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1. 引言 高度發(fā)達的制造業(yè)和先進的制造技術(shù)已經(jīng)成為當前衡量一個國家綜合經(jīng)濟實力和科技水平的重要標志之一，成為一個國家在競爭激烈的國際市場上獲勝的關(guān)鍵因素。隨著我國從制造業(yè)大國走向制造業(yè)強國的步伐的加快，掌握以數(shù)控技術(shù)為主的先進制造技術(shù)，提高計算機輔助設(shè)計與制造（CAD/CAM）的技術(shù)水平成為一個制造企業(yè)持續(xù)進步，賴以生存的重要支撐。 2. 數(shù)控車床的特點 數(shù)控車床是目前國內(nèi)數(shù)量最多，應(yīng)用最廣數(shù)控機床，由于采用了數(shù)控系統(tǒng)作為控制核心，利用伺服電機通過滾珠絲桿驅(qū)動溜板和刀架實現(xiàn)進給運動，其運動鏈與普通車床相比也更短，總體結(jié)構(gòu)剛性好，抗振性好。與普通車削相比，數(shù)控車削具有以下特點： （1） 可以加工具有復雜型面的工件 在數(shù)控車床上零件，零件的形狀主要取決于加工程序，因此只要能編寫程序，無論工件多么復雜都能加工。 （2） 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定 因為數(shù)控車床本身的精度比普通車床高，一般數(shù)控車床的定位精度為±0.01mm，重復定位精度為±0.005mm，在加工過程中操作人員不參與，所以消除了操作者的人為誤差，工件的加工精度全部由數(shù)控機床保證；又因為數(shù)控車削加工采用工序集中，減少了工件多次裝夾對加工精度的影響，所以工件的精度高，尺寸一致性好，質(zhì)量穩(wěn)定。 （3） 生產(chǎn)效率高 數(shù)控車削加工可有效地減少零件的加工時間和輔助時間。由于數(shù)控車床的主軸轉(zhuǎn)速、進給速度、快速定位速度高，通過合理選擇切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，可以減少零件的加工時間。此外，數(shù)控車削加工一般采用通用或組合夾具，加工過程中能進行自動換刀，減少了輔助時間。綜合上述幾方面，數(shù)控車削加工的生產(chǎn)效率高。 （4） 改善勞動條件 在數(shù)控車床上從事加工的操作者，其主要任務(wù)是編輯程序、輸入程序、裝卸零件、準備刀具、觀測加工狀態(tài)、檢驗零件等，勞動強度極大降低。此外，數(shù)控車床一般是封閉式加工，既清潔，又安全，勞動條件得到了改善。 （5） 有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化 數(shù)控車削加工可預先估算加工工件所需的時間，相同工件所用時間基本一致，因此，工時和工時費用可以精確估計。這有利于編制生產(chǎn)進度表，有利于均衡生產(chǎn)和取得更高的預計產(chǎn)量；此外，數(shù)控車削加工所使用的刀具、夾具可進行規(guī)范化管理。這些均有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。 基于上述原因，認真研究和改進數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析，對提高生產(chǎn)效率，提升員工素質(zhì)，增加企業(yè)競爭力有著十分重要的意義。 3. 零件圖工藝分析 零件圖如圖1所示： 圖1：軸零件圖 由圖1知，零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。該零件由圓柱、圓錐、圓弧、內(nèi)螺紋、外螺紋、內(nèi)孔等組成，其中外徑尺寸及內(nèi)孔尺寸有較高的尺寸要求和表面粗糙度要求。內(nèi)外螺紋均為細牙螺紋，有較高的公差等級要求。尺寸標注完整，輪廓描述清楚。零件材料為45鋼，無熱處理和硬度要求。通過分析，可采用以下幾點工藝措施： （1）對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，因其公差數(shù)值較小，故編程時不必取平均值，而全部取基本尺寸即可。 （2）在輪廓曲線上，有一處橢圓圓弧，加工中需改變進給方向的輪廓曲線。因此，在加工時應(yīng)給機械間隙補償以保證輪廓曲線的準確性。 （3）由圖紙分析，此零件需換向加工（四次裝夾），因此需分設(shè)坐標系。為保證其表面無夾傷痕跡，便于加工，加工前應(yīng)作專用夾具如圖2所示： 圖2 夾具 4. 設(shè)備的選定 選取普利森集團出品的CKD6126B型數(shù)控機床作為加工設(shè)備，此機床是普利森集團于2005年開發(fā)的數(shù)控車床，其外形圖如圖3所示： 圖3 CKD6126B數(shù)控車床外形圖 圖4 KND100T外形圖 CKD6126B型數(shù)控車床通過數(shù)控系統(tǒng)自動控制，可對加工范圍內(nèi)的各種內(nèi)孔、外圓、圓錐面、圓弧面及螺紋進行加工。機床床身采用樹脂砂造型，導軌經(jīng)過超音頻淬火和精密磨削。主運動通過松下變頻器及變頻電機實現(xiàn)無級變速。數(shù)控系統(tǒng)選用KND100T系統(tǒng)，其外形圖如圖4所示： 進給采用交流伺服驅(qū)動。機床配備有手搖脈沖發(fā)生器。機床防護采用全封閉防護。機床潤滑采用間歇式自動潤滑。機床配備冷卻系統(tǒng)合照明系統(tǒng)。機床配備尾座。其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示： 表1 CKD6126主要技術(shù)參數(shù) 一般規(guī)格 床身上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 300mm 滑板上最大工件回轉(zhuǎn)直徑 120mm 最大工件長度 350mm 床頭箱 主軸通孔直徑 φ 50mm 主軸前端錐孔錐度 莫氏錐度6號 主軸轉(zhuǎn)速范圍 300-4000r/min 走刀系統(tǒng) 縱向最小移動距離 0.001mm 橫向最小移動距離 0.001mm 縱向最大移動速度 6m/min 橫向最大移動速度 4m/min 刀架系統(tǒng) 刀具的截面尺寸 16×16mm 下滑板的最大橫向行程 240mm 下滑板的最大縱向行程 270mm 刀具形式 排刀架(雙燕尾)或電動刀架 刀夾數(shù)量 6 床尾 床尾主軸直徑 φ 40mm 床尾主軸孔錐度 莫氏錐度3號 床尾主軸最大行程 60mm 其它 主電機功率 3.0kW 機床重量 1500kg 外形尺寸(長×寬×高) 1638 ×1078×1650mm 該零件加工所需機床調(diào)整單如表2所示： 表2 數(shù)控機床調(diào)整單 零件號 　XXX 零件名稱 　軸 工序號 　NO.1 制表 　　張武彬 F----位碼調(diào)整旋鈕 F1 　0.05 F2 　0.15 F3 　0.4 F4 　-- F5 　　-- F6 　-- F7 　-- F8 　-- F9 　-- F10 　　-- 刀具補償撥盤 1 　-- 　-- 　-- 　-- 6 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 2 　-- 　-- 　-- 　-- 7 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 3 　-- 　-- 　-- 　-- 8 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 4 　-- 　-- 　-- 　-- 9 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 5 　-- 　-- 　-- 　-- 10 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 對稱切削開關(guān)位置 　 X 　-- 　-- Y 　-- 　-- Z 　-- 　-- B 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 　-- 垂直校驗開關(guān)位置 　斷 工件冷卻 油冷　 5. 零件加工工藝分析 5.1 確定零件的定位基準和裝夾方式 （1）先采用未加工零件的表面作為粗基準。加工好零件左端的M22螺紋端面和￠36外圓作為定位基準。 （2）裝夾方式：右端采用三爪自定心卡盤定心夾緊，裝夾長度不得大于38mm。左端加工后裝入專用夾具（零件左端端面緊貼夾具內(nèi)孔底平面，￠36外圓裝入夾具內(nèi)孔），用三爪自定心卡盤定心夾緊。編制《工件安裝及零點設(shè)定卡片》如表3所示： 表3 工件安裝和零點設(shè)定卡片 零件圖號 　 　 數(shù)控加工工件安裝和零點設(shè)定卡片 工序號 　NO.1 零件名稱 軸 裝夾次數(shù) 　4 　 　 　O1000-01 三爪卡盤　 　 　O1000-02 專用夾具　 　 　 　 　 編制 審核 批準 第 1 頁 序號 夾具名稱 夾具圖號 　 　 　 共 1 頁 5.2 確定加工順序及進給路線 加工順序的安排: （1）加工零件的左端：加工時應(yīng)按由粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定，即先從右到左進行粗車（留1mm精車），然后從右到左進行精車，最后車削螺紋。其軌跡圖如附圖5a、5b、5c、5d所示： 圖5a:程序1刀具軌跡圖 圖5b:程序2刀具軌跡圖 圖5c:程序3刀具軌跡圖 圖5d:程序4刀具軌跡圖 CKD6126B數(shù)控車床具有粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)功能，只要正確使用編程指令，機床數(shù)控系統(tǒng)就會自動確定其進給路線，因此，該零件的粗車循環(huán)和車螺紋循環(huán)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，零件從右到左沿零件的表面輪廓精車進給）。 5.3 刀具選擇 5.3.1 數(shù)控刀具的選擇步驟 數(shù)控車床刀具的選刀過程，從對被加工零件圖樣的分析開始，到選定刀具，共需經(jīng)過幾個基本步驟。選刀工作過程從分析零件圖樣開始，通過兩條不同路徑，共同到達選定刀具的目標，以完成選刀工作。其中，第一條路線為：零件圖樣、機床影響因素、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。 （1）機床影響因素 為保證加工方案的可行性、經(jīng)濟性，獲得最佳加工方案，在刀具選擇前必須確定與機床有關(guān)的如下因素： ①機床類型：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； ③主軸功率； ④工件夾持方式。 （2）選擇刀桿 選用刀桿時，首先應(yīng)選用尺寸盡可能大的刀桿，同時要考慮以下幾個因素： ①夾持方式； ②切削層截面形狀，即背吃刀量和進給量； ③刀柄的懸伸。 （3）刀片夾緊系統(tǒng) ①杠桿式夾緊系統(tǒng) 杠桿式夾緊系統(tǒng)是最常用的刀片夾緊方式。其特點為：定位精度高,切屑流暢,操作簡便, 可與其它系列刀具產(chǎn)品通用。 ②螺釘夾緊系統(tǒng) 特點：適用于小孔徑內(nèi)孔以及長懸伸加工。 (4) 選擇刀片形狀。 主要參數(shù)選擇方法如下： ①刀尖角 　　刀尖角的大小決定了刀片的強度。在工件結(jié)構(gòu)形狀和系統(tǒng)剛性允許的前提下，應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角。通常這個角度在35度到90度之間。R型圓刀片，在重切削時具有較好的穩(wěn)定性，但易產(chǎn)生較大的徑向力。 ②刀片形狀的選擇 刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。 正三角形刀片可用于主偏角為60度或90度的外圓車刀、端面車刀和內(nèi)孔車刀。由于此刀片刀尖角小、強度差、耐用度低、故只宜用較小的切削用量。 正方形刀片的刀尖角為90度，比正三角形刀片的60度要大，因此其強度和散熱性能均有所提高。這種刀片通用性較好，主要用于主偏角為45度、60度、75度等的外圓車刀、端面車刀和鏜孔刀。 正五邊形刀片的刀尖角為108度，其強度、耐用度高、散熱面積大。但切削時徑向力大，只宜在加工系統(tǒng)剛性較好的情況下使用。 菱形刀片和圓形刀片主要用于成形表面和圓弧表面的加工，其形狀及尺寸可結(jié)合加工對象參照國家標準來確定。 (5) 工件影響因素 選擇刀具時，必須考慮以下與工件有關(guān)的因素： ①工件形狀：穩(wěn)定性； ②工件材質(zhì)：硬度、塑性、韌性、可能形成的切屑類型； ③毛坯類型：鍛件、鑄件等； ④工藝系統(tǒng)剛性：機床夾具、工件、刀具等； ⑤表面質(zhì)量； ⑥加工精度； ⑦切削深度； ⑧進給量； ⑨刀具耐用度。 (6) 選擇工件材料代碼 按照不同的機加工性能，加工材料分成4個工件材料組，他們分別和一個字母和一種顏色對應(yīng)，以確定被加工工件的材料組符號代碼， (7) 確定刀片的斷屑槽型 按加工的背吃刀量和合適的進給量，根據(jù)刀具選用手冊來確定刀片的斷屑槽型代碼 (8)選擇加工條件臉譜 三類臉譜代表了不同的加工條件:很好、好、不足。加工條件取決于機床的穩(wěn)定性、刀具夾持方式和工件加工表面。 (9) 選定刀具 選定工作分以下兩方面： ①選定刀片材料 　　根據(jù)被加工工件的材料組符號標記、刀片的斷屑槽型、加工條件，參考刀具手冊就可選出刀片材料代號。 ②選定刀具 　　根據(jù)工件加工表面輪廓，從刀桿訂貨頁碼中選擇刀桿。 根據(jù)選擇好的刀桿，從刀片訂貨頁碼中選擇刀片。選擇后數(shù)控刀具卡片如表4所示： 表4 數(shù)控刀具卡片 數(shù)控刀具卡片 零件圖號 　軸 數(shù)控刀具卡片 使用設(shè)備 刀具號 　 KND6126B　 刀具編號 　 換刀方式 　自動 程序編號 　 　 序號 編號 刀具名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注 刀具組成 1 　T0101 外圓刀 　1 　 2 　T0202 內(nèi)孔刀 　1 　 3 　T0303 螺紋刀 1　 　 4 　T0404 切槽刀 4mm 　1 　 備注 　 　 　 　 　 　 　 編制 唐飛 審核 　 批注 　 共 1 頁 第 1 頁 5.4 切削用量選擇 （1）外輪廓切削用量選擇： l 背吃刀量選擇：外輪廓粗車循環(huán)時選ap=3mm, 精車ap=1mm;螺紋粗車時選ap=0.4mm，逐步減少，精車ap=0.1mm。內(nèi)輪廓粗車循環(huán)時選ap=1.5mm，精車時選ap=0.2mm,內(nèi)螺紋粗車時選ap=0.3mm, 逐步減少，精車ap=0.1mm。 l 主軸轉(zhuǎn)速的選擇：車直線和圓弧時，選粗車切削速度Vc=90m/min，精車切削速度Vc=120m/min,然后用公式（1）： （1） 計算主軸轉(zhuǎn)速n（粗車直徑D=36mm,精車工件直徑取平均值）：粗車n=790r/min,精車n=1400r/min。車螺紋時，根據(jù)公式（2）： （2） 選擇主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min。切槽時，主軸轉(zhuǎn)速n=450r/min。加工內(nèi)輪廓時，鉆中心孔轉(zhuǎn)速n=1000r/min,鉆孔轉(zhuǎn)速n=400r/min，粗車內(nèi)孔切削速度Vc=60m/min，精車切削速度Vc=90m/min, 粗車主軸轉(zhuǎn)速n=1000r/min,精車n=1400r/min。車螺紋時，主軸轉(zhuǎn)速n=320r/min。切槽時，主軸轉(zhuǎn)速n=600r/min。 （2） 進給速度選擇 根據(jù)加工的實際情況確定粗車、精車每轉(zhuǎn)進給量。外輪廓加工時，粗車選取每轉(zhuǎn)進給量0.4mm/r，精車每轉(zhuǎn)進給量0.15mm/r。最后根據(jù)公式（3） （3） 計算粗車、精車的進給速度分別為200mm/min和180mm/min;內(nèi)輪廓加工時，粗車選取每轉(zhuǎn)進給量0.15mm/r,精車每進給量0.05mm/r。最后根據(jù)公式（4） （4） 計算粗車、精車的進給速度分別為135mm/min和60mm/min。 通過對零件加工工藝的分析，進行數(shù)控加工工序卡片的編制，其零件數(shù)控加工工序卡片如表7a、b所示： 表7a 數(shù)控加工工序卡片 　 　 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 　軸類 　軸 　XXX 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 使用設(shè)備 車間 　NO.1 O1000 　三爪卡盤 三爪卡盤:O1000-01　 　KND6126B 　數(shù)控中心 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速/r.min-1 進給速度/mm. min-1 切削深度/mm 備注 1 平端面 左端端面 T0101 25×25 500 2 粗車輪廓 左端外輪廓 T0101 25×25 500 90 3 自動 3 精車輪廓 ￠18 T0101 25×25 1400 120 1 自動 4 精車輪廓 M22×2 T0101 25×25 1400 120 1.5 自動 5 精車輪廓 6×2 T0101 25×25 1400 120 0.4 自動 6 精車輪廓 ￠24 T0101 25×25 1400 120 0.1 自動 編制 唐飛 審核 　 批準 　 共 2 頁 第 1 頁 表7b 數(shù)控加工工序卡片 　 　 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 　軸類 　軸 　XXX 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 使用設(shè)備 車間 　NO.2 O2000 　三爪卡盤和專用夾具 三爪卡盤: O1000-01專用夾具: O2000-02　 　KND6126B 　數(shù)控中心 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速/r.min-1 進給速度/mm. min-1 切削深度/mm 備注 7 夾緊￠34×73處加工內(nèi)孔 ￠28 T0101 500 8 鉆中心孔 右端端面 ￠5 1000 9 鉆￠26孔 右端孔 ￠26 400 10 輪廓 外表面 T0101 500 90 自動 11 內(nèi)孔 內(nèi)孔 T0202 1000 90 3 自動 12 粗車 ￠32 ￠30 ￠26 R16 T0101 500 120 0.2 自動 13 精車 ￠24 T0101 700 90 0.2 自動 14 切槽 6×2 T0404 4mm 600 100 1.5 自動 15 ￠32處裝夾具精車 ￠18 T0101 700 90 0.3 自動 16 精車螺紋面加工至￠21.85 M22×2 T0101 700 90 自動 17 螺紋 M22×2 T0303 300 480 0.1 編制 唐飛　 審核 　 批準 　 共 2 頁 第 2 頁 6. 零件加工程序的編寫 數(shù)控編程是數(shù)控加工的重要步驟，根據(jù)KND100T數(shù)控車床編程系統(tǒng)的特點，結(jié)合先前對零件加工工藝的分析確定的加工方法和加工路線，選擇數(shù)控車床刀具和裝夾方法，然后按照加工工藝要求，根據(jù)CKD6126B數(shù)控車床規(guī)定的指令代碼及程序格式，將刀具的運動軌跡、位移量、切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速、進給量、吃刀深度等）以及輔助功能（換刀、主軸正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)、切削液開/關(guān)等）編寫成加工程序單，輸入到數(shù)控裝置中，從而指揮機床加工零件。 6.1 數(shù)控編程的內(nèi)容與方法 （1）建立零件坐標系 建立零件坐標系G50（X 80 Z 100），使刀具上某一點在此坐標，此坐標一旦建立后，后面指令中絕對值指令的位置都是用此坐標系中該點位置的坐標值來表示。 （2） 坐標值和尺寸 作為指令軸移動量的方法，有絕對值指令和增量值指令兩種方法，在此加工程序中采用了兩種指令結(jié)合使用的方式。坐標值輸入單位是公制。數(shù)值帶入小數(shù)點輸入，小數(shù)點位置是毫米和秒的位置，分別表示距離和時間。此加工程序采用直徑編程功能。 （3）準備功能 準備功能由G代碼及后接2位數(shù)表示，規(guī)定其所在的程序段意義，此加工程序運用的G代碼有G00（定位快速移動）、G01（直線插補/切削進給）、G02（圓弧插補CW順時針）、G03（圓弧插補CCW逆時針）、G04（暫停，準停）、G50（坐標系設(shè)定）、G70（精加工循環(huán)指令）、G71（外圓粗車循環(huán)指令）、G73（封閉切削循環(huán)）、G92（螺紋切削循環(huán)）。為了更簡化編程而使用了復合型車削固定循環(huán)功能，其代碼分別為G70，G71、G73。G71代碼表示外圓粗車循環(huán)指令。在程序中，給出零件左端的精加工形狀，留出ΔU/2，ΔW精加工余量，用ΔD表示每次的切削深度。G73代碼表示封閉切削循環(huán)指令。利用該循環(huán)，可以按同一軌跡重復切削，每次切削刀具向前移動一次。在此加工程序中，給出零件右端的精加工形狀，留出ΔU/2，ΔW精加工余量，用ΔD表示分割次數(shù)。G70代碼表示在G71、G73指令循環(huán)結(jié)束后可用此指令精車。G92代碼表示螺紋切削循環(huán)，用此指令可以進行直螺紋切削循環(huán)，此加工程序中，左端外螺紋及右端內(nèi)螺紋均使用此指令加工。 在機械制造業(yè)中，具有橢圓形外形的零件是二維輪廓工件，比較常見也是比較難以加工的。目前橢圓形零件的加工方法主要有：在普通機床上進行近似加工；根據(jù)橢圓的形成定理，設(shè)計專用加工裝置進行加工；在數(shù)控機床上進行數(shù)控加工。由于一般數(shù)控機床的編程代碼只具有直線插補和圓弧插補功能，因此對于橢圓這類非圓形曲線的數(shù)控加工大多采用小段直線或小段圓弧去逼近輪廓曲線，完成數(shù)控編程，分別用4段、8段或多段光滑連接的圓弧來逼近橢圓曲線，控制最大偏離度在公差允許范圍內(nèi)，然后計算出每段圓弧的起點坐標、終點坐標及圓弧半徑，再編制數(shù)控加工程序進行加工。由于必須按照允許的精度要求計算各小段直線或圓弧的起點和終點，當工件輪廓較長而精度要求很高時，逼近段直線或圓弧必須分得很細，因而計算量大，給手工編程帶來很多的不便，同時這種按逼近曲線或近似畫法進行編程的方法從原理上講就已經(jīng)帶來了誤差，因而無法加工出高精度的橢圓形零件。在橢圓形陶瓷成形的經(jīng)濟型數(shù)控裝置中，利用逐點比較法插補原理設(shè)計專用的橢圓插補程序來實現(xiàn)橢圓曲線的數(shù)控加工，這樣雖然可以提高精度但缺乏通用性。 （4）輔助功能 輔助功能由M代碼后面指令2位數(shù)字表示，把對應(yīng)的信號送給機床，用來控制機床的ON/OFF，M代碼在一個程序段中只允許一個有效。在此加工程序運用的M代碼有M03（主軸正轉(zhuǎn)）、M05（主軸停止）、M08（冷卻液開）、M09（冷卻液關(guān)）、M30（程序結(jié)束，程序返回開始） （5）主軸功能 通過地址S和其后面的數(shù)值，把代碼信號送給機床，用于機床的主軸控制，在一個程序段中可以指令一個S代碼。當移動指令和S代碼在同一程序段中，移動指令和S功能指令同時開始執(zhí)行。 （6）刀具功能 用地址T及其后面2位數(shù)值來選擇機床上的刀具，在一個程序段中，可以指令一個T代碼，移動指令和T代碼在同一程序段中，移動指令和T代碼指令同時開始執(zhí)行。用T代碼后面的數(shù)值指令，進行刀具選擇，其數(shù)值后兩位用于指定刀具補償?shù)难a償號。CKD6126B數(shù)控車床采用回轉(zhuǎn)刀架，T代碼開始執(zhí)行時，首先輸出刀架正轉(zhuǎn)信號（TL+），使刀架旋轉(zhuǎn)，當接收到T代碼指定的刀具的到位信號后，關(guān)閉刀架正轉(zhuǎn)信號；延遲T1時間后，刀架開始反轉(zhuǎn)而進行鎖緊（TL-），并開始檢查鎖緊信號*TCP，當接收到該信號后，延遲診斷號D213設(shè)置的時間，關(guān)閉刀架反轉(zhuǎn)信號（TL-），換刀結(jié)束，程序轉(zhuǎn)入下一程序段繼續(xù)執(zhí)行。如執(zhí)行的刀號與現(xiàn)在的刀號（自動記錄在PLC參數(shù)，診斷號D203）一致時，則換刀指令立刻結(jié)束，并轉(zhuǎn)入下一程序段執(zhí)行。當系統(tǒng)輸出刀架反轉(zhuǎn)信號后，在診斷號D211的時間內(nèi)，如果系統(tǒng)沒有接收到時*TCP信號，系統(tǒng)將產(chǎn)生報警，并關(guān)閉刀架反轉(zhuǎn)信號。此零件加工程序表如表8所示： 表8 加工程序清單 程序名:O1000 程序段號 程序內(nèi)容 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S500 N40 G0 Z2 N50 X37 N60 G71 U2 R1 N70 G71 P8 Q17 U1 W0.5 F0.3 N80 G0 X16 N90 G1 Z0 N100 X18 Z-1 N110 Z-12 N120 X22 Z-14 N130 Z-40 N140 X24 N150 Z-52 N160 X33 N170 Z-74 N180 G0 X150 Z150 N190 M05 N200 M30 程序名:O2000 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S500 N40 G0 Z0 N50 X38 N60 G1 X0 F0.22 N70 G0 Z150 N80 T0202 N90 G0 X26 N100 Z2 N110 G71 U1.5 R1 N120 G71 P13 Q16 U0.6 W0 F0.25 N130 G0 X30 N140 G1 Z0 N150 X28.01 Z-1 N160 Z-14 N170 G70 P13 Q16 F0.15 S700 N180 G0 Z150 N190 X150 N200 M05 N210 M30 程序名:O3000 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S500 N40 G0 Z2 X36 N50 G73 U W R N60 G73 P7 Q14 U W F0.28 N70 G0 X29.99 N80 G1 Z-10 N90 X31.99 N100 Z-18.09 N110 X25.99 Z-26.09 N120 Z-38.09 N130 G03 X23.99 Z-58 R16 N140 G1 W-14 N150 G70 P7 Q14 F0.15 S700 N160 G0 X150 N170 Z150 N180 T0404 N190 G0 Z-62 N200 X25 N210 G1 X18 F0.12 N220 X25 N230 Z-64 N240 G0 X150 N250 Z150 N260 M05 N270 M30 程序名:O4000 N10 T0101 N20 M44 N30 M03 S700 N40 G0 Z2 N50 X16 N60 G1 Z0 F0.25 N70 X18 Z-1 F0.18 N80 Z-12 N90 X21.85 Z-14 N100 Z-32 N110 X18 Z34 N120 G0 X150 N130 Z150 N140 T0303 N150 M03 S300 N160 G0 Z-10 N170 X22 N180 G92 X20.5 Z-36 F2 N190 X19.9 N200 X19.6 N210 X19.4 N220 G0 X150 TO300 N230 Z150 N240 M05 N250 M30 6.2 裝刀與對刀 CKD6126B數(shù)控車床采用可旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)刀架，由于采用標準刀具，從而避免了車刀安裝的高低誤差，車刀刀桿軸線與工件保持垂直，從而保證加工質(zhì)量，減小刀具磨損，提高刀具使用壽命。 對刀是數(shù)控車床加工中極其重要和復雜的工作，對刀的目的就是建立工件坐標系或是編程坐標系的過程。就是使刀架上每把刀的刀位點都能準確到達指定的加工位置?；蚴鞘构ぜc（編程原點）與機床參考點之間建立某種聯(lián)系。其中刀位點是刀具上的一個基準點，刀位點的相對運動軌跡就是編程軌跡，而機床參考點是數(shù)控機床上的一個固定基準點，該點一般位于機床移動部件沿其坐標軸正向的極限位置。在對刀時，選擇刀具偏置的直接測量值輸入方法。根據(jù)標準刀具設(shè)定的坐標系后，移動實際刀具至零件表面，輸入零件表面的實際測量值，系統(tǒng)自動計算出其差值作為該把刀具的偏置量。其他的刀具根據(jù)此刀具在坐標系中的偏差計算出其他刀具的偏置量。其具體方法為: 使用G54/G55/G56/G57/G58/G59指令對刀，使用CKD6126B數(shù)控車床提供的存儲型零點偏置模式建立坐標系，它是將對刀特定點的當前機床坐標輸入到數(shù)控系統(tǒng)零點偏置的存儲單元中，從而得到刀具當前刀位點的工件編程坐標。對刀步驟如下： （1）使數(shù)控機床返回機床參考點。 （2）使刀具原有的偏置量清零。 （3）用“手輪”方式車削工件右端面。 （4）沿+X方向退刀，并停下主軸（不要在+Z方向上移動刀架）。 （5）把當前該把刀的機床坐標系下的Z方向坐標值，輸入到G54零點偏置存儲單元上的Z方向坐標上。 （6）用“手輪”方式車削工件外圓。 （7）沿+ Z方向上退刀，并停下主軸（不要在+ X方向上移動刀架）。 （8）測量車削后的外圓直徑d。 （9）讀取當前該把刀的機床坐標下的X方向坐標值，并把此值減去外圓直徑d后的坐標值，輸入到G54零點偏置存儲單元中的X坐標上。 用同樣的方法，可以把第2刀、第3刀……，對應(yīng)的輸入到G55、G56……G59零點偏置存儲單元中。 6.3 程序校對與首件試切 編寫好的程序單和制備好的控制介質(zhì)，必須經(jīng)過校驗和試切才能正式使用，校驗的方法是直接將控制介質(zhì)上的內(nèi)容輸入到數(shù)控裝置中，讓機床空運轉(zhuǎn)，以檢查機床的運動軌跡是否正確。在CRT圖形顯示上，用模擬刀具與工件切削過程的方法進行檢驗。此方法只能檢驗運動是否正確，不能檢驗被檢驗零件的加工精度，因此，要進行零件的首件試切，當發(fā)現(xiàn)有加工誤差時，分析誤差產(chǎn)生的原因，找出問題所在，加以修正，直至加工出符合零件圖要求的零件。 7.總結(jié) 此零件由圓柱、圓錐、圓弧、內(nèi)螺紋、外螺紋、內(nèi)孔等組成，對于數(shù)控車床的工藝分析和編程具有一定的普遍性，它基本囊括了數(shù)控車床所能加工的所有基本形狀。由于近幾年我國的國產(chǎn)數(shù)控車床的數(shù)量和質(zhì)量都在不斷增加，本文也以國產(chǎn)數(shù)控車床和國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，通過對零件圖的分析，特別對復雜外形如橢圓的數(shù)控程序編制和改進，可大大提高程序的正確性和安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。隨著智能形編程軟件的不斷成熟,各種CAM軟件層出不窮。在掌握常規(guī)編程的基礎(chǔ)上,不停地深入了解這些智能形編程軟件的特性和方法,將會大大提高編程的水平和效率,在對復雜零件的數(shù)控加工編程中做到高準確率和高效率。 參考文獻 1. 王愛玲.數(shù)控機床加工工藝.機械工業(yè)出版社.2006年 2. 王定勇.數(shù)控車削編程與加工.國防工業(yè)出版社.2008年 3. 《機械制造工藝與裝備課程設(shè)計指導書》，機械工業(yè)出版社 4. 《數(shù)控車床編程與操作實訓》，陳華，重慶大學出版社 5. 《數(shù)控設(shè)備與編程》，楊仲岡，高等教育出版社 6. 《數(shù)控機床加工程序編制》，顧京，機械工業(yè)出版社 22 重慶大學網(wǎng)絡(luò)教育學院畢業(yè)論文范本 重慶大學網(wǎng)絡(luò)教育學院 學生畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書 批次、層次、專業(yè)081、專科起點本科、機械設(shè)計制造及其自動化 校外學習中心 江西南昌校外學習中心 一、 學生姓名_____唐飛_____ 學號____ W08101054_____ 二、 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 典型軸類零件數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析 三、畢業(yè)設(shè)計（論文）工作自 2009 年9月6日起至 2009 年10月30日止 四、畢業(yè)論文內(nèi)容要求： （一）、題目確定 如圖1所示，毛坯尺寸為φ36×115，材料為45鋼，試進行螺紋軸數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析 。 圖1 螺紋軸零件圖 （二）、主要內(nèi)容 1、分析零件圖樣 根據(jù)圖樣，畫出零件圖，對工件的形狀、尺寸、精度等級、表面粗糙度、材料和熱處理等技術(shù)要求進行分析。 2、確定加工工藝方案 針對上述對零件的分析，選擇加工方案確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削用量參數(shù)等。要求有詳細的設(shè)計過程，合理的參數(shù)選擇。 3、數(shù)值計算 根據(jù)零件圖的尺寸、確定的工藝路線及設(shè)定的工件坐標系，計算零件粗、精加工各運動軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。要求有刀位點坐標值計算過程和畫出刀具軌跡圖。 4、編寫零件加工程序 加工路線、工藝參數(shù)及刀位數(shù)據(jù)確定后，可以根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)定的功能指令代碼及程序格式，逐段編寫加工程序單。此外，還要填寫有關(guān)的工藝文件，如數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細表、工件安裝和零點設(shè)定卡片、數(shù)控加工程序單（表1~表6）等。 2 表1 數(shù)控加工工序卡片 　 　 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 　 　 　 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 使用設(shè)備 車間 　 　 　 　 　 　 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速 進給速度 切削深度 備注 編制 　 審核 　 批準 　 共 頁 第 頁 12 表2 數(shù)控刀具卡片 零件圖號 　 數(shù)控刀具卡片 使用設(shè)備 刀具號 　 　 刀具編號 　 換刀方式 　 程序編號 　 　 序號 編號 刀具名稱 規(guī)格 數(shù)量 備注 刀具組成 1 　 　 　 　 　 　 2 　 　 　 　 　 　 3 　 　 　 　 　 　 4 　 　 　 　 　 　 5 　 　 　 　 　 　 6 　 　 　 　 　 　 　 備注 　 　 　 　 　 　 　 編制 　 審核 　 批注 　 共 頁 第 頁 表3 數(shù)控刀具明細表 零件編號 零件名稱 　 材料 數(shù)控刀具明細表 程序編號 車間 使用設(shè)備 　 　 　 　 　 　 　 刀號 刀位號 刀具名稱 刀具 刀補地址 換刀方式 加工部位 直徑/mm 長度/mm 設(shè)定 補償 設(shè)定 直徑 長度 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 編制 　 審核 　 批準 年 月 日 共 頁 第 頁 表4 數(shù)控機床調(diào)整單 零件號 　 　 零件名稱 　 　 工序號 　 制表 　　 F----位碼調(diào)整旋鈕 F1 　 F2 　 F3 　 F4 　 F5 　　 F6 　 F7 　 F8 　 F9 　 F10 　　 刀具補償撥盤 1 　 　 　 　 6 　 　 　 　 　 2 　 　 　 　 7 　 　 　 　 　 3 　 　 　 　 8 　 　 　 　 　 4 　 　 　 　 9 　 　 　 　 　 5 　 　 　 　 10 　 　 　 　 　 對稱切削開關(guān)位置 　 X 　 　 Y 　 　 Z 　 　 B 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 垂直校驗開關(guān)位置 　 工件冷卻 　 表5 工件安裝和零點設(shè)定卡片 零件圖號 　 　 工序號 　 零件名稱 　 　 數(shù)控加工工件安裝和零點設(shè)定卡片 裝夾次數(shù) 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 編制 審核 批準 第 頁 序號 夾具名稱 夾具圖號 　 　 　 共 頁 表6 加工程序清單 程序名: 程序段號 程序內(nèi)容 程序段解釋 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 5、按規(guī)定格式分析零件加工工藝過程及進行程序程序編制 （三）、主要要求及應(yīng)達到的技術(shù)指標 1、完成下列卡片及編程菜單的填寫。 名 稱 要 求 備 注 數(shù)控加工工序卡片 填寫 數(shù)控刀具卡片 填寫 數(shù)控刀具明細表 填寫 數(shù)控機床調(diào)整單 填寫 工件安裝和零點設(shè)定卡片 填寫 數(shù)控加工程序單 填寫 零件圖 繪制（A2） （四）、數(shù)控車削加工工藝過程及編程分析參考資料 （1）《機械制造工藝與裝備課程設(shè)計指導書》，機械工業(yè)出版社 （2）《數(shù)控車床編程與操作實訓》，陳華，重慶大學出版社 （3）《數(shù)控設(shè)備與編程》，楊仲岡，高等教育出版社 （4）《數(shù)控機床加工程序編制》，顧京，機械工業(yè)出版社 （五）、設(shè)計說明書的編寫 （1）目錄 （2）總論或前言 （3）分析零件圖紙（零件的作用結(jié)構(gòu)特點、結(jié)構(gòu)工藝性、關(guān)鍵表面的技術(shù)要求分析等） （4）零件的工藝分析 ①確定切削用量、刀具走刀路線。 ②選擇刀具，設(shè)置刀補。 ③工藝路線的確定（粗、精基準加工的安排，刀具路線分析，選擇的加工設(shè)備及安裝，工件的裝夾等，列出不同工藝方案，進行分析比較）。 （5）數(shù)值計算：分析加工中各節(jié)點坐標的分析與計算，建立工件坐標系 （6）編寫程序：首先選定數(shù)控系統(tǒng)（以FANUC為例），分析該系統(tǒng)的主要數(shù)控指令，進行程序編制，對各段程序進行分析與說明 （7）設(shè)計小結(jié) （8）參考文獻 （六）、格式要求 1、圖 紙 按機械制圖國家標準繪制，零件圖用A2圖紙，標題欄及基本幅面尺寸和圖框格式按圖2、圖3及表7所示。 圖2 標題欄格式 表7 基本幅面尺寸 幅面代號 A0 A1 A2 A3 A4 尺寸 c 10 5 a 25 e 20 10 圖3 圖框格式 2、數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細表、數(shù)控機床調(diào)整表、工件安裝和零點設(shè)定卡片、數(shù)控加工程序單（表1~表6） 3、計 算 書 計算書采用A4打印紙 60頁以上的論文采用雙面打印，60頁及其60頁以下論文采用單面打印 上邊距：2.5cm；下邊距：2.5cm；左邊距：3.0cm；右邊據(jù)：2.5cm； 行距：1.5倍 正文字體使用小四號字，宋體，一級標題使用四號字體，黑體，加粗；二級標題使用小四號字體，黑體，加粗；三級標題使用小四號字體，宋體，加粗。 序號：畢業(yè)設(shè)計（論文）各章節(jié)序號采用阿拉伯數(shù)字編碼，格式為： 1… 1.1… 1.1.1…（最多不超過3層） 頁碼：阿拉伯數(shù)字進行編號，位于每頁頁底中部。 3、公 式 用word中“公式編輯器”或“MathType 5.0 Equation”軟件完成，大小為12pt（可以進行適當調(diào)整），位置居中 指導教師 董小閔 下發(fā)日期 2009.9.11 附錄：機械設(shè)計及自動化（數(shù)控方向）畢業(yè)論文各階段完成內(nèi)容明細表 平臺階段名稱 平臺提交時間 進 度 計 劃 備注 圖紙 Word文檔 畢業(yè)設(shè)計 第一階段 參看當前批次時間安排表 繪制零件圖 1、論文產(chǎn)生的目的及背景。 2、分析零件圖樣（畫出零件圖，對工件的形狀、尺寸、精度等級、表面粗糙度、材料和熱處理等技術(shù)要求進行分析）。 3、確定加工工藝方案（選擇加工方案確定加工順序、加工路線、裝夾方式、刀具及切削用量參數(shù)等。要求有詳細的設(shè)計過程，合理的參數(shù)選擇）。 畢業(yè)設(shè)計 第二階段 ? 數(shù)控加工工序卡片、數(shù)控刀具卡片、數(shù)控刀具明細表、數(shù)控機床調(diào)整表、工件安裝和零點設(shè)定卡片、數(shù)控加工程序單 3、數(shù)值計算（計算零件粗、精加工各運動軌跡，得到刀位數(shù)據(jù)。要求有刀位點坐標值計算過程和畫出刀具軌跡圖。） 表格填寫 畢業(yè)設(shè)計 第三階段 1、編寫零件加工程序 2、整理撰寫設(shè)計說明書 13