第一篇：數控技術論文數控編程論文：數控后置開發技術研究

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QQ：275252867 數控技術論文數控編程論文范文：數控后置開發技術研究

摘要:基于多年從事數控編程后置處理軟件技術研究基礎和通用后置軟件應用開發經驗,結合數控后置處理技術應用需求和具體的后置軟件和逆向轉換軟件的開發實踐,闡述了基于常規CAM軟件的數控編程代碼處理技術和后置處理軟件開發技巧。

關鍵詞:后置處理 逆向轉換 數控代碼

一、前言

隨著國內制造業生產水平的不斷提高,數控機床在制造部門的使用越來越普及,這就促進了數控加工技術的不斷進步。作為數控編程技術的一種重要技術領域,數控編程后置處理技術一直起著重要的作用,并且和CAM軟件一起決定著整體數控編程自動化水平和先進數控機床的使用效率。

我公司自九十年代以來,在裝備制造數字化建設方面快速發展,數控設備的規模和普及率有明顯的提高。先后引進了Fidia、forest-liné、zimmerman、pama、jobs、Mikron、DMG、SIP、M-torres等國際知名機床廠家的數控設備,既有簡單的三座標數控銑床,又有復雜的五座標擺頭類龍門銑床、五座標轉臺類龍門銑床、五座標車銑中心、五座標鏜銑中心等加工設備。使我公司的數控加工能力形成了規模,具有綜合的飛機產品的加工制造能力。作為先進制造工藝技術,數控編程技術應用水平直接關系到整體數控技術的發展水平和應用水平,關系到整個企業的數字化建設的發展,而數控編程后置軟件開發技術又是數控編程技術的重要組成部分,沒有成熟的數控后置處理技術支撐,數控編程很難達到自動化、高效率和高可靠性。

1、常規數控機床控制代碼處理技術

簡單來講,數控后置處理技術一般是與特性的CAM系統和數控系統直接相關的,它包括正向的后置處理技術和逆向的轉換技術。

在數控編程過程中,一般要產生兩類文件,刀位文件和代碼文件。一般用CAM軟件編制數控加工程序時生成的結果文件是一種通用APT命令的刀位文件。這類文件無法直接驅動數控機床運行,必須經過集成在后處理軟件中的某種機床特性參數解釋才能生專用的數控代碼文件。因此,所謂數控后置處理軟件就是用于將刀位文件處理成針對數控機床的數控代碼文件的處理工具;而數控逆向轉換軟件則用于將已經存在的某一類型的數控代碼文件轉換成特定CAM系統支持的刀位文件或直接轉換成其它控制系統支持的數控代碼文件,用于進一步的仿真驗證或者是數據的重利用或將數控代碼文件在不同控制系統間移植。

在進行后置處理相關的開發時,需要詳細了解數控機床的控制系統類型、運動機構形式、特殊代碼需求等內容,然后根據這些需求實施開發工作,一般包括軟件框架開發、語法定義、算法分析、特定功能處理、文件讀寫處理(包括刀位信息的采集、解析、預讀、初始角度預判等)等,控制系統和運動機構越復雜,其后置軟件的開發難度就越大。對于逆向后置開發同樣遵循以上步驟,具有同等的技術難度。

開發人員需要考慮的控制系統問題主要有數控系統命令集(包括各種輔助控制指令和插補指令、固定循環等)、數控機床運動機構、指令優先級定義、指令的模態性以及指令集之間的排斥性以及特殊變換處理(如旋轉軸插補優先、局部加工坐標系選定等)。

二、后置處理軟件開發設計

對于常規企業用戶可直接借用通用后置生成工具進行特定數控機床系統的后置處理軟件的定制工作。我們不深入探討通用后置生成器的應用和開發技術,而是主要論述一般性的專用的后置以及逆向后處理開發技術。

1、軟件系統總體結構

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我們采用C++ BUILDER 6.0作為開發工具在windows操作系統平臺上進行開發工作。

系統規劃為數控加工程序后置處理模塊、數控加工程序逆向處理模塊、數控加工程序仿真模塊(借用相應的CAM系統功能)以及軟件授權管理模塊等功能模塊組成,基本搭建出了針對數控編程代碼處理的軟件平臺。

2、數控編程后置處理模塊功能開發

對于后置處理模塊,一般涉及如下的信息輸入:將要處理的刀位文件、針對的數控機床類型、產生的特定數控代碼文件。

(1)界面功能規劃

在本軟件開發中主要應用了c++builder6.0中的TOpenDialog、TEdit、TLabel、TBitBtn、TMainMenu、TComboBox等類型控件。同過TComboBox實現下拉列表框調用不同的數控機床類型實現不同的處理結果,對于刀位文件可以依據類型實現是catia類型還是ug類型刀位文件,當然有必要還可以擴充到其他類型。

每種數控系統或機床根據編程特性提供多種選擇模式,對于某車銑復合機床,可以進行普通非5軸聯動、5軸向量編程、5軸BC角編程模式3種方法,為使用者提供了最大的選擇性。其它的后置也相應的提供了不同的選項功能,如角度超限檢查、對于轉臺類機床是否全角度行程處理,是否采用B樣條編程等。

在后處理過程中還有可以進行統計功能(加工最大行程、最大角度、加工時間統計等)、加工程序報表(與EXCEL集成)等。

(2)、具體的數據流處理

針對每一種特定數控機床的處理可用以下數據流程圖表達。

數控后置處理數據流程圖

(3)處理算法分析

在此次開發中,重點是針對五軸數控機床的運動機構算法分析。

兩個回轉軸均為工作臺,第四軸轉動影響第5軸的方位;

一個轉軸為工作臺,另一個為主軸頭,兩者互為獨立;

兩個回轉軸均為主軸頭,第4軸轉動會影響第5軸的方位。

2D線切割及4軸線切割

對于多軸數控機床代碼文件,最重要的就是多軸角度的處理算法定

義和特殊方向、多解的選擇和判斷等。

對于角度計算,APT文件中任意一個坐標點和矢量方向都能求解出幾組值,怎樣確定當前最適合的一組角度值是最重要的,一般采用角度變化最小原則。同時,在特殊情況下(如機床運動角度達到限程,需要調整)需要進一步的進行判斷和智能化調整。具體算法略。

對于刀位點計算,5軸機床控制系統過去轉頭類是轉心數據,轉臺類是機床坐標系數據,現在由于機床控制系統功能增強,基本采用加工坐標系數據,簡化了后處理;車銑復合類數控機床根據加工需要,需進行局部坐標系轉換、軸向坐標數據優先等特殊處理;對于4軸線切割機床,還要綜合考慮機床的基面高度、線架高度等特性才能處理出符合機床結構和控制特性的代碼。

3、數控代碼逆向轉換模塊功能開發

數控代碼逆向轉換,是將存在的數控代碼文件通過特定的機床逆向后置算法轉換為通用的CAM軟件刀位接口文件。其應用需求是現有的數控代碼數據獲取/轉換移植以及現有CATIA v5軟件實現的G代碼刀位輸入轉換準確性差,且無法實現多軸加工等特性。

由于具體的語法對應結構關系與以上后置處理相似,這里不詳述。

4、軟件授權信息管理模塊功能開發

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同樣我們在項目開發中考慮了版權保護的問題,主要的實施途徑

是對網卡信息進行加密處理產生密鑰,然后在軟件運行時進行密鑰匹配。

三、后置開發工作對數字化建設的重要意義

對于企業的數字化建設離不開各種數字化制造設備,如我們常說的數控銑床、車床、鏜床等等。后置軟件工具是這些數字化設備與上游的CAD/CAM軟件系統之間的橋梁和紐帶,沒有一個強大、高效、穩定的后置處理平臺,就無法高效發揮數字化設備的優勢。因此,關注后置處理技術的發展,跟蹤、掌握最新的數控后置技術并應用與實踐,打通企業設計制造數據流的關鍵技術之一。

參考文獻:

(1)數控加工理論與編程技術劉雄偉等編著機械工業出版社

(2)數控機床與數控編程技術陳志雄電子工業出版社

(3)數控加工技術明興祖 熊熙編著化學工業出版社

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第二篇：數控編程論文

數 控 編 程 實習報 告

分院：機電分院 班級：機制4班 姓名：宣

科 學號：20***3 日期：2016.12.21

數控編程是數控加工準備階段的主要內容之一，通常包括分析零件圖樣，確定加工工藝過程;計算走刀軌跡，得出刀位數據;編寫數控加工程序;制作控制介質;校對程序及首件試切。有手工編程和自動編程兩種方法。總之，它是從零件圖紙到獲得數控加工程序的全過程。

本學期我分院布置了數控編程的實習任務為期2個周期共計2個課時，雖然時間短但是這次實習收益頗多。

每期的課堂講座先是在機房進行理論學習然后下基地進行實踐操作。

手工編程是指編程的各個階段均由人工完成。利用一般的計算工具，通過各種三角函數計算方式，人工進行刀具軌跡的運算，并進行指令編制。這種方式比較簡單，很容易掌握，適應性較大。使用于非模具加工的零件。

編程步驟

人工完成零件加工的數控工藝 分析零件圖紙 制定工藝決策 確定加工路線 選擇工藝參數 計算刀位軌跡坐標數據 編寫數控加工程序單 驗證程序 手工編程 刀軌仿真

優點

主要用于點位加工(如鉆、鉸孔)或幾何形狀簡單(如平面、方形槽)零件的加工，計算量小，程序段數有限，編程直觀易于實現的情況等。

缺點

對于具有空間自由曲面、復雜型腔的零件，刀具軌跡數據計算相當繁瑣，工作量大，極易出錯，且很難校對，有些甚至根本無法完成。

第 2 頁 自動編程

定義

對于幾何形狀復雜的零件需借助計算機使用規定的數控語言編寫零件源程序，經過處理后生成加工程序，稱為自動編程。

隨著數控技術的發展，先進的數控系統不僅向用戶編程提供了一般的準備功能和輔助功能，而且為編程提供了擴展數控功能的手段。FANUC6M數控系統的參數編程，應用靈活，形式自由，具備計算機高級語言的表達式、邏輯運算及類似的程序流程，使加工程序簡練易懂，實現普通編程難以實現的功能。

數控編程同計算機編程一樣也有自己的“語言”,但有一點不同的是，現在電腦發展到了以微軟的Windows為絕對優勢占領全球市場.數控機床就不同了,它還沒發展到那種相互通用的程度，也就是說，它們在硬件上的差距造就了它們的數控系統一時還不能達到相互兼容.所以，當我要對一個毛坯進行加工時，首先要以我們已經擁有的數控機床采用的是什么型號的系統.①通過這次實習我們了解了現代數控機床的生產方式和工藝過程。熟悉了一些材料的成形方法和主要機械加工方法及其所用主要設備的工作原理和典型結構、工夾量具的使用以及安全操作技術。了解了數控機床方面的知識和新工藝、新技術、新設備在機床生產上的應用。

②在數控機床的生產裝配以及調試上，具有初步的獨立操作技能。

③在了解、熟悉和掌握一定的數控機床的基礎知識和操作技能過程中，培養、提高和加強了我的動手能力、創新意識和創新能力。

④這次實習，讓我們明白做事要認真小心細致，不得有半點馬虎。同時也培養了我們堅強不屈的本質，不到最后一秒決不放棄的毅力!⑤培養和鍛煉了勞動觀點、質量和經濟觀念，強化遵守勞動紀律、遵守安全技術規則和愛護國家財產的自覺性，提高了我們的整體綜合素質數控編程實習心得體會

第 3 頁

第三篇：數控編程 數控技術

一．UGCAD/CAM基礎知識及其應用，（界面的設置，圖層，分析，視圖等基本功能的用法）。

二．面的分類及加工策略，（水平面，豎直面，平坦面，陡峭面的判斷及其加工方法）。

三．UGCAM主要功能應用(平面銑 面銑 型腔銑 固定軸曲面銑 點位加工)。

四．電極的加工程序制作，粗加工，粗加工清角的三種方法（基于層_Cavity，參考刀具，3D_Cavity及其適用場合），精加工，小刀半精加工的二種方法（Zlevel,3D_Cavity）, 小刀精加工及其清角的三種方法(參考刀具，修剪邊界，補助實體)等。

五．電極火花的三種放法（縮小圖形法，扣刀法，負余量法），刀長檢測及碰撞檢查。

六．模仁的加工程序制作，淬火做法和非淬火做法，修補形體，做輔助實體，粗

加工及其清角，半精加工及其清角，精加工及其清角，編程工藝安排 特殊情況處理。

七、UG電極設計及電極裝配，模具結構知識。

八、UG工程圖(出工程圖 出電極放電圖和程序加工單)

九、UG高級設置(快捷鍵 工具條 加工模板 刀具庫 后處理的設置)

十、UG模具編程實例總結(重點部分)

十一、外掛修改及使用

昆山中山模具設計中心昆山市長江南路1128號（詳細信息百度搜索“昆山中山工業設計中心”或“昆山中山教育”）

第四篇：數控論文

學院

畢業論文

題 目 數控零件加工工藝設計 專 業 數控技術 年 級 2009級 學生姓名 指導教師

2011.06.29

摘 要

隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，數控加工技術對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。而對于數控加工,無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題(如對刀點、加工路線等)也需做一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的產品。

本文根據數控機床的特點，針對具體的零件，進行了工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，數控加工程序編制。通過整個工藝的過程的制定，充分體現了數控設備在保證加工精度，加工效率，簡化工序等方面的優勢。

前 言

在機械加工工藝教學中，機械制造專業學生及數控技術專業學生都要學習數控車床操作技術。讓學生了解相關工種的先進技術，同時培養工作崗位的前瞻性；在講授數控知識的同時，必須要求學生掌握基本的機械加工工藝，增強系統意識，理解手動操作與自動操作之間的聯系，真正把學生培養成為適應各種工作環境和崗位的多面手。數控車工基礎工藝理論及技能有機融合，包括夾具的使用、量具的識讀和使用、刃具的刃磨及使用、基準定位等，分類敘述了車床操作、數控車床自動編程仿真操作、數控車床編程與操作的初、中級內容。以機械加工中車工工藝學與數控車床技能訓練密切結合為主線，常用量具識讀及工件測量、刀具及安裝、工件定位與安裝、金屬切削過程及精加工，較清晰地展示了數控車工必須掌握的知識和技能的訓練途徑。對涉及與數控專業相關的基礎知識、專業計算，都進行了有針對性的論述，目的在于塑造理論充實、技能扎實的專業技能型人才。

本文以與切削用量的選擇，工件的定位裝夾，加工順序和典型零件為例，結合數控加工的特點，分別進行工藝方案分析，機床的選擇，刀具加工路線的確定，數控程序的編制，最終形成可以指導生產的工藝文件。在整個工藝過程的設計過程中，要通過分析，確定最佳的工藝方案，使得零件的加工成本最低，合理的選用定位夾緊方式，使得零件加工方便、定位精準、剛性好，合理選用刀具和切削參數，使得零件的加工在保證零件精度的情況下，加工效率最高、刀具消耗最低。最終形成的工藝文件要完整，并能指導實際生產。

第2章 工藝方案分析

2.1 零件圖

技術要求 去除毛刺 尖角倒鈍。2 未注倒角均為45。3 無熱處理和硬度要求。

2.2 零件圖分析 該零件表面由圓柱、順圓弧、逆圓弧、圓錐、槽、螺紋等表面組成。尺寸標注完整，選用毛坯為45#鋼，Φ55mm×150mm，無熱處理和硬度要求。

2.3 確定加工方法

加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和形位公差要求等全面考慮。

圖上幾個精度要求較高的尺寸，因其公差值較小，所以編程時沒有取平均值，而取其基本尺寸。

在輪廓線上，有個錐度10度坐標P1、和一處圓弧切點P2，在編程時要求出其坐標，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。

通過以上數據分析，考慮加工的效率和加工的經濟性，最理想的加工方式為車削，考慮該零件為大批量加工，故加工設備采用數控車床。

根據加工零件的外形和材料等條件，選用CJK6032數控機床。

2.4 確定加工方案

零件上比較精密表面的加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確地確定從毛坯到最終成形的加工方案。

毛坯先夾持左端，車右端輪廓113mm處，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、錐度為10度的外圓，Φ52mm.調頭裝夾已加工Φ52mm外圓，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺紋M25mm×1.5mm.該典型軸加工順序為：

預備加工---車端面---粗車右端輪廓---精車右端輪廓---切槽---工件調頭---車端面---粗車左端輪廓---精車左端輪廓---切退刀槽---粗車螺紋---精車螺紋

第3章 工件的裝夾

3.1 定位基準的選擇

在制定零件加工的工藝規程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。

3.2 定位基準選擇的原則

1）基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應選用工序基準作為定位基準，盡量使工序基準、定位基準、編程原點三者統一。

2）便于裝夾的原則。所選擇的定位基準應能保證定位準確、可靠，定位、夾緊機構簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表面。

3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標系已經確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。

3.3 確定零件的定位基準

以左右端大端面為定位基準。

3.4 裝夾方式的選擇 為了工件不致于在切削力的作用下發生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質量，而且對生產率，加工成本及操作安全都有直接影響。

3.5 數控車床常用的裝夾方式

1）在三爪自定心卡盤上裝夾。三爪自定心卡盤的三個卡爪是同步運動的，能自動定心，一般不需要找正。該卡盤裝夾工件方便、省時，但夾緊力小，適用于裝夾外形規則的中、小型工件。

2）在兩頂尖之間裝夾。對于尺寸較大或加工工序較多的軸類工件，為了保證每次裝夾時的裝夾精度，可用兩頂尖裝夾。該裝夾方式適用于多序加工或精加工。

3）用卡盤和頂尖裝夾。當車削質量較大的工件時要一段用卡盤夾住，另一段用后頂尖支撐。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準確，應用較廣泛。

4）用心軸裝夾。當裝夾面為螺紋時再做個與之配合的螺紋進行裝夾，叫心軸裝夾。這種方式比較安全，能承受較大的切削力，安裝剛性好，軸向定位準確。

3.6 確定合理的裝夾方式

裝夾方法：先用三爪自定心卡盤毛坯左端，加工右端達到工件精度要求；再工件調頭，用三爪自定心卡盤毛坯右端Φ52，再加工左端達到工件精度要求。

第4章 刀具及切削用量

4.1 選擇數控刀具的原則

刀具壽命與切削用量有密切關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。

選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換刀時間短，為了充分發揮其切削性能，提高生產效率，刀具壽命可選得低些，一般取15-30min。對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選得高些，尤應保證刀具可靠性。車間內某一工序的生產率限制了整個車間的生產率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當某工序單位時間內所分擔到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機床加工方法相比，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩定，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調整方便，這樣來滿足數控機床高效率的要求。數控機床上所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細粒度硬質合金)并使用可轉位刀片。

4.2 選擇數控車削用刀具

數控車削車刀常用的一般分成型車刀、尖形車刀、圓弧形車刀以及三類。成型車刀也稱樣板車刀，其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形伏和尺寸決定。數控車削加工中，常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀、非矩形車槽刀和螺紋刀等。在數控加工中，應盡量少用或不用成型車刀。尖形車刀是以直線形切削刃為特征的車刀。這類車刀的刀尖由直線形的主副切削刃構成，如90°內外圓車刀、左右端面車刀、切槽(切斷)車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內孔車刀。尖形車刀幾何參數(主要是幾何角度)的選擇方法與普通車削時基本相同，但應結合數控加工的特點(如加工路線、加工干涉等)進行全面的考慮，并應兼顧刀尖本身的強度。

二是圓弧形車刀。圓弧形車刀是以一圓度或線輪廓度誤差很小的圓弧形切削刃為特征的車刀。該車刀圓弧刃每一點都是圓弧形車刀的刀尖，應此，刀位點不在圓弧上，而在該圓弧的圓心上。圓弧形車刀可以用于車削內外表面，特別適合于車削各種光滑連接(凹形)的成型面。選擇車刀圓弧半徑時應考慮兩點車刀切削刃的圓弧半徑應小于或等于零件凹形輪廓上的最小曲率半徑，以免發生加工干淺該半徑不宜選擇太小，否則不但制造困難，還會因刀尖強度太弱或刀體散熱能力差而導致車刀損壞。4.3 設置刀點和換刀點

刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢?所以在程序執行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置即為程序執行時刀具相對于工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，所以，該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是:便于數值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可以設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件的加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基誰上。實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合。所謂“刀位點”是指刀具的定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。平底立銑刀是刀具軸線與刀具底面的交點。球頭銑刀是球頭的球心，鉆頭是鉆尖等。用手動對刀操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。所謂“換刀點”是指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其它部件為準。

4.4 確定切削用量

數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。第5章 典型軸類零件的加工

5.1 軸類零件加工工藝分析

（1）技術要求

軸類零件的技術要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。軸頸的直徑公差等級通常為IT6-IT8，幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。圖為特殊零件，徑向和軸向公差和表面精度要求較高。

（2）毛坯選擇

軸類零件除光滑軸和直徑相差不大的階梯軸采用熱軋或冷拉圓棒料外，一般采用鍛件；發動機曲軸等一類軸件采用球墨鑄鐵鑄件比較多。如圖典型軸類直徑相差不大，采用直徑為60mm，材料45#鋼，在鋸床上按150mm長度下料。

（3）定位基準選擇 軸類零件外圓表面、內孔、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其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中心線。用兩中心孔定位符合基準重合原則，并且能夠最大限度地在一次裝夾中加工出多格外圓表面和端面，因此常用中心孔作為軸加工的定位基準。

當不能采用中心孔時或粗加工是為了提高工作裝夾剛性，可采用軸的外圓表面作定位基準，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準，能承受較大的切削力，但重復定位精度并不太高。

數控車削時，為了能用同一程序重復加工和工件調頭加工軸向尺寸的準確性，或為了端面余量均勻，工件軸向需要定位。采用中心孔定位時，中心孔尺寸及兩端中心孔間的距離要保持一致。以外圓定位時，則應采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺階兒面作為軸向定位基準。

（4）軸類零件的預備加工 車削之前常需要根據情況安排預備加工，內容通常有:直--毛坯出廠時或在運輸、保管過程中，或熱處理時常會發生彎曲變形。過量彎曲變形會造成加工余量不足及裝夾不可靠。因此在車削前需增加校直工序。

切斷---用棒料切得所需長度的坯料。切斷可在弓形鋸床、圓盤鋸床和帶鋸上進行，也可以在普通車床切斷或在沖床上用沖模沖切。

車端面和鉆中心孔—對數控車削而言，通常將他們作為預備加工工序安排。（5）熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應根據材質和技術要求安排正火火退火處理，以消除應力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應安排調質處理，以提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調質也常作為最終熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學熱處理，以提高其耐磨性。

（6）加工工序的劃分一般可按下列方法進行：

①刀具集中分序法

就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它們可以完成的其它部位。這樣可減少換刀次數,壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。

②以加工部位分序法

對于加工內容很多的零件，可按其結構特點將加工部分分成幾個部分，如內形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。

③以粗、精加工分序法 對于易發生加工變形的零件，由于粗加工后可能發生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。

綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結構與工藝性，機床的功能，零件數控加工內容的多少，安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據實際情況來確定，但一定力求合理。

（7）工時在加,加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是工件的剛性不被破壞。順序一般應按下列原則進行：

①上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。

②先進行內形內腔加工序，后進行外形加工工序。

③以相同定位、夾緊方式或同一把刀加工的工序最好連接進行，以減少重復定位次數，換刀次數與挪動壓板次數。

④在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。

在數控車床上粗車、半精車分別用一個加工程序控制。工件調頭裝夾由程序中的M00或M01指令控制程序暫停，裝夾后按“循環啟動”繼續加工。（8）走刀路線和對刀點選擇

走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動到切削起始點、刀具切入、切出并返回切削起始點或對刀點等非切削空行程軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理確定對刀點,對刀點可以設在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準位或已精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工毀壞，會導致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序對刀時注意要在與定位基準有相對固定尺寸關系的地方設立一個相對對刀位置，這樣可以根據它們之間的相對位置關系找回原對刀點。這個相對對對刀位置通常設在機床工作臺或夾具上。

5.2 典型軸類零件加工工藝

（1）確定加工順序及進給路線

加工順序按粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定。工件右端加工：既先從右到左進行外輪廓粗車（留0.5mm余量精車），然后從右到左進行外輪廓精車，最后切槽；工件調頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。

（2）選擇刀具

1）車端面：選用硬質合金45度車刀，粗、精車用一把刀完成。

2)粗、精車外圓：（因為程序選用 G71循環所以粗、精車選用同一把刀）硬質合金90度放型車刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因為有圓弧輪廓）以防與工件輪廓發生干涉,如果有必要就用圖形來檢驗.3)車槽: 選用硬質合金車槽刀（刀長12mm，刀寬3mm）4)車螺紋:選用60度硬質合金外螺紋車刀.（3）選擇切削用量

第五篇：數控論文

系統參數發生變化或改動，機械故障，機床電氣參數未優化電機運行異常，機床位置環異?；蚩刂七壿嫴煌祝巧a中數控機床加工精度異常故障的常見原因。關鍵詞 ：數控機床 加工精度異常 故障診斷 生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故

摘要 ： 系統參數發生變化或改動，機械故障，機床電氣參數未優化電機運行異常，機床位置環異?；蚩刂七壿嫴煌?，是生產中數控機床加工精度異常故障的常見原因。

關鍵詞 ：數控機床 加工精度異常 故障診斷

生產中經常會遇到數控機床加工精度異常的故障。此類故障隱蔽性強，診斷難度比較大。形成這類故障的原因主要有五個方面：{1}機床進給單位被改動或變化。{2}機床各個軸的零點偏置[NULL OFFSET]異常。{3}軸向的反向間隙[BACK LASH]異常。{4}電機運行狀態異常，即電氣及控制部分異常。{5}機械故障，如絲杠，軸承，軸聯器等部件。另外加工程序的編制，刀具的選擇及人為因素，也可能導致加工精度異常。

1． 系統參數發生變化或改動

系統參數主要包括機床進給單位，零點偏置，反向間隙等。例如SIMENS，FANUC數系統，其進給單位有公制和英制兩種。機床修理過程中某些處理，常常影響到零點偏置和間隙的變化，故障處理完畢后應作適時的調整和修改；另一方面，由于機械磨損嚴重或連結松動也可能造成參數實測值的變化，需要對參數做相應的修改才能滿足機床加工精度的要求。2． 機械故障導致的加工精度異常

一臺THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系統。在加工聯桿模具過程中，忽然發現Z軸進給異常，造成至少1毫米的切削誤差量（Z向過切）。調查中了解到：故障是忽然發生的。機床在點動，MDI（手動數據輸入方式）操作方式下各個軸運行正常，且回參考點正常；無任何報警提示，電氣控制部分硬故障的可能性排除。分析認為，主要應對以下幾個方面逐一進行檢查。

[1]檢查機床精度異常時正在運行的加工程序段，特別是刀具長度補償，加工坐標系（G54—G59）的校對和計算。

[2]在點動方式下，反復運動Z軸，經過視，觸，聽對其運動狀態診斷，發現Z向運動噪

音異常，特別是快速點動，噪音更加明顯。由此判斷，機械方面可能存在隱患。

[3]檢查機床Z軸精度。用手搖脈沖發生器移動Z軸，（將其倍率定為1X100的擋位，即每變化一步，電機進給0.1毫米），配合百分表觀察Z軸的運動情況。在單向運動精度保持正常后作為起始點的正向運動，脈沖器每變化一步，機床Z軸運動的實際距離d=dl=d2=d3….=0.1mm，說明電機運行良好，定位精度也良好。而返回機床實際運動位移的變化上，可以分為四個階段：①機床運動距離d1>d=0.1mm(斜率大于1)；②表現出為d1=0.1>d2>d3(斜率小于1)；③機床機構實際沒移動，表現出最標準的反向間隙；④機床運動距離與脈沖器給定數值相等（斜率等于1），恢復到機床的正常運動。

無論怎樣對反向間隙（參數1851）進行補償，其表現出的特征是：除了③階段能夠補償外，其他各段變化依然存在，特別是①階段嚴重影響到機床的加工精度。補償中發現，間隙補償越大，①階段移動的距離也越大。

分析上述檢查認為存在幾點可能原因：一是電機有異常；二是機械方面有故障；三是絲杠存在間隙。為了進一步診斷故障，將電機和絲杠完全脫開，分別對電機和機械部分進行檢查。檢查結果是電機運行正常；在對機械部分診斷中發現，用手盤動絲杠時，返回運動初始有非常明顯的空缺感。而正常情況下，應能感覺到軸承有序而平滑的移動。經過拆卸檢查發現其軸承確實受損，且有滾珠脫落。更換后機床恢復正常。

3． 機床電氣參數未優化電機運行異常

有一臺北京產的立式數控銑床，配備SIMENS840D系統。在加工過程中，發現X軸精度異常。檢查發現X軸存在一定間隙，且電機啟動時存在不穩定的現象。有手觸摸X軸電機時感覺電機抖動比較厲害，停止是抖動不明顯，尤其是點動方式下比較明顯。分析認為，故障原因有兩點，一是絲杠反向間隙很大；二是X軸電機工作異常。利用SIMENS系統的參數功能，對電機進行調試。首先對存在的間隙進行補償；調整伺服增益參數及脈沖抑制功能參數，X軸電機的抖動消除，機床加工精度恢復正常。

4． 機床位置環異?；蚩刂七壿嫴煌?/p>

一臺TH61140加工中心，系統是FANUC18I，全閉環控制方式。加工過程中，發現該機床Y軸精度異常，精度誤差最小為0.006mm，最大為1.4mm。檢查中，機床已經按照要求設置了G54工件坐標系。在MDI（手動數據輸入方式）方式下，以G54坐標系運行一段程序即“G00G90G54Y80F100；M30；”，待機床運行結束后顯示器上顯示的機械坐標值為“-1046.605”，記錄下該數值。然后在手動方式下，將機床點動到其他任意位置，再次在MDI方式下運行上次的程序段，待機床停止后，發現此時機床機械坐標數值顯示為“-1046.992”，同第一次執行后的數值相比差了0.387mm。按照同樣的方法，將Y軸點動到不同的位置，反復執行該程序段顯示器上顯示的數值不定。用百分表對Y軸進行仔細檢查，發現機械位置實際誤差同數顯顯示出的誤差基本一致，從而認為故障原因為Y軸重復定位誤差過大。對Y軸的反向間隙及定位精度進行檢查，重新做補償，均無效果。因此懷疑光柵尺及系統參數等有問題。但為什么產生如此大的誤差，卻未出現相應的報警信息呢？進一步檢查發現，次軸為垂直方向的軸，當Y軸松開時主軸箱向下掉，造成了誤差。

對機床的PLC邏輯控制程序做了修改，即在Y軸松開時，先把Y軸使能加載，再把Y軸松開；而在夾緊時，先把軸夾緊后，再把Y軸使能去掉。調整后機床故障得以解決。