數(shù)控車削編程與操作實例.doc

重慶三峽學院畢業(yè)設計（論文）題目數(shù)控車削編程與操作實例專業(yè)機械設計制造及其自動化年級2006級學生學號200615140159學生姓名李四平指導教師葛衛(wèi)國職稱副教授完成畢業(yè)設計（論文）時間2009年12月目錄第一章緒論1第二章數(shù)控車床的基礎知識22.1數(shù)控車床的構成與工作原理22.2數(shù)控車床的工作過程32.3數(shù)控車床的主要特點4第三章數(shù)控車床程序編制63.1數(shù)控車床的編程基礎63.2數(shù)控編程的工藝基礎113.3數(shù)控車床編程中的數(shù)字計算12第四章數(shù)控車床的操作過程144.1數(shù)控車削工藝性分析144.2數(shù)控車削加工順序214.3數(shù)控車削零件加工基本操作22第五章典型零件的加工應用實例255.1數(shù)控車床加工實例外圓加工255.2數(shù)控車床加工實例-螺紋車削加工275.3數(shù)控車床加工實例-綜合型零件29第六章數(shù)控車削加工應用綜述336.1提高車削集合精度的數(shù)控修正加工336.2數(shù)控加工中G指令的使用技巧346.3應用數(shù)控系統(tǒng)的簡寫補償功能的探討356.4刀具集合參數(shù)對數(shù)控車削加工尺寸精度的影響及應采取的措施35總結37參考文獻38致謝語39翻譯40數(shù)控車削編程與操作實例李四平重慶三峽學院應用技術學院機械設計制造及其自動化專業(yè)2006級重慶萬州404000摘要數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實現(xiàn)設計加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要的作用。在諸如航空工業(yè)、汽車工業(yè)等領域有著大量的應用。由于生產(chǎn)實際的強烈需求，國內(nèi)外都對數(shù)控編程及操作技術進行了廣泛的研究，并取得了豐碩成果。本文主要介紹了數(shù)控車削編程與操作實例的一些基本知識、基本功能、基本方法，數(shù)控車床的加工特點，夾具的使用，加工工藝范圍的確定以及數(shù)控車削工藝分析，數(shù)控車床零件加工基本操作。并且結合實例中具體零件的工藝分析、編程、操作進行較全面的剖析，模擬仿真軟件進行驗證，以探索它們之間的聯(lián)系，讓我們更好地了解、掌握這些知識。關鍵詞：數(shù)控車床編程操作設計模擬仿真2010屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文第1頁共41頁第一章緒論隨著生產(chǎn)和科學技術的飛速發(fā)展，社會對機械產(chǎn)品多樣化的要求日益強烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加，同時隨著汽車工業(yè)和輕工業(yè)消費品的高速增長，機械產(chǎn)品的結構日趨復雜，其精度日趨提高，性能不斷改善，激烈的市場競爭要求產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短。傳統(tǒng)的加工設備和制造方法已難以適應這種多樣化、柔性化、高效和高質(zhì)量復雜零件加工要求。因此就產(chǎn)生了高效率、高精度和高自動化的機械產(chǎn)品生產(chǎn)設備數(shù)控機床。數(shù)控車床是整個數(shù)控系統(tǒng)的基礎，是目前使用最廣泛的數(shù)控機床之一。通過數(shù)控車床的編程與操作可以自動地完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、圓弧或非圓弧曲線輪廓面、螺紋和端面等工序的切削加工。隨著國內(nèi)數(shù)控機床用量的劇增，急需培養(yǎng)一大批各種層次的數(shù)控人才，特別是應用型高級技術人才及能熟練操作數(shù)控設備的技能人才。本課題以數(shù)控零件加工的編程與操作為主要內(nèi)容，重點掌握程序的編制與操作、模擬仿真軟件以及工藝的分析。難點是模擬的零件到實際的車間去加工要滿足工藝和精度的要求，并作出合格的產(chǎn)品。從此典型零件中能讓我們對所學書本知識達到鞏固與加強的目的，對數(shù)控零件的加工有一個全新的認識。李四平：數(shù)控車削編程與操作實例第2頁共40頁第二章數(shù)控車床的基礎知識2.1數(shù)控車床的構成與工作原理2.1.1數(shù)控車床的構成雖然數(shù)控車床種類較多，但一般均由車床主體、數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)三大部分組成。圖2-1-1是數(shù)控車床的基本組成方框圖。圖2-1-11.車床主體除了基本保持普通車床傳統(tǒng)布局形式的部分經(jīng)濟型數(shù)控車床外，目前大部分數(shù)控車床均已通過專門設計并定型生產(chǎn)。車床床身是整個機床的基礎。床身部分最關鍵的部位是導軌，導軌一般要經(jīng)過二次時效、中頻淬火和精密磨削后才能使用。常用的導軌形式有滑動導軌、滾動導軌和直線導軌。導軌是關系到機床精度和穩(wěn)定性的部件。1)主軸與主軸箱（a）主軸數(shù)控車床主軸的回轉精度，直接影響到零件的加工精度；其功率大小、回轉速度影響到加工的效率；其同步運行、自動變速及定向準停等要求，影響到車床的自動化程度。（b）主軸箱具有有級自動調(diào)速功能的數(shù)控車床，其主軸箱內(nèi)的傳動機構已經(jīng)大大簡化；具有無級自動調(diào)速(包括定向準停)的數(shù)控車床，數(shù)控車床的導軌是保證進給運動準確性的重要部件。它在很大程度上影響車床的剛度、精度及低速進給時的平穩(wěn)性，是影響零件加工質(zhì)量的重要因素之一。2）機械傳動機構除了部分主軸箱內(nèi)的齒輪傳動等機構外，數(shù)控車床已在原普通車床傳動鏈的基礎上，作了大幅度的簡化。如取消了掛輪箱、進給箱、溜板箱及其絕大部分傳動機構，而僅保留了縱、橫進給的螺旋傳動機構，并在驅(qū)動電動機至絲杠間增設了(少數(shù)車床未增設)可消除其側隙的齒輪副。（a）螺旋傳動機構數(shù)控車床中的螺旋副，是將驅(qū)動電動機所輸出的旋轉運動轉換成刀架在縱、橫方向上直線運動的運動副。構成螺旋傳動機構的部件，一般為滾珠絲杠副，如圖2-1-2滾珠絲杠副1一螺母2一絲杠3一滾珠4一滾珠循環(huán)裝置2010屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)論文第3頁共41頁圖2-1-2滾珠絲杠副的摩擦阻力小，可消除軸向間隙及預緊，故傳動效率及精度高，運動穩(wěn)定，動作靈敏。但結構較復雜，制造技術要求較高，所以成本也較高。另外，自行調(diào)整其間隙大小時，難度亦較大。(b)齒輪副在較多數(shù)控車床的驅(qū)動機構中，其驅(qū)動電動機與進給絲杠間設置有一個簡單的齒輪箱（架）。齒輪副的主要作用是，保證車床進給運動的脈沖當量符合要求，避免絲杠可能產(chǎn)生的軸向竄動對驅(qū)動電動機的不利影響。3)自動轉動刀架除了車削中心采用隨機換刀(帶刀庫)的自動換刀裝置外，數(shù)控車床一般帶有固定刀位的自動轉位刀架，有的車床還帶有各種形式的雙刀架。4)檢測反饋裝置檢測反饋裝置是數(shù)控車床的重要組成部分，對加工精度、生產(chǎn)效率和自動化程度有很大影響。檢測裝置包括位移檢測裝置和工件尺寸檢測裝置兩大類，其中工件尺寸檢測裝置又分為機內(nèi)尺寸檢測裝置和機外尺寸檢測裝置兩種。工件尺寸檢測裝置僅在少量的高檔數(shù)控車床上配用。5）對刀裝置除了極少數(shù)專用性質(zhì)的數(shù)控車床外，普通數(shù)控車床幾乎都采用了各種形式的自動轉位刀架，以進行多刀車削。這樣，每把刀的刀位點在刀架上安裝的位置，或相對于車床固定原點的位置，都需要對刀、調(diào)整和測量，并以確認，以保證零件的加工質(zhì)量。2.數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)數(shù)控車床與普通車床的主要區(qū)別就在于是否具有數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)這兩大部分。如果說，數(shù)控車床的檢測裝置相當于人的眼睛，那么，數(shù)控裝置相當于人的大腦，伺服系統(tǒng)則相當于人的雙手。這樣，就不難看出這兩大部分在數(shù)控車床中所處的重要位置了。(a)數(shù)控裝置數(shù)控裝置的核心是計算機及其軟件，它在數(shù)控車床中起“指揮”作用：數(shù)控裝置接收由加工程序送來的各種信息，并經(jīng)處理和調(diào)配后，向驅(qū)動機構發(fā)出執(zhí)行命令；在執(zhí)行過程中，其驅(qū)動、檢測等機構同時將有關信息反饋給數(shù)控裝置，以便經(jīng)處理后發(fā)出新的執(zhí)行命令。伺服系統(tǒng)準確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動電路和執(zhí)行元件（如步進電機等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。(b)伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)準確地執(zhí)行數(shù)控裝置發(fā)出的命令，通過驅(qū)動電路和執(zhí)行元件（如步進電機等），完成數(shù)控裝置所要求的各種位移。2.2數(shù)控車床的工作過程數(shù)控車床的工作過程如圖2-2-1所示。李四平：數(shù)控車削編程與操作實例第4頁共40頁圖2-2-1（1）首先根據(jù)零件加工圖樣進行工藝分析，確定加工方案、工藝參數(shù)和位移數(shù)據(jù)。（2）用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單；或用自動編程軟件進行CAD/CAM工作，直接生成零件的加工程序文件。（3）將加工程序的內(nèi)容以代碼形式完整記錄在信息介質(zhì)（如穿孔帶或磁帶）上。（4）通過閱讀機把信息介質(zhì)上的代碼轉變?yōu)殡娦盘?，并輸送給數(shù)控裝置。由手工編寫的程序，可以通過數(shù)控機床的操作面板輸入程序；由編程軟件生成的程序，通過計算機的串行通信接口直接傳輸?shù)綌?shù)控機床的數(shù)控單元（MCU）。（5）數(shù)控裝置將所接受的信號進行一系列處理后，再將處理結果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令。（6）伺服系統(tǒng)接到執(zhí)行的信息指令后，立即驅(qū)動車床進給機構嚴格按照指令的要求進行位移，使車床自動完成相應零件的加工。2.3數(shù)控車床的主要特點2.3.1適應性強當改變加工零件時，數(shù)控車床只需更換零件加工的NC程序，不必用凸輪、靠模、樣板或其它模具等專用工藝裝備，且可采用成組技術的成套夾具。因此，生產(chǎn)準備周期短，有利于機械產(chǎn)品的迅速更新?lián)Q代。所以，數(shù)控機床的適應性非常強。2.3.2適合加工復雜型面的零件由于數(shù)控機床能實現(xiàn)多個坐標的聯(lián)動，所以數(shù)控機床能完成復雜型面的加工，特別是對于可用數(shù)學方程式和坐標點表示的形狀復雜的零件，加工非常方便，加工質(zhì)量穩(wěn)定.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，且數(shù)控機床是根據(jù)數(shù)控程序自動進行加工，可以避免人為的誤差，這就保證了零件加工的一致性好且質(zhì)量穩(wěn)定。2.3.3生產(chǎn)效率高數(shù)控機床上可以采用較大的切削用量，有效地節(jié)省了機動工時。還有自動換速、自動換刀和其他輔助操作