车床编程实例二十六

车床编程实例二十六

如图2-17所示变速手柄轴，毛坯为φ25㎜×100㎜棒材，材料为45钢，完成数控车削。

1．根据零件图样要求、毛坯情况，确定工艺方案及加工路线

1）对细长轴类零件，轴心线为工艺基准，用三爪自定心卡盘夹持φ25 ㎜外圆一头，使工件伸出卡盘85㎜，用顶尖顶持另一头，一次装夹完成粗精加工。

2）工步顺序

①手动粗车端面。

②手动钻中心孔。

③自动加工粗车φ16㎜、φ22㎜外圆，留精车余量1㎜。

④自右向左精车各外圆面：倒角→车削φ16㎜外圆，长35㎜→车φ22㎜右端面→倒角

→车φ22㎜外圆，长45 ㎜。

⑤粗车2㎜×0.5㎜槽、3㎜×φ16 ㎜槽。

⑥精车3㎜×φ16㎜槽，切槽3㎜×0.5㎜槽，切断。

2．选择机床设备

根据零件图样要求，选用经济型数控车床即可达到要求。故选用CK0630 型数控卧式车床。3．选择刀具

根据加工要求，选用五把刀具，T01为粗加工刀，选90°外圆车刀，T02为中心钻，

T03为精加工刀，选90°外圆车刀，T05为切槽刀，刀宽为2㎜，T07为切断刀，刀宽为

3㎜（刀具补偿设置在左刀尖处）。同时把五把刀在自动换刀刀架上安装好，且都对好刀，把它们的刀偏值输入相应的刀

具参数中。

4．确定切削用量切削用量的具体数值应根据该机床性能、相关的手册并结合实际经验确定，详见加工程序。

5．确定工件坐标系、对刀点和换刀点

确定以工件右端面与轴心线的交点O 为工件原点，建立XOZ工件坐标系，如图2-17所示。采用手动试切对刀方法（操作与前面介绍的数控车床对刀方法基本相同）把点O 作为

对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X35、Z30 处。

6．编写程序（以CK0630车床为例）按该机床规定的指令代码和程序段格式，把加工零件的全部工艺过程编写成程序清

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单。该工件的加工程序如下：

N0010 G59 X0 Z105

N0020 G90

N0030 G92 X35 Z30

N0040 M03 S700

N0050 M06 T0101

N0060 G00 X20 Z1

N0070 G01 X20 Z-34.8 F80 N0080 G00 X20 Z1

N0090 G00 X17 Z1

N0100 G01 X17 Z-34.8 F80 N0110 G00 X23 Z-34.8

N0120 G01 X23 Z-80 F80

N0130 G28

N0140 G29

N0150 M06 T0303

N0160 M03 S1100

N0170 G00 X14 Z1

N0171 G01 X14Z0

N0180 G01 X16 Z-1 F60

N0190 G01 X16 Z-35 F60

N0200 G01 X20 Z-35 F60

N0210 G01 X22 Z-36 F60

N0220 G01 X22 Z-80 F60

N0230 G28

N0240 G29

3.2a数控机床的工作流程包括哪些内容？

答：工作流程包括：①数据加工程序的编制；②输入；③译码；④刀具补偿；⑤插补；⑥位置控制和机床加工。N0250 M06 T0505

N0260 M03 S600

N0270 G00 X23 Z-72.5

N0280 G01 X21 Z-72.5 F40 N0290 G04 P2

N0300 G00 X23 Z-46.5

N0310 G01 X16.5 Z-46.5 F40 N0320 G28

N0330 G29

N0340 M06 T0707

N0350 G00 X23 Z-47

N0360 G01 X16 Z-47 F40

N0370 G04 P2

N0380 G00 X23 Z-35

N0390 GO1 X15 Z-35 F40

N0400 G00 X23 Z-79

N0410 G01 X20 Z-79 F40

N0420 G00 X22 Z-78

N0430 G01 X20 Z-79 F40

N0440 G01 X0 Z-79 F40

N0450 G28

N0460 G29

N0470 M05

N0480 M02

3.4a数控加工工艺处理有哪些内容？

答：1）选择并确定进行数控加工的零件及内容。2）对被加工零件的图样进行工艺分析，明确加工内容和技术要求，在此基础上确定零件的加工方案、划分和安排加工工序。3）设计数控加工工序。如工步的划分，零件的定位，夹具与刀具的选择，切削用量的确定等。4）选择对刀点、换刀点的位置，确定加工路线，考虑刀具的补偿。5）分配数控加工中的容差。6）数控加工工艺技术零件的定型与归档。

4.1a简述数控车床程序编制的特点答：在一个程序段中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从编程方便出发，可以采用绝对值编程、增量值编程或二者混合编程。

(1) 由于车削零件的图纸尺寸和测量尺寸在X方向上都时直径值，所有在用绝对值编程时，X通常以直径值表示。用增量值编程时，以径向实际位移量的二倍值编程。同时附上方向符号，正向可省略。

(3) 车削加工的毛坯常用棒料或锻料，加工余量较大，所以数控装置常具备不同形式的固定循环功能，可进行多次重复循环切削。（4）为了提高刀具耐用度并提高加工光洁度，车刀刀尖常磨成半径不大的圆弧。

在编程时必须对刀具半径进行补偿。对具有刀具半径自动补偿的数控系统，可直接按轮廓尺寸编程。而对于不具备半径自动补偿的功能的编程，需要人工求出假想刀尖或刀具中心的运动轨迹，这种计算有时是相当繁琐的。

4.2a简述数控系统的工作过程

答：在CNC机床中，加工过程的人工操作均被数控系统所代替，CNC装置在硬件和系统软件的支持下，执行输入的加工程序。具体的工作过程如下：

(1)输入首先将被加工零件图上的几何信息和工艺参数数字化，即将刀具与工件的相对运动轨迹，用按规定的代码和格式编成加工程序，然后将这些具有零件特征、控制参数和刀具补偿数据的程序输入CNC装置中。

(2)译码经过校验和转换后的代码，含有零件的轮廓信息（线型、起点和终点坐标等）、加工速度（F代码）和其它的一些辅助信息（M.S.T代码等），全部存放在CNC装置的内部存储器中，CNC装置按一个程序段为单位，根据一定的语言规则将其解释成计算机能够识别的数据形式，这一过程称为译码。

(3)数据处理数据处理包括刀具补偿、进给方向判断、进给速度计算和机床辅助功能处理等。处理后的数据以最直接、最方便的形式送入到工作寄存器，供插补运算使用。

(4)插补运算插补运算是根据数控语言G代码提供的轨迹类型（直线、顺圆或逆圆）及

所在的象限等选择合适的插补运算公式，通过相应的插补计算程序，在所提供的已知起点和终点的轨迹上进行“数据点的密化”。

(5)位置控制位置控制是数控系统的重要组成部分，它可由软件来实现，也可由硬件来完成。在闭环系统中，通过位置检测装置检测位移量，同时发出反馈信号，将实际反馈的位置与经计算机插补计算得出的理论位置进行比较，其差值经放大后去控制执行部件，使其朝着消除偏差的方向运动。

(6)I/O处理I/O处理主要是实现对机床的位置伺服控制和M.S.T等辅助功能的强电控制。

(7)显示CNC系统的显示装置有显示器、报警器等，主要功能是为操作者提供方便，显示的内容通常有：零件程序、刀具位置、机床状态、报警等多种参数。(8)诊断数控系统中的诊断程序都具有联机和脱机诊断的功能。

4.4 设在第一象限插补直线段OA，起点为坐标原点O(0,0)，终点为A（6，4）。试用逐点比较法进行插补，要求：①列表填写插补计算过程；②画出插补轨迹图。

图插补轨迹

解：刀具沿x、y轴应走的总步数为，插补运算过程见下表，插补轨迹如下图。（1分）

图插补轨迹（4分）

N=10-1=9

N=9-1=8

N=8-1=7

N=7-1=6

N=6-1=5

N=5-1=4

N=4-1=3

N=2-1=1

N=1-1=0

3.2b数控机床编制程序的一般步骤是什么？

答：分析零件图样、确定加工工艺过程、数值分析、编写零件加工程序、制作控制介质、程序校验和试切削。

3.4b 进给伺服系统的作用是什么？进给伺服系统的技术要求有哪些?

答：进给伺服系统的作用：进给伺服系统是数控系统主要的子系统。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。

进给伺服系统的技术要求：调速范围要宽且要有良好的稳定性(在调速范围内)；位移精度高；稳定性好；动态响应快；还要求反向死区小，能频繁启、停和正反运动。

四、论述题（每小题10 分，共40分）

4.1b试述CNC系统两种典型的软件结构

答：目前CNC系统的软件一般采用两种典型的结构：一是前后台型结构；二是中断型结构；(1)前后台型软件结构前后台型软件结构将CNC系统整个控制软件分为前台程序和后台程序。前台程序是一个实时中断服务程序，实现插补、位置控制及机床开关逻辑控制等实时功能；后台程序又称背景程序，是一个循环运行程序，实现数控加工程序的输入和预处理（即译码、刀补计算和速度计算等数据处理）以及管理的各项任务。前台程序和后台程序相互配合完成整个控制任务。工作过程大致是，系统启动后，经过系统初始化，进入背景程序循环中。在背景程序的循环过程中，实时中断程序不断插入完成各项实时控制任务。

(2)多重中断型软件结构多重中断型软件结构没有前后台之分，除了初始化程序外，把控制程序安排成不同级别的中断服务程序，整个软件是一个大的多重中断系统。系统的管理功能主要通过各级中断服务程序之间的通信来实现。

4.2b简述数控机床机械结构的特点

答：数控机床作为一种高速、高效和高精度的自动化加工设备，由于其控制系统功能强大，使机床的性能得到大大提高。部分机械结构日趋简化，新的结构、功能部件不断涌现，使得其机械结构和传统的机床相比，有了明显的改进和变化，主要体现在以下几个方面：（1）结构简单、操作方便、自动化程度高

数控机床需要根据数控系统的指令，自动完成对进给速度、主轴转速、刀具运动轨迹以及其他机床辅助功能(如自动换刀、自动冷却等)的控制。（2）高的静、动刚度及良好的抗振性能（3）采用高效、高精度无间隙传动装置数控机床进行的是高速、高精度加工，在简化机械结构的同时，对于机械传动装置和元件也提出了更高的要求（4）具有适应无人化、柔性化加工的功能部件“工艺复合化”和“功能集成化”是无人化、柔性化加工的基本要求，也是数控机床最显著的特点和当前的发展方向。“功能集成化”是当前数控机床的另一重要发展方向。

1．数控机床控制系统按控制方式分为哪几类？

1．可分为三类：开环控制数控系统；闭环控制系统；半闭环控制系统。

五、计算题

1、 插补第一象限直线OE ，起点为O （0，0），终点为E （5，3），写出插补过程并画出轨

迹运动图。

解：因终点最大坐标值为5，取累加器、被积函数寄存器、终点计数器均为三位二进制寄存

器，即N=3。则累加次数823==n 。插补运算过程见表5—3，插补轨迹见图5—9。

2、利用数控机床加工第一象限直线OE ，原点为O ，E 为终点，坐标为()6,4E ，用DDA 法插补此直线，请写出插补运算过程并画出运动轨迹图。

图5—9