数控机床的组成、工作原理与结构特点

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第23页 共23页1、 前言数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术 、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体，是现代先进制造技术的基础和核心。把传统制造业推进到了信息化制造时代，是现代工业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是一种知识密集型和资金密集型的技术。数控车床己经成为现代企业的必需品。随着数控技术的不断成熟和发展及市场日益繁荣，其竞争也越来越激烈，人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围，对的数控机床技术的掌握也越来越高。本设计着重对MJ-520型数控车床构造及性能做初步了解及FANUC-0TE系统程序的编制及加工工艺的应用做细致的介绍。数控加工是机械制造业中的先进加工技术，在生产企业中，数控机床的使用越来越广泛。随着数控技术的发展，数控机床不仅在航空、造船、军工等领域广泛使用，而且也进入了汽车、机床等民用机械制造行业。目前，在机械制造行业中，单件小批量的生产所占的比例越来越大，机械产品的精度和质量也在不断的提高。因此，数控机床被广泛使用。2、课题的现实意义数控机床正在各行各业中得到广泛的应用。因此研究和设计数控机床有很强的现实意义。微机控制技术正在发挥出巨大的优越性。根据教学要求，结合自己的资料掌握状况，选择数控机床工艺编程及操作加工作为毕业设计课题。毕业设计是学生必须要经历的一个重要的实践环节。通过本环节的锻炼力争能把以前所学的知识融会贯通，从而达到温故而知新的目的，提高解决实际工程课题的能力。3、 数控编程的概念众所周知，在普通机床上加工零件时，一般是由工艺人员按照设计图样事先制定好零件的加工工艺规程。在工艺规程中制定出零件的加工工序、切削用量、机床的规格及刀具夹具等内容。操作人员按工艺规程的各个步骤操作机床，加工出图样所给定的零件。也就是说零件的加工过程是由人来完成的。例如开车、停车、改变主轴转速、改变进给方向和速度、切削液的开、关等都是由工人手工操作的。再有凸轮控制的自动车床或由仿形机床加工零件时，虽然不需要人对它进行操作，但必须根据零件的特点及工艺要求，设计出凸轮的运动曲线或靠模，由凸轮或靠模控制机床运动，最后加工出零件。在这个加工过程中，虽然避免了操作者直接操纵机床，但每一个凸轮机构或靠模，只能加工一种零件。当改变加工零件时，就要更换凸轮、靠模。因此，只能用于大批量、专业化生产中。数控机床和以上两种机床是不一样的。它是按照事先便好的加工程序，自动的对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工业参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数（主轴转数、进给量、背吃刀量等）以及辅助功能（换刀、主轴正传、反转、切削液开、关等），按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，然后输入到数控机床的系统中，从而指挥机床加工零件。这种从零件图的分析到制成控制介质的全部过程叫做数控程序的编制。从以上分析可以看出，数控机床与普通机床加工零件的区别在于数控机床是按照程序自动加工零件，而普通机床要由人来操作，我们只要改变控制机床动作的程序就可以达到加工不同零件的目的。因此，数控机床特别是用于加工小批量且行装复杂、要求精度高的零件。从外观看，数控机床都有CRT屏幕，我们可以从屏幕上看到加工程序、各种工艺参数等内容。从内部结构看，数控机床没有变速箱，它的主运动和进给运动都是由直流或交流无机变速伺服电动机来完成的。另外，数控机床一般都有工件测量系统，在加工过程中，可以减少对工件进行人工测量的次数。数字控制是用数字、字母和其他控制字符进行编程，来实现机械设备自动化的一种形式。号码，字母和符号是为特定的工作环境或工作而设定的一种适当的内编码。根据程序指示的改变，机械的加工也随之改变方式。更易改写程序的优越性使NC系统更适合加工微小体积的产品。与更换生产设备相比，通过编辑新的程序来实现产品的加工要容易得多。4、数控机床的组成和工作原理数控机床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置（CNC）、伺服驱动及位置检测、辅助控制装置、机床本体等几部分组成。数控机床的床体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。5、数控车床的结构特点与传统车床相比，数控车床的结构有以下特点：5.1、由于数控车床刀架的两个方向运动分别由两台伺服电动机驱动，所以它的传动链短。不必使用挂轮、光杠等传动部件，用伺服电动机直接与丝杠联结带动刀架运动。伺服电动机丝杠间也可以用同步皮带副或齿轮副联结。5.2、多功能数控车床是采用直流或交流主轴控制单元来驱动主轴，按控制指令作无级变速，主轴之间不必用多级齿轮副来进行变速。为扩大变速范围，现在一般还要通过一级齿轮副，以实现分段无级调速，即使这样，床头箱内的结构已比传统车床简单得多。数控车床的另一个结构特点是刚度大，这是为了与控制系统的高精度控制相匹配，以便适应高精度的加工。5.3、数控车床的第三个结构特点是轻拖动。刀架移动一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副是数控车床的关键机械部件之一，滚珠丝杠两端安装的滚动轴承是专用铀承，它的压力角比常用的向心推力球辆承要大得多。这种专用轴承配对安装，是选配的，最好在轴承出厂时就是成对的。5.4、为了拖动轻便，数控车床的润滑都比较充分，大部分采用油雾自动润滑。5.5、由于数控机床的价格较高、控制系统的寿命较长，所以数控车床的滑动导轨也要求耐磨性好。数控车床一般采用镶钢导轨，这样机床精度保持的时间就比较长，其使用寿命也可延长许多。5.6、数控车床还具有加工冷却充分、防护较严密等特点，自动运转时一般都处于全封闭或半封闭状态。5.7、数控车床一般还配有自动排屑装置。6、数控机床选择首先应根据被加工工件的尺寸，技术要求进行工艺分析，根据工件加工数量并考虑工件加工各项技术经济指标，合理选用数控机床。若被加工件是圆柱形，圆锥形，各种成型回转表面，螺纹以及各种盘类工件并进行钻 、扩、 镗孔加工，可选用MJ-520数控车床及FANUC-0TE系统。6.1、MJ-520数控车床 （FANUC-0TE系统）的组成及操作MJ-520数控车床由济南第一机床厂生产，配置FANUC-0TE系统，是一种全功能型的数控车床。MJ520型数控车床的外形图。 6.1.1、主传动系统 数控车床主运动要求速度在一定范围内可调，有足够的驱动功率，主轴回转轴心线的位置准确稳定，并有足够的刚性与抗振性。6.1.2、进给传动系统数控车床进给传动系统是用数字控制X、Z坐标轴的直接对象，工件最后的尺寸精度和轮廓精度都直接受进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。为此，数控车床的进给传动系统应充分注意减少摩擦力，提高传动精度和刚度，消除传动间隙以及减少运动件的惯量等。为使全功能型数控车床进给传动系统要求高精度、快速响应、低速大转矩，一般采用交、直流伺服进给驱动装置，通过滚珠丝杠螺母副带动刀架移动。刀架的快速移动和进给移动为同一条传动路线。6.1.3、自动回转刀架数控车床的刀架是机床的重要组成部分，其结构直接影响机床的切削性能和工作效率。回转式刀架上回转头各刀座用于安装或支持各种不同用途的刀具，通过回转头的旋转分度和定位，实现机床的自动换刀。回转刀架分度准确，定位可靠，重复定位精度高，转位速度快，夹紧性好，可以保证数控车床的高精度和高效率。按照回转刀架的回转轴相对于机床主轴的位置，可分为立式和卧式回转刀架。6.2、MJ-520数控车床的主要功能6.2.1、主要用来加工轴类零件的内外圆柱面、圆锥面、螺纹表面、成型回转体表面。对于盘类零件可进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔等加工。机床还可以完成车端面、切槽、倒角等加工。6.2.2、车床加工工件的毛坯多为圆棒料或铸锻件，加工余量较大，一个表面需要进行多次反复的加工。如果对每个加工循环都编写若干个程序段就要大大增加编程的工作量。因此，为了简化编程，机床的数控系统中备有车外圆、车端面、车螺纹等不同形式的循环功能。6.2.3、在一个程序段中可以采用绝对值编程，也可以采用增量值编程，还可以采用绝对值编程与增量值编程的混合编程。6.2.4、在数控车床的控制系统中，都有刀具的补偿功能。刀具的补偿功能为编程提供了方便。在加工过程中，对刀具位置的变化、刀具几何形状的变化、刀尖的圆弧半径，编程人员可以按照工件的实际轮廓 编制程序，无需改变程序，只要将变化的尺寸或圆弧半径输入到存储器中，刀具便能自动补偿。6.2.5、为了提高机床径向尺寸加工精度，数控系统X向的脉冲当量取Z向脉冲当量的一半。6.3、 机床的主要参数：允许最大工件回转直径 500最大切削直径 310最大切削长度 650主轴转数范围 353500r/min（连续无级） 其中恒扭距范围 35437 r/min 其中恒功率范围 4373500 r/min主轴通孔直径 80拉管通孔直径 65刀架有效行程 X轴：182 Z轴：675快速移动速度 X轴：10m/min Z 轴：15m/min安装刀具数 10把刀具规格 车刀2525；镗刀1245选刀方式 刀盘就近转位分度时间 单步：0.8s；180：2.2s尾座套筒直径 90尾座套筒行程 130主轴交流伺服电动机 连续11kW；30min超载15kW进给交流伺服电动机 X轴:0.9kW;Z轴：1.8kW机床外形尺寸（长宽高） 2995166717966.4、数控系统的操作面板 MJ520机床操作面板6.5、数控系统的主要技术规格： 机床配置的FANUC-0TE系统的主要技术规格见表-1 表1 FANUC-0TE系统基本规格序号名称规格1控制轴数X轴、Z轴，手动方式同时仅一轴2最小设定单位X轴、Z轴0.0010.0001in3最小移动单位X轴0.00050.00005in Z轴0.0010.0001in 4最大编程尺寸 9999.999 9999.999in 5定位执行G00指令时机床快速运动并减速停止在终点6直线插补 G017全象限圆弧插补G02(顺圆),G03(逆圆)8快速倍率LOW,25,50,1009手摇轮连续进给每次仅一轴10切削进给率G98指令每分钟进给量(/min)G99指令每转进给量(/r)11进给倍率从0150范围内以10递增12自动加/减速快速移动时依比例加/减速,切削时依指数加/减速13暂停G04(09999.999s)14空运行空运行时为连续进给15进给保持在自动运行状态下暂停X轴、Z轴进给,按程序启动按钮可以恢复自动运行16主轴速度命令主轴转速由地址S和4位数字指令指定17刀具功能由地址T和2位数刀具编号2位数刀具补偿号组成18辅助功能由地址M和两位数字组成,每个程序段只能指令一个M码19坐标系统设定G5020绝对值/增量值混合编程绝对值编程和增量值编程可在同一程序段中使用21程序号O4位数字(EIA标准),:4位数字(ISO标准)22序列号查找使用MDI和CRT查找程序中的顺序号23程序号查找使用MDI和CRT查找0或(:)后面4位数字的程序号24读出器/穿孔机接口PPR便携式纸带读出器25纸带读出器250字符/s(50Hz),300字符/s(60Hz)26纸带代码EIA(RS-244A),ISO(R-40)27程序跳段将机床上该功能开关置于“ON”位置时,跳过程序中带“/”的程序段28单步程序执行使程序一段一段的执行29程序保护存储器内的程序不能修改30工作程序的存储和编辑80m/264ft31可寄存程序63个32紧急停止按下紧急停止按钮,所有指令停止,机床也停止运动33机床锁定仅滑板不能移动34可编程控制器PMC-L型35显示语言英文36环境条件环境温度:运行045;运输和保管2060相对湿度:低于757、编程要点7.1、坐标系的设定工件安装在卡盘上，机床坐标系与工件坐标系一般是不重合的。为了便于编程，必须首先设定工作坐标系，该坐标系与机床坐标系不重合。1、 机床坐标系。MJ-50数控机床的机床坐标系及机床参考点与机床原点的相对位置如下图。 数控机床开机时，必须先确定机床参考点，只有机床参考点确定以后，车刀移动有依据，否则，不仅编程无基准，还会发生碰撞事故。机床参考点的位置由设置在机床X向.，Z向滑板上的挡块通过行程开关来确定。当刀架返回机床参考点时，装在X向和Z向滑板上的两挡块分别压下对应的开关，向数控系统发出信号，停止滑板运动，即完成了返回机床参考点的操作。在机床通电之后，刀架返回参考点之前，不论刀架处于什么位置，此时CRT屏幕上显示的X，Z坐标值均为0。当完成了返回机床参考点的操作后，CRT屏幕上立即显示出刀架中心在机床坐标系中的坐标值，即建立机床坐标系。机床参考点在以下三种情况下必须设定:（1） 机床关机以后重新接通电源开关。（2） 机床解除急停状态。（3） 机床解除超程报警信号。 在以上三种情况下，数控系统失去对机床参考点的记忆，以此必须进行返回机床参考点的操作。2 、工作坐标系的设定。当采用绝对值编程时，必须首先设定工作坐标系，该坐标系与机床坐标系不重合。工作坐标系是用于确定工件几何图形上各几何要素的位置而建立的坐标系，是在编程时使用的，工作坐标系的原点就是工作原点，是人为设置的。数控车床工作原点一般设在主轴中心线与工件左端面或右端面的交点处。设定工件坐标系就是以工件原点为坐标原点，确定刀具起始点的坐标值。工件坐标系设定后，CRT屏幕上显示的是车刀刀尖相对于工件原点的坐标系。编程时，工件各尺寸的坐标值是相对于工件原点而言的，因此，数控车床的工件原点又是程序原点。 工件原点设定在工件左端面的中心还是右端面的中心，主要是考虑工件图样上的尺寸能够方便地换算成坐标值，以便与编程。车床刀架的换刀点是指刀架转位换刀时所在的位置。换刀点是任意一点，可以和刀具起始点重合。它的设定原则是：刀架转位时不碰撞工件和机床上其他部件。换刀点的坐标值一般用实测的方法来设定。8、FANUC系统编程及加工 FANUC系统操作面板8.1、数控车床编程加工方案确定8.1.1确定加工方案的原则 加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。 在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。 制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。1.1先粗后精 为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。 当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。 在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。1.2先近后远 这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。1.3先内后外 对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖(刃)的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。1.4走刀路线最短 确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。 走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。 在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。 优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。 上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。8.2、加工路线与加工余量的关系 在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，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，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线。8.3、车螺纹时的主轴转速 数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴(多为Z轴)方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响： 8.3.1、螺纹加工程序段中指令的螺距(导程)值，相当于以进给量（mm/r）表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度(mm/min)则必定大大超过正常值； 8.3.2、刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求； 8. 3.3、车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器(编码器)。当其主轴转速选择过高，通过编码器发出的定位脉冲(即主轴每转一周时所发出的一个基准脉冲信号)将可能因“过冲”(特别是当编码器的质量不稳定时)而导致工件螺纹产生乱扣。 因此，车螺纹时，主轴转速的确定应遵循以下几个原则： 1.在保证生产效率和正常切削的情况下，宜选择较低的主轴转速；2.当螺纹加工程序段中的导入长度1和切出长度2考虑比较充裕，即螺纹进给距离超过图样上规定螺纹的长度较大时，可选择适当高一些的主轴转速； 3.当编码器所规定的允许工作转速超过机床所规定主轴的最大转速时，则可选择尽量高一些的主轴转速； 4.通常情况下，车螺纹时的主轴转速(n螺)应按其机床或数控系统说明书中规定的计算式进行确定，其计算式多为：n螺n允L(rmin)式中n允编码器允许的最高工作转速(rmin)；L工件螺纹的螺距(或导程，mm)。8.4、数控车床的编程特点8.4.1、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。8.4.2、由于被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，都是以直径值表示。所以直径方向用绝对值编程时，X以直径值表示，用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值表示，并附上方向符号(正向可以省略)。8.4.3、为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。8.4.4、由于车削加工常用棒料或锻料作为毛坯，加工余量较大，所以为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。8.4.5、编程时，常认为车刀刀尖是一个点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此为提高工件的加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。大多数数控车床都具有刀具半径自动补偿功能(G41、G42)这类数控车床可直接按工件轮廓尺寸编程。对不具备刀具半径自动补偿功能的数控车床，编程时，需先计算补偿量。表02准 备 功 能序号代码组别功能1234G00G01G02G0301010101快速定位直线插补圆弧插补顺时针圆弧插补逆时针56G04G100000暂停数据设定78G20G210606英制输入米制输入910G25G260808主轴速度波动检测断主轴速度波动检测通1112G27G280000参考点返回检查参考点返回13G3201螺纹切削141516G40G41G42070707取消刀尖半径补偿刀尖半径左补偿刀尖半径右补偿1718G50G650000坐标系设定，主轴最大速度设定调用宏指令19202122232425G70G71G72G73G74G75G7600000000000000精车循环外圆粗车循环端面粗车循环固定形状粗车循环端面钻孔循环外圆车槽循环多头螺纹循环262728G90G92G94010101外圆切削循环螺纹切削循环端面切削循环29303132G96G97G98G99主轴横线速控制取消主轴横线速控制每分钟进给每转进给 表03辅 助 功 能序号代码功能1M00程序停止2M01选择停止3M02程序结束4M03主轴正转5M04主轴反转6M05主轴停止7M08冷却液开8M09冷却液关9M23切削螺纹10M24切削螺纹不倒角11M25误差检测12M26误差检测取消13M30复位并返回程序开始14M98调用子程序15M99返回主程序9、零件工艺分析 轴类工件的毛坯有铸件，锻件和圆棒料，最常见的是圆棒料。粗加工时，根据图样尺寸，尽可能先将其车成阶台轴，再用适当的方法尽快去除余量较大的部分（如圆弧部分，圆锥部分），并采取大切削深度，大走刀量，适当的切削速度快速去除余量。精车余量应视情况分别选取，一般有热处理要求或较长的工件，余量应在23mm，若只是一次安装，余量应在0.51mm之间。表04切削用量加工内容主轴转速S进给速度F(/r)(r/min)(m/min)粗车2800150 0.25精车2800 150 0.25切槽80080 0.08切螺纹(牙深K=2.598)800 1.20.2 本设计所要加工的零件图 9.1、工艺毛坯为直径60的棒料。该零件需要加工的有外圆、外槽、螺纹和圆弧，外形结构较复杂，圆弧连接较多，加工时注意刀具的选择，分粗加工、精加工两道工序完成加工，夹紧方式采用通用三爪卡盘。根据零件的尺寸标注特点及基准统一的原则，编程原点选择零件右端点的中心。该工件的大外圆直径56需要加工，所以采用预设工艺夹头装夹的方法，一夹一顶车削工件。9.1.1、确定工件的装夹方式及加工工艺路线以工件左端面及工艺夹头为安装基准，夹于车床卡盘上，以零件的左端面中心为工件坐标系原点。该工件加工工艺路线为：1、 粗加工工艺路线 粗车外圆各部分，留精车余量。2、 精加工工艺路线 精车右端面精车螺纹外圆精车26外圆精车锥面精车36外圆精车R25圆弧精车S50圆弧精车R15圆弧精车34外圆精车锥面精车56外圆。 车M301.5螺纹。9.1.2、刀具选择 根据加工要求，选外圆粗、精车刀和螺纹车刀各一把。其中1号刀为外圆粗车刀。2号刀为外圆精车刀，3号刀为螺纹车刀。注意选择换刀点以刀具不碰到工件为原则。9.1.3、 填写加工工艺卡片各工序所用刀具及切削用量见表加工工艺卡片9.2、加工程序N10 M03 T0101 S400；N02 G00 X60.0 Z10.0；N30 G73 P40 Q170 I30.0 K9.0 D7 U1.0 W1.0 F0.15； 粗车复合固定循环N40 G00 X24.8；N50 G01 Z1.0 F0.1； 倒角起点N60 X29.8 W-2.0； 倒角N70 Z-18.0； 精车螺纹外圆N80 X25.90 Z-20.0； 倒角N90 Z-25.0； 精车26外圆N100 X35.99 W-10.0； 精车锥面N110 W-10.0； 精车36外圆N120 G02 X21.0 W-23.05 R25.0； 精车R25圆弧N130 G03 X21.15 Z-99.42 R25.0； 精车S50圆弧N140 G02 X33.99 Z-108.0 R15.0； 精车R15圆弧N150 G01 W-5.0； 精车34外圆N160 X55.985 Z-156.0； 精车锥面 N170 Z-165.0； 精车56外圆N180 G00 X100.0 Z50.0； 退刀N190 T0202 S800； 换精车刀N200 G70 P70 Q200； 精车循环N210 G00 X100.0 Z50.0 M09； 退刀N220 T0303 S400； 换螺纹车刀N230 G00 X35.0 Z10.0；N240 G92 X29.2 Z-22.0 F1.5； 加工螺纹N250 X28.7；N260 X28.3；N270 X28.05；N280 G00 X100.0 Z100.0 T0300； 退刀N290 M05；N300 M30； 程序结束并返回10、数控车床发展趋势智能化数控系统10.1、国内外数控系统发展概况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。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。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展。因此，已不适应日益复杂的制造过程，对数控技术实行变革势在必行。10.2、数控技术发展趋势10.2.1、性能发展方向 高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。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。工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。10.2.2、功能发展方向用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。转 科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。 插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。 10.2.3、体系结构的发展 集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。 模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。 网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。10.3、智能化新一代PCNC数控系统 当前开发研究适应于复杂制造过程的、具有闭环控制体系结构的、智能化新一代PCNC数控系统已成为可能。 智能化新一代PCNC数控系统将计算机智能技术、网络技术、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闭环控制体系。11、学习数控编程的一点体会掌握数控编程基本方法并在此基础上有更大的提高，必须进行大量的编程练习和实际操作，在实践中积累丰富的经验。编程前，要做大量的准备工作，如： 了解数控机床的性能和规格；熟悉数控系统的功能及操作；加强工艺、刀具和夹具知识的学习，掌握工艺编制技术，合理选择刀具、夹具及切削用量等，将工艺等知识融入程序，提高程序的质量；养成良好的编程习惯和风格，如程序中要使用程序段号、字与字之间要有空格、多写注释语句等，使程序清晰，便于阅读和修改；编程时尽量使用分支语句、主程序及宏功能指令，以减少主程序的长度。参考文献1. FANUC LTD.FANUC Serises 6-T OPERATORSMANUAL.Printed in Japan. 19982. 全国数控培训网络天津分中心编. 数控编程. 北京：机械工业出版社，2006.3. 中国就业培训技术指导中心编.组合机床操作工 北京：中国劳动社会保障出版社.20014. 劳动和社会保障部教材办公室编. 数控车床操作与编程. 北京：中国劳动社会保障出版社.2004第 23 页 共 23 页