数控车床的应用与车削技巧毕业论文.doc

毕 业 论 文题 目 数控车床的应用与车削技巧 专 业 数控加工与维护工程 班 级 学 生 指导教师 西安工业大学函授部二 0 0 九 年摘 要在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域，以pc平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。为完成此任务，首先必须确立符合中国国情的发展道路。为此，本文从总体战略和技术路线两个层次及数控系统、功能部件、数控整机等几个具体方面探讨了新世纪的发展途径。制定符合中国国情的总体发展战略，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我们在数控领域的进步主要还是按国外一些模式，按部就班地发展，真正创新的成分不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和知识经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们占稳市场，技术上就已经落后了；在国外将脉冲驱动的数字式伺服打入我国市场时，我们就跟着搞这类所谓的数字伺服，但至今没形成大的市场规模；近来国外将数字式伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观。这种老是跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免要滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发、就地生产和就地销售，使我们的产品在性能价格比上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。为改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的实用的先进数控技术，逐步建立自己独立的、先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成从数控系统、数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子，永远受别人的制约，才有可能用先进、实用的数控产品去收复国内市场，打开国际市场，使中国的数控技术和数控产业在21世纪走在世界的前列。关键词 数控技术 发展趋势 伺服 系统目 录第一章 概述1.1 数控机床的发展史1.2 数控机床的前景第二章 数控机床的分类2.1按加工工艺方法分类2.1. 1金属切削类数控机床2.1. 2特种加工类数控机床2.1. 3板材加工数控机床2.2按控制控制运动轨迹分类2.2. 1点位控制数控机床2.2. 2直线控制数控机床2.2. 3轮廓控制数控机床2.3按驱动装置的特点分类2.3. 1开环控制数控机床2.3. 2闭环控制数控机床2.3. 3半闭环控制数控机床2.3 .4混合控制数控机床第三章 数控车的工艺与工装削3.1 合理选择切削用量 3.2 合理选择刀具3.3 进行有效合理的车削加工第四章 简单介绍fanuc系统与g代码代码4.1 fanuc数控系统的发展概况 4.2 fanuc数控系统的特点4.3 fanuc数控系统不同系列的结构与功能 4.4 g代码m代码第五章 数控车床编程与技巧5.1 灵活设置参考点5.2 化零为整法5.3 减少刀具空行程5.4 优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损第六章 典型零件的加工第七章 数控车床的维护与保养的点检管理7.1 .数控机床的维护7.2 .数控机床一般的故障诊断分析7.2. 1检查7.2. 2系统自诊断7.2. 3功能程序测试法7.2. 4接口信号检查7.2. 5 诊断备件替换法7.3 数控机床故障诊断实例第八章 三角螺纹加工8.1 车削三角螺纹工件的参数和工艺要求8.2 车刀的选择、刃磨和安装8.3 编写程序的方法要8.4 检测螺纹参数8.5 综合检测总结致谢参考文献第一章 概述1.1 数控机床的发展史近几年我国数控产品虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未真正被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的例子较多，而装备新机床的却很少，机床厂出产的国产数控机床大多数用的都是国外的系统。这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。影响数控系统和数控机床商品化的主要因素除技术性能和功能外，更重要的就是可靠性、稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究、开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道、多少轴联动、每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性、鲁棒性、可靠性、实用性方面花的精力相对较少。从而出现某些产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标、高性能的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现不尽人意，最后丧失了信誉，打不开市场。这说明，高指标、高性能的样机型的产品离用户真正需要的实用、可靠的商品是有相当大的距离的，将一个高指标、高性能的产品变为一个有市场的商品还需作出大量艰苦的努力。另一方面，数控系统和数控机床不像家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单。数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题。如果开发部门对这些问题掌握得不透，就难以将产品设计得很完善。而且数控产品的某些问题在开发、试用，甚至鉴定时都难以发现。这就造成，同样型号的数控机床在有的用户那儿运行得很好，而在别的用户那儿却表现欠佳。或者同样型号的数控机床用于加工某些零件工作得很好，但用于加工其他零件时却不尽人意。出现这种情况，有时是用户操作人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构来测试考验自己的产品，如为考验新开发的数控系统，厂家自己设计和从生产实际中收集了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，即立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在问题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考验。好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，即使一个小问题也将严重影响国产数控产品的声誉。因此，我们应充分重视上述问题，在商品化上切实狠下工夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿于技术研究、产品开发、试制、生产等的全过程中，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。1.2 数控机床的前景经过20来年市场风雨的冲击，国人已越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得更为重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且还打进了美国市场。是台湾数控机床的技术和质量超过美国了吗？显然不是。那他们靠的是什么？重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了工夫。而我们长期以来把主要精力放在开发技术和提高水平上，忽视了经营管理、市场开拓、产品营销等方面的工作，结果在新技术、新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业仍然处于产品销售不畅的困境1。国内外的经验说明，数控产品的竞争力不仅取决于技术，更取决于经营管理能力和营销能力。因此，从现在起我们应将管理和营销作为产业发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高效、灵敏的运行机制和有效的激励机制。通过这种机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神、创造精神和献身精神，努力提高产品的竞争能力；另一方面充分调动企业内外、行业内外一切积极因素，大力加强市场开拓力度，奋力打通营销渠道。可以坚信，有过硬竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能在市场竞争中取得胜利。数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途。可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。国际标准化组织制定了iso14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证2。因此，我们的数控产品要在下一世纪走向国际市场，我们的企业就必须“从我做起，从现在做起”第二章 数控机床的分类2. 1按加工工艺方法分类由显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器构成。目前世界最大的三家厂商是：日本发那客、德国西门子、日本三菱；其余还有法国扭姆、西班牙凡高等。国内由华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。高档次的系统全都是进口。 我们国家机床业最薄弱的环节在数控系统。1金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。 在普通数控机床加装一个刀库和换刀装置就成为数控加工中心机床。加工中心机床进一步提高了普通数控机床的自动化程度和生产效率。例如铣、镗、钻加工中心，它是在数控铣床基础上增加了一个容量较大的刀库和自动换刀装置形成的，工件一次装夹后，可以对箱体零件的四面甚至五面大部分加工工序进行铣、镗、钻、扩、铰以及攻螺纹等多工序加工，特别适合箱体类零件的加工。加工中心机床可以有效地避免由于工件多次安装造成的定位误差，减少了机床的台数和占地面积，缩短了辅助时间，大大提高了生产效率和加工质量。 2特种加工类数控机床 除了切削加工数控机床以外，数控技术也大量用于数控电火花线切割机床、数控电火花成型机床、数控等离子弧切割机床、数控火焰切割机床以及数控激光加工机床等。 3板材加工类数控机床 常见的应用于金属板材加工的数控机床有数控压力机、数控剪板机和数控折弯机等。 近年来，其它机械设备中也大量采用了数控技术，如数控多坐标测量机、自动绘图机及工业机器人等。 2. 2按控制控制运动轨迹分类1点位控制数控机床 位置的精确定位，在移动和定位过程中不进行任何加工。机床数控系统只控制行程终点的坐标值，不控制点与点之间的运动轨迹，因此几个坐标轴之间的运动无任何联系。可以几个坐标同时向目标点运动，也可以各个坐标单独依次运动。 这类数控机床主要有数控坐标镗床、数控钻床、数控冲床、数控点焊机等。点位控制数控机床的数控装置称为点位数控装置。 2直线控制数控机床 直线控制数控机床可控制刀具或工作台以适当的进给速度，沿着平行于坐标轴的方向进行直线移动和切削加工，进给速度根据切削条件可在一定范围内变化。 直线控制的简易数控车床，只有两个坐标轴，可加工阶梯轴。直线控制的数控铣床，有三个坐标轴，可用于平面的铣削加工。现代组合机床采用数控进给伺服系统，驱动动力头带有多轴箱的轴向进给进行钻镗加工，它也可算是一种直线控制数控机床。 数控镗铣床、加工中心等机床，它的各个坐标方向的进给运动的速度能在一定范围内进行调整，兼有点位和直线控制加工的功能，这类机床应该称为点位/直线控制的数控机床。 3轮廓控制数控机床 轮廓控制数控机床能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。 常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。数控火焰切割机、电火花加工机床以及数控绘图机等也采用了轮廓控制系统。轮廓控制系统的结构要比点位/直线控系统更为复杂，在加工过程中需要不断进行插补运算，然后进行相应的速度与位移控制。 现在计算机数控装置的控制功能均由软件实现，增加轮廓控制功能不会带来成本的增加。因此，除少数专用控制系统外，现代计算机数控装置都具有轮廓控制功能。 2. 3按驱动装置的特点分类1开环控制数控机床 这类控制的数控机床是其控制系统没有位置检测元件，伺服驱动部件通常为反应式步进电动机或混合式伺服步进电动机。数控系统每发出一个进给指令，经驱动电路功率放大后，驱动步进电机旋转一个角度，再经过齿轮减速装置带动丝杠旋转，通过丝杠螺母机构转换为移动部件的直线位移。移动部件的移动速度与位移量是由输入脉冲的频率与脉冲数所决定的。此类数控机床的信息流是单向的，即进给脉冲发出去后，实际移动值不再反馈回来，所以称为开环控制数控机床。 开环控制系统的数控机床结构简单，成本较低。但是，系统对移动部件的实际位移量不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进电动机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响被加工零件的精度。开环控制系统仅适用于加工精度要求不很高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。 2闭环控制数控机床 接对工作台的实际位移进行检测，将测量的实际位移值反馈到数控装置中，与输入的指令位移值进行比较，用差值对机床进行控制，使移动部件按照实际需要的位移量运动，最终实现移动部件的精确运动和定位。从理论上讲，闭环系统的运动精度主要取决于检测装置的检测精度，也与传动链的误差无关，因此其控制精度高。图1-3所示的为闭环控制数控机床的系统框图。图中a为速度传感器、c为直线位移传感器。当位移指令值发送到位置比较电路时，若工作台没有移动，则没有反馈量，指令值使得伺服电动机转动，通过a将速度反馈信号送到速度控制电路，通过c将工作台实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与位移指令值相比较，用比较后得到的差值进行位置控制，直至差值为零时为止。这类控制的数控机床，因把机床工作台纳入了控制环节，故称为闭环控制数控机床。 闭环控制数控机床的定位精度高，但调试和维修都较困难，系统复杂，成本高。 3半闭环控制数控机床 半闭环控制数控机床是在伺服电动机的轴或数控机床的传动丝杠上装有角位移电流检测装置（如光电编码器等），通过检测丝杠的转角间接地检测移动部件的实际位移，然后反馈到数控装置中去，并对误差进行修正。通过测速元件a和光电编码盘b可间接检测出伺服电动机的转速，从而推算出工作台的实际位移量，将此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由于工作台没有包括在控制回路中，因而称为半闭环控制数控机床。 半闭环控制数控系统的调试比较方便，并且具有很好的稳定性。目前大多将角度检测装置和伺服电动机设计成一体，这样，使结构更加紧凑。 4混合控制数控机床 将以上三类数控机床的特点结合起来，就形成了混合控制数控机床。混合控制数控机床特别适用于大型或重型数控机床，因为大型或重型数控机床需要较高的进给速度与相当高的精度，其传动链惯量与力矩大，如果只采用全闭环控制，机床传动链和工作台全部置于控制闭环中，闭环调试比较复杂。混合控制系统又分为两种形式： （1）开环补偿型。它的基本控制选用步进电动机的开环伺服机构，另外附加一个校正电路。用装在工作台的直线位移测量元件的反馈信号校正机械系统的误差。 （2）半闭环补偿型。它是用半闭环控制方式取得高精度控制，再用装在工作台上的直线位移测量元件实现全闭环修正，以获得高速度与高精度的统一。其中a是速度测量元件（如测速发电机），b是角度测量元件，c是直线位移测量元件。第三章 数控车的工艺与工装削数控车床加工的工艺与普通车床的加工工艺类似，但由于数控车床是一次装夹，连续自动加工完成所有车削工序，因而应注意以下几个方面。 3. 1 合理选择切削用量 对于高效率的金属切削加工来说，被加工材料、切削工具、切削条件是三大要素。这些决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济有效的加工方式必然是合理的选择了切削条件。 切削条件的三要素：切削速度、进给量和切深直接引起刀具的损伤。伴随着切削速度的提高，刀尖温度会上升，会产生机械的、化学的、热的磨损。切削速度提高20%，刀具寿命会减少1/2。 进给条件与刀具后面磨损关系在极小的范围内产生。但进给量大，切削温度上升，后面磨损大。它比切削速度对刀具的影响小。切深对刀具的影响虽然没有切削速度和进给量大，但在微小切深切削时，被切削材料产生硬化层，同样会影响刀具的寿命。 用户要根据被加工的材料、硬度、切削状态、材料种类、进给量、切深等选择使用的切削速度。 最适合的加工条件的选定是在这些因素的基础上选定的。有规则的、稳定的磨损达到寿命才是理想的条件。 然而，在实际作业中，刀具寿命的选择与刀具磨损、被加工尺寸变化、表面质量、切削噪声、加工热量等有关。在确定加工条件时，需要根据实际情况进行研究。对于不锈钢和耐热合金等难加工材料来说，可以采用冷却剂或选用刚性好的刀刃。 3. 2 合理选择刀具 1) 粗车时，要选强度高、耐用度好的刀具，以便满足粗车时大背吃刀量、大进给量的要求。 2) 精车时，要选精度高、耐用度好的刀具，以保证加工精度的要求。 3) 为减少换刀时间和方便对刀，应尽量采用机夹刀和机夹刀片。 3. 合理选择夹具 1) 尽量选用通用夹具装夹工件，避免采用专用夹具； 2) 零件定位基准重合，以减少定位误差。 4. 确定加工路线 加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。 1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求； 2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。 5. 加工路线与加工余量的联系 目前，在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯上过多的余量，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，则需注意程序的灵活安排。 6. 夹具安装要点 目前液压卡盘和液压夹紧油缸的连接是靠拉杆实现的，如图1。液压卡盘夹紧要点如下：首先用搬手卸下液压油缸上的螺帽，卸下拉管，并从主轴后端抽出，再用搬手卸下卡盘固定螺钉，即可卸下卡盘。3. 3 进行有效合理的车削加工 index公司的g200车削中心集成化加工单元具有模块化、大功率双主轴、四轴联动的功能，从而使加工时间进一步缩短。与其他借助于工作轴进行装夹的概念相反，该产品运用集成智能加工单元可以使工件自动装夹到位并进行加工。换言之，自动装夹时，不会影响另一主轴的加工，这一特点可以缩短大约10的加工时间。 此外，四轴加工非常迅速，可以同时有两把刀具进行加工。当机床是成对投入使用的时候，效率的提高更为明显。也就是说，常规车削和硬车可以并行设置两台机床。 常规车削和硬车之间的不同点仅仅在于刀架和集中恒温冷却液系统。但与常规加工不同的是：常规加工可用两个刀架和一个尾架进行加工；而硬车时只能使用一个刀架。在两种类型的机床上都可进行干式硬加工，只是工艺方案的制造者需要精心设计平衡的节拍时间，而index机床提供的模块结构使其具有更强的灵活性。 以高精度提高生产率 随着生产效率的不断提高，用户对于精度也提出了很高的要求。采用g200车削中心进行加工时，冷启动后最多需要加工4个工件，就可以达到6mm的公差。加工过程中，精度通常保持在2mm。所以index公司提供给客户的是高精度、高效率的完整方案，而提供这种高精度的方案，需要精心选择主轴、轴承等功能部件。 g200车削中心在德国宝马landshut公司汽车制造厂的应用中取得了良好的效果。该厂不仅生产发动机，而且还生产由轻金属铸造而成的零部件、车内塑料装饰件和转向轴。质量监督人员认为，其加工精度非常精确：连续公差带为15mm，轴承座公差为6.5mm。 此外，加工的万向节使用了index公司全自动智能加工单元。首批的两台车削中心用来进行工件打号之前的预加工，加工后进行在线测量，然后通过传送带送出进行滚齿、清洗和淬火处理。最后一道工序中，采用了第二个index加工系统。由两台g200车削中心对转向节的轴承座进行硬车。在机床内完成在线测量，然后送至卸料单元。集成的加工单元完全融合到车间的布局之中，符合人类工程学要求，占地面积大大减少，并且只需两名员工看管制造单元即可。第四章 简单介绍fanuc系统与g代码代码4. 1 fanuc数控系统的发展概况 日本fanuc公司自50年代末期生产数控系统以来，已开发出40多种系列的数控系统。 80年代，fanuc公司较有代表性的系统是f6和f11系列。 80年代，其主要产品有f0和f15系列。 目前，以f0i与f16i、18i最为常见。 4. 2 fanuc数控系统的特点 1.系统在设计中大量采用模块化结构。 2.具有很强的抵抗恶劣环境影响的能力 。 3.有较完善的保护措施 。 4.fanuc系统所配置的系统软件具有比较齐全的基本功能和选项功能。 5.提供大量丰富的pmc信号和pmc功能指令 。 6.具有很强的dnc功能 。 7.提供丰富的维修报警和诊断功能 。4. 3 fanuc数控系统不同系列的结构与功能 1.fanuc 0i系统与fanucl6/18/21等系统的结构相似，均为模块化结构。其集成度较fanuc 0系统的集成度更高，因此0i控制单元的体积更小，便于安装排布。 2.采用全字符键盘，可用b类宏程序编程，使用方便。 3.用户程序区容量比0md系统大一倍，有利于较大程序的加工。 4.使用编辑卡编写或修改梯形图，携带与操作都很方便。 5.使用存储卡存储或输入机床参数、pmc程序以及加工程序，操作简单方便。 6.系统具有hrv(高速矢量响应)功能，伺服增益设定比0md系统高一倍，理论上可使轮廓加工误差减少一半。 7.机床运动轴的反向间隙，在快速移动或进给移动过程中由不同的间隙补偿参数自动补偿。 8.0i系统可预读12个程序段，比0md系统多。 9.与0md系统相比，0i系统的pmc程序基本指令执行周期短，容量大，功能指令更丰富，使用更方便。 10.0i系统的界面、操作、参数等与18i、16i、21i基本相同。 11.0i系统比0m、0t等产品配备了更强大的诊断功能和操作信息显示功能，给机床用户使用和维修带来了极大方便。 12.在软件方面0i系统比0系统也有很大提高，特别在数据传输上有很大改进。 4 .4 g代码m代码g00定位g01直线切削g02顺时针方向圆弧切削g03逆时针方向圆弧切削g04暂停指令g09正确停止检测g10补正设定g12顺时针方向圆周切削g13逆时针方向圆周切削g15极座标系统取消g16极座标系统设定g17xy平面设定g18xz平面设定g19yz平面设定g20英制单位设定g21公制单位设定g22软体极限设定g23软体极限设定取消g27机械原点复归检测g28自动经中间点复归机械原点g29自动从参考点复归 g30自动复归到第二原点 g40刀具半径补正取消g41刀具半径偏左补正g42刀具半径偏右补正g43刀具长度沿正向补正g44刀具长度沿负向补正g49刀具长度补正取消g45刀具位置补正增加g46刀具位置补正减少g47刀具位置补正两倍增加g48刀具位置补正两倍减少g50比例功能取消offg51比例功能设定ong52回复到基本座标系统g53回复到机械座标系统g54第一工件座标系统g55第二工件座标系统g56第三工件座标系统g57第四工件座标系统g58第五工件座标系统g59第六工件座标系统g60外部补正g70圆周等分段 循环g71圆周分段 循环g72直线分段 循环g73高速喙钻循环g74左旋牙切削循环g76精搪孔循环g77反面搪孔循环g80固定循环取消g81钻孔循环g82沉头孔加工循环g83啄钻循环g84右旋牙切削循环g85搪孔循环g86搪孔循环g87搪孔循环g88搪孔循环g89搪孔循环g90绝对指令座标值设定g91增量指令座标值设定g92绝对程式零点设定g99固定循环g94每分钟进给量设定mm/ming95每转进给给设定mm/revg98固定循环，刀具复归到起始点序停止m01 選擇性程序停止m02 程序結束m03 主軸順時針旋轉m04主轴逆时针旋转m05主轴停止m06刀具交换m07雾化冷却液开启m08冷却液开启m09冷却液关启m10工作台（b轴）锁住m11工作台（b轴）松开m13主轴顺时针转动及加切削液m14主轴逆时针转动及加切削液m15正方向运动m16负方向运动m19主轴定位m30程式结束记忆体回归m90程式中断取消m91程式中断设定m92多段暂存取消m93多段暂存设定m94镜像投影工能取消m95镜像投影工能设定m96刀具补正圆弧转角模式m97刀具补正交角转角模式m98副程式呼叫m99副程式结第五章 数控车床编程与技巧数控车床虽然加工柔性比普通车床优越，但单就某一种零件的生产效率而言，与普通车床还存在一定的差距。因此，提高数控车床的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。 5. 1 灵活设置参考点 biejing-fanucpowermateo数控车床共有二根轴，即主轴z和刀具轴x。棒料中心为坐标系原点，各刀接近棒料时，坐标值减小，称之为进刀；反之，坐标值增大，称为退刀。当退到刀具开始时位置时，刀具停止，此位置称为参考点。参考点是编程中一个非常重要的概念，每执行完一次自动循环，刀具都必须返回到这个位置，准备下一次循环。因此，在执行程序前，必须调整刀具及主轴的实际位置与坐标数值保持一致。然而，参考点的实际位置并不是固定不变的，编程人员可以根据零件的直径、所用的刀具的种类、数量调整参考点的位置，缩短刀具的空行程。从而提高效率。 5. 2 化零为整法 在低压电器中，存在大量的短销轴类零件，其长径比大约为23，直径多在3mm以下。由于零件几何尺寸较小，普通仪表车床难以装夹，无法保证质量。如果按照常规方法编程，在每一次循环中只加工一个零件，由于轴向尺寸较短，造成机床主轴滑块在床身导轨局部频繁往复，弹簧夹头夹紧机构动作频繁。长时间工作之后，便会造成机床导轨局部过度磨损，影响机床的加工精度，严重的甚至会造成机床报废。而弹簧夹头夹紧机构的频繁动作，则会导致控制电器的损坏。要解决以上问题，必须加大主轴送进长度和弹簧夹头夹紧机构的动作间隔，同时不能降低生产率。由此设想是否可以在一次加工循环中加工数个零件，则主轴送进长度为单件零件长度的数倍，甚至可达主轴最大运行距离，而弹簧夹头夹紧机构的动作时间间隔相应延长为原来的数倍。更重要的是，原来单件零件的辅助时间分摊在数个零件上，每个零件的辅助时间大为缩短，从而提高了生产效率。为了实现这一设想，我联想到电脑程序设计中主程序和子程序的概念，如果将涉及零件几何尺寸的命令字段放在一个子程序中，而将有关机床控制的命令字段及切断零件的命令字段放在主程序中，每加工一个零件时，由主程序通过调用子程序命令调用一次子程序，加工完成后，跳转回主程序。需要加工几个零件便调用几次子程序，十分有利于增减每次循环加工零件的数目。通过这种方式编制的加工程序也比较简洁明了，便于修改、维护。值得注意的是，由于子程序的各项参数在每次调用中都保持不变，而主轴的坐标时刻在变化，为与主程序相适应，在子程序中必须采用相对编程语句。 5. 3 减少刀具空行程 在biejing-fanucpowermateo数控车床中，刀具的运动是依靠步进电动机来带动的，尽管在程序命令中有快速点定位命令g00，但与普通车床的进给方式相比，依然显得效率不高。因此，要想提高机床效率，必须提高刀具的运行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完毕后退回参考点所运行的距离。只要减少刀具空行程，就可以提高刀具的运行效率。（对于点位控制的数控车床，只要求定位精度较高，定位过程可尽可能快，而刀具相对工件的运动路线是无关紧要的。）在机床调整方面，要将刀具的初始位置安排在尽可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根据零件的结构，使用尽可能少的刀具加工零件使刀具在安装时彼此尽可能分散，在很接近棒料时彼此就不会发生干涉；另一方面，由于刀具实际的初始位置已经与原来发生了变化，必须在程序中对刀具的参考点位置进行修改，使之与实际情况相符，与此同时再配合快速点定位命令，就可以将刀具的空行程控制在最小范围内从而提高机床加工效率。 5. 4 优化参数，平衡刀具负荷，减少刀具磨损 由于零件结构的千变万化，有可能导致刀具切削负荷的不平衡。而由于自身几何形状的差异导致不同刀具在刚度、强度方面存在较大差异，例如：正外圆刀与切断刀之间，正外圆刀与反外圆刀之间。如果在编程时不考虑这些差异。用强度、刚度弱的刀具承受较大的切削载荷，就会导致刀具的非正常磨损甚至损坏，而零件的加工质量达不到要求。因此编程时必须分析零件结构，用强度、刚度较高的刀具承受较大的切削载荷，用强度、刚度小的刀具承受较小的切削载荷，使不同的刀具都可以采用合理的切削用量，具有大体相近的寿命，减少磨刀及更换刀具的次数。 本文总结的一些具体结论仅适用于biejing-fanucpowermateo数控车床，但是它表现的编程思想具有普遍意义。要编制合理高效的加工程序，必须要熟悉所使用机床的程序语言并能加以灵活运用，了解机床的主参数，深入分析零件的结构特点、材料特性及加工工艺等。 biejing-fanucpowermateo数控车床指令包括g、m、s、t。其中指令为准备功能指令，m指令为辅助功能指令，s为主轴转速控制指令，t为刀具选择指令。下表列出了部分常用的指令代码及含义第六章 典型零件的加工实例1：加工如图1-80所示的对拼模具型腔。用车床加工成形部分，如果采用普通车床加工，则必须要使用靠模，加工效率极低而且加工精度也较低。所以采用数控车床进行加工最合适。图1-80 对拼模具1加工准备1）将两拼块分别加工成形。2）在两拼块上装导钉，一端与下模板过渡配合，另一端与上模板间隙配合。3）两拼块合装后外形尺寸磨正，对合平面磨平并保证两拼块厚度一致。4）在花盘上搭角铁，将下模板固定在角铁上，拼合上模板并压紧，用千分表校正后固定角铁，安装示意图如图1-81所示。图1-81 安装示意图2所需刀具 本工件需要通过钻孔、粗车、精车三个工步加工，钻孔时采用在尾架上装夹16mm的钻头手动进给，而粗车和精车则采用自动运行的办法。 粗车时用55的内孔车刀，刀具号为t01，刀补号为01；精车时用35的内孔车刀，刀具号为t02，刀补为02。 3编写加工程序 n10 m03 s500 n20 t0101 n30 g00 x0 z3.0 n40 g01 z-30.0 f0.5 n50 g01 x20.8 f0.2 n60 g01 z-57.0 n70 g00 x0 n80 g00 z-31.6 n90 g01 x24.4 f0.2 n100 g01 z-50.4 n110 g00 x0 n120 z3.0 n130 g01 x18.3 z3.0 f0.3 n140 z0 n150 x22.0 z-10.1 n160 w-6.3 n170 g02 x21.7 w-13.4 i6.45 j-6.8 n180 g03 x24.5 z-50.4 i-11.1 j-11.0 n190 go2 x20.8 z-56.0 i7.55 j-5.6 n200 g01 x0 n210 g00 z200.0 n220 g00 x200.0 t0100 n230 t0202 n240 g00 z3.0 n250 g01 x18.8 z3.0 f0.3 n260 z0 n270 x22.5 z-10.1 n280 w-6.3 n290 g02 x22.2 w-13.4 i6.45 j-6.8 n300 g03 x25.0 z-50.4 i-11.1 j-11 n310 g02 x21.3 z-56.0 i7.55 j-5.6 n320 g01 z-58.0 n330 g00 x0 n340 g00 z100.0 n350 g00 x200.0 t0200 n360 m05 n370 m304加工过程1） 在尾架上装16mm的钻头，手动进给钻穿工件。2） 装内孔加工刀具，并对刀，设置刀具补偿。3） 将程序输入并检验，运行程序进行加工。4） 在加工后，松开压板，卸下上模板检查尺寸。5） 检查尺寸不合格时，调整刀具补偿值，装上上模板重新夹紧，再次运行程序加工。6） 加工尺寸检验合格后，卸下下模板。实例2：中级数控车床操作工应会试题中的零件图样如图1-82所示，毛坯尺寸为50mm，长85mm。图1-82 零件图1加工工艺分析1）制定加工方案与加工路线本例采用两次装夹后完成粗、精加工的加工方案，先加工左端内、外形，完成粗、精加工后，调头加工另外一端。进行数控车削加工时，加工的起始点顶在离工件毛坯2mm的位置。尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工，以提高加工过程中工件与刀具的刚性。2） 工件的定位及装夹工件采用三爪卡盘进行定位与装夹。当调头加工另一端时，采用一夹一顶的装夹方式。工件装夹过程中，应对工件进行找正，以保证工件轴线与主轴轴线同轴。3） 刀具的选用 t01、t02为90外圆车刀；t03为外切槽刀；t04为普通螺纹车刀；t05为盲孔车刀。 2制定加工工艺卡如表1-6所示。表1-6 数控加工工艺卡（厂名）数控加工工艺卡片产品代号零件名称零件图号工序序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速进给量背吃刀量1手动钻孔22钻头2500.12手动加工左端面（含z向对刀）t01外圆粗车刀6000.53粗加工左端内轮廓t05盲孔车刀5000.251.04精加工左端内轮廓10000.10.155粗加工左端外圆轮廓t01外圆粗车刀6000.21.56精加工左端外圆轮廓t02外圆精车刀12000.10.157调头手动加工右端面（z0）t01外圆粗车刀6000.58粗加工右端外圆轮廓t016000.21.59精加工右端外圆轮廓t02外圆精车刀12000.10.1510切槽t03切槽刀6000.111加工双头普通外螺纹t04螺纹车刀400编制审核批准 共 页 第 页3编写加工程序1）车削工件左端轮廓的加工程序o0001；m03 s500；t0505； 转内孔车刀，取5号刀补g00 x21.0 z2.0；g71 u1.0 r0.3； 粗加工循环g71 p30 q40 u-0.3 w0.05 f0.25；n30 g01 x26.0 f0.1 s1000； 精加工循环起始程序段z0.0；x24.0 z-1.0；z-20.0；n40 x21.0；g70 p30 q40； 精加工g00 x100.0 z100.0；t0101； 转1号刀，取1号刀补m03 s600；g00 x52.0 z2.0； 快速点定位至循环起点g71 u1.5 r0.3； g71 p50 q60 u0.3 w0.05 f200；n50 g01 x34.0 f0.1 s1200； z0.0；x36.0 z-1.0；z-20.05；x48.0；z-40.0；n60 x52.0；g00 x100.0 z100.0；t0202； 转外圆精车刀，取号刀补g00 x52.0 z2.0；g70 p50 q60； 精加工循环g00 x100.0 z100.0；m302）车削工件右端轮廓的加工程序o0002；t0101； g00 x100.0 z100.0；m03 s600；g00 x52.0 z2.0； 快速点定位至循环起点g71 u1.5 r0.3； g71 p10 q20 u0.3 w0.05 f0.2；n10 g01 x19.8 f80 s1200； z0；x23.8 z-2.0；z-25.0；x24.0；x28.16 z-45.8；g02 x44.08 z-53.0 r8.0；n20 g01 x52.0；g00 x100.0 z100.0；t0202； g00 x26.0 z2.0；g70 p10 q20； g00 x100.0 z100.0； 退刀至转刀点t0303； 转外切槽刀，刀宽为5mm，取号刀补m03 s600； g00 x26.0 z-25；g01 x20.0 f0.1g01 x25.0g00 x100.0 z100.0；t0404； 转外螺纹车刀，取号刀补m03 s400；g00 x28.0 z2.0；g92 x23.2 z-22.0 f1.5；x22.6；x22.2；x22.05；g00 x28.0 z3.5；g92 x23.2 z