数控车床的基本应用论文11465.doc

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1、毕业论文题 目 数控车床的基本应用 摘 要 数控技术是指用数字.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.它所控制的通常是位置.角度.速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量 数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面,圆锥面,螺纹表面,成形回转体表面等.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。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化.使制造业成为工业化的象征.而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大.它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.因为这些行业所需装备的数字化已是

2、现代发展的大趋势关键词：数控，编程，加工，应用，前景 目录 摘要 1 第一章 数控技术概述11.1 数控技术的基本概念11.2 数控技术的发展趋势21.3对我国数控技术及其产业发展的基本估计3第二章 数控车床加工基本知识52.1数控机床的基本概念52.2 数控车床的加工72.11车削加工92.1.2数控车床加工精度检验102.3数控车床编程11第三章 刀具知识113.1刀具的种类，用途及特点113.2 数控车床对刀14第四章 数控车床的未来前景144.1数控机床发展与未来144.2一些关于控制器最新的发展情况17结 论17致 谢18第一章 数控技术概述1.1 数控技术的基本概念 数控技术是指用

3、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.它所控制的通常是位置.角度.速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量.现在.数控技术也叫计算机数控技术.目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术.这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能.由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置.使输入数据的存贮.处理.运算.逻辑判断等各种控制机能的实现.均可通过计算机软件来完成1.2 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化.使制造业成为工业化的象征.而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大.他对国计民生的一些重要行业(it.汽车.轻

4、工.医疗等)的发展起着越来越重要的作用.因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势.从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看.其主要研究热点有以下几个方面1.1 高速.高精加工技术及装备的新趋势1.2 5轴联动加工和复合加工机床快速发展1.3 智能化.开放式.网络化成为当代数控系统发展的主要趋势1.4 重视新技术标准.规范的建立1.3对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于1958年.近50年的发展历程大致可分为3个阶段:第一阶段从1958年到1979年.即封闭式发展阶段.在此阶段.由于国外的技术封锁和我国的基础条件的限制.数控技术的发展较为缓慢.第二阶段是在国家的六五.

5、七五期间以及八五的前期.即引进技术.消化吸收.初步建立起国产化体系阶段.在此阶段.由于改革开放和国家的重视.以及研究开发环境和国际环境的改善.我国数控技术的研究.开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步.第三阶段是在国家的八五的后期和九五期间.即实施产业化的研究.进入市场竞争阶段.在此阶段.我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步.在九五末期.国产数控机床的国内市场占有率达50%.配国产数控系统(普及型)也达到了10%. 纵观我国数控技术近50年的发展历程.特别是经过4个5年计划的攻关.总体来看取得了以下成绩. 1.奠定了数控技术发展的基础.基本掌握了现代数控技术.我国现在已基本掌握了从数

6、控系统.伺服驱动.数控主机.专机及其配套件的基础技术.其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础.部分技术已商品化.产业化. 2.初步形成了数控产业基地.在攻关成果和部分技术商品化的基础上.建立了诸如华中数控.航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂.兰州电机厂.华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂.济南第一机床厂等若干数控主机生产厂.这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地. 3.建立了一支数控研究.开发.管理人才的基本队伍. 虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步.但我们也要清醒地认识到.我国高端数控技术的研究开发.尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的

7、现实需求还有较大的差距.虽然从纵向看我国的发展速度很快.但横向比(与国外对比)不仅技术水平有差距.在某些方面发展速度也有差距.即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势.从国际上来看.对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下. 1.技术水平上.与国外先进水平大约落后10-15年.在高精尖技术方面则更大. 2.产业化水平上.市场占有率低.品种覆盖率小.还没有形成规模生产,功能部件专业化生产水平及成套能力较低,外观质量相对差,可靠性不高.商品化程度不足,国产数控系统尚未建立自己的品牌效应.用户信心不足. 3.可持续发展的能力上.对竞争前数控技术的研究开发.工程化能力较弱,数控技术应用领域拓展

8、力度不强,相关标准规范的研究.制定滞后. 分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面. 1).认识方面.对国产数控产业进程艰巨性.复杂性和长期性的特点认识不足,对市场的不规范.国外的封锁加扼杀.体制等困难估计不足,对我国数控技术应用水平及能力分析不够. 2).体系方面.从技术的角度关注数控产业化问题的时候多.从系统的.产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少,没有建立完整的高质量的配套体系.完善的培训.服务网络等支撑体系. 3).机制方面.不良机制造成人才流失.又制约了技术及技术路线创新.产品创新.且制约了规划的有效实施.往往规划理想.实施困难. 4).技术方面.企业在技术方面自主创新能力不强

9、.核心技术的工程化能力不强.机床标准落后.水平较低.数控系统新标准研究不够. 2.1数控机床的基本概念数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(IT)与制造技术(MT)结合发展的结果。最近20年来，信息技术的急剧发展大大激发和增加了制造系统的上层智能功能；下一个20年，智能将延伸到工厂的车间底层，控制器将具有更高性能和更多功能；由于控制器的柔性，单台机床将变得更加灵活和精巧；可以广泛地进行通信；方便地进行集成和重构；对过程进行测量，预示结果，诊断故障，避免事故；并按照科学的模式进行加工，达到最佳的生产效率2.2 数控车床的加工2.11车削加工车削加工是金属切削加工中最基本的一种方

10、式。切削时，工件作旋转运动，刀具作纵向或横向进给运动。车削加工范围很广，可以加工圆柱面，圆锥面和成形面及螺纹等，因此在机械加工中占有很大比重。一车床车床的种类很多，包括卧式车床，立式车床，转塔车床，自动和半自动车床以及数控车床等。二车削基本工艺1. 车外圆2. 车端面3. 车槽车断4. 孔加工5. 车锥面2.1.2数控车床加工精度检验一几何精度检验数控车床的几何精度检验也叫静态精度检验，它能综合反映出该机床的关键零部件和其组装后的形状误差。机床检验可参照GB/T 16462-1996数控卧式车床精度检验和GB/T 17421.1-1998机床检验通则进行。1. 数控车床几何精度内容1) 导轨直

11、线度2) 尾座套筒对主刀架滑板移动的平行度3) 顶尖轴线对主刀架滑板移动的平行度4) 主轴周期性轴向窜动与主轴卡盘定位断面的跳动5) 主轴卡盘定位锥面的径向跳动6) 主轴锥孔轴线的径向跳动7) 主轴顶尖的跳动8) 回转刀架移动对主轴轴线的平行度9) 回转刀架横向移动对主轴轴线的垂直度10) 工具孔轴线与主轴轴线的重合度11) 工具孔轴线对回转刀架纵向移动的平行度12) 尾座移动对刀架滑板移动的平行度二切削精度检验数控车床单项精度检测项目有:1) 外圆车削2) 端面车削3) 等距螺纹车削4) 球面车削2数控车床综合切削精度检测1） 轴类试件车削2） 套类试件车削2.3数控车床编程2.3.1概述数

12、控车床是用计算机数字控制的车床，并将编号的加工程序输入到数控系统中，由数控系统通过车床X,Z坐标轴的伺服电机去控制车床进给运动部件的动作顺序，移动量和进给速度，再配以主轴的转速和转向，便能加工出形状不同轴类或盘类回转体零件。因此，数控车床是目前使用较为广泛的数控机床。2.3.2数控车床的用途数控车床主要用来加工轴类零件的内外圆柱面，圆锥面，螺纹表面，成形回转体表面等，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。2.3.3数控车床的主要技术参数1机床的主要参数允许最大工件回转直径 460mm最大切削直径 292mm最大切削长度 650mm主轴转速范围

13、50-2000r/min （连续无级）床鞍定位精度 X轴:0.015/100m; Z轴：0.025/300mm安装刀具数 12把刀具规格 车刀20mmX20mm自动润滑 15min/次卡盘最大夹紧力 42 140N尾座套筒行程 90mm进给伺服电机 X轴:AC0.6kW; Z轴：AC1.0kW主轴电动机功率 11/15kW（变频调速）2.3.4数控编程特点1)在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对坐标编程，增量坐标编程或二者混合编程。2）直径方向上的绝对坐标在编程时X表示直径值，用增量坐标编程时以径向实际位移量的两倍值表示，并附上方向符号。3）为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲量

14、为Z向的一半。4）数控装置具备不同形状的循环，可进行多次重复循环切削。5）不同G代码可以编写在同一程序段内，且均有效。3.1刀具的种类，用途及特点 3.1.1刀具的种类数控机床中有车刀，铣刀，镗刀，钻头等刀具，其中数控车床中根据车削不同材料的工件分为；车削淬火钢的车刀，车削高锰钢的车刀，车削不锈钢的车刀，车削钛合金的车刀。 3.1.2刀具的用途车刀主要用于车外圆，车端面，车圆柱面等。铣刀用于铣床中铣工件表面等。镗刀用于工件加工孔，镗孔。钻头对工件进行钻孔等加工。3.1.3刀具的特点车削淬火钢的车刀，主要特点是硬度高，强度大，切削时单位切削力大幅度增加，切削温度高，当切削温度超出刀具红硬性范围时

15、，刀刃磨损加剧，致使刀具丧失切削性能。车削高锰钢的车刀，硬度和强度属于中等，但是，在其受压或冲击载荷时会产生严重的冷作硬化，硬度提高一倍以上，达450-550HB。车削不锈钢的刀，不锈钢材料韧性大，塑性好，高温强度大，导热性差化学亲和能力强，加工硬化现象严重。切削时切屑强韧不易折断，切削温度高而容易粘刀和产生切屑瘤，因而刀具耐用度不高。车削钛合金的刀，钛合金相对一般合金钢的特点。钛合金以其比强度高，力学性能及抗腐蚀性良好而成为飞机及发动机理想的制造材料，但由于其切削加工性差，长期以来在很大程度上制约了它的应用。随着加工技艺的发展，近年来，钛合金已广泛应用于航天航空领域。3.2 数控车床对刀一.

16、 直接用刀具试切对刀 1. 用外园车刀先试车一外园.记住当前 X 坐标.测量外园直径后.用 X 坐标减外园直径.所的值输入 offset 界面的几何形状 X 值里. 2. 用外园车刀先试车一外园端面.记住当前 Z 坐标.输入 offset 界面的几何形状 Z 值里. 二. 用 G50 设置工件零点 1. 用外园车刀先试车一外园.测量外园直径后.把刀沿 Z 轴正方向退点.切端面到中心( X 轴坐标减去直径值). 2. 选择 MDI 方式.输入 G50 X0 Z0 .启动 START 键.把当前点设为零点. 3. 选择 MDI 方式.输入 G0 X150 Z150 .使刀具离开工件进刀加工. 4.

17、 这时程序开头: G50 X150 Z150 - . . 5. 注意:用 G50 X150 Z150 .你起点和终点必须一致即 X150 Z150 .这样才能保证重复加工不乱刀. 6. 如用第二参考点 G30 .即能保证重复加工不乱刀.这时程序开头 G30 U0 W0 G50 X150 Z150 7. 在 FANUC 系统里.第二参考点的位置在参数里设置.在 Yhcnc 软件里.按鼠标右键出现对话框.按鼠标左键确认即可. 三. 用工件移设置工件零点 1. 在 FANUC0-TD 系统的 Offset 里.有一工件移界面.可输入零点偏移值. 2. 用外园车刀先试切工件端面.这时 Z 坐标的位置如

18、: Z200 .直接输入到偏移值里. 3. 选择 Ref 回参考点方式.按 X . Z 轴回参考点.这时工件零点坐标系即建立. 4. 注意:这个零点一直保持.只有从新设置偏移值 Z0 .才清除. 四. 用 G54-G59 设置工件零点 1. 用外园车刀先试车一外园.测量外园直径后.把刀沿 Z 轴正方向退点.切端面到中心. 2. 把当前的 X 和 Z 轴坐标直接输入到 G54-G59 里 . 程序直接调用如 :G54X50Z50 -. 3. 注意 : 可用 G53 指令清除 G54-G59 工件坐标系. 如果其它系统: 1. 试切法对刀 试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法.下面以采用 M

19、ITSUBISHI 50L 数控系统的 RFCZ12 车床为例.来介绍具体操作方法. 工件和刀具装夹完毕.驱动主轴旋转.移动刀架至工件试切一段外圆.然后保持 X 坐标不变移动 Z 轴刀具离开工件.测量出该段外圆的直径.将其输入到相应的刀具参数中的刀长中.系统会自动用刀具当前 X 坐标减去试切出的那段外圆直径.即得到工件坐标系 X 原点的位置.再移动刀具试切工件一端端面.在相应刀具参数中的刀宽中输入 Z0 .系统会自动将此时刀具的 Z 坐标减去刚才输入的数值.即得工件坐标系 Z 原点的位置. 例如. 2 刀刀架在 X 为 150.0 车出的外圆直径为 25.0 .那么使用该把刀具切削时的程序原点

20、 X 值为 150.0-25.0=125.0 ,刀架在 Z 为 180.0 时切的端面为 0 .那么使用该把刀具切削时的程序原点 Z 值为 180.0-0=180.0 .分别将 (125.0 . 180.0) 存入到 2 刀具参数刀长中的 X 与 Z 中.在程序中使用 T0202 就可以成功建立出工件坐标系. 事实上.找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置.而是找刀尖点到达 (0 . 0) 时刀架的位置.采用这种方法对刀一般不使用标准刀.在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好. 第四章 数控车床的未来前景4.1数控机床发展与未来数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息

21、技术(IT)与制造技术(MT)结合发展的结果。最近20年来，信息技术的急剧发展大大激发和增加了制造系统的上层智能功能；下一个20年，智能将延伸到工厂的车间底层，控制器将具有更高性能和更多功能；由于控制器的柔性，单台机床将变得更加灵活和精巧；可以广泛地进行通信；方便地进行集成和重构；对过程进行测量，预示结果，诊断故障，避免事故；并按照科学的模式进行加工，达到最佳的生产效率。4.2一些关于控制器最新的发展情况。 1CNC控制器的性能进一步提高、具有更多功能 (1)多坐标、多系统控制 比如FANUC最新的高档控制器11S30iMODEL A系统，最大控制系统数为10个系统(通道)，最多轴数和最大主轴

22、配置数为40轴，其中进给轴32轴，主轴为8轴，最大同时控制轴数为24轴系统。最大PMC系统为3个系统。最大IO点数为4096点4096点，PMC基本命令速度为25ns。最大可预读程序段：1000段。这是当前世界配置最高的数控系统。由于具有多轴多系统配置，因此特别适合大型自动机床，复合机床，多头机床等的需要。 (2)高精、高速加工功能 这是CNC系统最重要的功能，由于有了这个功能，使制造技术(MT)大大地向前发展了。 (3)轴加工和复杂加工功能 由于5轴加工工艺合理，相对于3维曲面加工，它可以充分利用刀具的最佳几何形状进行切削，在复杂形状的高速高精加工中可以提高效率，提高光洁度。因此得到越来越广

23、泛的应用。5轴加工的机械其配置主要有刀具旋转方式、工作台旋转方式和这两种的混合方式。因此5轴加工功能要能满足各种配置的要求。根据5轴加工的特点，把它们，比如TCP(刀具中心控制)，刀具半径补偿等功能，应用到不同机械配置的5轴加工机床。 (4)数控复台功能 为了提高生产率，数控复合加工机床的开发和制造已变成数控机床的一种发展趋势。(5)进网通信功能 为了通过PC或数控系统本身对多台机床进行集中监控和管理，系统需要通过网络进行通信。以便传递程序，监控加工状态。(6)高可靠性和安全性功能 CNC系统与数控机床一起，工作在底层车间，经受恶劣的环境，如：温度，湿度，振动，油雾，粉尘的影响，同时又要求连续

24、工作；因此对可靠性要求特别高，除了可靠性设计、制造工艺等措施外，现代数控系统的可靠性主要采取以下措施：采用光纤，减少电缆连接，比如FANUC的数控系统通过光纤连接CNC和伺服放大器，以串行高速的方式从CNC到多个伺服放大器传递大量的数据。采用纠错码(ECC：EnorCorrecting Code)传送数据，随着软件高速处理大量数据，也要求对微处理器、存储器和LSI的处理速度大大提高。2控制器的开放 当出现NC机床以后，制造厂家就希望能打开NC系统这个黑盒子，部分或全部地代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进NC系统，同时也希望它具有图形交互、诊

25、断等功能。3STEP-NC 它基于STEP，并把STEP扩展到NC，形成“STEPNC”。开发和推广这个标准的首要目的是实现不同的CAx系统通过标准的个性文件来进行数据交换。结论通过我这三年的数控专业的学习，了解了我国的机械工业发展取得的辉煌的成就，以及数控行业在今后发展的辉煌前景。我国数控行业的发展程度和应用范围和发达国家相比还有一段距离，经过在学校系统学习了机械制造、机械制图、电子电工、机械CAD、数控原理与结构，数控编程等专业课程。我希望自己在以后的工作中锻炼自己，增长经验，检验自己的掌握程度。这次设计使自己更了解数控机床，对它的结构系统等有了更进一步的掌握，使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。致谢感谢老师对我的论文不厌其烦的细心指点。老师首先细致地为我解题；为我提纲挈领，梳理脉络，使我确立了本文的框架。论文写作中，经过老师的指点。文章从框架的完善，到内容的扩充；从行文的用语，到格式的规范。我再次为老师的付出表示感谢。 在此，我还要感谢机电系所有老师，正是由于他们的鼓励和支持，促使我迎难而上，克服困难。此次毕业论文不单单是我对本身所学的常识进行了强化,更重要的是我在此基础上又回顾了学过的知识和巩固了基础，更深入的进行了专业知识的了解。