復(fù)雜軸類配合件加工畢業(yè)設(shè)計(jì)
復(fù)雜軸類配合件加工畢業(yè)設(shè)計(jì),復(fù)雜,繁雜,配合,加工,畢業(yè)設(shè)計(jì)
南通職業(yè)大學(xué)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
課題：
系 科： 機(jī)械工程系
專 業(yè)：
班 級(jí)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
摘 要
數(shù)控車床是目前使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。數(shù)控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉(zhuǎn)體零件。通過數(shù)控加工程序的運(yùn)行，可自動(dòng)完成內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進(jìn)行車槽、鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔等工作。
數(shù)控車床種類較多，但主體結(jié)構(gòu)都是由：車床主體、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)三大部分組成。
數(shù)控機(jī)床的編程方法有手工編程和自動(dòng)編程兩種。手工編程，編制復(fù)雜零件時(shí)，容易出錯(cuò)；而自動(dòng)編程則不會(huì)發(fā)生這種情況。
編程就是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開關(guān)、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。
數(shù)控機(jī)床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數(shù)學(xué)處理、編寫零件程序、程序校驗(yàn)。
機(jī)床夾具的種類很多，按使用機(jī)床類型分類，可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、加工中心夾具和其他夾具等。按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液壓夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具和自?shī)A緊夾具等。
關(guān)鍵詞：數(shù)控，車床，編程，加工。
Abstract
CNC lathe is the most widely used one of the CNC machine tools. CNC lathe machining for the main shaft, plates and other types of rotating parts. NC machining process through the operation can be done automatically and outside the cylinder, cone surface, forming surface, Thread and End of the processes of cutting, and the car bays, drilling and reaming, Reaming work.
CNC lathe more categories, but the main structure are : the main Lathe, CNC equipment, servo system has three major components.
CNC machine tool programming manual methods of programming and automatic program two. Manual programming, the preparation of complex parts, prone to error; And automatic programming will not happen.
Programming is part of the processing sequence processing, tool trajectory size data Process parameters (main movement and feed velocity, cutting depth) and ancillary operations (ATC, spindle rotating direction Coolant switches, tool clamping, loose, etc.) the processing of information, with the words, figures and symbols of code, according to a certain format into processing procedures.
CNC machine tool programming process include : analysis of parts drawings, crafts, math, procedures for the preparation of parts, calibration procedures.
Fixture of many types, by the use of machine type can be divided into fixture lathe, milling machine fixture, drilling fixture. Jig Boring Machine, processing centers and other fixture fixture. Fixture driven by the dynamic source categories can be divided into manual fixture, the fixture pneumatic, hydraulic fixture, electrical fixture, Magnetic clamping fixture and the fixture since.
Key words: CNC, lathe, programming, processing.
目 錄
摘 要 2
Abstract 3
第一章 緒論 6
1.1數(shù)控機(jī)床介紹 6
1.2數(shù)控機(jī)床的分類 9
1.2.1按加工工藝方法分類 9
1.2.2按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類 9
1.2.3按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類 11
1.3宏程序簡(jiǎn)介 13
第二章數(shù)控加工工工藝設(shè)計(jì) 19
2.1數(shù)控車削零件圖工藝分析 19
2.1.1．構(gòu)成零件輪廓的幾何條件 19
2.1.2尺寸精度要求 19
2.1.3．形狀和位置精度的要求 19
2.1.4．表面粗糙度要求 20
2.1.5．材料與熱處理要求 20
2.2加工順序的確定 20
2.3數(shù)控車床對(duì)刀具及刀具座的要求 22
2.3.1．對(duì)刀具的要求 22
2.3.2對(duì)刀座(夾)的要求 23
2.4數(shù)控車床選刀過程 23
2.5數(shù)控加工刀具卡片 25
2.6加工進(jìn)給路線的確定 26
2.6.1加工路線與加工余量的關(guān)系 26
2.6.2刀具的切入、切出 27
2.6.3零件加工過程簡(jiǎn)述 29
2.6.4零件加工工藝卡 30
第三章數(shù)控機(jī)床編程 33
3.1 MDI/CRT窗口 33
3.1.1 YHCNC 執(zhí)行和退出 33
3.1.2MDI/CRT窗口的基本操作 33
3.2數(shù)控加工程序 35
3.3數(shù)控模擬加工 43
第四章 總 結(jié) 45
參考文獻(xiàn) 46
第一章 緒論
1.1數(shù)控機(jī)床介紹
數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。
數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對(duì)象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動(dòng)機(jī)床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車削中心等。
1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出計(jì)算機(jī)控制機(jī)床的設(shè)想。1949年，該公司在美國(guó)麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機(jī)床研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)由大型立式仿形銑床改裝而成的三坐標(biāo)數(shù)控銑床，不久即開始正式生產(chǎn)。
當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件，體積龐大，價(jià)格昂貴，只在航空工業(yè)等少數(shù)有特殊需要的部門用來加工復(fù)雜型面零件；1959年，制成了晶體管元件和印刷電路板，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代，體積縮小，成本有所下降；1960年以后，較為簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的點(diǎn)位控制數(shù)控鉆床，和直線控制數(shù)控銑床得到較快發(fā)展，使數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)各部門逐步獲得推廣。1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱DNC)，又稱群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱CNC),使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。
1974年，研制成功使用微處理器和半導(dǎo)體存貯器的微型計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置(簡(jiǎn)稱MNC)，這是第五代數(shù)控系統(tǒng)。第五代與第三代相比，數(shù)控裝置的功能擴(kuò)大了一倍，而體積則縮小為原來的1/20，價(jià)格降低了3/4，可靠性也得到極大的提高。
80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。
數(shù)控機(jī)床主要由數(shù)控裝置、伺服機(jī)構(gòu)和機(jī)床主體組成。輸入數(shù)控裝置的程序指令記錄在信息載體上，由程序讀入裝置接收，或由數(shù)控裝置的鍵盤直接手動(dòng)輸入。
數(shù)控裝置包括程序讀入裝置和由電子線路組成的輸入部分、運(yùn)算部分、控制部分和輸出部分等。數(shù)控裝置按所能實(shí)現(xiàn)的控制功能分為點(diǎn)位控制、直線控制、連續(xù)軌跡控制三類。
點(diǎn)位控制是只控制刀具或工作臺(tái)從一點(diǎn)移至另一點(diǎn)的準(zhǔn)確定位，然后進(jìn)行定點(diǎn)加工，而點(diǎn)與點(diǎn)之間的路徑不需控制。采用這類控制的有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床和數(shù)控坐標(biāo)鏜床等。
直線控制是除控制直線軌跡的起點(diǎn)和終點(diǎn)的準(zhǔn)確定位外，還要控制在這兩點(diǎn)之間以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行直線切削。采用這類控制的有平面銑削用的數(shù)控銑床，以及階梯軸車削和磨削用的數(shù)控車床和數(shù)控磨床等。
連續(xù)軌跡控制(或稱輪廓控制)能夠連續(xù)控制兩個(gè)或兩個(gè)以上坐標(biāo)方向的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)。為了使刀具按規(guī)定的軌跡加工工件的曲線輪廓，數(shù)控裝置具有插補(bǔ)運(yùn)算的功能，使刀具的運(yùn)動(dòng)軌跡以最小的誤差逼近規(guī)定的輪廓曲線，并協(xié)調(diào)各坐標(biāo)方向的運(yùn)動(dòng)速度，以便在切削過程中始終保持規(guī)定的進(jìn)給速度。采用這類控制的有能加工曲面用的數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床和加工中心等。
伺服機(jī)構(gòu)分為開環(huán)、半閉環(huán)和閉環(huán)三種類型。開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)線路，和步進(jìn)電機(jī)組成。每一脈沖信號(hào)使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度，通過滾珠絲杠推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)一定的距離。這種伺服機(jī)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精度和速度的提高受到限制。
半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)是由比較線路、伺服放大線路、伺服馬達(dá)、速度檢測(cè)器和位置檢測(cè)器組成。位置檢測(cè)器裝在絲杠或伺服馬達(dá)的端部，利用絲杠的回轉(zhuǎn)角度間接測(cè)出工作臺(tái)的位置。常用的伺服馬達(dá)有寬調(diào)速直流電動(dòng)機(jī)、寬調(diào)速交流電動(dòng)機(jī)和電液伺服馬達(dá)。位置檢測(cè)器有旋轉(zhuǎn)變壓器、光電式脈沖發(fā)生器和圓光柵等。這種伺服機(jī)構(gòu)所能達(dá)到的精度、速度和動(dòng)態(tài)特性優(yōu)于開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，為大多數(shù)中小型數(shù)控機(jī)床所采用。
閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)的工作原理和組成與半閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)相同，只是位置檢測(cè)器安裝在工作臺(tái)上，可直接測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位置，故反饋精度高于半閉環(huán)控制，但掌握調(diào)試的難度較大，常用于高精度和大型數(shù)控機(jī)床。閉環(huán)伺服機(jī)構(gòu)所用伺服馬達(dá)與半閉環(huán)相同，位置檢測(cè)器則用長(zhǎng)光柵、長(zhǎng)感應(yīng)同步器或長(zhǎng)磁柵。
為了保證機(jī)床具有很大的工藝適應(yīng)性能和連續(xù)穩(wěn)定工作的能力，數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是具有足夠的剛度、精度、抗振性、熱穩(wěn)定性和精度保持性。進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)鏈采用滾珠絲杠、靜壓絲杠和無間隙齒輪副等，以盡量減小反向間隙。機(jī)床采用塑料減摩導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌，以提高運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性并使低速運(yùn)動(dòng)時(shí)不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。
由于采用了寬調(diào)速的進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)和寬調(diào)速的主軸電動(dòng)機(jī)，可以不用或少用齒輪傳動(dòng)和齒輪變速，這就簡(jiǎn)化了機(jī)床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。機(jī)床布局便于排屑和工件裝卸，部分?jǐn)?shù)控機(jī)床帶有自動(dòng)排屑器和自動(dòng)工件交換裝置。大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床采用具有微處理器的可編程序控制器，以代替強(qiáng)電柜中大量的繼電器，提高了機(jī)床強(qiáng)電控制的可靠性和靈活性。
隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。
未來數(shù)控機(jī)床的類型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個(gè)柔性制造單元，更加便于納入高度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)中。
1.2數(shù)控機(jī)床的分類
1.2.1按加工工藝方法分類
1．金屬切削類數(shù)控機(jī)床
與傳統(tǒng)的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對(duì)應(yīng)的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機(jī)床等。盡管這些數(shù)控機(jī)床在加工工藝方法上存在很大差別，具體的控制方式也各不相同，但機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)都是數(shù)字化控制的，具有較高的生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度。
在普通數(shù)控機(jī)床加裝一個(gè)刀庫(kù)和換刀裝置就成為數(shù)控加工中心機(jī)床。加工中心機(jī)床進(jìn)一步提高了普通數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數(shù)控銑床基礎(chǔ)上增加了一個(gè)容量較大的刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對(duì)箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴(kuò)、鉸以及攻螺紋等多工序加工，特別適合箱體類零件的加工。加工中心機(jī)床可以有效地避免由于工件多次安裝造成的定位誤差，減少了機(jī)床的臺(tái)數(shù)和占地面積，縮短了輔助時(shí)間，大大提高了生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。
2．特種加工類數(shù)控機(jī)床
除了切削加工數(shù)控機(jī)床以外，數(shù)控技術(shù)也大量用于數(shù)控電火花線切割機(jī)床、數(shù)控電火花成型機(jī)床、數(shù)控等離子弧切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床以及數(shù)控激光加工機(jī)床等。
3．板材加工類數(shù)控機(jī)床
常見的應(yīng)用于金屬板材加工的數(shù)控機(jī)床有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控剪板機(jī)和數(shù)控折彎?rùn)C(jī)等。
近年來，其它機(jī)械設(shè)備中也大量采用了數(shù)控技術(shù)，如數(shù)控多坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、自動(dòng)繪圖機(jī)及工業(yè)機(jī)器人等。
1.2.2按控制運(yùn)動(dòng)軌跡分類
1．點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床
位置的精確定位，在移動(dòng)和定位過程中不進(jìn)行任何加工。機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)只控制行程終點(diǎn)的坐標(biāo)值，不控制點(diǎn)與點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)軌跡，因此幾個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)無任何聯(lián)系?？梢詭讉€(gè)坐標(biāo)同時(shí)向目標(biāo)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，也可以各個(gè)坐標(biāo)單獨(dú)依次運(yùn)動(dòng)。
這類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控坐標(biāo)鏜床、數(shù)控鉆床、數(shù)控沖床、數(shù)控點(diǎn)焊機(jī)等。點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置稱為點(diǎn)位數(shù)控裝置。
2．直線控制數(shù)控機(jī)床
直線控制數(shù)控機(jī)床可控制刀具或工作臺(tái)以適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給速度，沿著平行于坐標(biāo)軸的方向進(jìn)行直線移動(dòng)和切削加工，進(jìn)給速度根據(jù)切削條件可在一定范圍內(nèi)變化。
直線控制的簡(jiǎn)易數(shù)控車床，只有兩個(gè)坐標(biāo)軸，可加工階梯軸。直線控制的數(shù)控銑床，有三個(gè)坐標(biāo)軸，可用于平面的銑削加工?，F(xiàn)代組合機(jī)床采用數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力頭帶有多軸箱的軸向進(jìn)給進(jìn)行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數(shù)控機(jī)床。
數(shù)控鏜銑床、加工中心等機(jī)床，它的各個(gè)坐標(biāo)方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，兼有點(diǎn)位和直線控制加工的功能，這類機(jī)床應(yīng)該稱為點(diǎn)位/直線控制的數(shù)控機(jī)床。
3．輪廓控制數(shù)控機(jī)床
輪廓控制數(shù)控機(jī)床能夠?qū)蓚€(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)動(dòng)的位移及速度進(jìn)行連續(xù)相關(guān)的控制，使合成的平面或空間的運(yùn)動(dòng)軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機(jī)床移動(dòng)部件的起點(diǎn)與終點(diǎn)坐標(biāo)，而且能控制整個(gè)加工輪廓每一點(diǎn)的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。
常用的數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床就是典型的輪廓控制數(shù)控機(jī)床。數(shù)控火焰切割機(jī)、電火花加工機(jī)床以及數(shù)控繪圖機(jī)等也采用了輪廓控制系統(tǒng)。輪廓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)要比點(diǎn)位/直線控系統(tǒng)更為復(fù)雜，在加工過程中需要不斷進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，然后進(jìn)行相應(yīng)的速度與位移控制。
現(xiàn)在計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置的控制功能均由軟件實(shí)現(xiàn)，增加輪廓控制功能不會(huì)帶來成本的增加。因此，除少數(shù)專用控制系統(tǒng)外，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置都具有輪廓控制功能。
1.2.3按驅(qū)動(dòng)裝置的特點(diǎn)分類
1．開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床
這類控制的數(shù)控機(jī)床是其控制系統(tǒng)沒有位置檢測(cè)元件，伺服驅(qū)動(dòng)部件通常為反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或混合式伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。數(shù)控系統(tǒng)每發(fā)出一個(gè)進(jìn)給指令，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路功率放大后，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再經(jīng)過齒輪減速裝置帶動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為移動(dòng)部件的直線位移。移動(dòng)部件的移動(dòng)速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數(shù)所決定的。此類數(shù)控機(jī)床的信息流是單向的，即進(jìn)給脈沖發(fā)出去后，實(shí)際移動(dòng)值不再反饋回來，所以稱為開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。
開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。但是，系統(tǒng)對(duì)移動(dòng)部件的實(shí)際位移量不進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也不能進(jìn)行誤差校正。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動(dòng)誤差都將影響被加工零件的精度。開環(huán)控制系統(tǒng)僅適用于加工精度要求不很高的中小型數(shù)控機(jī)床，特別是簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。
2．閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床
接對(duì)工作臺(tái)的實(shí)際位移進(jìn)行檢測(cè)，將測(cè)量的實(shí)際位移值反饋到數(shù)控裝置中，與輸入的指令位移值進(jìn)行比較，用差值對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，使移動(dòng)部件按照實(shí)際需要的位移量運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)移動(dòng)部件的精確運(yùn)動(dòng)和定位。從理論上講，閉環(huán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)精度主要取決于檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度，也與傳動(dòng)鏈的誤差無關(guān)，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的系統(tǒng)框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當(dāng)位移指令值發(fā)送到位置比較電路時(shí)，若工作臺(tái)沒有移動(dòng)，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過A將速度反饋信號(hào)送到速度控制電路，通過C將工作臺(tái)實(shí)際位移量反饋回去，在位置比較電路中與位移指令值相比較，用比較后得到的差值進(jìn)行位置控制，直至差值為零時(shí)為止。這類控制的數(shù)控機(jī)床，因把機(jī)床工作臺(tái)納入了控制環(huán)節(jié)，故稱為閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。
閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床的定位精度高，但調(diào)試和維修都較困難，系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。
3．半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床
半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床是在伺服電動(dòng)機(jī)的軸或數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)絲杠上裝有角位移電流檢測(cè)裝置（如光電編碼器等），通過檢測(cè)絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測(cè)移動(dòng)部件的實(shí)際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，并對(duì)誤差進(jìn)行修正。通過測(cè)速元件A和光電編碼盤B可間接檢測(cè)出伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而推算出工作臺(tái)的實(shí)際位移量，將此值與指令值進(jìn)行比較，用差值來實(shí)現(xiàn)控制。由于工作臺(tái)沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床。
半閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)的調(diào)試比較方便，并且具有很好的穩(wěn)定性。目前大多將角度檢測(cè)裝置和伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)成一體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。
4．混合控制數(shù)控機(jī)床
將以上三類數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機(jī)床?；旌峡刂茢?shù)控機(jī)床特別適用于大型或重型數(shù)控機(jī)床，因?yàn)榇笮突蛑匦蛿?shù)控機(jī)床需要較高的進(jìn)給速度與相當(dāng)高的精度，其傳動(dòng)鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機(jī)床傳動(dòng)鏈和工作臺(tái)全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜?；旌峡刂葡到y(tǒng)又分為兩種形式：
（1）開環(huán)補(bǔ)償型。它的基本控制選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)伺服機(jī)構(gòu)，另外附加一個(gè)校正電路。用裝在工作臺(tái)的直線位移測(cè)量元件的反饋信號(hào)校正機(jī)械系統(tǒng)的誤差。
（2）半閉環(huán)補(bǔ)償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺(tái)上的直線位移測(cè)量元件實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。其中A是速度測(cè)量元件（如測(cè)速發(fā)電機(jī)），B是角度測(cè)量元件，C是直線位移測(cè)量元件。
1.3宏程序簡(jiǎn)介
能完成某一功能的一系列指令像子程序那樣存入存儲(chǔ)器，用一個(gè)總指令來它們，使用時(shí)只需給出這個(gè)總指令就能執(zhí)行其功能。
l 所存入的這一系列指令——用戶宏程序
l 調(diào)用宏程序的指令————宏指令
l 特點(diǎn)：使用變量
一． 變量的表示和使用
（一） 變量表示
＃I(I=1,2,3,…)或＃[＜式子＞]
例：＃5，＃109，＃501，＃[＃1＋＃2－12]
（二） 變量的使用
1． 地址字后面指定變量號(hào)或公式
格式：?。嫉刂纷郑荆
＜地址字＞－＃I
＜地址字＞[＜式子＞]
例：F＃103，設(shè)＃103＝15 則為F15
Z－＃110，設(shè)＃110＝250 則為Z－250
X[＃24＋＃18＊COS[＃1]]
2． 變量號(hào)可用變量代替
例：＃[＃30]，設(shè)＃30＝3 則為＃3
3． 變量不能使用地址O，N，I
例：下述方法下允許
O＃1；
I＃2 6.00×100.0;
N＃3 Z200.0；
4． 變量號(hào)所對(duì)應(yīng)的變量，對(duì)每個(gè)地址來說，都有具體數(shù)值范圍
例：＃30＝1100時(shí)，則M＃30是不允許的
5． ＃0為空變量，沒有定義變量值的變量也是空變量
6． 變量值定義：
程序定義時(shí)可省略小數(shù)點(diǎn)，例：＃123＝149
MDI鍵盤輸一． 變量的種類
1. 局部變量＃1~＃33
一個(gè)在宏程序中局部使用的變量
例： A宏程序 B宏程序
… …
?。?0＝20 X＃10 不表示X20
… …
斷電后清空，調(diào)用宏程序時(shí)代入變量值
2. 公共變量＃100~＃149，＃500~＃531
各用戶宏程序內(nèi)公用的變量
例：上例中＃10改用＃100時(shí)，B宏程序中的
X＃100表示X20
＃100~＃149 斷電后清空
＃500~＃531保持型變量（斷電后不丟失）
3. 系統(tǒng)變量
固定用途的變量，其值取決于系統(tǒng)的狀態(tài)
例：＃2001值為1號(hào)刀補(bǔ)X軸補(bǔ)償值
?。?221值為X軸G54工件原點(diǎn)偏置值
入時(shí)必須輸入小數(shù)點(diǎn)，小數(shù)點(diǎn)省略時(shí)單位為μm
一． 運(yùn)算指令
運(yùn)算式的右邊可以是常數(shù)、變量、函數(shù)、式子
式中＃j，＃k也可為常量
式子右邊為變量號(hào)、運(yùn)算式
1． 定義
＃I＝＃j
2． 算術(shù)運(yùn)算
＃I=＃j+＃k
＃I=＃j－＃k
＃I=＃j＊＃k
＃I=＃j／＃k
3． 邏輯運(yùn)算
＃I＝＃JOK＃k
＃I＝＃JXOK＃k
＃I＝＃JAND＃k
4． 函數(shù)
＃I＝SIN[＃j] 正弦
＃I＝COS[＃j] 余弦
＃I＝TAN[＃j] 正切
＃I＝ATAN[＃j] 反正切
＃I＝SQRT[＃j] 平方根
＃I＝ABS[＃j] 絕對(duì)值
＃I＝ROUND[＃j] 四舍五入化整
＃I＝FIX[＃j] 下取整
＃I＝FUP[＃j] 上取整
＃I＝BIN[＃j] BCD→BIN（二進(jìn)制）
＃I＝BCN[＃j] BIN→BCD
1． 說明
1) 角度單位為度
例：90度30分為90．5度
2) ATAN函數(shù)后的兩個(gè)邊長(zhǎng)要用“1”隔開
例：＃1＝ATAN[1]／[－1]時(shí)，＃1為了35．0
3) ROUND用于語句中的地址，按各地址的最小設(shè)定單位進(jìn)行四舍五入
例：設(shè)＃1＝1．2345，＃2＝2．3456，設(shè)定單位1μm
G91 X－＃1；X－1．235
X－＃2 F300；X－2．346
X[＃1＋＃2]；X3．580
未返回原處，應(yīng)改為
X[ROUND[＃1]＋ROUND[＃2]]；
4) 取整后的絕對(duì)值比原值大為上取整，反之為下取整
例：設(shè)＃1＝1．2，＃2＝－1．2時(shí)
若＃3＝FUP[#1]時(shí)，則＃3＝2．0
若＃3＝FIX[#1]時(shí)，則＃3＝1．0
若＃3＝FUP[#2]時(shí)，則＃3＝－2．0
若＃3＝FIX[#2]時(shí)，則＃3＝－1．0
5) 指令函數(shù)時(shí)，可只寫開頭2個(gè)字母
例：ROUND→RO
FIX→FI
6) 優(yōu)先級(jí)
函數(shù)→乘除（＊，1，AND）→加減（＋，－，OR，XOR）
例：＃1＝＃2＋＃3＊SIN[＃4]；
7) 括號(hào)為中括號(hào)，最多5重，園括號(hào)用于注釋語句
例：＃1＝SIN[[[#2+#3]*#4+#5]*#6]；（3重）
一． 轉(zhuǎn)移與循環(huán)指令
1．無條件的轉(zhuǎn)移
格式： GOTO 1；
GOTO?。?0；
2．條件轉(zhuǎn)移
格式： IF[＜條件式＞] GOTO n
條件式：
＃j EQ＃k 表示＝
＃j NE＃k 表示≠
＃j GT＃k 表示＞
＃j LT＃k 表示＜
＃j GE＃k 表示≥
＃j LE＃k 表示≤
例： IF[＃1 GT 10] GOTO 100；
…
N100 G00 691 X10；
例：求1到10之和
O9500；
＃1＝0
?。?＝1
N1 IF [＃2 GT10] GOTO 2
＃1＝＃1＋＃2；
?。?＝＃2＋1；
GOTO 1
N2 M301．循環(huán)
格式：WHILE[＜條件式＞]DO m；（m＝1，2，3）
…
…
…
ENDm
說明：1．條件滿足時(shí)，執(zhí)行DOm到ENDm，則從DOm的程序段
不滿足時(shí)，執(zhí)行DOm到ENDm的程序段
2．省略WHILE語句只有DOm…ENDm,則從DOm到ENDm之間形成死循環(huán)
3．嵌套
4．EQ NE時(shí)，空和“0”不同
其他條件下，空和“0”相同
例：求1到10之和
O0001；
?。?＝0；
?。?＝1；
WHILE [＃2LE10] DO1；
?。?＝＃1＋＃2；
?。?＝＃2＋＃1；
END1；
M30；
第二章數(shù)控加工工工藝設(shè)計(jì)
2.1數(shù)控車削零件圖工藝分析
在設(shè)計(jì)零件的加工工藝規(guī)程時(shí)，首先要對(duì)加工對(duì)象進(jìn)行深入分析。對(duì)于數(shù)控車削加工應(yīng)考慮以下幾方面：
2.1.1．構(gòu)成零件輪廓的幾何條件
在車削加工中手工編程時(shí)，要計(jì)算每個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)；在自動(dòng)編程時(shí)，要對(duì)構(gòu)成零件輪廓所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在分析零件圖時(shí)應(yīng)注意：
（1）零件圖上是否漏掉某尺寸，使其幾何條件不充分，影響到零件輪廓的構(gòu)成；
（2）零件圖上的圖線位置是否模糊或尺寸標(biāo)注不清，使編程無法下手；
（3）零件圖上給定的幾何條件是否不合理，造成數(shù)學(xué)處理困難。
（4）零件圖上尺寸標(biāo)注方法應(yīng)適應(yīng)數(shù)控車床加工的特點(diǎn)，應(yīng)以同一基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。
2.1.2尺寸精度要求
分析零件圖樣尺寸精度的要求，以判斷能否利用車削工藝達(dá)到，并確定控制尺寸精度的工藝方法。
在該項(xiàng)分析過程中，還可以同時(shí)進(jìn)行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對(duì)尺寸及尺寸鏈計(jì)算等。在利用數(shù)控車床車削零件時(shí)，常常對(duì)零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸依據(jù)。
2.1.3．形狀和位置精度的要求
零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時(shí)，要按照其要求確定零件的定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)，還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。
2.1.4．表面粗糙度要求
表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇數(shù)控車床、刀具及確定切削用量的依據(jù)。
2.1.5．材料與熱處理要求
零件圖樣上給定的材料與熱處理要求，是選擇刀具、數(shù)控車床型號(hào)、確定切削用量的依據(jù)。
2.2加工順序的確定
在數(shù)控機(jī)床加工過程中，由于加工對(duì)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(duì)具體零件制定加工順序時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行具體分析和區(qū)別對(duì)待，靈活處理。只有這樣，才能使所制定的加工順序合理，從而達(dá)到質(zhì)量?jī)?yōu)、效率高和成本低的目的。
數(shù)控車削的加工順序一般按照4.1.4和4.2.2中總體原則確定，下面針對(duì)數(shù)控車削的特點(diǎn)對(duì)這些原則進(jìn)行詳細(xì)的敘述。
(1)先粗后精
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(shí)，應(yīng)先安排粗加工工序，在較短的時(shí)間內(nèi)，將精加工前大量的加工余量(如圖2-1和2-2中的虛線內(nèi)所示部分)去掉，同時(shí)盡量滿足精加工的余量均勻性要求。
圖2-1
圖2-2
當(dāng)粗加工工序安排完后，應(yīng)接著安排換刀后進(jìn)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(shí)，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。
在安排可以一刀或多刀進(jìn)行的精加工工序時(shí)，其零件的最終輪廓應(yīng)由最后一刀連續(xù)加工而成。這時(shí)，加工刀具的進(jìn)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。
（2）內(nèi)外交叉
對(duì)既有內(nèi)表面（內(nèi)型腔），又有外表面需加工的零件，安排加工順序時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面（外表面或內(nèi)表面）加工完畢后，再加工其他表面（內(nèi)表面或外表面）。
（3）基面先行原則
用作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因?yàn)槎ㄎ换鶞?zhǔn)的表面越精確，裝夾誤差就越小。例如軸類零件加工時(shí)，總是先加工中心孔，再以中心孔為精基準(zhǔn)加工外圓表面和端面。
上述原則并不是一成不變的，對(duì)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(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累與學(xué)習(xí)。
2.3數(shù)控車床對(duì)刀具及刀具座的要求
2.3.1．對(duì)刀具的要求
數(shù)控車床能兼作粗、精車削。為使粗車能大吃刀、大走刀，要求粗車刀具強(qiáng)度高、耐用度好；精車首先是保證加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。為減少換刀時(shí)間和方便對(duì)刀，應(yīng)盡可能多地采用機(jī)夾刀。使用機(jī)夾刀可以為自動(dòng)對(duì)刀準(zhǔn)備條件。如果說對(duì)傳統(tǒng)車床上采用機(jī)夾刀只是一種倡議，那么在數(shù)控車床上采用機(jī)夾刀就是一種要求了。機(jī)夾刀具的刀體，要求制造精度較高，夾緊刀片的方式要選擇得比較合理。由于機(jī)夾刀裝上數(shù)控車床時(shí)，一般不加墊片調(diào)整，所以刀尖高的精度在制造時(shí)就應(yīng)得到保證。對(duì)于長(zhǎng)徑比例較大的內(nèi)徑刀桿，最好具有抗振結(jié)構(gòu)。內(nèi)徑刀的冷卻液最好先引入刀體，再?gòu)牡额^附近噴出。對(duì)刀片，在多數(shù)情況下應(yīng)采用涂層硬質(zhì)合金刀片。涂層在較高切削速度(>100m／min)時(shí)才體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。普通車床的切削速度一般上不去，所以使用的硬質(zhì)合金刀片可以不涂層。刀片涂層增加成本不到一倍，而在數(shù)控車床上使用時(shí)耐用度可增加兩倍以上。數(shù)控車床用了涂層刀片可提高切削速度，從而就可提高加工效率。涂層材料一般有碳化鈦、氮化鈦和氧化鋁等，在同一刀片上也可以涂幾層不同的材料，成為復(fù)合涂層。數(shù)控車床對(duì)刀片的斷屑槽有較高的要求。原因很簡(jiǎn)單：數(shù)控車床自動(dòng)化程度高，切削常常在封閉環(huán)境中進(jìn)行，所以在車削過程中很難對(duì)大量切屑進(jìn)行人工處置。如果切屑斷得不好，它就會(huì)纏繞在刀頭上，既可能擠壞刀片，也會(huì)把切削表面拉傷。普通車床用的硬質(zhì)合金刀片一般是兩維斷屑槽，而數(shù)控車削刀片常采用三維斷屑槽。三維斷屑槽的形式很多，在刀片制造廠內(nèi)一般是定型成若干種標(biāo)準(zhǔn)。它的共同特點(diǎn)是斷屑性能好、斷屑范圍寬。對(duì)于具體材質(zhì)的零件，在切削參數(shù)定下之后，要注意選好刀片的槽型。選擇過程中可以作一些理論探討，但更主要的是進(jìn)行實(shí)切試驗(yàn)。在一些場(chǎng)合，也可以根據(jù)已有刀片的槽型來修改切削參數(shù)。要求刀片有高的耐用度，這是不用置疑的。
數(shù)控車床還要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具壽命管理功能。在使用刀具壽命管理時(shí)，刀片耐用度的設(shè)定原則是把該批刀片中耐用度最低的刀片作為依據(jù)的。在這種情況下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均壽命更重要。至于精度，同樣要求各刀片之間精度一致性好。
2.3.2對(duì)刀座(夾)的要求
刀(刃)具很少直接裝在數(shù)控車床的刀架上，它們之間一般用刀座(也稱刀夾)作過渡。刀座的結(jié)構(gòu)主要取決于刀體的形狀、刀架的外型和刀架對(duì)主軸的配置方式這三個(gè)因素?，F(xiàn)今刀座的種類繁多，生產(chǎn)廠各行其事，標(biāo)準(zhǔn)化程度很低。機(jī)夾刀體的標(biāo)準(zhǔn)化程度比較高，所以種類和規(guī)格并不太多；刀架對(duì)機(jī)床主軸的配置方式總共只有幾種；唯有刀架的外型(主要是指與刀座聯(lián)接的部分)型式太多。用戶在選型時(shí)，應(yīng)盡量減少種類、型式，以利管理。
2.4數(shù)控車床選刀過程
數(shù)控車床刀具的選刀過程，如圖5-14所示。從對(duì)被加工零件圖樣的分析開始，到選定刀具，共需經(jīng)過十個(gè)基本步驟，以圖5-14中的10個(gè)圖標(biāo)來表示。選刀工作過程從第1圖標(biāo)“零件圖樣”開始，經(jīng)箭頭所示的兩條路徑，共同到達(dá)最后一個(gè)圖標(biāo)“選定刀具”，以完成選刀工作。其中，第一條路線為：零件圖樣、機(jī)床影響因素、選擇刀桿、刀片夾緊系統(tǒng)、選擇刀片形狀，主要考慮機(jī)床和刀具的情況；第二條路線為：工件影響因素、選擇工件材料代碼、確定刀片的斷屑槽型、選擇加工條件臉譜，這條路線主要考慮工件的情況。綜合這兩條路線的結(jié)果，才能確定所選用的刀具。下面將討論每一圖標(biāo)的內(nèi)容及選擇辦法。
圖2-4 數(shù)控車床刀具的選刀過程
(1) 機(jī)床影響因素
“機(jī)床影響因素”圖標(biāo)如圖2-5所示。為保證加工方案的可行性、經(jīng)濟(jì)性，獲得最佳加工方案，在刀具選擇前必須確定與機(jī)床有關(guān)的如下因素：
①機(jī)床類型：數(shù)控車床、車削中心；
②刀具附件：刀柄的形狀和直徑，左切和右切刀柄；
圖2-5 機(jī)床影響因素
③主軸功率；
④工件夾持方式。
2.5數(shù)控加工刀具卡片
數(shù)控加工刀具卡片如表2-1
表2-1 數(shù)控加工刀具卡片
產(chǎn)品名稱或代號(hào)
零件名稱
典型軸
零件圖號(hào)
序號(hào)
刀具號(hào)
刀具規(guī)格名稱
數(shù)量
加工表面
備注
1
T01
菱形車刀
1
車外型
2
T02
60外螺紋車刀
1
車外螺紋
3
T03
車切刀
1
車外槽
4
T04
內(nèi)孔鏜刀
1
鏜內(nèi)孔
5
T05
60內(nèi)螺紋刀
1
車內(nèi)螺紋
6
T06
內(nèi)車槽刀
1
切內(nèi)槽
編制
審核
批準(zhǔn)
共 頁
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2.6加工進(jìn)給路線的確定
進(jìn)給路線是刀具在整個(gè)加工工序中相對(duì)于工件的運(yùn)動(dòng)軌跡，它不但包括了工步的內(nèi)容，而且也反映出工步的順序。進(jìn)給路線也是編程的依據(jù)之一。
加工路線的確定首先必須保持被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡(jiǎn)單、走刀路線盡量短、效率較高等。因精加工的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的，因此確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)是確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線。下面將具體分析：
2.6.1加工路線與加工余量的關(guān)系
在數(shù)控車床還未達(dá)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)控車床加工時(shí)，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。
①對(duì)大余量毛坯進(jìn)行階梯切削時(shí)的加工路線圖2-6所示為車削大余量工件的兩種加工路線，圖(a)是錯(cuò)誤的階梯切削路線，圖(b)按1→5的順序切削，每次切削所留余量相等，是正確的階梯切削路線。因?yàn)樵谕瑯颖吵缘读康臈l件下，按圖(a)方式加工所剩的余量過多。
根據(jù)數(shù)控加工的特點(diǎn)，還可以放棄常用的階梯車削法，改用依次從軸向和徑向進(jìn)刀、順工件毛坯輪廓走刀的路線(如圖2-7所示)
②分層切削時(shí)刀具的終止位置當(dāng)某表面的余量較多需分層多次走刀切削時(shí)，從第二刀開始就要注意防止走刀到終點(diǎn)時(shí)切削深度的猛增。如圖2-8所示，設(shè)以900主偏角刀分層車削外圓，合理的安排應(yīng)是每一刀的切削終點(diǎn)依次提前一小段距離e(例如可取e=0.05㎜)。如果e=0，則每一刀都終止在同一軸向位置上，主切削刃就可能受到瞬時(shí)的重負(fù)荷沖擊。當(dāng)?shù)毒叩闹髌谴笥?00，但仍然接近900時(shí)，也宜作出層層遞退的安排，經(jīng)驗(yàn)表明，這對(duì)延長(zhǎng)粗加工刀具的壽命是有利的。
圖2-6 車削大余量毛坯的階梯路線
圖2-7 雙向進(jìn)刀走刀路線
圖2-8 分層切削時(shí)刀具的終止位置
2.6.2刀具的切入、切出
在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，要安排好刀具的切入、切出路線，盡量使刀具沿輪廓的切線方向切入、切出。尤其是車螺紋時(shí)，必須設(shè)置升速段δ1和降速段δ2（如圖2-9），這樣可避免因車刀升降而影響螺距的穩(wěn)定。
圖2-9 車螺紋時(shí)的引入距離和超越距離
（3）確定最短的切削進(jìn)給路線
切削進(jìn)給路線短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具損耗等。在安排粗加工或半精加工的切削進(jìn)給路線時(shí)，應(yīng)同時(shí)兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要顧此失彼。圖2-10為粗車工件時(shí)幾種不同切削進(jìn)給路線的安排示例。其中，圖2-10(a)表示利用數(shù)控系統(tǒng)具有的封閉式復(fù)合循環(huán)功能而控制車刀沿著工件輪廓進(jìn)行走刀的路線；圖2-10(b)為利用其程序循環(huán)功能安排的“三角形”走刀路線；圖2-10(c)為利用其矩形循環(huán)功能而安排的“矩形”走刀路線。
對(duì)以上三種切削進(jìn)給路線，經(jīng)分析和判斷后可知矩形循環(huán)進(jìn)給路線的走刀長(zhǎng)度總和為最短。因此，在同等條件下，其切削所需時(shí)間（不含空行程）為最短，刀具的損耗小。另外，矩形循環(huán)加工的程序段格式較簡(jiǎn)單，所以這種進(jìn)給路線的安排，在制定加工方案時(shí)應(yīng)用較多。
圖2-10 走刀路線示例
(a) 沿工件輪廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀
2.6.3零件加工過程簡(jiǎn)述
零件加工工藝卡，如表2-2、2-3
1.用G71循環(huán)粗加工工作1.
2.用G70精加工20x8, 23.8x50.
3.車槽15x8386
4.用G76螺紋復(fù)合循環(huán)加工M24x1.5外螺紋.
5.用G71凹槽循環(huán)粗加工SR10.
6.用G70精加工SR10,手工切斷,保證長(zhǎng)度52.
7.用G71循環(huán)粗加工件2右端.(不包括橢圓).
8.用G70循環(huán)精加工件2右端至尺寸.(不包括橢圓).
9.粗,精加工工件2右端橢圓.
10.調(diào)頭夾36x17.用G71粗加工件2左端外形,用G70循環(huán)精加工2左端外形.
11.車5x40外槽.
12.用G71循環(huán)粗加工件2左端內(nèi)腔,用G70循環(huán)精加工件2左端內(nèi)腔.
13.車4x25內(nèi)槽.
14.用G76羅紋復(fù)合循環(huán)加工M24x1.5內(nèi)螺紋
2.6.4零件加工工藝卡
表2-2件一工藝卡
單位名稱
產(chǎn)品名稱或代號(hào)
零件名稱
零件圖號(hào)
典型軸
工序號(hào)
程序編號(hào)
夾具名稱
使用設(shè)備
車間
001
三爪卡盤和活動(dòng)頂尖
TND360數(shù)控車床
工步號(hào)
工步內(nèi)容
刀具號(hào)
刀具規(guī)格
/ mm
主軸轉(zhuǎn)速
/r.m－1
進(jìn)給速度
/mm.m－1
背吃刀量/ mm
備注
1
粗車外圓
T01
800
1.5
自動(dòng)
2
精車外圓
T01
1500
自動(dòng)
3
切槽
T03
600
25
自動(dòng)
4
車螺紋
T02
1000
自動(dòng)
5
粗車外輪廓
T01
800
1.5
自動(dòng)
6
精車外輪廓
T01
1500
80
自動(dòng)
表2-3件二工藝卡
單位名稱
產(chǎn)品名稱或代號(hào)
零件名稱
零件圖號(hào)
典型軸
工序號(hào)
程序編號(hào)
夾具名稱
使用設(shè)備
車間
001
三爪卡盤和活動(dòng)頂尖
TND360數(shù)控車床
工步號(hào)
工步內(nèi)容
刀具號(hào)
刀具規(guī)格
/ mm
主軸轉(zhuǎn)速
/r.m－1
進(jìn)給速度
/mm.m－1
背吃刀量/ mm
備注
1
粗車外圓
T01
800
1.5
自動(dòng)
2
精車外圓
T01
1500
80
自動(dòng)
3
粗車外輪廓
T1
800
1.5
自動(dòng)
4
精車外輪廓
T1
1500
80
5
掉頭粗外輪廓
T01
800
自動(dòng)
6
精車外輪廓
T02
1500
自動(dòng)
7
切槽
T03
600
25
1.5
自動(dòng)
8
粗鏜內(nèi)孔
T04
800
10
精鏜內(nèi)孔
T04
1200
80
自動(dòng)
11
車內(nèi)槽
T06
600
25
12
車內(nèi)螺紋
T05
1000
第三章數(shù)控機(jī)床編程
3.1 MDI/CRT窗口
3.1.1 YHCNC 執(zhí)行和退出
圖1-1 YHCNC的執(zhí)行和退出
在執(zhí)行YHCNCSTART.exe后，系統(tǒng)顯示如圖1-1那樣銑削和車削集成的屏幕。點(diǎn)擊要使用的機(jī)床執(zhí)行相應(yīng)的操作。
單擊“關(guān)閉”按紐，或同時(shí)按 “Alt” 鍵和 “F4”鍵 (Alt +F4) 可以退出程序。 在程序被終止時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)保存：所選擇的運(yùn)行模式、操作面板上的切換開關(guān)的位置、加工的位置和屏幕的尺寸等數(shù)據(jù)。
3.1.2MDI/CRT窗口的基本操作
（1）工具條和菜單的配置
全部命令可以從屏幕左側(cè)工具條上的按鈕來執(zhí)行。 當(dāng)光標(biāo)指向各按鈕時(shí)系統(tǒng)會(huì)立即提示其功能名稱，同時(shí)在屏幕底部的狀態(tài)欄里顯示該功能的詳細(xì)說明
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建立新NC文件
打開保存的文件(如NC文件)
保存文件(如NC文件)
另存文件
機(jī)床參數(shù)
刀具庫(kù)管理
工件顯示模式
毛坯大小、冷卻液調(diào)整
快速模擬加工
開關(guān)機(jī)床門
毛坯加緊位置正向微調(diào)
毛坯加緊位置負(fù)向微調(diào)
屏幕安排：以固定的順序來改變屏幕布置的功能
屏幕整體放大
屏幕整體縮小
屏幕放大、縮小
屏幕平移
屏幕旋轉(zhuǎn)
X-Z平面選擇
Y-Z平面選擇
Y-X平面選擇
機(jī)床罩殼切換
聲控
坐標(biāo)顯示
鐵削顯示
冷卻水顯示
毛坯顯示
零件顯示
零件截面顯示
透明顯示
ACT顯示
ACT刀具顯示
刀具顯示
刀具透明
刀具軌跡
版本說明
在線幫助
錄制參數(shù)設(shè)置
錄制開始
錄制結(jié)束
3.2數(shù)控加工程序
1.用G71循環(huán)粗加工工作1.
2.用G70精加工20x8, 23.8x50.
3.車槽15x8386
4.用G76螺紋復(fù)合循環(huán)加工M24x1.5外螺紋.
5.用G71凹槽循環(huán)粗加工SR10.
6.用G70精加工SR10,手工切斷,保證長(zhǎng)度52.
7.用G71循環(huán)粗加工件2右端.(不包括橢圓).
8.用G70循環(huán)精加工件2右端至尺寸.(不包括橢圓).
9.粗,精加工工件2右端橢圓.
10.調(diào)頭夾36x17.用G71粗加工件2左端外形,用G70循環(huán)精加工2左端外形.
11.車5x40外槽.
12.用G71循環(huán)粗加工件2左端內(nèi)腔,用G70循環(huán)精加工件2左端內(nèi)腔.
13.車4x25內(nèi)槽.
14.用G76羅紋復(fù)合循環(huán)加工M24x1.5內(nèi)螺紋
件1加工程序
00001 主程序名
N5 G98 分進(jìn)組
N10 M3 S800 T0101 轉(zhuǎn)速800r/min,換1號(hào)菱形外圓車刀
N15 G0 X1.5 R1 快進(jìn)到外徑粗車循環(huán)車起刀點(diǎn)
N25 G71 P30 Q65 U0.5 W0.1 F150 P30:粗加工第一程序段號(hào).Q65:粗加工最后程序段號(hào),U:精加工余量雙邊0.5mm,F:粗車進(jìn)給速度150mm/min
N30 G1 X18 進(jìn)到外徑粗車循環(huán)起點(diǎn)
N35 Z0
N40 X19.99 Z-1 倒角
N45 Z-8
N50 X21
N55 X23.8 Z-9.5 倒角
N60 Z-58
N65 X50 N30~N65外徑循環(huán)輪廓程序
N70 G0 X100 Z50 退刀
N75 M5 主軸停轉(zhuǎn)
N80 M0 程序暫停
N85 S1500 M3 F80 T0101 精車轉(zhuǎn)速1500r/min,進(jìn)給速度80mm/min
N90 G0 X51 Z2 快速進(jìn)刀
N95 G70 P30 Q65 P30:精加工第一程序段號(hào),Q65:精加工最后程序段號(hào)
N100 G0 X100 Z50 退刀
N105 M5 主軸停轉(zhuǎn)
N110 M0 程序暫停
N115 T0303 S600 M3 F25 轉(zhuǎn)速600r/min,進(jìn)給25mm/min,換切槽刀
N120 G0 X26 Z-38.386 進(jìn)到切槽起點(diǎn)
N125 G1 X15.2 車槽
N130 G0 X26 退刀
N135 Z-34.386 進(jìn)刀
N140 G1 X15.2 車槽
N145 G0 X26 退刀
N150 Z-34 進(jìn)刀
N155 G1 X15 車槽
N160 Z-38.386 精車槽底
N165 G0 X24 退刀
N170 Z-32.5 進(jìn)到倒角起點(diǎn)
N175 G1 X21 W---1.5 倒角
N180 G0 X100
N185 Z50 退刀
N175 T020 S100
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