数控技术毕业论文-轴类零件的数控加工编程

1郑州大学自考本科毕业论文专业数控技术姓名准考证号论文题目轴类零件的数控加工编程毕业设计年月日2目录目录2毕业设计（论文）任务书4摘要5ABSTRACT6前言7第一章概述811国内外数控发展概况812数控技术发展趋势813智能化新一代PCNC数控系统10第二章工艺方案分析1121零件图1122零件图分析1123确定加工方法1224确定加工方案1325数控设备的应用和维护13第三章工件的装夹2431定位基准的选择2432定位基准选择的原则2733确定零件的定位基准2734装夹方式的选择2735数控车床常用装夹方式2836确定合理的装夹方式28第四章刀具及切削用量2841选择数控刀具的原则2842选择数控车削用刀具2943确定切削用量3144设置刀点和换刀点33第五章典型轴类零件的加工3551轴类零件加工工艺分析3552典型轴类零件加工工艺3753加工坐标系设置4054手工编程41第六章数控车自动编程软件CAXA介绍4461界面介绍4462鼠标，键盘和热键4563交互方式46364如何画线5065数控加工的概述5666数控加工的基本概念5767刀具管理59第七章结束语69第八章致谢词70参考文献714毕业设计（论文）任务书（由指导教师填写）学生姓名学号教师姓名职称副教授题目轴类零件的数控加工编程主要研究内容1、了解数控的构成与使用规程。2、绘制零件的CAD图。3、一定要保证零件的车削精度，不能出现零件有损坏的情况。4、选择合适的刀具。5、选择合适的夹具。6、编写零件的数控程序，并检查执行程序。7、CAXA的了解及应用。研究与设计方法通过各种渠道去了解1、图书馆翻阅资料2、网上查阅3、咨询辅导老师主要技术指标（或研究目标）无主要参考文献1邵泽强数控原理与数控系统北京理工大学出版社20092杜家熙数控加工工艺机械工业出版社,20093周文玉数控加工编程及操作教程中国轻工业出版社,20084顾京数控机床加工程序编制机械工业出版社，20065隋秀梅CAXA制造工程师2006数控加工自动编程机械工业出版社，20086杨伟群数控工艺培训教程（数控车部分）清华大学出版社，20027刘哲AUTOCAD2004工程绘图与训练大连理工大学0出版社，20045摘要在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一，本文主要对模具加工所使用的动模板进行CNC加工，采用FANUC系统对动模板进行数控编程加工。首先是对工件进行加工工序的确定，并且进行工艺分析，装夹方式的选择，切削用量的确定。再对刀具进行了选择。然后就工艺路线进行编程加工。当前数控加工的重点发展方向是无图化生产、单件高精度并行加工、少人化无人化加工，这就要求数控机床能满足高速、高动态精度、高刚性、热稳定性、高可靠性、网络化以及与之配套的控制系统，最重要的是模具三维型面加工特别注重机床的动态性能国内已有一些公司引进了高速车床，并开始应用。国内机床厂陆续开发出一些准高速的车床，并正开发高速加工机床。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。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备,是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工精度高,质量容易保证,发展前景十分广阔,因此掌握数控车床的加工编程技术尤为重要关键词数控技术；手工编程；精度6ABSTRACTINTHEDIGITIZEDMANUFACTURETECHNOLOGY,THECOMPUTERNUMERICALCONTROLTECHNOLOGYANDTHENUMERICALCONTROLPROGRAMMINGTECHNOLOGYISONEOFMOSTIMPORTANTTECHNICAL,THISARTICLEMAINLYMOVESTHETEMPLATEWHICHUSESFORTHEMOLDPROCESSINGTOCARRYONTHECNCPROCESSING,USESTHESIMENSSYSTEMTOMOVETHETEMPLATETOCARRYONTHENUMERICALCONTROLPROGRAMMINGPROCESSINGFIRSTISCARRIESONTHEPROCESSINGWORKINGPROCEDURETOTHEWORKPIECETHEDETERMINATION,ANDCARRIESONTHECRAFTANALYSIS,THEATTIRECLAMPSTHEWAYTHECHOICE,THECUTTINGSPECIFICATIONSDETERMINATIONAGAINHASCARRIEDONTHECHOICETOTHECUTTINGTOOLTHENCARRIESONTHEPROGRAMMINGPROCESSINGONTHECRAFTROUTETHECURRENTNUMERICALCONTROLPROCESSINGPRIORITIZEDIRECTIONISDOESNOTHAVECHARTPRODUCTION,SINGLEUNITHIGHACCURACYPARALLELPROCESSING,FEWPEOPLENOBODYMELTSTHEPROCESSING,THISREQUESTNUMERICALCONTROLENGINEBEDCANSATISFYHIGHSPEED,THEHIGHDYNAMICPRECISION,THEHIGHRIGIDITY,THETHERMOSTABILITY,THEREDUNDANTRELIABILITY,THENETWORKASWELLASWITHITNECESSARYCONTROLSYSTEM,MOSTIMPORTANTLYTHEMOLDTHREEDIMENSIONALPROCESSINGSPECIALLYPAIDGREATATTENTIONTOTHEENGINEBEDTHEDYNAMICPERFORMANCEDOMESTICTOHAVESOMECOMPANIESTOINTRODUCETHEHIGHSPEEDMILLINGMACHINE,ANDSTARTEDTOAPPLYTHEDOMESTICMACHINETOOLFACTORYDEVELOPSSOMEHIGHSPEEDMILLINGMACHINESONEAFTERANOTHER,ANDISDEVELOPINGHIGHSPEEDPROCESSESTHEENGINEBEDTHENUMERICALCONTROLTECHNOLOGYISREFERSWITHDIGITAL,THEWRITINGANDTHEMARKCOMPOSITIONDIGITALCOMMANDREALIZESORAMANYMECHANICALDEVICESMOVEMENTCONTROLTECHNOLOGYITCONTROLSUSUALLYISTHEPOSITION,THEANGLE,THESPEEDANDSOONTHEMECHANICALQUANTITYANDFLOWSTOTHERELATEDSWITCHQUANTITYWITHTHEMECHANICALENERGYTHENUMERICALCONTROLPRODUCTIONRELIESONDATACARRIERANDTHEBINARYMODEDATAOPERATIONAPPEARANCEIN1908,THEPERFORATIONSHEETMETALEXCHANGETYPEDATACARRIERWASPUBLISHED19CENTURYSENDS,ANDHAVETHEASSISTANCEFUNCTIONTAKETHEPAPERASTHEDATACARRIERTHECONTROLSYSTEMTOINVENTHASESTABLISHEDTHEMODERNCOMPUTER,INCLUDINGCOMPUTERNUMERICALCONTROLSYSTEMFOUNDATIONTHENUMERICALCONTROLTECHNOLOGYISDEVELOPSWITHTHEENGINEBEDCONTROLCLOSEUNIONIN1952,THEFIRSTNUMERICALCONTROLENGINEBEDWASPUBLISHED,BECOMESINTHEWORLDMECHANICALINDUSTRYHISTORYANEPOCHMAKINGEVENT,IMPELLEDTHEAUTOMATEDDEVELOPMENTHASESTABLISHEDTHEMODERNCOMPUTER,INCLUDINGCOMPUTERNUMERICALCONTROLSYSTEMFOUNDATIONTHENUMERICALCONTROLTECHNOLOGYISDEVELOPSWITHTHEENGINEBEDCONTROLCLOSEUNIONIN1952,THEFIRSTNUMERICALCONTROLENGINEBEDWASPUBLISHED,BECOMESINTHEWORLDMECHANICALINDUSTRY7HISTORYANEPOCHMAKINGEVENT,IMPELLEDTHEAUTOMATEDDEVELOPMENT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。8第一章概述11国内外数控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。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。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。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序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，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，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，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。12数控技术发展趋势121性能发展方向（1）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。9（2）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。（3）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。（4）实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。122功能发展方向（1）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。（2）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。（3）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、2D2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。（4）内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。10（5）多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。123体系结构的发展（1）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。（2）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。（3）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。（4）通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、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，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。13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第二章工艺方案分析21零件图22零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，55MM150MM，无热处理和硬度要求。数控加工工艺基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加12工，因而有如下特点数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。23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（4529，75）P2（35，5646）。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。确定零件的定位基准和装夹方式1粗基准选择原则（1）为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。（2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。（3）粗基准应避免重复使用。（4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。2精基准选择原则13（1）基准重合原则选择加工表面的设计基准为定位基准；（2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。3定位基准综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯55MM的棒料的轴线和右端面作为定位基准。24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39MM、S42MM、R9MM、35MM、锥度为10度的外圆，52MM调头装夹已加工52MM外圆，左端加工25MM33MM、切退刀槽、加工螺纹M25MM15MM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。25数控设备的应用和维护一、数控设备的选用在当前机械制造业中，随着数控设备和各相关配套技术的发展，企业越来越多地选用数控机床，以提高企业机床设备数控化率及企业的生产能力和产品竞争力。但是如何从品种繁多、价格昂贵的设备中选择适用的设备，为企业十分关心的问题。以下介绍选择数控机床时应考虑的一些问题1、控机床投资考虑从提高机床设备数控化率的途径来说，它可分为购置新的整台数控机床和14进行机床数控改造两大方案。它与企业现有设备状况、技术力量、经济实力等有关。比如对于一些老企业，由于设备役龄年限较长，如果采用全部报废更新，需要大量的投资。这时可以通过对部分机床进行大修，恢复其机械精度，再配上合适的数控系统及其他有关附件，使其成为能满足产品加工要求的数控机床。这样做只需花较少的钱，达到数控自动加工的要求，同时通过机床数控改造，也可较好地培养和增强企业自身对数控机床维修和设备管理的技术力量。对于购置新的整台数控机床，目前按价格和功能比又可分为经济型和全功能型两大类。一般经济型数控机床价格为普通机床的26倍，而高档的全功能型数控机床要高达十几倍。因此，要考虑合理化投资背景。在购置新机床前应拟出在计划购置的机床上要加工零件的种类表，同时回答机床的工作空间应当多大机床必须配备那些装置和具备的性能（驱动功率、刀具数目、控制方式、精度、专用附件）每年有多少时间利用这台机床此外，还应制订“期望性工件种类表”，这是按计划需要在购买的机床上加工的全部工件清单。根据这些工件预期的年产量和每件的加工时间，算出机床每年使用的台时数。这些数据是这台机床能否充分利用的指标之一，同时也是以后经济计算的依据。2、床类型的选择根据所加工零件的几何形状选用相应的数控机床加工，以发挥数控机床的效率和特点。如加工形状比较复杂的轴类零件和由复杂回转曲线形成的模具内型腔时，应选择数车床；加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂的平面或立体零件，以及模具的内外型腔等，应选择立式镗铣床或立式加工中心；加工复杂的箱体类零件、泵体、阀体、壳体等，可选择卧式加工中心或卧式镗铣床。各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等，可选用多坐标联动的卧式加工中心。3、机床精度的选择所选择的数控机床应能满足零件的加工精度要求。在满足精度要求的前提下，应尽量选用一般的数控机床，以降低成本。I数控系统的选择所选择的数控机床的数控系统应能满足加工的需要。一般数控系统生产厂家对系统的评价往往是具备基本功能的系统很便宜，而用户所特定选择的功能却较贵，所以要根据加工要求和机床性能的需要来选择。另外，在选择数控系统时，应尽量选用企业内已有的数控机床中相同类型的数控系统，这将对今后的操作、编程、维修等都带来较大的方便。II机床大小的选择15所选用数控机床的加工范围应能满足零件的需要。数控机床的主参数及尺寸参数应满足加工需要。如最大圆弧直径，各坐标方面的行程距离，工作台面的尺寸等是否满足安放工件和夹具的需要及加工要求。III自动换刀装置（ATC）的选择自动换刀装置（ATC）是加工中心、车削中心和带交换冲头数控冲床的基本特征。尤其是加工中心，ATC装置的投资往往占整机的3050。因此，用户应十分重视ATC的工作质量和刀库储存量，ATC的工作质量主要表现为换刀时间和故障率。经验表明，加工中心故障中有50以上与ATC有关。因此用户应在满足使用要求的前提下尽量选用结构简单和可靠性高的ATC，以降低整机的价格。二、数控设备的安装调试数控设备的安装、调试和验收是设备前期管理的重要环节。当机床运到后，首先要进行安装、调试、并进行试运行，精度验收合格后才能交付使用。多数数控机床都是分解为部件装箱运输，到位后再进行组装和重新调试。1、数控设备的安装一般数控设备的安装可按以下步骤进行。1开箱核查数控设备到位后，设备管理部门要及时组织设备管理人员、设备安装人员、以及各采购员等开箱检查，如果是进口设备，还须有进口商务代理海关商检人员等。检验的主要内容是1）装箱单；2）校对应有的随机操作、维修说明书、图样资料、合格证等技术文件；3）按合同规定，对照装箱单清点附件、备件、工具的数量、规格及完好状况；4）检查主机、数控柜、操作台等有无明显碰撞损伤、变形、受潮、锈蚀等，并填写“设备开箱验收登记卡”存档。开箱验收如果发现货物损坏或遗漏，应及时与有关部门或外商联系解决。尤其是进口设备，应注意索赔期限。2安装前的准备工作16认真阅读理解设备安装方面资料，了解生产厂家对机床基础的具体要求和组装要求，做好安装前的准备工作。3部件组装机床组装前要把导轨和各滑动面、接触面的防绣涂料清洗干净，把机床各部件，如数控柜、电气柜、立柱、刀库、机械手等组装成整机。组装时必须使用原来的定位销、定位块等定位元件，以便保证调整精度。4油管、气管的连接根据机床说明书中的电气接线图和气、液压管路图，将有关电缆和管道按标记一一对号接好。连接时特别要注意可靠的接触及密封，否则试机时，漏油、漏水，给试机带来麻烦。油管、气管连接中要特别防止异物从接口中进入管路，造成整个液压、气压系统故障。电缆和管路连接完毕后，做好各管线的固定，安装防护罩壳，保证整齐的外观。5数控系统的连接1）外部电缆的连接主要指数控装置与MDI/CRT单元、强电控制柜、机床操作面板、进给伺服电动机和主轴电动机动力线、反馈信号线的连接等，这些连接必须符合随机提供的连接手册的规定。地线连接一般采用辐射式接地法，即数控柜中的信号地与强电地、机床地等连接到公共接地点上，公共接地点再与大地相连。数控柜与强电柜之间的接地电缆的截面积要在55MM2以上。公共接地点与大地接触要好，接地电阻一般要求小于47。2）电源线的连接指数控柜电源变压器输入电缆的连接和伺服变压器绕组抽头的连接。要注意国外机床生产厂家变压器有多个抽头，连接时必须根据我国供电的具体情况，正确地连接。6通电试车前的检查和调整1）输入电源电压，频率及相序的确认。（1）输入电源电压和频率的确认我国供电制式是交流380V，三相；交流220V，单相；频率为50HZ。而有些国家的供电制式与我国不同。例如日本，交流三相的线电压是220V，单相是100V，频率是60HZ。他们出口的设备为了满足各国不同的供电情况，一般都配有电源变压器。变压器上有多个抽头供用户选择使用。电路板上设有50/60HZ频率转换开关。所以，对于进口的数控设备或数控系统调整前一定要先读懂随17机说明书，通电前要仔细检查输入电源电压是否正确，频率开关是否己置于“50HZ”位置。（2）电源电压波动范围的确认一般数控系统允许的电压波动范围为额定值的85110，而欧美的一些系统要求更高一些。如果电源电压波动范围超过数控系统的要求，就必须配备交流稳压电源，否则影响数控机床的精度和稳定性。（3）输入电源电压相序的确认目前数控机床的进给控制单元和主轴控制单元的供电电源，大都采用晶闸管控制元件，如果相序不对，接通电源，可能使进给控制单元的输入熔丝烧断。相序的检查可采用两种方法一种是用相序表测量，第二种是用双线示波器来观察二相之间的波形。2）确认直流电源输出端是否对地短路，如有短路必须排除，否则会烧坏直流稳压电源单元。3）接通数控柜电源，检查各输出电压，波动太大会影响系统工作稳定性。4）检查各熔断器的质量和规格是否符合要求，以保护设备安全。5）确认数控系统与机床的接口现代的数控系统一般都具有自诊断功能，在CRT画面上可以显示出数控系统与机床接口以及数控系统内部的状态。在带有可编程控制器（PLC）时，一般可根据厂家提供的梯形图说明书（内含诊断地址表），通过自诊断画面确认数控系统与机床之间的接口信号状态是否正确。6）参数的设定整机购进的数控机床，出厂时，都随机附有一份参数表（有的还附有一份参数纸带或磁带）。调整时，必须对照参数表进行一次核对，使机床具有最佳工作性能。一般可通过按压MDI/CRT单元上的“PARAM”（参数）键来进行。如果参数有不符，可按照机床维修说明书提供的方法进行设定和修改。通过以上步骤，数控系统调整完毕。此时，可切断数控系统电源，连接电动机的动力线，恢复报警设定，准备通电试车。5通电试车181）接通电源供电对于大型设备，为了更加安全，应采取分别供电。通电后观察无异常现象后，用手动方式陆续起动各部件，检查安全装置是否起作用，能否正常工作，能否达到额定的工作指标。起动液压系统时，先判断液压泵电动机的转动方向是否正确，液压泵工作后液压管路中是否形成油压，各液压元件是否正常工作，有无异常噪声，各接头有无渗漏，液压系统冷却装置能否正常工作等。总之，根据机床说明书资料粗略检查机床主要部件，功能是否正常、齐全。2）在接通电源时，应同时作好按压急停按扭的准备，以便随时准备切断电源。如伺服电动机的反馈信号接反了或断线，均会出现机床“撞车”现象，这时就需要立即切断电源，检查接线是否正确。2、机床精度和功能的调试1）用地脚螺栓和垫铁精调机床床身的水平，找正水平后，移动机床上的立柱、溜板和工作台等，观察各坐标全行程内机床的水平变化情况，并相应调整机床几何精度使之在公差范围之内。在调整时，主要以调整垫铁为主，必要时可稍微改变导轨上的镶条和预紧滚轮等。2）调整机械手和主轴、刀库的相对位置。用手动方式分步进行刀具交换动作，检查抓刀、装刀、拔刀等动作是否准确恰当。调整中，采用校对检验进行检测，有误差时可调整机械手的行程或移动机械手支座或刀库位置等。3）带APC交换工作台的机床要把工作台运动到交换位置，调整托盘沿与交换台面的相对位置，达到工作台自动交换时动作平稳、可靠、正确。然后在工作台面上装上7080的允许负载，进行多次自动交换动作，达到正确无误后紧固各有关螺钉。4）仔细检查数控系统和PLC装置中参数设定值是否符合随机资料中规定数据，然后试验各主要操作功能、安全措施、常用指令执行情况等。例如，各种运动方式（手动、点动、自动方式等），主轴换档指令，各级转速指令等是否正确无误。3、机床试运行数控机床在安装调试后，应在一定负载或空载下进行较长一段时间的自动运行考验。国家标准GB906188中规定自动运行考验的时间，数控车床为连续运转16H，加工中心为连续运转32H。在自动运行期间，不应发生除操作失误引起以外的任何故障。如故障排除时间超过了规定时间，则应调整后再次重新进行运转考验。三、控机床的验收19对于新购置的数控设备，都要对数控装置以及与其配套的进给、主轴伺服驱动单元进行安装、调试及验收。一般可按以下步骤进行。1、机床性能及数控功能的检验1）机床性能的检验机床性能主要包括主轴系统性能，进给系统性能，自动换刀系统、电气装置、安全装置、润滑装置、气液装置及各附属装置等性能。不同类型的机床的检验项目有所不同。数控机床性能的检验与普通机床基本一样，主要是通过“耳闻目睹”和试运转，检查各运动部件及辅助装置在启动、停止和运行中有无异常现象及噪声，润滑系统、冷却系统以及各风扇等工作是否正常。2）数控功能的检验数控系统的功能随所配机床类型有所不同，数控功能的检测验收要按照机床配备的数控系统的说明书和订货合同的规定，用手动方式或用程序的方式检测该机床应该具备的主要功能。数控功能检验主要内容有（1）运动指令功能检验快速移动指令和直线插补、圆弧插补指令的正确性。（2）准备指令功能检验坐标系选择、平面选择、暂停、刀具长度补偿、刀具半径补偿、螺距误差补偿、反向间隙补偿、镜像功能、自动加减速、固定循环及用户宏程序等指令的准确性。（3）操作功能检验回原点、单程序段、程序段跳读、主轴和进给倍率调整、进给保持、紧急停止、主轴和冷却液的起动和停止等功能的准确性。（4）CRT显示功能检验位置显示、程序显示、各菜单显示以及编辑修改等功能的准确性。数控功能检验的最好办法是自己编一个考机程序，让机床在空载下连续自20动运行16H或32H。考机程序可包括以下内容考机程序包括以下内容（1）主轴转动要包括标称的最低、中间和最高转速在内的五种以上速度的正转、反转及停止运行。（2）各坐标运动要包括标称的最低、中间和最高进给速度及快速移动，进给移动范围应接近全行程，快速移动距离应在各坐标轴的全行程的1/2以内。（3）一般自动加工所用的一些功能和代码要尽量用到（4）自动换刀有应至少交换刀库中三分之一以上的刀号，而且都要装上重量在中等以上的刀柄进行实际交换（5）必须使用的特殊功能，如测量功能、APC交换和用户宏程序等用考机程序连续运行，检查机床各项运动、动作的平稳性和可靠性，并且要强调在规定时间内不允许出故障，否则应在修理后重新开始规定时间考核，不允许分段进行累计到规定运行时间。2、机床精度的验收机床精度验收工作是在机床安装调试好后进行。检测内容主要包括几何精度、定位精度和切削精度。1机床几何精度的检验数控机床的几何精度是综合反映该机床的各关键零部件及其组装后的几何形状误差。目前国内检测机床几何精度的常用检测工具有精密水平仪、精密方箱、直角尺、平尺、平行光管、千分表、测微仪、高精度检验棒等。检测工具的精度必须比所测的几何精度高一个等级。每项几何精度的具体测量方法可按JB267482金属切削机床精度检测通则、JB436986数控卧式车床精度、JB/T8771171998加工中心检验条件等有关标准的要求进行，亦可按机床出产时的几何精度检测项目要求进行。机床几何精度的检测必须在机床精调后一次性完成，不允许调整一次检测一次。因为几何精度有些项目是相互联系相互影响的。同时，还要注意检测工具和测量方法造成的误差。2机床定位精度的检验21数控机床定位精度，是指机床各坐标轴在数控装置控制下运动所达到的位置精度。数控机床的定位精度主要检测以下内容1）直线运动定位精度直线运动定位精度一般在空载条件下测量，按照国际标准应以激光测量为准，如图82所示。如果没有激光干涉仪，对于一般的用户来说，也可以用标准刻度尺，配以光学读数显微镜进行比较测量，如图82所示。但测量仪的精度必须比被测的精度要高12个等级。2）直线运动重复定位精度是反映轴运动稳定性的一个基本指标。对于一般用户只需选择行程的中间和两端任意三个点作为目标位置，分别对各目标位置从正、负两个方向进行五次定位。3数控机床切削精度检验常用的数控机床切削精度检测验收内容如表82表82数控机床切削精度检测验收内容序号检测内容检测方法允许误差/MM实测误差1镗孔精度圆度001圆柱度001/1002端铣刀平面精度平面度001阶梯度0013端铣刀侧面精度垂直度002/300平行度002/3004镗孔孔距精度X轴方向002003Y轴方向对角线方向孔径偏差0015立铣刀铣削四周面精度直线度001/300平行度002/300垂直度002/3006两轴联动铣削直线精度直线度0015/300平行度003/300垂直度003/3007立铣刀铣削圆弧精度圆度002四、数控设备的维护保养知识22数控设备是一种自动化程度较高，结构较复杂的先进加工设备，是企业的重点、关键设备。要发挥数控设备的高效益，就必须正确的操作和精心的维护，才能保证设备的利用率。正确的操作使用能够防止机床非正常磨损，避免突发故障；做好日常维护保养，可使设备保持良好的技术状态，延缓劣化进程，及时发现和消灭故障隐患，从而保证安全运行。1、数控设备使用中应注意的问题1数控设备的使用环境为提高数控设备的使用寿命，一般要求要避免阳光的直接照射和其他热辐射，要避免太潮湿、粉尘过多或有腐蚀气体的场所。腐蚀气体易使电子元件受到腐蚀变质，造成接触不良或元件间短路，影响设备的正常运行。精密数控设备要远离振动大的设备，如冲床、锻压设备等。2电源要求为了避免电源波动幅度大（大于10）和可能的瞬间干扰信号等影响，数控设备一般采用专线供电（如从低压配电室分一路单独供数控机床使用）或增设稳压装置等，都可减少供电质量的影响和电气干扰。3操作规程操作规程是保证数控机床安全运行的重要措施之一，操作者一定要按操作规程操作。机床发生故障时，操作者要注意保留现场，并向维修人员如实说明出现故障前后的情况，以利于分析、诊断出故障的原因，及时排除。另外，数控机床不宜长期封存不用，购买数控机床以后要充分利用，尤其是投入使用的第一年，使其容易出故障的薄弱环节尽早暴露，得以在保修期内得以排除。在没有加工任务时，数控机床也要定期通电，最好是每周通电12次，每次空运行1小时左右，以利用机床本身的发热量来降低机内的湿度，使电子元件不致受潮，同时也能及时发现有无电池报警发生，以防止系统软件、参数的丢失。2、数控机床的维护保养数控机床种类多，各类数控机床因其功能，结构及系统的不同，各具不同的特性。其维护保养的内容和规则也各有其特色，具体应根据其机床种类、型号及实际使用情况，并参照机床使用说明书要求，制订和建立必要的定期、定级保养制度。下面是一些常见、通用的日常维护保养要点。231数控系统的维护1）严格遵守操作规程和日常维护制度2）应尽量少开数控柜和强电柜的门在机加工车间的空气中一般都会有油雾、灰尘甚至金属粉末，一旦它们落在数控系统内的电路板或电子器件上，容易引起元器件间绝缘电阻下降，甚至导致元器件及电路板损坏。有的用户在夏天为了使数控系统能超负荷长期工作，采取打开数控柜的门来散热，这是一种极不可取的方法，其最终将导致数控系统的加速损坏。3）定时清扫数控柜的散热通风系统应该检查数控柜上的各个冷却风扇工作是否正常。每半年或每季度检查一次风道过滤器是否有堵塞现象，若过滤网上灰尘积聚过多，不及时清理，会引起数控柜内温度过高。4）数控系统的输入/输出装置的定期维护80年代以前生产的数控机床，大多带有光电式纸带阅读机，如果读带部分被污染，将导致读入信息出错。为此，必须按规定对光电阅读机进行维护。5）直流电动机电刷的定期检查和更换直流电动机电刷的过渡磨损，会影响电动机的性能，甚至造成电动机损坏。为此，应对电动机电刷进行定期检查和更换。数控车床、数控铣床、加工中心等，应每年检查一次。6）定期更换存储用电池一般数控系统内对CMOSRAM存储器件设有可充电电池维护电路，以保证系统不通电期间能保持其存储器的内容。在一般情况下，即使尚未失效，也应每年更换一次，以确保系统正常工作。电池的更换应在数控系统供电状态下进行，以防更换时RAM内信息丢失。7）备用电路板的维护备用的印制电路板长期不用时，应定期装到数控系统中通电运行一段时间，以防损坏。2机械部件的维护241）主传动链的维护定期调整主轴驱动带的松紧程度，防止因带打滑造成的丢转现象；检查主轴润滑的恒温油箱、调节温度范围，及时补充油量，并清洗过滤器；主轴中刀具夹紧装置长时间使用后，会产生间隙，影响刀具的夹紧，需及时调整液压缸活塞的位移量。2）滚珠丝杠螺纹副的维护定期检查、调整丝杠螺纹副的轴向间隙，保证反向传动精度和轴向刚度；定期检查丝杠与床身的连接是否有松动；丝杠防护装置有损坏要及时更换，以防灰尘或切屑进入。3）刀库及换刀机械手的维护严禁把超重、超长的刀具装入刀库，以避免机械手换刀时掉刀或刀具与工件、夹具发生碰撞；经常检查刀库的回零位置是否正确，检查机床主轴回换刀点位置是否到位，并及时调整；开机时，应使刀库和机械手空运行，检查各部分工作是否正常，特别是各行程开关和电磁阀能否正常动作；检查刀具在机械手上锁紧是否可靠，发现不正常应及时处理。3液压、气压系统维护定期对各润滑、液压、气压系统的过滤器或分滤网进行清洗或更换；定期对液压系统进行油质化验检查和更换液压油；定期对气压系统分滤气器放水；4机床精度的维护定期进行机床水平和机械精度检查并校正。机械精度的校正方法有软硬两种。其软方法主要是通过系统参数补偿，如丝杠反向间隙补偿、各坐标定位精度定点补偿、机床回参考点位置校正等；硬方法一般要在机床大修时进行，如进行导轨修刮、滚珠丝杠螺母副预紧调整反向间隙等。第三章工件的装夹2531定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中。只能用毛坯上未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准。利用已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。（一）粗基准的选择选择粗基准时。主要考虑两个问题一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考下列原则1对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。如图335A所示。如果零件上有多个不加工表面，则以其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。如图335B，该零件有三个不加工表面，若要求表面4与表面2所组成的壁厚均匀，则应选择不加工表面2作为粗基准来加工台阶孔。2对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下两点（1）应保证各主要表面都有足够的加工余量。为满足这个要求，应选择毛坯余量最小的表面作为粗基准，如图335C所示的阶梯轴，应选择55MM外圆表面作为粗基准。（2）对于工件上的某些重要表面（如导轨和重要孔等），为了尽可能使其表面加工余量均匀，则应选择重要表面作为粗基准。如图336所示的床身导轨表面是重要表面，要求耐磨性好，且在整个导轨面内具有大体一致的力学性能。因此，在加工导轨时，应选择导轨表面作为粗基准加工床身底面（图336A），然后以底面为基准加工导轨平面（图336B）。3粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通