数控车床加工与编程论文

数控车床加工工艺分析与程序设计

摘要：）数控技术及数控机床在当今机械制造业中起着重要地位。而现代数控机床是综合应用了计算机、自动控制、自动检测以及精密机械等高新技术的产物，集成了数控仿真，可以检查出代码的正确性，从而可以提高编程质量，减少出错率，加快编程速度，是典型的机电一体化产品，是完全新型的自动化机床；这显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。

关键词：数控技术、数控仿真、机电一体化、自动化机床

引言

随着科学技术的发展，机电产品日益精密复杂。机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。现在机械产品的性能，结构，形状和材料的不断的改进，精度不断提高，生产类型由大批量生产向多品种小批量转化。对零件加工质量和精度要求越来越高。而数控技术是现代化加工设备的基础，又是精密、高效、高可靠性、高柔性加工技术的支撑。发展先进制造技术必须以数控技术为基础。数控技术它综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门边缘科学技术。对制造业实现自动化、柔性化、集成化、智能化生产起到举足轻重的作用。

目前，数控机床是车削加工能较全的数控机床。它可以把车削、铣削、螺纹加工、钻削等集中到一台设备上，使其具有多种工艺手段。由于产品的变化频繁，在一般机械加工中，单件小批量的生产约占70%以上。这样一来采用数控车床进行加工可以大大提高产品的质量，保证加工零间的精度，减轻劳动强度，为新产品的研制和改型换代节省大量时间和费用，从而提高了企业产品的竞争力。

一、数控车床的发展简历

1946年第一台电子计算机诞生世界之上，这表明人们创造了可用机械这一代替脑力的劳动工具。它为人类进入信息社会奠定了基础。信息技术的飞速发展直接导致了知识经济的到来。

20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，第一台数控机床诞生。从此，传统机床产生了质的变化。近半世纪来数控机床经历两个阶段和六代的发展。

（一）数控（NC）阶段（1952-1970年）

早期计算机运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机实作为数控系统，被成为硬件连接数控，简称未数控（NC）。

（二）计算机数控（CNC）阶段（1970-现在）

到1970年，通用小型计算机业已出现并成批量生产。其运算速度比五、六十年代大幅度提高，这比专门“搭”成的专用计算机成本低，而且可靠性高。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入计算机数控（CNC）阶段。

到了1990年，PC机（个人计算机，国内习称微机）的性能已发展到很高的阶段，总之计算机阶段也经历了三代。即1970年第四代——小型计算机；1974年第五代——微处理器；1990年第六代——基于PC（国外称为PC——BASED）

二、数控车床编程特点

（一）采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程

根据被加工零件的图样标注尺寸，从便于编程的角度出发，在一个程序段中，以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。按绝对坐标编程时，用坐标字X、Z表示；按增量坐标编程时，用坐标字U、W表示。

（二）可以采用直径值编程或半径值编程和半径值编程两种表示方法。

数控系统默认的编程方式为直径值编程，这是由于被加工零件的径向尺寸在图样上合测量时，都是以直径值表示的，因而采用直径值编程最方便，即在直径方向，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)。

（三）具有各种不同形式的固定循环功能

由于车削加工常用圆棒料或锻料作为毛坯，进给那个余量较大，要加工到图样尺寸，需要一层一层切削，如果每层切削加工都编写程序，编程工作量会大大增加。因此，为简化编程数控装置通常具备各种不同形式的固定循环功能，如车内、外圆柱表面固定循环，车端面、车螺纹固定循环等。

（四）具有刀具自动补偿功能

大多数数控车床都具有刀具自动补偿功能，利用此功能可以实现刀尖圆弧半径补偿、刀具磨损补偿以及在安装刀具时产生的位置误差补偿。加工前操作人员只要将相关补偿值输入到规定的储存器中，数控系统就能自动进行刀具补偿。无论刀尖圆弧半径、刀具磨损还是刀具位置的变化都无需更改加工程序，因而编程人员可以按照工件的实际轮廓尺寸进行编程。（五）具有恒表面切削速度控制和主轴最高转速限定功能

在加工端面、圆弧、圆锥以及阶梯直径相差较大的零件时，沿X轴方向进给时，虽然进给速度不变，但切削线速度却不断地变化，导致加工表面质量变化。为了保证加工表面质量，数控车床一般都具有恒表面切削速度控制功能。该功能可以使数控系统根据刀尖所处的X坐标值，作为工件的直径值来计算主轴转速，使切削速度保持恒定。

当刀具逐渐移近工件旋转中心时，主轴转速越来越高，工件有从卡盘中飞出去的危险，为了防止出现事故，数控车床具有主轴最高转速限定功能。

三、典型例子的程序编制过程

毛坯尺寸ф50×114。

图1 车削加工实例

（一）零件图分析

1.加工内容：此零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等。

2.工件坐标系：该零件加工需调头，从图纸上尺寸标注分析应设置2个坐标系，2个工件零点均定于装夹后的右端面（精加工面）

3.装夹ф50外圆，平端面，对刀，设置第1个工件原点。此端面做精加工面，以后不再加工。

4.调头装夹ф48外圆，平端面，测量总长度，设置第2个工件原点（设在精加工端面上）

5.换刀点：（120，200）

6.公差处理：尺寸公差取中值。

加工工件特殊，加工工件时选用数控机床加工，而不选用普通机床加工的原因：

（1）数控车床的优点：

提高加工精度，结构上引入滚珠丝杠、采用软件精度补偿技术、加工全程由程序控制加工，减小人为因素对加工精度的影响，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定。

提高生产效率，一般约提高效率3—5倍，使用数控加工中心则可提高生产率5—10倍，节约时间与资金。