数控专业毕业论文-轴形零件的加工.doc

毕 业 论 文题 目 轴形零件的加工 专 业 数控加工与维护工程 班 级 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要20世纪人类最伟大的科技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世纪内制造业发展的最伟大的技术进步。数控设备包括：车、铣、刨、磨、镗、冲压、电加工、加工中心及各类专机。每年全世界的产量有1020万台，产值上百亿。美国、德国、日本等在90年代就开始重组机床，而中国“九五”计划后才正式开始数控机床的开发、研究、应用。2004年11月13日，温家宝总理在辽宁召开的企业负责人座谈会上明确指出：“机床是装备制造业的工作母机，实现装备制造业的现代化，取决于我国的机床发展水平。振兴装备制造业，首先要振兴机床工业，我们要大力发展国产数控机床。”当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状，在此基础上讨论了在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下，发展我国数控技术及装备、提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性。我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 在07年年度机械行业报告中发现，06年行业的收入同比增长约20%，达到1，456亿元。06年国内金切机床产量估计可达56万台，其中数控机床产量达85，000台，同比增长24.2%和42.5%，产品数控化率为15.2%。到2010年，国产数控机床占国内市场需求的50%以上，功能部件配套齐全，自给率达60%。目前国内机床总产量中，经济型数控机床约占50%，满足国内市场需求；普及型数控机床约占45%，取得国内市场竞争优势；高级型数控机床约占5%，品种大大增加。不过中国也在努力，广州数控、华中数控不就是新崛起的吗？中国毕竟起步晚，一切还是稳塌实地的好，不过分崇洋，也不过分自卑。中国是个大国，需要的很多。发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高精度数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、航空航天等工业发展的需要。现在它已经是一个国家是否强大的一个象征了。中国的人很多，但真正懂技术的很少，抱着外国的技术，却又语言、文字无法沟通。中国的数控车床也很多了，真正会操作的又有多少呢？据统计，我国机床的数控化率还不到4，远低于世界平均7%、发达国家50%的水平。国内每年新增加各种数控设备5万台以上，而数控设备操作人员严重缺乏，目前人才缺口达数十万。受传统思想的影响，大部分父母在子女教育方面都是“望子成龙、望女成凤”而现在很多企业在招聘高级蓝领工人时，给予的待遇比一般的本科生还要高，甚至超过硕士研究生。我们应该培养从事数控加工、模具制造和CADCAM技术的机电复合型人才，掌握和熟练运用制图、力学、机械设计理论与制造技术、电工电子技术、计算机应用技术等学科的基础理论和应用知识数控技术专业。毕业生适合在机床、汽车、机电、冶金、建筑、轻纺及各种机电制造行业从事数控程序编制、模具设计、数控加工以及一线的管理工作，也可以从事机械设备的维护、维修工作或者机电产品营销工作。关键词： 数控技术 编程 故障分析目 录第一章 数控机床的分类1.1.金属切削类数控机床1.1.2 特种加工类数控机床1.1.3 板材加工数控机床1.2 按控制控制运动轨迹分类1.3 按驱动装置的特点分类1.4 混合控制数控机床1.5 数控技术的发展趋势 1.6视新技术标准、规范的建立第二章 典型轴类零件的加工2.1零件图工艺分析2.2选择设备2.3确定零件的定位基准和装夹方式2.4确定加工顺序及进给路线2.5刀具选择2.6切削用量选择2.7零件精加工工序第三章 轴类零件加工3.1工艺分析3.2手工编程3.3 刀具卡片3.4 SIEMENS802S 数控指令格式3.5其他指令3.6 支持的M代码第四章 数控加工中心故障排除及实例应用结束语致谢参考文献第一章 数控机床的分类11 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。 1.1.2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。 1.1.3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、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。 1.3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。 1.4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。1.5数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面14。 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60 000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、欧共体的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Controller)，中国的ONC(Open Numerical Control System)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，如在EMO2001展中，日本山崎马扎克（Mazak)公司展出的“CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC)；日本大隈（Okuma）机床公司展出“IT plaza”（信息技术广场，简称IT广场)；德国西门子(Siemens)公司展出的Open Manufacturing Environment（开放制造环境，简称OME）等，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。1.6视新技术标准、规范的建立1.6.1 关于数控系统设计开发规范 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。1.6.2关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于ISO6983标准，即采用G，M代码描述如何（how）加工，其本质特征是面向加工过程，显然，他已越来越不能满足现代数控技术高速发展的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的CNC系统标准ISO14649（STEPNC)，其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 STEP-NC的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，STEP-NC提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，NC加工程序都集中在单个计算机上。而在新标准下，NC程序可以分散在互联网上，这正是数控技术开放式、网络化发展的方向。其次，STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75）、加工程序编制时间（约35）和加工时间（约50）。 目前，欧美国家非常重视STEP-NC的研究，欧洲发起了STEP-NC的IMS计划(1999.1.12001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个CAD/CAM/CAPP/CNC用户、厂商和学术机构。美国的STEP Tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(Super Model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了SIEMENS、FIDIA以及欧洲OSACA-NC数控系统的原型样机上进行了验证。2 对我国数控技术及其产业发展的基本估计 我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。在此阶段，由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50，配国产数控系统（普及型）也达到了10。纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。 a.奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。b.初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。c.建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下。a.技术水平上，与国外先进水平大约落后1015年，在高精尖技术方面则更大。b.产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。c.可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面。a.认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。b.体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。c.机制方面。不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。 d.技术方面。企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。3 对我国数控技术和产业化发展的战略思考 3.1 战略考虑 我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。 我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。3.2 发展策略从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。第二章类零件的加工2. 1零件图工艺分析该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面S50的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选60棒料。2. 2选择设备根据被加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。2.3确定零件的定位基准和装夹方式定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。2. 4确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留0.25精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图2所示。 精车轮廓进给路线2.5刀具选择选用5中心钻钻削中心孔。粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选=350。精车选用900硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金600外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取r=0.150.2。将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1），以便编程和操作管理。表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1 T01 5中心钻 1 钻5 mm中心孔2 T02 硬质合金900外圆车刀 1 车端面及粗车轮廓 右偏刀2 T03 硬质合金900外圆车刀 1 精车轮廓 右偏刀 3 T04 硬质合金600外螺纹车刀2.6切削用量选择背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap=3 ，精车ap=0.25；螺纹粗车时选ap= 0.4 ，逐刀减少，精车ap=0.1。主轴转速的选择 车直线和圆弧时，选粗车切削速度vc=90m/min、精车切削速度vc=120m/min，然后利用公式vc=dn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=60 ，精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200 r/min。车螺纹时，参照式（5-1）计算主轴转速n =320 r/min.进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0.4/r，精车每转进给量为0.15/r，最后根据公式vf = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 /min和180 /min。综合前面分析的各项内容，并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。2. 7零件精加工工序N0010 G50 X150.0 Z200.0;N0020 G00 X60.0 Z1.0 S320 T0202 M08 M03;N0030 G71 P0040 Q0050 U1.0 W0.5 D4.0 ;N0040 G00 X24.0 S320;G00 X24.0 S320;G01 X29.85 W2.925 F0.15;W16.15;X26.0. W1.925;W5;X36.0 W10.0;W10.0;G02 X30.0 Z9.0 I12.0 K9.0;G02 X40.0 Z69.0 I20.0 K15.0;G03 X40.0 Z99.0 I20.0 K15.0;G02 X34.0 Z108.0 I12.0 K9.0;G01 W5.0;X56.0 W41.0;N0050 W11.0;N0055 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0200 M09;N0056 T0303 M08 M03;N0060 G70 P0040 Q0050;N0070 G00 X150.0 Z200.0 M05 T0300 M09;N080 T0404 S320 M03 M08;N0090 G00 X36.0 Z3.0;N0100 G92 X29.05 Z22.0 F3.0;N0110 X29.05;N0120 X28.75;N0130 X28.45;N0140 X28.25;N0150 X28.05;N0155 X28.05;N0160 G00 X36.0 Z4.5;N070 G92 X29.45 Z22.0 F3.0;N0180 X29.05;N0190x28.65N0200 X28.45;N0210 X28.25;N0210 X28.05;N0220 X28.05;N0230 G00 X150.0 Z200.0 T0400 M05 M09;N0240 M30；第三章 轴类零件加工3.1 工艺分析a 零件图分析：b结构工艺分析：。c选择合适的安装方式：采用通用夹具。3.2 手工编程1. 工序卡片黄石理工学院（ ） 加工工艺卡产品名称零件编号零件材料图号工序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间工步号工步内容加工面刀具号刀具规格主轴转速（r/min）进给量(mm/min)背吃刀量(mm)备注0102030405062刀具卡片产品名称零件图号程序编号工序号刀具号刀具名称刀具型号刀片刀尖半径（mm）备注型号牌号3.3 SIEMENS802S 数控指令格式1 支持的G代码分类分组代码意义格式备注插补1G0快速线性移动( 笛卡尔坐标)G0 X Y Z G1*带进给率的线性插补( 笛卡尔坐标)G1 X Y Z G2顺时针圆弧(笛卡尔坐标, 终点+圆心)G2 X Y Z I J K XYZ确定终点, IJK确定圆心顺时针圆弧(笛卡尔坐标, 终点+半径)G2 X Y Z CR= XYZ确定终点, CR为半径( 大于0为优弧, 小于0为劣弧)顺时针圆弧(笛卡尔坐标, 圆心+圆心角)G2 AR= I J K AR确定圆心角(0到360度), IJK确定圆心顺时针圆弧(笛卡尔坐标, 终点+圆心角)G2 AR= X Y Z AR确定圆心角(0到360度), XYZ确定终点G3逆时针圆弧(笛卡尔坐标, 终点+圆心)G3 X Y Z I J K 逆时针圆弧(笛卡尔坐标, 终点+半径)G3 X Y Z CR= 逆时针圆弧(笛卡尔坐标, 圆心+圆心角)G3 AR= I J K 逆时针圆弧(笛卡尔坐标, 终点+圆心角)G3 AR= X Y Z G33加工恒螺距螺纹G33 ZK圆柱螺纹G33 ZXK锥螺纹（锥角小于45度）G33 ZXI锥螺纹（锥角大于45度）G33 XI端面螺纹G33 ZKSF=ZXKZXK多段连续螺纹SF=：起始点偏移值暂停2G4通过在两个程序段之间插入一个G4程序段，可以使加工中断给定的时间G4 FG4 SG4 F：暂停时间（秒）G4 S：暂停主轴转速平面6G17*指定XY平面G17G18指定ZX平面G18G19指定YZ平面G19主轴运动3G25通过在程序中写入G25或G26指令和地址S下的转速，可以限制特定情况下主轴的极限值范围G25 S主轴转速下限G26G26 S主轴转速上限增量设置14G90*绝对尺寸G90G91增量尺寸G91单位13G70英制单位输入G70G71*公制单位输入G71可设定的零点偏移9G53取消可设定零点偏移（程序段方式有效）G538G500*取消可设定零点偏移（模态有效）G500G54第一可设定零点偏移值G54G55第二可设定零点偏移值G55G56第三可设定零点偏移值G56G57第四可设定零点偏移值G57进给15G94*进给率F毫米/分G95主轴进给率F毫米/转2G63可编程的零点偏移3G158对所有坐标轴编程零点偏移G158后面的G158指令取代先前的可编程零点偏移指令；在程序段中仅输入G158指令而后面不跟坐标轴名称时，表示取消当前的可编程零点偏移2G74回参考点(原点)G74 X YZG74之后的程序段原先“插补方式”组中的G指令将再次生效；G74需要一独立程序段，并按程序段方式有效G75返回固定点G75 XYZG75之后的程序段原先“插补方式”组中的G指令将再次生效；G75需要一独立程序段，并按程序段方式有效刀具补偿7G40*取消刀尖半径补偿G40 进行刀尖半径补偿时必须有相应的D号才能有效；刀尖半径补偿只有在线性插补时才能选择G41左侧刀尖半径补偿G41 G42右侧刀尖半径补偿G42 18G450*刀补时拐角走圆角G450 圆弧过渡刀具中心轨迹为一个圆弧，其起点为前一曲线的终点，终点为后一曲线的起点，半径等于刀具半径圆弧过渡在运行下一个，带运行指令的程序段时才有效G451刀补时到交点时再拐角G451交点回刀具中心轨迹交点以刀具半径为距离的等距线交点注：加*号功能程序启动时生效3.4支持的M代码代码意义格式功能M0编程停止M1选择性暂停M2主程序结束返回程序开头M3主轴正转M4主轴反转M5主轴停转M6换 刀（缺省设置）选择第x号刀, x范围: 0-32000 , T0取消刀具M6T生效且对应补偿D生效H补偿在Z轴移动时才有效M17子程序结束若单独执行子程序则此功能同M2和M30相同M30主程序结束且返回3.5其他指令指令意义格式IF有条件程序跳跃IF expression GOTOB LABEL或IF expression GOTOF LABELLABEL：IF 跳转条件导入符GOTOB 带向后跳跃目的的跳跃指令（朝程序开头）GOTOF 带向前跳跃目的的跳跃指令（朝程序结尾）LABEL 目的（程序内标号）LABEL： 跳跃目的；冒号后面的跳跃目的名= = 等于 不等于； 大于； 小于= 大于或等于；= 小于或等于例：N100 IF R11 GOTOF MARKE2.N1000 IF R45=R7+1 GOTOB MARKE3COS余弦Sin(x)SIN正弦Cos(x)SQRT开方SQRT(x)GOTOB向后跳转GOTOB LABEL向程序开始的方向跳转LABEL：所选的标记符GOTOF向前跳转GOTOF LABEL向程序结束的方向跳转参数意义同上LCYC82钻削，深孔加工R101 R102 R103 R104 R105LCYC82R101：退回平面（绝对平面）R102：安全距离R103：参考平面（绝对平面）R104：最后钻深（绝对值）R105：在此钻削深度停留时间例：N10 G0 G18 G90 F500 T2 D1 S500 M4N20 Z110 X0N25 G17N30 R101=110 R102=4 R103=102 R104=75N35 R105=2N40 LCYC82N50 M2LCYC83深孔钻削R101 R102 R103 R104 R105 R107 R108 R109 R110R111 R127LCYC83R107：钻削进给率R108：首钻进给率R109：在起始点和排屑时停留时间R110：首钻深度R111：递减量，无符号R127：加工方式：断屑=0，排屑=1其他参数意义同LCYC82例：N100 G0 G18 G90 T4 S500 M3N110 Z155N120 X0N125 G17R101=155 R102=1 R103=150 R104=5R109=0 R110=150 R111=20 R107=500 R127=1 R108=400N140 LCYC83N199 M2LCYC83深孔钻削R101 R102 R103 R104 R105 R107 R108 R109 R110R111 R127LCYC83R107：钻削进给率R108：首钻进给率R109：在起始点和排屑时停留时间R110：首钻深度R111：递减量，无符号R127：加工方式：断屑=0，排屑=1其他参数意义同LCYC82例：N100 G0 G18 G90 T4 S500 M3N110 Z155N120 X0N125 G17R101=155 R102=1 R103=150 R104=5R109=0 R110=150 R111=20 R107=500 R127=1 R108=400N140 LCYC83N199 M2LCYC85镗孔R101 R102 R103 R104 R105 R107 R108LCYC85R107：确定钻削时的进给率大小R108：确定退刀时的进给率大小其余参数意义同LCYC82例：N10 G0 G90 G18 F1000 S500 M3 T1 D1N20 Z110 X0N25 G17N30 R101=105 R102=2 R103=102 R104=77N35 R105=0 R107=200 R108=400N40 LCYC85N50 M2LCYC95毛坯切削循环R105 R106 R108 R109 R110 R111 R112LCYC95R105：加工类型（1-12）R106：精加工余量，无符号R108：切入深度，无符号R109：粗加工切入角R110：粗加工时的退刀量R111：粗切进给率R112：精切进给率例：N10 T1 D1 G0 G23 G95 S500 M3 F0.4N20 Z125 X162_CNAME=”TESTK1”R105=9 R106=1.2 R108=5 R109=7R110=1.5 R111=0.4 R112=0.25 N20 LCYC95 N30 G0 G90 X81N35 Z125N99 M30N10 G1 Z100 X40 ;Starting pointN20 Z85 ;P1N30 X54 ;P2N40 Z77 X70 ;P3N50 Z67 ;P4N60 G2 Z62 X80 CR=5 ;P5N70 G1 Z62 X96 ;P6N80 G3 Z50 X120 CR=12 ;P7N90 G1 Z35 ;P8M17LCYC97螺纹切削R100 R101 R102 R103 R104 R105 R106 R109 R110 R111 R112 R113 R1