数控车床基础认知及零件加工

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1、前言近几年来，机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加 工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息处 理、自动检测、自动控制、电机与拖动，电子和电力、精密测量、气液压及现代机 械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品，是数控机床的心脏。具有高精度， 高效率，柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制造业技术改造的 必由之路，是工厂自动化的基础。数控机床在各个机械制造企业已成为大、中型企 业的主要技术装备。机床数控系统，即计算机数字控制(CNC)系统是在传统的硬件数控(NC)的基础 上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬

2、件的配 合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。CNC系统利用 计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图 形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业 化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国际民生的一些重 要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代 发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标AC摆 角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等。1数控系统的组成是由系统程序、输入输出

3、设备、通信设备、数控装置、可编程控制器、伺服 驱动装置和测量装置等组成。数控装置是数控系统的核心，数控装置有两种类型： 一是完全由硬件逻辑电路的专用硬件组成的数控装置即NC装置；二是由计算机硬 件和软件组成的计算机数控装置即CNC装置。由于计算机技术的不断发展，尤其是 微处理器和微型计算机应用于数控装置后，现在NC装置已逐步被CNC装置所取 代。数控系统的硬件除了一般计算机具有的CPU、EPROM、RAM接口外，还具有数 控位置控制器、手动数据输入（MDA）接口、视频显示（CRT或LCD）接口和PLC接口 等。所以CNC装置是一种专用计算机。目前CNC系统大都采用体积小，成本低，功 能强的微处

4、理机。系统主要由微机及其相应的I/O设备、外部设备、机床控制及 其I/O通道组成。数控系统的软件分为管理软件和控制软件两种。管理软件用来管理零件程序 的输入、输出、刀具位置、系统参数、零件程序显示、机床状态及报警，故障诊断 等。控制软件由译码、插补运算、刀具补偿、速度控制、位置控制等软件组成。系统程序存于计算机内存储器。所有的数控功能基本上都依靠该程序来实 现。硬件是软件活动的物理基础。而软件则是整个系统的灵魂，整个CNC装置的活 动均依靠系统软件来指挥。1.1加工中心的工作原理工件在加工中心上经一次装夹后，数字控制系统能控制机床按不同加工工 序，自动选择及更换刀具，自动改变机床主轴转速、进给

5、速度和刀具相对工件的运 动轨迹及其它辅助功能，依次完成工件多个面上多工序的加工。并且有多种换刀或 选刀功能，从而使生产效率大大提高。加工中心由于工序的集中和自动换刀，减少了工件的装夹、测量和机床调整 等时间，使机床的切削时间达到机床开动时间的80%左右（普通机床仅为15 20%）；同时也减少了工序之间的工件周转、搬运和存放时间，缩短了生产周期，具 有明显的经济效果。加工中心适用于零件形状比较复杂、精度要求较高、产品更换 频繁的中小批量生产。2大概的研究任务通过对图纸的分析，找到工件所需要加工的位置并几下要求的尺寸，制定合 理的加工方法，制定相关的加工工艺，再通过软件编程，然后通过检验，最后考进

6、 加工中心完成工件的加工。1按照图纸制定正确的工艺方案2选择合理的刀具和切削参数3编写数控加工程序2.1对图纸进行分析因为本工件不是所有的地方都需要加工，只要加工一些有要求的位置，所以 必须看清楚这些所加工的位置，避免加工一些不必要的地方，导致工件报废。通过 观察此工件我们可以找出这些所需加工的位置。1）有2个M20H7的沉头孔深为78，还需要打上螺纹为70还要到个2x45度的 倒角。2）有2个60的孔粗糙度为6.32.2对图纸进行分析的作用对图纸的分析可以帮助我们理解图纸，从中获得更多的信息。看图纸是不可 缺少的一部，只有看懂了图纸才能做接下来的事情，才能制定加工工艺，用软件编 程，再加工。

7、这样就可以减少我们在加工中出现的错误。提高做事的效率。等等。3制定加工工艺为了做出来的工件符合要求，所以必须合理的选择加工所需的刀具和切削参 数，这样才能保证好粗糙度和光洁度。这样才能一次性的做好，确保不要返工，减 少不必要的时间和成本的浪费。最重要的是对刀具的选择，选择正确的刀具可以使 机床发挥最大的工作效率，而且又能保证加工的质量。3.1刀具的选择选择刀具是在加工中占很重要的一部分，它直接影响机床的工作效率，和工 件的质量。通常是需要考虑很多因素再选择刀具的，比如机床的加工能力，工件的 软硬等。这样才能做出有质量的工件。刀具选择刀具材料刀具用途点孔钻高速钢点孔0 17.5钻头高速钢先用钻头

8、钻孔0 25铣刀硬质合金再用铣刀铣孔0 12.5钻头高速钢钻孔4装夹方式选择一个卡盘先把卡盘用螺杆固定在工作台上，然后把工件放在卡盘上固定住。4.1(1)定位基准的选择在加工中心加工时，零件的定位仍应遵循六点定位原则。同时，还应特别注意 以下几点：1)进行多工位加工时，定位基准的选择应考虑能完成尽可能多的加工内容， 即便于各个表面都能被加工的定位方式。b) 当零件的定位基准与设计基准难以重合时，应认真分析装配图样，明确该零 件设计基准的设计功能，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的尺 寸位置精度要求，确保加工精度。c) 编程原点与零件定位基准可以不重合，但两者之间必须要有确定的几何

9、关 系。编程原点的选择主要考虑便于编程和测量(2) 夹具的选用在加工中心上,夹具的任务不仅是装夹零件，而且要以定位基准为参考基准， 确定零件的加工原点。因此，定位基准要准确可靠。(3) 零件的夹紧在考虑夹紧方案时，应保证夹紧可靠，并尽量减少夹紧变形。5切削用量的确定5.1切削用量的含义切削用量是切削时各运动参数的总称，包括切削速度、进给量和背吃刀量 (切削深度)。与某一工序的切削用量有密切关系的刀具寿命(见金属切削原理， 一般分为该工序单件成本最低的经济寿命和最大生产率寿命两类。按前者选择的切削用量称为最低成本切削用量，这是通常使用的；按后者选择的切削用量称为最大 生产率切削用量，一般在生产任

10、务紧迫时使用。5.2寿命与用量关系用硬质合金车刀车削碳素钢时，刀具寿命与切削用量的关系可用如下的经验 公式表示式中t为刀具寿命（分）；cv为寿命系数，与刀具材料、刀具参数、工 件材料和切削条件等因素有关；X、y、z为指数（x=2.55,y=1.21.8,z=0.6 0.8）。这说明对刀具寿命影响最大的是切削速度，其次是进给量，最小的是切削深 度。从最大生产率的观点选择切削用量，应首先选用大的切削深度（或切削宽 度），力求在一次或较少几次行程中把大部分余量切去；其次根据切削条件选用较 大的进给量（或切削厚度）；最后根据刀具寿命和机床功率的可能选用适当的切削 速度。这也是粗加工时选择切削用量的原则

11、。精加工时一般选用较小的切削深度和 进给量，然后根据刀具寿命选择较高的切削速度，力求提高加工精度和减小表面粗糙 度。5.3切削用量的重要性选择合适的切削用量可以帮助我们提高工作效率，在批量生产中的作用是相 当重要的。在数控编程中，切削用量是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值 合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能（功率、扭矩）， 在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量6编程6.1编程的意义数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确 定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位

12、数据；编写数控加工程序；制作控制介 质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之，它是从零件图 纸到获得数控加工程序的全过程6.2手动编程手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。利用一般的计算工具，通过各 种数学方法，人工进行刀具的轨迹的运算，并进行指令编制。这种方式比较简单，很容易掌握，适应性较大。适用于中等复杂程度程序、 计算量不大的零件编程，对机床操作人员来讲必须掌握1）优点主要用于点位加工（如钻、铰孔）或几何形状简单（如平面、方形槽）零件 的加工，计算量小，程序段数有限，编程直观易于实现的情况等。2）缺点对于具有空间自由曲面、复杂型腔的零件，刀具轨迹数据计算相当繁琐，工

13、作量大，极易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。6.3自动编程对于几何形状复杂的零件需借助计算机使用规定的数控语言编写零件源程 序，经过处理后生成加工程序，称为自动编程。随着数控技术的发展，先进的数控系统不仅向用户编程提供了一般的准备功 能和辅助功能，而且为编程提供了扩展数控功能的手段。FANUC6M数控系统的参数编程，应用灵活，形式自由，具备计算机高级语言的表达式、逻辑运算及类似的程 序流程，使加工程序简练易懂，实现普通编程难以实现的功能。数控编程同计算机编程一样也有自己的语言,但有一点不同的是，现在电脑 发展到了以微软的Windows为绝对优势占领全球市场.数控机床就不同了，它还没发 展到那种相互通用的程度，也就是说，它们在硬件上的差距造就了它们的数控系统一 时还不能达到相互兼容.所以，当我要对一个毛坯进行加工时,首先要以我们已经拥 有的数控机床采用的是什么型号的系统.6.4程序生成用mastercam9.0画好需要加工部分的图G0G90G54G64G291T1M6G0G90X-79.874Y-29.072S1500M3Z100.M8G98G81Z-.5R2.F1500.X79.874G80M5M9M01G0G90G54G64G291T2M6G0G90X-79.874Y-29.072S500M3Z100.M8