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数控编程与操作课程论文 专业： 机械设计制造及其自动化 班级：B30231 学号：B13023101 姓名：邓淑恒第1章-机床数控技术概论学习目标：掌握数控机床的基本组成及工作原理、数控机床的分类方法和数控机床的特点以及应用领域。1.1-数控机床概述1.何为数控？数控（Numerical Control,NC）是采用数字化信息对机床的运动及其加工过程进行控制的办法。2.何为数控技术？数控技术（Numerical Control Technology）是利用数字化的信息对某一对象加工进行控制的技术，控制对象可以是位移、角度、速度等机械量，也可以是温度、压力、流量、颜色等物理量。1.2-数控机床的组成与工作原理1. 数控机床的组成？数控机床一般由输入装置、数控系统、伺服系统、测量环节和机床本体（组成机床主体的各机械部件）组成。2. 数控机床的工作原理数控机床的工作原理，是数控装置内的计算机对以数字和字符编码方式所记录的信息进行一系列处理后，向机床进给等执行机构发出命令，执行机构则按其命令对加工所需各种动作入刀具相对于工件的运动轨迹、位移量和速度等实现自动控制，从而完成工件的加工。1.3-数控机床的分类1.按工艺类型分类l 金属切削类数控机床l 特种加工类数控机床l 板材加工类数控机床2.按控制运动方式分类l 点位控制数控机床l 直线控制数控机床l 轮廓控制数控机床3.按驱动伺服系统类型分类l 开环控制数控机床l 闭环控制数控机床l 半闭环控制数控机床l 混合控制数控机床3. 按功能水平分类1.4-数控机床的特点和应用范围（人机料法环）1.数控机床的加工特点l 适合于复杂异性零件的加工l 加工精度高且质量稳定l 高柔性l 生产效率高l 劳动条件好l 有利于加工管理化l 投资大且使用费用高l 生产准备工作复杂l 维修困难2. 数控刀具的特点l 具有较高的精度、耐用度、几何尺寸稳定、变化小。l 刀具能实现机外预调和快速换刀，加工高精度孔时要经试切削确定其尺寸l 刀具的柄部应满足柄部标准的规定l 能很好地控制切屑的折断和排出l 具有良好的可冷却性能3. 数控机床的应用范围l 批量小而又多次重复生产的零件l 几何形状复杂的零件l 贵重零件l 需要全部检验的零件l 试制件第2章-数控编程加工基础学习目标：熟悉数控加工工艺分析和机械并能编写完整的技术文件，掌握数控机床各坐标系的设定及联动轴数的概念，能熟练运用数控编程中常用的数字处理，了解数控加工程序的结构、格式与功能。2.1-数控编程概述零件程序的编制过程，称为数控编程。具体说，数控编程是根据被加工零件的图样（旧称图纸）和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向（零件轮廓轨迹尺寸）、工艺参数（主轴转速、进给量、切削深度）及辅助动作（变速，换刀，切削液开、停，工件的夹紧、松开等）等，用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件（零件程序单），并将程序单的信息制作成控制介质的整个过程。2.1.1-数控编程的内容与步骤1.数控编程的主要内容包括零件几何尺寸及加工要求分析（即图样工艺分析）、数学处理、编制程序、程序输入与程序的检验和试切。2.数控编程的步骤l 图样工艺分析l 数学处理l 编写程序单及初步检验l 制备控制介质l 输入控制系统l 程序的检验和试切2.1.2数控编程的方法l 手工编程l 自动编程2.2.1-数控工艺分析与设计1.数控加工零件的工艺性分析l 零件图样的分析l 零件的结构工艺性分析2.数控加工路线的设计l 工序的划分（按所用刀具划分；按装夹次数划分；按粗、精加工划分；按加工部位划分）l 安排加工顺序l 数控加工工序与普通工序的衔接2.2.2数控加工工序设计l 确定走刀路线和工步顺序*应能保证零件的加工精度和表面粗糙度要求*应使刀具路径最短，减小刀具空行程时间，以提高加工效率*应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量l 定位与夹紧方案的确定*定位基准的选择原则*工件夹紧的基本要求l 夹具的选择*保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定*能协调零件与机床坐标系的尺寸l 刀具的选择l 切削用量的确定*粗加工应首先尽可能大地选取背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性等限制条件，尽可能大地选取进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。*精加工时切削用量的选择原则。首先应根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的表面粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。2.3数控机床的坐标系2.3.1-机床标准坐标系及坐标轴的确定机床坐标系是机床固有的坐标系，机床坐标系的原点又称机床原点或机床零点。1. 机床坐标系的确定步骤及方法l 机床相对运动的规定l 机床坐标系的规定l 运动方向的规定2.工件坐标系 工件坐标系用于工件加工，是机床坐标系的子坐标系，取机床坐标系中的一个点（一般是工件中心点）作为坐标原点即为工件零点，将这个点的机床坐标值记录下来，作为工件坐标系的原点。2. 刀位点、对刀点和换刀点l 刀位点对立铣刀来说是刀具轴线与刀具低平面的交点l 对刀点是数控加工时刀具（刀位点）运动的起点l 换刀点是在为数控车床、数控钻镗床、加工中心等多刀加工的机床编制程序时设定的2.5.4准备功能、辅助功能与其他功能1.准备功能 准备功能又称G功能或G代码，是用于数控机床做好某些操作准备动作的指令。 不同组别的G功能可以在统一程序段中执行。2.辅助功能辅助功能又称M功能或M代码，它由地址M和后面的两位数字组成，从M00M99共100种。辅助功能是主要控制机床或系统的开、关等辅助动作的功能指令，如开、停冷却泵，控制主轴正反转，控制程序结束等。3.其他功能l F(进给速度)功能*F功能用于控制刀具移动时的进给速度，进给功能分为mm/min(G94)和mm/r(G95)l S(主轴功能)l T功能第3章-数控车床编程与操作学习目标：主要了解数控车床的功能特点，熟练掌握数控车床的编程以及数控车床的操作，重点掌握常见的三种典型数控系统的编程方法。3.1数控车床的功能与分类数控车床作为当今使用最广泛的数控机床之一，主要用于工轴类、盘套类等回转体零件，能够通过程序控制自动完成内外圆柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并进行车槽、钻、扩、铰孔等工作，而近年来研制出的数控车削中心和数控车铣中心，使得在一次装夹中可以完成更多的加工工序，提高了加工质量和生产效率，因此特别适宜复杂形状的回转体零件的加工。 3.2-数控车床的编程特点l 在一个程序段中，绝对编程（X、Z）或增量编程(U、W)使用的字母不同，可以两者混合使用。l 采用直径尺寸编程更方便。l 进刀和退刀方式。l 车刀的刀位点在刀尖上，编程时认为它只是一个点。l 当毛坯加工余量较大时用车床系统的固定循环指令可简化编程。3.2.1-数控车床的的各坐标系1.机床坐标系以机床原点为坐标系原点建立起来的X、Z轴直角坐标系，X轴对应径向，Z轴对应轴向。数控车床的机床原点一般设在主轴旋转中心与卡盘的交点。2.机床参考点数控机床加工时通常不直接利用机床原点，而是选用机床坐标系内某一固定点作为参考点。 3.编程坐标系在零件图上选定原点而建立的X、Z轴直角坐标系。编程坐标系应于机床坐标系的坐标方向一致。一、根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线 1、对短轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持直径25外圆，一次装夹完成粗精加工。 2、工步顺序 （1）粗车外圆。基本采用阶梯切削路线，为编程时数值计算方便，圆弧部分可用同心圆车圆弧法，分三刀切完 （2）自右向左精车右端面及各外圆面：车右端面倒角切削螺纹外圆车直径16外圆车R3圆弧车直径22外圆。 （3）切槽 （4）车螺纹 （5）切断二、编程如下：程序说明N10 G00 X50 Z60 S500 T0101 M03N20 G01 X30 Z3 F100刀具到循环起始点位置N30 G71 U1.5 R1 P4 Q8 X0.3 Z0.1粗切量:1.5mm ;精切量:X0.3 ,Z0.1N40 G00 X0精加工轮廓起始行，到倒角延长线N50 G01 X16 Z-1精加工1x45倒角N60 Z-32精加工直径16的外圆N70 G02 X22 Z-35 R3 F80精加工R3圆弧N80 G01 Z-45 精加工直径22的外圆N90 X30退出已加工面N100 G00 X50 Z60回对刀点N110 T0202(4mm)换切断刀 N120 G00 Z-19 N130 G00 X25N140 G01 X11 F80切直径11的槽N150 X25N160 G00 X50 Z60 N170 T0303换螺纹刀，调螺纹刀刀偏值N180 G00 X22 Z5至螺纹循环加工起始点N190 G82 X15.2 Z-16 F1.5车螺纹循环N200 X14.6 Z-16 F1.5N210 X14.2 Z-16 F1.5N220 X14.04 Z-16 F1.5N230 G00 X50 Z60N240 T0202换切槽刀，调切槽刀刀偏值N250 G00 X50N260 G00 Z-49N270 G01 X0 F60切断N280 G00 X50 Z60N290 M05N300 M30第4章-数控铣床编程与操作4.1数控铣床的分类l 通用铣床分类数控立式铣床、卧式数控铣床、立卧两用转换铣床l 按主轴的位置分类立式数控铣床、卧式数控铣床、立卧两用数控铣床4.2-数控铣床的编程特点1.坐标轴的确定l Z坐标的运动由传递切削力的主轴决定。l X坐标为水平的且平行于工件的装夹面，这是在刀具或工件定位平面内运动的主要坐标。l Y坐标垂直X、Z坐标轴，Y运动正方向根据X和Z坐标的正方向，按照右手笛卡尔儿坐标系来判断。2.工件坐标系原点遵循的原则l 工件原点应于工件的设计准则或工艺基准重合，便与编程l 尽量选在尺寸精度高、粗糙度低的工件表面上l 最好选在工件的对称中心上l 要便于测量和检测4.2.4数控铣床的刀具半径补偿和长度补偿1.刀具半径补偿l G41为刀具半径左补偿，即刀具沿前进方向工件轮廓左侧运动时的半径补偿l G42为刀具半径右补偿，即刀具沿前进方向工件轮廓右侧运动时的半径补偿l G40为刀具补偿取消刀具半径补偿使用注意事项l G41、G42 的使用一定要在刀具进行切削之前执行，刀具半径补偿的起刀位置很重要，如果使用不当，加工的路径容易出错。l 刀具补偿命令只能在G00、G01的程序段使用l G40的使用一定要等刀具完全切削完毕并安全地退出工件以后才能执行G40命令来取消补偿l 在切削完成而刀具补偿结束时，一定要用G40使补偿无效l 刀补值取刀具半径l 粗加工时，可将刀补值适当加大，留出精加工余量l 加工后测得尺寸偏大，将多余的值取一半减在现有刀补上l 在刀具引进和退出工件时，应防止刀具与工件发生干涉3. 刀具长度补偿G43为刀具的正补偿指令、G44为刀具的负补偿指令、G49为取消刀具长度补偿指令4.3准备功能l 圆弧插补指令（G02/G03）G17平面XY平面 G17 G02/G03 X_Y_I_J_(R_)F_G18平面ZX平面 G18 G02/G03 X_Z_I_J_(R_)F_G19平面YZ平面G17 G02/G03 Y_Z_I_J_(R_)F_X.Y.Z为圆弧终点坐标，R为圆弧半径，I.J.K为圆弧圆心到起点的增量坐标（等于圆心的坐标减去圆弧起点的坐标）l 镜像功能（G24/G25）G24 X_Y_Z_A_(建立镜像)M98 P_G25 X_Y_Z_A_(取消镜像）l 缩放功能（G50/G51）G51 X_Y_Z_P_(建立缩放)M98 P_G50（取消缩放）l 旋转变换（G68/G69）G17 G68 X_Y_P_G18 G68 X_Z_P_G19 G68 Y_Z_P_G69如图 4-58所示的槽形零件，其毛坯为四周已加工的铝锭（厚为20mm），槽深2mm。编写该槽形零件加工程序。（1）工艺和操作清单该槽形零件除了槽的加工外，还有螺纹孔的加工。其工艺安排为“钻孔扩孔攻螺纹铣槽”，其工艺和操作清单如表3所示。表3 槽形零件的工艺清单材料铝零件号001程序号0030操作序号内容主轴转速/（r/min）进给速度/（m/min）刀具号数类型直径/mm1中心钻15008014mm钻头42扩钻200010025mm钻头53攻螺纹2002003M6攻螺纹64铣斜槽2300100、18046mm铣刀6(2) 程序清单及说明该工件在数控铣钻床ZJK7532A-4上进行加工，程序如表4所示。表4 槽形零件的加工顺序程序说明N10 G21设定单位为mmN20 G40 G49 G80 H100取消刀补和循环加工N30 G28 X0 Y0 Z50回参考点N40 M00开始5mm直径钻孔N50 M03 S1500N60 G90 G43 H01 G00 X0 Y20.0 Z10.0 快速进到R点，建立长度补偿N70 G81 G99 X0 Y20.0 Z-7.0 R2.0 F80G81循环钻孔，孔深7mm，返回R点N80 G99 X17.32 Y10.0N90 G99 Y-10.0N100 G99 X0 Y-20.0N110 G99 X-17.32 Y-10.0N120 G98 Y10.0N130 G80 M05取消循环钻孔指令、主轴停N140 G28 X0 Y0 Z50回参考点N150 G49 M00开始扩孔N160 M03 S2000 N170 G90 G43 H02 G00 X0 Y20.0 Z10N180 G83 G99 X0 Y20.0 Z-12.0 R2.0 Q7.0 F100G83循环扩孔N190 G99 X17.32 Y10.0N200 G99 Y-10.0N210 G99 X0 Y-20.0 N220 G99 X-17.32 Y-10.0N230 G98 Y10.0N240 G80 M05取消循环钻孔指令、主轴停N250 G28 X0 Y0 Z50N260 G49 M00开始攻螺纹N270 M03 S200N280 G90 G43 H03 G00 X0 Y20.0 Z10N290 G84 G99 X0 Y20.0 Z-8.0 R5 F200G84循环攻螺纹N300 G99 X17.32 Y10.0N310 G99 X0 Y-20.0N320 G99 X-17.32 Y-10.0