数控技术论文数控编程论文：数控后置开发技术研究

第一篇：数控技术论文数控编程论文：数控后置开发技术研究

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摘要:基于多年从事数控编程后置处理软件技术研究基础和通用后置软件应用开发经验,结合数控后置处理技术应用需求和具体的后置软件和逆向转换软件的开发实践,阐述了基于常规CAM软件的数控编程代码处理技术和后置处理软件开发技巧。

关键词:后置处理 逆向转换 数控代码

一、前言

随着国内制造业生产水平的不断提高,数控机床在制造部门的使用越来越普及,这就促进了数控加工技术的不断进步。作为数控编程技术的一种重要技术领域,数控编程后置处理技术一直起着重要的作用,并且和CAM软件一起决定着整体数控编程自动化水平和先进数控机床的使用效率。

我公司自九十年代以来,在装备制造数字化建设方面快速发展,数控设备的规模和普及率有明显的提高。先后引进了Fidia、forest-liné、zimmerman、pama、jobs、Mikron、DMG、SIP、M-torres等国际知名机床厂家的数控设备,既有简单的三座标数控铣床,又有复杂的五座标摆头类龙门铣床、五座标转台类龙门铣床、五座标车铣中心、五座标镗铣中心等加工设备。使我公司的数控加工能力形成了规模,具有综合的飞机产品的加工制造能力。作为先进制造工艺技术,数控编程技术应用水平直接关系到整体数控技术的发展水平和应用水平,关系到整个企业的数字化建设的发展,而数控编程后置软件开发技术又是数控编程技术的重要组成部分,没有成熟的数控后置处理技术支撑,数控编程很难达到自动化、高效率和高可靠性。

1、常规数控机床控制代码处理技术

简单来讲,数控后置处理技术一般是与特性的CAM系统和数控系统直接相关的,它包括正向的后置处理技术和逆向的转换技术。

在数控编程过程中,一般要产生两类文件,刀位文件和代码文件。一般用CAM软件编制数控加工程序时生成的结果文件是一种通用APT命令的刀位文件。这类文件无法直接驱动数控机床运行,必须经过集成在后处理软件中的某种机床特性参数解释才能生专用的数控代码文件。因此,所谓数控后置处理软件就是用于将刀位文件处理成针对数控机床的数控代码文件的处理工具;而数控逆向转换软件则用于将已经存在的某一类型的数控代码文件转换成特定CAM系统支持的刀位文件或直接转换成其它控制系统支持的数控代码文件,用于进一步的仿真验证或者是数据的重利用或将数控代码文件在不同控制系统间移植。

在进行后置处理相关的开发时,需要详细了解数控机床的控制系统类型、运动机构形式、特殊代码需求等内容,然后根据这些需求实施开发工作,一般包括软件框架开发、语法定义、算法分析、特定功能处理、文件读写处理(包括刀位信息的采集、解析、预读、初始角度预判等)等,控制系统和运动机构越复杂,其后置软件的开发难度就越大。对于逆向后置开发同样遵循以上步骤,具有同等的技术难度。

开发人员需要考虑的控制系统问题主要有数控系统命令集(包括各种辅助控制指令和插补指令、固定循环等)、数控机床运动机构、指令优先级定义、指令的模态性以及指令集之间的排斥性以及特殊变换处理(如旋转轴插补优先、局部加工坐标系选定等)。

二、后置处理软件开发设计

对于常规企业用户可直接借用通用后置生成工具进行特定数控机床系统的后置处理软件的定制工作。我们不深入探讨通用后置生成器的应用和开发技术,而是主要论述一般性的专用的后置以及逆向后处理开发技术。

1、软件系统总体结构

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我们采用C++ BUILDER 6.0作为开发工具在windows操作系统平台上进行开发工作。

系统规划为数控加工程序后置处理模块、数控加工程序逆向处理模块、数控加工程序仿真模块(借用相应的CAM系统功能)以及软件授权管理模块等功能模块组成,基本搭建出了针对数控编程代码处理的软件平台。

2、数控编程后置处理模块功能开发

对于后置处理模块,一般涉及如下的信息输入:将要处理的刀位文件、针对的数控机床类型、产生的特定数控代码文件。

(1)界面功能规划

在本软件开发中主要应用了c++builder6.0中的TOpenDialog、TEdit、TLabel、TBitBtn、TMainMenu、TComboBox等类型控件。同过TComboBox实现下拉列表框调用不同的数控机床类型实现不同的处理结果,对于刀位文件可以依据类型实现是catia类型还是ug类型刀位文件,当然有必要还可以扩充到其他类型。

每种数控系统或机床根据编程特性提供多种选择模式,对于某车铣复合机床,可以进行普通非5轴联动、5轴向量编程、5轴BC角编程模式3种方法,为使用者提供了最大的选择性。其它的后置也相应的提供了不同的选项功能,如角度超限检查、对于转台类机床是否全角度行程处理,是否采用B样条编程等。

在后处理过程中还有可以进行统计功能(加工最大行程、最大角度、加工时间统计等)、加工程序报表(与EXCEL集成)等。

(2)、具体的数据流处理

针对每一种特定数控机床的处理可用以下数据流程图表达。

数控后置处理数据流程图

(3)处理算法分析

在此次开发中,重点是针对五轴数控机床的运动机构算法分析。

两个回转轴均为工作台,第四轴转动影响第5轴的方位;

一个转轴为工作台,另一个为主轴头,两者互为独立;

两个回转轴均为主轴头,第4轴转动会影响第5轴的方位。

2D线切割及4轴线切割

对于多轴数控机床代码文件,最重要的就是多轴角度的处理算法定

义和特殊方向、多解的选择和判断等。

对于角度计算,APT文件中任意一个坐标点和矢量方向都能求解出几组值,怎样确定当前最适合的一组角度值是最重要的,一般采用角度变化最小原则。同时,在特殊情况下(如机床运动角度达到限程,需要调整)需要进一步的进行判断和智能化调整。具体算法略。

对于刀位点计算,5轴机床控制系统过去转头类是转心数据,转台类是机床坐标系数据,现在由于机床控制系统功能增强,基本采用加工坐标系数据,简化了后处理;车铣复合类数控机床根据加工需要,需进行局部坐标系转换、轴向坐标数据优先等特殊处理;对于4轴线切割机床,还要综合考虑机床的基面高度、线架高度等特性才能处理出符合机床结构和控制特性的代码。

3、数控代码逆向转换模块功能开发

数控代码逆向转换,是将存在的数控代码文件通过特定的机床逆向后置算法转换为通用的CAM软件刀位接口文件。其应用需求是现有的数控代码数据获取/转换移植以及现有CATIA v5软件实现的G代码刀位输入转换准确性差,且无法实现多轴加工等特性。

由于具体的语法对应结构关系与以上后置处理相似,这里不详述。

4、软件授权信息管理模块功能开发

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同样我们在项目开发中考虑了版权保护的问题,主要的实施途径

是对网卡信息进行加密处理产生密钥,然后在软件运行时进行密钥匹配。

三、后置开发工作对数字化建设的重要意义

对于企业的数字化建设离不开各种数字化制造设备,如我们常说的数控铣床、车床、镗床等等。后置软件工具是这些数字化设备与上游的CAD/CAM软件系统之间的桥梁和纽带,没有一个强大、高效、稳定的后置处理平台,就无法高效发挥数字化设备的优势。因此,关注后置处理技术的发展,跟踪、掌握最新的数控后置技术并应用与实践,打通企业设计制造数据流的关键技术之一。

参考文献:

(1)数控加工理论与编程技术刘雄伟等编著机械工业出版社

(2)数控机床与数控编程技术陈志雄电子工业出版社

(3)数控加工技术明兴祖 熊熙编著化学工业出版社

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第二篇：数控编程论文

数 控 编 程 实习报 告

分院：机电分院 班级：机制4班 姓名：宣

科 学号：20***3 日期：2016.12.21

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。

本学期我分院布置了数控编程的实习任务为期2个周期共计2个课时，虽然时间短但是这次实习收益颇多。

每期的课堂讲座先是在机房进行理论学习然后下基地进行实践操作。

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，通过各种三角函数计算方式，人工进行刀具轨迹的运算，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。使用于非模具加工的零件。

编程步骤

人工完成零件加工的数控工艺 分析零件图纸 制定工艺决策 确定加工路线 选择工艺参数 计算刀位轨迹坐标数据 编写数控加工程序单 验证程序 手工编程 刀轨仿真

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。

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，工作量大，极易出错，且很难校对，有些甚至根本无法完成。

第 2 页 自动编程

定义

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.①通过这次实习我们了解了现代数控机床的生产方式和工艺过程。熟悉了一些材料的成形方法和主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、工夹量具的使用以及安全操作技术。了解了数控机床方面的知识和新工艺、新技术、新设备在机床生产上的应用。

②在数控机床的生产装配以及调试上，具有初步的独立操作技能。

③在了解、熟悉和掌握一定的数控机床的基础知识和操作技能过程中，培养、提高和加强了我的动手能力、创新意识和创新能力。

④这次实习，让我们明白做事要认真小心细致，不得有半点马虎。同时也培养了我们坚强不屈的本质，不到最后一秒决不放弃的毅力!⑤培养和锻炼了劳动观点、质量和经济观念，强化遵守劳动纪律、遵守安全技术规则和爱护国家财产的自觉性，提高了我们的整体综合素质数控编程实习心得体会

第 3 页

第三篇：数控编程 数控技术

一．UGCAD/CAM基础知识及其应用，（界面的设置，图层，分析，视图等基本功能的用法）。

二．面的分类及加工策略，（水平面，竖直面，平坦面，陡峭面的判断及其加工方法）。

三．UGCAM主要功能应用(平面铣 面铣 型腔铣 固定轴曲面铣 点位加工)。

四．电极的加工程序制作，粗加工，粗加工清角的三种方法（基于层_Cavity，参考刀具，3D_Cavity及其适用场合），精加工，小刀半精加工的二种方法（Zlevel,3D_Cavity）, 小刀精加工及其清角的三种方法(参考刀具，修剪边界，补助实体)等。

五．电极火花的三种放法（缩小图形法，扣刀法，负余量法），刀长检测及碰撞检查。

六．模仁的加工程序制作，淬火做法和非淬火做法，修补形体，做辅助实体，粗

加工及其清角，半精加工及其清角，精加工及其清角，编程工艺安排 特殊情况处理。

七、UG电极设计及电极装配，模具结构知识。

八、UG工程图(出工程图 出电极放电图和程序加工单)

九、UG高级设置(快捷键 工具条 加工模板 刀具库 后处理的设置)

十、UG模具编程实例总结(重点部分)

十一、外挂修改及使用

昆山中山模具设计中心昆山市长江南路1128号（详细信息百度搜索“昆山中山工业设计中心”或“昆山中山教育”）

第四篇：数控论文

学院

毕业论文

题 目 数控零件加工工艺设计 专 业 数控技术 年 级 2009级 学生姓名 指导教师

2011.06.29

摘 要

随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。

本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。

前 言

在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。

本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。

第2章 工艺方案分析

2.1 零件图

技术要求 去除毛刺 尖角倒钝。2 未注倒角均为45。3 无热处理和硬度要求。

2.2 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，Φ55mm×150mm，无热处理和硬度要求。

2.3 确定加工方法

加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。

图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。

在轮廓线上，有个锥度10度坐标P1、和一处圆弧切点P2，在编程时要求出其坐标，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。

通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。

根据加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6032数控机床。

2.4 确定加工方案

零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

毛坯先夹持左端，车右端轮廓113mm处，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、锥度为10度的外圆，Φ52mm.调头装夹已加工Φ52mm外圆，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺纹M25mm×1.5mm.该典型轴加工顺序为：

预备加工---车端面---粗车右端轮廓---精车右端轮廓---切槽---工件调头---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹

第3章 工件的装夹

3.1 定位基准的选择

在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

3.2 定位基准选择的原则

1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。

2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。

3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。

3.3 确定零件的定位基准

以左右端大端面为定位基准。

3.4 装夹方式的选择 为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。

3.5 数控车床常用的装夹方式

1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。

2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。

3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。

4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

3.6 确定合理的装夹方式

装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ52，再加工左端达到工件精度要求。

第4章 刀具及切削用量

4.1 选择数控刀具的原则

刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。

选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。

4.2 选择数控车削用刀具

数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。

二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。4.3 设置刀点和换刀点

刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。

4.4 确定切削用量

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。第5章 典型轴类零件的加工

5.1 轴类零件加工工艺分析

（1）技术要求

轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。

（2）毛坯选择

轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。

（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其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中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。

当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。

数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。

（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直--毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。

切断---用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。

车端面和钻中心孔—对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。（5）热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。

（6）加工工序的划分一般可按下列方法进行：

①刀具集中分序法

就是按所用刀具划分工序，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、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。

②以加工部位分序法

对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。

③以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。

综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。

（7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：

①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。

②先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。

③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。

④在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。

在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8）走刀路线和对刀点选择

走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。

5.2 典型轴类零件加工工艺

（1）确定加工顺序及进给路线

加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工：粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。

（2）选择刀具

1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。

2)粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀.（3）选择切削用量

第五篇：数控论文

系统参数发生变化或改动，机械故障，机床电气参数未优化电机运行异常，机床位置环异常或控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因。关键词 ：数控机床 加工精度异常 故障诊断 生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故

摘要 ： 系统参数发生变化或改动，机械故障，机床电气参数未优化电机运行异常，机床位置环异常或控制逻辑不妥，是生产中数控机床加工精度异常故障的常见原因。

关键词 ：数控机床 加工精度异常 故障诊断

生产中经常会遇到数控机床加工精度异常的故障。此类故障隐蔽性强，诊断难度比较大。形成这类故障的原因主要有五个方面：{1}机床进给单位被改动或变化。{2}机床各个轴的零点偏置[NULL OFFSET]异常。{3}轴向的反向间隙[BACK LASH]异常。{4}电机运行状态异常，即电气及控制部分异常。{5}机械故障，如丝杠，轴承，轴联器等部件。另外加工程序的编制，刀具的选择及人为因素，也可能导致加工精度异常。

1． 系统参数发生变化或改动

系统参数主要包括机床进给单位，零点偏置，反向间隙等。例如SIMENS，FANUC数系统，其进给单位有公制和英制两种。机床修理过程中某些处理，常常影响到零点偏置和间隙的变化，故障处理完毕后应作适时的调整和修改；另一方面，由于机械磨损严重或连结松动也可能造成参数实测值的变化，需要对参数做相应的修改才能满足机床加工精度的要求。2． 机械故障导致的加工精度异常

一台THM6350立式加工中心，采用SIMENS 840D系统。在加工联杆模具过程中，忽然发现Z轴进给异常，造成至少1毫米的切削误差量（Z向过切）。调查中了解到：故障是忽然发生的。机床在点动，MDI（手动数据输入方式）操作方式下各个轴运行正常，且回参考点正常；无任何报警提示，电气控制部分硬故障的可能性排除。分析认为，主要应对以下几个方面逐一进行检查。

[1]检查机床精度异常时正在运行的加工程序段，特别是刀具长度补偿，加工坐标系（G54—G59）的校对和计算。

[2]在点动方式下，反复运动Z轴，经过视，触，听对其运动状态诊断，发现Z向运动噪

音异常，特别是快速点动，噪音更加明显。由此判断，机械方面可能存在隐患。

[3]检查机床Z轴精度。用手摇脉冲发生器移动Z轴，（将其倍率定为1X100的挡位，即每变化一步，电机进给0.1毫米），配合百分表观察Z轴的运动情况。在单向运动精度保持正常后作为起始点的正向运动，脉冲器每变化一步，机床Z轴运动的实际距离d=dl=d2=d3….=0.1mm，说明电机运行良好，定位精度也良好。而返回机床实际运动位移的变化上，可以分为四个阶段：①机床运动距离d1>d=0.1mm(斜率大于1)；②表现出为d1=0.1>d2>d3(斜率小于1)；③机床机构实际没移动，表现出最标准的反向间隙；④机床运动距离与脉冲器给定数值相等（斜率等于1），恢复到机床的正常运动。

无论怎样对反向间隙（参数1851）进行补偿，其表现出的特征是：除了③阶段能够补偿外，其他各段变化依然存在，特别是①阶段严重影响到机床的加工精度。补偿中发现，间隙补偿越大，①阶段移动的距离也越大。

分析上述检查认为存在几点可能原因：一是电机有异常；二是机械方面有故障；三是丝杠存在间隙。为了进一步诊断故障，将电机和丝杠完全脱开，分别对电机和机械部分进行检查。检查结果是电机运行正常；在对机械部分诊断中发现，用手盘动丝杠时，返回运动初始有非常明显的空缺感。而正常情况下，应能感觉到轴承有序而平滑的移动。经过拆卸检查发现其轴承确实受损，且有滚珠脱落。更换后机床恢复正常。

3． 机床电气参数未优化电机运行异常

有一台北京产的立式数控铣床，配备SIMENS840D系统。在加工过程中，发现X轴精度异常。检查发现X轴存在一定间隙，且电机启动时存在不稳定的现象。有手触摸X轴电机时感觉电机抖动比较厉害，停止是抖动不明显，尤其是点动方式下比较明显。分析认为，故障原因有两点，一是丝杠反向间隙很大；二是X轴电机工作异常。利用SIMENS系统的参数功能，对电机进行调试。首先对存在的间隙进行补偿；调整伺服增益参数及脉冲抑制功能参数，X轴电机的抖动消除，机床加工精度恢复正常。

4． 机床位置环异常或控制逻辑不妥

一台TH61140加工中心，系统是FANUC18I，全闭环控制方式。加工过程中，发现该机床Y轴精度异常，精度误差最小为0.006mm，最大为1.4mm。检查中，机床已经按照要求设置了G54工件坐标系。在MDI（手动数据输入方式）方式下，以G54坐标系运行一段程序即“G00G90G54Y80F100；M30；”，待机床运行结束后显示器上显示的机械坐标值为“-1046.605”，记录下该数值。然后在手动方式下，将机床点动到其他任意位置，再次在MDI方式下运行上次的程序段，待机床停止后，发现此时机床机械坐标数值显示为“-1046.992”，同第一次执行后的数值相比差了0.387mm。按照同样的方法，将Y轴点动到不同的位置，反复执行该程序段显示器上显示的数值不定。用百分表对Y轴进行仔细检查，发现机械位置实际误差同数显显示出的误差基本一致，从而认为故障原因为Y轴重复定位误差过大。对Y轴的反向间隙及定位精度进行检查，重新做补偿，均无效果。因此怀疑光栅尺及系统参数等有问题。但为什么产生如此大的误差，却未出现相应的报警信息呢？进一步检查发现，次轴为垂直方向的轴，当Y轴松开时主轴箱向下掉，造成了误差。

对机床的PLC逻辑控制程序做了修改，即在Y轴松开时，先把Y轴使能加载，再把Y轴松开；而在夹紧时，先把轴夹紧后，再把Y轴使能去掉。调整后机床故障得以解决。