第一篇：数控专业毕业论文.好用!
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题目名称：学生班级：学生姓名：学 号：系/专 业：指导教师：毕业论文
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摘 要
世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。
未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程
关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床 ABSTRACT The design of the parts for the thread with the parts, their shape characteristics of view, it is a typical shaft.According to the part drawings and technical requirements, the parts detailed analysis of NC machining process, the part is a shaft supporting parts, parts of the material is 45 steel.The part has internal thread, external thread, a ball and the arc, is a typical mating part.The parts of the surface with the precision and size of high precision, ordinary CNC machine tools can not meet the requirement, so the selection of CNC machining, production program is a single piece.Based on the above analysis of the results to determine the part of the processing methods, clamping methods, location reference, the use of tools, process sequencing, working step by, walking routes and cutting knives, etc., and prepared part of the digital processing technology cards CNC machining processes and tool card, and finally, the use of manually programming the preparation of the part of the NC machining program.Key words: NC processing；Process analysis；Process design； Process plan
目 录
第一章 数控机床的产生 第二章 数控机床的发展
2.1数控系统的发展 5 2.2机床的发展趋势 5 第三章 数控机床的分类
3.1按加工工艺方法分类
3.1.1金属切削类数控机床
3.1.2特种加工类数控机床 3.1.3板材加工类数控机床 3.2按控制运动轨迹分类 3.1.2点位控制数控机床 3.2.2直线控制数控机床 3.2.3轮廓控制数控机床 3.3按驱动装置的特点分类 3.3.1开环控制数控机床
3.3.2闭环控制数控机床 3.3.3半闭环控制数控机床 3.3.4混合控制数控机床
第四章 数控车的工艺与工装削
4.1合理选择切削用量
4.2合理选择刀具
4.3合理选择夹具
4.4确定加工路线
4.5加工路线与加工余量的联系
4.6夹具安装要点
第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧6 6 7 7 7 7 8 8 8 8 9 9 10 10 10 11 11
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修改刀补值保证尺寸精度 12 5.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 12 5.2.3程序编制保证尺寸精度 13 5.2.4修改程序和刀补控制尺寸 13 第六章 数控技术
6.1数控机床电气控制系统综述 6.2数控机床运动坐标的电气控制
结语 致谢 参考文献 15 19 20
第一章 数控机床的产生
在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。
为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。
根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical，缩写ＣＮＣ）。
数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。
第二章 数控机床的发展
2.1 数控系统的发展
从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。
2.2 机床的发展趋势
数控机床总的发展趋势是工序集中、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世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可
以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。
目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。
（2）高速、高效、高精度
高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。（3）方便使用
数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。
1）加工编程方便
手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。
近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。2）使用方法
数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。
第三章 数控机床的分类
3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1．金属切削类数控机床
与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。
在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。
3.1.2．特种加工类数控机床
除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。
3.1.3．板材加工类数控机床
常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。
3.2 按控制运动轨迹分类 3.2.1．点位控制数控机床
位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。
这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。
3.2.2．直线控制数控机床
直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向 进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。
直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。
数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。
3.2.3．轮廓控制数控机床
轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。
现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。
3.3 按驱动装置的特点分类 3.3.1开环控制数控机床
这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。
开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。
3.3.2闭环控制数控机床
接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控
机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。
3.3.3半闭环控制数控机床
半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。
半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。
3.3.4混合控制数控机床
将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式：
（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。
（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。
第四章 数控车的工艺与工装削
数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。
4.1.合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。
进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。
用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。
最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。
然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。
4.2.合理选择刀具
1)粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。2)精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。3)为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
4.3.合理选择夹具
1)尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具； 2)零件定位基准重合，以减少定位误差。
4.4.确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。1)应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2)应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。
4.5.加工路线与加工余量的联系
目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则需注意程序的灵活安排。
4.6.夹具安装要点
目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。
第五章 程序首句妙用与控制尺寸精度的技巧
5.1、程序首句妙用G00的技巧
目前我们所接触到的教科书及数控车削方面的技术书籍，程序首句均为建立工件坐标系，即以G50 Xα Zβ作为程序首句。根据该指令，可设定一个坐标系，使刀具的某一点在此坐标系中的坐标值为(Xα Zβ)(本文工件坐标系原点均设定在工件右端面)。采用这种方法编写程序，对刀后，必须将刀移动到G50设定的既定位置方能进行加工，找准该位置的过程如下。
1）.对刀后，装夹好工件毛坯；
2）.主轴正转，手轮基准刀平工件右端面A；
3）.Z轴不动，沿X轴释放刀具至C点，输入G50 Z0，电脑记忆该点； 4).程序录入方式，输入G01 W-8 F50，将工件车削出一台阶；
5).X轴不动，沿Z轴释放刀具至C点，停车测量车削出的工件台阶直径γ，输入G50 Xγ，电脑记忆该点；
6).程序录入方式下，输入G00 Xα Zβ，刀具运行至编程指定的程序原点，再输入G50 Xα Zβ，电脑记忆该程序原点。
上述步骤中，步骤6即刀具定位在XαZβ处至关重要，否则，工件坐标系就会被修改，无法正常加工工件。有过加工经验的人都知道，上述将刀具定位到XαZβ处的过程繁琐，一旦出现意外，X或Z轴无伺服，跟踪出错，断电等情况发生，系统只能重启，重启后系统失去对G50设定的工件坐标值的记忆，“复位、回零运行”不再起作用，需重新将刀具运行至XαZβ位置并重设G50。如果是批量生产，加工完一件后，回G50起点继续加工下一件，在操作过程中稍有失误，就可能修改工件坐标系。鉴于上述程序首句使用G50建立工件坐标系的种种弊端，笔者想办法将工件坐标系固定在机床上，将程序首句G50 XαZβ改为G00 X
α Zβ后，问题迎刃而解。其操作过程只需采用上述找G50过程的前五步，即完成步骤1、2、3、4、5后，将刀具运行至安全位置，调出程序，按自动运行即可。即使发生断电等意外情况，重启系统后，在编辑方式下将光标移至能安全加工又不影响工件加工进程的程序段，按自动运行方式继续加工即可。上述程序首句用 G00代替G50的实质是将工件坐标系固定在机床上，不再囿于G50 Xα Zβ程序原点的限制，不改变工件坐标系，操作简单，可靠性强，收到了意想不到的效果。中国金属加工在线
5.2、控制尺寸精度的技巧 5.2.1.修改刀补值保证尺寸精度
由于第一次对刀误差或者其他原因造成工件误差超出工件公差，不能满足加工要求时，可通过修改刀补使工件达到要求尺寸，保证径向尺寸方法如下： a.绝对坐标输入法
根据“大减小，小加大”的原则，在刀补001～004处修改。如用2号切断刀切槽时工件尺寸大了0.1mm，而002处刀补显示是X3.8，则可输入X3.7，减少2号刀补。b.相对坐标法
如上例，002刀补处输入U-0.1，亦可收到同样的效果。
同理，对于轴向尺寸的控制亦如此类推。如用1号外圆刀加工某处轴段，尺寸长了0.1mm，可在001刀补处输入W0.1。
5.2.2.半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度
对于大部分数控车床来说，使用较长时间后，由于丝杆间隙的影响，加工出的工件尺寸经常出现不稳定的现象。这时，我们可在粗加工之后，进行一次半精加工消除丝杆间隙的影响。如用1号刀G71粗加工外圆之后，可在001刀补处输入U0.3，调用G70精车一次，停车测量后，再在001刀补处输入U-0.3，再次调用G70精车一次。经过此番半精车，消除了丝杆间隙的影响，保证了尺寸精度的稳定。
5.2.3.程序编制保证尺寸精度
a.绝对编程保证尺寸精度
编程有绝对编程和相对编程。相对编程是指在加工轮廓曲线上，各线段的终点位置以该线段起点为坐标原点而确定的坐标系。也就是说，相对编程的坐标原点经常在变换，连续位移时必然产生累积误差，绝对编程是在加工的全过程中，均有相对统一的基准点，即坐标原点，故累积误差较相对编程小。数控车削工件时，工件径向尺寸的精度一般比轴向尺寸
精度高，故在编写程序时，径向尺寸最好采用绝对编程，考虑到加工及编写程序的方便，轴向尺寸常采用相对编程，但对于重要的轴向尺寸，最好采用绝对编程。b.数值换算保证尺寸精度
很多情况下，图样上的尺寸基准与编程所需的尺寸基准不一致，故应先将图样上的基准尺寸换算为编程坐标系中的尺寸。如图2b中，除尺寸13.06mm外，其余均属直接按图2a标注尺寸经换算后而得到的编程尺寸。其中，φ29.95mm、φ16mm及60.07mm三个尺寸为分别取两极限尺寸平均值后得到的编程尺寸。
5.2.4.修改程序和刀补控制尺寸
数控加工中，我们经常碰到这样一种现象：程序自动运行后，停车测量，发现工件尺寸达不到要求，尺寸变化无规律。如用1号外圆刀加工图3所示工件，经粗加工和半精加工后停车测量，各轴段径向尺寸如下：φ30.06mm、φ23.03mm及φ16.02mm。对此，笔者采用修改程序和刀补的方法进行补救，方法如下： a.修改程序
原程序中的X30不变，X23改为X23.03，X16改为X16.04，这样一来，各轴段均有超出名义尺寸的统一公差0.06mm； b.改刀补
在1号刀刀补001处输入U-0.06。
经过上述程序和刀补双管齐下的修改后，再调用精车程序，工件尺寸一般都能得到有效的保证。
数控车削加工是基于数控程序的自动化加工方式，实际加工中，操作者只有具备较强的程序指令运用能力和丰富的实践技能，方能编制出高质量的加工程序，加工出高质量的工件。
第六章 数控技术
6.1 数控机床电气控制系统综述
(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。
(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例 如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床 各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
6.2.数控机床运动坐标的电气控制
数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成。
(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。
(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。
速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。
(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：
一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。
二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式： Kv=v/Δ
式中v——坐标运行速度，m/min Δ——跟踪误差，mm
注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。
其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。
位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。
(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。
结 语
制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。
我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！
致 谢
时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。
三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。
还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘； 他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！
参考文献
1．《数控加工工艺学》
2.黄勇 陈子辰 浙江学 《机床数控系统的发展趋势 》 3.作者：李佳 《数控机床及应用》
4.2001年第30卷第1期 《机械设计与制造工程》 5.2005年第12期 《机电新产品导报》 6.2007年第34卷第8期 《机械》 7.2007年第4期 《世界制造技术与装备市场》
第二篇：数控专业毕业论文下载
目录
摘要 ············································································································································································· III 的支持下，我国进行了开放性数控系统的理论与实践研究。总之，新一代数控系统技术水平大大提高，促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展，使柔性自动化加工技术水平不断提高。
1.2 研究本课程的目的、意义
制造技术市场全球化使竞争空前剧烈，从而要求制造商具有较强的市场适应能力，因而市场对适合中小批量加工，具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求己逐步超过对大型单一功能的制造系统的需求。数控技术向高速化、高精度、多轴控制和复合方向发展，向模块化、可重构、可扩充的软硬件系统，这就是开放式控制系统。这一系统不仅能够快速、经济地适应新的加工需求，而且为制造厂提供了将其技术与任何
现以图1-1所示的阶梯轴的加工来说明。若阶梯轴的精度和表面粗糙度要求不高，单间小批量生产时，其工艺过程见表1-1；大批量生产时，其工艺过程见表1-2。2.1.2 安装
工件加工前，使其在机床或夹具中占据一正确而固定位置的过程称为安装。在一道工序中，工件可能安装一次，也可能安装几次。表1-1中的工序1和2都是两次安装，而工序3以及表1-2中的各道工序中都是一次安装。工件加工过程中应尽可能减少安装次数，以免影响加工精度和增加辅助时间。2.1.3 工位
为了减少安装次数，常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具等多工位夹具，使工件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。此时，工件在机床上占据的每一个加工位置称为工位。如图1-2所示为一种利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工件、钻孔、扩孔和绞孔四个工位加工的实例。
表1-1 单件小批量生产的工艺过程
工序号 1 2 3 4
工序内容
车端面，钻中心孔；调头车端面，钻中心孔 车大外圆及倒角；调头车小外圆及倒角
铣键槽 去毛刺
表1-2
大批量生产的工艺过程
设备 车床 车床 铣床 钳工台
工序号 1 2 3 4 5
工序内容 车端面，钻中心孔 车大外圆及倒角 车小外圆及倒角
铣键槽 去毛刺
设备 车床 车床 车床 铣床 钳工台
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）不变的条件下，连续完成的那部分工序称为工步。
一道工序可能包括几个工步，也可能只有一个工步。如表1-1所示工序1中，包括四个工步：两次车端面，两次钻中心孔；工序2中也也包括四个工步；而表1-2工序4只有一个工步。
为了化简工艺文件，对于在一次安装中连续进行的若干个相同的工步，常看做为一个工步（可称为合并工步）。如用一把转头连续钻削几个相同尺寸的孔，就认为是一个工步，而不看成几个工步。为了提高生产效率，采用复合刀具或多刀加工的工步称为复合工步。如图1-3所示。在工艺文件上，复合工步应看为一个工步。
图1-2 多工位加工
图1-3 复合工步
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艺过程。在一个工步中，当加工表面上需要切除的材料较厚，无法一次全部切除掉，需要分几次切除时，则每切去一层材料称为一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。
如图1-4所示为工序、安装、工位、工步和走刀的关系示意图。
2.2 传统机械加工工艺规程
工艺规程是指规定产品或零件部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。其中，规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实践的基础上，依据科学理论和必要的工艺实验并考虑具体的生产条件而制定的。
不同的生产类型对工艺规程的要求不同，单件小批量生产由于生产的分工比较粗糙，通常只需说明零件的加工工艺路线（即其加工工序顺序），填写工艺过程卡。对于大批量生产，因其生产组织严密、分工细致，工艺规程应尽量详细，要求对每道工序的加工精度、操作过程、切削用量、使用的设备及刀、夹、量具等均作出具体规定。因此，除了工艺过程卡外，还应有相应的加工工序卡。此外，必要时还需要检验工序卡和机床调整卡。中小批量生产经常采用机械加工工艺卡，其详细程度介于工序过程卡和加工工序卡之间。
2.2.1
制定机械加工工艺规程的基本要求
制定工艺规程的基本要求是在保证生产质量的前提下，尽量提高生产效率和降低成本，使经济效率最大化，另外，还应在充分利用本企业现有的生产条件下，尽可能采用国内外的先进技术和经验，并保证工人具有良好而安全的劳动条件。同时工艺规程还应做到正确、完整、统一和清晰，所用术语、符号、单位、编号等都要符合相应标准，并积极采用国际标准。
2.2.2
传统机械加工工艺规程的设计步骤及内容
设计零件的机械加工工艺规程的步骤及其内容如下： 1）分析零件工作图和产品装配图
阅读零件工作图和产品装配图，以了解产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置、功能及其主要的技术要求。
2）工艺审查
主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否完整、正确；分析各项技术要求制定的依据，找出其的主要技术要求和关键技术问题，以便在设计工艺规程时采取措施施
予保证；审查零件的结构工艺性。
3)确定毛坯的种类及其制造方法
毛坯是由原材料变成零件过程的 2.2.3
工艺路线的拟定
拟定工艺路线是工艺规程的关键步骤。工件路线的优劣，对零件的加工质量、生产效率、生产成本以及工人的劳动强度，都有很大的影响。通常，具体拟定是，往往设定几个工艺路线方案，经分析比较后，选择其中最优的一个方案。
选择加工方法的基本原则是：既要保证零件的加工质量，又要使加工成本低。1.加工经济精度
加工经济精度可以定义为：在正常的加工条件下（使用符合质量标准的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额）所能达到的加工精度和表面粗糙度。加工经济精度是一个精度范围而不是一个值。一定的生产条件下,可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案,此时，应通过核算或相互对比,选择经济上最合理的方案,使产品的能源、材料消耗和生产成本最低。
2.加工方法的选择
在分析研究零件图的基础上，选择各表面的加工方法时，一般先选择零件上精度最高的表面的加工方法，这通常是指该表面的终加工方法。主要应考虑以下问题：
1)加工表面的精度和表面粗糙度要求
根据这些要求，选择与之相符合的加工经济季度对应的加工方法。满足要求的加工方法可能会有多种，再结合其他条件，最后确定一种。
2)零件的材料和热处理要求
零件材料和热处理是影响加工方法选择的重要因素。如有色金属精加工。因材料过软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削；钢件和铸铁可采用磨削，而一般淬火表面只能采用磨削。
3)零件的生产类型
所选用的零件方法应与生产类型相适应。大批量生产，应采用一些高生产率的加工方法，如加工孔、内键槽、内花键等可以用拉削的方法；当批量不大时，则采用一般的钻、铰、镗、插等方法。
4)本厂现有水平、生产条件等
技术人员应对本单位的设备种类和数量、加工范围、精度水平以及工人的技术水平有充分的了解，应尽量利用本厂资源，并不断对原来设备和工艺装备进行技术改造，挖
掘企业潜力，创造经济效率。2.2.4 加工阶段的划分
当加工零件的质量要求比较高时，往往不可能在一两个工序中完成全部的加工工作，而必须分几阶段来进行加工。一般来说，整个加工过程可分为粗加工、半精加工、精加工等几个阶段。加工精度和表面质量要求较高时，还可以增设光整加工和超精加工阶段。加工过程中将粗、精加工分开进行，有粗到精使逐步到达所要求的精度水平。
粗加工阶段的主要任务主要是尽快从毛坯上去除大部分余量，并加工出精基准，关键问题是提高生产率。一般粗加工阶段背吃刀量选在3mm左右。
半精加工阶段的主要任务是在粗加工阶段的基础上提高零件精度和表面质量，并留合适的余量，为精加工做好准备工作。一般半精加工背吃刀量取0.5-2mm。
精加工阶段的主要任务是从工件表面切除少量余量，达到工件设计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。
光整加工阶段的主要任务是对于零件尺寸精度和表面质量要求很高的表面，还要安排光整加工阶段，这一阶段的主要任务是提高尺寸精度和表面粗糙度。
通过上面的分析，可用图1-5来说明传统机械加工工艺过程。
提高生产效率,在数控机床尚存在冗余能力的基础上进行选择,充分发挥数控加工的优势。分析零件图的另一重要目的就是确定零件数控加工工艺的设计,应注意以下三点:(1)工艺的内容应十分具体。
在通用机床加工时,许多具体的工艺问题可以由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定,在加工工艺设计时一般无需进行过多的规定；而在数控加工时,这些具体的工艺问题,不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容,而且必须做出正确的选择并编入到加工程序中。
(2)工艺的设计应非常严密。
数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差，它不像传统机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现代数控机床在自适应调整方面做出了不少努力与改进，但自由度不大。比如，在数控机床上攻螺纹时，数控系统不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要换刀，或清洗一下切屑再继续加工。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。数控机床比同类的通用机床价格高得多，加工的都是一些形状比较复杂、价格较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。
工艺方案的好坏不仅会影响数控机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。编程员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验。
(3)注意加工的适应性。
根据数控加工的特点,正确选择加工方法和加工对象。总之,在不影响零件使用特性的许可范围内,应尽量满足数控加工工艺的各种需求。3.1.2 工艺装备的选择
工艺装备的选择包括夹具、刀具和量具的选择。
(1)夹具的选择。一般情况下,当零件加工批量小时应尽可能选用组合夹具、通用化和标准化夹具；当零件成批生产时应设计专用夹具。夹具应装夹方便、快速,定位准确、可靠,以缩短零件加工的生产准备周期。
(2)刀具的选择。数控加工台时费用高,为提高效益,对刀具提出了更高的要求。因此,一般应遵循以下原则:①尽量选用硬质合金刀具,合理选择刀具的几何参数,以提高切削性能；②选择可靠性和耐用度高的刀具,减少更换或修磨次数；③在满足使用要求
的前提下刀具的长度应尽可能短,以提高刀具的刚性；④同一把刀具多次装入机床主轴锥孔时,刀刃的位置应重复不变。刀具确定后,应将刀具规格、专用刀具代号和该刀具所要加工的内容列表记录下来,供编程时使用。
(3)量具的选择。在数控机床上进行加工一般选用通用量具,量具精度必须与加工精度相适应。
3.1.3 对刀点与换刀点的确定
对刀点是数控加工时刀具相对于工件运动的起点,也是程序的起点或起刀点。对刀点一般可按以下原则进行选择:(1)加工精度要求不高时,可直接用工件上或夹具上的某些表面作为对刀面；加工精度要求较高时,对刀点应尽量选在工件的设计基准或工艺基准上。如在数控车床上加工零件时,可将对刀点定在零件的回转中心上；在加工中心上加工以孔定位的工件时,可将孔的中心作为对刀点。
(2)在回转工作台上,可使工作台的回转中心与夹具的对称中心重合,把对刀点定在重合的中心线上,工作台不论怎样转动,中心线始终保持一致,即基准始终保持一致。
(3)对刀点的选择应便于坐标值的计算,并使对刀方便。对刀点最好选在机床坐标原点上,或者选在距机床原点为某一确定值的点上,这样便于坐标值的计算,方便编程,减少尺寸换算引起的误差。
(4)对刀点既是程序的起点,又是程序的终点。在批量生产中,对刀时应使对刀点与刀位点重合,这样对刀点的位置容易找正,便于检查。换刀点是为加工中心、数控车床等多刀加工的机床编程而设置的。因为这些机床在加工过程中要自动换刀,换刀点的位置应根据换刀时不得碰伤工件、夹具及机床的原则来设定。3.1.4 工艺路线的拟订
加工路线的制定直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题,应尽量做到工序集中、工艺路线最短、辅助时间最少。在数控加工的工艺路线拟订中应注意以下几个问题:(1)尽量在普通机床上完成零件的大切削量粗加工及一些易加工工序,以提高数控机床的利用率。
(2)应遵循由粗后精的原则,先进行去除量大的粗加工,再安排一些局部余量较大的半精加工,最后精加工。精加工余量一般以0.1mm-0.2mm为宜。
(3)加工路线应尽量短,安装方式相同或同一刀具加工的工序,最好连续进行,以减少重复定位次数和刀具更换次数。
(4)先内后外原则,即先进行内型腔加工工序,后进行外形加工工序。(5)注意数控加工工序与普通工序的衔接,使整个工艺过程协调合理。3.1.5 切削用量的合理选择
数控加工的质量、效率和生产成本,在很大程度上取决于切削用量的合理选择。切削用量包括主轴转速、进给速度和切削深度,切削用量的参数都应在加工程序中反映,其具体值可根据数控机床的工艺特性、参考切削用量手册并结合实践经验确定。
1.背吃刀量确定
背吃刀量（切削深度）的选择应根据加工余量确定。主要受机床、刀具和工件系统刚度的制约，在系统刚度允许的情况下，应尽量选择较大的背吃刀量。粗加工时，在不影响加工精度的条件下，可使背吃刀量等于零件的加工余量，这可以减少走刀次数，提高生产率。半精加工时，背吃刀量可取0.5-2mm；精加工时，背吃刀量取0.2-0.4mm。
2.主轴转速的确定
主轴转速应根据零件被加工部位的直径、零件和刀具的材料及加工性质所允许的切削速度来选定。数控机床的控制面板上一般都有主轴转速修调开关,可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。其计算公式为:
n1000v dd为刀具或工件直径,mm；n为主轴转速,r/min；v为切削速度,m/min。3.进给速度的确定
进给速度应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。可以通过机床控制面板上的修调开关进行人工调整,但是最大进给速度受设备刚度和进给系统性能等的限制,并与机床的脉冲当量有关。进给速度的确定原则:(1)当工件的质量要求能够得到保证时,可选择较高的进给速度,以提高生产效率；(2)在加工不锈钢等高强度钢时,宜选择较低的进给速度；(3)刀具空行程,特别是远距离“回零”时,可以设定尽量高的进给速度,以缩短加工周期；(4)进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。
的精度和表面粗糙度要求，特别是R15、R3的粗糙度要求较高，其表面粗糙度值为0.8μm。该零件的尺寸标注完整、正确，零件轮廓描述清楚。下面对其进行加工工艺分析: 4.1.1 选择加工方法
从图4-1分析可知该零件有较高的精度和表面粗糙度要求，特别是R15、R3的粗糙度要求较高，其表面粗糙度值为0.8μm，在普通机床上加工R3和R15难达到精度要求。下面介绍普通机床加工圆弧的方法：
1）手动车削法：用手摇大拖板和中拖板的进给手柄，两手配合车削出圆弧的大致形状。然后用样板检验，修整不符合尺寸要求的地方，直至达到要求。此法加工精度低，效率低，适合单件加工，要求工人有较高的加工经验和技术。
2)靠模车削法：即中拖板的进给由靠模实现。优点是加工精度较高，效率高。缺点是半径较小的圆弧不易加工，不能加工半球面以上的球面。
3)圆弧刀架车削法：把小拖板和刀架换成圆弧刀架，直接车削即可，加工精度高，效率高，但加工内孔较难。根据生产批量并结合具体的生产条件，拟定 其加工路线为：粗车——半精车——精车——磨削。4.1.2 划分加工阶段
根据加工质量，该零件加工可划分为粗加工、半精加工、精加工、和磨削四个阶段。粗加工阶段包括粗车、半精车外圆及倒角等；精加工阶段包括精车外圆、车螺纹等；磨削包括磨表面达到粗糙度要求的外圆。4.1.3 选择定位基准
轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。
通过分析本加工采用一夹一顶和两中心孔定位。
4.1.4 加工顺序安排
加工顺序的安排除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意：
（1）外圆表面加工顺序应为，先加工大直径外圆，然后再加工小直径外圆，以免一开始就降低了工件的刚度。
（2）轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。轴上矩形花键的加工，通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径，而内径铣出后不必进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工。以内径定心的花键，其内径和键侧均需进行磨削加工。
（3）轴上的螺纹一般有较高的精度，如安排在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。因此螺纹加工宜安排在工件局部淬火之后进行。根据分析可拟定如下加工顺序：
车端面钻中心孔——粗车外圆——半精车——磨削。4.1.5
制定工艺规程
考虑到以上分析的因素，拟定螺纹轴的工艺规程如表4-1
表4-1 螺纹轴的工艺规程
工序号 1
工种 下料
车
工序内容 Ø40×130 三爪卡盘夹持工件，粗车大端面，直径留余量2mm。调头，三爪卡盘夹持工件，粗车小端，直径留余量2mm，钻中心孔。
加工简图
设备
车床
表4-1（续）
调头，切断，钻中心孔。
钳
车
研磨两端中心孔
双顶尖装夹，半精车大端，直径留余量0.5mm。调头，双顶尖装夹，半精车小端，螺纹大径车到Ø16mm，其余直径留余量0.5mm。
车床
车
双顶尖装夹，车螺纹M16。7 钳
俢研两端中心孔
车床
磨
磨各外圆轮廓，使其达到图纸要求达到的粗糙度
磨床 检 检验
4.2 数控加工工艺分析
数控加工工艺使传统的加工工艺在很多方面产生了变革,必须了解这些差别,才能很好地利用数控加工方式,保证加工过程顺利和加工质量稳定。数控加工工艺的主要内容主要包括：分析零件图样、工艺装备的选择、对刀点与换刀点的确定、工艺路线的拟定、切削用量的选择、编写程序等。下面主要对图4-1进行数控工艺分析。4.2.1 分析零件图
由图3—1可知，该工件材料是45钢，无热处理及硬度要求。该零件表面由圆柱面、圆锥面、顺圆弧、逆圆弧及螺纹组成，且有较高的精度和表面粗糙度要求，特别是R15、R3的粗糙度要求较高，其表面粗糙度值为0.8μm。该零件的尺寸标注完整、正确，零件轮廓描述清楚。
对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。
4.2.2 选择设备及制定加工工艺
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用YC-K400数控车床。1）确定装夹方案
因工件长度较短，可用三爪自定心卡盘直接夹紧工件外圆左端，工件伸出卡盘130mm，将工件右端面中心设置为零件的零点，作为加工测量及编程的基准点。本工件在一次装夹后即可加工出全部的工件表面。
2）确定加工顺序及进给路线
①加工路线先粗后精、由近到远的原则确定，根据工件的结构特征，可按以下步骤进行。
②先车削工件右端面（对刀前手动完成），并以此端面的中心作为原点建立工件坐标系；
③采用G71功能对工件进行外形粗车，然后用G70进行精车； ④进行切槽加工；
⑤采用循环指令功能车削螺纹；
⑥切断工件。
YC-K400数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给。
3）刀具的选择
①T01：90°外圆粗车刀。由于三段圆弧有过象限切削，为防止刀具与工件轮廓发生干涉，车刀副偏角不能太小，选=35°。
②T02:外圆精车刀。在精车中仍要考虑与工件轮廓的干涉，同时要考虑工件的表面质量，选择尖形车刀
=50°。
③T03：切槽刀，刀宽取3mm，用于切槽。
④T04：硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖角59°30′，刀尖圆弧半径取0.2mm。⑤T05：切断刀，刀宽取3mm，用于切断。4）选择切削用量
①背吃刀量的选择 工件外圆分粗、精车，精车余量在X轴方向为0.4mm（直径值），在Z轴方向为0.1mm，粗车轮廓时每次吃刀深度1mm（查表《数控编程与加工技术》30页）。根据普通螺纹标准和加工工号，M16粗车普通螺纹的大经尺寸为Φ15.8mm，螺距为2mm，总吃刀量为1.3mm（半径值）。用硬质合金螺纹刀低速7次进给车削，每次切削吃刀深度（半径值）分别为
= 0.4 ㎜，=
=
=0.2mm，=
=
=0.1mm。
②主轴转速的选择 车直线和圆弧时，根据车床和刀具允许的切削速度选粗车切削速度=90m/min、精车切削速度
=120m/min，然后利用公式
=πdn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=40 ㎜，精车工件直径取平均值）：粗车750r/min、精车1200 r/min。车螺纹时，根据
P为螺纹导程，K为安全系数，K一般取80,计算主轴转速n=320 r/min。③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量。（根据粗车时，f=0.3—0.8mm/r，精车时，f=0.1—0.3mm/r，切断时，f=0.0—0.2mm/r）所以粗车时取f=0.4㎜/r，精车每转进给量f=0.15㎜/r，切断时f=0.1mm/r。最后根据公式
Vfnf
计算粗车、精车进给速度分别为300 ㎜ /min和180 ㎜/min。切断时n取320r/min，进给速度=320×0.1=32mm/min。
综合前面分析的各项内容，并将其填入表1所示的数控加工刀具卡和表2所示的数控加工工艺卡片。
表1 数控加工刀具卡片
零件号 序号 1 2 2 3 5 刀具号 T01 T02 T03 T04 T05
××× 刀具规格名称
零件名称 数量
螺纹轴 加工表面
材料 45钢 备注
硬质合金900外圆车刀 硬质合金900外圆车刀
切槽刀
硬质合金600外螺纹车刀
切断刀 1 1 1 1
车端面及粗车轮廓
精车轮廓 切槽 车螺纹 切断
表2 螺纹轴数控加工工艺卡
零件号 编程编号 工序内容 粗车端面 外轮廓 精车外轮廓
O0010 刀具号 T01
零件名称 机床型号 刀具种类 90°外圆粗车
刀
螺纹轴 YC-K400 主轴转速 750r/min
材料 制表 进给速度 300 ㎜ /min
45钢 吴熙 进给量 0.4㎜/r T02 90°外圆粗车
刀
1200 r/min 180㎜/min
0.15mm/r 切槽 T03 切断刀（宽度
3mm）
320 r/min 32mm/min 0.1mm/r
表2（续）
车削螺纹 T04 60°硬质合金320 r/min 32mm/min 0.1mm/r
外螺纹车刀
切断 T05
切断刀（宽度
3mm）
4.2.3 编制数控加工程序 O0010 N10
G50
X70.Z30
设定坐标系
N20
T0100
选择1号外圆车刀基准刀无刀补 N30
S750 M03 主轴正传，转速750r/min N40
G00
X40.Z2.快速接近工件
N50
G01
X28.F0.4 进刀至外径粗车循环起点
N60
G71
U1
R0.5 粗车切削深度为1mm，每次退刀量0.5mm N70
G71
P80 Q210 U0.4 W0.1 F0.4 外径粗车循环 N80
T0202 N90
M00 N100 S1200 N110
G01
X7.8 Z2.F0.15 精车开始（7.8根据相似三角形求得）N120 X15.8 Z-2.倒角C2
N130 Z-28
粗车螺纹大径Φ15.8mm N140 X24.Z-38.精车圆锥面 N150 Z-48.精车Φ24mm外圆 N160 G02 X24.Z-66.R15.精车R15圆弧
N170 G01 Z-80.精车圆弧左边Φ24外圆 N180 G03 X24.Z-90.R8.精车R8圆弧 N190 G02 X24.Z-95.R3.精车R3圆弧 N200 G01 X34.Z-100.精车圆锥面 N210 Z-110
精车Φ34外圆柱面 N220 G70 P80 Q210
精车循环G70 N230 G00 X70.Z30.快速返回对刀点
320 r/min 32mm/min 0.1mm/r N240 T0200
取消2号刀补
N250 T0303
选择3号切槽刀，调用3号刀补
N260 M00
程序暂停，根据需要调用切槽是的主轴转速 N270 S320
主轴转速320r/min N280 G00 X30.Z-28.快速定位到车槽进刀点 N290 G01 X20
F0.1
进刀准备切槽 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.车槽至Φ12mm
车槽到暂停进给1秒，车槽底
退刀准备倒角
用切槽刀倒角C1.5
返回对刀点
取消3号刀补
选择4号刀，并调用4号刀补
程序暂停，调整车削螺纹的主轴转速
快速定位到螺纹车削循环起点
粗车螺纹循环，螺距2mm，= 0.4 ㎜
N510 T0400
取消4号刀补
N520 T0505
选择5号刀切断刀，并调用5号刀补 N530 M00
程序暂停
N540 G00 X40.Z-113.快速定位到切断的切刀点 N550 X-0.5 F0.1
切断 N560 G00 X70.N570 Z30.返回对刀点 N580 T0500
取消5号刀补 N590 M05
主轴停 N600 M30
程序结束
4.3 数控加工工艺与传统加工工艺比较
通过以上两套工艺方案可知传统机械加工工艺在加工R3、R15时达不到零件的精度要求，而且效率低。从两套方案所选择的工装设备和机加工工艺性的对比分析可以看出，数控加工工艺问题的处理与普通加工工艺基本相同，在设计零件的数控加工工艺时，首先要遵循普通加工工艺的基本原则和方法，同时还必须考虑数控加工本身的特点和零件编程要求。数控加工工艺通过装夹一次就可以加工出合格的零件，减少了多次装夹带来的误差，数控机床的加工精度高，加工效率高，质量稳定。下面通过以下几点进行比较：
4.3.1 设备比较
数控机床的应用随着数控技术的发展越来越广泛，不同的数控装置，不同的机床设备，其应用范围各不相同。专用机床的生产批量大，复杂程度相对简单；普通机床的生产批量小，复杂程度简单；数控机床适用于小批量生产，复杂程度较高，用如图3-2所示进行比较。
数控机床采用全封闭或半封闭防护装置，防止了切屑或切削液飞出给操作者带来意外伤害而普通机床没有具备这种功能；数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机；数控机床的主轴转速高，工件装夹安全可靠；数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度；数控机床采用自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，能连续完成多道工序的加工。
由于费用高昂，数控机床加工大批量零件不利，一般加工大批量零件时采用专用机床和专用夹具，专用机床一般采用多轴、多刀、多工序、多面或多工位同时加工的方式,生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化和系列化,可根据需要灵活配置,能缩短设计和制造周期。采用数控机床时要求操作人员要有相当高的素质，工资成本高，而选用普通设备所用的工资成本低，对工作人员素质要求低；数控机床的系统复杂，修理复杂，维护费用高，一般需要专门的维修人员，而普通机床的系统相对简单得多，修理相对简单，维护费用低。4.1.2 工艺系统比较
传统加工工艺的系统比较简单，数控加工工艺系统比较复杂。如图3-
3、3-4所示可知，传统加工工艺的系统主要有工件、夹具、刀具和机床组成。直接通过人工操作，从而实现零件的加工。而数控加工工艺系统主要由工件、刀具、夹具、定位部分、运动部分、能量部分、控制部分、加工程序等部分组成，通过数控系统把从外部输入的几何信息和工艺信息转变为数控能识别的数字信息，即将刀具与工件的相对运动轨迹、加工过程中主轴转速和进给速度的转换、冷却液的开关、工件和刀具的交换等控制和操作，按
规定的代码和格式编制加工程序，然后将该程序输入数控系统。数控系统按照加工程序的要求，先进行相应的插补运算和编译处理，然后发出控制指令，使各坐标轴、主轴及辅助系统协调动作，实现刀具与工件的相对运动，自动完成零件的加工。
4.1.3 加工工艺工序比较
数控加工工艺的工序集中，传统加工工艺的加工工序分散。通过加工图4-1可知用传统加工方式需要多道工序才能完成加工要求，在数控机床上，可集中到一道工序完成加工，在一次安装中可加工多个面，不但减少了安装次数，而且易于保证这些表面之间的位置精度。同时，所用机械的设备少，图4-1用一台数控车床就可以了，而传统机床用了车床和磨床等。数控生产线的占地面积小，使用的工人少，易于管理。传统工艺中工序多，要多次安装才能达到零件的要求，使用的设备多。传统工艺加工方式下，因机床加工能力的限制，一般需要多次装夹才能完成零件图纸要求的精度。数控机床上可以在一次装夹状态下加工多个面，大大降低了因多次安装带来的误差。数控加工一个零件，工序虽只有一道，但加工过程仍是一步一步进行，粗加工、精加工一道完成，这一步一步的加工就称为“工步”。传统加工中，工序较分散，每道工序中的工步内容少，而数控加工中一道工序中的工步内容很多，传统加工工艺编制时将“工序”的编制作为重点，而数控加工中，着眼点就必然在“工步”上。4.1.4 工艺设计比较
数控机床虽然自动化程度高，但自适应性差。数控加工工艺的设计严密、精确。它不像传统机床加工时可以根据加工过程中出现的问题比较自由地进行人为调整，即使现
代数控机床在自适应调整方面做出了不少努力与改进，但自由度不大。比如，在数控机床上攻螺纹时，数控系统不知道孔中是否已挤满了切屑，是否需要换刀，或清洗一下切屑再继续加工。所以，在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个细节。同时，在对图形进行数学处理、计算和编程时，都要力求准确无误。数控机床比同类的通用机床价格高得多，加工的都是一些形状比较复杂、价格较高的零件，万一损坏机床或零件都会造成较大的损失。
普通机床加工零件时，通常是经过多次“试切”过程来满足零件的精度要求，而数控加工过程是严格按程序规定的尺寸进给的，因此在对图形进行数学处理、计算和编程时一定要准确无误。工艺方案的好坏不仅会影响数控机床效率的发挥，而且将直接影响到零件的加工质量。编程员必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验。4.1.5 加工工艺内容比较
数控加工工艺内容要求具体、详细，传统加工工艺内容一般由操作员自己控制。用通用机床加工时，许多具体的工艺问题，如工艺中各工步的划分与安排、刀具的几何形状及尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上都是由操作工人根据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。而在数控加工时，原本在普通机床上由操作工人灵活掌握并可通过适时调整来处理的上述工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须认真考虑的内容，而且编程人员必须事先设计和安排好并做出正确的选择编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细描述的切削加工步骤，而且还包括工夹具型号、规格、切削用量和其他特殊要求的内容以及标有数控加工坐标位置的工序图等，在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。4.1.6 加工精度比较
数控机床是高度综合的机电一体化产品，是由精密机械和自动化控制系统组成的。其本身具有很高的定位精度，而且数控加工是按所编程的程序自动完成加工的，消除了操作者的各种人为误差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定，产品的合格率高。机床的传动系统与机床的结构具有很高的刚度及热稳定性。在设计传统结构时采用了减少误差的措施，并由数控进行补偿，所以数控机床有较高的加工精度。更重
要的是数控加工精度不受工件形状及复杂程度的影响，这一点普通机床是无法与之相比的。一些由复杂曲面、曲线形成的机械零件，用常规工艺方法和手工操作难以加工甚至无法完成，如图3-1中的R3、R15用常规工艺难以达到零件要求的精度，而用数控机床可轻松实现要求。
由于数控机床本身具有很高的重复定位精度，又是按所编程自动完成加工的，消除了操作者的各种人为误差，提高了同批工件加工尺寸的一致性，使加工质量稳定，产品的合格率高。数控加工工艺加工的零件精度高，误差小，生产效益高，用普通数控机床一般可以提高效率3-5倍，使用数控加工中心机床则可提高生产率5-10倍，节约了时间与资金。
操作人员要求素质高，工资成本高；系统复杂，修理复杂，维护费用高，需要好的工作环境。两加工精度如图4-5所示。
图4-5 数控加工工艺与传统加工工艺加工精度比较
包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工(三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等)。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件和新工艺的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。当前，机械加工高精度的要求如下:普通的加工精度提高了一倍，达到5微米；精密加工精度提高了两个数量级，超精密加工精度进入纳米级(0.001微米)，主轴回转精度要求达到0.01一0.05微米，加工圆度为0.1微米，加工表面粗糙Ra=0.003微米。精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。5.1.2 高速、高效
90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电机主轴，转速15000一100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60一120m/min，切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。
依靠快速、准确的数字量传递技术对高性能的机床执行部件进行高精密度、高响应速度的实时处理，由于采用了新型刀具，车削和铣削的切削速度已达到5000米一8000米/分以上；主轴转数在30000转/分(有的高达10万转/分)以上；工作台的移动速度(进给速度):在分辨率为1微米时，在100米/分(有的到200米/分)，在分辨率为0.1微米时，在24米/分以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12米/分。根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。
5.2 多轴联动加工和复合加工的发展趋势
多轴联动加工，零件在一台数控机床上一次装夹后，可进行自动换刀、旋转主轴头、旋转工作台等操作，完成多工序、多表面的复合加工，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。
采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了多轴联动机床和复合加工机床的发展。
5.3 柔性化、智能化、开放化、网络化的趋势
5.3.1 柔性化、智能化
柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。自动编程、加工过程智能监控、在线检测等。今后的数控系统将计算机智能技术，网络技术、多媒体技术、CAD／CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，形成严密的制造过程，即称为智能闭环控制体系，这种技术是利用传感器获得适时的信息，以增强制造者取得最佳产品的能力；智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度、切削深度、坐标移动、主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方
便系统的诊断及维修等。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。
5.3.2 开放化、网络化
目前许多国家对开放式数控系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向机床厂家和最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、通信规范、配置规范、运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心。网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近两年推出了相关的新概念和样机，反映了数控机床加工向网络化方向发展的趋势。
结论：
经过四个多月的努力，我的论文《数控加工工艺与传统加工工艺比较》终于完成，在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决，在不断的学习过程中我体会到：写论文是一个不断学习的过程，从最初刚选论文题目对题目研究的方向模糊不清到到最后能够对该问题有深刻的了解和认识，我体会到实践对于学习的重要性，以前只是明白理论，没有经过实践，对知识的理解不够明确，通过这次论文的写作，以前对理论知识模棱两可的现在得到了深刻的认识。总之，通过这次毕业设计，我深刻体会到要做好一件完整的事，需要有明确的目标和计划，持之以恒精神，勤奋的努力，系统的思维方式，足够的耐心，要善于运用已有的资源来充实自己，用已有的知识指导自己。
参考文献
1）鲁昌国.黄宏伟,于波.机械制造技术.大连：理工大学出版社，2007.9 2）杨建明.邹军.数控加工工艺与编程.北京：理工大学出版社，2006.7 3）周骥平.林岗.机械制造自动化技术.机械工业出版社，2000.8 4）龚仲华.数控技术.机械工业出版社，2002.3 5）党喜龙.数控加工工艺研究，郑州航天电子技术有限公司，2003.6 6）张丽华.数控机床加工程序编制.北京：机械工业出版社，2003.10 7）吴长德..数控加工对传统加工工艺产生的变革[J].现代制造工程，2002.8）陈洪涛.数控加工工艺与编程[M].北京:高等教育出版社，2006.9）雷宝珍.数控加工工艺与编程(数控专业21世纪高职高专规划教材).中国林业出版社：2003124000，2001-4.10）徐亮，陈科.浅析普通加工工艺与数控加工工艺的教学接轨，合肥工业大学，2004.11）陈奇.对夹方法兰数控加工工艺与传统加工工艺的比较, 华北科技学院学报，2009.12）唐义祥.数控技术发展趋势智能化数控系统，贵州大学职业技术学院，2002.13）徐伟.数控系统发展趋势的研究，广东技术师范学院，2003.14）罗然宾.数控技术和装备发展趋势及对策，梧州技术交流站，2001-4.15）廖国庆.浅谈数控技术的发展。广东省交通高级技工学校，1997.1
致 谢
本论文是在谢老师的指导下完成的。在研究分析的过程中，谢老师给予了耐心的指导，并提供了很多与该课题相关的重要信息，培养了我对事情研究分析的严谨态度和创新精神，很大程度上提高了我分析问题，解决问题的能力，这非常有利于我现在和今后的学习和工作。在此表示衷心的感谢！
四年短暂而又充实的学生生活即将划上句号，带着满囊知识的我们即将踏上人生的另一征程。四年的求知生涯让我结识了许多良师益友，在老师、同学、亲友的大力支持下，我走过了充实而又精彩的四年。在论文即将完成之际，思绪万千，心情澎湃。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给我的指导老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您学识渊博，视野开阔，认真负责，尽心尽力，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，在我实习的时候你对我提出的建议实在太可贵了，您交给了我一种认真、勤于思考的学习态度，你交给我的这些对我以后的学习和工作都将有很大的帮助。您使我接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导，都是您给我耐心的点拨和指导，谢谢你老师！
感谢我的师长、同学、朋友和所有在毕业设计中曾经帮助过我的人，以及在设计中被我引用或参考的文献的作者。
第三篇：数控专业毕业论文
河南农业大学 2010届毕业论文
摘 要
世界制造业转移，中国正在逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国等国家已经进入工业化发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重工业正逐渐向发展中国家转移。我国目前经济发展已经过了发展初期，正处于重化工业发展中期。
未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程
关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床 / 27
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目 录
第一章 数控机床的产生 第二章 数控机床的发展
2.1数控系统的发展 ··············································································· 1 2.2机床的发展趋势 ··············································································· 2
第三章 数控机床的分类
3.1按加工工艺方法分类 ······································································· 4 3.1.1金属切削类数控机床 ························································································ 4 3.1.2特种加工类数控机床 ························································································ 4 3.1.3板材加工类数控机床 ························································································ 4 3.2按控制运动轨迹分类 ······································································· 5 3.1.2点位控制数控机床 ····························································································· 5 3.2.2直线控制数控机床 ·····························································································
53.2.3轮廓控制数控机床 ····························································································· 5
3.3按驱动装置的特点分类 ··································································· 6 3.3.1开环控制数控机床 ····························································································· 6 3.3.2闭环控制数控机床 ····························································································· 7 3.3.3半闭环控制数控机床 ························································································ 7 3.3.4混合控制数控机床 ····························································································· 7 / 27
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第四章 数控车的工艺与工装削
4.1合理选择切削用量 ··········································································· 9 4.2合理选择刀具 ··················································································· 9 4.3合理选择夹具 ··················································································· 10
4.4确定加工路线 ··················································································· 10 4.5 加工路线与加工余量的联系 ·························································· 10 4.6夹具安装要点 ··················································································· 10
第五章 程序首句妙用与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修改刀补值保证尺寸精度 ·············································································· 12
5.2.2半精加工消除丝杆间隙影响保证尺寸精度 ·········································· 12 5.2.3程序编制保证尺寸精度 ··················································································· 12 5.2.4修改程序和刀补控制尺寸 ·············································································· 13 第六章 数控技术
6.1数控机床电气控制系统综述 ··························································· 14 6.2数控机床运动坐标的电气控制 ······················································· 16
结语 致谢 / 27
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参考文献
第一章 数控机床的产生
在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10～100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。
为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。
根据国家标准ＧＢ／Ｔ８１２９－１９９７，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical，缩写ＣＮＣ）。
数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。/ 27
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第二章 数控机床的发展
2.1 数控系统的发展
从１９５２年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控ＰＣ机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称ＮＣ系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称ＣＮＣ系统。
2.2 机床的发展趋势
数控机床总的发展趋势是工序集中、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世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。
目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.5～2秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。
（2）高速、高效、高精度
高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。
（3）方便使用
数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。
1）加工编程方便
手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，/ 27
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投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。
近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。
2）使用方法
数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。/ 27
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第三章 数控机床的分类
3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1．金属切削类数控机床
与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。
在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。
3.1.2．特种加工类数控机床
除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。
3.1.3．板材加工类数控机床
常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。
近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。/ 27
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3.2 按控制运动轨迹分类
3.2.1．点位控制数控机床
位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。
这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。
3.2.2．直线控制数控机床
直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。
直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。
数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。
3.3.3．轮廓控制数控机床
轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点/ 27
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与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。
常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。
现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。
3.3 按驱动装置的特点分类
3.3.1开环控制数控机床
这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。
开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。
3.3.2闭环控制数控机床
接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指/ 27
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令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中A为速度传感器、C为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过A将速度反馈信号送到速度控制电路，通过C将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。
闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。
3.3.3半闭环控制数控机床
半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件A和光电编码盘B可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。
半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。
3.3.4混合控制数控机床
将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式： / 27
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（1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。
（2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中A是速度测量元件（如测速发电机），B是角度测量元件，C是直线位移测量元件。/ 27
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第四章 数控车的工艺与工装削
数控车床加工工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。
4.1.合理选择切削用量
对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。
切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。
进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。/ 27
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(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。/ 27
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不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。
(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例
如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从/ 27
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而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。/ 27
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(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例
如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控/ 27
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多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。
(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各/ 27
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种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例
如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机/ 27
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床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。
(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些/ 27
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不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例
如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置/ 27
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进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。
位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
(1)数据输入装置将指令信息和各种应用数据输入数控系统的必要装置。它可以是穿孔带阅读机(已很少使用)，3.5in软盘驱动器，CNC键盘(一般输入操作)，数控系统配备的硬盘及驱动装置(用于大量数据的存储保护)、磁带机(较少使用)、PC计算机等等。
(2)数控系统数控机床的中枢，它将接到的全部功能指令进行解码、运算，然后有序地发出各种需要的运动指令和各种机床功能的控制指令，直至运动和功能结束。
数控系统都有很完善的自诊断能力，日常使用中更多地是要注意严格按规定操作，而日常的维护则主要是对硬件使用环境的保护和防止系统软件的破坏。
(3)可编程逻辑控制器是机床各项功能的逻辑控制中心。它将来自CNC的各种运动及功能指令进行逻辑排序，使它们能够准确地、协调有序地安全运行；同时将来自机床的各种信息及工作状态传送给CNC，使CNC能及时准确地发出进一步的控制指令，如此实现对整个机床的控制。
当代PLC多集成于数控系统中，这主要是指控制软件的集成化，而PLC硬件则在规模较大的系统中往往采取分布式结构。PLC与CNC的集成是采取软件接口实现的，一般系统都是将二者间各种通信信息分别指定其固定的存放地址，由系统对所有地址的信息状态进行实时监控，根据各接口信号的现时状态加以分析判断，据此作出进一步的控制命令，完成对运动或功能的控制。
不同厂商的PLC有不同的PLC语言和不同的语言表达形式，因此，力求熟悉某一机床PLC程序的前提是先熟悉该机床的PLC语言。
(4)主轴驱动系统接受来自CNC的驱动指令，经速度与转矩(功率)调节输出驱动信号驱动主电动机转动，同时接受速度反馈实施速度闭环控制。它还通过PLC将主轴的各种现实工作状态通告CNC用以完成对主轴的各项功能控制。
主轴驱动系统自身有许多参数设定，这些参数直接影响主轴的转动特性，其中有些不可丢失或改变的，例如指示电动机规格的参数等，有些是可根据运行状态加以调改的，例 / 27
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如零漂等。通常CNC中也设有主轴相关的机床数据，并且与主轴驱动系统的参数作用相同，因此要注意二者取一，切勿冲突。
(5)进给伺服系统接受来自CNC对每个运动坐标轴分别提供的速度指令，经速度与电流(转矩)调节输出驱动信号驱动伺服电机转动，实现机床坐标轴运动，同时接受速度反馈信号实施速度闭环控制。它也通过PLC与CNC通信，通报现时工作状态并接受CNC的控制。
进给伺服系统速度调节器的正确调节是最重要的，应该在位置开环的条件下作最佳化调节，既不过冲又要保持一定的硬特性。它受机床坐标轴机械特性的制约，一旦导轨和机械传动链 的状态发生变化，就需重调速度环调节器。
(6)电器硬件电路随着PLC功能的不断强大，电器硬件电路主要任务是电源的生成与控制电路、隔离继电器部分及各类执行电器(继电器、接触器)，很少还有继电器逻辑电路的存在。但是一些进口机床柜中还有使用自含一定逻辑控制的专用组合型继电器的情况，一旦这类元件出现故障，除了更换之外，还可以将其去除而由PLC逻辑取而代之，但是这不仅需要对该专用电器的工作原理有清楚的了解，还要对机床的PLC语言与程序深入掌握才行。
(7)机床(电器部分)包括所有的电动机、电磁阀、制动器、各种开关等。它们是实现机床
各种动作的执行者和机床各种现实状态的报告员。
这里可能的主要故障多数属于电器件自身的损坏和连接电线、电缆的脱开或断裂。
(8)速度测量通常由集装于主轴和进给电动机中的测速机来完成。它将电动机实际转速匹配成电压值送回伺服驱动系统作为速度反馈信号，与指令速度电压值相比较，从而实现速度的精确控制。
这里应注意测速反馈电压的匹配联接，并且不要拆卸测速机。由此引起的速度失控多是由于测速反馈线接反或者断线所致。
(9)位置测量较早期的机床使用直线或圆形同步感应器或者旋转变压器，而现代机床多采
用光栅尺和数字脉冲编码器作为位置测量元件。它们对机床坐标轴在运行中的实际位置进行直接或间接的测量，将测量值反馈到CNC并与指令位移相比较直至坐标轴到达指令位置，从而实现对位置的精确控制。/ 27
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位置环可能出现的故障多为硬件故障，例如位置测量元件受到污染，导线连接故障等。
(10)外部设备一般指PC计算机、打印机等输出设备，多数不属于机床的基本配置。使用中的主要问题与输入装置一样，是匹配问题。
6.2.数控机床运动坐标的电气控制
数控机床一个运动坐标的电气控制由电流(转矩)控制环、速度控制环和位置控制环串联组成。
(1)电流环是为伺服电机提供转矩的电路。一般情况下它与电动机的匹配调节已由制造者作好了或者指定了相应的匹配参数，其反馈信号也在伺服系统内联接完成，因此不需接线与调整。
(2)速度环是控制电动机转速亦即坐标轴运行速度的电路。速度调节器是比例积分(PI)调节器，其P、I调整值完全取决于所驱动坐标轴的负载大小和机械传动系统(导轨、传动机构)的传动刚度与传动间隙等机械特性，一旦这些特性发生明显变化时，首先需要对机械传动系统进行修复工作，然后重新调整速度环PI调节器。
速度环的最佳调节是在位置环开环的条件下才能完成的，这对于水平运动的坐标轴和转动坐标轴较容易进行，而对于垂向运动坐标轴则位置开环时会自动下落而发生危险，可以采取先摘下电动机空载调整，然后再装好电动机与位置环一起调整或者直接带位置环一起调整，这时需要有一定的经验和细心。速度环的反馈环节见前面“速度测量”一节。
(3)位置环是控制各坐标轴按指令位置精确定位的控制环节。位置环将最终影响坐标轴的位置精度及工作精度。这其中有两方面的工作：
一是位置测量元件的精度与CNC系统脉冲当量的匹配问题。测量元件单位移动距离发出的脉
冲数目经过外部倍频电路和/或CNC内部倍频系数的倍频后要与数控系统规定的分辨率相符。例如位置测量元件10脉冲/mm，数控系统分辨率即脉冲当量为0.001mm，则测量元件送出的脉冲必须经过100倍频方可匹配。
二是位置环增益系数Kv值的正确设定与调节。通常Kv值是作为机床数据设置的，数控系统中对各个坐标轴分别指定了Kv值的设置地址和数值单位。在速度环最佳化调节后Kv值的设定则成为反映机床性能好坏、影响最终精度的重要因素。Kv值是机床运/ 27
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动坐标自身性能优劣的直接表现而并非可以任意放大。关于Kv值的设置要注意两个问题，首先要满足下列公式： Kv=v/Δ
式中v——坐标运行速度，m/min Δ——跟踪误差，mm
注意，不同的数控系统采用的单位可能不同，设置时要注意数控系统规定的单位。例如，坐标运行速度的单位是m/min，则Kv值单位为m/(mm·min)，若v的单位为mm/s，则Kv的单位应为mm/(mm·s)。
其次要满足各联动坐标轴的Kv值必须相同，以保证合成运动时的精度。通常是以Kv值最低的坐标轴为准。
位置反馈(参见上节“位置测量”)有三种情况：一种是没有位置测量元件，为位置开环控制即无位置反馈，步进电机驱动一般即为开环；一种是半闭环控制，即位置测量元件不在坐标轴最终运动部件上，也就是说还有部分传动环节在位置闭环控制之外，这种情况要求环外传动部分应有相当的传动刚度和传动精度，加入反向间隙补偿和螺距误差补偿之后，可以得到很高的位置控制精度；第三种是全闭环控制，即位置测量元件安装在坐标轴的最终运动部件上，理论上这种控制的位置精度情况最好，但是它对整个机械传动系统的要求更高而不是低，如若不然，则会严重影响两坐标的动态精度，而使得机床只能在降低速度环和位置精度的情况下工作。影响全闭环控制精度的另一个重要问题是测量元件的精确安装问题，千万不可轻视。
(4)前馈控制与反馈相反，它是将指令值取出部分预加到后面的调节电路，其主要作用是减小跟踪误差以提高动态响应特性从而提高位置控制精度。因为多数机床没有设此功能，故本文不详述，只是要注意，前馈的加入必须是在上述三个控制环均最佳调试完毕后方可进行。/ 27
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结
语
制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本文在对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。
我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗！/ 27
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致
谢
时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。
三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。
还要感谢我的父母，给予我生命并竭尽全力给予了我接受教育的机会，养育之恩没齿难忘； 他们不仅培养了我对中国传统文化的浓厚的兴趣，让我在漫长的人生旅途中使心灵有了虔敬的归依，而且也为我能够顺利的完成毕业论文提供了巨大的支持与帮助。在未来的日子里，我会更加努力的学习和工作，不辜负父母对我的殷殷期望！我一定会好好孝敬和报答他们！，还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！/ 27
河南农业大学 2010届毕业论文 / 27
第四篇：数控专业毕业论文
1.选题目的和意义
1.数控螺杆转子磨床主要用于异型螺杆转子的精密加工，而异型螺杆转子普遍运用于矿山、化工、动力、冶金、建造、机械、制冷和轻工等行业的机械装备中，这些整机齿面外形各异，精度请求高，加工难度也比拟大，是典范通用机械，其中以螺杆压缩机、冷冻机、工业泵螺杆转子精度要求最高、最具代表性。螺杆转子市场需要量很大，但其要害的制造设备始终只有国外多少家公司可能供给，我国还完整依附入口，因而这些制造设备在中国市场的售价不菲，基础都在千万以上。SK7032系列数控螺杆转子磨床恰是打破了这个局面，在精度、机能和稳固性上均到达国外同类机床的进步程度，弥补了海内空缺，可替换国外进口机床。
因为精密螺杆转子零件设计与制造水平所限，20世纪60年代以前，高精度螺杆转子类加工设备自发现以来发展异样迟缓。我国的相干设备及精密螺杆转子的生产，起步于上世纪60年代中期，从仿造走向独破自主开发、阅历了35年左右的蹒跚步调。上世纪80年代当前，引进了局部国外先进的螺杆加工、检测设备以及盘算机软、硬件，大大提高了我国螺杆转子的制造水平，但重要仍是采用铣削加工工艺，精加工刀具全体依赖进口。
转子的齿面是复杂的三维曲面，因为螺杆转子齿数少，螺旋升角大，采取铣削加工计算复杂，刀具制造要求高，加工精度低。而铣削后精密磨削的加工方式，下降了粗加工对设备及大刀具要求，能有效地进步螺杆转子的加工精度，进而提高其终端产品压缩机、工业泵、冷冻机的性能跟工作效力，使其产品更节能、更环保，发生良好的社会效益。
SK7032数控螺杆转子磨床总设计师周斌向笔者先容：“螺杆转子的型线很复杂，这款机床技术难度十分大，设计难点和自主立异亮点主要是紧缩机转子成型磨削基理的实践及试验研讨；庞杂空间曲面的修整及修整误差的主动弥补技巧；系列高精度数控螺杆转子磨床的开发与制造。螺杆转子以前主要靠铣削加工，精度和名义品质都达不到要求，特殊是对精细的来说还必需磨，而这款机床实现了强力磨削，从国外的教训来看，能够做到磨比铣还快，很适用。” 2．国内外研究现状及其发展趋势 2.1课题来源：指导老师给定
2.2基于PLC的二维分拣机器人控制系统设计系统及其发展
1、国内外数控抛磨机技术的发展：
目前国外数控抛磨机系统技术发展的总体趋势如下：新一代数控系统向OG化和开放式体系结构方向发展“ ”驱动装置向交流数字化方向发展“ 增强通信功能向网络化发展” 数控系统在控制性能上向智能化发展“。在现代制造系统中数控技术是关键技术它集微电子计算机&信息处理&自动检测&自动控制等高新技术于一体具有高精度&高效率&柔性自动化等特点对制造业实现柔性自动化&集成化智能化起着举足轻重的作用” 当今世界各国制造业广泛采用数控技术以提高制造能力和水平%提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力“ 工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资%不仅大力发展自己的数控技术及其产业而且在)高精尖* 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策” 因此大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展%提高综合国力和国家地位的重要途径“数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术%其技术范围覆盖很多领域+!机械制造技术,”信息处理&加工传输技术,自动控制技术伺服驱动技术,传感器技术,-软件技术等“。从目前 世界上数控技术发展的趋势来看%其主要研究热点有以下几个方面： 1 高速(高精度化)高速切削加工不仅可以提高生产效率而且可以改善加工质量%所以自20 世纪90 年代初以来便成为机床技术重要的发展方向” 各国相继推出了许多主轴能化的人机界面等,还有智能诊智能监控方面的内容方便系统的诊断及维修等“日本‘株式会社的日本工厂是世界上为数
不多的智能管理的代表” 整个工厂实行计算机网络智能化管理“ 智能生产中心通过机床的数控系生产线上的网络管理立体仓库的计算机进行管理”智能生产中心由辅助制造编程系统智能化日程管理系统&智能化工具管理系统智能化监控系统组成“ 马扎克公司在中国的企业生产现场的数控机床用以太网并与智能生产中心相连” 在此基础上再借助以太网与企业上层的等系统联接实现整个企业的信息集成%建立了智能网络化工厂“。为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题目前许多国家对开放式数控系统进行研究如美国的欧共体的日本的P中国的等” 数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路“ 所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上面向机床厂家和最终用户通过改变&增加或剪裁结构对象’ 数控功能(形成系列化” 并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中快速实现不同品种不同档次的开放式数控系统形成具有鲜明个性的名牌产品“ 目前开放式数控系统的体系结构规范和通信规范和配置规范和运行平台和数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究的核心”。2环保化
随着人们环境保护意识的加强对环保的要求越来越高“ 不仅要求在机床制造过程中不产生对环境的污染也要求在机床的使用过程中不产生二次污染”在这种形势下装备制造领域对机床提出了无冷却液和无润滑液和无气味的环保要求机床的排屑和除尘等装的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临“我国在2000 年也开始进行中国的P数控系统的规范框架的研究和制定”的出现可能是数控技术领域的一次革命对于数控技术的发展乃至整个制造业将产生深远的影响“ 首先提出一种崭新的制造理念%传统的制造理念中加工程序都集中在单个计算机上” 而在新标准下程序可以分散在互联网上这正是数控技术开放式 网络化发展的方向“ 其次数控系统还可大大减少加工图纸，约加工程序编制时间和加工时间’ 约50%。
3对我国数控技术和产业化发展的战略思考我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步)空芯*” 我们以资源&环境&市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际)加工中心*和)组装中心*%而非掌握核心技术的制造中心的地
位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程“我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看%因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定”。3.研究的主要内容：
（3.1基于PLC的二维分拣机器人控制系统组成及对远程控制系统的要求 根据需要PLC控制系统需要一个PLC、两个控制模块（分别控制X轴和Z轴）、两个驱动器（与交流电动机相连实现PLC的控制）、交流电动机。
远程控制需要一个摄像头（检测传送带上较大垃圾）、一个远程控制室（工作人员利用操作模板对垃圾进行抓取）！在远程控制中需要知道垃圾传送带的速度！
3.2控制系统的组成、功能及工作原理
本控制系统主要由计算机控制系统、检测装置、液压控制系统组成。3.2.1 计算机控制系统
计算机控制系统以上位PC机和下位PLC为核心，采用模块化设计，可根据系统不同的控制要求进行调整，具有良好的可扩展性。上位PC机选用高性能工业控制计算机，在上位PC机上安装世纪星组态软件。下位PLC选用三菱FX2N-32MR PLC及两块FX2N-10GP模块。上位PC机和PLC通信通过串行通信（RS-485）方式实现。（1）PLC逻辑控制
PLC逻辑控制主要是控制机械手的水平伸出、定位、下降、抓取、上升、收回、定位、松手、复位等一系列的动作控制。（2）机械手伸出及抓取速度控制
根据垃圾传送带的传输速度确定机械手伸出及抓取速度，再编入PLC中，使得工作人员只需按下控制键就可以完成垃圾的抓取！
3.2.2 检测装置
在相应的位置上安装一个摄像头，用来检测较大垃圾，检测到的信息传送到监控室里，操作人员就可以按下按钮进行物料的抓取了！
3.2.3 液压控制系统 液压控制部分是对开关量进行检测和控制。
开关量的控制主要是在系统工作中，通过的PLC的输出触点来控制电磁阀。电机驱动定量油泵，比例溢流阀在系统中限定最大抓紧力，只要远程调节输入到比例溢流阀的电压即可改变液压系统输出压力的大小。油泵输出的油液进入液压系统后，通过压力变送器实时地反馈系统的压力，并与设定值进行比较，发出相应的动作和命令。液压系统输出的流量进入机械手下腔，使油缸输出一定的力，改变进入油缸的流量，即可使机械手放松。
3.2.4远程监控装置
工作人员通过检测装置传送过来的数据，然后对操作面板进行操作，已达到远程控制的目的！操作面板如图
3.2.5电动机的选择 三相异步电动机
4.研究方案
4.1 上位机组态软件工程的组建
1）工程项目系统分析 2）设计用户操作画面 3）编写控制程序 4）完善菜单按钮功能 5）编写用户程序调试工程 6）连接设备驱动程序 7）整体连续调试测试 4.2 下位机PLC程序的设计
1）根据实际的控制需要选择PLC及其配套模块，配置硬件系统。2）根据工艺要求和控制要求，设计梯形图。
3）把梯形图写入PLC，反复调试直至程序符合控制要求。4.3技术关键、试验条件及存在的问题 4.3.1技术关键
4.3.1 机械手速度的控制
考虑到摄像头和机械手抓取的位置不在同一位置上，所以必须给定传送带的传送速度，根据传送速度和工作人员的操作时间，准确的计算出机械手伸出速度、下降速度以及抓取时间！4.3.2试验条件及存在的问题
实验方案如下：
1)对下位机PLC程序进行反复的调试实验； 2)在工大液压所进行反复的整体调试实验； 4.4 监控系统的现场调试
预期达到的目的：
机械手可以准确的抓取出较大的垃圾。
结 论
通过这次科研训练，我设计的二维分拣机械手可采用PLC 进行控制，能准确并且大批量地分拣垃圾，可显著提高劳动生产率。其设计采用标准化、模块化的组装，具有系统布局灵活，维护、检修方便等特点，受场地原因影响不大。同时，只要根据不同的分拣对象，对本系统稍加修改即可实现求。
本系统采用的可编程控制器，只要结合不同的传感器，比如根据废品的尺寸的大小及其质量等选择相应的传感器，就可对不同的垃圾进行分拣，具有广泛的应用前景。同时也是值的开发的产品系统！
参 考 文 献
[1] 任德谦
螺杆加工抛磨机
上海电工机械厂;1984年
[2] 边永梅
多轴叶片数控抛磨机的静、动态力学性能研究
安徽理工大学 [3] 许雄超 基于陶瓷抛光机抛磨运动建模及试验研究
华南理工大学机械工程学院 [4] 袁慧
半自动磨抛机磨削运动转迹和结构设计研究
广东工业大学 [5] 宋金山
连续磨抛机运行速度探讨
武汉工业大学陶瓷所;[6] 谢中生
国内外硅片磨抛设备发展述评
电子工业部第四十五研究所;[7] 张启楠
连续磨抛机安装精度对板材加工质量的影响
福建省机械科学研究院 [8] 杨旭
新型叶片混联抛磨机床及其关键技术研究 吉林大学
[9] 陈哲
全自动钻石磨抛机的下、上料及其夹具转换机构
温州瓯越专利代理有限公司 [10] 张岳恩
一种钻石磨抛机的磨抛机构 温州瓯越专利代理有限
第五篇：数控专业毕业论文
XXXX大学高职学院毕业论文
题目：数控车零件工艺设计及NC编程
姓 名： 曾梓夏 系 别： 机电工程系 专 业： 数控技术 班 级： 11级 02班 指导教师： 祈敬辉
2014年 5 月20日
一、摘要„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1
二、引言·数控概述„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
（一）数控机床简介„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
（二）数控机床的特点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
（三）数控机床的组成„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2
（四）数控技术发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3
三、数控加工工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
（一）数控加工工艺概念„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
（二）数控加工工艺内容„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
（三）工序与工布的划分„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4
四、数控NC程序编制„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
（一）数控编程的基本概念 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5
（二）数控编程步骤
„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6
（三）数控车床程序的编制 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7
五、数控刀具的选用 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
（一）数控机床的刀具特点 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
（二）刀具材料„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8
（三）数控刀具的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
（四）切屑用量的选择 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9
六、夹具选择和装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
（一）夹具的分类„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
（二）工件在数控车床上的装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
七、零件加工编程实例„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
（一）零件的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11
（二）确定加工路线„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
（三）制定加工方案„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
（四）选择刀具及对刀„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
（五）确定工件坐标系、对刀点和换刀点„„„„„„„„„„„„„„„„„„„12
八、结论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14
数控车零件工艺设计及NC编程
摘要：
数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。
数控车床种类较多，但主体结构都是由：车床主体、数控装置、伺服系统三大部分组成。
NC编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。
数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。
机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。
关键词：数控，车床，编程，加工
.一、引言
数控技术是先进制造技术的基础，它是综合应用了计算机、自动控制、电气传动、自动检测、精密机械制造和管理信息等技术而发展起来的高新科技。作为数控加工的主体设备，数控机床是典型的机电一体化产品。数控机床代表一个民族制造工业现代化的水平，随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。
本文主要讨论数控车床的零件加工工艺以及程序编制，主要以FANUC数控系统为例，结合典型零件对数控车零件进行讲解。主要内容有关于数控车床的编程方法、编程的注意事项、加工工艺分析、刀具的选用、刀位轨迹计算
二、数控概述
（一）数控机床简介
数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
数控机床种类繁多，由数控系统通过伺服驱动系统去控制各运动部件的动作，主要用于轴类和盘类回转体零件的多工序加工，具有高精度、高效率、高柔性化等综合特点，适合中小批量形状复杂零件的多品种、多规格生产。
（二）数控机床特点
数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点：
1、加工精度高，具有稳定的加工质量；
2、可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；
3、加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；
4、机床本身的精度高、刚性大,可选择有利的加工用量，生产率高（一般为普通机床的3~5倍）；
5、机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；
6、对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高。
（三）数控机床的组成
数控机床一般由下列几个部分组成：
1、主机，他是数控机床的主题，包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。
数控机床
2、数控装置，是数控机床的核心，包括硬件（印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等）以及相应的软件，用于输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。
3、驱动装置，他是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给联动时，可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。
4、辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。
5、编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
（四）数控机床发展趋势
高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势，近几年来，在实用化和产业化等方面取得可喜成绩。主要表现在以下方面。
1、机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟，包括铣-车复合、车铣复合、车-镗-钻-齿轮加工等复合，车磨复合，成形复合加工、特种复合加工等，复合加工的精度和效率大大提高。“一台机床就是一个加工厂”、“一次装卡，完全加工”等理念正在被更多人接受，复合加工机床发展正呈现多样化的态势。
2、智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。如：自动调整干涉防碰撞功能、断电后工件自动退出安全区断电保护功能、加工零件检测和自动补偿学习功能、高精度加工零件智能化参数选用功能、加工过程自动消除机床震动等功能进入了实用化阶段，智能化提升了机床的功能和品质。
3、机器人使柔性化组合效率更高机器人与主机的柔性化组合得到广泛应用，使得柔性线更加灵活、功能进一步扩展、柔性线进一步缩短、效率更高。机器人与加工中心、车铣复合机床、磨床、齿轮加工机床、工具磨床、电加工机床、锯床、冲压机床、激光加工机床、水切割机床等组成多种形式的柔性单元和柔性生产线已经开始应用。
4、精密加工技术有了新进展数控金切机床的加工精度已从原来的丝级（0.01mm）提升到目前的微米级（0.001mm），有些品种已达到0.05μm左右。超精密数控机床的微细切削和磨削加工，精度可稳定达到0.05μm左右，形状精度可达0.01μm左右。采
用光、电、化学等能源的特种加工精度可达到纳米级（0.001μm）。通过机床结构设计优化、机床零部件的超精加工和精密装配、采用高精度的全闭环控制及温度、振动等动态误差补偿技术，提高机床加工的几何精度，降低形位误差、表面粗糙度等，从而进入亚微米、纳米级超精加工时代。
5、功能部件性能不断提高功能部件不断向高速度、高精度、大功率和智能化方向发展，并取得成熟的应用。全数字交流伺服电机和驱动装置，高技术含量的电主轴、力矩电机、直线电机，高性能的直线滚动组件，高精度主轴单元等功能部件推广应用，极大的提高数控机床的技术水平。
三、数控加工工艺分析
（一）数控加工工艺概念
数控加工工艺是采用数控机床加工零件时所运用各种方法和技术手段的总和，应用于整个数控加工工艺过程中。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的经验总结。
数控加工工艺过程，是利用切削工具在数控机床上直接改变加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等，使其成为成品或半成品的过程。
（二）数控加工工艺内容
1、选择并确定进行数控加工的内容。
2、对零件图样进行数控加工工艺分析。
3、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定。
4、数控加工工艺方案的制定。
5、工步、进给路线的确定。
6、选择数控机床的类型。
7、刀具、夹具、量具的选择和设计。
8、切削参数的确定。
9、加工程序的编写、校验与修改。
10、首件试切加工与现场问题处理。
（三）工序与工布的划分
工序的划分：在数控机床上加工零件，工序可以比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据图样，考虑是否可以在一台机床上完成整个零件的加工工作。若不能，则应决定其中那一部分在数控机床上加工，那一部分在其他机床上完
成。一般工序划分有以下几种方式：
1、按零件装卡定位方式划分工序
由于每个零件结构形状不同，各加工表面的技术要求也有所不同，故加工时，其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位；加工内形时又以外形定位。因而可根据定位方式的不同来划分工序。
2、按粗、精加工划分工序
根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通常在一次安装中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。
3、按所用刀具划分工序
为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。
工步的划分：主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。
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开进行。
2、对于既有铣面又有镗孔的零件，可先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少由变形引起的对孔的精度的影响。
3、按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工生产率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。
四、数控编程方法
（一）数控编程的基本概念
编程就是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧、松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控机床程序编制过程主要包括：分析零件图纸、工艺处理、数学处理、编写零件程序、程序校验。
（二）数控编程步骤
数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。
1、分析零件图样和工艺处理
根据图样对零件的几何形状尺寸，技术要求进行分析，明确加工的内容及要求，决定加工方案、确定加工顺序、设计夹具、选择刀具、确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。同时还应发挥数控系统的功能和数控机床本身的能力，正确选择对刀点，切入方式，尽量减少诸如换刀、转位等辅助时间。
2、数学处理
编程前，根据零件的几何特征，先建立一个工件坐标系，根据零件图纸的要求，制定加工路线，在建立的工件坐标系上，首先计算出刀具的运动轨迹。对于形状比较简单的零件（如直线和圆弧组成的零件），只需计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。
3、编写零件程序清单
加工路线和工艺参数确定以后，根据数控系统规定的指定代码及程序段格式，编写零件程序清单。
4、程序输入
5、程序校验与首件试切
如图1所示，编程工作主要包括：
图1 数控程序编制的内容及步骤
（三）数控车床程序的编制
数控车削加工包括内外圆柱面的车削加工、端面车削加工、钻孔加工、螺纹加工、复杂外形轮廓回转面的车削加工等。
1、F功能：
F功能指令用于控制切削进给量。在程序中，有两种使用方法：F后面的数字表示的是主轴每转进给量，单位为mm/r；F后面的数字表示的是每分钟进给量，单位为 mm/min。
2、S功能：
S后面的数字表示主轴转速，单位为r/min。S后面的数字表示的是最高转速：r/min。S后面的数字表示的是恒定的线速度：m/min。
3、T功能：
T功能指令用于选择加工所用刀具。T后面通常有两位数表示所选择的刀具号码。但也有T后面用四位数字，前两位是刀具号，后两位是刀具长度补偿号，又是刀尖圆弧半径补偿号。
4、M功能：
M00：程序暂停，可用NC启动命令（CYCLE START）使程序继续运行； M01：计划暂停，与M00作用相似，但M01可以用机床“任选停止按钮”选择是否有效；
M03：主轴顺时针旋转； M04：主轴逆时针旋转； M05：主轴旋转停止； M08：冷却液开； M09：冷却液关；
M30：程序停止，程序复位到起始位置。例如一些常用的编程代码：
G90 绝对值输入； G31 等导程螺纹切削 G91 相对值输入； G32 跳步功能 G00 快速点定位； M02、M03 程序结束 G01 直线插补； M00 程序停机
G02、G03 顺圆和逆圆插补； M01 选择停机
G28 自动返回参考点； M98 调用子程序 G04 暂停； M99 子程序结束
五、数控刀具的选用
（一）数控机床的刀具特点
数控加工对刀具的要求不仅精度高、强度大、刚度好、寿命长。而且要求尺寸稳定、安装调整方便。切削刀具由传统的机械工具实现了向高科技产品的飞跃，刀具的切削性能有显著的提高。切削技术由传统的切削工艺向创新制造工艺的飞跃，大大提高了切削加工的效率。刀具工业由脱离使用、脱离用户的低级阶段向面向用户、面向使用的高级阶段的飞跃，成为用户可利用的专业化的社会资源和合作伙伴。切削刀具从低值易耗品过渡到全面进入“三高一专（高效率、高精度、高可靠性和专用化）”的数控刀具时代，实现了向高科技产品的飞跃。成为现代数控加工技术的关键技术。与现代科学的发展紧密相连，是应用材料科学、制造科学、信息科学等领域的高科技成果的结晶。
（二）刀具材料
数控车床使用的刀具材料一般为高速钢、硬质合金、涂层硬质合金和陶瓷。在数控切削加工时，数控刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上承受很大的压力和摩擦，数控刀具在高温下进行切削的同时，还承受切削力、冲击和振动，因此数控刀具材料应满足以下基本条件：
1、硬度
刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度应在62HRC以上，并要求保持较高的高温硬度。
2、耐磨性
耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，它是刀具材料力学性能、组织结构和化学性能的综合反映。
3、强度和韧性
一种好的刀具材料，应根据它的使用要求，兼顾硬度和耐磨性两方面的性能，有所侧重。满足高切削力、冲击和振动的条件。
4、耐热性
数控刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化能力。
5、导热性和膨胀系数
在其他条件相同的情况下，刀具材料的热导率越大，则由刀具传出的热量越多，有利于降低切削温度和提高刀具使用寿命。线膨胀系数小，则可减少刀具的热变形。
6、工艺性
为了便于制造，要求数控刀具材料有较好的可加工性，包括锻、轧、焊、切削加工和可耐磨性、热处理特性。材料的高温特性对热轧刀具十分重要。
（三）数控刀具的选择
1、刀片形状的选择：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。
2、一般外圆车削常用80°凸三角形、四方形和80°菱形刀片；仿形加工用55°、35 °菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小的刀片。
3、前角的作用。大负前角用于：切削硬材料；需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件。大正前角用于：切削软质材料易切削材料被加工材料及机床刚性差时。
4、后角的作用：小后角用于：切削硬材料；需切削刃强度高时。大后角用于：切削软材料；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；切削细而长的工件；机床刚性差时。小主偏角用于：工件硬度高，切削温度大时；大直径零件的粗加工；机床刚性高时。
6、副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦的功能。一般为5°～15°。
7、刃倾角是前刀面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为3°～5°。
（四）切屑用量的选择
数控加工时对同一加工过程选用不同的切削用量，会产生不同的切削效果。合理的切削用量应能保证工件的质量要求（如加工精度和表面粗糙度），在切削系统强度、刚性允许的条件下充分利用机床功率，最大限度地发挥刀具的切削性能，并保证刀具具有一定的使用寿命。
1、粗车时切削用量的选择：
粗车时一般以提高效率为主，兼顾经济性和加工成本。提高切削速度、加大进给量和切削深度都能提高生产率。其中切削速度对刀具寿命的影响最大，切削深度对刀具寿命的影响最小，所以考虑粗加工切削用量时首先应选择一个尽可能大的切削深度，以减少进给次数，其次选择较大的进给速度，最后在刀具使用寿命和机床功率允许的条件下选择一个合理的切削速度。
2、精车、半精车时切削用量的选择：
精车和半精车的切削深度是根据零件加工精度和表面粗糙度要求及粗车后留下的加工余量决定的，一般情况是一次去除余量。当零件精度要求较高时，通常留 0.2 ~ 0.4 mm（直径值）的精车余量。精车和半精车的切削深度较小，产生的切削力也较小，所以可在保证表面粗糙度的情况下适当加大进给量。
六、夹具选择和装夹
（一）夹具的分类：
机床夹具的种类很多，按使用机床类型分类，可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具和自夹紧夹具等。按专门化程度可分为以下几种类型的夹具：
通用夹具是指已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具。如三爪卡盘、四爪卡盘、平口虎钳和万能分度头等。这类夹具主要用于单件小批生产。
专用夹具是指专为某一工件的某一加工工序而设计制造的夹具。结构紧凑，操作方便，主要用于固定产品的大量生产。
组合夹具是指按一定的工艺要求，由一套预先制造好的通用标准元件和部件组装而成的夹具。使用完毕后，可方便地拆散成元件或部件，待需要时重新组合成其他加工过程的夹具。适用于数控加工、新产品的试制和中、小批量的生产。
可调夹具包括通用可调夹具和成组夹具，它们都是通过调整或更换少量元件就能加工一定范围内的工件，兼有通用夹具和专用夹具的优点。通用可调夹具适用范围较宽，加工对象并不十分明确；成组夹具是根据成组工艺要求，针对一组形状及尺寸相似、加工工艺相近的工件加工而设计的，其加工对象和范围很明确，又称为专用可调夹具。
数控机床夹具常用通用可调夹具、组合夹具。
（二）工件在数控车床上的装夹：
1、常用装夹方式：三爪自定心卡盘装夹；两顶尖之间装夹；卡盘和顶尖装夹；双三爪定心卡盘装夹。
2、采用找正的方法：找正装夹时必须将工件的加工表面回转轴线（同时也是工件坐标系Z轴）找正到与车床主轴回转中心重合。一般为打表找正。通过调整卡爪，使工件坐标系Z轴与车床主轴的回转中心重合。
3、薄壁零件的装夹：薄壁零件容易变形，普通三爪卡盘受力点少，采用开缝套筒
或扇形软卡爪，可使工件均匀受力，减小变形。也可以改变夹紧力的作用点，采用轴向夹紧的方式。
七、零件加工编程实例
（一）零件的工艺分析
图2零件
1、分析零件图样：
如图2所示,该零件包括有圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及双线螺纹等表面；其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求；球面SΦ50mm的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。
该零件材料为45#钢，可以用Φ60mm棒料，无热处理和硬度要求。
2、选定设备：
根据被加工零件的外形和材料等条件，选定数控车床；其数控系统为FNAUC。
3、确定零件的定位基准和装夹方式：
定位基准：确定坯件轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。
装夹方式：左端采用三爪自定心卡盘夹紧、右端采用活动顶尖支顶的装夹方式。
4、确定切削用量
（1）背吃刀量：粗车时，确定其背吃刀量为3mm左右；精车时为0.25mm。（2）主轴转速：
车直线和圆弧轮廓时的主轴转速。参考表1并根据实践经验确定其切削速度为90m/min；粗车时确定主轴转速为500r/min，精车时确定主轴转速为800 r/min。编程中还可以对直线、圆弧采用不同的主轴转速。
车螺纹时的主轴转速。主轴转速定为320 r/min。
（3）进给速度：粗车时，按式时，按式υf=nf可选择υf1=200mm /min；精车时，兼顾到圆弧插补运行，故选择其υf2=60mm /min左右；短距离空行程的υf3=300mm /min。
（二）确定加工路线
按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则，确定加工路线。加工路线自右向左加工，先用1号刀用G70粗加工出零件外轮廓，具体路线为先倒角（2×45°）→切削螺纹实际外径Φ29.6→切削Φ26→切削Φ36→切削圆弧部分→切削Φ34→切削锥度部分→切削Φ56,最后切削螺纹。
（三）制定加工方案
1、用1号刀粗车外形，留1.0mm（直径量）的半精车余量。
2、用2号刀车螺纹。
螺纹大径d1=d-0.1P=30-0.1*1.5=29.85mm 螺纹小径d2= d1-1.3P=29.85-1.3*1.5=27.9mm
3、用2号刀精车全部外形。
（四）选择刀具及对刀
1、粗、精车用刀具：
（1）硬质合金90°外圆车刀，副偏角以为60°，断屑性能应较好。
（2）硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖角取为59°30′，刀尖圆弧半径取为0.2mm。
2、对刀
（1）将粗车用90°外圆车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的1号刀位上，并定为1号刀。
（2）将精车外形（含外螺纹）用60°外螺纹车刀安装在绝对刀号自动转位刀架的2号刀位上，并定为2号刀。
（3）在对刀过程中，同时测定出2号刀相对于1号刀的刀位偏差。
（五）确定工件坐标系、对刀点和换刀点
1、加工坐标系如图3所示：O为坐标原
图3坐标点示意图
2、确定对刀点及换刀点位置：
（1）确定对刀点：确定对刀点距离车床主轴轴线30 mm，距离坯件右端端面140 mm；其对刀点在正X和正Z方向并处于消除机械间隙状态。
（2）确定换刀点：为使其各车刀在换刀过程中不致碰撞到尾座上的顶尖，故确定换刀点距离车床主轴轴线60mm，即在正X方向距离对刀点30mm，距离坯件右端端面0 mm，即在Z方向与对刀点一致。
八、结论
通过这次毕业设计，使我对大学三年所学的知识有了一次全面的综合运用，例如：数控编程、工艺分析，这些对今后毕业工作发展都有很大的帮助。数控技术是未来制造业不可缺少的一部分，将在经济发展与社会进步的今天发挥重要作用，作为跨世纪的新一代，我们有理由相信，我国机械制造业会更加辉煌,祖国的明天也会更加美好。
参考文献
书籍：（1）张超英等,数控机床加工工艺、编程及操作实训,北京；高等教育出版社，2003，9（2）王洪主编，数控加工程序编制，北京；机械工业出版社，2003.6（3）古文生主编，数控机床及应用，北京；电子工业出版社，2002.3（4）董兆伟主编，数控机床编程技术，北京；机械工业出版社，2009.9
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