第一篇：數控專業畢業論文

河南農業大學 2010屆畢業論文

摘 要

世界制造業轉移，中國正在逐步成為世界加工廠。美國、德國、韓國等國家已經進入工業化發展的高技術密集時代與微電子時代，鋼鐵、機械、化工等重工業正逐漸向發展中國家轉移。我國目前經濟發展已經過了發展初期，正處于重化工業發展中期。

未來10年將是中國機械行業發展最佳時期。美國、德國的重化工業發展期延續了18年以上，美國、德國、韓國四國重化工業發展期平均延續了12年，我們估計中國的重化工業發展期將至少延續10年，直到2015年。因此，在未來10年中，隨著中國重化工業進程的推進，中國企業規模、產品技術、質量等都將得到大幅提升，國產機械產品國際競爭力增強，逐步替代進口，并加速出口。目前，機械行業中部分子行業如船舶、鐵路、集裝箱及集裝箱起重機制造等已經受益于國際間的產業轉移，并將持續受益；電站設備、工程機械、床等將受益于產業轉移，加快出口進程

關鍵詞 : 數控 工業化發展 刀具 機床 / 27

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目 錄

第一章 數控機床的產生 第二章 數控機床的發展

2.1數控系統的發展 ··············································································· 1 2.2機床的發展趨勢 ··············································································· 2

第三章 數控機床的分類

3.1按加工工藝方法分類 ······································································· 4 3.1.1金屬切削類數控機床 ························································································ 4 3.1.2特種加工類數控機床 ························································································ 4 3.1.3板材加工類數控機床 ························································································ 4 3.2按控制運動軌跡分類 ······································································· 5 3.1.2點位控制數控機床 ····························································································· 5 3.2.2直線控制數控機床 ·····························································································

53.2.3輪廓控制數控機床 ····························································································· 5

3.3按驅動裝置的特點分類 ··································································· 6 3.3.1開環控制數控機床 ····························································································· 6 3.3.2閉環控制數控機床 ····························································································· 7 3.3.3半閉環控制數控機床 ························································································ 7 3.3.4混合控制數控機床 ····························································································· 7 / 27

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第四章 數控車的工藝與工裝削

4.1合理選擇切削用量 ··········································································· 9 4.2合理選擇刀具 ··················································································· 9 4.3合理選擇夾具 ··················································································· 10

4.4確定加工路線 ··················································································· 10 4.5 加工路線與加工余量的聯系 ·························································· 10 4.6夾具安裝要點 ··················································································· 10

第五章 程序首句妙用與控制尺寸精度的技巧

5.1程序首句妙用G00的技巧 ······························································· 11 5.2控制尺寸精度的技巧 ······································································· 12 5.2.1修改刀補值保證尺寸精度 ·············································································· 12

5.2.2半精加工消除絲桿間隙影響保證尺寸精度 ·········································· 12 5.2.3程序編制保證尺寸精度 ··················································································· 12 5.2.4修改程序和刀補控制尺寸 ·············································································· 13 第六章 數控技術

6.1數控機床電氣控制系統綜述 ··························································· 14 6.2數控機床運動坐標的電氣控制 ······················································· 16

結語 致謝 / 27

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參考文獻

第一章 數控機床的產生

在機械制造工業中并不是所有的產品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產的零件（批量在10～100件）約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、機床、重型機械以及國防工業更是如此。

為了滿足多品種，小批量的自動化生產，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產品頻繁變化的柔性自動化機床。數控機床就是在這樣的背景下誕生與發展起來的。它為單件、小批量生產的精密復雜零件提供了自動化的加工手段。

根據國家標準ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，對機床數字控制的定義：用數字控制的裝置（簡稱數控裝置），在運行過程中，不斷地引入數字數據，從而對某一生產過程實現自動控制，叫數字控制，簡稱數控。用計算機控制加工功能，稱計算機數控（computerized numerical，縮寫ＣＮＣ）。

數控機床即使采用了數控技術的機床，或者說裝備了數控系統的機床。從應用來說，數控機床就是將加工過程所需的各種操作（如主軸變速、松加工件、進刀與退刀、開車與停車、選擇刀具、供給切削液等）和步驟，以及刀具與工件之間的相對位移量都用數字化的代碼來表示，通過控制介質將數字信息送入專用的或通用的計算機，計算機對輸入的信息進行處理與運算，發出各種指令來控制機床的伺服系統或其他執行元件，是機床自動加工出所需要的零件。/ 27

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第二章 數控機床的發展

2.1 數控系統的發展

從１９５２年第一臺數控機床問世后，數控系統已經先后經歷了兩個階段和六代的發展，其六代是指電子管、晶體管、集成電路、小型計算機、微處理器和基于工控ＰＣ機的通用CNC系統。其中前三代為第一階段，稱作為硬件連接數控，簡稱ＮＣ系統；后三代為第二階段，乘坐計算機軟件數控，簡稱ＣＮＣ系統。

2.2 機床的發展趨勢

數控機床總的發展趨勢是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。

（1）工序集中 20世紀50年代末期，在一般數控機床的基礎上開發了數控加工中心，即自備刀具庫的自動換刀數控機床。在加工中心機床上，工件一次裝夾后，機床的機械手可以自動更換刀具，連續的對工件進行多種工序加工。

目前，加工中心機床的刀具庫容量可達到100多把刀具，自動換刀裝置的換刀時間僅需0.5～2秒。加工中心機床使工序集中在一臺機床上完成，減少了由于工序分散，工件多次安裝引起的定位誤差，提高了加工精度，同時也減少了機床的臺數與占地面積，壓縮了半成品的庫存量，減少了工序間的輔助時間，有效的提高了數控機床的生產效率和數控加工的經濟效益。

（2）高速、高效、高精度

高速、高效、高精度是機械加工的目標，數控機床因其價格昂貴，在上述三方面的發展也就更為突出。

（3）方便使用

數控機床制造廠把建立友好的人機界面、提高數控機床的可靠性作為提高競爭能力的主要方面。

1）加工編程方便

手工編程和自動編程已經使用了幾十年，有了長足的發展，在手工編程方面，開發了多種加工循環、參數編程和除直線、圓弧以外的各種插補功能，CAD/CAM的研究發展，從技術上來講可以替代手工編程。但是一套適用的CAD/CAM軟件加上計算機硬件，/ 27

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投資較大，學習、掌握時間較長，對大多數的簡單工件很不經濟。

近年來，發展起來的圖形交互式編程系統（WOP，又稱面向車間編程），很受用戶歡迎。這種編程方式不使用G、M代碼，而是借助圖形菜單，輸入整個圖形塊以及相應參數作為加工指令，形成加工程序，與傳統加工時的思維方式類似。圖形交互編程方法在制定標準后，有可能成為各種型號的數控機床統一的編程方法。

2）使用方法

數控機床普遍采用彩色CRT進行人機對話、圖形顯示和圖形模擬的。有的數控機床將采用說明書、編程指南、潤滑指南等存入系統共使用者調閱。/ 27

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第三章 數控機床的分類

3.1 按加工工藝方法分類 3.1.1．金屬切削類數控機床

與傳統的車、銑、鉆、磨、齒輪加工相對應的數控機床有數控車床、數控銑床、數控鉆床、數控磨床、數控齒輪加工機床等。盡管這些數控機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，但機床的動作和運動都是數字化控制的，具有較高的生產率和自動化程度。

在普通數控機床加裝一個刀庫和換刀裝置就成為數控加工中心機床。加工中心機床進一步提高了普通數控機床的自動化程度和生產效率。例如銑、鏜、鉆加工中心，它是在數控銑床基礎上增加了一個容量較大的刀庫和自動換刀裝置形成的，工件一次裝夾后，可以對箱體零件的四面甚至五面大部分加工工序進行銑、鏜、鉆、擴、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，減少了機床的臺數和占地面積，縮短了輔助時間，大大提高了生產效率和加工質量。

3.1.2．特種加工類數控機床

除了切削加工數控機床以外，數控技術也大量用于數控電火花線切割機床、數控電火花成型機床、數控等離子弧切割機床、數控火焰切割機床以及數控激光加工機床等。

3.1.3．板材加工類數控機床

常見的應用于金屬板材加工的數控機床有數控壓力機、數控剪板機和數控折彎機等。

近年來，其它機械設備中也大量采用了數控技術，如數控多坐標測量機、自動繪圖機及工業機器人等。/ 27

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3.2 按控制運動軌跡分類

3.2.1．點位控制數控機床

位置的精確定位，在移動和定位過程中不進行任何加工。機床數控系統只控制行程終點的坐標值，不控制點與點之間的運動軌跡，因此幾個坐標軸之間的運動無任何聯系。可以幾個坐標同時向目標點運動，也可以各個坐標單獨依次運動。

這類數控機床主要有數控坐標鏜床、數控鉆床、數控沖床、數控點焊機等。點位控制數控機床的數控裝置稱為點位數控裝置。

3.2.2．直線控制數控機床

直線控制數控機床可控制刀具或工作臺以適當的進給速度，沿著平行于坐標軸的方向進行直線移動和切削加工，進給速度根據切削條件可在一定范圍內變化。

直線控制的簡易數控車床，只有兩個坐標軸，可加工階梯軸。直線控制的數控銑床，有三個坐標軸，可用于平面的銑削加工。現代組合機床采用數控進給伺服系統，驅動動力頭帶有多軸箱的軸向進給進行鉆鏜加工，它也可算是一種直線控制數控機床。

數控鏜銑床、加工中心等機床，它的各個坐標方向的進給運動的速度能在一定范圍內進行調整，兼有點位和直線控制加工的功能，這類機床應該稱為點位/直線控制的數控機床。

3.3.3．輪廓控制數控機床

輪廓控制數控機床能夠對兩個或兩個以上運動的位移及速度進行連續相關的控制，使合成的平面或空間的運動軌跡能滿足零件輪廓的要求。它不僅能控制機床移動部件的起點/ 27

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與終點坐標，而且能控制整個加工輪廓每一點的速度和位移，將工件加工成要求的輪廓形狀。

常用的數控車床、數控銑床、數控磨床就是典型的輪廓控制數控機床。數控火焰切割機、電火花加工機床以及數控繪圖機等也采用了輪廓控制系統。輪廓控制系統的結構要比點位/直線控系統更為復雜，在加工過程中需要不斷進行插補運算，然后進行相應的速度與位移控制。

現在計算機數控裝置的控制功能均由軟件實現，增加輪廓控制功能不會帶來成本的增加。因此，除少數專用控制系統外，現代計算機數控裝置都具有輪廓控制功能。

3.3 按驅動裝置的特點分類

3.3.1開環控制數控機床

這類控制的數控機床是其控制系統沒有位置檢測元件，伺服驅動部件通常為反應式步進電動機或混合式伺服步進電動機。數控系統每發出一個進給指令，經驅動電路功率放大后，驅動步進電機旋轉一個角度，再經過齒輪減速裝置帶動絲杠旋轉，通過絲杠螺母機構轉換為移動部件的直線位移。移動部件的移動速度與位移量是由輸入脈沖的頻率與脈沖數所決定的。此類數控機床的信息流是單向的，即進給脈沖發出去后，實際移動值不再反饋回來，所以稱為開環控制數控機床。

開環控制系統的數控機床結構簡單，成本較低。但是，系統對移動部件的實際位移量不進行監測，也不能進行誤差校正。因此，步進電動機的失步、步距角誤差、齒輪與絲杠等傳動誤差都將影響被加工零件的精度。開環控制系統僅適用于加工精度要求不很高的中小型數控機床，特別是簡易經濟型數控機床。

3.3.2閉環控制數控機床

接對工作臺的實際位移進行檢測，將測量的實際位移值反饋到數控裝置中，與輸入的指/ 27

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令位移值進行比較，用差值對機床進行控制，使移動部件按照實際需要的位移量運動，最終實現移動部件的精確運動和定位。從理論上講，閉環系統的運動精度主要取決于檢測裝置的檢測精度，也與傳動鏈的誤差無關，因此其控制精度高。圖1-3所示的為閉環控制數控機床的系統框圖。圖中A為速度傳感器、C為直線位移傳感器。當位移指令值發送到位置比較電路時，若工作臺沒有移動，則沒有反饋量，指令值使得伺服電動機轉動，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位移指令值相比較，用比較后得到的差值進行位置控制，直至差值為零時為止。這類控制的數控機床，因把機床工作臺納入了控制環節，故稱為閉環控制數控機床。

閉環控制數控機床的定位精度高，但調試和維修都較困難，系統復雜，成本高。

3.3.3半閉環控制數控機床

半閉環控制數控機床是在伺服電動機的軸或數控機床的傳動絲杠上裝有角位移電流檢測裝置（如光電編碼器等），通過檢測絲杠的轉角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數控裝置中去，并對誤差進行修正。通過測速元件A和光電編碼盤B可間接檢測出伺服電動機的轉速，從而推算出工作臺的實際位移量，將此值與指令值進行比較，用差值來實現控制。由于工作臺沒有包括在控制回路中，因而稱為半閉環控制數控機床。

半閉環控制數控系統的調試比較方便，并且具有很好的穩定性。目前大多將角度檢測裝置和伺服電動機設計成一體，這樣，使結構更加緊湊。

3.3.4混合控制數控機床

將以上三類數控機床的特點結合起來，就形成了混合控制數控機床。混合控制數控機床特別適用于大型或重型數控機床，因為大型或重型數控機床需要較高的進給速度與相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環中，閉環調試比較復雜。混合控制系統又分為兩種形式： / 27

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（1）開環補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環伺服機構，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統的誤差。

（2）半閉環補償型。它是用半閉環控制方式取得高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現全閉環修正，以獲得高速度與高精度的統一。其中A是速度測量元件（如測速發電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。/ 27

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第四章 數控車的工藝與工裝削

數控車床加工工藝與普通車床的加工工藝類似，但由于數控車床是一次裝夾，連續自動加工完成所有車削工序，因而應注意以下幾個方面。

4.1.合理選擇切削用量

對于高效率的金屬切削加工來說，被加工材料、切削工具、切削條件是三大要素。這些決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟有效的加工方式必然是合理的選擇了切削條件。

切削條件的三要素：切削速度、進給量和切深直接引起刀具的損傷。伴隨著切削速度的提高，刀尖溫度會上升，會產生機械的、化學的、熱的磨損。切削速度提高20%，刀具壽命會減少1/2。

進給條件與刀具后面磨損關系在極小的范圍內產生。但進給量大，切削溫度上升，后面磨損大

進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。

(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床

各種動作的執行者和機床各種現實狀態的報告員。

這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。/ 27

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(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。

這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機床多采

用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。

位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。

(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等。

(2)數控系統數控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束。

數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。

(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態傳送給CNC，使CNC能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機床的控制。

當代PLC多集成于數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規模較大的系統中往往采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。/ 27

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不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。

(4)主軸驅動系統接受來自CNC的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過PLC將主軸的各種現實工作狀態通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。

主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例

如零漂等。通常CNC中也設有主軸相關的機床數據，并且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。

(5)進給伺服系統接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機床坐標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現時工作狀態并接受CNC的控制。

進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。

(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床

各種動作的執行者和機床各種現實狀態的報告員。

這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。

(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從/ 27

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而實現速度的精確控制。

這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機床多采

用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。

位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。

(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。

(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等。

(2)數控系統數控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束。

數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。

(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態傳送給CNC，使CNC能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機床的控制。

當代PLC多集成于數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規模較大的系統中往往采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。

不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。/ 27

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(4)主軸驅動系統接受來自CNC的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過PLC將主軸的各種現實工作狀態通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。

主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例

如零漂等。通常CNC中也設有主軸相關的機床數據，并且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。

(5)進給伺服系統接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機床坐標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現時工作狀態并接受CNC的控制。

進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。

(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床

各種動作的執行者和機床各種現實狀態的報告員。

這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。

(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。

這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控/ 27

河南農業大學 2010屆畢業論文

多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機床多采

用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。

位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。

(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。

(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等。

(2)數控系統數控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束。

數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。

(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態傳送給CNC，使CNC能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機床的控制。

當代PLC多集成于數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規模較大的系統中往往采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。

不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。

(4)主軸驅動系統接受來自CNC的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過PLC將主軸的各/ 27

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種現實工作狀態通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。

主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例

如零漂等。通常CNC中也設有主軸相關的機床數據，并且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。

(5)進給伺服系統接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機床坐標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現時工作狀態并接受CNC的控制。

進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。

(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床

各種動作的執行者和機床各種現實狀態的報告員。

這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。

(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。

這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機/ 27

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床多采

用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。

位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。

(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。

(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等。

(2)數控系統數控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束。

數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。

(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態傳送給CNC，使CNC能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機床的控制。

當代PLC多集成于數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規模較大的系統中往往采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。

不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。

(4)主軸驅動系統接受來自CNC的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過PLC將主軸的各種現實工作狀態通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。

主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些/ 27

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不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例

如零漂等。通常CNC中也設有主軸相關的機床數據，并且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。

(5)進給伺服系統接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機床坐標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現時工作狀態并接受CNC的控制。

進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。

(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床

各種動作的執行者和機床各種現實狀態的報告員。

這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。

(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。

這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機床多采

用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置/ 27

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進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。

位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。

(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。

(1)數據輸入裝置將指令信息和各種應用數據輸入數控系統的必要裝置。它可以是穿孔帶閱讀機(已很少使用)，3.5in軟盤驅動器，CNC鍵盤(一般輸入操作)，數控系統配備的硬盤及驅動裝置(用于大量數據的存儲保護)、磁帶機(較少使用)、PC計算機等等。

(2)數控系統數控機床的中樞，它將接到的全部功能指令進行解碼、運算，然后有序地發出各種需要的運動指令和各種機床功能的控制指令，直至運動和功能結束。

數控系統都有很完善的自診斷能力，日常使用中更多地是要注意嚴格按規定操作，而日常的維護則主要是對硬件使用環境的保護和防止系統軟件的破壞。

(3)可編程邏輯控制器是機床各項功能的邏輯控制中心。它將來自CNC的各種運動及功能指令進行邏輯排序，使它們能夠準確地、協調有序地安全運行；同時將來自機床的各種信息及工作狀態傳送給CNC，使CNC能及時準確地發出進一步的控制指令，如此實現對整個機床的控制。

當代PLC多集成于數控系統中，這主要是指控制軟件的集成化，而PLC硬件則在規模較大的系統中往往采取分布式結構。PLC與CNC的集成是采取軟件接口實現的，一般系統都是將二者間各種通信信息分別指定其固定的存放地址，由系統對所有地址的信息狀態進行實時監控，根據各接口信號的現時狀態加以分析判斷，據此作出進一步的控制命令，完成對運動或功能的控制。

不同廠商的PLC有不同的PLC語言和不同的語言表達形式，因此，力求熟悉某一機床PLC程序的前提是先熟悉該機床的PLC語言。

(4)主軸驅動系統接受來自CNC的驅動指令，經速度與轉矩(功率)調節輸出驅動信號驅動主電動機轉動，同時接受速度反饋實施速度閉環控制。它還通過PLC將主軸的各種現實工作狀態通告CNC用以完成對主軸的各項功能控制。

主軸驅動系統自身有許多參數設定，這些參數直接影響主軸的轉動特性，其中有些不可丟失或改變的，例如指示電動機規格的參數等，有些是可根據運行狀態加以調改的，例 / 27

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如零漂等。通常CNC中也設有主軸相關的機床數據，并且與主軸驅動系統的參數作用相同，因此要注意二者取一，切勿沖突。

(5)進給伺服系統接受來自CNC對每個運動坐標軸分別提供的速度指令，經速度與電流(轉矩)調節輸出驅動信號驅動伺服電機轉動，實現機床坐標軸運動，同時接受速度反饋信號實施速度閉環控制。它也通過PLC與CNC通信，通報現時工作狀態并接受CNC的控制。

進給伺服系統速度調節器的正確調節是最重要的，應該在位置開環的條件下作最佳化調節，既不過沖又要保持一定的硬特性。它受機床坐標軸機械特性的制約，一旦導軌和機械傳動鏈 的狀態發生變化，就需重調速度環調節器。

(6)電器硬件電路隨著PLC功能的不斷強大，電器硬件電路主要任務是電源的生成與控制電路、隔離繼電器部分及各類執行電器(繼電器、接觸器)，很少還有繼電器邏輯電路的存在。但是一些進口機床柜中還有使用自含一定邏輯控制的專用組合型繼電器的情況，一旦這類元件出現故障，除了更換之外，還可以將其去除而由PLC邏輯取而代之，但是這不僅需要對該專用電器的工作原理有清楚的了解，還要對機床的PLC語言與程序深入掌握才行。

(7)機床(電器部分)包括所有的電動機、電磁閥、制動器、各種開關等。它們是實現機床

各種動作的執行者和機床各種現實狀態的報告員。

這里可能的主要故障多數屬于電器件自身的損壞和連接電線、電纜的脫開或斷裂。

(8)速度測量通常由集裝于主軸和進給電動機中的測速機來完成。它將電動機實際轉速匹配成電壓值送回伺服驅動系統作為速度反饋信號，與指令速度電壓值相比較，從而實現速度的精確控制。

這里應注意測速反饋電壓的匹配聯接，并且不要拆卸測速機。由此引起的速度失控多是由于測速反饋線接反或者斷線所致。

(9)位置測量較早期的機床使用直線或圓形同步感應器或者旋轉變壓器，而現代機床多采

用光柵尺和數字脈沖編碼器作為位置測量元件。它們對機床坐標軸在運行中的實際位置進行直接或間接的測量，將測量值反饋到CNC并與指令位移相比較直至坐標軸到達指令位置，從而實現對位置的精確控制。/ 27

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位置環可能出現的故障多為硬件故障，例如位置測量元件受到污染，導線連接故障等。

(10)外部設備一般指PC計算機、打印機等輸出設備，多數不屬于機床的基本配置。使用中的主要問題與輸入裝置一樣，是匹配問題。

6.2.數控機床運動坐標的電氣控制

數控機床一個運動坐標的電氣控制由電流(轉矩)控制環、速度控制環和位置控制環串聯組成。

(1)電流環是為伺服電機提供轉矩的電路。一般情況下它與電動機的匹配調節已由制造者作好了或者指定了相應的匹配參數，其反饋信號也在伺服系統內聯接完成，因此不需接線與調整。

(2)速度環是控制電動機轉速亦即坐標軸運行速度的電路。速度調節器是比例積分(PI)調節器，其P、I調整值完全取決于所驅動坐標軸的負載大小和機械傳動系統(導軌、傳動機構)的傳動剛度與傳動間隙等機械特性，一旦這些特性發生明顯變化時，首先需要對機械傳動系統進行修復工作，然后重新調整速度環PI調節器。

速度環的最佳調節是在位置環開環的條件下才能完成的，這對于水平運動的坐標軸和轉動坐標軸較容易進行，而對于垂向運動坐標軸則位置開環時會自動下落而發生危險，可以采取先摘下電動機空載調整，然后再裝好電動機與位置環一起調整或者直接帶位置環一起調整，這時需要有一定的經驗和細心。速度環的反饋環節見前面“速度測量”一節。

(3)位置環是控制各坐標軸按指令位置精確定位的控制環節。位置環將最終影響坐標軸的位置精度及工作精度。這其中有兩方面的工作：

一是位置測量元件的精度與CNC系統脈沖當量的匹配問題。測量元件單位移動距離發出的脈

沖數目經過外部倍頻電路和/或CNC內部倍頻系數的倍頻后要與數控系統規定的分辨率相符。例如位置測量元件10脈沖/mm，數控系統分辨率即脈沖當量為0.001mm，則測量元件送出的脈沖必須經過100倍頻方可匹配。

二是位置環增益系數Kv值的正確設定與調節。通常Kv值是作為機床數據設置的，數控系統中對各個坐標軸分別指定了Kv值的設置地址和數值單位。在速度環最佳化調節后Kv值的設定則成為反映機床性能好壞、影響最終精度的重要因素。Kv值是機床運/ 27

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動坐標自身性能優劣的直接表現而并非可以任意放大。關于Kv值的設置要注意兩個問題，首先要滿足下列公式： Kv=v/Δ

式中v——坐標運行速度，m/min Δ——跟蹤誤差，mm

注意，不同的數控系統采用的單位可能不同，設置時要注意數控系統規定的單位。例如，坐標運行速度的單位是m/min，則Kv值單位為m/(mm·min)，若v的單位為mm/s，則Kv的單位應為mm/(mm·s)。

其次要滿足各聯動坐標軸的Kv值必須相同，以保證合成運動時的精度。通常是以Kv值最低的坐標軸為準。

位置反饋(參見上節“位置測量”)有三種情況：一種是沒有位置測量元件，為位置開環控制即無位置反饋，步進電機驅動一般即為開環；一種是半閉環控制，即位置測量元件不在坐標軸最終運動部件上，也就是說還有部分傳動環節在位置閉環控制之外，這種情況要求環外傳動部分應有相當的傳動剛度和傳動精度，加入反向間隙補償和螺距誤差補償之后，可以得到很高的位置控制精度；第三種是全閉環控制，即位置測量元件安裝在坐標軸的最終運動部件上，理論上這種控制的位置精度情況最好，但是它對整個機械傳動系統的要求更高而不是低，如若不然，則會嚴重影響兩坐標的動態精度，而使得機床只能在降低速度環和位置精度的情況下工作。影響全閉環控制精度的另一個重要問題是測量元件的精確安裝問題，千萬不可輕視。

(4)前饋控制與反饋相反，它是將指令值取出部分預加到后面的調節電路，其主要作用是減小跟蹤誤差以提高動態響應特性從而提高位置控制精度。因為多數機床沒有設此功能，故本文不詳述，只是要注意，前饋的加入必須是在上述三個控制環均最佳調試完畢后方可進行。/ 27

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結

語

制定符合中國國情的總體發展戰略，確立與國際接軌的發展道路，對21世紀我國數控技術與產業的發展至關重要。本文在對數控技術和產業發展趨勢的分析，對我國數控領域存在的問題進行研究的基礎上，對21世紀我國數控技術和產業的發展途徑進行了探討，提出了以科技創新為先導，以商品化為主干，以管理和營銷為重點，以技術支持和服務為后盾，堅持可持續發展道路的總體發展戰略。在此基礎上，研究了發展新型數控系統、數控功能部件、數控機床整機等的具體技術途徑。

我們衷心希望，我國科技界、產業界和教育界通力合作，把握好知識經濟給我們帶來的難得機遇，迎接競爭全球化帶來的嚴峻挑戰，為在21世紀使我國數控技術和產業走向世界的前列，使我國經濟繼續保持強勁的發展勢頭而共同努力奮斗！/ 27

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致

謝

時光匆匆如流水，轉眼便是大學畢業時節，春夢秋云，聚散真容易。在這個美好的季節里，我在電腦上敲出了最后一個字，心中涌現的不是想象已久的歡欣，卻是難以言喻的失落。是的，隨著論文的終結，意味著我生命中最純美的學生時代即將結束，盡管百般不舍，這一天終究會在熙熙攘攘的喧囂中決絕的來臨。

三年寒窗，所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要的是在閱讀、實踐中所培養的思維方式、表達能力和廣闊視野。很慶幸這些年來我遇到了許多恩師益友，無論在學習上、生活上還是工作上都給予了我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。

還要感謝我的父母，給予我生命并竭盡全力給予了我接受教育的機會，養育之恩沒齒難忘； 他們不僅培養了我對中國傳統文化的濃厚的興趣，讓我在漫長的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業論文提供了巨大的支持與幫助。在未來的日子里，我會更加努力的學習和工作，不辜負父母對我的殷殷期望！我一定會好好孝敬和報答他們！，還有許多人，也許他們只是我生命中匆匆的過客，但他們對我的支持和幫助依然在我記憶中留底了深刻的印象。在此無法一一羅列，但對他們，我始終心懷感激。最后，我要向在百忙之中抽時間對本文進行審閱、評議和參加本人論文答辯的各位師長表示感謝！/ 27

河南農業大學 2010屆畢業論文 / 27

第二篇：數控專業畢業論文下載

目錄

摘要 ············································································································································································· III 的支持下，我國進行了開放性數控系統的理論與實踐研究。總之，新一代數控系統技術水平大大提高，促進了數控機床性能向高精度、高速度、高柔性化方向發展，使柔性自動化加工技術水平不斷提高。

1.2 研究本課程的目的、意義

制造技術市場全球化使競爭空前劇烈，從而要求制造商具有較強的市場適應能力，因而市場對適合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系統的需求己逐步超過對大型單一功能的制造系統的需求。數控技術向高速化、高精度、多軸控制和復合方向發展，向模塊化、可重構、可擴充的軟硬件系統，這就是開放式控制系統。這一系統不僅能夠快速、經濟地適應新的加工需求，而且為制造廠提供了將其技術與任何

現以圖1-1所示的階梯軸的加工來說明。若階梯軸的精度和表面粗糙度要求不高，單間小批量生產時，其工藝過程見表1-1；大批量生產時，其工藝過程見表1-2。2.1.2 安裝

工件加工前，使其在機床或夾具中占據一正確而固定位置的過程稱為安裝。在一道工序中，工件可能安裝一次，也可能安裝幾次。表1-1中的工序1和2都是兩次安裝，而工序3以及表1-2中的各道工序中都是一次安裝。工件加工過程中應盡可能減少安裝次數，以免影響加工精度和增加輔助時間。2.1.3 工位

為了減少安裝次數，常采用回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具等多工位夾具，使工件在一次安裝中先后處于幾個不同的位置進行加工。此時，工件在機床上占據的每一個加工位置稱為工位。如圖1-2所示為一種利用回轉工作臺在一次安裝中順次完成裝卸工件、鉆孔、擴孔和絞孔四個工位加工的實例。

表1-1 單件小批量生產的工藝過程

工序號 1 2 3 4

工序內容

車端面，鉆中心孔；調頭車端面，鉆中心孔 車大外圓及倒角；調頭車小外圓及倒角

銑鍵槽 去毛刺

表1-2

大批量生產的工藝過程

設備 車床 車床 銑床 鉗工臺

工序號 1 2 3 4 5

工序內容 車端面，鉆中心孔 車大外圓及倒角 車小外圓及倒角

銑鍵槽 去毛刺

設備 車床 車床 車床 銑床 鉗工臺

2.1.4 工步

在加工表面、切屑刀具和切屑用量（不包括切屑深度）不變的條件下，連續完成的那部分工序稱為工步。

一道工序可能包括幾個工步，也可能只有一個工步。如表1-1所示工序1中，包括四個工步：兩次車端面，兩次鉆中心孔；工序2中也也包括四個工步；而表1-2工序4只有一個工步。

為了化簡工藝文件，對于在一次安裝中連續進行的若干個相同的工步，常看做為一個工步（可稱為合并工步）。如用一把轉頭連續鉆削幾個相同尺寸的孔，就認為是一個工步，而不看成幾個工步。為了提高生產效率，采用復合刀具或多刀加工的工步稱為復合工步。如圖1-3所示。在工藝文件上，復合工步應看為一個工步。

圖1-2 多工位加工

圖1-3 復合工步

2.1.5 走刀

走刀是指切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工藝過程。在一個工步中，當加工表面上需要切除的材料較厚，無法一次全部切除掉，需要分幾次切除時，則每切去一層材料稱為一次走刀。一個工步可以包括一次或幾次走刀。???

如圖1-4所示為工序、安裝、工位、工步和走刀的關系示意圖。

2.2 傳統機械加工工藝規程

工藝規程是指規定產品或零件部件制造工藝過程和操作方法等的工藝文件。其中，規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件稱為機械加工工藝規程。正確的工藝規程是在總結長期的生產實踐和科學實踐的基礎上，依據科學理論和必要的工藝實驗并考慮具體的生產條件而制定的。

不同的生產類型對工藝規程的要求不同，單件小批量生產由于生產的分工比較粗糙，通常只需說明零件的加工工藝路線（即其加工工序順序），填寫工藝過程卡。對于大批量生產，因其生產組織嚴密、分工細致，工藝規程應盡量詳細，要求對每道工序的加工精度、操作過程、切削用量、使用的設備及刀、夾、量具等均作出具體規定。因此，除了工藝過程卡外，還應有相應的加工工序卡。此外，必要時還需要檢驗工序卡和機床調整卡。中小批量生產經常采用機械加工工藝卡，其詳細程度介于工序過程卡和加工工序卡之間。

2.2.1

制定機械加工工藝規程的基本要求

制定工藝規程的基本要求是在保證生產質量的前提下，盡量提高生產效率和降低成本，使經濟效率最大化，另外，還應在充分利用本企業現有的生產條件下，盡可能采用國內外的先進技術和經驗，并保證工人具有良好而安全的勞動條件。同時工藝規程還應做到正確、完整、統一和清晰，所用術語、符號、單位、編號等都要符合相應標準，并積極采用國際標準。

2.2.2

傳統機械加工工藝規程的設計步驟及內容

設計零件的機械加工工藝規程的步驟及其內容如下： 1）分析零件工作圖和產品裝配圖

閱讀零件工作圖和產品裝配圖，以了解產品的用途、性能及工作條件，明確零件在產品中的位置、功能及其主要的技術要求。

2）工藝審查

主要審查零件圖上的視圖、尺寸和技術要求是否完整、正確；分析各項技術要求制定的依據，找出其的主要技術要求和關鍵技術問題，以便在設計工藝規程時采取措施施

予保證；審查零件的結構工藝性。

3)確定毛坯的種類及其制造方法

毛坯是由原材料變成零件過程的 2.2.3

工藝路線的擬定

擬定工藝路線是工藝規程的關鍵步驟。工件路線的優劣，對零件的加工質量、生產效率、生產成本以及工人的勞動強度，都有很大的影響。通常，具體擬定是，往往設定幾個工藝路線方案，經分析比較后，選擇其中最優的一個方案。

選擇加工方法的基本原則是：既要保證零件的加工質量，又要使加工成本低。1.加工經濟精度

加工經濟精度可以定義為：在正常的加工條件下（使用符合質量標準的設備、工藝裝備和標準技術等級的工人、合理的工時定額）所能達到的加工精度和表面粗糙度。加工經濟精度是一個精度范圍而不是一個值。一定的生產條件下,可能會出現幾種能保證零件技術要求的工藝方案,此時，應通過核算或相互對比,選擇經濟上最合理的方案,使產品的能源、材料消耗和生產成本最低。

2.加工方法的選擇

在分析研究零件圖的基礎上，選擇各表面的加工方法時，一般先選擇零件上精度最高的表面的加工方法，這通常是指該表面的終加工方法。主要應考慮以下問題：

1)加工表面的精度和表面粗糙度要求

根據這些要求，選擇與之相符合的加工經濟季度對應的加工方法。滿足要求的加工方法可能會有多種，再結合其他條件，最后確定一種。

2)零件的材料和熱處理要求

零件材料和熱處理是影響加工方法選擇的重要因素。如有色金屬精加工。因材料過軟容易堵塞砂輪而不宜采用磨削；鋼件和鑄鐵可采用磨削，而一般淬火表面只能采用磨削。

3)零件的生產類型

所選用的零件方法應與生產類型相適應。大批量生產，應采用一些高生產率的加工方法，如加工孔、內鍵槽、內花鍵等可以用拉削的方法；當批量不大時，則采用一般的鉆、鉸、鏜、插等方法。

4)本廠現有水平、生產條件等

技術人員應對本單位的設備種類和數量、加工范圍、精度水平以及工人的技術水平有充分的了解，應盡量利用本廠資源，并不斷對原來設備和工藝裝備進行技術改造，挖

掘企業潛力，創造經濟效率。2.2.4 加工階段的劃分

當加工零件的質量要求比較高時，往往不可能在一兩個工序中完成全部的加工工作，而必須分幾階段來進行加工。一般來說，整個加工過程可分為粗加工、半精加工、精加工等幾個階段。加工精度和表面質量要求較高時，還可以增設光整加工和超精加工階段。加工過程中將粗、精加工分開進行，有粗到精使逐步到達所要求的精度水平。

粗加工階段的主要任務主要是盡快從毛坯上去除大部分余量，并加工出精基準，關鍵問題是提高生產率。一般粗加工階段背吃刀量選在3mm左右。

半精加工階段的主要任務是在粗加工階段的基礎上提高零件精度和表面質量，并留合適的余量，為精加工做好準備工作。一般半精加工背吃刀量取0.5-2mm。

精加工階段的主要任務是從工件表面切除少量余量，達到工件設計要求的加工精度和表面粗糙度。一般精加工取背吃刀量0.2-0.4。

光整加工階段的主要任務是對于零件尺寸精度和表面質量要求很高的表面，還要安排光整加工階段，這一階段的主要任務是提高尺寸精度和表面粗糙度。???

通過上面的分析，可用圖1-5來說明傳統機械加工工藝過程。

提高生產效率,在數控機床尚存在冗余能力的基礎上進行選擇,充分發揮數控加工的優勢。分析零件圖的另一重要目的就是確定零件數控加工工藝的設計,應注意以下三點:(1)工藝的內容應十分具體。

在通用機床加工時,許多具體的工藝問題可以由操作工人根據自己的實踐經驗和習慣自行考慮和決定,在加工工藝設計時一般無需進行過多的規定；而在數控加工時,這些具體的工藝問題,不僅成為數控工藝設計時必須認真考慮的內容,而且必須做出正確的選擇并編入到加工程序中。

(2)工藝的設計應非常嚴密。

數控機床雖然自動化程度高，但自適應性差，它不像傳統機床加工時可以根據加工過程中出現的問題比較自由地進行人為調整，即使現代數控機床在自適應調整方面做出了不少努力與改進，但自由度不大。比如，在數控機床上攻螺紋時，數控系統不知道孔中是否已擠滿了切屑，是否需要換刀，或清洗一下切屑再繼續加工。所以，在數控加工的工藝設計中必須注意加工過程中的每一個細節。同時，在對圖形進行數學處理、計算和編程時，都要力求準確無誤。數控機床比同類的通用機床價格高得多，加工的都是一些形狀比較復雜、價格較高的零件，萬一損壞機床或零件都會造成較大的損失。

工藝方案的好壞不僅會影響數控機床效率的發揮，而且將直接影響到零件的加工質量。編程員必須具備較扎實的工藝基本知識和較豐富的實際工作經驗。???

(3)注意加工的適應性。

根據數控加工的特點,正確選擇加工方法和加工對象。總之,在不影響零件使用特性的許可范圍內,應盡量滿足數控加工工藝的各種需求。3.1.2 工藝裝備的選擇

工藝裝備的選擇包括夾具、刀具和量具的選擇。

(1)夾具的選擇。一般情況下,當零件加工批量小時應盡可能選用組合夾具、通用化和標準化夾具；當零件成批生產時應設計專用夾具。夾具應裝夾方便、快速,定位準確、可靠,以縮短零件加工的生產準備周期。

(2)刀具的選擇。數控加工臺時費用高,為提高效益,對刀具提出了更高的要求。因此,一般應遵循以下原則:①盡量選用硬質合金刀具,合理選擇刀具的幾何參數,以提高切削性能；②選擇可靠性和耐用度高的刀具,減少更換或修磨次數；③在滿足使用要求

的前提下刀具的長度應盡可能短,以提高刀具的剛性；④同一把刀具多次裝入機床主軸錐孔時,刀刃的位置應重復不變。刀具確定后,應將刀具規格、專用刀具代號和該刀具所要加工的內容列表記錄下來,供編程時使用。

(3)量具的選擇。在數控機床上進行加工一般選用通用量具,量具精度必須與加工精度相適應。

3.1.3 對刀點與換刀點的確定

對刀點是數控加工時刀具相對于工件運動的起點,也是程序的起點或起刀點。對刀點一般可按以下原則進行選擇:(1)加工精度要求不高時,可直接用工件上或夾具上的某些表面作為對刀面；加工精度要求較高時,對刀點應盡量選在工件的設計基準或工藝基準上。如在數控車床上加工零件時,可將對刀點定在零件的回轉中心上；在加工中心上加工以孔定位的工件時,可將孔的中心作為對刀點。

(2)在回轉工作臺上,可使工作臺的回轉中心與夾具的對稱中心重合,把對刀點定在重合的中心線上,工作臺不論怎樣轉動,中心線始終保持一致,即基準始終保持一致。

(3)對刀點的選擇應便于坐標值的計算,并使對刀方便。對刀點最好選在機床坐標原點上,或者選在距機床原點為某一確定值的點上,這樣便于坐標值的計算,方便編程,減少尺寸換算引起的誤差。

(4)對刀點既是程序的起點,又是程序的終點。在批量生產中,對刀時應使對刀點與刀位點重合,這樣對刀點的位置容易找正,便于檢查。換刀點是為加工中心、數控車床等多刀加工的機床編程而設置的。因為這些機床在加工過程中要自動換刀,換刀點的位置應根據換刀時不得碰傷工件、夾具及機床的原則來設定。3.1.4 工藝路線的擬訂

加工路線的制定直接關系到數控機床的使用效率、加工精度、刀具數量和經濟性等問題,應盡量做到工序集中、工藝路線最短、輔助時間最少。在數控加工的工藝路線擬訂中應注意以下幾個問題:(1)盡量在普通機床上完成零件的大切削量粗加工及一些易加工工序,以提高數控機床的利用率。

(2)應遵循由粗后精的原則,先進行去除量大的粗加工,再安排一些局部余量較大的半精加工,最后精加工。精加工余量一般以0.1mm-0.2mm為宜。???

(3)加工路線應盡量短,安裝方式相同或同一刀具加工的工序,最好連續進行,以減少重復定位次數和刀具更換次數。

(4)先內后外原則,即先進行內型腔加工工序,后進行外形加工工序。(5)注意數控加工工序與普通工序的銜接,使整個工藝過程協調合理。3.1.5 切削用量的合理選擇

數控加工的質量、效率和生產成本,在很大程度上取決于切削用量的合理選擇。切削用量包括主軸轉速、進給速度和切削深度,切削用量的參數都應在加工程序中反映,其具體值可根據數控機床的工藝特性、參考切削用量手冊并結合實踐經驗確定。

1.背吃刀量確定

背吃刀量（切削深度）的選擇應根據加工余量確定。主要受機床、刀具和工件系統剛度的制約，在系統剛度允許的情況下，應盡量選擇較大的背吃刀量。粗加工時，在不影響加工精度的條件下，可使背吃刀量等于零件的加工余量，這可以減少走刀次數，提高生產率。半精加工時，背吃刀量可取0.5-2mm；精加工時，背吃刀量取0.2-0.4mm。???

2.主軸轉速的確定

主軸轉速應根據零件被加工部位的直徑、零件和刀具的材料及加工性質所允許的切削速度來選定。數控機床的控制面板上一般都有主軸轉速修調開關,可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數調整。其計算公式為:

n?1000v ?dd為刀具或工件直徑,mm；n為主軸轉速,r/min；v為切削速度,m/min。3.進給速度的確定

進給速度應根據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。可以通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整,但是最大進給速度受設備剛度和進給系統性能等的限制,并與機床的脈沖當量有關。進給速度的確定原則:(1)當工件的質量要求能夠得到保證時,可選擇較高的進給速度,以提高生產效率；(2)在加工不銹鋼等高強度鋼時,宜選擇較低的進給速度；(3)刀具空行程,特別是遠距離“回零”時,可以設定盡量高的進給速度,以縮短加工周期；(4)進給速度應與主軸轉速和切削深度相適應。

的精度和表面粗糙度要求，特別是R15、R3的粗糙度要求較高，其表面粗糙度值為0.8μm。該零件的尺寸標注完整、正確，零件輪廓描述清楚。下面對其進行加工工藝分析: 4.1.1 選擇加工方法

從圖4-1分析可知該零件有較高的精度和表面粗糙度要求，特別是R15、R3的粗糙度要求較高，其表面粗糙度值為0.8μm，在普通機床上加工R3和R15難達到精度要求。下面介紹普通機床加工圓弧的方法：

1）手動車削法：用手搖大拖板和中拖板的進給手柄，兩手配合車削出圓弧的大致形狀。然后用樣板檢驗，修整不符合尺寸要求的地方，直至達到要求。此法加工精度低，效率低，適合單件加工，要求工人有較高的加工經驗和技術。

2)靠模車削法：即中拖板的進給由靠模實現。優點是加工精度較高，效率高。缺點是半徑較小的圓弧不易加工，不能加工半球面以上的球面。

3)圓弧刀架車削法：把小拖板和刀架換成圓弧刀架，直接車削即可，加工精度高，效率高，但加工內孔較難。根據生產批量并結合具體的生產條件，擬定 其加工路線為：粗車——半精車——精車——磨削。4.1.2 劃分加工階段

根據加工質量，該零件加工可劃分為粗加工、半精加工、精加工、和磨削四個階段。粗加工階段包括粗車、半精車外圓及倒角等；精加工階段包括精車外圓、車螺紋等；磨削包括磨表面達到粗糙度要求的外圓。4.1.3 選擇定位基準

軸類零件的定位基面，最常用的是兩中心孔。因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對軸線的垂直度是相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。而且由于多數工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個外圓和端面，這也符合基準統一原則。粗加工外圓時，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。

通過分析本加工采用一夾一頂和兩中心孔定位。

4.1.4 加工順序安排

加工順序的安排除了應遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應注意：

（1）外圓表面加工順序應為，先加工大直徑外圓，然后再加工小直徑外圓，以免一開始就降低了工件的剛度。

（2）軸上的花鍵、鍵槽等表面的加工應在外圓精車或粗磨之后，精磨外圓之前。軸上矩形花鍵的加工，通常采用銑削和磨削加工，產量大時常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑，而內徑銑出后不必進行磨削，但如經過淬火而使花鍵扭曲變形過大時，也要對側面進行磨削加工。以內徑定心的花鍵，其內徑和鍵側均需進行磨削加工。

（3）軸上的螺紋一般有較高的精度，如安排在局部淬火之前進行加工，則淬火后產生的變形會影響螺紋的精度。因此螺紋加工宜安排在工件局部淬火之后進行。???根據分析可擬定如下加工順序：

車端面鉆中心孔——粗車外圓——半精車——磨削。4.1.5

制定工藝規程

考慮到以上分析的因素，擬定螺紋軸的工藝規程如表4-1

表4-1 螺紋軸的工藝規程

工序號 1

工種 下料

車

工序內容 ?40×130 三爪卡盤夾持工件，粗車大端面，直徑留余量2mm。調頭，三爪卡盤夾持工件，粗車小端，直徑留余量2mm，鉆中心孔。

加工簡圖

設備

車床

表4-1（續）

調頭，切斷，鉆中心孔。

鉗

車

研磨兩端中心孔

雙頂尖裝夾，半精車大端，直徑留余量0.5mm。調頭，雙頂尖裝夾，半精車小端，螺紋大徑車到?16mm，其余直徑留余量0.5mm。

車床

車

雙頂尖裝夾，車螺紋M16。7 鉗

俢研兩端中心孔

車床

磨

磨各外圓輪廓，使其達到圖紙要求達到的粗糙度

磨床 檢 檢驗

4.2 數控加工工藝分析

數控加工工藝使傳統的加工工藝在很多方面產生了變革,必須了解這些差別,才能很好地利用數控加工方式,保證加工過程順利和加工質量穩定。數控加工工藝的主要內容主要包括：分析零件圖樣、工藝裝備的選擇、對刀點與換刀點的確定、工藝路線的擬定、切削用量的選擇、編寫程序等。下面主要對圖4-1進行數控工藝分析。4.2.1 分析零件圖

由圖3—1可知，該工件材料是45鋼，無熱處理及硬度要求。該零件表面由圓柱面、圓錐面、順圓弧、逆圓弧及螺紋組成，且有較高的精度和表面粗糙度要求，特別是R15、R3的粗糙度要求較高，其表面粗糙度值為0.8μm。該零件的尺寸標注完整、正確，零件輪廓描述清楚。

對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數值較小，故編程時不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。

4.2.2 選擇設備及制定加工工藝

根據被加工零件的外形和材料等條件，選用YC-K400數控車床。1）確定裝夾方案

因工件長度較短，可用三爪自定心卡盤直接夾緊工件外圓左端，工件伸出卡盤130mm，將工件右端面中心設置為零件的零點，作為加工測量及編程的基準點。本工件在一次裝夾后即可加工出全部的工件表面。

2）確定加工順序及進給路線

①加工路線先粗后精、由近到遠的原則確定，根據工件的結構特征，可按以下步驟進行。

②先車削工件右端面（對刀前手動完成），并以此端面的中心作為原點建立工件坐標系；

③采用G71功能對工件進行外形粗車，然后用G70進行精車； ④進行切槽加工；

⑤采用循環指令功能車削螺紋；

⑥切斷工件。

YC-K400數控車床具有粗車循環和車螺紋循環功能，只要正確使用編程指令，機床數控系統就會自動確定其進給路線，因此，該零件的粗車循環和車螺紋循環不需要人為確定其進給路線（但精車的進給路線需要人為確定）。該零件從右到左沿零件表面輪廓精車進給。

3）刀具的選擇

①T01：90°外圓粗車刀。由于三段圓弧有過象限切削，為防止刀具與工件輪廓發生干涉，車刀副偏角不能太小，選=35°。

②T02:外圓精車刀。在精車中仍要考慮與工件輪廓的干涉，同時要考慮工件的表面質量，選擇尖形車刀

=50°。

③T03：切槽刀，刀寬取3mm，用于切槽。

④T04：硬質合金60°外螺紋車刀，刀尖角59°30′，刀尖圓弧半徑取0.2mm。⑤T05：切斷刀，刀寬取3mm，用于切斷。4）選擇切削用量

①背吃刀量的選擇 工件外圓分粗、精車，精車余量在X軸方向為0.4mm（直徑值），在Z軸方向為0.1mm，粗車輪廓時每次吃刀深度1mm（查表《數控編程與加工技術》30頁）。根據普通螺紋標準和加工工號，M16粗車普通螺紋的大經尺寸為Φ15.8mm，螺距為2mm，總吃刀量為1.3mm（半徑值）。用硬質合金螺紋刀低速7次進給車削，每次切削吃刀深度（半徑值）分別為

= 0.4 ㎜，=

=

=0.2mm，=

=

=0.1mm。

②主軸轉速的選擇 車直線和圓弧時，根據車床和刀具允許的切削速度選粗車切削速度=90m/min、精車切削速度

=120m/min，然后利用公式

=πdn/1000計算主軸轉速n（粗車直徑D=40 ㎜，精車工件直徑取平均值）：粗車750r/min、精車1200 r/min。車螺紋時，根據

?

??P為螺紋導程，K為安全系數，K一般取80,計算主軸轉速n=320 r/min。③進給速度的選擇 選擇粗車、精車每轉進給量，再根據加工的實際情況確定粗車每轉進給量。（根據粗車時，f=0.3—0.8mm/r，精車時，f=0.1—0.3mm/r，切斷時，f=0.0—0.2mm/r）所以粗車時取f=0.4㎜/r，精車每轉進給量f=0.15㎜/r，切斷時f=0.1mm/r。最后根據公式

Vf?nf

計算粗車、精車進給速度分別為300 ㎜ /min和180 ㎜/min。切斷時n取320r/min，進給速度=320×0.1=32mm/min。

綜合前面分析的各項內容，并將其填入表1所示的數控加工刀具卡和表2所示的數控加工工藝卡片。

表1 數控加工刀具卡片

零件號 序號 1 2 2 3 5 刀具號 T01 T02 T03 T04 T05

××× 刀具規格名稱

零件名稱 數量

螺紋軸 加工表面

材料 45鋼 備注

硬質合金900外圓車刀 硬質合金900外圓車刀

切槽刀

硬質合金600外螺紋車刀

切斷刀 1 1 1 1

車端面及粗車輪廓

精車輪廓 切槽 車螺紋 切斷

表2 螺紋軸數控加工工藝卡

零件號 編程編號 工序內容 粗車端面 外輪廓 精車外輪廓

O0010 刀具號 T01

零件名稱 機床型號 刀具種類 90°外圓粗車

刀

螺紋軸 YC-K400 主軸轉速 750r/min

材料 制表 進給速度 300 ㎜ /min

45鋼 吳熙 進給量 0.4㎜/r T02 90°外圓粗車

刀

1200 r/min 180㎜/min

0.15mm/r 切槽 T03 切斷刀（寬度

3mm）

320 r/min 32mm/min 0.1mm/r

表2（續）

車削螺紋 T04 60°硬質合金320 r/min 32mm/min 0.1mm/r

外螺紋車刀

切斷 T05

切斷刀（寬度

3mm）

4.2.3 編制數控加工程序 O0010 N10

G50

X70.Z30

設定坐標系

N20

T0100

選擇1號外圓車刀基準刀無刀補 N30

S750 M03 主軸正傳，轉速750r/min N40

G00

X40.Z2.快速接近工件

N50

G01

X28.F0.4 進刀至外徑粗車循環起點

N60

G71

U1

R0.5 粗車切削深度為1mm，每次退刀量0.5mm N70

G71

P80 Q210 U0.4 W0.1 F0.4 外徑粗車循環 N80

T0202 N90

M00 N100 S1200 N110

G01

X7.8 Z2.F0.15 精車開始（7.8根據相似三角形求得）N120 X15.8 Z-2.倒角C2

N130 Z-28

粗車螺紋大徑Φ15.8mm N140 X24.Z-38.精車圓錐面 N150 Z-48.精車Φ24mm外圓 N160 G02 X24.Z-66.R15.精車R15圓弧

N170 G01 Z-80.精車圓弧左邊Φ24外圓 N180 G03 X24.Z-90.R8.精車R8圓弧 N190 G02 X24.Z-95.R3.精車R3圓弧 N200 G01 X34.Z-100.精車圓錐面 N210 Z-110

精車Φ34外圓柱面 N220 G70 P80 Q210

精車循環G70 N230 G00 X70.Z30.快速返回對刀點

320 r/min 32mm/min 0.1mm/r N240 T0200

取消2號刀補

N250 T0303

選擇3號切槽刀，調用3號刀補

N260 M00

程序暫停，根據需要調用切槽是的主軸轉速 N270 S320

主軸轉速320r/min N280 G00 X30.Z-28.快速定位到車槽進刀點 N290 G01 X20

F0.1

進刀準備切槽 N300 X12

N310 G04 X1.0

N320 G00 X17

N330 Z-23.5

N340 G01 X15.8

N350 X12.8 Z-28.N360 G00 X70.N370 Z30.N380 T0300

N390 T0404

N400 M00

N410 G00 X24.Z2.N420 G92 X15.Z-26.F2.N430 X14.6

N440 X14.2

N450 X13.8

N460 X13.6

N470 X13.4

N480 X13.2

N490 G00 X70.N500 Z30.車槽至Φ12mm

車槽到暫停進給1秒，車槽底

退刀準備倒角

用切槽刀倒角C1.5

返回對刀點

取消3號刀補

選擇4號刀，并調用4號刀補

程序暫停，調整車削螺紋的主軸轉速

快速定位到螺紋車削循環起點

粗車螺紋循環，螺距2mm，= 0.4 ㎜

N510 T0400

取消4號刀補

N520 T0505

選擇5號刀切斷刀，并調用5號刀補 N530 M00

程序暫停

N540 G00 X40.Z-113.快速定位到切斷的切刀點 N550 X-0.5 F0.1

切斷 N560 G00 X70.N570 Z30.返回對刀點 N580 T0500

取消5號刀補 N590 M05

主軸停 N600 M30

程序結束

4.3 數控加工工藝與傳統加工工藝比較

通過以上兩套工藝方案可知傳統機械加工工藝在加工R3、R15時達不到零件的精度要求，而且效率低。從兩套方案所選擇的工裝設備和機加工工藝性的對比分析可以看出，數控加工工藝問題的處理與普通加工工藝基本相同，在設計零件的數控加工工藝時，首先要遵循普通加工工藝的基本原則和方法，同時還必須考慮數控加工本身的特點和零件編程要求。數控加工工藝通過裝夾一次就可以加工出合格的零件，減少了多次裝夾帶來的誤差，數控機床的加工精度高，加工效率高，質量穩定。下面通過以下幾點進行比較：

4.3.1 設備比較

數控機床的應用隨著數控技術的發展越來越廣泛，不同的數控裝置，不同的機床設備，其應用范圍各不相同。專用機床的生產批量大，復雜程度相對簡單；普通機床的生產批量小，復雜程度簡單；數控機床適用于小批量生產，復雜程度較高，用如圖3-2所示進行比較。

數控機床采用全封閉或半封閉防護裝置，防止了切屑或切削液飛出給操作者帶來意外傷害而普通機床沒有具備這種功能；數控車床大都采用斜床身結構布局，排屑方便，便于采用自動排屑機；數控機床的主軸轉速高，工件裝夾安全可靠；數控車床大都采用了液壓卡盤，夾緊力調整方便可靠，同時也降低了操作工人的勞動強度；數控機床采用自動回轉刀架，在加工過程中可自動換刀，能連續完成多道工序的加工。

由于費用高昂，數控機床加工大批量零件不利，一般加工大批量零件時采用專用機床和專用夾具，專用機床一般采用多軸、多刀、多工序、多面或多工位同時加工的方式,生產效率比通用機床高幾倍至幾十倍。由于通用部件已經標準化和系列化,可根據需要靈活配置,能縮短設計和制造周期。采用數控機床時要求操作人員要有相當高的素質，工資成本高，而選用普通設備所用的工資成本低，對工作人員素質要求低；數控機床的系統復雜，修理復雜，維護費用高，一般需要專門的維修人員，而普通機床的系統相對簡單得多，修理相對簡單，維護費用低。4.1.2 工藝系統比較

傳統加工工藝的系統比較簡單，數控加工工藝系統比較復雜。如圖3-

3、3-4所示可知，傳統加工工藝的系統主要有工件、夾具、刀具和機床組成。直接通過人工操作，從而實現零件的加工。而數控加工工藝系統主要由工件、刀具、夾具、定位部分、運動部分、能量部分、控制部分、加工程序等部分組成，通過數控系統把從外部輸入的幾何信息和工藝信息轉變為數控能識別的數字信息，即將刀具與工件的相對運動軌跡、加工過程中主軸轉速和進給速度的轉換、冷卻液的開關、工件和刀具的交換等控制和操作，按

規定的代碼和格式編制加工程序，然后將該程序輸入數控系統。數控系統按照加工程序的要求，先進行相應的插補運算和編譯處理，然后發出控制指令，使各坐標軸、主軸及輔助系統協調動作，實現刀具與工件的相對運動，自動完成零件的加工。???

????

4.1.3 加工工藝工序比較

數控加工工藝的工序集中，傳統加工工藝的加工工序分散。通過加工圖4-1可知用傳統加工方式需要多道工序才能完成加工要求，在數控機床上，可集中到一道工序完成加工，在一次安裝中可加工多個面，不但減少了安裝次數，而且易于保證這些表面之間的位置精度。同時，所用機械的設備少，圖4-1用一臺數控車床就可以了，而傳統機床用了車床和磨床等。數控生產線的占地面積小，使用的工人少，易于管理。傳統工藝中工序多，要多次安裝才能達到零件的要求，使用的設備多。傳統工藝加工方式下，因機床加工能力的限制，一般需要多次裝夾才能完成零件圖紙要求的精度。數控機床上可以在一次裝夾狀態下加工多個面，大大降低了因多次安裝帶來的誤差。數控加工一個零件，工序雖只有一道，但加工過程仍是一步一步進行，粗加工、精加工一道完成，這一步一步的加工就稱為“工步”。傳統加工中，工序較分散，每道工序中的工步內容少，而數控加工中一道工序中的工步內容很多，傳統加工工藝編制時將“工序”的編制作為重點，而數控加工中，著眼點就必然在“工步”上。4.1.4 工藝設計比較

數控機床雖然自動化程度高，但自適應性差。數控加工工藝的設計嚴密、精確。它不像傳統機床加工時可以根據加工過程中出現的問題比較自由地進行人為調整，即使現

代數控機床在自適應調整方面做出了不少努力與改進，但自由度不大。比如，在數控機床上攻螺紋時，數控系統不知道孔中是否已擠滿了切屑，是否需要換刀，或清洗一下切屑再繼續加工。所以，在數控加工的工藝設計中必須注意加工過程中的每一個細節。同時，在對圖形進行數學處理、計算和編程時，都要力求準確無誤。數控機床比同類的通用機床價格高得多，加工的都是一些形狀比較復雜、價格較高的零件，萬一損壞機床或零件都會造成較大的損失。

普通機床加工零件時，通常是經過多次“試切”過程來滿足零件的精度要求，而數控加工過程是嚴格按程序規定的尺寸進給的，因此在對圖形進行數學處理、計算和編程時一定要準確無誤。工藝方案的好壞不僅會影響數控機床效率的發揮，而且將直接影響到零件的加工質量。編程員必須具備較扎實的工藝基本知識和較豐富的實際工作經驗。4.1.5 加工工藝內容比較

數控加工工藝內容要求具體、詳細，傳統加工工藝內容一般由操作員自己控制。用通用機床加工時，許多具體的工藝問題，如工藝中各工步的劃分與安排、刀具的幾何形狀及尺寸、走刀路線、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根據自己的實踐經驗和習慣自行考慮和決定的，一般無須工藝人員在設計工藝規程時進行過多的規定，零件的尺寸精度也可由試切保證。而在數控加工時，原本在普通機床上由操作工人靈活掌握并可通過適時調整來處理的上述工藝問題，不僅成為數控工藝設計時必須認真考慮的內容，而且編程人員必須事先設計和安排好并做出正確的選擇編入加工程序中。數控工藝不僅包括詳細描述的切削加工步驟，而且還包括工夾具型號、規格、切削用量和其他特殊要求的內容以及標有數控加工坐標位置的工序圖等，在自動編程中更需要確定詳細的各種工藝參數。4.1.6 加工精度比較

數控機床是高度綜合的機電一體化產品，是由精密機械和自動化控制系統組成的。其本身具有很高的定位精度，而且數控加工是按所編程的程序自動完成加工的，消除了操作者的各種人為誤差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工質量穩定，產品的合格率高。機床的傳動系統與機床的結構具有很高的剛度及熱穩定性。在設計傳統結構時采用了減少誤差的措施，并由數控進行補償，所以數控機床有較高的加工精度。更重

要的是數控加工精度不受工件形狀及復雜程度的影響，這一點普通機床是無法與之相比的。一些由復雜曲面、曲線形成的機械零件，用常規工藝方法和手工操作難以加工甚至無法完成，如圖3-1中的R3、R15用常規工藝難以達到零件要求的精度，而用數控機床可輕松實現要求。

由于數控機床本身具有很高的重復定位精度，又是按所編程自動完成加工的，消除了操作者的各種人為誤差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工質量穩定，產品的合格率高。數控加工工藝加工的零件精度高，誤差小，生產效益高，用普通數控機床一般可以提高效率3-5倍，使用數控加工中心機床則可提高生產率5-10倍，節約了時間與資金。????

操作人員要求素質高，工資成本高；系統復雜，修理復雜，維護費用高，需要好的工作環境。兩加工精度如圖4-5所示。

圖4-5 數控加工工藝與傳統加工工藝加工精度比較

包括超精密切削(車、銑)、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工(三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復合加工等)。隨著現代科學技術的發展，對超精密加工技術不斷提出了新的要求。新材料及新零件和新工藝的出現，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工藝，發展新型超精密加工機床，完善現代超精密加工技術，以適應現代科技的發展。當前，機械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍，達到5微米；精密加工精度提高了兩個數量級，超精密加工精度進入納米級(0.001微米)，主軸回轉精度要求達到0.01一0.05微米，加工圓度為0.1微米，加工表面粗糙Ra=0.003微米。精密化是為了適應高新技術發展的需要，也是為了提高普通機電產品的性能、質量和可靠性，減少其裝配時的工作量從而提高裝配效率的需要。5.1.2 高速、高效

90年代以來，歐、美、日各國爭相開發應用新一代高速數控機床，加快機床高速化發展步伐。高速主軸單元(電機主軸，轉速15000一100000r/min)、高速且高加/減速度的進給運動部件(快移速度60一120m/min，切削進給速度高達60m/min)、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破，達到了新的技術水平。

依靠快速、準確的數字量傳遞技術對高性能的機床執行部件進行高精密度、高響應速度的實時處理，由于采用了新型刀具，車削和銑削的切削速度已達到5000米一8000米/分以上；主軸轉數在30000轉/分(有的高達10萬轉/分)以上；工作臺的移動速度(進給速度):在分辨率為1微米時，在100米/分(有的到200米/分)，在分辨率為0.1微米時，在24米/分以上；自動換刀速度在1秒以內；小線段插補進給速度達到12米/分。根據高效率、大批量生產需求和電子驅動技術的飛速發展，高速直線電機的推廣應用，開發出一批高速、高效的高速響應的數控機床以滿足汽車、農機等行業的需求。還由于新產品更新換代周期加快，模具、航空、軍事等工業的加工零件不但復雜而且品種增多。

5.2 多軸聯動加工和復合加工的發展趨勢

多軸聯動加工，零件在一臺數控機床上一次裝夾后，可進行自動換刀、旋轉主軸頭、旋轉工作臺等操作，完成多工序、多表面的復合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。

采用5軸聯動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯動機床的效率可以等于2臺3軸聯動機床，特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯動加工可比3軸聯動加工發揮更高的效益。但過去因5軸聯動數控系統、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯動數控機床高出數倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯動機床的發展。當前由于電主軸的出現，使得實現5軸聯動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數控系統的價格差距縮小。因此促進了多軸聯動機床和復合加工機床的發展。????

5.3 柔性化、智能化、開放化、網絡化的趨勢

5.3.1 柔性化、智能化

柔性化包含兩方面：數控系統本身的柔性，數控系統采用模塊化設計，功能覆蓋面大，可裁剪性強，便于滿足不同用戶的需求；群控系統的柔性，同一群控系統能依據不同生產流程的要求，使物料流和信息流自動進行動態調整，從而最大限度地發揮群控系統的效能。自動編程、加工過程智能監控、在線檢測等。今后的數控系統將計算機智能技術，網絡技術、多媒體技術、CAD／CAM、伺服控制、自適應控制、動態數據管理及動態刀具補償、動態仿真等高新技術融于一體，形成嚴密的制造過程，即稱為智能閉環控制體系，這種技術是利用傳感器獲得適時的信息，以增強制造者取得最佳產品的能力；智能數控系統通過對影響加工精度和效率的物理量進行檢測、建模、提取特征、自動感知加工系統的內部狀態及外部環境，快速做出實現最佳目標的智能決策，對進給速度、切削深度、坐標移動、主軸轉速等工藝參數進行實時控制，使機床的加工過程處于最佳狀態。

21世紀的數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數的自適應運算、自動識別負自動選定模型、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、智能監控方面的內容、方

便系統的診斷及維修等。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題。????

5.3.2 開放化、網絡化

目前許多國家對開放式數控系統進行研究，數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路。所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上，面向機床廠家和最終用戶，通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中，快速實現不同品種、不同檔次的開放式數控系統，形成具有鮮明個性的名牌產品。目前開放式數控系統的體系結構規范、通信規范、配置規范、運行平臺、數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心。網絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會的一個新亮點。數控裝備的網絡化將極大地滿足生產線、制造系統、制造企業對信息集成的需求，也是實現新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業、全球制造的基礎單元。國內外一些著名數控機床和數控系統制造公司都在近兩年推出了相關的新概念和樣機，反映了數控機床加工向網絡化方向發展的趨勢。

結論：

經過四個多月的努力，我的論文《數控加工工藝與傳統加工工藝比較》終于完成，在整個設計過程中，出現過很多的難題，但都在老師和同學的幫助下順利解決，在不斷的學習過程中我體會到：寫論文是一個不斷學習的過程，從最初剛選論文題目對題目研究的方向模糊不清到到最后能夠對該問題有深刻的了解和認識，我體會到實踐對于學習的重要性，以前只是明白理論，沒有經過實踐，對知識的理解不夠明確，通過這次論文的寫作，以前對理論知識模棱兩可的現在得到了深刻的認識。總之，通過這次畢業設計，我深刻體會到要做好一件完整的事，需要有明確的目標和計劃，持之以恒精神，勤奮的努力，系統的思維方式，足夠的耐心，要善于運用已有的資源來充實自己，用已有的知識指導自己。

參考文獻

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致 謝

本論文是在謝老師的指導下完成的。在研究分析的過程中，謝老師給予了耐心的指導，并提供了很多與該課題相關的重要信息，培養了我對事情研究分析的嚴謹態度和創新精神，很大程度上提高了我分析問題，解決問題的能力，這非常有利于我現在和今后的學習和工作。在此表示衷心的感謝！

四年短暫而又充實的學生生活即將劃上句號，帶著滿囊知識的我們即將踏上人生的另一征程。四年的求知生涯讓我結識了許多良師益友，在老師、同學、親友的大力支持下，我走過了充實而又精彩的四年。在論文即將完成之際，思緒萬千，心情澎湃。偉人、名人為我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻給我的指導老師。我不是您最出色的學生，而您卻是我最尊敬的老師。您學識淵博，視野開闊，認真負責，盡心盡力，為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁，在我實習的時候你對我提出的建議實在太可貴了，您交給了我一種認真、勤于思考的學習態度，你交給我的這些對我以后的學習和工作都將有很大的幫助。您使我接受了全新的思想觀念，樹立了宏偉的學術目標，領會了基本的思考方式，從論文題目的選定到論文寫作的指導，都是您給我耐心的點撥和指導，謝謝你老師！

感謝我的師長、同學、朋友和所有在畢業設計中曾經幫助過我的人，以及在設計中被我引用或參考的文獻的作者。

第三篇：數控專業畢業論文

1.選題目的和意義

1.數控螺桿轉子磨床主要用于異型螺桿轉子的精密加工，而異型螺桿轉子普遍運用于礦山、化工、動力、冶金、建造、機械、制冷和輕工等行業的機械裝備中，這些整機齒面外形各異，精度請求高，加工難度也比擬大，是典范通用機械，其中以螺桿壓縮機、冷凍機、工業泵螺桿轉子精度要求最高、最具代表性。螺桿轉子市場需要量很大，但其要害的制造設備始終只有國外多少家公司可能供給，我國還完整依附入口，因而這些制造設備在中國市場的售價不菲，基礎都在千萬以上。SK7032系列數控螺桿轉子磨床恰是打破了這個局面，在精度、機能和穩固性上均到達國外同類機床的進步程度，彌補了海內空缺，可替換國外進口機床。

因為精密螺桿轉子零件設計與制造水平所限，20世紀60年代以前，高精度螺桿轉子類加工設備自發現以來發展異樣遲緩。我國的相干設備及精密螺桿轉子的生產，起步于上世紀60年代中期，從仿造走向獨破自主開發、閱歷了35年左右的蹣跚步調。上世紀80年代當前，引進了局部國外先進的螺桿加工、檢測設備以及盤算機軟、硬件，大大提高了我國螺桿轉子的制造水平，但重要仍是采用銑削加工工藝，精加工刀具全體依賴進口。

轉子的齒面是復雜的三維曲面，因為螺桿轉子齒數少，螺旋升角大，采取銑削加工計算復雜，刀具制造要求高，加工精度低。而銑削后精密磨削的加工方式，下降了粗加工對設備及大刀具要求，能有效地進步螺桿轉子的加工精度，進而提高其終端產品壓縮機、工業泵、冷凍機的性能跟工作效力，使其產品更節能、更環保，發生良好的社會效益。

SK7032數控螺桿轉子磨床總設計師周斌向筆者先容：“螺桿轉子的型線很復雜，這款機床技術難度十分大，設計難點和自主立異亮點主要是緊縮機轉子成型磨削基理的實踐及試驗研討；龐雜空間曲面的修整及修整誤差的主動彌補技巧；系列高精度數控螺桿轉子磨床的開發與制造。螺桿轉子以前主要靠銑削加工，精度和名義品質都達不到要求，特殊是對精細的來說還必需磨，而這款機床實現了強力磨削，從國外的教訓來看，能夠做到磨比銑還快，很適用。” 2．國內外研究現狀及其發展趨勢 2.1課題來源：指導老師給定

2.2基于PLC的二維分揀機器人控制系統設計系統及其發展

1、國內外數控拋磨機技術的發展：

目前國外數控拋磨機系統技術發展的總體趨勢如下：新一代數控系統向OG化和開放式體系結構方向發展“ ”驅動裝置向交流數字化方向發展“ 增強通信功能向網絡化發展” 數控系統在控制性能上向智能化發展“。在現代制造系統中數控技術是關鍵技術它集微電子計算機&信息處理&自動檢測&自動控制等高新技術于一體具有高精度&高效率&柔性自動化等特點對制造業實現柔性自動化&集成化智能化起著舉足輕重的作用” 當今世界各國制造業廣泛采用數控技術以提高制造能力和水平%提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力“ 工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資%不僅大力發展自己的數控技術及其產業而且在)高精尖* 數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策” 因此大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展%提高綜合國力和國家地位的重要途徑“數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術%其技術范圍覆蓋很多領域+!機械制造技術,”信息處理&加工傳輸技術,自動控制技術伺服驅動技術,傳感器技術,-軟件技術等“。從目前 世界上數控技術發展的趨勢來看%其主要研究熱點有以下幾個方面： 1 高速(高精度化)高速切削加工不僅可以提高生產效率而且可以改善加工質量%所以自20 世紀90 年代初以來便成為機床技術重要的發展方向” 各國相繼推出了許多主軸能化的人機界面等,還有智能診智能監控方面的內容方便系統的診斷及維修等“日本‘株式會社的日本工廠是世界上為數

不多的智能管理的代表” 整個工廠實行計算機網絡智能化管理“ 智能生產中心通過機床的數控系生產線上的網絡管理立體倉庫的計算機進行管理”智能生產中心由輔助制造編程系統智能化日程管理系統&智能化工具管理系統智能化監控系統組成“ 馬扎克公司在中國的企業生產現場的數控機床用以太網并與智能生產中心相連” 在此基礎上再借助以太網與企業上層的等系統聯接實現整個企業的信息集成%建立了智能網絡化工廠“。為解決傳統的數控系統封閉性和數控應用軟件的產業化生產存在的問題目前許多國家對開放式數控系統進行研究如美國的歐共體的日本的P中國的等” 數控系統開放化已經成為數控系統的未來之路“ 所謂開放式數控系統就是數控系統的開發可以在統一的運行平臺上面向機床廠家和最終用戶通過改變&增加或剪裁結構對象’ 數控功能(形成系列化” 并可方便地將用戶的特殊應用和技術訣竅集成到控制系統中快速實現不同品種不同檔次的開放式數控系統形成具有鮮明個性的名牌產品“ 目前開放式數控系統的體系結構規范和通信規范和配置規范和運行平臺和數控系統功能庫以及數控系統功能軟件開發工具等是當前研究的核心”。2環保化

隨著人們環境保護意識的加強對環保的要求越來越高“ 不僅要求在機床制造過程中不產生對環境的污染也要求在機床的使用過程中不產生二次污染”在這種形勢下裝備制造領域對機床提出了無冷卻液和無潤滑液和無氣味的環保要求機床的排屑和除塵等裝的制定，預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨“我國在2000 年也開始進行中國的P數控系統的規范框架的研究和制定”的出現可能是數控技術領域的一次革命對于數控技術的發展乃至整個制造業將產生深遠的影響“ 首先提出一種嶄新的制造理念%傳統的制造理念中加工程序都集中在單個計算機上” 而在新標準下程序可以分散在互聯網上這正是數控技術開放式 網絡化發展的方向“ 其次數控系統還可大大減少加工圖紙，約加工程序編制時間和加工時間’ 約50%。

3對我國數控技術和產業化發展的戰略思考我國是制造大國，在世界產業轉移中要盡量接受前端而不是后端的轉移，要掌握先進制造核心技術，否則在新一輪國際產業結構調整中，我國制造業將進一步)空芯*” 我們以資源&環境&市場為代價，交換得到的可能僅僅是世界新經濟格局中的國際)加工中心*和)組裝中心*%而非掌握核心技術的制造中心的地

位，這樣將會嚴重影響我國現代制造業的發展進程“我們應站在國家安全戰略的高度來重視數控技術和產業問題，首先從社會安全看%因為制造業是我國就業人口最多的行業，制造業發展可提高人民的生活水平，而且還可緩解我國就業的壓力，保障社會的穩定”。3.研究的主要內容：

（3.1基于PLC的二維分揀機器人控制系統組成及對遠程控制系統的要求 根據需要PLC控制系統需要一個PLC、兩個控制模塊（分別控制X軸和Z軸）、兩個驅動器（與交流電動機相連實現PLC的控制）、交流電動機。

遠程控制需要一個攝像頭（檢測傳送帶上較大垃圾）、一個遠程控制室（工作人員利用操作模板對垃圾進行抓取）！在遠程控制中需要知道垃圾傳送帶的速度！

3.2控制系統的組成、功能及工作原理

本控制系統主要由計算機控制系統、檢測裝置、液壓控制系統組成。3.2.1 計算機控制系統

計算機控制系統以上位PC機和下位PLC為核心，采用模塊化設計，可根據系統不同的控制要求進行調整，具有良好的可擴展性。上位PC機選用高性能工業控制計算機，在上位PC機上安裝世紀星組態軟件。下位PLC選用三菱FX2N-32MR PLC及兩塊FX2N-10GP模塊。上位PC機和PLC通信通過串行通信（RS-485）方式實現。（1）PLC邏輯控制

PLC邏輯控制主要是控制機械手的水平伸出、定位、下降、抓取、上升、收回、定位、松手、復位等一系列的動作控制。（2）機械手伸出及抓取速度控制

根據垃圾傳送帶的傳輸速度確定機械手伸出及抓取速度，再編入PLC中，使得工作人員只需按下控制鍵就可以完成垃圾的抓取！

3.2.2 檢測裝置

在相應的位置上安裝一個攝像頭，用來檢測較大垃圾，檢測到的信息傳送到監控室里，操作人員就可以按下按鈕進行物料的抓取了！

3.2.3 液壓控制系統 液壓控制部分是對開關量進行檢測和控制。

開關量的控制主要是在系統工作中，通過的PLC的輸出觸點來控制電磁閥。電機驅動定量油泵，比例溢流閥在系統中限定最大抓緊力，只要遠程調節輸入到比例溢流閥的電壓即可改變液壓系統輸出壓力的大小。油泵輸出的油液進入液壓系統后，通過壓力變送器實時地反饋系統的壓力，并與設定值進行比較，發出相應的動作和命令。液壓系統輸出的流量進入機械手下腔，使油缸輸出一定的力，改變進入油缸的流量，即可使機械手放松。

3.2.4遠程監控裝置

工作人員通過檢測裝置傳送過來的數據，然后對操作面板進行操作，已達到遠程控制的目的！操作面板如圖

3.2.5電動機的選擇 三相異步電動機

4.研究方案

4.1 上位機組態軟件工程的組建

1）工程項目系統分析 2）設計用戶操作畫面 3）編寫控制程序 4）完善菜單按鈕功能 5）編寫用戶程序調試工程 6）連接設備驅動程序 7）整體連續調試測試 4.2 下位機PLC程序的設計

1）根據實際的控制需要選擇PLC及其配套模塊，配置硬件系統。2）根據工藝要求和控制要求，設計梯形圖。

3）把梯形圖寫入PLC，反復調試直至程序符合控制要求。4.3技術關鍵、試驗條件及存在的問題 4.3.1技術關鍵

4.3.1 機械手速度的控制

考慮到攝像頭和機械手抓取的位置不在同一位置上，所以必須給定傳送帶的傳送速度，根據傳送速度和工作人員的操作時間，準確的計算出機械手伸出速度、下降速度以及抓取時間！4.3.2試驗條件及存在的問題

實驗方案如下：

1)對下位機PLC程序進行反復的調試實驗； 2)在工大液壓所進行反復的整體調試實驗； 4.4 監控系統的現場調試

預期達到的目的：

機械手可以準確的抓取出較大的垃圾。

結 論

通過這次科研訓練，我設計的二維分揀機械手可采用PLC 進行控制，能準確并且大批量地分揀垃圾，可顯著提高勞動生產率。其設計采用標準化、模塊化的組裝，具有系統布局靈活，維護、檢修方便等特點，受場地原因影響不大。同時，只要根據不同的分揀對象，對本系統稍加修改即可實現求。

本系統采用的可編程控制器，只要結合不同的傳感器，比如根據廢品的尺寸的大小及其質量等選擇相應的傳感器，就可對不同的垃圾進行分揀，具有廣泛的應用前景。同時也是值的開發的產品系統！

參 考 文 獻

[1] 任德謙

螺桿加工拋磨機

上海電工機械廠;1984年

[2] 邊永梅

多軸葉片數控拋磨機的靜、動態力學性能研究

安徽理工大學 [3] 許雄超 基于陶瓷拋光機拋磨運動建模及試驗研究

華南理工大學機械工程學院 [4] 袁慧

半自動磨拋機磨削運動轉跡和結構設計研究

廣東工業大學 [5] 宋金山

連續磨拋機運行速度探討

武漢工業大學陶瓷所;[6] 謝中生

國內外硅片磨拋設備發展述評

電子工業部第四十五研究所;[7] 張啟楠

連續磨拋機安裝精度對板材加工質量的影響

福建省機械科學研究院 [8] 楊旭

新型葉片混聯拋磨機床及其關鍵技術研究 吉林大學

[9] 陳哲

全自動鉆石磨拋機的下、上料及其夾具轉換機構

溫州甌越專利代理有限公司 [10] 張岳恩

一種鉆石磨拋機的磨拋機構 溫州甌越專利代理有限

第四篇：數控專業畢業論文

XXXX大學高職學院畢業論文

題目：數控車零件工藝設計及NC編程

姓 名： 曾梓夏 系 別： 機電工程系 專 業： 數控技術 班 級： 11級 02班 指導教師： 祈敬輝

2014年 5 月20日

一、摘要?????????????????????????????????1

二、引言·數控概述?????????????????????????2

（一）數控機床簡介????????????????????????????2

（二）數控機床的特點??????????????????????????2

（三）數控機床的組成???????????????????????????2

（四）數控技術發展趨勢??????????????????????????3

三、數控加工工藝分析???????????????????????????4

（一）數控加工工藝概念??????????????????????????4

（二）數控加工工藝內容??????????????????????????4

（三）工序與工布的劃分??????????????????????????4

四、數控NC程序編制???????????????????????????5

（一）數控編程的基本概念 ?????????????????????????5

（二）數控編程步驟

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（三）數控車床程序的編制 ?????????????????????????7

五、數控刀具的選用 ???????????????????????????8

（一）數控機床的刀具特點 ?????????????????????????8

（二）刀具材料??????????????????????????????8

（三）數控刀具的選擇???????????????????????????9

（四）切屑用量的選擇 ???????????????????????????9

六、夾具選擇和裝夾????????????????????????????10

（一）夾具的分類?????????????????????????????10

（二）工件在數控車床上的裝夾???????????????????????10

七、零件加工編程實例???????????????????????????10

（一）零件的工藝分析???????????????????????????11

（二）確定加工路線????????????????????????????12

（三）制定加工方案????????????????????????????12

（四）選擇刀具及對刀???????????????????????????12

（五）確定工件坐標系、對刀點和換刀點???????????????????12

八、結論?????????????????????????????????13 參考文獻 ????????????????????????????????14

數控車零件工藝設計及NC編程

摘要：

數控（英文名字：Numerical Control 簡稱:NC）技術是指用數字、文字和符號組成的數字指令來實現一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數控車床是目前使用最廣泛的數控機床之一。數控車床主要用于加工軸類、盤類等回轉體零件。通過數控加工程序的運行，可自動完成內外圓柱面、圓錐面、成形表面、螺紋和端面等工序的切削加工，并能進行車槽、鉆孔、擴孔、鉸孔等工作。

數控車床種類較多，但主體結構都是由：車床主體、數控裝置、伺服系統三大部分組成。

NC編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數據、工藝參數（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規定的文字、數字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。

數控機床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數學處理、編寫零件程序、程序校驗。

機床夾具的種類很多，按使用機床類型分類，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。按驅動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等。

關鍵詞：數控，車床，編程，加工

.一、引言

數控技術是先進制造技術的基礎，它是綜合應用了計算機、自動控制、電氣傳動、自動檢測、精密機械制造和管理信息等技術而發展起來的高新科技。作為數控加工的主體設備，數控機床是典型的機電一體化產品。數控機床代表一個民族制造工業現代化的水平，隨著現代化科學技術的迅速發展，制造技術和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區經濟發展水平的重要標志。

本文主要討論數控車床的零件加工工藝以及程序編制，主要以FANUC數控系統為例，結合典型零件對數控車零件進行講解。主要內容有關于數控車床的編程方法、編程的注意事項、加工工藝分析、刀具的選用、刀位軌跡計算

二、數控概述

（一）數控機床簡介

數控機床是數字控制機床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。

數控機床種類繁多，由數控系統通過伺服驅動系統去控制各運動部件的動作，主要用于軸類和盤類回轉體零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等綜合特點，適合中小批量形狀復雜零件的多品種、多規格生產。

（二）數控機床特點

數控機床的操作和監控全部在這個數控單元中完成，它是數控機床的大腦。與普通機床相比，數控機床有如下特點：

1、加工精度高，具有穩定的加工質量；

2、可進行多坐標的聯動，能加工形狀復雜的零件；

3、加工零件改變時，一般只需要更改數控程序，可節省生產準備時間；

4、機床本身的精度高、剛性大,可選擇有利的加工用量，生產率高（一般為普通機床的3~5倍）；

5、機床自動化程度高，可以減輕勞動強度；

6、對操作人員的素質要求較高，對維修人員的技術要求更高。

（三）數控機床的組成

數控機床一般由下列幾個部分組成：

1、主機，他是數控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。

數控機床

2、數控裝置，是數控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應的軟件，用于輸入數字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數據的變換、插補運算以及實現各種控制功能。

3、驅動裝置，他是數控機床執行機構的驅動部件，包括主軸驅動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統實現主軸和進給驅動。當幾個進給聯動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。

4、輔助裝置，指數控機床的一些必要的配套部件，用以保證數控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數控轉臺和數控分度頭，還包括刀具及監控檢測裝置等。

5、編程及其他附屬設備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。

（四）數控機床發展趨勢

高速、精密、復合、智能和綠色是數控機床技術發展的總趨勢，近幾年來，在實用化和產業化等方面取得可喜成績。主要表現在以下方面。

1、機床復合技術進一步擴展隨著數控機床技術進步，復合加工技術日趨成熟，包括銑-車復合、車銑復合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復合，車磨復合，成形復合加工、特種復合加工等，復合加工的精度和效率大大提高。“一臺機床就是一個加工廠”、“一次裝卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，復合加工機床發展正呈現多樣化的態勢。

2、智能化技術有新突破數控機床的智能化技術有新的突破，在數控系統的性能上得到了較多體現。如：自動調整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動退出安全區斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能、加工過程自動消除機床震動等功能進入了實用化階段，智能化提升了機床的功能和品質。

3、機器人使柔性化組合效率更高機器人與主機的柔性化組合得到廣泛應用，使得柔性線更加靈活、功能進一步擴展、柔性線進一步縮短、效率更高。機器人與加工中心、車銑復合機床、磨床、齒輪加工機床、工具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床、水切割機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產線已經開始應用。

4、精密加工技術有了新進展數控金切機床的加工精度已從原來的絲級（0.01mm）提升到目前的微米級（0.001mm），有些品種已達到0.05μm左右。超精密數控機床的微細切削和磨削加工，精度可穩定達到0.05μm左右，形狀精度可達0.01μm左右。采

用光、電、化學等能源的特種加工精度可達到納米級（0.001μm）。通過機床結構設計優化、機床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環控制及溫度、振動等動態誤差補償技術，提高機床加工的幾何精度，降低形位誤差、表面粗糙度等，從而進入亞微米、納米級超精加工時代。

5、功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發展，并取得成熟的應用。全數字交流伺服電機和驅動裝置，高技術含量的電主軸、力矩電機、直線電機，高性能的直線滾動組件，高精度主軸單元等功能部件推廣應用，極大的提高數控機床的技術水平。

三、數控加工工藝分析

（一）數控加工工藝概念

數控加工工藝是采用數控機床加工零件時所運用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程中。數控加工工藝是伴隨著數控機床的產生、發展而逐步完善起來的一種應用技術，它是人們大量數控加工實踐的經驗總結。

數控加工工藝過程，是利用切削工具在數控機床上直接改變加工對象的形狀、尺寸、表面位置、表面狀態等，使其成為成品或半成品的過程。

（二）數控加工工藝內容

1、選擇并確定進行數控加工的內容。

2、對零件圖樣進行數控加工工藝分析。

3、零件圖形的數學處理及編程尺寸設定值的確定。

4、數控加工工藝方案的制定。

5、工步、進給路線的確定。

6、選擇數控機床的類型。

7、刀具、夾具、量具的選擇和設計。

8、切削參數的確定。

9、加工程序的編寫、校驗與修改。

10、首件試切加工與現場問題處理。

（三）工序與工布的劃分

工序的劃分：在數控機床上加工零件，工序可以比較集中，在一次裝夾中盡可能完成大部分或全部工序。首先應根據圖樣，考慮是否可以在一臺機床上完成整個零件的加工工作。若不能，則應決定其中那一部分在數控機床上加工，那一部分在其他機床上完

成。一般工序劃分有以下幾種方式：

1、按零件裝卡定位方式劃分工序

由于每個零件結構形狀不同，各加工表面的技術要求也有所不同，故加工時，其定位方式則各有差異。一般加工外形時，以內形定位；加工內形時又以外形定位。因而可根據定位方式的不同來劃分工序。

2、按粗、精加工劃分工序

根據零件的加工精度、剛度和變形等因素來劃分工序時，可按粗、精加工分開的原則來劃分工序，即先粗加工再精加工。此時可用不同的機床或不同的刀具進行加工。通常在一次安裝中，不允許將零件某一部分表面加工完畢后，再加工零件的其他表面。

3、按所用刀具劃分工序

為了減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次裝夾中，盡可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再換另一把刀加工其他部位。在專用數控機床和加工中心中常采用這種方法。

工步的劃分：主要從加工精度和效率兩方面考慮。在一個工序內往往需要采用不同的刀具和切削用量，對不同的表面進行加工。為了便于分析和描述較復雜的工序，在工序內又細分為工步。

1、同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分開進行。

2、對于既有銑面又有鏜孔的零件，可先銑面后鏜孔，使其有一段時間恢復，可減少由變形引起的對孔的精度的影響。

3、按刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，可采用按刀具劃分工步，以減少換刀次數，提高加工生產率。總之，工序與工步的劃分要根據具體零件的結構特點、技術要求等情況綜合考慮。

四、數控編程方法

（一）數控編程的基本概念

編程就是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數據、工藝參數（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊、松開等）加工信息，用規定的文字、數字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。數控機床程序編制過程主要包括：分析零件圖紙、工藝處理、數學處理、編寫零件程序、程序校驗。

（二）數控編程步驟

數控編程是指從零件圖紙到獲得數控加工程序的全部工作過程。

1、分析零件圖樣和工藝處理

根據圖樣對零件的幾何形狀尺寸，技術要求進行分析，明確加工的內容及要求，決定加工方案、確定加工順序、設計夾具、選擇刀具、確定合理的走刀路線及選擇合理的切削用量等。同時還應發揮數控系統的功能和數控機床本身的能力，正確選擇對刀點，切入方式，盡量減少諸如換刀、轉位等輔助時間。

2、數學處理

編程前，根據零件的幾何特征，先建立一個工件坐標系，根據零件圖紙的要求，制定加工路線，在建立的工件坐標系上，首先計算出刀具的運動軌跡。對于形狀比較簡單的零件（如直線和圓弧組成的零件），只需計算出幾何元素的起點、終點、圓弧的圓心、兩幾何元素的交點或切點的坐標值。

3、編寫零件程序清單

加工路線和工藝參數確定以后，根據數控系統規定的指定代碼及程序段格式，編寫零件程序清單。

4、程序輸入

5、程序校驗與首件試切

如圖1所示，編程工作主要包括：

圖1 數控程序編制的內容及步驟

（三）數控車床程序的編制

數控車削加工包括內外圓柱面的車削加工、端面車削加工、鉆孔加工、螺紋加工、復雜外形輪廓回轉面的車削加工等。

1、F功能：

F功能指令用于控制切削進給量。在程序中，有兩種使用方法：F后面的數字表示的是主軸每轉進給量，單位為mm/r；F后面的數字表示的是每分鐘進給量，單位為 mm/min。

2、S功能：

S后面的數字表示主軸轉速，單位為r/min。S后面的數字表示的是最高轉速：r/min。S后面的數字表示的是恒定的線速度：m/min。

3、T功能：

T功能指令用于選擇加工所用刀具。T后面通常有兩位數表示所選擇的刀具號碼。但也有T后面用四位數字，前兩位是刀具號，后兩位是刀具長度補償號，又是刀尖圓弧半徑補償號。

4、M功能：

M00：程序暫停，可用NC啟動命令（CYCLE START）使程序繼續運行； M01：計劃暫停，與M00作用相似，但M01可以用機床“任選停止按鈕”選擇是否有效；

M03：主軸順時針旋轉； M04：主軸逆時針旋轉； M05：主軸旋轉停止； M08：冷卻液開； M09：冷卻液關；

M30：程序停止，程序復位到起始位置。例如一些常用的編程代碼：

G90 絕對值輸入； G31 等導程螺紋切削 G91 相對值輸入； G32 跳步功能 G00 快速點定位； M02、M03 程序結束 G01 直線插補； M00 程序停機

G02、G03 順圓和逆圓插補； M01 選擇停機

G28 自動返回參考點； M98 調用子程序 G04 暫停； M99 子程序結束

五、數控刀具的選用

（一）數控機床的刀具特點

數控加工對刀具的要求不僅精度高、強度大、剛度好、壽命長。而且要求尺寸穩定、安裝調整方便。切削刀具由傳統的機械工具實現了向高科技產品的飛躍，刀具的切削性能有顯著的提高。切削技術由傳統的切削工藝向創新制造工藝的飛躍，大大提高了切削加工的效率。刀具工業由脫離使用、脫離用戶的低級階段向面向用戶、面向使用的高級階段的飛躍，成為用戶可利用的專業化的社會資源和合作伙伴。切削刀具從低值易耗品過渡到全面進入“三高一專（高效率、高精度、高可靠性和專用化）”的數控刀具時代，實現了向高科技產品的飛躍。成為現代數控加工技術的關鍵技術。與現代科學的發展緊密相連，是應用材料科學、制造科學、信息科學等領域的高科技成果的結晶。

（二）刀具材料

數控車床使用的刀具材料一般為高速鋼、硬質合金、涂層硬質合金和陶瓷。在數控切削加工時，數控刀具切削部分與切屑、工件相互接觸的表面上承受很大的壓力和摩擦，數控刀具在高溫下進行切削的同時，還承受切削力、沖擊和振動，因此數控刀具材料應滿足以下基本條件：

1、硬度

刀具材料必須具有高于工件材料的硬度，常溫硬度應在62HRC以上，并要求保持較高的高溫硬度。

2、耐磨性

耐磨性表示刀具抵抗磨損的能力，它是刀具材料力學性能、組織結構和化學性能的綜合反映。

3、強度和韌性

一種好的刀具材料，應根據它的使用要求，兼顧硬度和耐磨性兩方面的性能，有所側重。滿足高切削力、沖擊和振動的條件。

4、耐熱性

數控刀具材料應在高溫下保持較高的硬度、耐磨性、強度和韌性，并有良好的抗擴散、抗氧化能力。

5、導熱性和膨脹系數

在其他條件相同的情況下，刀具材料的熱導率越大，則由刀具傳出的熱量越多，有利于降低切削溫度和提高刀具使用壽命。線膨脹系數小，則可減少刀具的熱變形。

6、工藝性

為了便于制造，要求數控刀具材料有較好的可加工性，包括鍛、軋、焊、切削加工和可耐磨性、熱處理特性。材料的高溫特性對熱軋刀具十分重要。

（三）數控刀具的選擇

1、刀片形狀的選擇：正型（前角）刀片：對于內輪廓加工，小型機床加工，工藝系統剛性較差和工件結構形狀較復雜應優先選擇正型刀片。負型（前角）刀片：對于外圓加工，金屬切除率高和加工條件較差時應優先選擇負型刀片。

2、一般外圓車削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工用55°、35 °菱形和圓形刀片；在機床剛性、功率允許的條件下，大余量、粗加工應選擇刀尖角較大的刀片，反之選擇刀尖角較小的刀片。

3、前角的作用。大負前角用于：切削硬材料；需切削刃強度大，以適應斷續切削、切削含黑皮表面層的加工條件。大正前角用于：切削軟質材料易切削材料被加工材料及機床剛性差時。

4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃強度高時。大后角用于：切削軟材料；切削易加工硬化的材料。

5、主偏角的作用：大主偏角用于：切深小的精加工；切削細而長的工件；機床剛性差時。小主偏角用于：工件硬度高，切削溫度大時；大直徑零件的粗加工；機床剛性高時。

6、副偏角具有減少已加工表面與刀具摩擦的功能。一般為5°～15°。

7、刃傾角是前刀面傾斜的角度。重切削時，切削開始點的刀尖上要承受很大的沖擊力，為防止刀尖受此力而發生脆性損傷，故需有刃傾角。推薦車削時為3°～5°。

（四）切屑用量的選擇

數控加工時對同一加工過程選用不同的切削用量，會產生不同的切削效果。合理的切削用量應能保證工件的質量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系統強度、剛性允許的條件下充分利用機床功率，最大限度地發揮刀具的切削性能，并保證刀具具有一定的使用壽命。

1、粗車時切削用量的選擇：

粗車時一般以提高效率為主，兼顧經濟性和加工成本。提高切削速度、加大進給量和切削深度都能提高生產率。其中切削速度對刀具壽命的影響最大，切削深度對刀具壽命的影響最小，所以考慮粗加工切削用量時首先應選擇一個盡可能大的切削深度，以減少進給次數，其次選擇較大的進給速度，最后在刀具使用壽命和機床功率允許的條件下選擇一個合理的切削速度。

2、精車、半精車時切削用量的選擇：

精車和半精車的切削深度是根據零件加工精度和表面粗糙度要求及粗車后留下的加工余量決定的，一般情況是一次去除余量。當零件精度要求較高時，通常留 0.2 ~ 0.4 mm（直徑值）的精車余量。精車和半精車的切削深度較小，產生的切削力也較小，所以可在保證表面粗糙度的情況下適當加大進給量。

六、夾具選擇和裝夾

（一）夾具的分類：

機床夾具的種類很多，按使用機床類型分類，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。按驅動夾具工作的動力源分類，可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、電動夾具、磁力夾具和自夾緊夾具等。按專門化程度可分為以下幾種類型的夾具：

通用夾具是指已經標準化、無需調整或稍加調整就可以用來裝夾不同工件的夾具。如三爪卡盤、四爪卡盤、平口虎鉗和萬能分度頭等。這類夾具主要用于單件小批生產。

專用夾具是指專為某一工件的某一加工工序而設計制造的夾具。結構緊湊，操作方便，主要用于固定產品的大量生產。

組合夾具是指按一定的工藝要求，由一套預先制造好的通用標準元件和部件組裝而成的夾具。使用完畢后，可方便地拆散成元件或部件，待需要時重新組合成其他加工過程的夾具。適用于數控加工、新產品的試制和中、小批量的生產。

可調夾具包括通用可調夾具和成組夾具，它們都是通過調整或更換少量元件就能加工一定范圍內的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優點。通用可調夾具適用范圍較寬，加工對象并不十分明確；成組夾具是根據成組工藝要求，針對一組形狀及尺寸相似、加工工藝相近的工件加工而設計的，其加工對象和范圍很明確，又稱為專用可調夾具。

數控機床夾具常用通用可調夾具、組合夾具。

（二）工件在數控車床上的裝夾：

1、常用裝夾方式：三爪自定心卡盤裝夾；兩頂尖之間裝夾；卡盤和頂尖裝夾；雙三爪定心卡盤裝夾。

2、采用找正的方法：找正裝夾時必須將工件的加工表面回轉軸線（同時也是工件坐標系Z軸）找正到與車床主軸回轉中心重合。一般為打表找正。通過調整卡爪，使工件坐標系Z軸與車床主軸的回轉中心重合。

3、薄壁零件的裝夾：薄壁零件容易變形，普通三爪卡盤受力點少，采用開縫套筒

或扇形軟卡爪，可使工件均勻受力，減小變形。也可以改變夾緊力的作用點，采用軸向夾緊的方式。

七、零件加工編程實例

（一）零件的工藝分析

圖2零件

1、分析零件圖樣：

如圖2所示,該零件包括有圓柱、圓錐、順圓弧、逆圓弧及雙線螺紋等表面；其多個直徑尺寸有較嚴的尺寸公差和表面粗糙度值等要求；球面SΦ50mm的尺寸公差還兼有控制該球面形狀（線輪廓）誤差的作用。

該零件材料為45#鋼，可以用Φ60mm棒料，無熱處理和硬度要求。

2、選定設備：

根據被加工零件的外形和材料等條件，選定數控車床；其數控系統為FNAUC。

3、確定零件的定位基準和裝夾方式：

定位基準：確定坯件軸線和左端大端面（設計基準）為定位基準。

裝夾方式：左端采用三爪自定心卡盤夾緊、右端采用活動頂尖支頂的裝夾方式。

4、確定切削用量

（1）背吃刀量：粗車時，確定其背吃刀量為3mm左右；精車時為0.25mm。（2）主軸轉速：

車直線和圓弧輪廓時的主軸轉速。參考表1并根據實踐經驗確定其切削速度為90m/min；粗車時確定主軸轉速為500r/min，精車時確定主軸轉速為800 r/min。編程中還可以對直線、圓弧采用不同的主軸轉速。

車螺紋時的主軸轉速。主軸轉速定為320 r/min。

（3）進給速度：粗車時，按式時，按式υf=nf可選擇υf1=200mm /min；精車時，兼顧到圓弧插補運行，故選擇其υf2=60mm /min左右；短距離空行程的υf3=300mm /min。

（二）確定加工路線

按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則，確定加工路線。加工路線自右向左加工，先用1號刀用G70粗加工出零件外輪廓，具體路線為先倒角（2×45°）→切削螺紋實際外徑Φ29.6→切削Φ26→切削Φ36→切削圓弧部分→切削Φ34→切削錐度部分→切削Φ56,最后切削螺紋。

（三）制定加工方案

1、用1號刀粗車外形，留1.0mm（直徑量）的半精車余量。

2、用2號刀車螺紋。

螺紋大徑d1=d-0.1P=30-0.1*1.5=29.85mm 螺紋小徑d2= d1-1.3P=29.85-1.3*1.5=27.9mm

3、用2號刀精車全部外形。

（四）選擇刀具及對刀

1、粗、精車用刀具：

（1）硬質合金90°外圓車刀，副偏角以為60°，斷屑性能應較好。

（2）硬質合金60°外螺紋車刀，刀尖角取為59°30′，刀尖圓弧半徑取為0.2mm。

2、對刀

（1）將粗車用90°外圓車刀安裝在絕對刀號自動轉位刀架的1號刀位上，并定為1號刀。

（2）將精車外形（含外螺紋）用60°外螺紋車刀安裝在絕對刀號自動轉位刀架的2號刀位上，并定為2號刀。

（3）在對刀過程中，同時測定出2號刀相對于1號刀的刀位偏差。

（五）確定工件坐標系、對刀點和換刀點

1、加工坐標系如圖3所示：O為坐標原

圖3坐標點示意圖

2、確定對刀點及換刀點位置：

（1）確定對刀點：確定對刀點距離車床主軸軸線30 mm，距離坯件右端端面140 mm；其對刀點在正X和正Z方向并處于消除機械間隙狀態。

（2）確定換刀點：為使其各車刀在換刀過程中不致碰撞到尾座上的頂尖，故確定換刀點距離車床主軸軸線60mm，即在正X方向距離對刀點30mm，距離坯件右端端面0 mm，即在Z方向與對刀點一致。

八、結論

通過這次畢業設計，使我對大學三年所學的知識有了一次全面的綜合運用，例如：數控編程、工藝分析，這些對今后畢業工作發展都有很大的幫助。數控技術是未來制造業不可缺少的一部分，將在經濟發展與社會進步的今天發揮重要作用，作為跨世紀的新一代，我們有理由相信，我國機械制造業會更加輝煌,祖國的明天也會更加美好。

參考文獻

書籍：（1）張超英等,數控機床加工工藝、編程及操作實訓,北京；高等教育出版社，2003，9（2）王洪主編，數控加工程序編制，北京；機械工業出版社，2003.6（3）古文生主編，數控機床及應用，北京；電子工業出版社，2002.3（4）董兆偉主編，數控機床編程技術，北京；機械工業出版社，2009.9

第五篇：數控專業畢業論文

個人簡歷
姓 籍 名 貫 河北 團員 大專 數控技術（機電類）石家莊科技信息職業技術學院 性 別 男 1988.01.20 漢 *** zxsecret@163.com 064106 相片 出生日期 民 族 政治面貌 學 專 歷 業

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畢業學校 聯系地址 主修課程 興趣愛好

河北省唐山市玉田縣林南倉 AutoCAD，Proe 三維制圖，電 氣 控 制 與 PLC，機 械 設 計，數 控 編 程，液 壓 傳

動與氣動技術，單片機編程與應用。
喜歡讀書，做運動，以及計算機

自我評價

1.為人誠懇,性格開朗,積極進取,適應力強、勤奮好學、腳踏實地，有較強的團 隊精神,工作積極進取,態度認真。2.工作勤奮，認真負責，能吃苦耐勞，盡職盡責，有耐心。具有親和力，平易近人，善于與人溝通。1.精通 AutoCAD，熟練 WINDOWS 系統操作，應用 OFFICE 等辦公軟件 2.能夠應用電控系統技術，熟悉數控系統工作原理，對數控系統故障分析、診斷、維修。3.熟 練 掌 握 計 算 機 操 作，軟 件 應 用，和 維 護 4.熟悉自動化設備安裝、調試。

專業特長

證

書

數控車床中級證，普通話二級甲，英語四級，計算機一級等

社會實踐

時 間 ： 2011/7 – 2011/9 公司：唐山市玉田縣永利模具廠 1． 實習數 控 操 作、工 藝 編 制、調 試。2.負 責 數 控 機 床 的 加 工 及 零 件 精 度 檢 驗 ； 3.進 行 新 產 品 配 刀、調 試