并不太多；刀架对机床主轴的配置方式总共只有几种；唯有刀架的外型(主要是指与刀座联接的部分)型式太多。用户在选型时，应尽量减少种类、型式，以利管理。2.4数控车床选刀过程 数控车床刀具的选刀过程，如图5-14所示。从对被加工零件图样的分析开始，到选定刀具，共需经过十个基本步骤，以图5-14中的10个图标来表示。选刀工作过程从第1图标“零件图样”开始，经箭头所示的两条路径，共同到达最后一个图标“选定刀具”，以完成选刀工作。其中，第一条路线为：零件图样、机床影响因素、选择刀杆、刀片夹紧系统、选择刀片形状，主要考虑机床和刀具的情况；第二条路线为：工件影响因素、选择工件材料代码、确定刀片的断屑槽型、选择加工条件脸谱，这条路线主要考虑工件的情况。综合这两条路线的结果，才能确定所选用的刀具。下面将讨论每一图标的内容及选择办法。图2-4 数控车床刀具的选刀过程(1) 机床影响因素“机床影响因素”图标如图2-5所示。为保证加工方案的可行性、经济性，获得最佳加工方案，在刀具选择前必须确定与机床有关的如下因素：机床类型：数控车床、车削中心；刀具附件：刀柄的形状和直径，左切和右切刀柄；图2-5 机床影响因素主轴功率；工件夹持方式。2.5数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片如表2-1表2-1 数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01菱形车刀1车外型2T0260外螺纹车刀1车外螺纹3T03车切刀1车外槽4T04内孔镗刀1镗内孔5T0560内螺纹刀1车内螺纹6T06内车槽刀1切内槽编制审核批准共 页第 页2.6加工进给路线的确定进给路线是刀具在整个加工工序中相对于工件的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。进给路线也是编程的依据之一。加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。下面将具体分析：2.6.1加工路线与加工余量的关系在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线图2-6所示为车削大余量工件的两种加工路线，图(a)是错误的阶梯切削路线，图(b)按15的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下，按图(a)方式加工所剩的余量过多。根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线(如图2-7所示)分层切削时刀具的终止位置当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图2-8所示，设以900主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e(例如可取e=0.05)。如果e=0，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于900，但仍然接近900时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。图2-6 车削大余量毛坯的阶梯路线图2-7 双向进刀走刀路线图2-8 分层切削时刀具的终止位置2.6.2刀具的切入、切出在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。尤其是车螺纹时，必须设置升速段1和降速段2（如图2-9），这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定。图2-9 车螺纹时的引入距离和超越距离（3）确定最短的切削进给路线切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。图2-10为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图2-10(a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线；图2-10(b)为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图2-10(c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。对以上三种切削进给路线，经分析和判断后可知矩形循环进给路线的走刀长度总和为最短。因此，在同等条件下，其切削所需时间（不含空行程）为最短，刀具的损耗小。另外，矩形循环加工的程序段格式较简单，所以这种进给路线的安排，在制定加工方案时应用较多。图2-10 走刀路线示例沿工件轮廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀2.6.3零件加工过程简述零件加工工艺卡，如表2-2、2-31.用G71循环粗加工工作1.2.用G70精加工20x8, 23.8x50.3.车槽15x83864.用G76螺纹复合循环加工M24x1.5外螺纹.5.用G71凹槽循环粗加工SR10.6.用G70精加工SR10,手工切断,保证长度52.7.用G71循环粗加工件2右端.(不包括椭圆).8.用G70循环精加工件2右端至尺寸.(不包括椭圆).9.粗,精加工工件2右端椭圆.10.调头夹36x17.用G71粗加工件2左端外形,用G70循环精加工2左端外形.11.车5x40外槽.12.用G71循环粗加工件2左端内腔,用G70循环精加工件2左端内腔.13.车4x25内槽.14.用G76罗纹复合循环加工M24x1.5内螺纹2.6.4零件加工工艺卡表2-2件一工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪卡盘和活动顶尖TND360数控车床工步号工步内容刀具号刀具规格/ mm主轴转速/r.m1 进给速度/mm.m1背吃刀量/ mm备注1粗车外圆T018001.5自动2精车外圆T011500自动3切槽T0360025自动4车螺纹T021000自动5粗车外轮廓T018001.5自动6精车外轮廓T01150080自动表2-3件二工艺卡单位名称产品名称或代号零件名称零件图号典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间001三爪卡盘和活动顶尖TND360数控车床工步号工步内容刀具号刀具规格/ mm主轴转速/r.m1 进给速度/mm.m1背吃刀量/ mm备注1粗车外圆T018001.5自动2精车外圆T01150080自动3粗车外轮廓T18001.5自动4精车外轮廓T11500805掉头粗外轮廓T01800自动6精车外轮廓T021500自动7切槽T03600251.5自动8粗镗内孔T0480010精镗内孔T04120080自动11车内槽T066002512车内螺纹T051000第三章数控机床编程3.1 MDI/CRT窗口3.1.1 YHCNC 执行和退出图1-1 YHCNC的执行和退出在执行YHCNCSTART.exe后，系统显示如图1-1那样铣削和车削集成的屏幕。点击要使用的机床执行相应的操作。单击“关闭”按纽，或同时按 “Alt” 键和 “F4”键 (Alt +F4) 可以退出程序。 在程序被终止时，系统自动保存：所选择的运行模式、操作面板上的切换开关的位置、加工的位置和屏幕的尺寸等数据。3.1.2MDI/CRT窗口的基本操作（1）工具条和菜单的配置全部命令可以从屏幕左侧工具条上的按钮来执行。 当光标指向各按钮时系统会立即提示其功能名称，同时在屏幕底部的状态栏里显示该功能的详细说明建立新NC文件打开保存的文件(如NC文件)保存文件(如NC文件)另存文件机床参数刀具库管理工件显示模式毛坯大小、冷却液调整快速模拟加工开关机床门毛坯加紧位置正向微调毛坯加紧位置负向微调屏幕安排：以固定的顺序来改变屏幕布置的功能屏幕整体放大屏幕整体缩小屏幕放大、缩小屏幕平移屏幕旋转X-Z平面选择Y-Z平面选择Y-X平面选择机床罩壳切换声控坐标显示铁削显示冷却水显示毛坯显示零件显示零件截面显示透明显示ACT显示ACT刀具显示刀具显示刀具透明刀具轨迹版本说明在线帮助录制参数设置录制开始录制结束3.2数控加工程序1.用G71循环粗加工工作1.2.用G70精加工20x8, 23.8x50.3.车槽15x83864.用G76螺纹复合循环加工M24x1.5外螺纹.5.用G71凹槽循环粗加工SR10.6.用G70精加工SR10,手工切断,保证长度52.7.用G71循环粗加工件2右端.(不包括椭圆).8.用G70循环精加工件2右端至尺寸.(不包括椭圆).9.粗,精加工工件2右端椭圆.10.调头夹36x17.用G71粗加工件2左端外形,用G70循环精加工2左端外形.11.车5x40外槽.12.用G71循环粗加工件2左端内腔,用G70循环精加工件2左端内腔.13.车4x25内槽.14.用G76罗纹复合循环加工M24x1.5内螺纹件1加工程序00001 主程序名N5 G98 分进组N10 M3 S800 T0101 转速800r/min,换1号菱形外圆车刀N15 G0 X1.5 R1 快进到外径粗车循环车起刀点N25 G71 P30 Q65 U0.5 W0.1 F150 P30:粗加工第一程序段号.Q65:粗加工最后程序段号,U:精加工余量双边0.5mm,F:粗车进给速度150mm/min N30 G1 X18 进到外径粗车循环起点N35 Z0N40 X19.99 Z-1 倒角N45 Z-8N50 X21N55 X23.8 Z-9.5 倒角N60 Z-58N65 X50 N30N65外径循环轮廓程序 N70 G0 X100 Z50 退刀N75 M5 主轴停转N80 M0 程序暂停N85 S1500 M3 F80 T0101 精车转速1500r/min,进给速度80mm/minN90 G0 X51 Z2 快速进刀N95 G70 P30 Q65 P30:精加工第一程序段号,Q65:精加工最后程序段号N100 G0 X100 Z50 退刀N105 M5 主轴停转N110 M0 程序暂停N115 T0303 S600 M3 F25 转速600r/min,进给25mm/min,换切槽刀N120 G0 X26 Z-38.386 进到切槽起点N125 G1 X15.2 车槽N130 G0 X26 退刀N135 Z-34.386 进刀N140 G1 X15.2 车槽N145 G0 X26 退刀N150 Z-34 进刀N155 G1 X15 车槽N160 Z-38.386 精车槽底N165 G0 X24 退刀N170 Z-32.5 进到倒角起点N175 G1 X21 W1.5 倒角 N180 G0 X100 N185 Z50 退刀N175 T020 S1000 M3 转速1000r/min换2号外螺纹刀N180 G0 X26 Z-3 进到外螺纹复合循环起刀点N185 G76 P10160 Q80 R0.1 外螺纹复合循环N190 G76 X22.4 Z-31 R0 P930 Q350 F1.5 N195 G0 X100 Z50N200 M05 M00N205 M03 S800 M3 T0101N210 G0 X25 Z-36N215 G71 U1.5 R1 外径凹槽粗车循环N220 G71 P225 Q245 U0.5 W0.1 F150N225 G1 X15 Z-37N230 Z-38.386N235 G3 X15 Z-52 R10N240 X25N250 G0 X100N255 Z50N260 M05 N265 M00N270 S1500 M03 T0101 F80 精车N275 G00 G42 X25 Z-36N280 G70 P225 Q245 精加工循环N285 G0 G40 X100N290 Z50N295 M30件2右端加工程序；0002N5 G98N10 T0101 S800 M03N15 G0 X51 Z2N20 G71 U1.5 R1 外径粗车循环N25 G71 P30 Q65 U0.5 W0.1 F150N30 G1 X25.996N35 Z2N40 Z-19N45 X35.988 Z-39N50 Z-46N55 X44N60 X45.992 Z-47N65 Z-55N70 G0 X100N75 Z50N80 M05N85 M00N90 S1500 M03 T0101 F80N95 G0 X51 Z3N100 G70 P30 Q65 外径精车循环N105 G0 X100 Z50N110 M05 M00N115 S800 M03 T0101 F150N120 G0 X27 Z2 N125 #150 =26N130 IF#150LT1 GOTO150N135 M98 P0003N140 #150=#150-2N145 GOTO130N150 G0 X30 Z2N155 S1500 F80N160 #150=0N165 M98 P0003N170 G0 X100 Z50N175 M05 M00O0003 椭圆子程序N5 #101=20N10 #102=13N20 IF#103 LT1GOTO 100N25 #104=SQRT#101*#101-#103*#103N30 #105=13*#104/20N35 G1 X2* #105+#105Z#103-20N40 #103=#103-0.5N45 GOTO20N50 G0U2 Z2N55 M99件二左端加工程序O0004N5 G98N10 T0101 S800 M3N15 G0 X51 Z2N20 G71 U1.5 R1 外径粗车循环N25 G71