河北聯(lián)合大學數(shù)控機床的加工原理與工藝說明畢業(yè)論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　題目 數(shù)控機床的組成加工原理與工藝 </p><p><b>　　學生姓名: </b></p><p><b>　　班 級：</b></p><p><b>　　專 業(yè)：</b&g

2、t;</p><p><b>　　指導教師：</b></p><p>　　2012 年6月16日</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　緒論..............................................................(1)&

3、lt;/p><p>　　第一章 數(shù)控車床的基本組成和工作原理..............................(4)</p><p>　　1.1 任務準備.....................................................(4)</p><p>　　1.1.1 機床結(jié)構(gòu)..........................

4、.......................(4)</p><p>　　1.2 工作原理.....................................................(6)</p><p>　　1.3 數(shù)控車床的分類...............................................(6)</p><p>　　

5、1.4 數(shù)控車床的性能指標...........................................(7)</p><p>　　1.5 數(shù)控車床的特點...............................................(8)</p><p>　　第二章 數(shù)控車床編程與操作....... ...............................(

6、10)</p><p>　　2.1 數(shù)控車床概述................................................(10)</p><p>　　2.1.1數(shù)控車床的組............................................ (10)</p><p>　　2.1.2數(shù)控車床的機械構(gòu)成............

7、.......................... (11)</p><p>　　2.1.3數(shù)控系統(tǒng)................................................ (11)</p><p>　　2.1.4數(shù)控車床的特點...........................................(12)</p><p>　

8、　2.1.5數(shù)控車床的分類.......................................... (13)</p><p>　　2.1.6數(shù)控車床（CJK6153）的主要技術(shù)........................... (13)</p><p>　　2.1.7數(shù)控車床（CJK6153）的潤滑............................... (13)&l

9、t;/p><p>　　2.2 數(shù)控車床的編程方法..........................................(13)</p><p>　　2.2.1設定數(shù)控車床的機床坐標系................................ (13)</p><p>　　2.2.2設定數(shù)控車床的工件坐標系.......................

10、......... (14)</p><p>　　第三章 數(shù)控車床加工工藝分析.....................................(20)</p><p>　　3.1 零件圖樣分析......................................... ...... (20)</p><p>　　3.2 工藝分析..........

11、..........................................(21)</p><p>　　3.3 車孔的關鍵技術(shù)..............................................(21)</p><p>　　3.4 解決排屑問題................................................(21)</

12、p><p>　　3.5 加工方法....................................................(22)</p><p>　　第四章 當前數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展趨勢.................................(24)</p><p>　　4.1 是精密加工技術(shù)有所突破.......................

13、...............(24)</p><p>　　4.2 是技術(shù)集成和技術(shù)復合趨勢明顯................................(24)</p><p>　　結(jié)束語...........................................................(25) 參考文獻..............................

14、...........................(26)</p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　數(shù)控機床是數(shù)字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數(shù)控折

15、彎機并加工零件。</p><p>　　數(shù)控機床的操作和監(jiān)控全部在這個數(shù)控單元中完成，它是數(shù)控機床的大腦。與普通機床相比，數(shù)控機床有如下特點： 　　●加工精度高，具有穩(wěn)定的加工質(zhì)量； 　　●可進行多坐標的聯(lián)動，能加工形狀復雜的零件； 　　●加工零件改變時，一般只需要更改數(shù)控程序，可節(jié)省生產(chǎn)準備時間； 數(shù)控折彎機</p><p>　　●機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產(chǎn)率高

16、（一般為普通機床的3~5倍）； 　　●機床自動化程度高，可以減輕勞動強度； 　　●對操作人員的素質(zhì)要求較高，對維修人員的技術(shù)要求更高。 　　數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： 　　●主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 數(shù)控機床</p><p>　　●數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的

17、軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 　　●驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主軸和進給驅(qū)動。當幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 　　●輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓

18、和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 　　●編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。 　　自從1952年美國麻省理工學院研制出世界上第一臺數(shù)控機床以來，數(shù)控機床在制造工業(yè)，特別是在汽車、航空航天、以及軍事工業(yè)中被廣泛地應用，數(shù)控技術(shù)無論在硬件和軟件方面，都有飛速發(fā)展。</p><p>　　第一章 數(shù)控車床的基本組成和工作原理</p>

19、<p><b>　　1.1任務準備</b></p><p>　　1.1.1 機床結(jié)構(gòu)</p><p>　　數(shù)控機床一般由輸入輸出設備、CNC裝置（或稱CNC單元）、伺服單元、驅(qū)動裝置（或稱執(zhí)行機構(gòu)）、可編程控制器PLC及電氣控制裝置、輔助裝置、機床本體及測量反饋裝置組成。如下圖是數(shù)控機床的組成框圖。</p><p><b&g

20、t;　　圖1-1機床機構(gòu)</b></p><p><b>　　⑴機床本體</b></p><p>　　數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及操作機構(gòu)等方面都已發(fā)生了很大的變化，這種變化的目的是為了滿足數(shù)

21、控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床的特點。</p><p><b>　?、艭NC單元</b></p><p>　　CNC單元是數(shù)控機床的核心，CNC單元由信息的輸入、處理和輸出三個部分組成。CNC單元接受數(shù)字化信息，經(jīng)過數(shù)控裝置的控制軟件和邏輯電路進行譯碼、插補、邏輯處理后，將各種指令信息輸出給伺服系統(tǒng)，伺服系統(tǒng)驅(qū)動執(zhí)行部件作進給運動。 ⑶輸入/輸出設備</p

22、><p>　　輸入裝置將各種加工信息傳遞于計算機的外部設備。在數(shù)控機床產(chǎn)生初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已淘汰，后發(fā)展成盒式磁帶，再發(fā)展成鍵盤、磁盤等便攜式硬件，極大方便了信息輸入工作，現(xiàn)通用DNC網(wǎng)絡通訊串行通信的方式輸入。</p><p>　　輸出指輸出內(nèi)部工作參數(shù)（含機床正常、理想工作狀態(tài)下的原始參數(shù)，故障診斷參數(shù)等），一般在機床剛工作狀態(tài)需輸出這些參數(shù)作記錄保存，待工作一段時間后，再將輸

23、出與原始資料作比較、對照，可幫助判斷機床工作是否維持正常。</p><p><b>　?、人欧卧?lt;/b></p><p>　　伺服單元由驅(qū)動器、驅(qū)動電機組成，并與機床上的執(zhí)行部件和機械傳動部件組成數(shù)控機床的進給系統(tǒng)。它的作用是把來自數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床移動部件的運動。對于步進電機來說，每一個脈沖信號使電機轉(zhuǎn)過一個角度，進而帶動機床移動部件移動一個微小距離。每

24、個進給運動的執(zhí)行部件都有相應的伺服驅(qū)動系統(tǒng)，整個機床的性能主要取決于伺服系統(tǒng)。</p><p><b>　?、沈?qū)動裝置</b></p><p>　　驅(qū)動裝置把經(jīng)放大的指令信號變?yōu)闄C械運動，通過簡單的機械連接部件驅(qū)動機床，使工作臺精確定位或按規(guī)定的軌跡作嚴格的相對運動， 最后加工出圖紙所要求的零件。和伺服單元相對應，驅(qū)動裝置有步進電機、直流伺服電機和交流伺服電機等。&l

25、t;/p><p>　　伺服單元和驅(qū)動裝置可合稱為伺服驅(qū)動系統(tǒng)，它是機床工作的動力裝置，CNC裝置的指令要靠伺服驅(qū)動系統(tǒng)付諸實施，所以，伺服驅(qū)動系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分。</p><p><b>　?、士删幊炭刂破?lt;/b></p><p>　　可編程控制器 (PC，Programmable Controller) 是一種以微處理器為基礎的通用型

26、自動控制裝置，專為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的。由于最初研制這種裝置的目的是為了解決生產(chǎn)設備的邏輯及開關控制， 故把稱它為可編程邏輯控制器( PLC， Programmable Logic Controller)。當PLC用于控制機床順序動作時，也可稱之為編程機床控制器( PMC， Programmable Machine Controller )。PLC己成為數(shù)控機床不可缺少的控制裝置。CNC和PLC協(xié)調(diào)配合，共同完成對數(shù)控機床的控

27、制。</p><p><b>　?、藴y量反饋裝置</b></p><p>　　測量裝置也稱反饋元件，包括光柵、旋轉(zhuǎn)編碼器、激光測距儀、磁柵等。通常安裝在機床的工作臺或絲杠上，它把機床工作臺的實際位移轉(zhuǎn)變成電信號反饋給CNC裝置，供CNC裝置與指令值比較產(chǎn)生誤差信號，以控制機床向消除該誤差的方向移動。</p><p><b>　　1.2

28、工作原理</b></p><p>　　使用數(shù)控機床時，首先要將被加工零件圖紙的幾何信息和工藝信息用規(guī)定的代碼和格式編寫成加工程序; 然后將加工程序輸入到數(shù)控裝置，按照程序的要求，經(jīng)過數(shù)控系統(tǒng)信息處理、 分配，使各坐標移動若干個最小位移量，實現(xiàn)刀具與工件的相對運動，完成零件的加工。</p><p>　　1.3數(shù)控車床的分類</p><p>　　數(shù)控車床的品

29、種和規(guī)格繁多，一般可以用下面三種方法分類。</p><p><b>　?、虐纯刂葡到y(tǒng)分</b></p><p>　　目前市面上占有率較大的有法拉克、華中、廣數(shù)、西門子、三菱等。</p><p><b>　?、瓢催\動方式分類</b></p><p><b>　?、冱c位控制數(shù)控機床</b

30、></p><p>　?、邳c位/直線控制數(shù)控機床</p><p><b>　?、圻B續(xù)控制數(shù)控機床</b></p><p><b>　?、前纯刂品绞椒诸?lt;/b></p><p>　　按控制方式分類可以分為開環(huán)控制數(shù)控機床、閉環(huán)控制數(shù)控機床和半閉環(huán)控制數(shù)控機床。</p><p&

31、gt;　　1.4數(shù)控車床的性能指標</p><p><b>　?、胖饕?guī)格尺寸</b></p><p>　　數(shù)控車床主要有床身與刀架最大回轉(zhuǎn)直徑、最大車削長度、最大車削直徑等。</p><p><b>　?、浦鬏S系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)控車床主軸采用直流或交流電動機驅(qū)動，具有較寬調(diào)速范圍

32、和較高回轉(zhuǎn)精度，主軸本身剛度與抗振性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機床主軸普遍達到5000～10000r／min甚至更高的轉(zhuǎn)速，對提高加工質(zhì)量和各種小孔加工極為有利；主軸可以通過操作面板上的轉(zhuǎn)速倍率開關調(diào)整轉(zhuǎn)速；在加工端面時主軸具有恒線切削速度(恒線速單位：mm/min)，是衡量車床的重要性能指標之一。</p><p><b>　?、沁M給系統(tǒng) </b></p><p>　　該系統(tǒng)有

33、進給速度范圍、快速(空行程)速度范圍、運動分辨率(最小移動增量)、定位精度和螺距范圍等主要技術(shù)參數(shù)。</p><p>　　進給速度是影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率和刀具壽命的主要因素，直接受到數(shù)控裝置運算速度、機床動特性和工藝系統(tǒng)剛度限制。數(shù)控機床的進給速度可達到10～30m／min其中最大進給速度為加工的最大速度，最大快進速度為不加工時移動的最快速度，進給速度可通過操作面板上的進給倍率開關調(diào)整。</p>

34、<p>　　脈沖當量(分辨率)是CNC重要的精度指標。有其兩個方面的內(nèi)容，一是機床坐標軸可達到的控制精度(可以控制的最小位移增量)，表示CNC每發(fā)出一個脈沖時坐標軸移動的距離，稱為實際脈沖當量或外部脈沖當量；二是內(nèi)部運算的最小單位，稱之為內(nèi)部脈沖當量，一般內(nèi)部脈沖當量比實際脈沖當量設置得要小，為的是在運算過程中不損失精度，數(shù)控系統(tǒng)在輸出位移量之前，自動將內(nèi)部脈沖當量轉(zhuǎn)換成外部脈沖當量。</p><p>

35、　　實際脈沖當量決定于絲杠螺距、電動機每轉(zhuǎn)脈沖數(shù)及機械傳動鏈的傳動比，其計算公式為</p><p>　　數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量取決于脈沖當量數(shù)的大小。普通數(shù)控機床的脈沖當量—，般為0.001mm，簡易數(shù)控機床的脈沖當量一般為0.01mm，精密或超精密數(shù)控機床的脈沖當量一般為0.0001mm，脈沖當量越小，數(shù)控機床的加工精度和表面質(zhì)量越高。</p><p>　　定位精度和重復定位精度，

36、定位精度是指數(shù)控機床各移動軸在確定的終點所能達到的實際位置精度，其誤差稱為定位誤差。定位誤差包括伺服系統(tǒng)、檢測系統(tǒng)、進給系統(tǒng)等的誤差，還包括移動部件導軌的幾何誤差等。它將直接影響零件加工的精度。</p><p>　　重復定位精度是指在數(shù)控機床上，反復運行同一程序代碼，所得到的位置精度的一致程度。重復定位精度受伺服系統(tǒng)特性、進給傳動環(huán)節(jié)的間隙與剛性以及摩擦特性等因素的影響。一般情況下，重復定位精度是呈正態(tài)分布的偶然

37、性誤差，它影響一批零件加工的一致性，是一項非常重要的精度指標。一般數(shù)控機床的定位精度為0.001mm，重復定位精度為0.005mm。</p><p><b>　?、鹊毒呦到y(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)控車床包括刀架工位數(shù)、工具孔直徑、刀桿尺寸、換刀時間、重復定位精度各項內(nèi)容。加工中心刀庫容量與換刀時間直接影響其生產(chǎn)率，換刀時間是指自動換刀系統(tǒng)，將主軸上的刀具與刀庫

38、刀具進行交換所需要的時間，換刀一般可在5～20s的時間內(nèi)完成。</p><p>　　數(shù)控機床性能指標還有電機、冷卻系統(tǒng)、機床外形尺寸、機床重量等。</p><p>　　1.5數(shù)控車床的特點</p><p>　　與普通車床相比，數(shù)控車床具有以下幾個特點：</p><p><b>　?、胚m應性強</b></p>

39、<p>　　由于數(shù)控機床能實現(xiàn)多個坐標的聯(lián)動，所以數(shù)控機床能加工形狀復雜的零件，特別是對于可用數(shù)學方程式和坐標點表示的零件，加工非常方便。更換加工零件時，數(shù)控機床只需更換零件加工的NC程序。</p><p><b>　?、萍庸べ|(zhì)量穩(wěn)定</b></p><p>　　對于同一批零件，由于使用同一機床和刀具及同一加工程序，刀具的運動軌跡完全相同這就保證了零件加工

40、的一致性好，且質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p><b>　?、切矢?lt;/b></p><p>　　數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速及進給范圍比普通機床大。目前數(shù)控機床最高進給速度可達到100m/min以上，最小分辨率達0.01um。一般來說，數(shù)控機床的生產(chǎn)能力約為普通機床的三倍，甚至更高。數(shù)控機床的時間利用率高達90％，而普通機床僅為30％～50％。</p><p&g

41、t;<b>　　⑷精度高</b></p><p>　　數(shù)控機床有較高的加工精度，一般在0.005mm～0.1mm之間。數(shù)控機床的加工精度不受零件復雜程度的影響，機床傳動鏈的反向齒輪間隙和絲杠的螺距誤差等都可以通過數(shù)控裝置自動進行補償。因此，數(shù)控機床的定位精度比較高。</p><p><b>　　⑸減輕勞動強度</b></p><

42、;p>　　在輸入程序并啟動后，數(shù)控機床就自動地連續(xù)加工，直至完畢。這樣就簡化了工人的操作，使勞動強度大大降低。</p><p>　　還有能實現(xiàn)復雜的運動、產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益、利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等特點。</p><p>　　第二章 數(shù)控車床編程與操作</p><p><b>　　2.1數(shù)控車床概述</b></p><

43、;p>　　數(shù)控車床作為當今使用最廣泛的數(shù)控機床之一，主要用于加工軸類、盤套類等回轉(zhuǎn)體零件，能夠通過程序控制自動完成內(nèi)外圓柱面、錐面、圓弧、螺紋等工序的切削加工，并進行切槽、鉆、擴、鉸孔等工作，而近年來研制出的數(shù)控車削中心和數(shù)控車銑中心，使得在一次裝夾中可以完成更多得加工工序，提高了加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率，因此特別適宜復雜形狀的回轉(zhuǎn)體零件的加工。</p><p>　　2.1.1數(shù)控車床的組成</p>

44、<p>　　數(shù)控車床由床身、主軸箱、刀架進給系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)及數(shù)控系統(tǒng)組成。與普通車床所不同的是數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，它沒有傳統(tǒng)的走刀箱溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機或步進電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀具，實現(xiàn)進給運動。數(shù)控系統(tǒng)由NC單元及輸入輸出模塊，操作面板組成。 </p><p>　　從機械結(jié)構(gòu)上看，數(shù)控車床還沒有脫離普通車床的結(jié)構(gòu)形式，即由床身、主軸箱、刀

45、架進給系統(tǒng)，液壓、冷卻、潤滑系統(tǒng)等部分組成。與普通車床所不同的是數(shù)控車床的進給系統(tǒng)與普通車床有質(zhì)的區(qū)別，它沒有傳統(tǒng)的走刀箱、溜板箱和掛輪架，而是直接用伺服電機通過滾珠絲杠驅(qū)動溜板和刀具，實現(xiàn)運動，因而大大簡化了進給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于要實現(xiàn)CNC，因此，數(shù)控車床要有CNC裝置電器.控制和CRT操作面板。。 </p><p>　　2.1.2數(shù)控車床的機械構(gòu)成</p><p><b>　

46、　(1)主軸箱 </b></p><p>　　數(shù)控車床主軸箱的構(gòu)造，主軸伺服電機的旋轉(zhuǎn)通過皮帶輪送刀主軸箱內(nèi)的變速齒輪，以此來確定主軸的特定轉(zhuǎn)速。在主軸箱的前后裝有夾緊卡盤，可將工件裝夾在此。</p><p>　　(2)主軸伺服電機 </p><p>　　主軸伺服電機有交流和直流。直流伺服電機可靠性高，容易在寬范圍內(nèi)控制轉(zhuǎn)矩和速度，因此被廣泛使用，然

47、而，近年來小型、高速度、更可靠的交流伺服電機作為電機控制技術(shù)的發(fā)展成果越來越多地被人們利用起來。</p><p><b>　　(3)夾緊裝置</b></p><p>　　這套裝置通過液壓自動控制卡爪的開/合。</p><p><b>　　(4)往復拖板</b></p><p>　　在往復拖板上裝有刀

48、架，刀具可以通過拖板實現(xiàn)主軸的方向定位和移動，從而同Z軸伺服電機共同完成長度方向的切削。</p><p><b>　　(5)刀架</b></p><p>　　此裝置可以固定刀具和索引刀具，使刀具在與主軸垂直方向上定位，并同Z軸伺服電機共同完成截面方向的切削。</p><p><b>　　(6)控制面板</b></p&

49、gt;<p>　　控制面板包括CRT操作面板（執(zhí)行NC數(shù)據(jù)的輸入/輸出）和機床操作面板（執(zhí)行機床的手動操作）。</p><p><b>　　2.1.3數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　數(shù)控車床的數(shù)控系統(tǒng)是由CNC裝置、輸入/輸出設備、可編程控制器（PLC）、主軸驅(qū)動裝置和進給驅(qū)動裝置以及位置測量系統(tǒng)等幾部分組成,如圖2-4所示。</p>

50、<p>　　圖2-4 CNC系統(tǒng)構(gòu)成</p><p>　　數(shù)控車床通過CNC裝置控制機床主軸轉(zhuǎn)速、各進給軸的進z給速度以及其他輔助功能。</p><p>　　2.1.4數(shù)控車床的特點</p><p><b>　?。?）傳動鏈短</b></p><p>　　數(shù)控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電機驅(qū)動。伺服

51、電機直接與絲杠聯(lián)結(jié)帶動刀架運動，伺服電機與絲杠也可以按控制指令無級變速，它與主軸之間無須再用多級齒輪副來進行變速。隨著電機寬調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，目標是取消變速齒輪副，目前還要通過一級齒輪副變幾個轉(zhuǎn)速范圍。因此，床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得多。</p><p><b>　?。?）剛性高</b></p><p>　　與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便為了拖動輕便，數(shù)控車床

52、的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動潤滑。適應高精度的加工。</p><p><b>　?。?）輕拖動</b></p><p>　　刀架移動一般采用滾珠絲杠副，</p><p>　　為了提高數(shù)控車床導軌的耐磨性，一般采用鑲鋼導軌，這樣機床精度保持的時間就比較長，也可延長使用壽命。另外，數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護嚴密等結(jié)構(gòu)特點，自動運轉(zhuǎn)時都

53、處于全封閉或半封閉狀態(tài)。數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。</p><p>　　2.1.5數(shù)控車床的分類</p><p>　　數(shù)控車床品種繁多，按數(shù)控系統(tǒng)功能和機械構(gòu)成可分為簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟型數(shù)控車床）、多功能數(shù)控車床和數(shù)控車削中心。</p><p>　　(1）簡易數(shù)控車床（經(jīng)濟型數(shù)控車床）。是低檔次數(shù)控車床，一般是用單板機或單片機進行控制，機械部分是在普通車床的基

54、礎上改進設計的。</p><p>　　(2）多功能數(shù)控車床。也稱全功能型數(shù)控車床，由專門的數(shù)控系統(tǒng)控制，具備數(shù)控車床的各種結(jié)構(gòu)特點。</p><p>　　(3)數(shù)控車削中心。在數(shù)控車床的基礎上增加其他的附加坐標軸。</p><p>　　2.1.6數(shù)控車床（CJK6153）的主要技術(shù)規(guī)格。</p><p>　　床身最大工具回轉(zhuǎn)直徑：ф530mm

55、?；遄畲蠊ぜ剞D(zhuǎn)直徑：ф280mm，機床頂尖距1000mm，刀架最大X向行程：260mm，刀架最大Z向行程：1000mm。手動4級變頻調(diào)速25~2000轉(zhuǎn)/分。</p><p>　　2.1.7數(shù)控車床（CJK6153）的潤滑與冷卻</p><p>　　該機床的潤滑分床頭箱的潤格及其它部件的潤滑兩個部分。有齒輪變速的床頭箱均采用油潤滑，由擺線泵進行強迫潤滑，擺線泵吸油時，先通過精制過濾器，

56、再進過磁性濾清器而后送到各潤滑部件或經(jīng)分油器對主軸軸承及所有其它運轉(zhuǎn)零件進行強迫潤滑和噴油潤滑。機床上其它部件的潤滑，如尾架、道軌及絲杠螺母等均采用油潤滑，采用間歇潤滑泵對X軸、Z軸的各導軌潤滑面及滾珠絲杠螺母、尾架套筒外圓等部位進行自動間歇式潤滑。在呈透明狀態(tài)的油箱內(nèi)，帶有一個液位報警開關，當箱內(nèi)油液低于規(guī)定值時，機床會發(fā)出潤滑報警。 該機床冷卻系統(tǒng)采用泵冷卻。冷卻裝置的日常維修主要是冷卻水的補給更換及過濾器的清洗。在冷卻箱內(nèi)未灌入

57、冷卻液前，嚴禁啟動冷卻泵，以免使冷卻泵燒壞。當冷卻水減少時，應及時補給。冷卻水發(fā)生污染變質(zhì)時，應全部更換，冷卻液應注意選擇防銹性能好的，以免機床生銹。</p><p>　　2.2數(shù)控車床的編程方法</p><p>　　要學好數(shù)控車床的編程，必須了解數(shù)控車床的操作要點，現(xiàn)有教材大多沒把數(shù)控車床的操作與編程作為一個整體來講。</p><p>　　2.2.1設定數(shù)控車床的

58、機床坐標系</p><p>　　機床坐標系是機床固有的坐標系，是制造和調(diào)整機床的基礎，也是設置工件坐標系的基礎。機床坐標系在出廠前已經(jīng)調(diào)整好，一般不允許隨意變動。參考點也是機床上的一個固定不變的極限點，其位置由機械擋塊或行程開關來確定。通過回機械零點來確認機床坐標系。回機械零點前先要開機，數(shù)控車床開機前先要熟悉數(shù)控車床的面板。面板的形式同數(shù)控系統(tǒng)密切相關。數(shù)控車床的開機有難有易。對于配圖產(chǎn)系統(tǒng)的車床。開機大都比較

59、簡單，一般打開電源后，直接啟動數(shù)控系統(tǒng)即可。開機后，通過回零，使工作臺回到機床原點（或參考點，該點為與機床原點有一固定距離的點）。數(shù)控車床的回零（回參考點）步驟為：開關置于“回零”位置。按手動軸進給方向鍵+X、+Z至回零指示燈亮。開機后必須先回零（回參考點），若不作此項工作，則螺距誤差補償、背隙補償?shù)裙δ軐o法實現(xiàn)。設定機床機械原點同編程中的G54指令直接有關。</p><p>　　2.2.2設定數(shù)控車床的工件坐

60、標系</p><p>　　工件坐標系是編程時使用的坐標系，又稱編程坐標系，該坐標系是人為設定的。建立工件坐標系是數(shù)控車床加工前的必不可少的一步。不同的系統(tǒng)，其方法各不相同。</p><p>　　實驗：1.西門子802S系統(tǒng)工件坐標系的建立方法</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)動刀架至基準刀（如1號刀）。</p><p>　?。?）在MDA狀態(tài)下，

61、輸入T1D0，使刀補為0。</p><p>　?。?）機床回參考點。</p><p>　?。?）用試切法確定工件坐標原點。先切削試件的端面。Z方向不動。若該點即為Z方向原點，則在參數(shù)下的零點偏置于目錄的G54中，輸入該點的Z向機械坐標值A的負值，即Z=-A。若Z向原點在端面的左邊處，則在G54中輸入Z=-（A+），回車即可。同理試切外圓，X方向不動。Z方向退刀，記下X方向的機床坐標A，量直

62、徑，得到半徑R，在G54的X中輸入X=-（A+R），回車即可。</p><p>　　實驗：2.廣數(shù)GSK980T系統(tǒng)工件坐標系的建立方法</p><p>　?。?）用手動方式，試切端面。</p><p>　?。?）在Z軸不動的情況下，沿X軸退刀，且停止主軸旋轉(zhuǎn)。3.測量端面與工件坐標系零點間的距離Z。然后在錄入方式下輸入G50 Z ，運行該句即可。4.同理，用手動方

63、式車外圓，在X軸不動的情況下沿Z軸退刀，且停止主軸旋轉(zhuǎn)，測量工件直徑X，在錄入方式下輸入G50X，運行該句即可。</p><p>　　實驗：3.廣數(shù)GSK928TC工件坐標系的建立方法</p><p>　　（1）車外圓，沿Z向退刀，測得直徑，按InputX輸入直徑值，回車即可。</p><p>　?。?）車端面，沿X向退刀，測得端面與工件坐標系原點間的距離，按Inp

64、utＺ輸入該距離值，回車即可。</p><p>　　實驗：4.確定基準刀在工件坐標系中的位置</p><p>　　確定了工件坐標系后，可用G50指令確定第1把刀（基準刀）在工件坐標系中的位置。</p><p>　　實驗：5.確定其它刀在工件坐標系中的位置</p><p>　　加工一個零件常需要幾把不同的刀具，由于刀具安裝及刀具本身的偏差，每把

65、刀轉(zhuǎn)到切削位置時，其刀尖所處的位置并不重合，為使用戶在編程時無需考慮刀具間的偏差，需確定其它刀在工件坐標系中的位置，這需要通過對刀來實現(xiàn)。不同的系統(tǒng)，其對刀方法各不相同。 </p><p>　　1）西門子802S系統(tǒng)的對刀方法</p><p>　　（1）選用某一把刀為基準刀，按參數(shù)鍵下和刀具補償按鈕，再按新刀具按鈕，輸入

66、基準刀的刀號及刀沿（補）號。如基準刀為1號刀，選用1號刀沿（補），則刀具為T1D1。</p><p>　?。?）調(diào)用對刀窗口，用基準刀車外圓，Z向退刀，在對刀窗口的X軸零偏處輸入0（因是基準刀），按計算鍵后確認。</p><p>　?。?）調(diào)用其它各把刀具，確定刀號和刀沿（補）號，車外圓輸入直徑，車端面。輸入臺階深度的負值。計算、確定即可。</p><p>　　2）

67、廣數(shù)GSK980T系統(tǒng)的對刀方法</p><p>　?。?）用基準刀試切工件，設定基準坐標系：試切端面X向退刀，進入錄入方式，按程序按鈕。輸入G50 Z0，即把該端面作為Z向基準面。然后按設置鍵，設置偏置號（基準刀+100），輸入Z=0，試切外圓，Z向退刀，測得外圓直徑，進入錄入方式，按程序按鈕。輸入G50X，然后按設置鍵，設置偏號，基準刀偏置號+100，X=。</p><p>　?。?）

68、調(diào)用其它各把刀具，車外圓，Z向退刀。測得外圓直徑，將所測得的值設到一偏置號中，該偏置為刀號+100，如刀號為2，則偏置號為202，在此處輸入X=。同理車臺階，X向退刀，測得臺階深度，在偏置號處輸入Z=-。</p><p>　　3）廣數(shù)GSK928TC系統(tǒng)的對刀方法</p><p>　　（1）用基準刀試切工件，用input建立對刀坐標系，該坐標系的Z向原點，一般設在工件的右端，即把試切的端面

69、作為Z向零點。</p><p>　?。?）調(diào)用其它各刀，如2號刀，用T20調(diào)用，然后試切外圓Z向退刀，測得直徑，然后按I鍵。輸入。試切臺階，X向退刀，測得臺階深度為，然后按K鍵，輸入-，刀補即設置完畢。</p><p><b>　　4）坐標軸的方向</b></p><p>　　無論那種坐標系都規(guī)定與車床主軸軸線平行的方向為Z軸，從卡盤中心至尾座

70、頂尖中心的方向為正方向。在水平面內(nèi)與車床主軸軸線垂直的方向為X軸，遠離主軸旋轉(zhuǎn)中心的方向為正方向。</p><p>　　5）直徑或半徑尺寸編程</p><p>　　被加工零件的徑向尺寸在圖紙標注和加工測量時，一般用直徑值表示，所以采用直徑尺寸編程更為方便。</p><p><b>　　6）一般編程方法</b></p><p&

71、gt;　　(1)確定第一把刀的位置</p><p>　　G50 X Z 該指令確定了第一把刀的位置，此時需把第一把刀移動到工坐標為X Z的位置。</p><p><b>　　(2)返回參考點</b></p><p>　　G26（G28）：X Z軸同時返回參考點，G27：X軸返回參考點，G29：Z軸返回參考點。</p>

72、<p><b>　　(3)快速定位</b></p><p>　　G00 X Z 快速定位到指定點。</p><p><b>　?。?）直線插補</b></p><p>　　G01 X Z F 該指令用于車外圓及端面。F為進給速度，其單位為mm/min (用G94或G98指定)或mm/r(用G95或G99

73、指定)。</p><p><b>　?。?）圓弧插補</b></p><p>　　G02（03） X Z I K F 該指令用于車順圓或逆圓周。X Z為圓弧終點坐標，I K為圓心相對于起點的坐標，F(xiàn)為進給速度。</p><p><b>　　（6）螺紋切削</b></p><p>　　G

74、33（32） X Z P（E） I K 該指令用于螺紋切削，X Z為螺紋終點坐標，P為公制螺紋導程(0.25-100mm)，E為英制螺紋導程(100-4牙/英寸)，I K為退尾數(shù)據(jù)。螺紋切削時主軸轉(zhuǎn)速不能太高，一般N×P≤3000，N為主軸轉(zhuǎn)速（rpm）,P為公制螺紋導程(mm)。</p><p><b>　?。?） 延時或暫停</b></p><

75、;p>　　G04 X，X為暫停秒數(shù)，該指令一般用于切槽，可保持槽底光滑。</p><p><b>　　（8）主軸轉(zhuǎn)速設定</b></p><p>　　M03（04） S 該指令用于主軸順時針或逆時針轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速為S，其單位為m/min (用G96指定)或r/min(用G97指定)。M05表示主軸停止。</p><p><b>

76、;　?。?）程序結(jié)束</b></p><p>　　M02（在此處結(jié)束）或M30（結(jié)束后返回程序首句）。</p><p><b>　　7）刀具補償</b></p><p>　　編程時，認為車刀刀尖是一個點，而實際上為了提高刀具壽命和工件表面質(zhì)量，車刀刀尖常磨成一個半徑不大的圓弧，為提高工件的加工精度，編制圓頭刀程序時，需要對刀具半徑進

77、行補償。大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具半徑自動補償功能（G41，G42），這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程。</p><p>　　8）絕對坐標與增量坐標</p><p>　　X 、Z表示絕對坐標，U、W表示相對坐標。</p><p>　　9）公制與英制尺寸設定</p><p>　　公制尺寸設定指令G21，英制尺寸設定指令G20，系統(tǒng)上電后，機床

78、處在G21狀態(tài)。</p><p>　　10）圓弧順逆的判斷</p><p>　　數(shù)控車床是兩坐標的機床，只有X軸和Z軸，應按右手定則的方法將Y軸也加上去來考慮。判斷時讓Y軸的正向指向自己，（即沿Y軸的負方向看去），站在這樣的位置就可正確判斷X-Z平面上圓弧的順逆時針。</p><p><b>　　數(shù)控車床編程實例1</b></p>

79、<p>　　編制圖4-1所示工件的數(shù)控加工程序，要求切斷，1#外圓刀，2#切槽刀，切槽刀寬度4mm，毛坯直徑32mm</p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　1）首先根據(jù)圖紙要求按先主后次的加工原則，確定工藝路線</p><p>　　（1）粗加工外圓與端面。</p><p>　　（2

80、）精加工外圓與端面。</p><p><b>　?。?）切斷。</b></p><p>　　2）選擇刀具,對刀，確定工件原點</p><p>　　根據(jù)加工要求需選用2把刀具，T01號刀車外圓與端面，T02號刀切斷。用碰刀法對刀以確定工件原點，此例中工件原點位于最左面。</p><p><b>　　3）確定切削用

81、量</b></p><p>　?。?）加工外圓與端面，主軸轉(zhuǎn)速 630rpm, 進給速度150mm/min。</p><p>　?。?）切斷，主軸轉(zhuǎn)速 315rpm, 進給速度150mm/min。</p><p><b>　　4）編制加工程序</b></p><p>　　N10 G50 X50 Z150

82、 確定起刀點</p><p>　　N20 M03 S630 主軸正轉(zhuǎn)</p><p>　　N30 T11 選用1號刀，1號刀補</p><p>　　N40 G00 X35 Z57.5 準備加工右端面</p>&l

83、t;p>　　N50 G01 X-1 F150 加工右端面</p><p>　　N60 G00 X32 Z60 準備開始進行外圓循環(huán)</p><p>　　N70 G90 X28 Z20 F150 開始進行外圓循環(huán)</p><p><b>　　N80 X26</

84、b></p><p><b>　　N90 X24</b></p><p><b>　　N100 X22</b></p><p>　　N110 X21 φ20圓先車削至φ2１</p><p>　　N120 G01 X0 Z57.5 F150

85、 結(jié)束外圓循環(huán)并定位至半圓R7.5的起切點</p><p>　　N130 G02 X15 Z50 I0 K-7.5 F150 車削半圓R7.5</p><p>　　N140 G01 X15 Z42 F150 車削φ15圓</p><p>　　N150 X16 倒角起點</p><

86、;p>　　N160 X20 Z40 倒角</p><p>　　N170 Z20 車削φ20圓</p><p>　　N180 G03 X30 Z15 I10 K0 F150 車削圓弧R5</p><p>　　N190 G01 X30 Z2 F150 車削φ30圓&l

87、t;/p><p>　　N200 X26 Z0 倒角</p><p>　　N210 G0 X50 Z150 回起刀點</p><p>　　N220 T10 取消1號刀補</p><p>　　N230 T22

88、 換2號刀</p><p>　　N235 M03 S315</p><p>　　N240 G0 X33 Z-4 定位至切斷點</p><p>　　N250 G01 X-1 F150 切斷</p><p>　　N260 G0 X50 Z150 回起刀點</p&

89、gt;<p>　　N270 T20 取消2號刀補</p><p>　　N280 M05 主軸停止</p><p>　　N290 M02 程序結(jié)束</p><p>　　第三章 數(shù)控車床加工工藝分析</p><

90、p><b>　　3.1零件圖樣分析</b></p><p>　　因為薄壁加工比較困難，尤其是內(nèi)孔的加工，由于在切削過程中，薄壁受切削力的作用，容易產(chǎn)生變形。從而導致出現(xiàn)橢圓或中間小，兩頭大的“腰形”現(xiàn)象。另外薄壁套管由于加工時散熱性差，極易產(chǎn)生熱變形，使尺寸和形位誤差。達不到圖紙要求，需解決的重要問題，是如何減小切削力對工件變形的影響。薄壁零件的加工是車削中比較棘手的問題，原因是薄壁零

91、件剛性差，強度弱，在加工中極容易變形，使零件的形位誤差增大，不易保證零件的加工質(zhì)量。可利用數(shù)控車床高加工精度及高生產(chǎn)效率的特點，并充分地考慮工藝問題對零件加工質(zhì)量的影響，為此對工件的裝夾、刀具幾何參數(shù)、程序的編制等方 面進行試驗，有效地克服薄壁零件加工過程中出現(xiàn)的變形，保證了加工精度,為今后更好的加工薄壁零件提供了好的依據(jù)及借鑒。</p><p>　　無論用什么形式加工零件，首先都必須從查看零件圖開始。由圖看見該

92、薄壁零件加工，容易產(chǎn)生變形，這里不僅裝夾不方便，而且所要加工的部位也那難以加工，需要設計一專用薄壁套管、護軸。</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　3.2工藝分析</b></p><p>　　根據(jù)圖紙?zhí)峁┑募夹g(shù)要求，工件采用無縫鋼管進行加工，內(nèi)孔和外壁的表面粗糙度為Ra1.6，用車削即

93、可達到。但內(nèi)孔的圓柱度為0.03對于薄壁零件來講要求比較高，在批量生產(chǎn)中，工藝路線大致為：</p><p>　　下料—熱處理—車端面—車外圓—車內(nèi)孔—質(zhì)檢</p><p>　　前面所述，薄壁件加工特點得知“內(nèi)孔加工”工序是質(zhì)量控制的關鍵。我們拋開外圓，薄壁套管就內(nèi)孔切削就難保證0.03mm的圓柱，經(jīng)過我們多次加工和實驗，采用刀具新磨法，較好地解決了這一問題材。</p><

94、;p>　　3.3車孔的關鍵技術(shù)</p><p>　　車孔的關鍵技術(shù)是解決內(nèi)孔車刀的剛性和排屑問題。增加內(nèi)孔車刀的剛性，我采取了以下措施：</p><p>　?。?）盡量增加刀柄的截面積，通常內(nèi)孔車刀的刀尖位于刀柄的上面，這樣刀柄的截面積較少，還不到孔截面積的1/4，如圖1</p><p>　　圖3-2

95、 圖3-3</p><p>　　若使內(nèi)孔車刀的刀尖位于刀柄的中心線上，那么刀柄在孔中的截面積可大大地增加，</p><p>　?。?）刀柄伸出長度盡能做到同加工工件長度長5-8mm，以增加車刀刀柄剛性，減小切削過程中的振動。</p><p><b>　　3.4解決排屑問題</b></p><p>　　主要控制切削流

96、出方向，粗車刀要求切屑流向待加工表面（前排屑）為此。采用正刃傾角的內(nèi)孔車刀，</p><p>　　精車時，要求切屑流向向心傾前排屑（孔心排屑）因此磨刀時要注意切削刃的磨削方向，要向前沿傾圓弧的排屑方法，如圖4精車刀合金用YA6,目前的M類型，它的抗彎強度、耐磨、沖擊韌度以及與鋼的抗粘和溫度都較好。</p><p><b>　　圖3-4</b></p>&

97、lt;p>　　刃磨時前角磨以圓以圓弧狀角度10-15°后角根據(jù)加工圓弧離壁0.5-0.8mm（刀具底線順弧度）如圖4.c切削刃角k向為§0.5-1為沿切屑刃圖4B點；修光刃為R1-1.5副后角磨成7-8°為適圖4E內(nèi)刃的A-A點磨成圓向外排屑。</p><p><b>　　3.5加工方法</b></p><p>　　(1)加工前必須

98、要做一件護軸；護軸主要目的：是把車好的薄壁套內(nèi)孔以原尺寸套住，用前后頂尖固定使它在不變形的情況下加工外圓，保持外圓加工質(zhì)量、精度。所以，護軸的加工對加工薄壁套管的工序是關鍵環(huán)節(jié)。</p><p>　　加工護軸毛胚用45﹟碳結(jié)構(gòu)圓鋼；車端面、開兩頭B型頂尖孔，粗車外圓，留余量1mm。經(jīng)熱處理調(diào)質(zhì)定形、再精車留0.2mm余量研磨。重新熱處理碎火表面，硬度HRC50，再經(jīng)外圓磨床磨成如圖5所示，精度達要求，完工后待用。

99、</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　（2)為能使工件一次性加工完畢，毛胚留夾位和切斷余量。</p><p>　?。?）先把毛胚作熱處理調(diào)質(zhì)定形，硬度為HRC28-30（可加工范圍的硬度）。</p><p>　　(4)車刀采用C620，首先把前頂尖放進主軸錐位固定，為防止夾薄壁套時的工件變形

100、，增加一個開環(huán)厚套如圖6</p><p>　　第四章 當前數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展趨勢</p><p>　　4.1是精密加工技術(shù)有所突破</p><p>　　通過機床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術(shù)的應用等，從而提高機床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，從19

101、50年至2000年50年內(nèi)提升100倍。目前，精密數(shù)控機床的重復定位精度可以達到1µm，進入亞微米超精加工時代。 </p><p>　　4.2是技術(shù)集成和技術(shù)復合趨勢明顯</p><p>　　技術(shù)集成和技術(shù)復合是數(shù)控機床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢之一，如工序復合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復合，跨加工類別技術(shù)復合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復

102、合等，目前已由機加工復合發(fā)展到非機加工復合，進而發(fā)展到零件制造和管理信息及應用軟件的兼容，目的在于實現(xiàn)復雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過程集約化管理。技術(shù)集成和復合形成了新一類機床——復合加工機床，并呈現(xiàn)出復合機床多樣性的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)。</p><p><b>　　結(jié) 束 語</b></p><p>　　制定符合中國國情的總體發(fā)展戰(zhàn)略，確立與國際接軌的發(fā)展道路，對21世紀

103、我國數(shù)控技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關重要。本文在對數(shù)控技術(shù)和發(fā)展趨勢的分析，對我國數(shù)控領域存在的問題進行研究的基礎上。對基礎數(shù)控加工工藝的介紹，數(shù)控車床技術(shù)上的指導，對數(shù)控車床再加工零件中的所遇到問題加以解釋。在此基礎上，研究了發(fā)展新型數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控機床整機的具體技術(shù)途徑。</p><p>　　我們衷心希望，我國科技界、產(chǎn)業(yè)界和教育界通力合作，把握好知識經(jīng)濟給我們帶來難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰(zhàn)，為在21實際是

104、我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)走向世界的前列，使我國經(jīng)濟保持強勁的發(fā)展勢頭而共同努力奮斗！</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 張耀宗.機械加工實用手冊編寫組.機械工業(yè)出版社，1997</p><p>　　[2] 李軍.數(shù)控機床參考點的設定間.制造技術(shù)與機床，1994</p><p>　　

105、[3] 許鎮(zhèn)宇.機械零件.北京：高等教育出版社,1983</p><p>　　[4] 孔慶復.計算機輔助設計與制造.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1994</p><p>　　[5] 雷宏，機械工程基礎.哈爾濱：黑龍江出版社2002 </p><p>　　[6] 王中發(fā).實用機械設計。北京：北京理工大學出版社1998 </p><p>　　[