数控加工流程Word文档下载推荐.docx
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3.2数控编程的基本步骤……………………………………………………………………７
3.3数控车床程序的编制……………………………………………………………………８
第四章数控机床刀具的选用……………………………………………………１０
4.1数控机床的刀具特点…………………………………………………………………１０
4.2数控车削的刀具与选用………………………………………………………………１０
第五章工艺的分析方法…………………………………………………………１２
5.1零件图的工艺性分析………………………………………………………………１２
5.2切削用量的选择……………………………………………………………………１２
5.2.1确定合理切削用量的意义………………………………………………………１２
5.2.2选择切削用量的一般原则………………………………………………………１３
5.2.3如何选择切削用量………………………………………………………………１３
5.2.4关于螺纹车削的主轴转速………………………………………………………１３
第六章工件的装夹与夹具的选择………………………………………………１４
6.1夹具的分类…………………………………………………………………………１５
6.2工件在数控车床上的装夹…………………………………………………………１５
第七章零件的加工编程实例…………………………………………………１７
7.1零件的工艺分析……………………………………………………………………１７
7.1.1图纸分析……………………………………………………………………………１７
7.1.2工艺处理……………………………………………………………………………１８
7.2刀具的选择及对刀……………………………………………………………………１８
7.3数值计算………………………………………………………………………………２０
7.4编写程序………………………………………………………………………………２０
7.5填写数控加工工具卡…………………………………………………………………２３
7.6控制尺寸精度的技巧…………………………………………………………………２３
结论………………………………………………………………………………２６
参考文献…………………………………………………………………………２７
致谢………………………………………………………………………………２８
附录………………………………………………………………………………２９
摘要
制造业是国民经济的命脉，机械制造业又是制造业中的支柱与核心。
本文要讨论的是作为制造业的组成部分数控车床。
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、工件装夹、刀具的选用及刀位轨迹计算。
将数控加工必备的工艺知识与数控编程方法有机地结合起来，反映了现代制造技术的新成就和新动向。
利用数控编程加工实例，比较详细的说明了车削零件加工的方法与步骤。
关键词数控;
刀具;
编程;
加工
ABSTRACT
Manufacturingindustryisthelifelineofthenationaleconomy,machinerymanufacturingindustryisthebackboneofmanufacturingandcore.ThispapertobediscussedasanintegralpartofmanufacturingCNClathes.ThemaincontentoftheprogrammingontheCNClathe,programmingconsiderations,processing,processanalysis,workpiecefixturing,toolselectionandtoolpathcalculation.CNCmachiningprocesswillbenecessaryknowledgeandNCprogrammingmethodcombinedorganically,reflectingthemodernmanufacturingtechnology,newachievementsandnewtrends.Theuseofnumericalcontrolprogrammingprocessinstance,amoredetailedexplanationoftheturningpartsprocessingmethodsandprocedures.
Keywordsnc;
tool;
programming;
processing
第一章数控机床（主要介绍数控车床）
1.1数控车床简介
数控车床又称为CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。
数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
数控车床、车削中心，是一种高精度、高效率的自动化机床。
它具有广泛的加工艺性能，可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。
具有直线插补、圆弧插补各种补偿功能，并在复杂零件的批量生产中发挥了良好的经济效果。
数控车床按车削中心是在普通数控车床基础上发展起来的一种复合加工机床。
除具有一般二轴联动数控车床的各种车削功能外，车削中心的转塔刀架上有能使刀具旋转的动力刀座，主轴具有按轮廓成形要求连续（不等速回转）运动和进行连续精确分度的C轴功能，并能与X轴或Z轴联动，控制轴除X、Z、C轴之外，还可具有Y轴。
可进行端面和圆周上任意部位的钻削、铣削和攻螺纹等加工，在具有插补功能的条件下，还可以实现各种曲面铣削加工。
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。
数控的实质是通过特定处理方式下的数字信息（不边疆变化的数字量）去自动控制机械装置进行动作，它与通过连续变化的模拟量进行的程序控制（即顺序控制），有着截然不同的性质。
由于数控中的控制信息，而处理这些短信息离不开计算机，因此将通过计算机进行自动控制的技术，简称为数控。
这里讲的数控，特指用于机床加工中的数控（即机床数控）。
除此之外，数控还广泛应用于测量、理化试验与分析、物质与信息的传输、建筑以及科学管理等领域。
早期的数控机床的NC装置由各种逻辑元件、记忆元件组成随机逻辑电路，是固定接线的硬件结构，由硬件来实现数控功能，称作硬件数控，用这种技术实现的数控机床一般称作为NC机床。
计算机数控（Computer
Numerical
Control），简称CNC。
现代数控系统是采用微处理器或专用微机的数控系统，由事先存放在存储器里的系统程序（软件）来实现控制逻辑，实现部分或分部数控功能，并通过接口与外围设备进行连接，称为CNC系统，这样的机床一般称为CNC机床。
1.2数控技术的发展趋势
进入九十年代以来，随着国际上计算机技术突飞猛进的发展，控制理论等领域的最新技术成就，数控车床的工艺和工序将更加复合化和集中化。
即把各种工序（如车、铣、钻等）都集中在一台数控车床上来完成。
目前国际上出现的双主轴结构就是这种构思的体现。
采用四轴三联动配置，线性轴X/Y/Z及旋转C轴，C轴绕主轴旋转。
机床除具备一般的车削功能外，还具备在零件的端面和外圆面上进行铣加工的功能。
双主轴、3刀塔的复合加工CNC车床可以同时连续对零部件进行车削、铣削加工，只需进行一次装夹就可以完成对零部件的全加工。
1.2.1运行高速化，加工高精化
数控系统采用32位以上的微处理器，使数控系统的输入、译码、算计、输出等环节都在高速下完成，并可提高数控系统的分辩率及实现连续小程序段的高速、高精加工。
目前正在开发的采用64位中央处理单元（CPU）的新型数控系统，增强了插补运算功能、快速进给功能，实现了高速加工，实现了多轴控制功能，一般控制轴数为3—15轴，最多24轴，同时控制轴数可达3—6轴。
速度和精度是数控设备的两个重要指标，它们是数控技术永恒追求的目标。
因为它直接关系到加工效率和产品质量。
新一代数控设备在运行高速化、加工高精化等方面都有了更高的要求。
（1）运行高速化
使进给率、主轴转速实现高速化，并且具有高加（减）速率。
（2）进给率高速化
①在分辨率为1m时，Fmax=240m/min。
在Fmax下可获得复杂型面的精确加工。
②在程序段长度为1mm时，Fmax=30m/min，并且具有1.5g的加减速率
（3）主轴高速化
①采用电主轴（内装式主轴电机），即主轴电机的转子轴就是主轴部件。
②主轴最高转速达200000r/min。
③主轴转速的最高加（减）速为1.0g，即仅需1.8秒即可从0提速到15000r/min。
（4）加工高精化
提高机械设备的制造和装配精度；
提高数控系统的控制精度；
采用误差补偿技术。
（5）提高CNC系统控制精度：
①采用高速插补技术，以微小程序段实现连续进给，使CNC控制单位精细化。
②采用高分辨率位置检测装置，提高位置检测精度（日本交流伺服电机已有装上106脉冲/转的内藏位置检测器，其位置检测精度能达到0.01m/脉冲）。
③位置伺服系统采用前馈控制与非线性控制等方法。
（6）采用误差补偿技术
①采用反向间隙补偿、丝杆螺距误差补偿和刀具误差补偿等技术。
②设备的热变形误差补偿和空间误差的综合补偿技术。
研究结果表明，综合误差补偿技术的应用可将加工误差减少60％～80％。
三井精机的JidicH5D型超精密卧式加工中心的定位精度为±
0.1m。
由于计算机技术的不断进步，促进了数控技术水平的提高，数控装置、进给伺服驱动装置和主轴伺服驱动装置的性能也随之提高，使得现代的数控设备在新的技术水平下，可同时具备运行高速化、加工高精化的性能。
1.2.2多功能
数控系统具有多种监控、检测及补偿功能。
如刀具磨损的检测、系统的精度及热变的检测等，还具有刀具寿命管理、刀具长度偏置、刀具半径补偿、刀尖补偿、螺距补偿等功能。
大多数现代数控机床都采用CRT显示，可以进行二维图形的轨迹显示，有的还可以实现三维彩色动态图形显示。
借助CRT，利用键盘可以实现程序的输入、编辑、修改和删除等功能。
现代数控系统具有硬件、软件及故障自诊断功能。
1.2.3智能化
在现代数控系统中，引进了自适应控制技术。
自适应控制技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特性，且能使切削过程达到并维持最佳状态的技术。
随着人工智能技术的不断发展，并为满足制造业生产柔性化、制造自动化发展需求，数控技术智能化程度不断提高，具体体现在以下几个方面：
（1）工件自动检测，自动定心。
（2）刀具被损检测及自动更换备用刀具。
（3）刀具寿命及刀具收存情况管理。
（4）负载监控、数据管理、维修管理。
（5）利用前馈控制实时补偿矢量的功能。
（6）根据加工时的热变形，对滚珠杆等伸缩进行实时补偿的功能。
1.2.4网络化
支持网络通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMC、FMS、CIMS对基层设备集成要求的数控系统，该系统是形成“全球制造”的基础单元。
①网络资源共享。
②数控机床的远程（网络）监视、控制。
③数控机床的远程（网络）培训与教学（网络数控）
④数控装备的数字化服务（数控机床故障的远程（网络）诊断、远程维护、电子商务等）。
1.2.5驱动并联化
（1）并联结构机床是现代机器人与传统加工技术相结合的产物；
（2）由于它没有传统机床所必需的床身、立柱、导轨等制约机床性能提高的结构，
（3）具有现代机器人的模块化程度高、重量轻和速度快等优点。
第二章数控机床的编程方法
2.1手工编程
由人工完成零件图样分析、工艺处理、数值计算、书写程序清单直到程序的输入和检验。
适用于点位加工或几何形状不太复杂的零件，不仅费时，而且编制复杂零件还容易出错。
2.2自动编程
自动编程是用计算机把输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，也就是说数控编程的大部分工作由计算机来实现。
利用CAD或者CAM软件，实现造型及图象自动编程。
其中典型的是MasterCAM软件，其可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐标和五坐标、车削、线切割的编程，这种软件功能单一，简单易学。
2.3CAD/CAM
利用CAD/CAM软件，实现造型及图象自动编程。
最为典型的软件是MasterCAM，其可以完成铣削二坐标、三坐标、四坐标和五坐标、车削、线切割的编程，此类软件虽然功能单一，但简单易学，价格较低，仍是目前中小企业的选择。
第三章数控机床程序的编制
3.1数控编程的基本概念
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。
数控编程分为手工编程和自动编程.手工编程是指编程的各个阶段均由人工完成。
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。
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,当我们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的数控系统编程.
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。
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。
3．2数控编程的步骤
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。
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
3.3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（CYCLESTART）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。
第四章数控刀具的选用
4.1数控机床的刀具特点
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。
4.2数控车削的刀具与选用
（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；
仿形加工常用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：
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°
第五章工艺分析方法
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。
在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。
合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。
5.1零件图的工艺性分析
（1）分析零件的几何要素
首先从零件图的分析中,了解工件的外形、结构,工件上须加工的部位,及其形状、尺寸精度、和表面粗糙度；
了解各加工部位之间的相对位置和尺寸精度；
了解工件材料及其它技术要求。
从中找出工件经加工后，必须达到的主要加工尺寸和重要位置尺寸精度。
（2）分析了解工件的工艺基准
包括其外形尺寸、在工件上的位置、结构及其他部位的相对关系等。
对于复杂工件或较难辨工艺基准的零件图，尚需详细分析有关装配图，了解该零件的装。
5.2切削用量的选择
5.2.1确定合理切削用量的意义
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。
5.2.2选择切削用量的一般原则
（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0.2~0.4mm（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。
5.2.3如何选择切削用量
（1）切削用量一般可以根据刀具供应商所提供的刀具样本数据来确定，这是比较快捷而稳妥的方法；
也可以根据经验或试切来确定。
（2）查阅切削用量手册。
（3）生产实践经验。
5.2.4关于螺纹车削的主轴转速
（1）数控车螺纹时，会受到以下几方面的影响：
①
螺纹加工程序段中的导程值，相当于进给量f（mm/r），如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度F（mm/min）则必定大大超过正常值。
②
刀具在其位移过程的始/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/降频率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。
③
车削螺纹必须通过主轴的同步运行功能而实现，即需要主轴编码器。
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纹（俗称“烂牙”）。
（2）鉴于上述原因，不同的数控系统车螺纹时推荐不同的主轴转速范围，大多数经济型数控车床的数控系统推荐车螺纹时主轴转速如下：
n≤1200/P–k
公式中：
P——被加工螺纹导程，mm；
k——保险系数，一般为80。
第六章工件的装夹和夹具选择
6.1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
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