數(shù)控機床的加工畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　數(shù)控是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。 </p><p>　　對于現(xiàn)代制造業(yè)，數(shù)控機床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件。而一般的普通機床根本無法滿足這個要求。就連仿形機床和組合機床也解決不了高精度與小批量這個矛盾。因此數(shù)控加工非常適合航空、航天、電力、交通和電子等

2、制造業(yè)的零件加工技術(shù)。 </p><p>　　本文主要講述了數(shù)控機床的加工對象，方法，刀具的選用，加工工藝及其維護，實例說明。機床的故障分析及維修方法。淺析了數(shù)控技術(shù)和裝備的發(fā)展趨勢及對策。</p><p>　　關(guān)鍵詞： 數(shù)控系統(tǒng) 加工精度 機床零點 參考點</p><p>　　硬故障 5軸聯(lián)動</p><p><b>　

3、　目 錄</b></p><p><b>　　第1章1</b></p><p>　　1.1 數(shù)控機床1</p><p>　　1.2 數(shù)控機床的維護4</p><p>　　第2章 數(shù)控加工與數(shù)控系統(tǒng)7</p><p>　　2.1 數(shù)控加工好處7</p&g

4、t;<p>　　2.2 衡量數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)、劣的主要指標(biāo)8</p><p>　　2.3 數(shù)控系統(tǒng)的基本程序9</p><p>　　2.4 CTX400車削中心數(shù)控加工與編程應(yīng)用10</p><p>　　2.5 數(shù)控系統(tǒng)的基本概念17</p><p>　　第3章 數(shù)控機床刀具選用20</p>

5、<p>　　3.1 數(shù)控機床刀具選用20</p><p>　　3.2 數(shù)控加工常用刀具的種類及特點20</p><p>　　3.3 數(shù)控加工刀具的選擇21</p><p>　　3.4 加工過程中切削用量的確定23</p><p>　　第4章 數(shù)控車床編程加工工藝處理25</p><

6、p>　　4.1 數(shù)控編程的概念25</p><p>　　4.2 確定工件的加工部位和具體內(nèi)容27</p><p>　　4.3 確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具27</p><p>　　4.4 確定加工方案28</p><p>　　4.5 確定切削用量與進給量31</p><p>　　第5

7、章 數(shù)控機床的故障分析34</p><p>　　5.1 NC系統(tǒng)故障34</p><p>　　5.1.2 軟故障35</p><p>　　5.2 伺服系統(tǒng)的故障36</p><p>　　5.3 外部故障38</p><p>　　第6章 數(shù)控技術(shù)和裝備發(fā)展趨勢及對策41</p>

8、;<p>　　6.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢41</p><p>　　6.2 基于UG NX的非球面鏡片五軸數(shù)控編程技術(shù)43</p><p>　　6.3 智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢51</p><p>　　6.4 重視新技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立52</p><p>　　6.5 對我國

9、數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估計54</p><p>　　6.6 對我國數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考56</p><p><b>　　參考文獻58</b></p><p>　　第1章 數(shù)控機床的應(yīng)用與維護</p><p>　　1.1 數(shù)控機床</p><p>　　1.1.1

10、 數(shù)控加工的概念</p><p>　　數(shù)控機床的工作原理就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、工件的松開與夾緊、進刀與退刀、開車與停車、自動關(guān)停冷卻液）和步驟以及工件的形狀尺寸用數(shù)字化的代碼表示，通過控制介質(zhì)（如穿孔紙帶或磁盤等）將數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，數(shù)控裝置對輸入的信息進行處理與運算，發(fā)出各種控制信號，控制機床的伺服系統(tǒng)或其他驅(qū)動元件，使機床自動加工出所需要的工件。所以，數(shù)控加工的關(guān)鍵是加工數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)

11、的獲取，即數(shù)控編程。數(shù)控加工一般包括以下幾個內(nèi)容：</p><p>　　(1) 對圖紙進行分析，確定需要數(shù)控加工的部分；</p><p>　　(2) 利用圖形軟件（如CAXA制造工程師）對需要數(shù)控加工的部分造型；</p><p>　　(3) 根據(jù)加工條件，選擇合適的加工參數(shù)，生成加工軌跡（包括粗加工、半精加工、精加工軌跡）；</p><p>

12、　　(4) 軌跡的仿真檢驗；</p><p>　　(5) 生成G代碼；</p><p>　　(6) 傳給機床加工。</p><p>　　1.1.2 數(shù)控機床的特點</p><p>　　(1) 具有高度柔性</p><p>　　在數(shù)控機床上加工零件，主要取決于加工程序，它與普通機床不同，不必制造、更換許多工具、夾具，

13、不需要經(jīng)常調(diào)整機床。因此，數(shù)控機床適用于零件頻繁更換的場合。也就是適合單件、小批生產(chǎn)及新產(chǎn)品的開發(fā)，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，節(jié)省了大量工藝設(shè)備的費用。</p><p><b>　　(2) 加工精度高</b></p><p>　　數(shù)控機床的加工精度，一般可達到0.005～0.1mm，數(shù)控機床是按數(shù)字信號形式控制的，數(shù)控裝置每輸出一個脈沖信號，則機床移動部件移動一個脈沖當(dāng)量（

14、一般為0.001mm），而且機床進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距平均誤差可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床定位精度比較高。</p><p>　　(3) 加工質(zhì)量穩(wěn)定、可靠</p><p>　　加工同一批零件，在同一機床，在相同加工條件下，使用相同刀具和加工程序，刀具的走刀軌跡完全相同，零件的一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。</p><p><b>　　(4) 生產(chǎn)率高

15、</b></p><p>　　數(shù)控機床可有效地減少零件的加工時間和輔助時間，數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速和進給量的范圍大，允許機床進行大切削量的強力切削，數(shù)控機床目前正進入高速加工時代，數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位及高速切削加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時間，提高了生產(chǎn)效率。</p><p>　　(5) 改善勞動條件</p><p>　　數(shù)控機床加工前經(jīng)調(diào)整好

16、后，輸入程序并啟動，機床就能自動連續(xù)的進行加工，直至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯、裝卸零件、刀具準(zhǔn)備、加工狀態(tài)的觀測，零件的檢驗等工作，勞動強度極大降低，機床操作者的勞動趨于智力型工作。另外，機床一般是封閉式加工，即清潔，又安全。</p><p>　　(6) 利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化</p><p>　　數(shù)控機床的加工，可預(yù)先精確估計加工時間，所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理

17、。數(shù)控機床使用數(shù)字信號與標(biāo)準(zhǔn)代碼為控制信息，易于實現(xiàn)加工信息的標(biāo)準(zhǔn)化，目前已與計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）有機地結(jié)合起來，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.1.3 數(shù)控機床使用中應(yīng)注意的事項</p><p>　　使用數(shù)控機床之前，應(yīng)仔細閱讀機床使用說明書以及其他有關(guān)資料，以便正確操作使用機床，并注意以下幾點：</p><p>　　(1

18、) 機床操作、維修人員必須是掌握相應(yīng)機床專業(yè)知識的專業(yè)人員或經(jīng)過技術(shù)培訓(xùn)的人員，且必須按安全操作規(guī)程及安全操作規(guī)定操作機床；</p><p>　　(2) 非專業(yè)人員不得打開電柜門，打開電柜門前必須確認已經(jīng)關(guān)掉了機床總電源開關(guān)。只有專業(yè)維修人員才允許打開電柜門，進行通電檢修；</p><p>　　(3) 除一些供用戶使用并可以改動的參數(shù)外，其它系統(tǒng)參數(shù)、主軸參數(shù)、伺服參數(shù)等，用戶不能私自修改

19、，否則將給操作者帶來設(shè)備、工件、人身等傷害；</p><p>　　(4) 修改參數(shù)后，進行第一次加工時，機床在不裝刀具和工件的情況下用機床鎖住、單程序段等方式進行試運行，確認機床正常后再使用機床；</p><p>　　(5) 機床的PLC程序是機床制造商按機床需要設(shè)計的，不需要修改。不正確的修改，操作機床可能造成機床的損壞，甚至傷害操作者；</p><p>　　(6

20、) 建議機床連續(xù)運行最多24小時，如果連續(xù)運行時間太長會影響電氣系統(tǒng)和部分機械器件的壽命，從而會影響機床的精度；</p><p>　　(7) 機床全部連接器、接頭等，不允許帶電拔、插操作，否則將引起嚴(yán)重的后果。</p><p>　　1.2 數(shù)控機床的維護</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心部件，因此，數(shù)控機床的維護主要是數(shù)控系統(tǒng)的維護。數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過一

21、段較長時間的使用，電子元器件性能要老化甚至損壞，有些機械部件更是如此，為了盡量地延長元器件的壽命和零部件的磨損周期，防止各種故障，特別是惡性事故的發(fā)生，就必須對數(shù)控系統(tǒng)進行日常的維護。概括起來，要注意以下幾個方面。</p><p>　　1.2.1 制訂數(shù)控系統(tǒng)日常維護的規(guī)章制度</p><p>　　根據(jù)各種部件特點，確定各自保養(yǎng)條例。如明文規(guī)定哪些地方需要天天清理（如CNC系統(tǒng)的輸入／

22、輸出單元——光電閱讀機的清潔，檢查機械結(jié)構(gòu)部分是否潤滑良好等），哪些部件要定期檢查或更換（如直流伺服電動機電刷和換向器應(yīng)每月檢查一次）。</p><p>　　1.2.2 應(yīng)盡量少開數(shù)控柜和強電柜的門</p><p>　　因為在機加工車間的空氣中一般都含有油霧、灰塵甚至金屬粉末。一旦它們落在數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的印制線路或電器件上，容易引起元器件間絕緣電阻下降，甚至導(dǎo)致元器件及印制線路的損壞。有的

23、用戶在夏天為了使數(shù)控系統(tǒng)超負荷長期工作，打開數(shù)控柜的門來散熱，這是種絕不可取的方法，最終會導(dǎo)致數(shù)控系統(tǒng)的加速損壞。正確的方法是降低數(shù)控系統(tǒng)的外部環(huán)境溫度。因此，應(yīng)該有一種嚴(yán)格的規(guī)定，除非進行必要的調(diào)整和維修，不允許隨便開啟柜門，更不允許在使用時敞開柜門。</p><p>　　1.2.3 定時清掃數(shù)控柜的散熱通風(fēng)系統(tǒng)</p><p>　　應(yīng)每天檢查數(shù)控系統(tǒng)柜上各個冷卻風(fēng)扇工作是否正常，應(yīng)

24、視工作環(huán)境狀況，每半年或每季度檢查一次風(fēng)道過濾器是否有堵塞現(xiàn)象。如果過濾網(wǎng)上灰塵積聚過多，需及時清理，否則將會引起數(shù)控系統(tǒng)柜內(nèi)溫度高（一般不允許超過55℃），造成過熱報警或數(shù)控系統(tǒng)工作不可靠。</p><p>　　1.2.4 經(jīng)常監(jiān)視數(shù)控系統(tǒng)用的電網(wǎng)電壓</p><p>　　FANUC公司生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)，允許電網(wǎng)電壓在額定值的85%～110%的范圍內(nèi)波動。如果超出此范圍，就會造成系統(tǒng)不

25、能正常工作，甚至?xí)饠?shù)控系統(tǒng)內(nèi)部電子部件損壞。</p><p>　　1.2.5 定期更換存儲器用電池</p><p>　　FANUC公司所生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的存儲器有兩種：</p><p>　　(1) 不需電池保持的磁泡存儲器。</p><p>　　(2) 需要用電池保持的CMOS RAM器件，為了在數(shù)控系統(tǒng)不通電期間能保持存儲的內(nèi)容，內(nèi)

26、部設(shè)有可充電電池維持電路，在數(shù)控系統(tǒng)通電時，由+5V電源經(jīng)一個二極管向CMOS RAM供電，并對可充電電池進行充電；當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)切斷電源時，則改為由電池供電來維持CMOS RAM內(nèi)的信息，在一般情況下，即使電池尚未失效，也應(yīng)每年更換一次電池，以便確保系統(tǒng)能正常工作。另外，一定要注意，電池的更換應(yīng)在數(shù)控系統(tǒng)供電狀態(tài)下進行。</p><p>　　1.2.6 數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護</p><p

27、>　　為提高數(shù)控系統(tǒng)的利用率和減少數(shù)控系統(tǒng)的故障，數(shù)控機床應(yīng)滿負荷使用，而不要長期閑置不用，由于某種原因，造成數(shù)控系統(tǒng)長期閑置不用時，為了避免數(shù)控系統(tǒng)損壞，需注意以下兩點：</p><p>　　(1) 要經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，特別是在環(huán)境濕度較大的梅雨季節(jié)更應(yīng)如此，在機床鎖住不動的情況下（即伺服電動機不轉(zhuǎn)時），讓數(shù)控系統(tǒng)空運行。利用電器元件本身的發(fā)熱來驅(qū)散數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)的潮氣，保證電子器件性能穩(wěn)定可靠，實踐證明，

28、在空氣濕度較大的地區(qū)，經(jīng)常通電是降低故障率的一個有效措施。</p><p>　　(2) 數(shù)控機床采用直流進給伺服驅(qū)動和直流主軸伺服驅(qū)動的，應(yīng)將電刷從直流電動機中取出，以免由于化學(xué)腐蝕作用，使換向器表面腐蝕，造成換向性能變壞，甚至使整臺電動機損壞. </p><p>　　第2章 數(shù)控加工與數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　2.1 數(shù)控加工好處 </p>

29、<p>　　數(shù)控是先進制造技術(shù)的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工在現(xiàn)代化生產(chǎn)中顯示出很大的優(yōu)越性。 </p><p>　　對于現(xiàn)代制造業(yè)，數(shù)控機床非常適合那些形狀復(fù)雜、精密和批量小的零件。而一般的普通機床根本無法滿足這個要求。就連仿形機床和組合機床也解決不了高精度與小批量這個矛盾。因此數(shù)控加工非常適合航空、航天、電力、交通和電子等制造業(yè)的零件加工技術(shù)。 </p><p>　　零件加工面臨的

30、一個主要問題是產(chǎn)品的高精度、多樣性和批量小的矛盾。這就要求從機床到數(shù)控都需要柔性。CNC數(shù)控系統(tǒng)由于采用軟件控制，具有了很大的柔性。 </p><p>　　現(xiàn)代的數(shù)控機床其突出的優(yōu)點是可以進行高精度加工和多樣化加工，完全可以取代其他的加工方法。由于數(shù)控機床是按照預(yù)定的程序自動加工，加工過程不需要人工干預(yù)，加工精度還可以通過軟件進行校正及補償，因此可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。特別對于多品種、少批量的零件

31、更是如此。 </p><p>　　另外采用數(shù)控機床可以提高生產(chǎn)率，一般可以提高生產(chǎn)效率2～3倍，對于某些復(fù)雜零件的加工精度，生產(chǎn)率可提高10幾倍，甚至更高。一些數(shù)控機床，具有多工序、自動換刀裝置，因此可以實現(xiàn)一機多用，不但提高了生產(chǎn)效率，也能節(jié)省廠房面積。 </p><p>　　現(xiàn)在在我國市場使用較多的FANUC 0系列數(shù)控系統(tǒng)就是一種高精度、全功能的數(shù)控系統(tǒng)。它具有較好的柔性，非常適合機

32、械零件的加工。 </p><p>　　2.2 衡量數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)、劣的主要指標(biāo)</p><p>　　可靠性 這些指標(biāo)中最重要的是可靠性。可靠性的指標(biāo)一般采用平均無故障時間(MTBF 單位為小時)。有的公司采用故障率(Failure rate 單位為次/月·臺)。數(shù)控機床的無故障時間一般為500h，這就要求數(shù)控系統(tǒng)的無故障時間大于它。現(xiàn)在國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的無故障時間可以達到5,000～

33、10,000 h，甚至更高，國外為10,000h以上。FANUC公司的FS-O系統(tǒng)的故障率為0.008次/月·臺。相當(dāng)于無故障時間為90,000h。 </p><p>　　功能首先要看數(shù)控系統(tǒng)的指令值范圍是否滿足機床的需要。這些指令值范圍包括：最小輸入增量、最小指令增量、最大編程尺寸、最大快移速度、進給率范圍等。數(shù)控機床的分辨率與快速運動的速度以及加工速度范圍的指標(biāo)表示機床的基本要求，也是數(shù)控系統(tǒng)的基本

34、指標(biāo)。這些指標(biāo)與數(shù)控系統(tǒng)的檔次有關(guān)。分辨率表示系統(tǒng)的插補能力，而考慮整個指令范圍時，它還和伺服裝置的指標(biāo)有關(guān)。 </p><p>　　功能主要是否能滿足機床的要求。一般數(shù)控系統(tǒng)具有兩種功能，基本功能和選擇功能。前者是數(shù)控系統(tǒng)具有的功能，后者是用戶選擇時才提供的功能，每增加一個選項就要增加一定的價格。因此，為了提高數(shù)控機床的經(jīng)濟性，對數(shù)控系統(tǒng)的功能一定要根據(jù)需要，仔細選擇。數(shù)控系統(tǒng)的功能與數(shù)控系統(tǒng)的類別有關(guān)，例如，

35、數(shù)控車床與數(shù)控銑床的功能就不一樣，因此，對于不同類別的機床要選擇不同的系統(tǒng)功能。選擇功能時一定要根據(jù)數(shù)控機床的用途而定，不同檔次的系統(tǒng)功能也不同。片面地認為功能越多越好的想法是不對的。在我國的加工車間，一般的數(shù)控機床用途比較專業(yè)化。因此，不必要選具有很多功能的系統(tǒng)，那樣將會增加購買的價格。 </p><p><b>　　經(jīng)濟性。 </b></p><p>　　2.3

36、 數(shù)控系統(tǒng)的基本程序</p><p>　　一般的數(shù)控系統(tǒng)都具有3種基本的插補功能，即定位(G00)、直線插補(G01)、圓弧插補(G02，G03)。把這3種插補的程序稱為基本程序(請見“數(shù)控系統(tǒng)的功能”)。 </p><p>　　G00、 GO1、 G02、 G03三種播補功能的程序舉出實例說明 </p><p>　　例(1)定位插補：其程序為G00 X25.0

37、Y 10.0；它的路徑如圖1。</p><p><b>　　圖1 G00示例</b></p><p>　　例(2)直線插補：其程序為(G91)G01 X200.0 Y100.0 F200.0；它的路徑如</p><p><b>　　圖 2。</b></p><p><b>　　圖2 G01

38、示例</b></p><p>　　例(3)圓弧插補：其程序為(①的圓?。?80°) G02 X60.0 Y20.0 R50.0 F300.0；它的路徑如圖3。 </p><p><b>　　圖3 G02示例</b></p><p>　　例(4)圓弧插補：其程序為(②的圓?。?80°) G02 X60.0 Y20.

39、0 R-50.0 F300.0；它的路徑如圖3。</p><p>　　2.4 CTX400車削中心數(shù)控加工與編程應(yīng)用</p><p>　　2.4.1 CTX400機床主體結(jié)構(gòu) </p><p>　　CTX400車削中心主要由床身、一體化主軸（主軸H）、卡盤夾持/夾緊裝置、Z軸進給驅(qū)動、轉(zhuǎn)塔刀架、X軸進給驅(qū)動、尾架和復(fù)合滑座等部分組成。 </p>

40、<p>　　1. 機床技術(shù)參數(shù) </p><p>　　CTX400E車削中心主軸轉(zhuǎn)速范圍是25～5000 r/min，卡盤直徑為200 mm，C軸轉(zhuǎn)速為100 r/min，分度精度≤0.04°，X向快速移動速度為20 m/min，Z向快速移動速度為24m/min。機床配備12個刀位，刀柄為DIN69880標(biāo)準(zhǔn)30規(guī)格。最多可配備6把動力刀，動力刀最大直徑為Φ13，最高轉(zhuǎn)速為2500 r/min

41、。 </p><p>　　2. 機床的主要特點 </p><p>　　CTX400E車削中心采用四軸三聯(lián)動配置，線性軸X/Y/Z及旋轉(zhuǎn)C軸，C軸繞主軸旋轉(zhuǎn)。機床除具備一般的車削功能外，還具備在零件的端面（G17）和外圓面（G19）上進行銑加工的功能。 </p><p>　　3. 機床的操作界面 </p><p>　　操作界面分為６個菜單，如圖

42、1所示。 MACHINE菜單用于加工中操作者對機床的各種參數(shù)進行設(shè)置；DIN PLUS菜單提供操作者手工編制程序的窗口；PARAMETER 菜單提供操作者對加工中刀具、卡盤、夾具和頂尖等進行定義和更改的窗口；SIMULATION 菜單為仿真窗口，通過這個菜單，可以對加工程序進行驗證；SERVICE提供服務(wù)和維修的快捷方式；TURN PLUS 為自動編程模塊。 </p><p>　　2.4.2 CTX400數(shù)控系

43、統(tǒng)簡介 </p><p>　　CTX400配置HEIDENHAIN CNC PILOT 3190數(shù)控系統(tǒng)，運行在Windows 95環(huán)境之下，采用“人機對話，圖形支持”方式進行工作。 </p><p>　　1. 會話式編程方式 </p><p>　　編程僅需從菜單中選擇輸入加工材質(zhì)、零件毛坯、零件精加工形狀，在刀庫中選擇刀具，設(shè)定粗、精加工參數(shù)等，就可以自動生成刀具

44、路徑。由于不必再直接編寫各軸的控制指令，與普通的CNC相比較，即使沒有編程經(jīng)驗的人員和不能自行確定切削條件的人員都可以在極短的時間內(nèi)完成程序的編制，因而大幅度縮短了加工準(zhǔn)備時間，提高了加工效率。</p><p>　　圖1 CTX400E操作界面</p><p>　　2. 刀具路徑模擬及檢查 </p><p>　　機床通過G17、G18、G19三個視窗對零件加工過程實

45、時顯示。通過刀具路徑檢查可以對加工過程的細節(jié)進行驗證，并對加工中出現(xiàn)的非正常狀況報警、提示，使程序的確認變得簡單化，試切時間大幅度降低。圖2為路徑模擬的三個不同的角度。</p><p>　　圖2 CTX400E仿真加工示意圖</p><p>　　3. 先進的刀具壽命管理 </p><p>　　在刀具庫中，通過對每把刀具的加工負載和加工時間的記錄和模擬，能迅速判斷刀具

46、的磨損，適時提醒加工者更換刀具，對于加工零件的精度保證有積極的作用。 </p><p>　　4. 主軸負荷顯示 </p><p>　　對程序中每把刀具的主軸負荷和旋轉(zhuǎn)速度進行記錄，并顯示在操作面板上，操作人員可根據(jù)主軸負荷情況對切削參數(shù)進行仔細分析，達到優(yōu)化切削參數(shù)的效果。 </p><p>　　5. CNC PILOT3190系統(tǒng)常用G代碼 </p>

47、<p>　　CTX400所配備的數(shù)控系統(tǒng)CNC PILOT3190。 </p><p>　　2.4.3 加工實例 </p><p>　　在車削中心上加工如圖3所示的零件，首先用程序語言段對車、銑加工外形特征進行描述如下： </p><p>　　FERTIGTEIL [ FINISHED PART ] </p><p>　　N21

48、 G0 X0 Z0 </p><p>　　N22 G1 X66.813 </p><p>　　N23 G1 X66.15 Z-19 </p><p>　　N24 G1 X0 </p><p>　　N25 G0 Z0 </p><p>　　N27 STIRT_Y X80 Z0 C0 </p><p&g

49、t;　　N28 G308 P-5 </p><p>　　N29 G170 X3 Y0 </p><p>　　N30 G171 Y-22.804 </p><p>　　N31 G173 X3 Y22.804 R23 </p><p>　　N32 G171 X3 Y0 </p><p><b>　　N33 G30

50、9 </b></p><p>　　STIRT_Y X80 Z0 C180 </p><p>　　N36 G308 P-5 </p><p>　　N37 G170 X3 Y0 </p><p>　　N38 G171 Y-22.804 </p><p>　　N39 G172 X3 Y22.804 R23 <

51、;/p><p>　　N40 G171 X3 Y0 </p><p><b>　　N41 G309</b></p><p>　　圖3 加工零件示意圖</p><p>　　針對描述的零件進行加工，先進行車加工，然后采用動力銑刀（直徑為10）加工零件端面上的兩處凹槽，系統(tǒng)自動生成的G代碼如下： </p><p&

52、gt;　　BEARBEITUNG [ MACHINING ] </p><p>　　N44 G59 Z239.681 </p><p>　　N45 G26 S2000 </p><p>　　N46 G126 S1500 </p><p>　　N48 G14 Q1 </p><p><b>　　N49 T4 &

53、lt;/b></p><p>　　N50 G96 S300 G95 F0.25 M4 M108 </p><p>　　N51 G0 Z2 </p><p>　　N52 G0 X80 </p><p>　　N53 G82 X-0.8 Z0.1 K0.5 </p><p>　　N54 G0 Z0.1 </p&g

54、t;<p>　　N55 G82 X-0.8 Z0 K0.1 G95 F0.15 </p><p>　　N56 G0 X80 </p><p>　　N57 G0 Z100 </p><p>　　N58 M5 M109 </p><p>　　N59 G14 Q1 </p><p>　　N61 G14 Q1 &

55、lt;/p><p><b>　　N62 T4 </b></p><p>　　N63 G26 S1500 </p><p>　　N64 G96 S500 G95 F0.25 M4 </p><p>　　N65 G0 Z2 </p><p>　　N66 G0 X80 M108 </p>&l

56、t;p>　　N67 G810 NS21 NE23 P1 I0.2 K0.1 </p><p>　　N68 G890 NS21 NE23 G95 F0.2 </p><p>　　N69 G0 X100 </p><p>　　N70 G0 Z100 </p><p>　　N71 M5 M109 </p><p>　　

57、N72 G14 Q1　 </p><p>　　N74 G14 Q1 </p><p><b>　　N75 T3 </b></p><p>　　N76 G197 S1000G195 F0.15M103 </p><p><b>　　N77 G17 </b></p><p>&l

58、t;b>　　N78 M12 </b></p><p>　　N79 G00X0 Y0 </p><p>　　N80 G00Z5 </p><p>　　N81 G840 Q1 NS28 NE33 H0 R5.5 P-1 K10 </p><p>　　N82 G840 Q1 NS36 NE41 H0 R5.5 P-1 K10 &l

59、t;/p><p>　　N83 G0 X100 </p><p><b>　　N84 M13 </b></p><p>　　N85 M105 M109 </p><p>　　N86 G14 Q1 </p><p>　　ENDE [ END ]</p><p>　　2.5 數(shù)控

60、系統(tǒng)的基本概念 </p><p>　　2.5.1 機床零點 </p><p>　　由機床制造商規(guī)定的機械原點。 </p><p>　　2.5.2 參考點</p><p>　　所謂“參考點”是沿著坐標(biāo)軸的一個固定點，它可以以機床坐標(biāo)原點為參考基準(zhǔn)。 </p><p>　　2.5.3 返回參考點</p&g

61、t;<p>　　定位到參考點的過程稱為返回參考點。由手動操作返回參考點的過程稱為“手動退回參考點”。而根據(jù)規(guī)定的G代碼自動返回零點的過程稱為“自動返回參考點”。 </p><p>　　圖4為一般手動返回參考點的過程。在坐標(biāo)軸的參考點附近設(shè)定一個減速點。</p><p>　　圖4 手動退回參考點</p><p>　　自動返回參考點由G28指令，在G28的

62、程序段中，存入了指令軸的中間點坐標(biāo)值。G28程序段的指令操作如下：①把指令的軸移向中間點定位(A點向B點)。②從中間點向參考點定位(B點向R點)。③如果不是機床鎖住狀態(tài)，返回參考點燈亮。在向參考點和中間點定位時，各軸用快速度移動。該指令一般用以自動換刀(ATC)。因此，執(zhí)行該指令時需要取消刀具半徑補償和刀具長度補償。 </p><p>　　返回參考點是制訂數(shù)控機床與數(shù)控系統(tǒng)聯(lián)接的參考基準(zhǔn)。因此是非常重要的。 &l

63、t;/p><p>　　2.5.4 G29 指令的意義</p><p>　　圖5 自動退回參考點的過程</p><p>　　G29是從參考點自動返回的指令。它表明指定的軸經(jīng)過中間點向指定的位置定位的過程。通常在G28或G30(返回第2參考點)之后使用。G29操作如圖5中的(4)和(5)；(4)被指定的軸，向G28或G30定義的中間點定位(R點向B點)；(5)從中間點向

64、被指定的點定位(B點向C點)；以快速的速度向中間、指定的點移動。 </p><p>　　第3章 數(shù)控機床刀具選用</p><p>　　3.1 數(shù)控機床刀具選用</p><p>　　數(shù)控刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容，它不僅影響數(shù)控機床的加工效率，而且直接影響加工

65、質(zhì)量。CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，使得在數(shù)控加工中直接利用CAD的設(shè)計數(shù)據(jù)成為可能，特別是DNC系統(tǒng)微機與數(shù)控機床的聯(lián)接，使得設(shè)計、工藝規(guī)劃及編程的整個過程全部在計算機上完成，一般不需要輸出專門的工藝文件。 </p><p>　　目前，許多CAD/CAM軟件包都提供自動編程功能，這些軟件一般是在編程界面中提示工藝規(guī)劃的有關(guān)問題，如，刀具選擇、加工路徑規(guī)劃、切削用量設(shè)定等，編程人員只要設(shè)置了有關(guān)的參數(shù)，就可以自動生成

66、NC程序并傳輸至數(shù)控機床完成加工。 </p><p>　　因此，數(shù)控加工中的刀具選擇和切削用量確定是在人機交互狀態(tài)下完成的，這與普通機床加工形成鮮明的對比，同時也要求編程人員必須掌握刀具選擇和切削用量確定的基本原則，在編程時充分考慮數(shù)控加工的特點，能夠正確選擇刀刃具及切削用量。 </p><p>　　3.2 數(shù)控加工常用刀具的種類及特點 </p><p>　　數(shù)

67、控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機床高速、高效和自動化程度高的特點，一般應(yīng)包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標(biāo)準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為：①整體式；②鑲嵌式，采用焊接或機夾式聯(lián)接，機夾式又可分為不轉(zhuǎn)位和可轉(zhuǎn)位兩種；③特殊型式，如復(fù)合式刀具、減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為 ：①高速鋼刀具；②硬質(zhì)合金刀具；③金剛石刀具；④其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶

68、瓷刀具等。從切削工藝上可分為：①車削刀具，分外圓、內(nèi)孔、螺紋、切割刀具等多種；②鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；③鏜削刀具；④銑削刀具等。為了適應(yīng)數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調(diào)、可換等的要求，近幾年機夾式可轉(zhuǎn)位刀具得到廣泛的應(yīng)用，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的30%～40%，金屬切除量占總數(shù)的80%～90%。 </p><p>　　數(shù)控刀具與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：①剛性好（尤其

69、是粗加工刀具）、精度高、抗振及熱變形?。虎诨Q性好，便于快速換刀；③壽命高，切削性能穩(wěn)定、可靠；④刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時間；⑤刀具應(yīng)能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理。 </p><p>　　3.3 數(shù)控加工刀具的選擇 </p><p>　　刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行的。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、工件材料的性能、加工工

70、序、切削用量以及其它相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 </p><p>　　選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。生產(chǎn)中，平面零件周邊輪廓的加工，常采用立銑刀；銑削平面時，應(yīng)選硬質(zhì)合金刀片銑刀；加工凸臺、凹槽時，選高速鋼立銑刀；加工毛坯表面或粗加工孔時，可選取鑲硬質(zhì)合金刀片的玉

71、米銑刀；對一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。 </p><p>　　在進行自由曲面(模具)加工時，由于球頭刀具的端部切削速度為零，因此，為保證加工精度，切削行距一般采用頂端密距，故球頭常用于曲面的精加工。而平頭刀具在表面加工質(zhì)量和切削效率方面都優(yōu)于球頭刀，因此，只要在保證不過切的前提下，無論是曲面的粗加工還是精加工，都應(yīng)優(yōu)先選擇平頭刀。另外，刀具的耐用度和精度與刀具

72、價格關(guān)系極大，必須引起注意的是，在大多數(shù)情況下，選擇好的刀具雖然增加了刀具成本，但由此帶來的加工質(zhì)量和加工效率的提高，則可以使整個加工成本大大降低。 </p><p>　　在加工中心上，各種刀具分別裝在刀庫上，按程序規(guī)定隨時進行選刀和換刀動作。因此必須采用標(biāo)準(zhǔn)刀柄，以便使鉆、鏜、擴、銑削等工序用的標(biāo)準(zhǔn)刀具迅速、準(zhǔn)確地裝到機床主軸或刀庫上去。編程人員應(yīng)了解機床上所用刀柄的結(jié)構(gòu)尺寸、調(diào)整方法以及調(diào)整范圍，以便在編程時

73、確定刀具的徑向和軸向尺寸。目前我國的加工中心采用TSG工具系統(tǒng)，其刀柄有直柄（3種規(guī)格）和錐柄（4種規(guī)格）2種，共包括16種不同用途的刀柄。 </p><p>　　在經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應(yīng)遵循以下原則：①盡量減少刀具數(shù)量；②一把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進行的所有加工步驟；③粗精加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相

74、同尺寸規(guī)格的刀具；④先銑后鉆 ；⑤先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；⑥在可能的情況下，應(yīng)盡可能利用數(shù)控機床的自動換刀功能，以提高生產(chǎn)效率等。 </p><p>　　3.4 加工過程中切削用量的確定 </p><p>　　合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本

75、。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結(jié)合經(jīng)驗而定。具體要考慮以下幾個因素： </p><p>　?、偾邢魃疃萾。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，這是提高生產(chǎn)率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。②切削寬度L。一般L與刀具直徑d成正比，與切削深度成反比。經(jīng)濟型數(shù)控機床的加工過程中，一般L的取值范圍為：L

76、=（0.6～0.9）d。③切削速度v。提高v也是提高生產(chǎn)率的一個措施，但v與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。隨著v的增大，刀具耐用度急劇下降，故v的選擇主要取決于刀具耐用度。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如用立銑刀銑削合金剛30CrNi2MoVA時，v可采用8m/min左右；而用同樣的立銑刀銑削鋁合金時，v可選200m/min以上。④主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)。主軸轉(zhuǎn)速一般根據(jù)切削速度v來選定。計算公式為：v=∏nd/1000。數(shù)控機

77、床的控制面板上一般備有主軸轉(zhuǎn)速修調(diào)（倍率）開關(guān)，可在加工過程中對主軸轉(zhuǎn)速進行整倍數(shù)調(diào)整。⑤進給速度vF。vF應(yīng)根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vF的增加也可以提高生產(chǎn)效率。加工表面粗糙度要求低時，vF可選擇得大些。在加工過</p><p>　　隨著數(shù)控機床在生產(chǎn)實際中的廣泛應(yīng)用，量化生產(chǎn)線的形成，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關(guān)鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機交互狀態(tài)下即時選

78、擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質(zhì)量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產(chǎn)水平。 </p><p>　　第4章 數(shù)控車床編程加工工藝處理</p><p>　　4.1 數(shù)控編程的概念</p><p>　　在普通機床上加工零件時，一般是由工藝人員按照設(shè)計圖樣事先制訂好零件的

79、加工工藝規(guī)程。在工藝規(guī)程中制訂出零件的加工工序、切削用量、機床的規(guī)格及刀具、夾具等內(nèi)容。操作人員按工藝規(guī)程的各個步驟操作機床，加工出圖樣給定的零件。也就是說零件的加工過程是由人來完成。</p><p>　　在由凸輪控制的自動機床或由仿形機床加工零件時，雖然不需要人對它進行操作，但必須根據(jù)零件的特點及工藝要求，設(shè)計出凸輪的運動曲線或靠模，由凸輪、靠?？刂茩C床運動，最后加工出零件。在這個加工過程中，雖然避免了操作者直

80、接操縱機床，但每一個凸輪機構(gòu)或靠模，只能加工一種零件。當(dāng)改變被加工零件時，就要更換凸輪、靠模。因此，它只能用于大批量、專業(yè)化生產(chǎn)中。</p><p>　　數(shù)控機床和以上兩種機床是不一樣的。它是按照事先編制好的加工程序，自動地對被加工零件進行加工。我們把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)(主軸轉(zhuǎn)數(shù)、進給量、背吃刀量等)以及輔助功能(換刀、主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、切削液開、關(guān)等)，按照數(shù)控機床規(guī)定

81、的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把這程序單中的內(nèi)容記錄在控制介質(zhì)上(如穿孔紙帶、磁帶、磁盤、磁泡存儲器)，然后輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。</p><p>　　這種從零件圖的分析到制成控制介質(zhì)的全部過程叫數(shù)控程序的編制。數(shù)控機床與普通機床加工零件的區(qū)別在于控機床是按照程序自動加工零件，而普通機床要由人來操作，我們只要改變控制機床動作的程序就可以達到加工不同零件的目的。因此，數(shù)控機床特

82、別適用于加工小批量且形狀復(fù)雜要求精度高的零件。</p><p>　　從外觀看，數(shù)控機床都有CRT屏幕，我們可以從屏幕上看到加工各種工藝參數(shù)等內(nèi)容。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，數(shù)控機床沒有變速箱，主運動和進給運動都是由直流或交流無級變速伺服電動機來完成另外，數(shù)控機床一般都有工件測量系統(tǒng)，在加工過程中，可以減工件進行人工測量的次數(shù)。所以數(shù)控機床在各行各業(yè)中的使用將來越普及。</p><p>　　由于數(shù)控機

83、床要按照程序來加工零件，編程人員編制好程序以后，輸入到數(shù)控裝置中來指揮機床工作。程序的輸入是通過控制介質(zhì)來的。具體的方法有多種，如穿孔紙帶、數(shù)據(jù)磁帶、軟磁盤及手動輸入即MDI。</p><p>　　1、穿孔紙帶：它是把數(shù)控程序按一定的規(guī)則制成穿孔紙帶，數(shù)控機床通過紙帶閱讀裝置識別信號，進行控制、運算與輸出，達到對機床的控制。</p><p>　　2、數(shù)據(jù)磁帶：這種方法是將編制好的程序錄制在

84、數(shù)據(jù)磁帶上，在加工零件時，再將程序從數(shù)據(jù)磁帶上讀出來，從而控制機床動作。</p><p>　　3、軟磁盤：編程人員在計算機上使用自動編程軟件進行編程，然后把計算機與數(shù)控機床上的RS—232標(biāo)準(zhǔn)串行接口連接起來，實現(xiàn)計算機與機床之間的通信。這是通過通信方式，把加工指令直接送入數(shù)控系統(tǒng)，指揮機床進行加工，提高了系統(tǒng)的可靠性和信息傳遞效率。</p><p>　　4、MDI：MDI即手動數(shù)據(jù)輸入方

85、式。它是利用數(shù)控機床操作面板上的鍵盤，將編好的程序直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，并可以通過顯示器顯示有關(guān)內(nèi)容。MDI的特點是輸入簡單，檢驗與校核、修改方便，適用于形狀簡單、程序不長的零件。</p><p>　　4.2 確定工件的加工部位和具體內(nèi)容 </p><p>　　確定被加工工件需在本機床上完成的工序內(nèi)容及其與前后工序的聯(lián)系。 </p><p>　　·工件

86、在本工序加工之前的情況。例如鑄件、鍛件或棒料、形狀、尺寸、加工余量等。 </p><p>　　·前道工序已加工部位的形狀、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)孔等。 </p><p>　　·本工序要加工的部位和具體內(nèi)容。 </p><p>　　·為了便于編制工藝及程序，應(yīng)繪制出本工序加工前毛坯圖及本工序加工圖。 </p&g

87、t;<p>　　4.3 確定工件的裝夾方式與設(shè)計夾具 </p><p>　　根據(jù)已確定的工件加工部位、定位基準(zhǔn)和夾緊要求，選用或設(shè)計夾具。數(shù)控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件；軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，因它在生產(chǎn)廠已通過了嚴(yán)格的平衡，具有高轉(zhuǎn)速(極限轉(zhuǎn)速可達4000~6000r/min)、高夾緊力(最大推拉力為2000~8

88、000N)、高精度、調(diào)爪方便、通孔、使用壽命長等優(yōu)點。還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機配制，可獲得理想的夾持精度。通過調(diào)整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。為減少細長軸加工時受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內(nèi)孔時，可采用液壓自動定心中心架，定心精度可達0.03mm。 </p><p>　　4.4 確定加工方案 </p><p>

89、;　　4.4.1 確定加工方案的原則 </p><p>　　加工方案又稱工藝方案，數(shù)控機床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路線等內(nèi)容。 </p><p>　　在數(shù)控機床加工過程中，由于加工對象復(fù)雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變?nèi)f化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應(yīng)該進行具體分析和區(qū)別對待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從

90、而達到質(zhì)量優(yōu)、效率高和成本低的目的。 </p><p>　　制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內(nèi)后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。 </p><p><b>　　a. 先粗后精 </b></p><p>　　為了提高生產(chǎn)效率并保證零件的精加工質(zhì)量，在切削加工時，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時間內(nèi)，將精加工前大量的

91、加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。 </p><p>　　當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，當(dāng)粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。 </p><p>　　在安排可以一刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時，加工刀具的

92、進退刀位置要考慮妥當(dāng)，盡量不要在連續(xù)的輪廓中安排切人和切出或換刀及停頓，以免因切削力突然變化而造成彈性變形，致使光滑連接輪廓上產(chǎn)生表面劃傷、形狀突變或滯留刀痕等疵病。 </p><p><b>　　b. 先近后遠 </b></p><p>　　這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離

93、對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。 </p><p><b>　　c. 先內(nèi)后外 </b></p><p>　　對既要加工內(nèi)表面(內(nèi)型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通常應(yīng)安排先加工內(nèi)型和內(nèi)腔，后加工外表面。這是因為控制內(nèi)表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性

94、相應(yīng)較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。 </p><p>　　d. 走刀路線最短 </p><p>　　確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。 </p><p>　　走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起，直至返回該點并結(jié)束加工

95、程序所經(jīng)過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。 </p><p>　　在保證加工質(zhì)量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節(jié)省整個加工過程的執(zhí)行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構(gòu)滑動部件的磨損等。 </p><p>　　優(yōu)化工藝方案除了依靠大量的實踐經(jīng)驗外，還應(yīng)善于分析，必要時可輔以一些簡單計算。 </p><p>　　

96、上述原則并不是一成不變的，對于某些特殊情況，則需要采取靈活可變的方案。如有的工件就必須先精加工后粗加工，才能保證其加工精度與質(zhì)量。這些都有賴于編程者實際加工經(jīng)驗的不斷積累與學(xué)習(xí)。 </p><p>　　4.4.2 加工路線與加工余量的關(guān)系 </p><p>　　在數(shù)控車床還未達到普及使用的條件下，一般應(yīng)把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。如必須用數(shù)控

97、車床加工時，則要注意程序的靈活安排。安排一些子程序?qū)τ嗔窟^多的部位先作一定的切削加工。 </p><p>　　1) 對大余量毛坯進行階梯切削時的加工路線 </p><p>　　2) 分層切削時刀具的終止位置 </p><p>　　3) 車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速 </p><p>　　數(shù)控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉(zhuǎn)速只要能保證主軸每

98、轉(zhuǎn)一周時，刀具沿主進給軸(多為Z軸)方向位移一個螺距即可，不應(yīng)受到限制。但數(shù)控車床加工螺紋時，會受到以下幾方面的影響： </p><p>　　a) 螺紋加工程序段中指令的螺距(導(dǎo)程)值，相當(dāng)于以進給量(mm/r)表示的進給速度F，如果將機床的主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，其換算后的進給速度(mm/min)則必定大大超過正常值； </p><p>　　b) 刀具在其位移的始/終，都將受到伺服驅(qū)動系統(tǒng)升/

99、降頻率和數(shù)控裝置插補運算速度的約束，由于升/降頻特性滿足不了加工需要等原因，則可能因主進給運動產(chǎn)生出的“超前”和“滯后”而導(dǎo)致部分螺牙的螺距不符合要求； </p><p>　　c) 車削螺紋必須通過主軸的同步運行功能而實現(xiàn)，即車削螺紋需要有主軸脈沖發(fā)生器(編碼器)。當(dāng)其主軸轉(zhuǎn)速選擇過高，通過編碼器發(fā)出的定位脈沖(即主軸每轉(zhuǎn)一周時所發(fā)出的一個基準(zhǔn)脈沖信號)將可能因“過沖”(特別是當(dāng)編碼器的質(zhì)量不穩(wěn)定時)而導(dǎo)致工件螺

100、紋產(chǎn)生亂扣。 </p><p>　　因此，車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)遵循以下幾個原則： </p><p>　　a) 在保證生產(chǎn)效率和正常切削的情況下，宜選擇較低的主軸轉(zhuǎn)速； </p><p>　　b) 當(dāng)螺紋加工程序段中的導(dǎo)入長度d1和切出長度d2(如圖所示)考慮比較充裕，即螺紋進給距離超過圖樣上規(guī)定螺紋的長度較大時，可選擇適當(dāng)高一些的主軸轉(zhuǎn)速； </p>

101、;<p>　　c) 當(dāng)編碼器所規(guī)定的允許工作轉(zhuǎn)速超過機床所規(guī)定主軸的最大轉(zhuǎn)速時，則可選擇盡量高一些的主軸轉(zhuǎn)速； </p><p>　　d) 通常情況下，車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速(n螺)應(yīng)按其機床或數(shù)控系統(tǒng)說明書中規(guī)定的計算式進行確定，其計算式多為： </p><p>　　n螺≤n允/L(r/min) </p><p>　　式中：n允——編碼器允許的最高工作轉(zhuǎn)

102、速(r/min)； </p><p>　　L——工件螺紋的螺距(或?qū)С?，mm)。 </p><p>　　4.5 確定切削用量與進給量 </p><p>　　在編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量。選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。影響切削條件的因素有：機床、工具、刀具及

103、工件的剛性；切削速度、切削深度、切削進給率；工件精度及表面粗糙度；刀具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率；切削液的種類、冷卻方式；工件材料的硬度及熱處理狀況；工件數(shù)量；機床的壽命。 </p><p>　　上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。 </p><p>　　切削速度快慢直接影響切削效率。若切削速度過小，則切削時間會加長，刀具無法發(fā)揮其功能；若切削速度太快，雖然可以縮短切削時間，

104、但是刀具容易產(chǎn)生高熱，影響刀具的壽命。決定切削速度的因素很多，概括起來有： </p><p>　　1) 刀具材料。刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。高速鋼刀具耐高溫切削速度不到50m/min，碳化物刀具耐高溫切削速度可達100m/min以上，陶瓷刀具的耐高溫切削速度可高達1000m/min。 </p><p>　　2) 工件材料。工件材料硬度高低會影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料

105、時切削速度應(yīng)降低，而加工較軟材料時，切削速度可以提高。 </p><p>　　3) 刀具壽命。刀具使用時間(壽命)要求長，則應(yīng)采用較低的切削速度。反之，可采用較高的切削速度。 </p><p>　　4) 切削深度與進刀量。切削深度與進刀量大，切削抗力也大，切削熱會增加，故切削速度應(yīng)降低。 </p><p>　　5) 刀具的形狀。刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度

106、都會影響切削速度的選取。 </p><p>　　6) 冷卻液使用。機床剛性好、精度高可提高切削速度；反之，則需降低切削速度。 </p><p>　　上述影響切削速度的諸因素中，刀具材質(zhì)的影響最為主要。 </p><p>　　切削深度主要受機床剛度的制約，在機床剛度允許的情況下，切削深度應(yīng)盡可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。這樣可以減少

107、走刀次數(shù)。 </p><p>　　主軸轉(zhuǎn)速要根據(jù)機床和刀具允許的切削速度來確定?？梢杂糜嬎惴ɑ虿楸矸▉磉x取。 </p><p>　　進給量f(mm/r)或進給速度F(mm/min)要根據(jù)零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料來選。最大進給速度受機床剛度和進給驅(qū)動及數(shù)控系統(tǒng)的限制。 </p><p>　　編程員在選取切削用量時，一定要根據(jù)機床說明書的要求和刀具耐用

108、度，選擇適合機床特點及刀具最佳耐用度的切削用量。當(dāng)然也可以憑經(jīng)驗，采用類比法去確定切削用量。不管用什么方法選取切削用量，都要保證刀具的耐用度能完成一個零件的加工，或保證刀具耐用度不低于一個工作班次，最小也不能低于半個班次的時間。 </p><p>　　第5章 數(shù)控機床的故障分析</p><p>　　目前，數(shù)控機床的應(yīng)用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產(chǎn)效率高，具有很多的優(yōu)點。但

109、由于技術(shù)越來越先進、復(fù)雜，對維修人員的素質(zhì)要求很高，要求他們具有較深的專業(yè)知識和豐富的維修經(jīng)驗，在數(shù)控機床出現(xiàn)故障才能及時排除。下面結(jié)合一些典型的實例，對數(shù)控機床的故障進行系統(tǒng)分析。</p><p>　　5.1 NC系統(tǒng)故障</p><p>　　5.1.1 硬件故障</p><p>　　有時由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，使機床停機。對于這類故障的診斷，首先必須

110、了解該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，在有條件的情況下利用交換法準(zhǔn)確定位故障點。</p><p>　　例一、一臺采用德國西門子SINUMERIK SYSTEM 3的數(shù)控機床，其PLC采用S5─130W／B，一次發(fā)生故障，通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)，在加工中不起作用，不能更改加工程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過對NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析，我們認為PLC的主板有問題，與另一臺機床的

111、主板對換后，進一步確定為PLC主板的問題。經(jīng)專業(yè)廠家維修，故障被排除。</p><p>　　例二、另一臺機床也是采用SINUMERIK SYSTEM 3數(shù)控系統(tǒng)，其加工程序程序號輸入不進去，自動加工無法進行。經(jīng)確認為NC系統(tǒng)存儲器板出現(xiàn)問題，維修后，故障消除。</p><p>　　例三、一臺采用德國HEIDENHAIN公司TNC 155的數(shù)控銑床，一次發(fā)生故障，工作時系統(tǒng)經(jīng)常死機，停電時經(jīng)

112、常丟失機床參數(shù)和程序。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形，經(jīng)校直固定后，系統(tǒng)恢復(fù)正常，再也沒有出現(xiàn)類似故障。</p><p>　　5.1.2 軟故障</p><p>　　數(shù)控機床有些故障是由于NC系統(tǒng)機床參數(shù)引起的，有時因設(shè)置不當(dāng)，有時因意外使參數(shù)發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調(diào)整好參數(shù)，就會自然消失。還有些故障由于偶然原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復(fù)系統(tǒng)