数控机床的组成工作原理与结构特点

数控机床的组成工作原理与结构特点

1、前言

数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代操纵技术、传感检

测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代

先进制造技术的基础与核心。把传统制造业推进到了信息化制造时代，是现代工业实现

自动化、柔性化、集成化生产的基础，是一种知识密集型与资金密集型的技术。数控车

床己经成为现代企业的必需品。随着数控技术的不断成熟与进展及市场n益繁荣，其竞

争也越来越猛烈，人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围，对的数控机床技术的掌

握也越来越高。本设计着重市MJ-520型数控车床构造及性能做初步熟悉及

FANUCOTE系统程序的编制及加工工艺的应用做细致的介绍。

数控加工是机械制造业中的先进加工技术，在生产企业中，数控机床的使用越来越

广泛。随着数控技术的进展，数控机床不仅在航空、造船、军工等领域广泛使用，而且

也进入了汽车、机床等民用机械制造行业。目前，在机械制造行业中，单件小批量的生

产所占的比例越来越大，机械产品的精度与质量也在不断的提高。因此，数控机床被广

泛使用。

2、课题的现实意义

数控机床正在各行各业中得到广泛的应用C因此研究与设计数控机床有很强的现

实意义。微机操纵技术正在发挥出巨大的优越性。

根据教学要求，结合自己的资料掌握状况，选择数控机床工艺编程及操作加二作

为毕业设计课题。

毕业设计是学生务必要经历的一个重要的实践环节。通过本环节的锻炼力争能壬往

常所学的知识融会贯穿，从而达到温故而知新的目的，提高解决实际工程课题的能力。

3、数控编程的概念

众所周知，在普通机床上加工零件时，通常是由工艺人员按照设计图样事先制定好

零件的加工工艺规程。在工艺规程中制定出零件的加工工序、切削用量、机床的规格及

刀具夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床,加工出图样所给定的零件。

也就是说零件的加工过程是由人来完成的。比如开车、停车、改变主轴转速、改变进给

方向与速度、切削液的开、关等都是由工人手工操作的。

再有凸轮操纵的自动车床或者由仿形机床加工零件时，尽管不需要人对它进行操

作，但务必根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或者靠模，由凸轮或者

靠模操纵机床运动，最后加工出零件。在这个加工过程中，尽管避免了操作者直接操纵

机床，但每一个凸轮机构或者靠模，只能加工一种零件。当改变加工零件时，就要更换

凸轮、靠模。因此，只能用于大批量、专业化生产中。

数控机床与以上两种机床是不一样的。它是按照事先便好的加，程序，自动的对被

加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工业参数、刀具的运动轨迹、位移量、

切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）与辅助功能（换刀、主轴正传、反转、切

削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，然后输

入到数控机床的系统中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成操纵介质

的全部过程叫做数控程序的编制。

从以上分析能够看出，数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程

序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变操纵机床动作的程序就能够

达到加工不一致零件的目的。因此，数控机床特别是用于加工小批量且行装复杂、要求

精度高的零件。

从外观看，数控机床都有CRT屏幕，我们能够从屏幕上看到加工程序、各类工艺参

数等内容。从内部结构看，数控机床没有变速箱，它的主运动与进给运动都是由直流或

者交流无机变速伺服电动机来完成的。另外，数控机床通常都有工件测量系统，在加工

过程中，能够减少对工件进行人工测量的次数。

数字操纵是用数字、字母与其他操纵字符进行编程，来实现机械设备自动化的一种

形式。号码，字母与符号是为特定的工作环境或者工作而设定的一种适当的内编码。根

据程序指示的改变，机械的加工也随之改变方式。更易改写程序的优越性使NC系统更

适合加工微小体积的产品。与更换生产设备相比，通过编辑新的程序来实现产品的加工

要容易得多。

4、数控机床的构成与工作原理

数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置（CNC）、伺服驱动及位置

检测、辅助操纵装置、机床本体等几部分构成。

数控机床的床体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台

与辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等构成。但数控机床在整体布局、

外观造型、传动系统、刀具系统的结构与操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种

变叱的目的是为了满足数控机床的要求与充分发挥数控机床的特点。

5、数控车床的结构特点

与传统车床相比，数控车床的结构有下列特点：

5.1、由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，因此它1勺传

动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运动。

伺服电动机丝杠间也能够用同步皮带副或者齿轮副联结。

5.2、多功能数控车床是使用直流或者交流主轴操纵单元来驱动主轴，按操纵指令

作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在通常还要

通过一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使这样，床头箱内的结构已比传统车床简单

得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与操纵系统的高精度操纵相匹配,

以便习惯高精度的加工。

5.3、数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动通常使用滚珠丝杠副。滚珠

丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承，它

的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好

在轴承出厂时就是成对的。

5.4、为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分使用油雾自动润滑。

5.5、由于数控机床的价格较高、操纵系统的寿命较长，因此数控车床的滑动导轨

也要求耐磨性好。数控车床通常使用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，其

使用寿命也可延长许多。

5.6、数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时通常都处于

全封闭或者半封闭状态。

5.7、数控车床通常还配有自动排屑装置。

6、数控机床选择

首先应根据被加工工件的尺寸，技术要求进行工艺分析，根据工件加工数量并考虑

工件加工各项技术经济指标，合理选用数控机床。若被加工件是圆柱形，圆锥形，各类

成型回转表面，螺纹与各类盘类工件并进行钻、扩、像孔加工，可选用町-520数控

车床及FANUC-0TE系统。

6.1.MJ-520数控车床（FANUC-0TE系统）的构成及操作

MJ-520数控车床由济南第一机床厂生产，配置FANUC-0TE系统，是一种全功能型

的数控车床。

MJ520型数控车床的外形图。

1一陶精开关2一财力仪3-主轴卡盘4一主的箱

S-机*历第/1力气刀仅防小覆§一跖护用

9一时刀仪特督10-壮年面板ll-aK7JH!

6.1.1、主传动系统12-M®13-ft板“一味与

数控车床主运动要求速度在一定范围内可调，有足够的驱动功率，主轴回转轴心线

的位置准确稳固，并有足够的刚性与抗振性。

6.1.2、进给传动系统

数控车床进给传动系统是用数字操纵X、Z坐标轴的直接对象，工件最后的尺寸精

度与轮廓精度都直同意进给运动的传动精度、灵敏度与稳固性的影响。为此，数控车床

的进给传动系统应充分注意减少摩擦力，提高传动精度与刚度，消除传动间隙与减少运

动件的惯量等。

为使全功能型数控车床进给传动系统要求高精度、快速响应、低速大转矩，通常使

用交、直流伺服进给驱动装置，通过滚珠丝杠螺母副带动刀架移动。刀架的快速移动与

进给移动为同一条传动路线。

6.1.3、自动回转刀架

数控车床的刀架是机床的重要构成部分，其结构直接影响机床的切削性能与工作效

率。回转式刀架上回转头各刀座用于安装或者支持各类大一致用途的刀具，通过回转头

的旋转、分度与定位，实现机床的自动换刀。回转刀架分度准确，定位可靠，重复定位

精度高，转位速度快，夹紧性好・，能够保证数控车床的高精度与高效率。

按照回转刀架的回转轴相关于机床主轴的位置，可分为立式与卧式回转刀架。

6.2.MJ-520数控车床的要紧功能

6.2.1、要紧用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成型回转体表面。

关于盘类零件可进行钻孔、扩孔、较孔、镇孔等加工。机床还能够完成车端面、切槽、

倒角等加工。

6.2.2、车床加工工件的毛坯多为圆棒料或者铸锻件，加工余量较大，一个表面需要进

行多次反复的加工。假如对每个加工循环都编写若干个程序段就要大大增加编程的工作

量。因此，为了简化编程，机床的数控系统中备有车外圆、车端面、车螺纹等不一致形

式的循环功能。

6.2.3、在一个程序段中能够使用绝对值编程，也能够使用增量值编程，还能够使用绝

对值编程与增量值编程的混合编程。

6.2.4、在数控车床的操纵系统中，都有刀具的补偿功能。刀具的补偿功能为编程奏供

了方便。在加工过程中，对刀具位置的变化、刀具几何形状的变化、刀尖的圆弧半径，

编程人员能够按照工件的实际轮廓编制程序，无需改变程序，只要将变化的尺寸或者

圆弧半径输入到存储器中，刀具便能自动补偿。

6.2.5、为了提高机床径向尺寸加工精度，数控系统X向的脉冲当量取Z向脉冲当量的

一半。

6.3、机床的要紧参数：

同意最大.匚件回转直径500mm

最大切削直径310mm

最大切削长度650mm

主轴转数范围35~3500r/min（连续无级）

其中恒扭距范围35〜437r/min

其中恒功率范围437~3500r/min

主轴通孔直径80mm

拉管通孔直径65mm

刀架有效行程X轴：182mmZ轴：675mm

快速移动速度X轴：10m/minZ轴：15m/min

安装刀具数10把

刀具规格车刀25mmX25mm；镂刀@12mm〜645nlm

选刀方式刀盘就近转位

分度时间单步：0.8s；180°：2.2s

尾座套筒直径90mm

尾座套筒行程130mm

主轴交流伺服电动机连续UkW；30nlin超载15kW

进给交流伺服电动机X轴：0.9kW;Z轴：1.8kW

机床外形尺寸（长义宽义高）2995mmX1667mmX1796mm

6.4、数控系统的操作面板

MJ—520机床操作面板

,1T序自而铁例A手势”心及生2J4一点前投相5一快建例糕再开矢修;蛤倡里宣转开关都&转开关

8一刀果精（2依例9-〃刀仅皎&10一卡型任力M佚笛忸11一尾鹿夹R校饵记录按目13一门届察例也开关14-程序保户归E开火

15rls弓M雅册!t开美8球打开关17—冷用液开关1『工件坐标索殖亶开关19一收屎他亶开决20-M*检出开关21T言行开关

22—&睁故断过开关AMJii行开关24—东■停止开决2A方K也舞豌特开美方一主勤马便收蒯2,一量第件小蓑他竽一收费外不”

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6.5、数控系统的要紧技术规格:

机床配置的FANUC-OTE系统的要紧技术规格见表一1

表一1FANUC-0TE系统基本规格

序名称规格

号

1操纵轴数X轴、Z轴，手动方式同时仅一轴

2最小设定单位X轴、Z轴0.001mm0.0001in

3最小移动单位X轴0.0005mm0.000051n

7轴0.0010.0001in

4最大编程尺寸±9999.999mm

±9999.999in

5定位执行G00指令时机床快速运动并减速停止在终点

6直线插补G01

7全象限圆弧插补G02（顺圆），G03（逆圆）

8快速倍率LOW,25%,50%,100%

9手摇轮连续进给每次仅一轴

10切削进给率G98指令每分钟进给量（mm/niin）G99指令每转进给量（mm/r）

11进给倍率从0〜150%范围内以10%递增

12自动加/减速快速移动时依比例加/减速，切削时依指数加/减速

13暂停G04(0-9999.999s)

14空运行空运行时为连续进给

15进给保持在自动运行状态下暂停X轴、Z轴进给,按程序启动按钮能够恢复自动

运行

16主轴速度命令主轴转速由地址S与4位数字指令指定

17刀具功能由地址T与2位数刀具编号+2位数刀具补偿号构成

18辅助功能由地址M与两位数字构成,每个程序段只能指令一个M码

19坐标系统设定G50

20绝对值/增量值混合编绝对值编程与增量值编程可在同一程序段中使用

程

21程序号0+4位数字（EIA标准），：+4位数字（ISO标准）

22序列号查找使用MDI与CRT查找程序中的顺序号

23程序号查找使用MDI与CRT查找0或者（:）后面4位数字的程序号

24读出器/穿孔机接口PPR便携式纸带读出器

25纸带读出器250字符/s(50Hz),300字符/s(60IIz)

26纸带代码EIA(RS-244A),IS0(R-40)

27程序跳段将机床上该功能开关置于“ON”位置时，跳过程序中带“/”的程序段

28单步程序执行使程序一段一段的执行

29程今保护存储器内的程序不能修改

30工作程序的存储与编辑80m/'264ft

31可寄存程序63个

32紧急停止按下紧急停止按钮,所有指令停止,机床也停止运动

33机床锁定仅滑板不能移动

34可编程操纵器PMC-L型

35显示语言英文

36环境条件环境温度:运行0〜45℃;运输与保管一20〜60℃相对湿度:低于75%

7、编程要点

7.1、坐标系的设定

工件安装在卡盘上，机床坐标系与工件坐标系通常是不重合的。为了便于编程，务

必首先设定工作坐标系，该坐标系与机床坐标系不重合。

1、机床坐标系。MJ-50数控机床的机床坐标系及机床参考点与机床原点的相对位置

如下图。

数控机床开机时，务必先确定机床参考点，只有机床参考点确定以后，车刀移动有根

据，否则，不仅编程无基准，还会发生碰撞事故。

机床参考点的位置由设置在机床X向.，Z向滑板上的挡块通过行程开关来确定。当刀

架返回机床参考点时，装在X向与Z向滑板上的两挡块分别压下对应的开关，向数控系统

发出信号，停止滑板运动，即完成了返回机床参考点的操作。在机床通电之后，刀架返回

参考点之前，不论刀架处于什么位置，如今CRT屏幕上显示的X,Z坐标值均为0。当完成

了返回机床参考点的操作后，CR?屏幕上立即显示出刀架中心在机床坐标系中的坐标值，

即建立机床坐标系。机床参考点在下列三种情况下务必设定：

（1）机床关机以后重新接通电源开关。

（2）机床解除急停状态。

（3）机床解除超程报警信号。

在以上三种情况下，数控系统失去对机床参考点的经历，以此务必进行返回机宋参

考点的操作。

2、工作坐标系的设定。当使用绝对值编程时，务必首先设定工作坐标系，该2标

系与机床坐标系不重合。

工作坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系，是在编程

时使用的，工作坐标系的原点就是工作原点，是人为设置的。数控车床工作原点通常设在

主轴中心线与工件左端面或者右端面的交点处。

设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，确定刀具起始点的坐标值。工件圣标

系设定后，CRT屏幕上显示的是车刀刀尖相关于工件原点的坐标系。编程时，工件各尺寸

的坐标值是相关于工件原点而言的，因此，数控车床的工件原点又是程序原点。

一

Z

工件原点设定在工件左端面的中心还是右端面的中心，要紧是考虑工件图样上的尺

寸能够方便地换算成坐标值，以便与编程。车床刀架的换刀点是指刀架转位换刀时所在

的位置。换刀点是任意一点，能够与刀具起始点重合。它的设定原则是：刀架转位时不

碰撞工件与机床上其他部件。换刀点的坐标值通常用实测的方法来设定。

8、FANUC系统编程及加工

8.1、数控车床编程加工方案确定

8.1.1确定加工方案的原则

加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包含制定工序、工步及走刀路线等内

容。

盛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，加上材料不一致、批量不一致等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工

方案时，应该进行具体分析与区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方

案合理，从而达到质量优、效率高与成本低的目的。

制定加工方案的通常原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀

路线最短与特殊情况特殊处理。

1.1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去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性

要求。

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与精加工。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

精和工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。

在安排能够一刀或者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

切人与切出或者换刀及停顿，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、形状突变或者滞留刀痕等疵病。

1.2先近后远

这里所说的远与近，是按加工部位相关于对刀点的距离大小而言的。在通常情况下,

特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以

便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。关于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或

者半成品件的刚性，改善其切削条件。

1.3先内后外

对既要加工内表面（内型、腔），又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通

常应安排先加工内型与内腔，后加工外表面。这是由于操纵内表面的尺寸与形状较困难,

刀具刚性相应较差，刀尖（刃）的耐用度易受切削热影响而降低，与在加工中清除切屑较

困难等。

1.4走刀路线最短

确定走刀路线的工作重点，要紧用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工

切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。

走刀路线泛指刀具从对刀点（或者机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束

加工程序所通过的路径，包含切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。

在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅能够节约整个加

工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损

等。

优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单

计算。

上述原则并不是一成不变的，关于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如

有的工件就务必先精加工后粗加工，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存与学习。

8.2、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，通常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。如务必月数控车床加工时，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。

8.3、车螺纹时的主轴转速

数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周

时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车宋加

工螺纹时，会受到下列几方面的影响：

8.3.1、螺纹加工程序段中指令的螺距（导程）值，相当于以进给量（mm/r）表示的进

给速度F,假如将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度（mm/min）则必定大大

超过正常值；

832、刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率与数控装置插补运

算速度的约束，由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生

出的“超前”与“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；

8.3.3.车削螺纹务必通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴冰冲

发生器（编码器）。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲（即主轴每转一周

时所发出的一个基准脉冲信号）将可能因“过冲”（特别是当编码器的质量不稳固时）而导

致工件螺纹产生乱扣。

因此，车螺纹时，主轴转速的确定应遵循下列几个原则：

1.在保证生产效率与正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；

2.当螺纹加工程序段中的导入长度61与切出长度32考虑比较充裕，即螺纹进给

距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速；

3.当编码渊所规定的同意工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽

量高一些的主轴转速；

4.通常情况下，车螺纹时的主轴转速（n螺）应按其机床或者数控系统说明书中规定的

计算式进行确定，其计算式多为：n螺Wn允/L（r/min）式中n允一编码器同意的最

高工作转速（r/min）；L一工件螺纹的螺距（或者导程，mm）。

8.4、数控车床的编程特点

8.4.1、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，能够使用绝对值编程、增量值

编程或者二者混合编程。

8.4.2、由于被加工零件的径向尺寸在图样上与测量时，都是以直径值表示。因此

直经方向用绝对值编程时，X以直径值表示，用增量值编程时，以径向实际位移量的二

倍值表示，并附上方向符号（正向能够省略）。

8.4.3、为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。

8.4・4、由于车削加工常用棒料或者锻料作为毛坯，加工余量较大，因此为简化编

程，数控装置常具备不一致形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。

8.4.5、编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命与工件表

面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此为提高工件的加工精度，当编制圆

头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能

（G41、G42）这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。对不具备刀具半径自动补偿功能

的数控车床，编程时，需先计算补偿量。

表一02准备功能

序号代码组别功能

1G0001快速定位

2G0101直线插补

3G0201圆弧插补顺时针

4G0301圆弧插补逆时针

5G0400暂停

6G1000数据设定

7G2006英制输入

8G2106米制输入

9G2508主轴速度波动检测断

10G2608主轴速度波动检测通

11G2700参考点返回检查

12G2800参考点返回

13G3201螺纹切削

14G4007取消刀尖半径补偿

15G4107刀尖半径左补偿

16G4207刀尖半径右补偿

17G5000坐标系设定，主轴最大速度设定

18G6500调用宏指令

19G7000精车循环

20G7100外圆粗车循环

21G7200端面粗车循环

22G7300固定形状粗车循环

23G7400端面钻孔循环

24G7500外圆车槽循环

25G7600多头螺纹循环

26G9001外圆切削循环

27G9201螺纹切削循环

28G9401端面切削循环

29G96主轴横线速操纵

30G97取消主轴横线速操纵

31G98每分钟进给

32G99每转进给

表一03辅助功能

序号代码功能

1M00程序停止

2M01选择停止

3M02程序结束

4M03主轴正转

5M04主轴反转

6M05主轴停止

7M08冷却液开

8M09冷却液关

9M23切削螺纹

10M24切削螺纹不倒角

11M25误差检测

12M26误差检测取消

13M30复位并返回程序开始

14M98调用子程序

15M99返回主程序

9、零件工艺分析

轴类工件的毛坯有铸件，锻件与圆棒料，最常见的是圆棒料。粗加工时，根据图样

尺寸，尽可能先将其车成阶台轴，再用适当的方法尽快去除余量较大的部分（如圆弧部

分，圆锥部分），并采取大切削深度，大走刀量，适当的切削速度快速去除余量。精车

余量应视情况分别选取，通常有热处理要求或者较长的工件，余量应在2〜3nm1,若只

是一次安装，余量应在0.5〜1mm之间。

表一04切削用量

加工内容主轴转速s进给速度F（mm/r）

(r/min)(m/min)

粗车28001500.25

精车28001500.25

切槽800800.08

切螺纹（牙深K-2.598）8001.2〜0.2

本设计所要加工的零件图

9.1、工艺

毛坯为直径60mm的棒料该零件需要加工的有外圆、外槽、螺纹与圆弧，外形结

构较复杂，圆弧连接较多，加工时注意刀具的选择，分粗加工、精加工两道工序完成加

工，夹紧方式使用通用三爪卡盘。

根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件右端点的中心。

该工件的大外圆直径56nm需要加工，因此使用预设工艺夹头装夹的方法，一夹一

顶车削工件。

确定工件的装夹方式及加工工艺路线

以工件左端面及工艺夹头为安装基准，夹于车床卡盘上，以零件的左端面中心为工

件坐标系原点。该工件加工工艺路线为：

1、粗加工工艺路线

粗车外圆各部分，留精车余量。

2、精加工工艺路线

精车右端面一一精车螺纹外圆一一精车小26外圆一一精车锥面一一精车小36外

圆——精车R25圆弧——精车S650圆弧——精车R15圆弧——精车634外圆-

精车锥面一一精车小56外圆。

车M30XL5螺纹。

9.1.2、刀具选择

根据加工要求，选外圆粗、精车刀与螺纹车刀各一把。其中1号刀为外圆粗车刀。

2号刀为外圆精车刀，3号刀为螺纹车刀。注意选择换刀点以刀具不碰到工件为原

则。

9.1.3、填写加工工艺卡片

各工序所用刀具及切削用量见表

加工工艺卡片

产品名称图号

机械加工工艺卡

零件部件共页共页

材料种类1材料成分毛坯尺寸

工工工车工具

工序内容设备

序种步间

夹具刃具量具

1车夹住毛坯外圆校正NT-520三爪

1车端面，车平即可

2钻。2.5建中心粘力2.5理中心钻

2车一端夹牢一端顶住MT-520三爪，顶针

1粗车外圆至958至卡爪90度偏

2粗车外圆至⑦53至端面100MM90度偏

3粗车外圆⑦40至端面45MM90度偏

4粗车外圆中32至端面20MM90度偏

5车外圆中30至端20MM距离。40外圆5硼90度偏

3热调质

4车夹住外圆958我正卡紧

1车端面，车平即可45度偏刀

2钻中2.5B型中心钻中2.5B型中心钻

3精车656,上偏差0,下偏差-0.03距离90度直角刀

4端面103MM

5精车中36,上偏差0,下偏差-0.025距离90度直角

端面54MM

6精车①30距离端面20州90度直角

7切中26圆环槽保证5MM长度切刀

8精切中26至936上偏差0,下偏差-0.02590度直角

斜面

9精车圆弧面R15保证最小直径为①30圆弧刀

及端面距离54MM

10精车圆弧面R25保证与R15圆弧面过渡圆弧刀

11情车圆弧9姻球与R25圆弧过渡圆弧刀

且与R15圆弧过渡

12精车圆瓠R15与650圆弧过渡且圆弧刀

与中34上偏差0,下偏差-0.03相切

13精车力34上偏差0,下偏差-0.03切刀

保证长度为5姗

14精车斜面45度偏刀

♦34上偏差0,下偏差-0.03与

956上偏差0,下偏差-0.03

15一角2*45度45度偏刀

16车螺及130*3/2螺纹工塞规

9.2、加工程序

N1OMO3T0101S400；

N02G00X60.0Z10.0；

N30G73P40Q170130.0K9.0D7U1.0W1,0F0.15；粗车复

合固定循环

N40G00X24.8；

N5OGO1Zl.OF0.1；倒角起点

N60X29.8W-2.0；倒角

N7OZ-18.0；精车螺纹外圆

N80X25.90Z-20.0；倒角

N90Z-25.0；精车@26外圆

N1OOX35.99W-10.0；精车锥面

N110W-10.0；精车636外圆

N120G02X21.0W-23.05R25.0；精车R25圆弧

N130G03X21.15Z-99.42R25.0；精车S4)50圆弧

N140G02X33.99Z-108.0R15.0；精车R15圆弧

N15OGO1W-5.O；精车小34外圆

N160X55.985Z-156.0；精车锥面

N170Z-165.0；精车656外圆

N180G00XI00.0Z50.0；退刀

N190TO2O2S8OO；换精车刀

N200G70P70Q200；精车循环

N21OGOOXI00.0Z50.0M09；退刀

N220T0303S400；换螺纹车刀

N230G00X35.OZ10.0：

N240G92X29.2Z-22.01F1.5；加工螺纹

N250X28.7；

N260X28.3；

N270X28.05；

N28OGOOXI00.0Z100.0T0300；退刀

N290M05；

N3OOM30；程序结束并返回

10、数控车床进展趋势——智能化数控系统

10.1、国内外数控系统进展概况

随着计算机技术的高速进展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投

入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，

数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动操纵等高新技

术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成

化、智能化起着举足轻重的作用。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床

运动操纵器。在实际加工前用手工方式或者通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。C

AD/CAM与CNC之间没有反馈操纵环节，无法在现场环境下根据外部干扰与随机因素实

时动态调整，更无法通过反馈操纵环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC

的工作效率与产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序操纵模式与封闭

式体系结构，限制了CNC向多变量智能化操纵进展。因此，己不习惯日益复杂的制造过

程，对数控技术实行变革势在必行。

10.2、数控技术进展趋势

10.2.1、性能进展方向

高速高精高效化速度、精度与效率是机械制造技术的关键性能指标。由于使用了

高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU操纵系统与带高分辨率绝对式检测元件的交流数字

伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已

大大提高。

柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统使用模块化设计，功能覆盖

面大，可裁剪性强，便于满足不一致用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能根

据不一致生产流程的要