畢業(yè)設(shè)計基于FANUC oiMD系統(tǒng)加工中心的典型零件分析

1、畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計計 題題 目：目：壓印機零件的數(shù)控加工壓印機零件的數(shù)控加工 專專 業(yè)：業(yè)：數(shù)控技術(shù)應(yīng)用數(shù)控技術(shù)應(yīng)用 班班 級：級： 學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師： 20102010 年年 1111 月月 摘摘 要要 此次畢業(yè)設(shè)計基于 fanuc oi-md 系統(tǒng)加工中心的典型零件分析，編程與加工。 數(shù)控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引 起世人矚目，因此數(shù)控技術(shù)成為先進(jìn)制造技術(shù)中的一項核心技術(shù)。通過本次畢業(yè)設(shè)計將對 數(shù)控機床的發(fā)展，現(xiàn)狀和前景進(jìn)行全面的分析。切實的將理論與實踐相結(jié)合，利用加工中 心對壓印機典型零件進(jìn)行加工。并將零件從毛坯到加工

2、成型的過程進(jìn)行分析最終實現(xiàn)各機 構(gòu)間的靈活運作。 本次畢業(yè)設(shè)計主要介紹的是壓印機機構(gòu)的其中兩個典型零件的加工工藝過程及方法， 對其基本結(jié)構(gòu)、加工表面、毛坯材料、整個零件的加工工藝過程、程序的編制等方面著手 分析。通過實例介紹數(shù)控機床加工工件的相關(guān)過程。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：數(shù)控系統(tǒng)， 配合零件，零件結(jié)構(gòu)，加工工藝 目目 錄錄 摘要 第 1 章 緒 論 .1 1.1 什么是數(shù)控機床.1 1.2 數(shù)控機床的發(fā)展概述.1 1.2.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生.1 1.2.2 數(shù)控機床的發(fā)展歷程.2 1.2.3 我國數(shù)控機床的發(fā)展概況.2 1.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展.3 1.3.1 電子元件技術(shù)的發(fā)展.3 1.3.2

3、軟件的應(yīng)用.3 1.3.3 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入.3 1.4 數(shù)控機床的分類特點和適用范圍.4 1.4.1 數(shù)控機床的分類特點.4 1.4.2 數(shù)控機床的適用范圍.7 1.5 課題研究的意義.7 1.6 本課題目前的現(xiàn)狀.8 1.6.1 國內(nèi)形勢.8 1.6.2 國外形勢.8 1.6.3 國內(nèi)與國外發(fā)展差距.9 1.7 課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo).9 1.8 可行性分析.9 1.8.1 理論方面.9 1.8.2 操作方面.10 第 2 章 數(shù)控加工設(shè)備及系統(tǒng) .10 2.1 數(shù)控加工設(shè)備.10 2.1.1 加工中心.10 2.1.2 加工中心構(gòu)成.10 2.1.3 數(shù)控車床.11 2.2 數(shù)控系統(tǒng).12 2

4、.2.1 華中“世紀(jì)星”系統(tǒng).12 2.2.2 fanuc 系統(tǒng) .13 2.3 fanuc-0i系統(tǒng)機床中常用的 g、m 代碼.14 2.3.1 功能字 g 代碼.14 2.3.2 功能字 m 代碼 .15 第 3 章 零件的工藝分析及加工 .17 3.1 零件結(jié)構(gòu)分析.17 3.1.1 壓印機總裝圖.17 3.1.2 零件 1-底座.18 3.1.3 零件 2-立柱.19 3.1.4 零件結(jié)構(gòu)組成分析.20 3.1.5 尺寸公差及保證方法.20 3.1.6 零件重點難點分析.20 3.2 零件的工藝分析.20 3.3 刀具清單.21 3.4 程序編輯.22 3.4.1 零件 1 的加工程序

5、.22 3.4.2 零件 2 的加工程序.24 總 結(jié) .26 參考文獻(xiàn) .27 第第 1 章章 緒緒 論論 1.11.1 什么是數(shù)控機床什么是數(shù)控機床 數(shù)字控制機床(numerical control machine tools)簡稱數(shù)控機床，這是一種將數(shù)字計算 技術(shù)應(yīng)用于機床的控制技術(shù)。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示， 通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作， 按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機床較好地解決了復(fù)雜、精密、 小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現(xiàn)代機床 控制技術(shù)的發(fā)

6、展方向，是一種典型的機電一體化產(chǎn)品。 1.21.2 數(shù)控機床的發(fā)展概述數(shù)控機床的發(fā)展概述 1.2.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生數(shù)控機床的產(chǎn)生 隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，對各種產(chǎn)品的性能、質(zhì) 量、生產(chǎn)率和成本的要求也越來越高。因此，對機械產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)備機床，也相應(yīng)地提 出了高效率、高精度和高自動化的要求。據(jù)統(tǒng)計，單件、小批量零件的生產(chǎn)占整體機械加 工零件的 80左右，相應(yīng)地，生產(chǎn)設(shè)備還要適合產(chǎn)品更新?lián)Q代快、品種多、質(zhì)量和生產(chǎn)率 高、成本低的要求。由于一般采用的通用機床自動化程度不高，基本上是人工操作，難以 提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量。特別是一些由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，只能借助

7、劃線 和樣板用手工操作的方法來加工，或者利用靠模和仿型機床來加工，其加工精度和生產(chǎn)效 率都受到了很大的限制。為了解決這些難題，一種靈活、通用、高精度、高效率的自動化 生產(chǎn)設(shè)備數(shù)控機床就產(chǎn)生了。 最早的利用數(shù)字控制技術(shù)控制機床進(jìn)行機械加工的想法，是為了解決復(fù)雜型面零件加 工，實現(xiàn)其過程的自動化而產(chǎn)生的。在 20 世紀(jì) 40 年代，汽車、飛機和導(dǎo)彈制造工業(yè)發(fā)展 迅速，原來的加工設(shè)備已無法承擔(dān)復(fù)雜型面零件的加工。1984 年，美國密歇根州（state of michigan）的帕森斯（parsons）公司在制造飛機框架及直升機葉片輪廓時，首先提出 了采用電子計算機控制機床來加工樣板曲線的設(shè)想，并利用

8、計算機對葉片輪廓的加工路徑 進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理，提高了加工精度。1952 年，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院（mit）伺服機 構(gòu)研究所合作進(jìn)行研制工作，成功試制了第一臺三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床。經(jīng)過三年的改進(jìn)， 數(shù)控機床于 1955 年進(jìn)入實用化階段，在復(fù)雜曲面的加工方面起到了重要的作用。 1.2.2 數(shù)控機床的發(fā)展歷程數(shù)控機床的發(fā)展歷程 自第一臺數(shù)控機床的誕生的半個多世紀(jì)以來，伴隨著數(shù)控元器件的發(fā)展和計算機技術(shù) 的不斷進(jìn)步，數(shù)控機床總共經(jīng)歷了六代的發(fā)展。 1952 年，美國麻省理工學(xué)院研制出的三坐標(biāo)聯(lián)動、利用脈沖乘法器原理的試驗性數(shù)字 控制系統(tǒng)是數(shù)控機床最早的一代產(chǎn)品。 1959 年，電子行業(yè)研制出晶體管元

9、器件，因而數(shù)控系統(tǒng)中廣泛采用晶體管和印制電路 板技術(shù)，成為晶體管數(shù)控機床，跨入了數(shù)控機床的第二代。 1960 年，小規(guī)模集成電路出現(xiàn)，由于其體積小、功耗低，使數(shù)控系統(tǒng)的可靠性進(jìn)一步 增強，所以被廣泛的應(yīng)用到數(shù)控機床上，這一代的數(shù)控機床被稱為集成電路數(shù)控機床。 在以上三代數(shù)控機床時期，早期計算機的運算速度比較低，這對當(dāng)時的科學(xué)計算和數(shù) 據(jù)處理影響還不大，但不能適應(yīng)機床實時控制的要求，所以人們采用數(shù)字邏輯電路制成一 臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，這被稱為硬件連接數(shù)控（numerical control, nc）。 隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，小型計算機開始取代專用控制的硬件邏輯數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控的 許多功能

10、靠軟件程序?qū)崿F(xiàn)。1970 年，通用小型機算計業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)，其運算速度有 了大幅度的提高，這比邏輯電路專用計算機成本低、可靠性高。于是它被移植過來作為數(shù) 控系統(tǒng)的核心部件，數(shù)控機床從此進(jìn)入了第四代小型計算機數(shù)控（computer numerical control, cnc）階段。 1971 年，美國英特爾公司開發(fā)和使用了微處理器，又稱中央處理單元。1974 年，美國、 日本等國家研制出以微處理器為數(shù)控系統(tǒng)核心的數(shù)控機床。因為微處理器是通用計算機的 核心部件，故仍稱為計算機數(shù)控。20 多年來，微處理器數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床得到了飛速發(fā) 展和廣泛應(yīng)用，這就是第五代數(shù)字控制系統(tǒng)。 到了 1990

11、年，個人計算機（pc 機）的性能已經(jīng)發(fā)展到較成熟的階段，可滿足作為數(shù) 控系統(tǒng)核心部件的要求，而且 pc 機生產(chǎn)批量很大，價格便宜，可靠性高，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn) 入了基于 pc 的階段，這也是第六代數(shù)控系統(tǒng)。 隨著對機械產(chǎn)品性能要求日益提高和適用范圍的擴大以及新材料和新工藝的出現(xiàn)，對 數(shù)控機床也提出了更高的要求。現(xiàn)代數(shù)控機床將綜合應(yīng)用信息技術(shù)、人工智能、控制理論 等領(lǐng)域的最新技術(shù)成就，新一代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)水平會大大提高，數(shù)控機床的發(fā)展也將日新 月異。 1.2.3 我國數(shù)控機床的發(fā)展概況我國數(shù)控機床的發(fā)展概況 我國對數(shù)控機床及數(shù)控技術(shù)的研究和開發(fā)始于 1958 年，一直到 20 世紀(jì) 60 年代中期還

12、處在研制、開發(fā)時期。1965 年，國內(nèi)開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)。20 世紀(jì) 60 年代末至 70 年 代初研制成功立式數(shù)控銑床、cjk-18 數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控非圓齒輪插齒機。從 20 世紀(jì) 70 年代 開始，我國的數(shù)控技術(shù)在車、銑、鏜、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開，數(shù)控加工 中心在上海、北京研制成功。但由于穩(wěn)定性未得到解決，因此沒有得到廣泛推廣。在這一 時期，數(shù)控線切割機床由于結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉，在模具數(shù)控加工中得到了廣 泛應(yīng)用和推廣。20 世紀(jì) 80 年代，我國從日本 fanuc 公司引進(jìn)了部分?jǐn)?shù)控系統(tǒng)和直流伺服 電動機、直流主軸電機技術(shù)，以及從美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家引進(jìn)一些新的技

13、術(shù)，并進(jìn)行了 國產(chǎn)商品化生產(chǎn)，這些數(shù)控系統(tǒng)可靠性高、性能穩(wěn)定、功能齊全，推動了我國數(shù)控機床穩(wěn) 定發(fā)展，使我國的數(shù)控機床在性能和質(zhì)量上產(chǎn)生了一個質(zhì)的飛躍。1995 年以后，我國國產(chǎn) 數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實質(zhì)性進(jìn)步。數(shù)控機床在品種上不斷增多、規(guī)格齊全。許多在技 術(shù)上復(fù)雜的大型數(shù)控機床和重型數(shù)控機床相繼研制出來?，F(xiàn)在，我國已經(jīng)建立了以中、低 檔數(shù)控機床為主的產(chǎn)業(yè)體系。20 世紀(jì) 90 年代開始了高檔數(shù)控機床的研發(fā)和生產(chǎn)，到 2006 年，我國的數(shù)控機床國內(nèi)總產(chǎn)量已達(dá)到 86000 余臺。近幾年，我國機床生產(chǎn)量已連續(xù)多年 居世界第三位，成為真正的機床生產(chǎn)大國。國外企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品，在國內(nèi)企業(yè)中，都能找

14、 到類似的產(chǎn)品，這表明我國的數(shù)控機床生產(chǎn)已經(jīng)初具規(guī)模。但國產(chǎn)數(shù)控機床與國外機床相 比在實現(xiàn)高速、高精上尚存在很大的差距，在實現(xiàn)動作、性能的可靠性和精度的穩(wěn)定性方 面、在智能化制造工藝方面也存在較大差距。我國要想成為數(shù)控機床生產(chǎn)強國還有一段很 長的路要走。 1.31.3 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 1.3.1 電子元件技術(shù)的發(fā)展電子元件技術(shù)的發(fā)展 微電子技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)控技術(shù)起著極大的推動作用。日本 fanuc 公司在 1956 年開 始采用電子管研究 nc，1959 年就采用鍺晶體管組成 nc，1963 年采用硅晶體管研制出 fs220、fs240 等系統(tǒng)，1969 年又采用中小規(guī)模 ic

15、更新了 fs220、fs240 等系統(tǒng)。20 世紀(jì) 70 年代，開始采用 3si 推出了 fs5、fs7、fs3、fs6、fs0、fs18、fs16、fs20、fs21、fs15 等一系列 cnc 系統(tǒng)， 從 4 位的位片機(fs7)到 16 位的 8086(fs6)和 32 位的 80486(fs0)。1996 年，fanuc 采 用最新專用芯片 352pin 的微電子工藝 bga 封裝及采用 mcm 工藝生產(chǎn)的微處理器，推出 了小型化高性能的 i 系列數(shù)控系統(tǒng)，大小只有原有系統(tǒng)的 1/4，大大減小了占用的空間，提 高了系統(tǒng)的性能及可靠性。 1.3.2 軟件的應(yīng)用軟件的應(yīng)用 在 1970 年

16、的芝加哥展覽會上，首次展出了由小型機組成的 cnc 數(shù)控系統(tǒng)。大約在 同時，英特爾公司發(fā)明了微處理器。1974 年，美、日等國相繼研制出以微處理器為核心的 cnc，有時也稱為 mnc。它運用計算機存貯器里的程序完成數(shù)控要求的功能。其全部或 部分控制功能由軟件實現(xiàn)，包括譯碼、刀具補償、速度處理、插補、位置控制等。采用半 導(dǎo)體存貯器存貯零件加工程序，可以代替打孔的零件紙帶程序進(jìn)行加工，這種程序便于顯 示、檢查、修改和編輯，因而可以減少系統(tǒng)的硬件配置，提高系統(tǒng)的可靠性。采用軟件控 制大大增加了系統(tǒng)的柔性，降低了系統(tǒng)的制造成本。 1.3.3 數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入數(shù)控標(biāo)準(zhǔn)的引入 隨著 nc 成為機械自動化加工

17、的重要設(shè)備，在管理和操作之間，都需要有統(tǒng)一的術(shù)語、 技術(shù)要求、符號和圖形，即有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，以便進(jìn)行世界性的技術(shù)交流和貿(mào)易。nc 技術(shù) 的發(fā)展，形成了多個國際通用的標(biāo)準(zhǔn)：即 iso 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織標(biāo)準(zhǔn)、iec 國際電工委員會 標(biāo)準(zhǔn)和 eia 美國電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)等。最早制訂的標(biāo)準(zhǔn)有 nc 機床的坐標(biāo)軸和運動方向、 nc 機床的編碼字符、nc 機床的程序段格式、準(zhǔn)備功能和輔助功能、數(shù)控紙帶的尺寸、數(shù) 控的名詞術(shù)語等。這些標(biāo)準(zhǔn)的建立，對 nc 技術(shù)的發(fā)展起到了規(guī)范和推動作用。最近， iso 基于用戶的需要和對下一個 5 年間信息技術(shù)的預(yù)測，又在醞釀推出新標(biāo)準(zhǔn)“cnc 控制 器的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)”。它把 am

18、t(先進(jìn)制造技術(shù))的內(nèi)容集中在兩個主要的級別和它們之間的連接 上：第一級 cam，為車間和它的生產(chǎn)機械：第二級是上一級，為數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)，由 cad、cap、cae 和 nc 編程系統(tǒng)及相關(guān)的數(shù)據(jù)庫組成。 1.41.4 數(shù)控機床的分類特點和適用范圍數(shù)控機床的分類特點和適用范圍 1.4.1 數(shù)控機床的分類特點數(shù)控機床的分類特點 目前，數(shù)控機床品種已經(jīng)基本齊全，規(guī)格繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計已有 400 多個品種規(guī)格。 可以按照多種原則來進(jìn)行分類。但歸納起來，常見的是以下面 4 種方法來分類的。 1.1.按工藝用途分類按工藝用途分類 （1）一般數(shù)控機床。這類機床和傳統(tǒng)的通用機床種類一樣，有數(shù)控的車、銑、 鏜

19、、鉆、 磨床等等， 而且每一種又有很多品種，例如數(shù)控銑床中就有立銑、臥銑、工具銑、龍門銑 等。這類機床的工藝可能性和通用機床相似，所不同的是它能加工復(fù)雜形狀的零件。 （2）數(shù)控加工中心機床。這類機床是在一般數(shù)控機床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它是在一 般數(shù)控機床上加裝一個刀庫(可容納 10-100 多把刀具)和自動換刀裝置而構(gòu)成的一種帶自動 換刀裝置的數(shù)控機床(又稱多工序數(shù)控機床或鏜銑類加工中心，習(xí)慣上簡稱為加工中心 machining center)，這使數(shù)控機床更進(jìn)一步地向自動化和高效化方向發(fā)展 。 數(shù)控加工中 心機床和一般數(shù)控機床的區(qū)別是:工件經(jīng)一次裝夾后,數(shù)控裝置就能控制機床自動地更換刀 具，

20、連續(xù)地對工件各加工面自動地完成銑 ( 車 ) 、鏜、鉆、鉸及攻絲等多工序加工。這 類機床大多是以鏜銑為主的，主要用來加工箱體零件。它和一般的數(shù)控機床相比具有如下 優(yōu)點： 減少機床臺數(shù), 便于管理，對于多工序的零件只要一臺機床就能完成全部加工，并 可以減少半成品的庫存量； 由于工件只要一次裝夾，因此減少了由于多次安裝造成的定位誤差，可以依靠機床 精度來保證加工質(zhì)量； 工序集中，減少了輔助時間，提高了生產(chǎn)率； 由于零件在一臺機床上一次裝夾就能完成多道工序加工，所以大大減少了專用工夾 具的數(shù)量，進(jìn)一步縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時間。 由于數(shù)控加工中心機床的優(yōu)點很多，深受用戶歡 迎，因此在數(shù)控機床生產(chǎn)中占有很重要

21、的地位。 另外還有一類加工中心，是在車床基礎(chǔ)上 發(fā)展起來的，以軸類零件為主要加工對象。除可進(jìn)行車削、鏜削外，還可以進(jìn)行端面和周 面上任意部位的鉆削、銑削和攻絲加工。這類加工中心也設(shè)有刀庫，可安裝 4-12 把刀具， 習(xí)慣上稱此類機床為車削中心(tc：turning center) 。 圖圖 1-11-1 五軸聯(lián)動的數(shù)控加工五軸聯(lián)動的數(shù)控加工 （3）多坐標(biāo)數(shù)控機床。有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)的數(shù)控機床還是無法加工，如 螺旋槳、飛機曲面零件的加工等，需要三個以上坐標(biāo)的合成運動才能加工出所需形狀。于 是出現(xiàn)了多坐標(biāo)的數(shù)控機床，其特點是數(shù)控裝置控制的軸數(shù)較多，機床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜， 其坐標(biāo)軸數(shù)通常取決

22、于加工零件的工藝要求。現(xiàn)在常用的是 4，5，6 坐標(biāo)的數(shù)控機床。圖 1 為五軸聯(lián)動的數(shù)控加工示意圖。這時，x,y,z 三個坐標(biāo)與轉(zhuǎn)臺的回轉(zhuǎn)、刀具的擺動可以同 時聯(lián)動，以加工機翼等類零件。 2.2. 按數(shù)控機床的運動軌跡分類按數(shù)控機床的運動軌跡分類 按照能夠控制的刀具與工件間相對運動的軌跡，可將數(shù)控機床分為點位控制數(shù)控機床、 點位直線控制數(shù)控機床、輪廓控制數(shù)控機床等?，F(xiàn)分述如下： （1）點位控制數(shù)控機床。 這類機床的數(shù)控裝置只能控制機床移動部件從一個位置 ( 點 ) 精確地移動到另一個位置 ( 點 ) ，即僅控制行程終點的坐標(biāo)值，在移動過程中不進(jìn) 行任何切削加工，至于兩相關(guān)點之間的移動速度及路線

23、則取決于生產(chǎn)率。這類機床主要數(shù) 控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床和數(shù)控測量機等，其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為點位控制裝 置。 （2）點位直線控制數(shù)控機床。 這類機床工作時，不僅要控制兩相關(guān)點之間的位置 (即 距離)，還要控制兩相關(guān)點之間的移動速度和路線(即軌跡)。其路線一般都由和各軸線平行 的直線段組成。這類機床主要有簡易數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床和數(shù)控加工中心等。 （3）輪廓控制數(shù)控機床。這類機床的控制裝置能夠同時對兩個或兩個以上的坐標(biāo)軸進(jìn) 行連續(xù)控制。加工時不僅要控制起點和終點，還要控制整個加工過程中每點的速度和位置， 使機床加工出符合圖紙要求的復(fù)雜形狀的零件。它的輔助功能亦比較齊全。這類機床主要 有數(shù)

24、控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床和電加工機床等。其相應(yīng)的數(shù)控裝置稱之為輪廓控制裝 置(或連續(xù)控制裝置) 。 3 3按伺服系統(tǒng)的控制方式分類按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 數(shù)控機床按照對被控制量有無檢測反饋裝置可以分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。在閉環(huán)系統(tǒng)中， 根據(jù)測量裝置安放的位置又可以將其分為全閉環(huán)和半閉環(huán)兩種。在開環(huán)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還 發(fā)展了一種開環(huán)補償型數(shù)控系統(tǒng)。 1.開環(huán)控制數(shù)控機床。在開環(huán)控制中，機床沒有檢測反饋裝置（見圖 1-2）。 數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。也正是由于信號的單向 流程,它對機床移動部件的實際位置不作檢驗，所以機床加工精度不高，其精度主要取決于 伺服系統(tǒng)的性能

25、。 工作過程是: 輸入的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)控裝置運算分配出指令脈沖,通過伺服 機構(gòu)(伺服元件常為步進(jìn)電機)使被控工作臺移動。 這種機床工作比較穩(wěn)定、反應(yīng)迅速、調(diào) 試方便、維修簡單，但其控制精度受到限制。 它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機床。 圖 1-2 開環(huán)控制系統(tǒng)框圖開環(huán)控制系統(tǒng)框圖 2.閉環(huán)控制數(shù)控機床。由于開環(huán)控制精度達(dá)不到精密機床和大型機床的要求，所以必 須檢測它的實際工作位置，為此，在開環(huán)控制數(shù)控機床上增加檢測反饋裝置，在加工中時 刻檢測機床移動部件的位置，使之和數(shù)控裝置所要求的位置相符合，以期達(dá)到很高的加工 精度。 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖如圖 1-3 所示。 圖中 a 為速度測量元件， c 為位

26、置測量元件。 當(dāng)指令值發(fā)送到位置比較電路時，此時若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺 服電機轉(zhuǎn)動，通過 a 將速度反饋信號送到速度控制電路，通過 c 將工作臺實際位移量反饋 回去，在位置比較電路中與指令值進(jìn)行比較，用比較的差值進(jìn)行控制，直至差值消除時為 止，最終實現(xiàn)工作臺的精確定位。這類機床的優(yōu)點是精度高、速度快，但是調(diào)試和維修比 較復(fù)雜。其關(guān)鍵是系統(tǒng)的穩(wěn)定性，所以在設(shè)計時必須對穩(wěn)定性給予足夠的重視 。 圖 1-3 閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖 (3) 半閉環(huán)控制數(shù)控機床。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的組成如圖 1-4 所示。它是由閉環(huán)和開環(huán) 控制系統(tǒng)的結(jié)合。 圖 1-4 半閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖半閉

27、環(huán)控制系統(tǒng)框圖 4 4 按數(shù)控裝置分類按數(shù)控裝置分類 數(shù)控機床若按其實現(xiàn)數(shù)控邏輯功能控制的數(shù)控裝置來分，有硬線（件）數(shù)控和軟線 （件）數(shù)控兩種。 （1）硬線數(shù)控（稱普通數(shù)控，即 nc）。這類數(shù)控系統(tǒng)的輸入、插補運算、控制等功能 均由集成電路或分立元件等器件實現(xiàn)。一般來說，數(shù)控機床不同，其控制電路也不同，因 此系統(tǒng)的通用性較差，因其全部由硬件組成，所以功能和靈活性也較差。這類系統(tǒng)在 70 年代以前應(yīng)用得比較廣泛。 （2）軟線數(shù)控（又稱計算機數(shù)控或微機數(shù)控，即 cnc 或 mnc）。 這類系統(tǒng)利用中、大 規(guī)模及超大規(guī)模集成電路組成 cnc 裝置，或用微機與專用集成芯片組成，其主要的數(shù)控功 能幾乎全

28、由軟件來實現(xiàn)，對于不同的數(shù)控機床，只須編制不同的軟件就可以實現(xiàn)， 而硬件 幾乎可以通用。因而靈活性和適應(yīng)性強，也便于批量生產(chǎn)，模塊化的軟、硬件，提高了系 統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性。所以，現(xiàn)代數(shù)控機床都采用 cnc 裝置。 1.4.2 數(shù)控機床的適用范圍數(shù)控機床的適用范圍 數(shù)控機床是一種可編程的通用加工設(shè)備，但是因設(shè)備投資費用較高，還不能用數(shù)控機 床完全替代其他類型的設(shè)備，因此，數(shù)控機床的選用有其一定的適用范圍。其中通用機床 多適用于零件結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜、生產(chǎn)批量較小的場合；專用機床適用于生產(chǎn)批量很大的零件； 數(shù)控機床對于形狀復(fù)雜的零件盡管批量小也同樣適用。隨著數(shù)控機床的普及，數(shù)控機床的 適用范圍也愈來愈廣

29、，對一些形狀不太復(fù)雜而重復(fù)工作量很大的零件，如印制電路板的鉆 孔加工等，由于數(shù)控機床生產(chǎn)率高，也已大量使用。 據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，當(dāng)生產(chǎn)批量在 100 件以下，用數(shù)控機床加工具有一定復(fù)雜程度零件 時，加工費用最低，能獲得較高的經(jīng)濟效益。由此可見，數(shù)控機床最適宜加工以下類型的 零件： （1）生產(chǎn)批量小的零件(100 件以下)； （2）需要進(jìn)行多次改型設(shè)計的零件； （3）加工精度要求高、結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件，如箱體類，曲線、曲面類零件； （4）需要精確復(fù)制和尺寸一致性要求高的零件； （5）價值昂貴的零件，這種零件雖然生產(chǎn)量不大，但是如果加工中因出現(xiàn)差錯而報廢， 將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟損失。 1.51.5 課題

30、研究的意義課題研究的意義 在本次畢業(yè)設(shè)計中首先我對數(shù)控技術(shù)又一次有了更新的認(rèn)識和它的發(fā)展史，在它發(fā)展 的時候遇到一些“瓶頸”。自 1952 年，第一臺數(shù)控機床問世，成為世界機械工業(yè)史上一件 劃時代的事件，推動了自動化的發(fā)展。 在做畢業(yè)設(shè)計的同時我個人學(xué)到了許多以前沒有認(rèn)真了解過的知識，這使我將來走上 社會，能更快更好的融入進(jìn)這個數(shù)控行業(yè)的大家庭中。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對在學(xué)校這 4 年多的學(xué)校又進(jìn)行了一次充分的復(fù)習(xí)。在動手能 力方面我能更好的操作機床進(jìn)行對零件的加工，并達(dá)到圖紙上的要求。讓我在將來走上社 會，在自己的崗位上能得心應(yīng)手，發(fā)揮自己的所長。 1.61.6 本課題目前的現(xiàn)狀本課題目前

31、的現(xiàn)狀 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)補習(xí)。它是集傳統(tǒng)的機 械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、光機電技術(shù)于 一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn) 柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控裝備則是以數(shù)控技術(shù)為代表的新 技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動化 的關(guān)鍵基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造業(yè)的靈魂核心，其水平高低和裝備擁有量的多少是衡量一個國家 工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 1.6.1 國內(nèi)形勢國內(nèi)形勢 近年來，我國數(shù)控技術(shù)與裝備的開發(fā)研制，得到了國家和企業(yè)的高度重

32、視，取得了很 大的進(jìn)步，如基于 pc 機的開放式智能化數(shù)控系統(tǒng)。可實施多軸控制，并已具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等 功能。但是，國產(chǎn)數(shù)控技術(shù)在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面尚有諸多不 足。我國數(shù)控技術(shù)起步于 20 世紀(jì) 50 年代末期，經(jīng)歷了初期的封閉式開發(fā)階段，“六五”、 “七五”期間的消化吸收、引進(jìn)技術(shù)階段，“八五”期間建立國產(chǎn)化體系階段，“九五” 期間產(chǎn)業(yè)化階段，現(xiàn)已基本掌握了現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)，建立了數(shù)控開發(fā)、生產(chǎn)基地，培養(yǎng)了一 批數(shù)控專業(yè)人才，初步形成了自己的數(shù)控產(chǎn)業(yè)。目前，較具規(guī)模的企業(yè)有廣州數(shù)控、航天 數(shù)控、華中數(shù)控等，生產(chǎn)了具有中國特色的經(jīng)濟型、普及型數(shù)控系統(tǒng)。經(jīng)半個世紀(jì)的發(fā)展， 產(chǎn)品的

33、性能和可靠性有了較大的提高，逐漸被用戶認(rèn)可，在市場上站穩(wěn)了腳跟。我國現(xiàn)有 數(shù)控機床生產(chǎn)廠家 100 多家，生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品幾千種以上。產(chǎn)品主要分為 3 種類型:經(jīng)濟型、 普及型、高檔型。在第八屆中國國際機床展覽會(北京 cimt2003)上，展出大陸國產(chǎn)機床 700 多臺，在 600 多臺金屬切削機床和近 100 臺金屬成形機床展品中，數(shù)控機床分別占 75% 和 54%。這既體現(xiàn)了中國機床市場的需求趨勢，也反映中國在數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化方面取得的 突破性進(jìn)展。盡管如此，國產(chǎn)數(shù)控機床在機床中的比重還是很低的(中國機床數(shù)控化率不足 50%、日本已經(jīng)達(dá)到 75%、歐美亦達(dá)到 65%)。由此可見，中國數(shù)控產(chǎn)業(yè)還

34、有很大的發(fā)展空間、 廣闊的市場和無限的發(fā)展?jié)摿?。目前，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)用于舊機床改造的多，用于裝備新機 床的少，用于全功能性機床裝備的就更少，使用國外系統(tǒng)裝備國產(chǎn)數(shù)控機床的尚為數(shù)不少。 由此說明，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在用戶心中的地位較國外產(chǎn)品低。我國數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀是:系統(tǒng)的 技術(shù)含量低，產(chǎn)生的附加值少，不具備與進(jìn)口系統(tǒng)進(jìn)行全面抗衡的能力，只在低端市場占 有一席之地，還不能為我國數(shù)控產(chǎn)業(yè)起到支撐的作用，與國外相比，至少還有 20 年的差距。 1.6.2 國外形勢國外形勢 當(dāng)今世界工業(yè)國家數(shù)控機床的擁有量反映了這個國家的經(jīng)濟能力和國防實力。世界各 國信息產(chǎn)業(yè)、生物產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以

35、提高制造能力和水 平，提高對市場的適應(yīng)能力和競爭能力。工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將上數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國 家的戰(zhàn)略物資，不僅大力發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)品，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù) 和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。 1.6.3 國內(nèi)與國外發(fā)展差距國內(nèi)與國外發(fā)展差距 進(jìn)年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域， 尤其是機械制造業(yè)中，普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數(shù)控機械所代替。 目前國外機械設(shè)備的數(shù)控化率已達(dá)到 85%以上，而我國的機械設(shè)備的數(shù)控化率不足 20%。 隨著我國機制行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，我國世界制造業(yè)加工中心地位形成，數(shù)控機床的使用、 維修、維

36、護(hù)人員在全國各工業(yè)城市都非常緊缺。在制造業(yè)，能熟練操作現(xiàn)代化機床的人已 成稀缺，據(jù)統(tǒng)計，目前，我國技術(shù)工人中，高級技工占 3.5%、中級技工 35%、初級工占 60%。而在發(fā)達(dá)國家技術(shù)工人中，高級工占 35%、中級工占 50%、初級工占 15%。這表明， 我們的高級技術(shù)工在未來 510 年內(nèi)仍會有大量的人才缺口。 1.71.7 課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)課題預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 在研究本課題的時我預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)有一下幾點： 1. 理解目前數(shù)控機床國內(nèi)外的形勢和前景 2. 熟悉機床的組成，了解相關(guān)控制系統(tǒng) 3. 按照機械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制出零件圖 4. 深入的對數(shù)控機床的典型零件的加工工藝的分析及加工方法 5. 對

37、在數(shù)控機床上加工的典型零件的夾具、外形、毛坯材料進(jìn)行分析 6. 了解數(shù)控機床的刀具并掌握刀具的選用 7. 熟悉機床的操作流程和加工程序的輸入、存盤、調(diào)用和對各個加工面的測量 8. 掌握格編程指令的意義，編寫正確的加工程序 9. 掌握數(shù)控機床程序的手工編輯和自動生成 10.學(xué)會對加工過程中，各階段所需刀具的半徑補償 11.完成零件的加工成型，保證零件尺寸精度、位置精度和表面粗糙度等達(dá)到圖紙規(guī) 定的要求。 1.81.8 可行性分析可行性分析 通過四年的專業(yè)方面的學(xué)習(xí)，不論在理論課上，還是在實際的操作機床課程上，都有 一定的知識基礎(chǔ)。所選的課題，雖說有些知識不了解，對論文編寫上有點困難。但就是通 過

38、此次的課題研究后，相信一定會學(xué)到很多知識并且掌握。 1.8.1 理論方面理論方面 學(xué)習(xí)的四年時間里，學(xué)校安排了許多專業(yè)的課程。如：機械設(shè)計基礎(chǔ) 機械制造基 礎(chǔ)對機械相關(guān)的傳動機構(gòu)，件的聯(lián)接傳動，軸承等性能進(jìn)行的講解。學(xué)習(xí)了相應(yīng)的聯(lián)接 方式和直齒、斜齒的齒輪的強度等一些的計算。 公差配合與測量技術(shù)的學(xué)習(xí)，了解了國 標(biāo)中的公差等級，孔軸之間的配合系數(shù)和相關(guān)測量工具的使用計算。,機械制圖 caxa 制造工程師了解相關(guān)制圖的要素，基本圖形的描畫規(guī)程及計算機繪圖基本的命 令使用。 機床電氣控制 機械加工工藝基礎(chǔ) 數(shù)控機床 數(shù)控設(shè)備故障診斷與維修 都是對機床內(nèi)部一些要素的分解說明，各系統(tǒng)的相對關(guān)系，了解各

39、不同型號機床的組成和 機床操作基本的方法。制訂零件加工成型的工藝安排。 金屬工藝學(xué)對生產(chǎn)加工中應(yīng)用的 不同材質(zhì)，進(jìn)行詳細(xì)分析，了解不同組織在同一階段的變化情況，掌握合金的組織結(jié)構(gòu)相 圖。 數(shù)控加工工藝與編程講解了西門子，華中，發(fā)那科三個系統(tǒng)的編程方法，各指令代 碼的意義和各系統(tǒng)操作面板的使用說明。掌握基本零件的編程和進(jìn)退刀的加工順序。 1.8.2 操作方面操作方面 目前已能夠獨立的進(jìn)行華中，fanuc 加工中心的程序編制，操作技能到了高級工。 另外能夠獨立的操作華中，三菱，fanuc 系統(tǒng)的加工中心。對 cad、caxa 有一些了解， 目前能制作二維、三維視圖和一些實體造型。在鉗工、電工、普車

40、、數(shù)控車、加工中心的 實踐過程中，已掌握操作規(guī)程，對相應(yīng)的指令代碼的功能使用。加工過程中會出現(xiàn)的問題 也有了相應(yīng)的認(rèn)識。 第第 2 章章 數(shù)控加工設(shè)備及系統(tǒng)數(shù)控加工設(shè)備及系統(tǒng) 2.12.1 數(shù)控加工設(shè)備數(shù)控加工設(shè)備 2.1.1 加工中心加工中心 加工中心（machining center）簡稱 mc，是由機械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工 復(fù)雜形狀工件的高效率自動化機床。加工中心又叫電腦鑼。加工中心備有刀庫，具有自動 換刀功能，是對工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機床。加工中心是高度機電一體化 的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機床按不同工序自動選擇、更換刀具、自動對刀、 自動改變主軸轉(zhuǎn)速、

41、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大 減少了工件裝夾時間、測量和機床調(diào)整等輔助工序時間，對加工形狀比較復(fù)雜，精度要求 較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟效果。 2.1.2 加工中心構(gòu)成加工中心構(gòu)成 加工中心有各種類型，雖然外形結(jié)構(gòu)各異，但總體上是由以下幾大部分組成。 (1)基礎(chǔ)部件。由床身、立柱和工作臺等大件組成，它們是加工中心結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)部件。 這些大件有鑄鐵件，也有焊接的鋼結(jié)構(gòu)件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的 切削負(fù)載，因此必須具備更高的靜動剛度，也是加工中心中質(zhì)量和體積最大的部件。 (2)主軸部件。由主軸箱、主軸電機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸

42、的啟動、停止 等動作和轉(zhuǎn)速均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具進(jìn)行切削。主軸部件是切削加 _的功率輸出部件，是加 t 中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞，對加工中心的性能有很大的 影響。 (3)數(shù)控系統(tǒng)。由 cnc 裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動裝置以及電動機等部分組 成是加工中心執(zhí)行順序控制動作和控制加工過程的中心。 (4)自動換刀裝置(atc)。加工中心與一般數(shù)控機床的顯著區(qū)別是具有對零件進(jìn)行多 1 二序加工的能力，有一套自動換刀裝置。 2.1.3 數(shù)控車床數(shù)控車床 數(shù)控車床又稱為 cnc 車床，即計算機數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面 最廣的一種數(shù)控機床，約占數(shù)控機床總數(shù)的 25

43、%。數(shù)控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、 微電子和信息等多項技術(shù)為一體的機電一體化產(chǎn)品。是機械制造設(shè)備中具有高精度、高效 率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機。 2.22.2 數(shù)控系統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng) 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)字控制系統(tǒng)的簡稱，英文名稱為（numerical control system），根據(jù) 計算機存儲器中存儲的控制程序，執(zhí)行部分或全部數(shù)值控制功能，并配有接口電路和伺服 驅(qū)動裝置的專用計算機系統(tǒng)。通過利用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多 臺機械設(shè)備動作控制，它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和開關(guān)量。 2.2.1 華中華中“世紀(jì)星世紀(jì)星”系統(tǒng)系統(tǒng) （1）主要特點）主要特點

44、開放式、網(wǎng)絡(luò)化已成為當(dāng)今數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢。華中“世紀(jì)星”系列數(shù)控系統(tǒng) 包括世紀(jì)星 hnc-18i、hnc-19i、hnc-21 和 hnc-22 四個系列產(chǎn)品，均采用工業(yè)微機（ipc） 作為硬件平臺的開放式體系結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新技術(shù)路線，充分利用 pc 軟、硬件的豐富資源，通過 軟件技術(shù)的創(chuàng)新，實現(xiàn)數(shù)控技術(shù)的突破，通過工業(yè) pc 的先進(jìn)技術(shù)和低成本保證數(shù)控系統(tǒng)的 高性價比和可靠性。并充分利用通用微機已有軟硬件資源和分享計算機領(lǐng)域的最新成果， 如大容量存儲器、高分辨率彩色顯示器、多媒體信息交換、聯(lián)網(wǎng)通訊等技術(shù)，使數(shù)控系統(tǒng) 可以伴隨 pc 技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展，從而長期保持技術(shù)上的優(yōu)勢。華中“世紀(jì)星”系

45、列數(shù)控系 統(tǒng)以其質(zhì)量好，性價比高，新產(chǎn)品開發(fā)周期短，系統(tǒng)維護(hù)方便，配套能力強，開放性好和 便于用戶二次開發(fā)和集成等優(yōu)點，現(xiàn)已派生出了十多種系列三十多個特種數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品， 廣泛用于車、銑、加工中心、車銑復(fù)合、磨、鍛、齒輪、仿形、激光加工、紡織機械、玻 璃機械、醫(yī)療機械等設(shè)備。滿足用戶對低價格、高性能、簡單、可靠數(shù)控系統(tǒng)的要求。 （2 2）華中數(shù)控系統(tǒng)功能華中數(shù)控系統(tǒng)功能 1 1、顯示功能、顯示功能 實體圖形顯示功能：華中 hnc-21t 系統(tǒng)，可根據(jù)用戶選擇的不同形狀刀具，對用戶 自定義大小的毛坯，進(jìn)行仿真加工。 圖形軌跡顯示功能：可根據(jù)加工程序顯示刀具運行軌跡 正文顯示功能：可顯示當(dāng)前運行程序

46、，幫助操作者更好了解機床的運行狀況。 大字符、坐標(biāo)聯(lián)合顯示功能：可顯示刀具在機床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系下的指令值、 實際值，還可顯示刀具運行各段程序時的剩余值。 其他顯示功能：可顯示當(dāng)前運行程序名；當(dāng)前運行程序行號；工件坐標(biāo)零點的坐標(biāo) 值；刀具實際進(jìn)給速度；實際主軸轉(zhuǎn)速；當(dāng)前刀具號；主軸速度、進(jìn)給速度、快移速度的 修調(diào)率等。 可顯示當(dāng)前編輯程序行的實際行號、列號。 2 2、編輯功能、編輯功能 可實現(xiàn) g 代碼程序（包括高級宏程序）單個字符的編輯，更方便程序的編輯、修改 操作。 除便捷的新建程序、保存程序、刪除程序、程序另存功能外，還可將程序中的部分 內(nèi)容通過快捷鍵進(jìn)行塊定義、拷貝、粘貼（也可粘貼到

47、系統(tǒng)下其他 g 代碼程序中）。 可用分號屏蔽程序段的運行，程序中可顯示注釋。 系統(tǒng)程序存儲量大，系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)配置內(nèi)存 32mb。 具有后臺編輯功能：在加工過程中，可以在后臺進(jìn)行程序編輯。 具有藍(lán)圖編輯功能。 3 3、加工功能、加工功能 小線段高速連續(xù)插補功能（g64 指令）：可高速圓滑擬合小線段程序的軌跡，十分 利于 cam 生成的小線段程序的加工。 斷點保存功能、任意指定行加工的功能、程序跳段功能 2.2.2 fanuc 系統(tǒng)系統(tǒng) （1）主要特點）主要特點 日本 fanuc 公司的數(shù)控系統(tǒng)具有高質(zhì)量、高性能、全功能，適用于各種機床和生產(chǎn)機 械的特點，在市場的占有率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他的數(shù)控系統(tǒng)，主要體現(xiàn)

48、在以下幾個方面。 系統(tǒng)在設(shè)計中大量采用模塊化結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)易于拆裝，各個控制板高度集成，使 可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。 具有很強的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。其工作環(huán)境溫度為 045，相對濕度為 75。 有較完善的保護(hù)措施。fanuc 對自身的系統(tǒng)采用比較好的保護(hù)電路。 fanuc 系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的基本功能和選項功能。對于一般的機 床來說，基本功能完全能滿足使用要求。 提供大量豐富的 pmc 信號和 pmc 功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用戶編 制機床側(cè) pmc 控制程序，而且增加了編程的靈活性。 具有很強的 dnc 功能。系統(tǒng)提供串行 rs232c 傳輸接口

49、，使通用計算機 pc 和機床之 間的數(shù)據(jù)傳輸能方便、可靠地進(jìn)行，從而實現(xiàn)高速的 dnc 操作。 提供豐富的維修報警和診斷功能。fanuc 維修手冊為用戶提供了大量的報警信息， 并且以不同的類別進(jìn)行分類。 （2 2）主要系列）主要系列 高可靠性的 powermate 0 系列：用于控制 2 軸的小型車床，取代步進(jìn)電機的伺服系 統(tǒng)；可配畫面清晰、操作方便，中文顯示的 crtmdi，也可配性能價格比高的 dplmdi。 普及型 cnc 0d 系列：0td 用于車床，0md 用于銑床及小型加工中心，0gcd 用于圓柱磨床，0gsd 用于平面磨床，0pd 用于沖床。 全功能型的 0c 系列：0tc 用于

50、通用車床、自動車床，0mc 用于銑床、鉆床、 加工中心，0gcc 用于內(nèi)、外圓磨床，0gsc 用于平面磨床，0ttc 用于雙刀架 4 軸車 床。 高性能價格比的 0i 系列：整體軟件功能包，高速、高精度加工，并具有網(wǎng)絡(luò)功能。 0imbma 用于加工中心和銑床，4 軸 4 聯(lián)動；0itbta 用于車床，4 軸 2 聯(lián)動，0i mate ma 用于銑床，3 軸 3 聯(lián)動；0imateta 用于車床，2 軸 2 聯(lián)動。 具有網(wǎng)絡(luò)功能的超小型、超薄型 cnc 16i/18i21i 系列：控制單元與 lcd 集成于一 體，具有網(wǎng)絡(luò)功能，超高速串行數(shù)據(jù)通訊。其中 fsl6imb 的插補、位置檢測和伺服控制

51、 以納米為單位。16i 最大可控 8 軸，6 軸聯(lián)動；18i 最大可控 6 軸，4 軸聯(lián)動；21i 最大可 控 4 軸，4 軸聯(lián)動。 除此之外，還有實現(xiàn)機床個性化的 cnc 1618 / 160180 系列。 2.32.3 fanuc-0ifanuc-0i 系統(tǒng)機床中常用的系統(tǒng)機床中常用的 g g、m m 代碼代碼 2.3.1 功能字功能字 g 代碼代碼 準(zhǔn)備功能字是使數(shù)控機床建立起某種加工方式的指令，如插補、刀具補償、固定 循環(huán)等。 g 功能字由地址符 g 和其后的兩位數(shù)字組成，從g00g99 共 100 種功能。 fanuc-oi 的 g 代碼如下表 代 碼功能作用范圍功 能代 碼功能作用

52、范圍功 能 g00點定位g50*刀具偏置 0/- g01直線插補g51*刀具偏置+/0 g02順時針圓弧插補g52*刀具偏置-/0 g03逆時針圓弧插補g53直線偏移注銷 g04*暫停g54直線偏移 x g05*不指定g55直線偏移 y g06拋物線插補g56直線偏移 z g07*不指定g57直線偏移 xy g08*加速g58直線偏移 xz g09*減速g59直線偏移 yz g10-g16*不指定g60準(zhǔn)確定位（精） g17xy 平面選擇g61準(zhǔn)確定位（中） g18zx 平面選擇g62準(zhǔn)確定位（粗） g19yz 平面選擇g63*攻絲 g20-g32*不指定g64-g67*不指定 g33螺紋切削

53、，等螺距g68*刀具偏置，內(nèi)角 g34螺紋切削，增螺距g69*刀具偏置，外角 g35螺紋切削，減螺距g70-g79*不指定 g36-g39*不指定g80固定循環(huán)注銷 g40 刀具補償/刀具偏置 注銷 g81-g89固定循環(huán) g41刀具補償-左g90絕對尺寸 g42刀具補償-右g91增量尺寸 g43*刀具偏置-正g92*預(yù)置寄存 g44*刀具偏置-右g93進(jìn)給率，時間倒數(shù) g45*刀具偏置+/+g94每分鐘進(jìn)給 g46*刀具偏置+/-g95主軸每轉(zhuǎn)進(jìn)給 g47*刀具偏置-/-g96恒線速度 g48*刀具偏置-/+g97每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)（主軸） g49*刀具偏置 0/+g98-g99*不指定 注：*表示

54、如作特殊用途，必須在程序格式中說明 2.3.2 功能字功能字 m 代碼代碼 輔助功能字是用于指定主軸的旋轉(zhuǎn)方向、啟動、停止、冷卻液的開關(guān)，工件或刀 具的夾緊和松開，刀具的更換等功能。輔助功能字由地址符m 和其后的兩位數(shù)字組 成。fanuc-oi 的 m 代碼如下表 代 碼 功能作用范 圍 功 能代 碼 功能作用范 圍 功 能 m00* 程序停止 m36 * 進(jìn)給范圍 1 m01* 計劃結(jié)束 m37 * 進(jìn)給范圍 2 m02* 程序結(jié)束 m38 * 主軸速度范圍 1 m03 主軸順時針轉(zhuǎn)動 m39 * 主軸速度范圍 2 m04 主軸逆時針轉(zhuǎn)動 m40-m45 * 齒輪換檔 m05 主軸停止 m4

55、6-m47 * 不指定 m06* 換刀 m48 * 注銷 m49 m07 2 號冷卻液開 m49 * 進(jìn)給率修正旁路 m08 1 號冷卻液開 m50 * 3 號冷卻液開 m09 冷卻液關(guān) m51 * 4 號冷卻液開 m10 夾緊 m52-m54 * 不指定 m11 松開 m55 * 刀具直線位移，位 置 1 m12* 不指定 m56 * 刀具直線位移，位 置 2 m13 主軸順時針，冷 卻液開 m57-m59 * 不指定 m14 主軸逆時針，冷 卻液開 m60 更換工作 m15* 正運動 m61 工件直線位移，位 置 1 m16* 負(fù)運動 m62 * 工件直線位移，位 置 2 m17-m18*

56、 不指定 m63-m70 * 不指定 m19 主軸定向停止 m71 * 工件角度位移，位 置 1 m20-m29* 永不指定 m72 * 工件角度位移，位 置 2 m30* 紙帶結(jié)束 m73-m89 * 不指定 m31* 互鎖旁路 m90-m99 * 永不指定 m32-m35* 不指定 注：*表示如作特殊用途，必須在程序格式中說明 第第 3 章章 零件的工藝分析及加工零件的工藝分析及加工 3.13.1 零件結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)分析 3.1.1 壓印機總裝圖壓印機總裝圖 本次才畢業(yè)設(shè)計所做的壓印機機構(gòu)共有 11 個零部件和一些國家標(biāo)準(zhǔn)件組成，其三維模 擬圖如圖 3-1 圖圖 3-1 壓印機壓印機 3

57、 三維模型圖三維模型圖 3.1.2 零件零件 1-底座底座 底座是壓印機最重要的機構(gòu)之一它起著將整個壓印機的部件托起的作用主要是由方形 內(nèi)輪廓以及孔組成如其二維工程圖下圖 3-2 所示 圖圖 3-2 件件 1 底座底座 3.1.3 零件零件 2-立柱立柱 立柱在壓印機中主要起著托起一根可以將手輪和杠桿相連接的軸，它主要是由一個通 孔組成其二維工程圖如下圖 3-3 圖圖 3-33-3 件件 2 2 立柱立柱 3.1.4 零件結(jié)構(gòu)組成分析零件結(jié)構(gòu)組成分析 壓印機典型的兩個零件分別為上圖的件 1、件 2。它們屬于平面盤類零件，以銑加工為 主，可用立式加工中心加工。 件 1 和件 2 為方形零件主要由

58、鍵槽和圓孔組成。工件選用材料分別為 185x110x30，87x70x35 的長方體 45 號剛材料。 3.1.5 尺寸公差及保證方法尺寸公差及保證方法 （1）本圖紙的尺寸公差在 1-5 絲左右，這些公差尺寸都可通過機床的精度以及刀具的 補償修改而保證尺寸。 （2）粗糙度及保證方法 在切屑過程中由于刀具和被加工表面間的相對運動軌跡（即刀痕）刀具和被加工表面間 的摩擦，切屑過程中切屑分離時表層金屬材料的塑性變形以及工藝系統(tǒng)的變頻振動等原因。 零件表面會出現(xiàn)許多間距小，凹凸不平的微小的峰谷這種零件被加工表面的微觀幾何形狀 誤差稱為表面粗造度。本圖中 ra1.6 可通過精加工時的 s 和 f 來保證

59、。 3.1.6 零件重點難點分析零件重點難點分析 由圖紙可看出，在利用加工中心加工件 1 和件 2 時，會有許多基點需要通過計算和計算 機繪圖找出。加工件 1 和件 2 時都需要正反面加工，這就需要進(jìn)行二次裝夾，而二次裝夾 則有很大的可能出現(xiàn)零件中的輪廓位置發(fā)生位移如兩孔的同軸度等，這就需要在裝夾時萬 分的小心，以最大限度的降低位移的可能性。 3.23.2 零件的工藝分析零件的工藝分析 這 2 個典型工件為配合件，兩工件配合間隙為 0.05mm。根據(jù)圖樣要求，可將工件 1 和 工件 2 同時加工，圖樣中可以看到輪廓的周邊曲線圓弧和粗糙度值要求都較高，零件的裝 夾采用平口鉗裝夾。將工件坐標(biāo)系 g

60、54 建立在工件上表面、零件的對稱中心處。針對零件 圖樣要求給出加工工序為： 件件 1 1 的加工工序的加工工序 序號序號工序工序工序內(nèi)容工序內(nèi)容加工簡圖加工簡圖設(shè)備設(shè)備 1下料185x110x30鋸 床 2銑虎鉗夾持工件用盤銑刀銑去上表面加工中心 3鉆用 9.8 的鉆頭鉆兩個 10 的孔加工中心 4鉸用 10 的鉸刀鉸兩個 10 的孔將孔加工成型加工中心 5銑用 8 的銑刀銑中間內(nèi)輪廓并加工成型加工中心 6銑用 8 的銑刀銑右下角內(nèi)輪廓并加工成型加工中心 7銑用 12 的銑刀洗 47 和 20 的內(nèi)圓和通孔加工中心 8銑用 12 的銑刀銑正方體四周加工中心 9銑將工件沿 x 軸方向旋轉(zhuǎn) 18