數(shù)控畢業(yè)設計---數(shù)控車床加工工藝分析與程序設計

1、畢業(yè)設計（論文）任 務 書題目名稱：數(shù)控車床加工工藝分析與程序設計目錄1摘要2關鍵詞21引言22數(shù)控機床發(fā)展簡史33數(shù)控車床的特點34數(shù)控車床編程特點35數(shù)控機床應用范圍46數(shù)控機床發(fā)展趨勢57程序編制過程68系統(tǒng)仿真過程實現(xiàn)119結(jié)論1210結(jié)束語1211謝辭1212參考文獻13數(shù)控車床加工工藝分析與程序設計摘要：現(xiàn)代數(shù)控機床是綜合應用了計算機、自動控制自動檢測以及精密機械等高新技術的產(chǎn)物，集成了數(shù)控仿真模塊，可以檢查出代碼的正確性，從而可以提高編程質(zhì)量，減少出錯率，加快編程速度，是典型的機電一體化產(chǎn)品，是完全新型的自動化機床；具有高柔，高精度與高自動化等特點。它的出現(xiàn)以及所帶來的巨大效益，

2、一起了世界各國科技和工業(yè)界的普遍重視。關鍵詞：數(shù)控仿真，機電一體化，自動化機床Abstract：The modern numerical control machine tool is the synthesis has applied the computer, the automatic control automatic detection as well as the precision machinery and so on the high-tech product, integrated the numerical control simulation module, is al

3、lowed to inspect the code the accuracy, thus was allowed to improve the programming quality, reduced the error ratio, sped up the programming speed, was the typical integration of machinery product, was the completely new automated engine bed; Has high is supple, characteristic and so on high accura

4、cy and high automation. Its appearance as well as brings the huge benefit,together the various countries science and technology and the industry generally took.Keywords：Numerical control simulation 、Integration of machinery 、Automatic machine tool.一、 引言隨著科學技術的迅速發(fā)展，機械產(chǎn)品的性能，結(jié)構(gòu)，形狀和材料的不斷的改進，精度不斷提高，生產(chǎn)類型由

5、大批量生產(chǎn)向多品種小批量轉(zhuǎn)化。對零件加工質(zhì)量和精度要求越來越高。由于產(chǎn)品的變化頻繁，目前在一般機械加工中，單件小批量的生產(chǎn)約占了70%以上。數(shù)控技術是現(xiàn)代化加工設備的基礎，又是精密、高效、高可靠性、高柔性加工技術的支撐。發(fā)展先進制造技術，必須以數(shù)控技術為基礎。數(shù)字控制機床簡稱數(shù)控機床（NC)對于形狀復雜、精密、小批量、多品種的零件的加工問題具有適應性強、加工精度高、加工質(zhì)量穩(wěn)定和高生產(chǎn)效率的優(yōu)點。數(shù)控機床是車削加工功能較全的數(shù)控機床。它可以把車削，銑削，螺紋加工，鉆削等集中到一臺設備上，使其具有多種工藝手段。采用數(shù)控車床進行加工可以大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量，保證加工零件的精度，減輕勞動強度，為新產(chǎn)品

6、的研制和改型換代節(jié)省了大量的時間和費用，提高了企業(yè)產(chǎn)品的競爭力。二、數(shù)控機床的發(fā)展簡史1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，這表明人類創(chuàng)造了可增強和部分代替腦力勞動的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)，工業(yè)社會中創(chuàng)造的那些只是增強體力勞動的工具相比有了質(zhì)的飛躍，他為人類進入信息社會奠定了基礎。半個世紀以來，以計算機為主導和核心的信息技術，既通過電視，現(xiàn)代通信等提高了人類生活的質(zhì)量，還促進生產(chǎn)力飛速向前發(fā)展，開創(chuàng)了人類文明史，生產(chǎn)史的新紀元。信息技術的飛速發(fā)展直接導致了知識經(jīng)濟的到來。六年后，即在1952年，計算機技術應用到了機床上。在美國誕生了第一臺數(shù)控機床。計算機及控制技術在機械制造設備中的應用是世紀內(nèi)

7、制造業(yè)發(fā)展的最重大的技術進步。從此，傳統(tǒng)機床產(chǎn)生了質(zhì)的變化。近半個世紀以來，數(shù)控機床經(jīng)歷了兩個階段和六代的發(fā)展。1.數(shù)控(NC)階段(1952-1970年)早期計算機運算速度低，這對當時的科學計算和數(shù)據(jù)處理影響還不大，不能適應機床實時控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺機床專用計算機作為數(shù)控系統(tǒng)，被稱為硬件連接數(shù)控(HARD WIREDNC)，簡稱為數(shù)控(NC)。隨著元器件的發(fā)展，這個階段歷經(jīng)了三代，即1952年第一代 電子管;1959年第二代 晶體管;1965年第三代 小規(guī)模集成電路。    2.計算機數(shù)控(CNC)階段(1970-現(xiàn)在)到1970

8、年，通用小型計算機業(yè)已出現(xiàn)并成批量生產(chǎn)。其運算速度比五，六十年代有了大幅度的提高，這比專門“搭”成的專用計算機成本低，可靠性高。于是將它移植過來作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進入了計算機數(shù)控(CNC)階段。到1971年美國INTEL公司在世界上第一次將計算機的兩個最核心的部件 運算器和控制器，采用大規(guī)模集成電路集成在一塊芯片上，稱之為微處理器(MICROPROCESSOR)，又稱為中央處理單元(簡稱CPU)。到1974年微處理器被應用于數(shù)控系統(tǒng)。這是因為小型計算機功能太強，控制一臺機床能力有富裕，不及采用微處理器經(jīng)濟合理，而且當時的小型機可靠性也不理想。早期的微處理器速度和功能還不夠高，但可以采

9、用多處理器結(jié)構(gòu)來解決。由于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。到了1990年，PC機(個人計算機，國內(nèi)習稱微機)的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(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)從此進入了基于PC的時代?？傊嬎銠C數(shù)控階段也經(jīng)歷了三代。即1970年第四代一一小型計算機;1974年第五代 微處理器;1990年第六代 基于PC(國外稱為PC-BASED).數(shù)控系統(tǒng)近五十年來經(jīng)歷了兩個階段六代的發(fā)展，只是發(fā)展到了第五代以后，才從根本上解決了可靠性低，價格極為昂貴，應用很不方便等極為關鍵的問題。因此，即使在工業(yè)發(fā)達的國家，數(shù)控系統(tǒng)大規(guī)模

10、地得到應用和普及，是在七十年代末八十年代初以后的事情，也即數(shù)控技術經(jīng)過了近三十年的發(fā)展才走向普及應用的。國外早己改稱為計算機數(shù)控(即CNC)，而我國仍習稱數(shù)控(NC)。所以我們?nèi)粘Ｖv的“數(shù)控”實質(zhì)上已是指“計算機數(shù)控”了。三、數(shù)控車床的特點1.數(shù)控車床的優(yōu)點(1)提高了加工精度和同一批關鍵尺寸的重復精度，保證了加工質(zhì)量的穩(wěn)定性。(2)具有澆灌的生產(chǎn)效率。與普通車床相比，生產(chǎn)效率大致可提高2-3倍。(3)增加了設備的柔性，可以適應不同品種、規(guī)格和尺寸以及批量的工件加工。(4)操作人員的勞動強度大為減輕。(5)具有較高的經(jīng)濟效益。這是因為數(shù)控車床能一機多用，代替多臺普通車床，減少了工序間工件的運輸

11、時間，節(jié)省廠房面積，減少工件夾具數(shù)量和投資。(6)加工普通車床所不能加工的復雜型面。(7)可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。2.數(shù)控車床的不足之處(1)提高了起始階段的投資。(2)增加了電子設備的維修。(3)對操作人員的技術水平要求較高。四、數(shù)控車床編程特點1.在一個程序段中，根據(jù)圖樣上標注的尺寸，可以采用絕對值編程、增量只編程或兩者混合使用。2.由于圖樣尺寸和測量值都是直徑值，故直徑方向用絕對值編程時，以x直徑值表示。用增量值編程時，一徑向?qū)嶋H位移量的二倍值表示。3.為提高工件的尺寸精度，x向的脈沖當量取z向一半。4.由于毛坯常用棒料或鍛料，加工余量較大，所以數(shù)控裝置常用具備不同形式的固定循環(huán)功能，

12、可以進行多次循環(huán)切削。5.編程時,常認為車刀刀尖是一個點,而實際上是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,因此為了提高工件的加工精度,當編制圓頭刀程序時,需要對刀具半徑進行補償,大多數(shù)數(shù)控車床都具有刀具補償功能(G41,G42),這類數(shù)控車床可直接按工件輪廓尺寸編程.對不具備刀具自動補償功能的數(shù)控車床,編程時需計算補償量。6.許多數(shù)控車床用xz表示絕對坐標指令,用uw表示增量坐標指令,而不用G90,G91指令。7.第三坐標指令I,K在不同的程序段中作用也不相同。I,K在圓弧切削時表示圓心對圓弧的起點的坐標位置。而在有自動循環(huán)指令的程序中，I,K坐標則用來表示每次循環(huán)

13、的進刀量。8.根據(jù)刀架所在位置，有的機床左手坐標系，有的機床采用的是右手坐標系，當采用左手坐標系時，順時針方向車削圓弧用G03，而逆時針方向用G02。五、數(shù)控機床的應用范圍1.適宜數(shù)控車床加工的范圍 （1）能加工輪廓形狀特別復雜或難以控制尺寸的零件。 （2）能加工超精零件。 （3）能加工普通車床不能（或不便）加工的多種零件。（4）能加工經(jīng)一次裝夾定位后，需進行多道工序加工的零件。 （5）一臺數(shù)控機床可同時加工兩個或多個相同的零件，也可同時加工多工序的不同零件。（6）數(shù)控車床加工的自動化程度很高。（7）數(shù)控車床上加工零件，能明顯縮短加工的準備時間，降低生產(chǎn)費用。 （8）采用數(shù)控車床加工，能有效減

14、少加工中的輔助時間，較大的提高生產(chǎn)效率。 （9）數(shù)控車床加工能修改加工程序，給新產(chǎn)品的開發(fā)，原產(chǎn)品的改進與改型提供了方便。2.不適宜數(shù)控車床加工的范圍（1）加工輪廓簡單，精度要求低或生產(chǎn)批量又特別大的零件。（2）裝夾困難或必須依靠人工找正，定位才能保證其加工精度的零件。（3）加工余量特別大或材質(zhì)及余量不均勻的坯件。（4）加工中，刀具的質(zhì)量（主要是耐用度）特別差時。六、數(shù)控機床的發(fā)展趨勢數(shù)控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，它對國計民生的一些重要行業(yè)(IT、汽車、輕工、醫(yī)療等)的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行

15、業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。當前數(shù)控車床呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢。1.高速、高精密化高速、精密是機床發(fā)展永恒的目標。隨著科學技術突飛猛進的發(fā)展，機電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個復雜多變市場的需求，當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功今日焦點。2.高可靠性數(shù)控機床的可靠性是數(shù)控機床產(chǎn)品質(zhì)量的一項關鍵性指標。數(shù)控機床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關鍵取決于其可靠性的高低。3.數(shù)控車床設計CAD化、結(jié)構(gòu)設計模塊化隨著計算機應用的普及及軟件技術的發(fā)展，CAD技術

16、得到了廣泛發(fā)展。CAD不僅可以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，更重要的是可以進行設計方案選擇和大件整機的靜、動態(tài)特性分析、計算、預測及優(yōu)化設計，可以對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。在模塊化的基礎上在設計階段就可以看出產(chǎn)品的三維幾何模型和逼真的色彩。采用CAD，還可以大大提高工作效率，提高設計的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設計成本，提高市場競爭能力。4.功能復合化功能復合化的目的是進一步提高機床的生產(chǎn)效率，使用于非加工輔助時間減至最少。通過功能的復合化，可以擴大機床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可以實現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工；或在以銑為主的機床上也可以實

17、現(xiàn)磨削加工。寶雞機床廠已經(jīng)研制成功的CX25Y數(shù)控車銑復合中心，該機床同時具有X、Z軸以及C軸和Y軸。通過C軸和Y軸，可以實現(xiàn)平面銑削和偏孔、槽的加工。該機床還配置有強動力刀架和副主軸。副主軸采用內(nèi)藏式電主軸結(jié)構(gòu)，通過數(shù)控系統(tǒng)可直接實現(xiàn)主、副主軸轉(zhuǎn)速同步。該機床工件一次裝夾即可完成全部加工，極大地提高了效率。5.智能化、網(wǎng)絡化、柔性化和集成化21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)。智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅(qū)動性能及使用連接方面的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定

18、模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控等方面的內(nèi)容，以方便系統(tǒng)的診斷及維修等。數(shù)控機床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(數(shù)控單機、加工中心和數(shù)控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(CIMS、分布式網(wǎng)絡集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應用性和經(jīng)濟性方向發(fā)展。柔性自動化技術是制造業(yè)適應動態(tài)市場需求及產(chǎn)品迅速更新的主要手段，是各國制造業(yè)發(fā)展的主流趨勢，是先進制造領域的基礎技術。其重點是以提高系統(tǒng)的可靠性、實用化為前提，以易于聯(lián)網(wǎng)和集成為目標，注重加強單元技術的開拓和

19、完善。CNC單機向高精度、高速度和高柔性方向發(fā)展。數(shù)控機床及其構(gòu)成柔性制造系統(tǒng)能方便地與CAD、CAM、CAPP及MTS等聯(lián)結(jié)，向信息集成方向發(fā)展。網(wǎng)絡系統(tǒng)向開放、集成和智能化方向發(fā)展。七、程序編制過程 (一)零件圖分析該零件的輪廓由連續(xù)的端面、圓弧面、圓柱面、圓錐面組成。各軸向尺寸要求很高，表面粗糙度亦很高，因而加工時，應先進行粗加工，檢驗余量后進行刀補等調(diào)整再進行精加工。據(jù)鋁合金材料加工的特點，選擇水溶性乳化液作為切削液。(二)刀具選擇及切削用量 刀具號名稱 用途 主軸轉(zhuǎn)速 0101 90偏刀外輪廓粗精加工 800r/min 0201 切斷刀 切斷   

20、60;         450r/min 0303 尖刀  SR6.5粗精車、車螺紋   400r/min  切削深度進給量21.5 8050mm1.5mm       8mm0.3mm      30mm(三)確定加工順序1.夾毛坯伸出長62mm2.自右向左粗精加工外輪廓3.粗車錐面4.車退刀槽5.車螺紋6.車SR6.5圓球7.精車整個工件8.切斷9.量總

21、長檢查全部(四)計算 螺紋切削的計算： 牙底圓直徑=牙頂圓直徑 2倍的螺距（導程）即：df = dh 2p 螺紋切削深度=2倍的螺距（導程）即：dp=2p根據(jù)進刀量和退刀量合理把2p分成若干次切削(五)程序編制%O0001N0010 G50 X100 Z50； 設定工件坐標系N0015 T0101； 選用01號車刀N0020 S800 M03；主軸正轉(zhuǎn)600mm/minN0025 G00 X20 Z5；車刀快速移至X20 Z5定位N0030 G71 X0 I3 K2 L7 F80； 車刀加工90圓錐N0035 G01 X0 Z0 F10；N0040 X8 Z-4；N0045 Z-11；

22、0;                 車刀加工8圓柱N0050 X11.87 Z-24；             加工M12圓柱N0055 X14 Z-31；              &#

23、160;   加工 14圓柱N0060 X16.7 Z-47；                加工 16.7圓柱N0065 X17 Z-53；                  加工 17圓柱N0070 G70 P35 Q65；  

24、0;            精車固定循環(huán)N0075 G00 X100 Z50；              回坐標設定點N0080 G00 X16 Z-27；              車刀快速移至X16，Z-27定位N0085 G

25、01 X12 Z-31；              加工錐面N0090 G00 X18 Z-47；              車刀移至X18，Z-47定位N0095 G01 X12 Z-41；          

26、0;   加工錐面N0100 G00 X100 Z50；              回坐標設定點N0105 M05；       主軸停轉(zhuǎn)N0110 M30；                   &#

27、160;   程序結(jié)束N0010 G50 X100 Z50；              設定工件坐標系N0015 T0202；                     選02號刀N0020 S450 M03；  

28、;                主軸正轉(zhuǎn)450r/mmN0025 G00 X150 Z-24；             車刀快速移至X15，Z-24定位N0030 G01  X11.5 F8；         

29、0;  切削退刀槽N0035 G00 X13 Z-24；N0040 X11 Z-24；N0045 G00 X12.5 Z-24；N0050 G01 X10 Z-24；N0055 G01 X10.5 Z-24；N0060 G00 X12 Z-24；N0065 G01 X10 Z-24；N0070 G00 X100 Z50；              回坐標設定點N0075 M05；     

30、0;                 主軸停轉(zhuǎn)N0080 M30；                       程序結(jié)束N0010 G50 X100 Z50；   

31、60;          設定工件坐標點N0015 T0303；                     選用03號刀N0020 S400 M03；             

32、60;    主軸正轉(zhuǎn)400r/mmN0025 G00 X15 Z-8；               車刀快速移至X15，Z-8定位N0030 G92 X11.6 Z-21；            螺紋車削循環(huán)N0035 X11.3；N0040 X11.1；N0045 X10.8；N0050 X10.8；N0055 G

33、00 X20 Z-31；              車刀快速移至X20，Z-31定位N0060 G01 X16.7 Z-31；N0065 G02 X12 Z-41；N0070 G00 X100 Z50；              回坐標設定點N0075 M05；                       主軸停轉(zhuǎn)N0080 M30；