JX01297-典型軸的數(shù)控車削加工工藝及編程,jx01297,典型,數(shù)控,車削,加工,工藝,編程 分類號___________ 單位代碼___________ 學(xué)號___________ 密級___________ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 典型軸類零件的數(shù)控車削加工工藝 (小3號黑體) 院（系）名稱 (小3號黑體) 專業(yè)名稱 (小3號黑體) 學(xué)生姓名 (小3號黑體) 指導(dǎo)教師 (小3號黑體) 年 月 日 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）課 題 任 務(wù) 書 系 （院） 專業(yè) 班級 姓名 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）課題 典型軸類零件的數(shù)控車削加工工藝 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時間 自×年×月×日起至×年×月×日止 畢業(yè) 設(shè)計(jì) (論文) 的 內(nèi)容 要求 （1） 文字要求：文字通順，語言流暢，無錯別字。 （2） 理工類不少于8000字。 （3）圖紙要求（工程設(shè)計(jì)型）：圖面整潔，布局合理，線條粗細(xì)均勻，圓弧連接光滑，尺寸標(biāo)注規(guī)范，文字注釋必須用工程字書寫。提倡學(xué)生用計(jì)算機(jī)繪圖。 （4）曲線圖表要求（工程設(shè)計(jì)型）：所有曲線、圖表、線路圖、流程圖、程序框圖、示意圖等不準(zhǔn)徒手畫，必須按國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)或工程要求采用計(jì)算機(jī)繪制。 （5）打印份數(shù)要求：一律打印2份，1份交指導(dǎo)教師（含電子稿），1份準(zhǔn)備答辯用。 （6）編排格式要求：①頁面設(shè)置紙張要求A4、上邊距要求2.54CM、下邊距要求2.54CM、左邊距要求3CM、右邊距要求2.5CM、方向縱向。②論文內(nèi)容的排版格式要求見范文。 教師 指定 的 主要 參考 文獻(xiàn) 機(jī)械制圖 金屬工藝學(xué) 數(shù)控編程及操作基礎(chǔ) 數(shù)控加工工藝 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 指導(dǎo) 教師 學(xué)生簽字 摘要 軸是數(shù)控車床中最常見的加工零件之一，本題主要介紹了軸零件的車削加工工藝，在車床（這里指的是普通車床和一般的數(shù)控車床）上，可以進(jìn)行工件的外表面、端面、內(nèi)表面（內(nèi)孔）以及內(nèi)外螺紋的加工。對于高等級的數(shù)控車床（稱為車削中心），除了上述各種加工以外，還可以進(jìn)行銑削、鉆削等加工。從以上介紹的對加工工藝過程的分析中，我們可以知道：在切削過程中，刀具和工件之間必須有相對運(yùn)動，這種相對運(yùn)動就稱為切削運(yùn)動。根據(jù)切削運(yùn)動在切削加工中的作用不同分為主運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動。 對于一個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。 在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過程中，在研制出各種數(shù)控機(jī)床的同時，也研制出了各種編程方法。至今，主要有手工編程和自動編程兩種方法，其他方法可視為這兩種方法的擴(kuò)展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應(yīng)根據(jù)被加工零件的復(fù)雜程度、數(shù)值計(jì)算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設(shè)備(相應(yīng)硬件與軟件)以及時間和費(fèi)用等進(jìn)行全面考慮，權(quán)衡利弊，予以確定。一般而言，加工形狀簡單的零件，沈陽機(jī)床例如點(diǎn)位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時間和費(fèi)用與用自動編程所需的時間和費(fèi)用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當(dāng)被加工零件形狀比較復(fù)雜，如復(fù)雜的模具，若不采用自動編程，不僅在時間和費(fèi)用上不合理，普通車床有時甚至用手工編程方法無法完成。 關(guān)鍵詞：零件的分析、毛坯的設(shè)計(jì)、工藝的制定、數(shù)控編程。 目錄 緒論…………………………………………………………………………………5 第一章 零件的分析 1.1 零件圖的結(jié)構(gòu)工藝性分析……………………………………………7 1.2 零件的形狀分析………………………………………………………7 1.3 零件的形位公差分析…………………………………………………7 1.4 零件的表面質(zhì)量分析…………………………………………………7 1.5 零件的材料分析………………………………………………………8 第二章 毛坯的設(shè)計(jì) 2.1毛坯的制造形式…………………………………………………………9 2.1.1 毛坯的種類…………………………………………………… 9 2.1.2 毛坯的種類的選擇…………………………………………… 9 2.1.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇…………………………………… 9 第三章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 3.1 機(jī)床的合理選擇…………………………………………………………10 3.2加工方法的選擇…………………………………………………………10 3.3 加工順序的安排……………………………………………………… 10 3.4 工藝的制定…………………………………………………………… 11 3.4.1 確定加工方案……………………………………………………11 3.4.2 確定裝夾方案……………………………………………………11 3.4.3 切削用量…………………………………………………………11 3.4.4 刀具的選擇………………………………………………………13 3.4.5 加工工藝卡………………………………………………………13 第四章 數(shù)控編程 4.1 數(shù)控編程的分類…………………………………………………………15 4.1.1 手工編程…………………………………………………………15 4.1.2 自動編程…………………………………………………………16 4.1.3 編程方法的選擇…………………………………………………17 4.2 數(shù)控加工程序的內(nèi)容……………………………………………………17 4.2.1 常用代碼…………………………………………………………17 4.2.2 加工程序的內(nèi)容…………………………………………………19 結(jié)束語……………………………………………………………………………… 21 致謝………………………………………………………………………………… 22 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………… 23 緒論 數(shù)控機(jī)床代表一個民族制造工業(yè)現(xiàn)代化的水平，隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，制造技術(shù)和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實(shí)行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 ? 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對大學(xué)3年所學(xué)知識的綜合應(yīng)用，是全面衡量學(xué)生掌握知識與運(yùn)用知識水平的過程。也是鞏固所學(xué)的知識，提高解決實(shí)際的能力。在即將畢業(yè)之際我們需要進(jìn)行一次全面性的實(shí)踐鍛煉，使我們把所學(xué)的知識綜合起來加以使用進(jìn)一步提高分析問題的能力。畢業(yè)設(shè)計(jì)是為這一目的而安排的。 本次設(shè)計(jì)的課題是軸類零件的加工設(shè)計(jì),是對以前所學(xué)專業(yè)知識的一個總結(jié)。本次設(shè)計(jì)中，主要用到所學(xué)的機(jī)械工藝方面的知識，以及機(jī)械設(shè)計(jì)等方面的知識。著重說明了軸類零件的一般加工過程，即加工工藝的分析、加工方案的選擇以及零件結(jié)構(gòu)與技術(shù)條件的分析。既是重點(diǎn)又是難點(diǎn)。 本文系統(tǒng)的介紹了軸類零件的加工以及加工工藝的分析與制訂。軸類零件的加工工藝的制訂，直接關(guān)系到工件的質(zhì)量，勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益。一零件可以有幾種不同的加工方法，但只有某一種是較合理的，因此，在制訂的過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.零件圖的分析2.零件的加工工藝路線的分析3.粗基準(zhǔn)的選擇4.精基準(zhǔn)的選擇 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我更加了解機(jī)械設(shè)計(jì)的意義，以及懂得如何查閱相關(guān)資料和怎樣解決在實(shí)際工作中遇到的實(shí)際問題，這為我們以后從事機(jī)械行業(yè)打下了良好的基礎(chǔ)。 ? 第一章 零件的分析 零件的分析主要包括零件的結(jié)構(gòu)、形狀、性能、表面質(zhì)量、材料等方面的分析。下面我們來根據(jù)以下零件圖進(jìn)行改零件的分析。 1.1 零件圖的結(jié)構(gòu)工藝性分析 軸類零件按其結(jié)構(gòu)形狀的特點(diǎn)，可分為光軸、階梯軸、空心軸和異形軸（包括曲軸、凸輪軸和偏心軸等）四類。本題零件為階梯軸，它適合于數(shù)控加工，結(jié)構(gòu)簡單，加工過程中不易變形。 1.2 零件的形狀分析 該零件為回轉(zhuǎn)型零件，裝夾方便，只要采用三爪自定心卡盤即可。 1.3 零件的形位公差分析 該零件公差等級要求不高，切只需一次裝夾，同軸度易保證。 1.4 零件的表面質(zhì)量分析 該零件表面主要由圓柱面、圓錐面、圓弧、槽及螺紋構(gòu)成，表面粗糙度要求一般，容易達(dá)到要求。 1.5 零件的材料分析 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。 第二章 毛坯的設(shè)計(jì) 　　軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機(jī)械加工的工作量，還可改善機(jī)械性能。 　　根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 　　軸類零件應(yīng)根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強(qiáng)度、韌性和耐磨性。 　　45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強(qiáng)度和韌性等綜合機(jī)械性能，淬火后表面硬度可達(dá)45~52HRC。 2.1毛坯的制造形式 2.1.1 毛坯的種類 毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。 2.1.2 毛坯的種類的選擇 該零件為軸類零件，采用型材類毛坯，材料選擇45鋼。 2.1.3 毛坯的形狀與尺寸的選擇 選用圓柱型材，根據(jù)零件圖的尺寸，為了減少加工時間，盡可能在保證精度的情況下選擇少的粗加工余量，本題可選擇Φ27*100的圓柱型棒料。 第三章 零件工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 對于一個零件來說，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機(jī)床上完成,而往往只是其中的一部分工藝內(nèi)容適合數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進(jìn)行仔細(xì)的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進(jìn)行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在考慮選擇內(nèi)容時，應(yīng)結(jié)合本企業(yè)設(shè)備的實(shí)際，立足于解決難題、攻克關(guān)鍵問題和提高生產(chǎn)效率，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。 適于數(shù)控加工的內(nèi)容 在選擇時，一般可按下列順序考慮： （1）通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； （2）通用機(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； （3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時選擇。 不適于數(shù)控加工的內(nèi)容 一般來說，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工： （1）占機(jī)調(diào)整時間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個精基準(zhǔn)，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容； （2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點(diǎn)。這時，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機(jī)床補(bǔ)加工； （3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗(yàn)依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。 此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等?？傊?，要盡量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降格為通用機(jī)床使用。 3.1機(jī)床的合理選擇 數(shù)控機(jī)床通常最合適加工具有一下特點(diǎn)的零件 1） 多品種、小批量生產(chǎn)的零件新產(chǎn)品試制中的零件。 2） 輪廓形狀復(fù)雜，或?qū)庸ぞ纫筝^高的零件。 3） 用普通機(jī)床加工時需用昂貴的工藝裝備（工具、夾具和模具）的零件 4） 需要多次改型的零件。 5） 價格昂貴，加工中不允許報廢的零件。 6） 需要最短時間周期的急需零件。 本題中的零件加工精度要求在普通機(jī)床上無法完成，所以選擇數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。 3.2 加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是：同時保證加工精度和表面粗糙度的要求。此外還應(yīng)考慮生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性的要求，以及現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。 本題的零件采用數(shù)控車床進(jìn)行加工。 3.3 加工順序的安排 順序的安排應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位、安裝與夾緊的需要來考慮。順序安排一般應(yīng)按以下原則進(jìn)行： （1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機(jī)床加工工序的也應(yīng)綜合考慮； （2）先進(jìn)行內(nèi)腔加工，后進(jìn)行外形加工； （3）以相同定位、夾緊方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好連續(xù)加工，以減少重復(fù)定位次數(shù)、換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)； 該零件只需要一次裝夾即可加工完成，在程序編制的過程中按照先粗后精、從左至右的順序進(jìn)行。 3.4 工藝的制定 3.4.1 確定加工方案 零件上精度要求較高的表面加工，通常是通過粗加工、半精加工、精加工逐步達(dá)到的。對于這些表面，要根據(jù)質(zhì)量需求、機(jī)床情況和毛坯條件來確定最終加工方案。 確定加工方案時，首先應(yīng)該根據(jù)主要表面精度和表面粗糙度的要求，初步確定為達(dá)到這些要求說需要的加工方法，此時要考慮到數(shù)控機(jī)床使用的合理性和經(jīng)濟(jì)性，并充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的功能，原則上數(shù)控機(jī)床僅進(jìn)行較復(fù)雜零件重要基準(zhǔn)的加工和零件的精加工。 3.4.2 確定裝夾方案 此工件只需一次裝夾即可完成加工，采用三爪自定心卡盤裝夾即可。 3.4.3 切削用量的選擇 切削用量是說明機(jī)床在進(jìn)行切削加工時的狀態(tài)參數(shù)。不同類型的機(jī)床對切削用量參數(shù)的表述也略有不同，但其基本的含義都是一致的。 1)切削速度（Vc）? 切削刃上的切削點(diǎn)相對于工件主運(yùn)動的瞬時速度稱為切削速度。切削速度的單位為米/分（m/min）。在各種金屬切削機(jī)床中，大多數(shù)切削加工的主運(yùn)動都是機(jī)床主軸的運(yùn)動形成的，即都是回轉(zhuǎn)運(yùn)動。這樣就需要在切削速度與機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩者的關(guān)系為： Vc =? dЛ/1000n 2)進(jìn)給量（f）? 對于不同種類的機(jī)床，進(jìn)給量的單位是不同的。對于普通車床，進(jìn)給量為工件（主軸）每轉(zhuǎn)過一轉(zhuǎn)，刀具沿進(jìn)給方向與工件的相對移動量，單位為mm/r；對于數(shù)控車床，由于其控制原理與普通車床不同，進(jìn)給量也可以定義為刀具在單位時間內(nèi)沿著進(jìn)給方向上相對于工件的位移量（mm/min）。其他類型的機(jī)床則根據(jù)其結(jié)構(gòu)不同，進(jìn)給量的單位分別為刀具或工件每轉(zhuǎn)的位移量（mm/min，車床等大部分機(jī)床；或mm/r，使用多齒刀具的機(jī)床）或每行程的位移量（mm/一個行程，刨床等機(jī)床）。 3)?切深（ap）? 已加工表面和待加工表面之間的垂直距離。? 在切削加工中，切削速度（Vc）、進(jìn)給量（f）和切深（ap）這三個參數(shù)是相互關(guān)聯(lián)的。在粗加工中，為了提高效率，一般采用較大的切深（ap）。此時切削速度（Vc）和進(jìn)給量（f）相對較?。欢诎刖庸ず途庸るA段，一般采用較大的切削速度（Vc）、較小的進(jìn)給量（f）和切深（ap），以獲得較好的加工質(zhì)量（包括表面粗糙度、尺寸精度和形狀精度）。 3.4.4 刀具的選擇 切削加工離不開刀具。刀具是整個機(jī)械加工工藝系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)。在各種刀具中，車刀的結(jié)構(gòu)相對比較簡單，具有代表性，下面以車刀為例予以介紹。圖1-4為普通外圓車刀的示意圖。車刀由夾持部分和切削部分組成。夾持部分稱為刀柄，用來把刀具裝夾在車床的刀架上，一般采用普通鋼材料鍛造而得；切削部分俗稱為刀頭，在車刀上一般為單個刀片。刀片材料一般有高速鋼（俗稱白鋼刀條）和硬質(zhì)合金兩種，用于剝離金屬材料。根據(jù)刀具切削部分與夾持部分（即刀片與刀柄）連接方式的不同，車刀可以分為焊接刀具和機(jī)夾刀具兩大類。 ? 車刀切削部分的主要構(gòu)成為： ??? 1．前刀面（Aγ）???? 切削加工而得的切屑經(jīng)過的刀片表面 ??? 2，主后刀面（Aα）?? 刀具片上與過渡表面相對的表面 ??? 3．副后刀面（Aα`）? 刀具片上與已加工表面相對的表面 ??? 4．主切削刃（S）????? 前刀面與主后刀面相交而得到的切削刃。用于切出工件上的過渡表面，完成主要的金屬切除。主切削刃是主要的加工刃 ??? 5．副切削刃（S`）???? 前刀面與副后刀面相交而得到的切削刃。它的主要作用是配合主切削刃，完成金屬材料的剝離工作，形成工件已加工表面 ??? 6．刀尖?????????????? 指主切削刃與副切削刃的連接處。根據(jù)刀具所使用的場合不同，刀尖有倒角刀尖和倒圓刀尖兩種。 從以上的分析中，我們可以了解到：車刀的各個組成部分之間都有著密切的聯(lián)系。實(shí)際上，在十幾至幾十平方毫米的區(qū)域內(nèi)，若干個部分形成了一些角度。這些角度對加工質(zhì)量和刀具的使用壽命有極大的影響。對刀具進(jìn)行角度的分析，是刀具設(shè)計(jì)者和使用者的重要工作內(nèi)容。 與刀具的組成一樣，刀具材料也分為刀柄材料和刀片材料。刀柄一般采用45#鋼鍛造，經(jīng)過銑削加工而得。隨著數(shù)控機(jī)床的日益普及，對機(jī)床刀具的要求也越來越高，越來越廣，對于刀具的刀柄的要求也日益提高?，F(xiàn)在對車刀刀柄的公差要求也提高了很多。我們現(xiàn)在談?wù)摰牡毒卟牧现饕侵傅毒咔邢鞑糠郑吹镀┑牟牧稀５毒咔邢餍阅艿膬?yōu)劣，主要取決于刀片的材料，其次取決于刀具幾何參數(shù)和刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，再次取決于刀具切削用量的選用和刀具的安裝情況。 刀片在切削加工時，要承受很大的切削力，還要承受切屑變形時產(chǎn)生的高溫。要是刀具能在這樣的條件下工作而不致很快地變鈍或損壞，保持其切削能力，刀片必須具備各種特殊的性質(zhì)。 3.4.5 加工工藝卡 表1 該零件的加工工藝過程 序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備及工裝 1 備料 制作毛坯，選用Φ27×100棒料。 2 車 裝夾毛坯外圓，進(jìn)行零件的車削加工。 數(shù)控車床 4 鉗 去毛刺。 表2 該零件的加工工序卡 夾具名稱 使用設(shè)備 三爪自定心卡盤 數(shù)控車床 工序號 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)數(shù)/(r/min) 進(jìn)給速度/(mm/min) 被吃刀量/mm 程序編號 2 1 裝夾毛坯外圓，向外伸出75mm，粗車外圓輪廓，留精加工余量0.25mm。 01 90度外圓粗車刀 500 100 1.5 O0001 2 精車外圓輪廓。 02 90度外圓精車刀 800 30 0.25 O0001 3 切槽 03 5mm寬切斷刀 300 30 O0001 4 車螺紋 04 60度螺紋車刀 300 O0001 5 切斷并倒角 03 3mm寬切斷刀 300 30 O0001 第四章 數(shù)控編程 4.1 數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動編程兩種。 ??? 4.1.1 手工編程 ??? (1)手工編程的定義? 手工編程是指主要由人工來完成數(shù)控機(jī)床程序編 制各個階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時，普通車床都可以采用手工編程的方法。 ??? 對于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長，計(jì)算也比較簡單，出錯機(jī)會較少，這時用手工編程既經(jīng)濟(jì)又及時，因而手工編程被廣泛地應(yīng)用于形狀簡單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工中。沈陽機(jī)床但對于一些復(fù)雜零件，特別是具有非圓曲線的表面，或者零件的幾何元素并不復(fù)雜，但程序量很大的零件(如一個零件上有許多個孑L或平面輪廓由許多段圓弧組成)，或當(dāng)銑削輪廓時，數(shù)控系統(tǒng)不具備刀具半徑自動補(bǔ)償功能，而只能以刀具中心的運(yùn)動軌跡進(jìn)行編程等特殊情況，由于計(jì)算相當(dāng)繁瑣且程序量大，手工編程就難以勝任，即使能夠編出程序來，往往耗費(fèi)很長時間，而且容易出現(xiàn)錯誤。據(jù)國外統(tǒng)計(jì)，當(dāng)采用手工編程時，一個零件的編程時間與在機(jī)床上實(shí)際加工時間之比，平均約為30：1，而數(shù)控機(jī)床不能開動的原因有20％—30％是由于加工程序編制困難，編程所用時間較長，造成機(jī)床停機(jī)。普通車床因此，為了縮短生產(chǎn)周期，提高數(shù)控機(jī)床的利用率，有效地解決各種模具及復(fù)雜零件的加工問題，沈陽機(jī)床采用手工編制程序已不能滿足要求，而必須采用“自動編制程序”的方法。 ??? (2)手工編程的意義? 手工編程的意義在于加工形狀簡單的零件(如直線與直線或直線與圓弧組成的輪廓)時，快捷、簡便；不需要具備特別的條件(價格較高的硬件和軟件等)；對機(jī)床操作或程序員不受特殊條件的制約；還具有較大的靈活性和編程費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)。 ??? 手工編程在目前仍是廣泛采用的編程方式，即使在自動編程高速發(fā)展的將來，手工編程的重要地位也不可取代，仍是自動編程的基礎(chǔ)。在先進(jìn)的自動編程方法中，許多重要的經(jīng)驗(yàn)都來源于手工編程，并不斷豐富和推動自動編程的發(fā)展。 ??? (3)手工編程的不足? 手工編程既繁瑣、費(fèi)時，又復(fù)雜，普通車床而且容易產(chǎn)生錯誤。其原因是： ??? 1)零件圖上給出的零件形狀數(shù)據(jù)往往比較少，而數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)功能要求輸入的數(shù)據(jù)與零件形狀給出的數(shù)據(jù)不一致時，沈陽機(jī)床就需要進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，而在計(jì)算過程中可能會產(chǎn)生人為的錯誤。 ??? 2)加工復(fù)雜形面的零件輪廓時，圖樣上給出的是零件輪廓的有關(guān)尺寸，而機(jī)床實(shí)際控制的是刀具中心軌跡。因此，有時要計(jì)算出刀具中心運(yùn)動軌跡的坐標(biāo)值，這種計(jì)算過程也較復(fù)雜。對有刀具半徑補(bǔ)償功能的數(shù)控系統(tǒng)，要用到一些刀具補(bǔ)償?shù)闹噶睿⒁?jì)算出一些數(shù)據(jù)，這些指令的使用和計(jì)算過程也比較繁瑣復(fù)雜，容易產(chǎn)生錯誤。 ??? 3)當(dāng)零件形狀以抽象數(shù)據(jù)表示時，就失去了明確的幾何形象，普通車床在處理這些數(shù)據(jù)時容易出錯。無論是計(jì)算過程中的錯誤，還是處理過程中的錯誤，都不便于查找。 ??? 4)手工編程時，編程人員必須對所用機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)以及對編程中所用到的各種指令、沈陽機(jī)床代碼都非常熟悉。這在編制單臺數(shù)控機(jī)床的程序時，矛盾還不突出，可以說不大會出現(xiàn)代碼弄錯問題。但在一個編程人員負(fù)責(zé)幾臺數(shù)控機(jī)床的程序編制工作時，由于數(shù)控機(jī)床所用的指令、代碼、程序段格式及其他一些編程規(guī)定不一樣，普通車床所以就給編程工作帶來了易于混淆而出錯的可能性。 ??? 4.1.2 自動編程 ?? 自動編程是指借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來自動生成零件加工程序的過程。編程人員只需根據(jù)加工對象及工藝要求，借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對加工過程與要求進(jìn)行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動計(jì)算出加工運(yùn)動軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計(jì)算機(jī)上可自動地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌跡，所以能及時地檢查程序是否有錯，并進(jìn)行修改，沈陽機(jī)床得到正確的程序。 ??? 按輸入方式的不同，? 自動編制程序可分為語言數(shù)控自動編程、普通車床圖形交互自動編程和語音提示自動編程等等。現(xiàn)在我國應(yīng)用較廣泛的主要是圖形交互式編程。 ??? 4.1.3 編程方法的選擇 ??? 在數(shù)控機(jī)床發(fā)展的過程中，在研制出各種數(shù)控機(jī)床的同時，也研制出了各種編程方法。至今，主要有手工編程和自動編程兩種方法，其他方法可視為這兩種方法的擴(kuò)展，它們各有其適用范圍。究竟選擇哪一種編程方法，通常應(yīng)根據(jù)被加工零件的復(fù)雜程度、數(shù)值計(jì)算的難度與工作量大小、現(xiàn)有設(shè)備(相應(yīng)硬件與軟件)以及時間和費(fèi)用等進(jìn)行全面考慮，權(quán)衡利弊，予以確定。一般而言，加工形狀簡單的零件，沈陽機(jī)床例如點(diǎn)位加工或直線切削零件，用手工編程所需的時間和費(fèi)用與用自動編程所需的時間和費(fèi)用相差不大，因此采用手工編程比較合適。而當(dāng)被加工零件形狀比較復(fù)雜，如復(fù)雜的模具，若不采用自動編程，不僅在時間和費(fèi)用上不合理，普通車床有時甚至用手工編程方法無法完成。 4.2 數(shù)控加工程序的內(nèi)容 4.2.1 常用代碼 （1）快速定位G00 指令格式：G00X(U)__Z(W)__; 指令功能：X軸、Z軸同時從起點(diǎn)以各自的快速移動速度移動到終點(diǎn)，兩軸是以各自獨(dú)立的速度移動，短軸先到達(dá)終點(diǎn)，長軸獨(dú)立移動剩下的距離，其合成軌跡不一定是直線。 指令說明：G00為初態(tài)G指令 （2）直線插補(bǔ)G01 指令格式：G01 X（U）__Z(W)__F__； 指令功能：運(yùn)動軌跡為從起點(diǎn)到終點(diǎn)的一條直線。 指令說明：G01為模態(tài)G指令 （3）圓弧插補(bǔ)G02、G03 指令格式G02/G03 X(U)__Z(W)__ R/(J__K__) 指令功能：G02指令運(yùn)動軌跡從起點(diǎn)到終點(diǎn)的順時針（后刀座坐標(biāo)系）/逆時針（前刀座坐標(biāo)系）圓弧。 G03指令運(yùn)動軌跡為從起點(diǎn)到終點(diǎn)逆時針（后刀座坐標(biāo)系）/順時針（前刀座坐標(biāo)系）圓弧。 指令說明：G02、G03為模態(tài)G指令。 （4）復(fù)合循環(huán)指令 1）軸向粗車循環(huán)G71 指令格式：G71 U(Δd) R(e) F__ S__ T__; (1) G71 P(ns) Q(nf) U(Δu) W(Δw); (2) N(ns)………………； ……………… N (nf)………………； 指令意義：G71指令分為三個部分： （1）：給定粗車時的切削量、退刀量和切削速度、主軸轉(zhuǎn)速、刀具功能的程序段： （2）：給定定義精車軌跡的程序段區(qū)間、精車余量的程序段； （3）：定義精車軌跡的若干連續(xù)的程序段，執(zhí)行G71時，這些程序段僅用于計(jì)算粗車的軌跡，實(shí)際并未被執(zhí)行。 2）精加工循環(huán)G70 指令格式：G70 P(ns) Q(nf); 指令功能：刀具從起點(diǎn)位置沿著ns—nf程序段給出的工件精加工軌跡進(jìn)行精加工。 其中：ns: 精車軌跡的第一個程序段的程序段號； nf: 精車軌跡的最后一個程序段的程序段號； 3）多重螺紋切削循環(huán)G76 指令格式：G76 P(m) (r) (a) Q(Δdmin) R(d); G76 X(U)__ Z(W)__ R(i) P(k) Q(Δd) F(I)__; 指令功能：通過多次螺紋粗車、螺紋精車完成規(guī)定牙高（總切深）的螺紋加工，如果定義的螺紋角度不為0度，螺紋的切入點(diǎn)由螺紋牙頂逐步移至螺紋牙底，使得相鄰兩牙螺紋的夾角為規(guī)定的螺紋角度。G76指令可加工帶螺紋退尾的直螺紋和錐螺紋，可實(shí)現(xiàn)單側(cè)刀刃螺紋切削，吃刀量逐漸減少，有利于保護(hù)刀具、提高螺紋精度。G76指令不能加工端面螺紋。 4.2.2 零件的加工程序： O0001; T0101; M03S500; M08; G00X29Z2; G71U1.5R0.5; G71P10Q20U0.5W0.5F100; N10 G00X0; G01Z0F30; X10; X12Z-1; Z-20; X14; X16W-1； W-7.5; X24Z-43; N20 Z-71; G00X100; Z100; T0202; M03S800; G00X29Z2; G70P10Q20; G00X100Z100; T0303; M03S300; G00X27Z-20; G01X9F30; X12Z-19; G00X29; Z-55; G01X20F30; X29F100; G00X100Z100; T0404; M03S350; G00X14Z2; G76P010060Q150R0.1 G76X10.7Z-17P2600Q1300F1; G00X100Z100; T0303; M03S300; G00X29Z-65; G01X20F30; X29F100; G00Z-70; G01X17F30; X18; X20W1; W-1; X0; G00X100; Z100; M30; 致謝 本人在畢業(yè)課題的設(shè)計(jì)中，學(xué)習(xí)了不少的新知識，體會到了學(xué)習(xí)的重要性，同時，感謝學(xué)校具遠(yuǎn)瞻的規(guī)劃與教育，給予我們良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，并提供給我們對學(xué)業(yè)及個人生涯發(fā)展的多元信息，幫助我們成長。 感謝三年來陪伴我們學(xué)習(xí)與生活的恩師，感謝您們對我精心的教育，感謝您們沒使我的學(xué)習(xí)變成勞作而成為一種快樂；.感謝您們讓我明白自身的價值；感謝您們幫助我發(fā)現(xiàn)了自己的專長，而且讓我把事情做得更好。感謝您們?nèi)萑涛业娜涡排c錯誤，不僅教會了我知識，更教會了我如何做事，如何做人。 這三年以來，經(jīng)歷過的所有事，所有人，都將是我以后生活回味的一部分，是我為人處事的指南針。就要離開學(xué)校，走上工作的崗位了，這是我人生歷程的又一個起點(diǎn)，在這里祝福大學(xué)里跟我風(fēng)雨同舟的朋友們，一路走好，未來總會是絢爛繽紛。 參考文獻(xiàn) [1] 吳國華《金屬切削機(jī)床》[第二版],北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.2.? 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