数控机床毕业设计

摘要本设计通过对数控机床、系统、加工工艺与编程进行系统的分析与比较，可以看出现代制造业的重要性，尤其数控加工起着举足轻重的作用。数控机床是现代制造业的关键设备，一个国家数控机床的产量和技术水平在某种程度上就代表这个国家的制造业水平和竞争力。作为制造业大国，我们更应该注重数控技术，站在时代的前沿。设计运用数控加工工艺与编程的原理，并结合机械制造基础、现代制造系统等知识对数控加工中心加工与编程进行认真的研究与分析。加工工艺、编程方法是本次设计的重点。同时，也注意到数控机床的辅助设备、先进系统给加工与编程带来的方便性。关键词：数控机床；加工工艺；数控编程AbstractThisdesigncontrolsthetoolmachine,systemandprocessesthecraftandweavestheanalysisandcomparisonsthatthedistancecarriesonthesystemthroughalogarithms,canseetheimportanceofappearamanufacturingindustry,countingtocontroltoprocesstoriseparticularlytheprominentfunction.Thenumbercontrolsthetoolmachineisthekeyequipmentsofthemodernmanufacturingindustry,anationcountstocontroltheyieldandthetechniquelevelsesofthetoolmachinetorepresentthemanufacturingindustrylevelandcompetitionabilitiesesofthisnationonacertaindegree.Bethebigcountryofmanufacturingindustry,weevenshouldpayattentiontothenumbertocontrolthetechnique,standinagesoffrontfollow.Designtomakeuseofnumbertocontroltheprincipleofprocessthecraftandplaitdistance,andcombinethemachinemanufacturingfoundation,modern

manufacturingsystemetc.theknowledgelogarithmscontrolstoprocessthecentertoprocesswiththeplaitthedistancecarriesontheearnestresearchandanalysises.Processthecraft,theplaitdistancemethodisthepointthatthistimedesign.Atthesametime,alsonoticethenumbertocontroltheassistanceequipments,advancedsystemofthetoolmachinetogiveprocessandweaveconvenientsexthatdistancebring.Keyword:Thenumbercontrolsthetoolmachine;Processthecraft;Thenumbercontrolstoweavethedistance目录第1章数控机床

11.1数控车床概述

11.2数控车床的构成及分类

11.2.1构成

数控机床一般由下列几个部分组成：

11.2.2功能和特点

11.2.3数控机床的分类

31.3数控机床的特点与发展

41.3.1数控机床的特点

41.3.2数控机床的发展

51.4车床的布局形式

61.5卧式车床的组成与技术参数

71.5.1数控卧式车床的组成

71.5.2TND360数控车床的技术参数

81.6车床的周边机器和装置

101.7车床的加工

111.7.1节省调整时间

121.7.2操作方便

121.7.3具有程序存储功能

12第2章数控加工与程序编制

132.1.数控加工的定义及特点

132.1.1数控加工的定义

132.1.2数控加工的内容

132.2数控加工的工艺设计

132.2.1选择并确定零件的数控加工内容。

132.2.2对零件图纸进行数控加工工艺性分析。

142.2.3数控加工的工艺路线设计。

142.2.4数控加工的工序设计。

152.2.5数控加工专用技术文件的编写。

152.3.程序编制

152.3.1数控编程的内容与方法

152.3.2数控编程的种类

162.3.3数控编程中的有关规则及代码

172.4数控车削的程序编制

222.4.1数控车床的编程特点

222.4.2车削数控系统功能

22第3章数控加工与编程实例

263.1轴的加工

263.1.1零件介绍

263.1.2工艺分析

263.1.3变速器—轴工艺过程卡和工序卡

283.1.4．轴程序编制

42致谢

47参考文献

48第1章数控机床1.1数控车床概述盘类等回转体零件自动地完成内、外圆柱面，圆锥面，圆弧面和直、锥螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩和铰等工作。它是目前国内使用极为广泛的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。1.2数控车床的构成及分类1.2.1构成

数控机床一般由下列几个部分组成：1）主机

是数控机床的主体，包括床身，立柱，主轴，进给机构等机械部件。2）CNC装置

是数控机床的核心，包括硬件和相应的软件。3)驱动装置

是数控机床执行机构的驱动部件，包括主轴驱动单元，进给驱动单元等。4)数控机床的辅助装置

指数控机床的一些必须的配套部件，用以保证数控机床运行。它包括液压和气动装置，排屑装置，交换工作台，数控转台和数控分度台，还包括刀具及监控检测装置。1.2.2功能和特点1）主机主机是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分与，普通机床不同的是，数控机床的主机结构具有以下特点：A.由于太多的数控机床采用了高性能主轴及伺服传动系统，因此数控机床的机械传动结构得到了简化，传动链较短。B.为了适应数控机床连续地自动加工，数控机床机械结构具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小。C.更多的采用高效传动部件，如滚珠丝杠副，直线滚动导轨。2）CNC（computerized

numericalcontrol）装置这是数控机床的核心，用于实现输入数字化的零件程序，并完成输入信息的存储，数据的变换，插补运算以及实现各种控制功能。现代数控机床的CNC装置都具备下面一些功能：A．多坐标控制B．实现多种函数的插补。（直线，圆弧，抛物线等）C．代码转换。D．人机对话，手动输入数据，加工程序的输入，编辑及修改。E．加工选择，各种加工循环，重复加工，凹凸模加工，镜象加工等。F．可实现各种补偿功能，进行刀具半径，长度，传动间隙，螺距误差的补偿等。G．实现故障自诊断。H．CRT显示，实现图形，轨迹，字符显示。I．联网及通信功能。3）

驱动装置

是数控机床执行机构的驱动部件。普通机床的主轴和进给系统，主要又电机驱动进给箱及主轴箱的齿轮来实现运动和变速。而数控机床主轴和进给则是由数控装置发出进给指令，通过电气或电液伺服系统实现的。当几个进给轴实现了连动时，可以完成点位，直线，平面曲线或空间曲面的加工。一般来说，数控机床的伺服驱动，要求有较好的快速响应性能，能灵敏而准确的跟踪由数字控制发送来的数字指令信号。4）数控机床的辅助装置它是保证数控机床功能充分发挥所需要的配套部件。由于这些配套装置包括的面很广，有电器液压，气动元件及系统，冷却，排屑，防护润滑，照明储运等一系列装置，它对开发数控机床本身的功能具有很大的作用，因此受到各产业部门的重视，发展极为迅速。1.2.3数控机床的分类目前，为了研究数控机床，可从不同的角度对数控机床进行分类。1）按控制系统的特点分类A．点位控制数控机床

对于一些孔加工用数控机床，只要求获得精确的孔系坐标定位精度，而不管从一个孔到另一个孔是按照什么轨迹运动，如坐标钻床，坐标镗床及冲床等，就可以采用简单而价格低廉饿点位控制系统。B．直线控制数控机床

某些数控机床不仅要求具有准确定位的功能，而且要求从一点到另一点之间按直线移动，并能控制位移的速度，因为这一类型的数控机床在两点间移动时，要进行切削加工，所以对于不同的刀具和工件，需要选不同的切削用量及进给速度。这类机床有数控镗床，数控车床，加工中心等。2）服系统类型分类A．开环伺服系统数控机床

这是一种比较原始的数控机床，这类机床的数控将零件的程序处理后，输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动，没有来自位置传感器的反馈信号，最典型的系统就是采用步进电机的伺服系统。这类机床较为经济，但是速度和精度较低。B．闭环伺服系统数控机床

这类机床可以接受插补器的指令，而且随时接受工作台端测得的实际反馈信号进行比较，并根据其差值不断的进行误差修正，这类机床可以消除由于传动部件制造中存在的精度误差给工件加工带来的影响。C．半闭环伺服系统数控机床

大多数数控机床好似半闭环伺服系统，将测量元件从工作台移动到电机端头或丝杠端头，这种系统的闭环环路内不包括丝杠，螺母副及工作台，因此可以获得稳定的控制特性，而且由于采用了高分辨率的测量元件，可以获得比较满意的精度或速度。3）按数控装置类型分类A．硬件式数控机床

这是早期的数控机床，数控装置中的输入运算，插补运算以及控制功能均由集成电路或晶体管的器件组成，一般来说，不同的数控机床都需要专门设计不同的逻辑电路，这类数控机床的数控装置通用性差，因其全部有硬件组成，所以功能和灵活性较差。B．软件式数控机床

70年代中期，随着电子技术的发展，芯片的集成度越来越高，利用中大规模及超大规模的集成电路，组成CNC装置成为可能，采用这一类装置的数控机床，其主要功能几乎全由软件来实现，对于不同的数控机床，只要编制不同的软件几可以实现，而硬件几乎可以通用，这就为硬件的大批量生产提供了条件，批量生产有利于保证产品的质量，缩短生产周期，降低生产成本，所以现代数控机床，都采用CNC装置。1.3数控机床的特点与发展1.3.1数控机床的特点数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，因为它具有如下特点：1）适应性强

数控机床是按照加工零件的数控程序进行自动加工的，当改变加工零件时只需要改变数控程序，不必更换大量的专用工艺设备，因此，能适应从简单到复杂型面的零件的加工，而且生产准备周期短，有利于产品的更新换代。

2）高效率，高精度，质量稳定

与普通机床比，数控机床可以采用较大的切削用量，有效的节省了机动时间，还具有自动换速，自动换刀和其他辅助操作功能，使辅助时间大为缩短，而且无须工序之间的检验与测量，生产效率大为提高，同时，由于数控机床本身的精度较高，还可以利用软件进行误差补偿，又避免了人为的误差，因此不但加工精度高而且质量稳定。3）工序集中，一机多用，经济效益高

在普通的单工序加工的数控机床基础上发展起来的数控加工中心，具有自动换刀及工位转换功能，可进行钻，镗，铰攻丝等加工，在一次装夹下，能够完成复杂零件中面槽，孔腔，外壳和整体结构件的绝大多数甚至全部加工，可以替代数台普通机床，降低装夹误差和夹具数量，减少工序的辅助时间和附加成本，提高经济效益。1.3.2数控机床的发展随着科学技术的发展，制造技术的进步，以及社会对产品多样化的需求愈加强烈，产品的更新换代加速，产品品种多样化，中小批量的生产的比重明显增加，要求现代数控机床成为一种新的高效率，高质量，高柔性和低成本的新一代制造设备，满足市场需求，同时，为满足机械工业向更高层次发展，为柔性制造单元（FMC），柔性制造系统（FMS）以及计算机集成制造系统（CIMS）提供基础设备，现代数控机床正向更高的速度，更高精度，更高可靠性及完善的功能发展。1)实现长时间地，连续地自动加工。2)向高速度，高精度发展。3)提高数控机床的利用率及生产效率。4)提高数控机床的可靠性。5)具有很好的操作性能。6)采用自动程序编制技术，具有人机对话功能。7)具有强功能的内装或机床可编程控制器。8)具有更高的通讯功能。1.4车床的布局形式数控车床布局形式受到工件尺寸、质量和形状；机床生产率；机床精度；操纵方便运行要求和安全与环境保护的要求的影响。随着工件尺寸、质量和形状的变化，数控车床的布局可有卧式车床、落地式车床、单立柱立式车床、双立柱立式车床和龙门移动式立式车床的变化。随着生产率要求的不同，数控车床的布局可以产生单主轴单刀架、单主轴双刀架、双主轴双刀架等不同的结构变化。随着机床精度的不同，数控车床的布局要考虑到切削力、切削热和切削振动的影响。要使这些因素对精度影响最小，机床在布局上就要考虑到各部件的刚度、抗振性和在受热时使得热变形的影响在不敏感的方向。如卧式车床主轴箱热变形时，随着刀架的位置不同，对尺寸的影响不同。由此可看出，在卧式数控机床布局中，刀架和导轨的布局已成为重要的影响因素。刀架位置和导轨的位置较大地影响了机床和刀具的调整、工件的装卸、机床操作的方便性，以及机床的加工精度，并且考虑到排屑性和抗振性，导轨宜采用倾斜式。由于对安全的要求和环境的保护，数控机床上采用了防护罩，可将机床加工区全部封闭起来。1.5卧式车床的组成与技术参数1.5.1数控卧式车床的组成

数控卧式车床主要是加工轴类零件和直径不太大的盘类零件。它是应用数量最大的数控车床种类。为了适应右手操作的习惯，主轴箱布置在左上部。以国内数控车床TND360（编号为CK6136）为例。TND360数控车床由以下几部分组成：1)主轴箱

固定在床身的最左边，在数控操作面板之后。主轴箱中的主轴上通过卡盘等夹具装夹工件。主轴箱的功能是支承主轴并传动主轴，使主轴带动工件按照规定的转速旋转，以实现机床的主运动。2)机械式转塔刀架

转塔刀架是由刀架换刀机构和刀盘组成。刀盘用于刀具的安装。刀盘的背面装有端面齿盘，用于刀盘的定位。转塔刀架的换刀机构是实现刀盘的开定位、移动换刀位、定位和夹紧的传动机构。要实现刀盘的转动换刀，就要使刀盘的定位机构脱开后，才能进行转动。当转动到位后，刀盘要定位并夹紧，才能进行加工。安装在机床的刀架滑板上，在它上面可安装8把刀具，加工时可实现自动换刀。刀架的作用是装卡车刀、孔加工刀具及螺纹刀具，并在加工时能准确迅速选择刀具。3)刀架滑板

刀架滑板由纵向（Z向）滑板和横向（X向）滑板组成。纵向滑板安装在床身导轨上，沿床身实现纵向（Z向）运动；横向滑板安装在纵向滑板上，沿纵向滑板上的导轨实现横向（X向）运动。刀架滑板的作用是实现安装在其上的刀具在加工中实现纵向进给和横向进给运动。4)尾座

尾座安装在床身导轨上，并沿导轨可作纵向移动调整位置。尾座的作用是安装顶尖支撑工件，在加工中起辅助支承作用。5)床身

固定在机床底座上，是机床的基本支承件，在床身上安装着车床的各主要部件。床身的作用是支撑各主要部件并使它们在工作时保持准确的相对位置。6)底座

是车床的基础，用于支承机床的各部件，联接电气柜，支撑防护罩和安装排屑装置。7)防护罩

安装在机床底座上的防护罩，用于加工时保护操作者的安全和保护环境的清洁。8)机床的液压传动系统

机床液压传动系统实现机床上的一些辅助运动。主要是实现如机床主轴的变速、尾座套筒的移动及工件自动夹紧机构的动作。9)机床润滑系统

为机床运动部件间提供润滑和冷却。10)机床切削液系统

为机床在加工中提供充足的切削液，满足切削加工的要求。11)机床的电气控制系统

机床的电气控制系统主要由数控系统（数控装置、伺服系统及可编程控制器组成的）、机床的强电气控制系统组成。机床电气控制系统完成对机床的自动控制。1.5.2TND360数控车床的技术参数

数控机床的技术参数，表示了数控机床的性能和机床的使用范围。只有完全了解机床的技术参数后，才能选择好、使用好数控机床。1)机床的主要技术规格床身上最大工件回转直径

360mm横滑板上回转直径

160mm最大工件长度

800mm刀架行程

纵向

810mm横向

205mm主轴孔通过最大棒料直径

60mm主电动机功率

27kW主轴箱变速级数

2级比

4.15主轴转速（无级）Ⅰ级

7～800r/minⅡ级

800～3150r/min最大进给速度

10m/min刀架快速移动速度

10m/min最大进给力

纵向

800N横向

5000N转塔刀架刀具安装数

8相邻刀位转位时间

1s尾座套筒直径×行程

85mm×110mm尾座套筒压紧力

90000N2)机床数控系统TX-8的主要技术规格控制轴数

2轴，联动2轴插补方式

直线/圆弧横向最小增量

0.001mm纵向最小增量

0.001mm固定循环：纵车、端面、锥度、螺纹、曲线轮廓等

11种刀具补偿

36组工件程序存储

8K/24K或32种零件程序最大间隙补偿值

±510m图形显示（CRT）程序格式

可变符地址程序格式主轴控制

可实现恒切削速度控制1.6车床的周边机器和装置在进行高效生产的过程中，数控车床在具有多功能以及优良的操作性能的同时，相对应的自动化加工紧密靠拢也是必要的。特别是近年来FMC、FMS等。基于数控加工机床的自动化生产系统正在收到人们的重视，推进数控车床的自动化、无人化的各种各样的周边机器和装置正在开发过程中，例如：1)刀具调整仪

测量刀具刀尖位置的装置，如：光学测量仪、电子测量仪。2)自动测量工件的装置

根据测量头接触加工工件的当前位置，算出加工的尺寸，自动补正程序的形状误差量的装置。3)排屑器

将切屑从机床中排出的装置称为排屑器。4)棒材供料器

长棒材自动定长供应装置称为棒材供料器。加工完成以自动将工件切断，接着按工件长度自动推出棒料。5)自动送料装置

是和棒材供料器一起自动为相同的工件加工供料的装

置。这种装置将材料送入，按一定长度切断以后输出。6)自动换刀装置（ATC）

自动换刀装置（AutoToolChanger，简称ATC）利用机器人等装置完成不见的重复加工，或者长时间运转中交换备用刀具等，需要的刀具个数多于刀架上的刀具个数时，ATC刀盘上的刀具，通过自动换刀臂进行自动交换。7)自动断电装置

在设定的时间内结束加工，由自动断电装置完成，自动断电装置应用于夜间无人化加工的情况。8)主轴定向

使主轴在一定的角度位置上固定的机器称作主轴定向。通常情况下，主轴回转到某一角度是停止，工件的装卸较为容易，对于不同形状工件的装卸，或者利用机器人进行工件装卸等场合，利用主轴定向机能。9)程控尾座

将用NC指令控制尾座顶尖心轴移动的装置称为程控尾座。此装置用于使用机器人进行自动装卸工件的场合。10)自动卡盘交换装置（AJC）

自动交换三爪卡盘卡爪的装置（AutoJawChanger，简称AJC）。11)机器人

作为工件自动装卸的装置，机器人已被利用起来。1.7车床的加工现代数控车床，必须具备良好的便于操作的优点。数控车床加工具有如下特点：1.7.1节省调整时间1)快速夹紧卡盘减少了调整时间。2)快速夹紧刀具减少了刀具调整时间。3)刀具补偿功能节省了刀具补偿调整时间。4)工件自动测量系统节省了测量时间并提高加工质量。5)由程序指令或操作盘的指令控制顶尖架的移动也节省了时间。1.7.2操作方便1)倾斜式床身有利于切削流动和调整夹紧压力、顶尖压力和滑动面润滑的供给，便于操作者操作机床。2)宽范围主轴电机或内装式主轴电机省去了齿轮箱。3)高精度伺服电机和滚珠丝杠间隙消除装置使进给速度快并有好的准确性。4)具有切削处理器。5)采用数控伺服电机驱动数控刀架。1.7.3具有程序存储功能机床控制装置可根据加工形状，并把粗加工的加工条件附加在指令中，进行内部运算，自动地计算出切削轨迹。采用机械手和棒料供给装置既省力又安全，并提高了自动化和操作效率。加工合理化和工序集约化的数控车床可完成高速度高精度加工及复合加工的目的。第2章数控加工与程序编制2.1.数控加工的定义及特点2.1.1数控加工的定义数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。2.1.2数控加工的内容1）选择并确定零件的数控加工内容。2）对零件图进行数控加工的工艺分析。3）设计数控加工的工艺。4）编写数控加工程序单。5）按程序单制作程序介质。6）数控程序的校检与修改。7）首件试加工与现场问题处理。8）数控加工工艺技术文件的定型与归档。2.1.3.数控加工的特点1)

数控加工的工艺内容十分具体。2)

数控加工的工艺工作相当严密。3)

数控加工的工序相对集中。4)

适宜于多品种小批量或中批量生产。2.2数控加工的工艺设计2.2.1选择并确定零件的数控加工内容。当选择并决定对某个零件进行数控加工后，还必须选择零件数控加工的内容，以决定零件的哪些表面需要进行数控加工。一般可按下列顺序考虑：1)普通机床无法加工的内容应作为数控加工优先选择的内容。2）普通机床难加工、质量也难以保证的内容应作为数控加工重点选择的内容。3）普通机床加工效率低，工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富余能力的基础上进行选择。2.2.2对零件图纸进行数控加工工艺性分析。1）选择合适的对刀点和换刀点对刀点是数控加工时刀具相对零件运动的起点。对刀点选择的原则，主要是考虑对刀点在机床上对刀方便、便于观察和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。为避免换刀时刀具与工件及夹具发生干涉，换刀点应设在工件的外部。2)审查与分析工艺基准的可靠性3)选择合适的零件安装方式2.2.3数控加工的工艺路线设计。1)工序的划分

在划分工序时，要根据数控加工的特点以及零件的结构与工艺性，机床的功能等综合考虑。可以以一次安装加工作为一道工序，以同一把刀具加工的内容划分工序，以加工部位划分工序，以粗、精加工划分工序等方法进行工序的划分。2)加工顺序的安排

加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位与夹紧的需要来考虑，重点是保证工件的刚性不被破坏。3)数控加工工序与普通工序的衔接

数控加工工序前后一般都穿插有其它普通工序，如衔接不好，就容易产生矛盾。解决的最好办法是相互建立状态要求。2.2.4数控加工的工序设计。1）确定走刀路线和安排工步顺序。2）定位基准和夹紧方式的确定。3）夹具的选择。4）刀具的选择。2.2.5数控加工专用技术文件的编写。1）机械加工工艺过程卡2）机械加工工艺卡3）机械加工工序卡4）数控加工工序卡5）数控加工程序说明卡6）数控加工走刀路线图2.3.程序编制2.3.1数控编程的内容与方法1）加工工艺分析编程人员首先要根据零件图纸，对零件的材料、形状、尺寸、精度和热处理要求等，进行加工工艺分析。合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；加工路线要短，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数。2）数值计算根据零件图的几何尺寸确定工艺路线及设定坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单的零件的轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值。对于形状比较复杂的零件，需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，这种数值计算一般要用计算机来完成。3）编写零件加工程序单加工路线、工艺参数及刀位数据确定以后，编程人员根据数控系统规定的功能指令代码及程序段格式，逐段编写加工程序单。4）制备控制介质把编写好的程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。通过程序的手工输入或通讯传输送入数控系统。5）程序校验与首件试切编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控装置中，让机床空运转，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正。2.3.2数控编程的种类数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。1）手工编程手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制备控制介质到程序校验都是由人工完成。对于加工形状简单、计算量小、程序不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。因此，在点位加工或由直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概率增大，有时甚至无法编出程序，必须用自动编程的方法编制程序。2）手工编程自动编程是利用计算机专用软件编制数控加工程序的过程。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通讯的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。2.3.3数控编程中的有关规则及代码为了满足设计、制造、维修和普及的需要，在输入代码、坐标系统、加工指令、辅助功能及程序格式等方面，国际上已形成了两种通用的标准，即国际标准化组织（ISO）标准和美国电子工程协会（EIA）标准。我国根据ISO标准制定了JB3050—1983《数字控制机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码》。1）准备功能准备功能字G代码，用来规定刀具和工件的相对运动轨迹（即指令插补功能）、机床坐标系、坐标平面、刀具补偿、坐标偏置等多种加工操作。表2-1G功能代码代码功能代码功能G00点定位G50刀具偏置0/-G01直线插补G51刀具偏置+/0G02顺时针圆弧插补G52刀具偏置-/0G03逆时针圆弧插补G53直线偏移，注销G04暂停G54直线偏移XG05不指定G55直线偏移YG06抛物线插补G56直线偏移ZG07不指定G57直线偏移XYG08加速G58直线偏移XZG09减速G59直线偏移YZG10～G16不指定G60准确定位1（精）G17XY平面选择G61准确定位2（中）G18XZ平面选择G62快速定位（粗）G19YZ平面选择G63攻螺纹G20～G32不指定G64～G67不指定G33螺纹切削，等螺距G68刀具偏移，内角G34螺纹切削，增螺距G69刀具偏移，外角G35螺纹切削，减螺距G70～G79不指定G36～G39永不指定G80固定循环注销G40刀具补偿取消G81～G89固定循环G41刀具左补偿G90绝对尺寸G42刀具右补偿G91增量尺寸G43刀具正偏置G92预置寄存G44刀具负偏置G93时间倒数，进给率G45刀具偏置+/+G94每分钟进给G46刀具偏置+/-G95主轴每转进给G47刀具偏置-/-G96恒线速度G48刀具偏置-/+G97每分钟转数（主轴）G49刀具偏置0/+G98～G99不指定

2)辅助功能字辅助功能字M代码主要用于数控机床的开关量控制，如主轴的正、反转，切削液开、关，工件的夹紧、松开，程序结束等。M代码从M00～M99共100种。表2-2M功能代码代码功能代码功能M00程序停止M36进给范围1M01计划停止M37进给范围2M02程序结束M38主轴速度范围1M03主轴顺时针方向M39主轴速度范围2M04主轴逆时针方向M40～M45不指定或齿轮换档M05主轴停止M46～M47不指定M06换刀M48进给率修正旁路注销M072号切削液开M49进给率修正旁路M081号切削液开M503号切削液开M09切削液关M514号切削液开M10夹紧M52～M54不指定M11松开M55刀具直线位移，位置1M12不指定M56刀具直线位移，位置2M13主轴顺时针方向切削液开M57～M59不指定M14主轴逆时针方向切削液开M60更换工件M15正运动M61工件直线位移，位置1M16负运动M62工件直线位移，位置2M17～M18不指定M63～M70不指定M19主轴定向停止M71工件角度移位位置1M20～M29永不指定M72工件角度移位位置2M30纸带结束M73～M89不指定M31互锁旁路M90～M99永不指定M32～M35不指定

3)坐标功能字坐标功能字用来设定机床各坐标的位移量。它一般使用X、Y、Z、U、V、W、P、Q、R、A、B、C、D、E等地址符为首，在地址符后紧跟“+”或“—”及一串数字，该数字一般以系统脉冲当量为单位。4)进给功能字该功能字用来指定刀具相对工件运动的速度。其单位一般为mm/min。当进给速度与主轴转速有关时，如车螺纹、攻丝等，使用的单位为mm/r。进给功能字以地址符“F”为首，其后跟一串数字代码。5)主轴功能字该功能字用来指定主轴速度，单位为r/min，它以地址符“S”为首，后跟一串数字。6)刀具功能字当系统具有换刀功能时，刀具功能字用以选择替换的刀具。它以地址符“T”为首，其后一般跟二位数字，代表刀具的编号。2.4数控车削的程序编制2.4.1数控车床的编程特点数控车床的编程有如下特点。1.1在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸，可以采用绝对什编程、增量值编程或二者混合编程。1.2于被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时都是以直径值表示，所以用绝对值编程时，X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）。1.3为提高工件的径向尺寸精度，X向的脉冲当量取Z向的一半。1.4由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工余量较大，所以为简化编程，数控装置常具备不同形式的固定循环，可进行多次重复循环切削。1.5编程时，常认为车刀刀尖是一具点，而实际上为了提高刀具寿命和工件表面质量，车刀刀尖常磨成一个半径不大的圆弧，因此为提高加工精度，当编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。数控车床一般都具有九具半径自动补偿功能（G41，G42），这时可直接按工件轮廓尺寸编程。对不具备刀具半径自动补偿功能的数控车床，编程时需先计算补偿量。2.4.2车削数控系统功能本次设计主要以FANUC－6T系统为例介绍数控车床数控系统功能。1)准备功能：表2-3FANUC－6T系统准备功能（注：00组的G代码为非模态代码，其他均为模态代码。）序号代码组别功能1234G00G01G02G0301快速点定位直线插补顺时针圆弧插补逆时针圆弧插补56G04G1000延时（暂停）补偿值设定78G20G2102英制输入米制输入910G22G23

存储型行程限位接通存储型行程限位断开111213G27G28G2900返回参考点确认返回参考原点从参考点回到切削点141516G32G36G3701螺纹切削自动刀具补偿X自动刀具补偿Z171819G40G41G4207刀具半径补偿取消刀尖圆弧半径左补偿刀尖圆弧半径右补偿2021222324252627G50G70G71G72G73G74G75G7600坐标系设定或最高主轴速度限定精车循环粗车外圆复合循环粗车端面复合循环固定形状粗加工复合循环Z向深孔钻削循环切槽（在X向）螺纹切削复合循环2829G90G9201单一形状固定循环螺纹切削循环3031G96G9702恒速切削控制有效恒速切削控制取消3233G98G19905进给速度按每分钟设定进给速度按每转设定

2)辅助功能表2-4FANUC－6T辅助功能序号代码功能序号代码功能1M00程序停止10M11车螺纹直退刀2M01选择停止11M12误差检测3M02程序结束12M13误差检测取消4M03主轴反转13M19主轴准停

5M04主轴正转14M20ROBOT工作启动

6M05主轴停止15M30纸带结束

7M08切削液开16M98调用子程序

8M09切削液关17M99返回主程序

9M10车螺纹45退刀

3)F、T、S功能：A)F功能用来指定进给速度，由地址F和其后面的数字组成。B)T功能该指令用来控制数控系统进行选刀和换刀。C)S功能用来指定主轴转速或速度，用地址S和其后数字组成。第3章数控加工与编程实例3.1轴的加工3.1.1零件介绍该零件材料为20CrMnTi，毛坯为模锻件，硬度为156~207HBS，是汽车变速器上的零件，为大量生产类型产品。该零件有双联齿形，矩形花键，径向孔，内孔，外圆柱面，外圆锥面，过度圆角，内外环槽的表面组成的轴类零件，加工表面较多，适合在数控车床上加工。图3—1轴的零件图3.1.2工艺分析1）加工技术要求分析该零件在热处理前即有众多的精度要求：大端内孔钻孔直径∮24，大端内孔直径∮33，大端内孔倒角1.3*30度和1.1*45度，大端内孔里外两环槽底径∮34.5，双联轴齿轮齿形退刀底径∮40.5，小齿轮上外环槽底径∮45.2，小齿轮顶外圆直径∮47.5，大齿轮齿顶外圆直径∮66，右侧外圆轴径∮36.4和∮36.4，大齿轮左侧外圆轴径右环槽底径∮32.5和左环槽底径∮32，外圆锥小径及外圆轴径∮32，圆锥角度5度，小端轴径∮17.4及倒角4.5*15度，倒角30度及小端轴径∮25，小端过渡圆弧R2矩形花键外圆轴径∮36.4，小径∮26，键宽5.385，径向均布孔3*∮2.5，小端外圆轴径和矩形花键外圆对基准A—B端面圆跳动0.02，以及其他各轴向尺寸，粗糙度要求等。上述技术要求决定了需要加工的表面及相应的加工方案。2）定位基准选择该零件先在铣端面打中心孔机床上完成两端面及中心孔的加工，为下道工序的加工提供了定位基准，大端钻，车孔后，则一以大端内孔倒角和小端中心孔为该零件的大多数工序的定位基准。另有些工序的轴向定位基准为大齿轮左端面，径向定位基准∮36.4外圆轴径。3）工艺方案拟定两端面和中心孔端面铣—钻中心孔外表面各部粗车—精车大端内孔钻孔∮24—扩孔∮32.25—32.15—倒角1.3*30度—车内孔∮33—32.9各内外环槽车小齿轮齿形车削小齿顶外圆∮47.457—47.207—插齿大齿轮齿形车削大齿顶外圆∮66—65.85—滚齿—倒两端齿形角—剃齿矩形花键车削矩形花键外圆轴径∮36.40—36.30—铣矩形花键3*∮2.5孔钻4)加工设备选择铣端面打中心孔采用铣端面打中心孔机床，外表面各部粗精车采用数控车床，钻孔采用立式钻床，扩孔，车端面及倒角采用数控车床，精车大端各部采用数控车床，插齿采用数控插齿机，滚齿采用数控滚齿机，铣矩形花键采用花键轴铣床，倒两端齿形角采用齿形倒角机，钻油孔采用台式钻床，剃齿采用万能剃齿机。3.1.3变速器—轴工艺过程卡和工序卡表3-1变速器—轴工艺过程卡零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛坯/kg净重/kg车型每车数件变速器轴20GrMnTi模锻件156~207HBS3.83.2

工序号及名称设备名称夹具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)冷却液T单1铣端面打中心孔铣端面打中心孔机床专用夹具0.30.1530012005047.1

2粗精车小端各部数控车床随机夹具0.1~0.251000~2000100.5~414.7乳化液

3钻孔立式钻床专用夹具0.6218013.57乳化液

4扩孔车端面及倒角数控车床专用夹具0.385062乳化液

5精车大端各部数控车床专用夹具0.1~0.2800~2000108.4~295乳化液

6插齿数控插齿机插齿夹具0.3425/冲程20YQ—15

7滚齿数控滚齿机专用夹具2.920043.2YQ—15

8铣矩形花键花键轴铣床专用夹具0.825054.95YQ—15

9达两端齿形角齿形倒角机随机夹具

YQ—15

10钻油孔台式钻床专用夹具手动315024.7乳化液

11剃齿去内孔毛刺万能剃齿机随机夹具0.04粗剃0.02精剃7025YQ—15

12清洗清洗机

13热前检查

表3-2变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间1铣端面打中心孔专用夹具铣端面打中心孔机床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1铣端面：保证轴向尺寸38.5267.75~267.45Ra圆盘铣刀（2）0~300；0.02深度尺样板0.3300502打中心孔：保证尺寸5~5.1∮4∮12.560120Ra3.2中心钻孔（2）

0.15120047.1

表3-3变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间2粗精车小端各部专用夹具数控车床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)

Ⅰ刀位（保证下列尺寸）机夹车刀TNMG220408LFKC935刀片

1∮17.40~∮17.30Ra3.24.5*1.517.40-17.30V卡规0.252000109.32∮2530R20-150；0.02游标卡尺0.2520001573∮36.40~∮36.45Ra1.636.40-36.35IV卡规0.252000228.64∮32∮505（两处）0-150；0.02游标卡尺0.2520002013145∮36.40~∮36.30（两处）Ra1.636.40-36.30V卡规0.252000228.66∮66~∮65.85轴向231.25~230.75192.23~191.774.5466436.7~36.5卡规0-300；0.02深度尺样板0-150；0.02游标卡尺0.252000414.7

Ⅱ刀位

74∮32~.31.9机夹车刀N151.2—400—40—5G/526刀片0-150；0.02游标卡尺0.11000100.5

Ⅲ刀位

81.7~1.8∮32.5~∮32.422.5~22.56Ra1.6机夹车刀L154.0G-16-CC01-169/1020刀片1.7-1.8Ⅶ塞板卡规量规0.11000102

表3-4变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间3钻孔专用夹具立式钻床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1保证下列各尺寸：36.40-36.70∮24（刀具保证）Ra12.5∮24GB1438-85深度尺0-150；0.020-200；0.02深度尺0-150；0.02游标卡尺0.6218013.57

表3-5变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间4扩孔车端面及倒角专用夹具数控车床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1保证下列各尺寸：∮32-∮32.15Ra3.2深26倒角：1.5*45内孔车刀0-200；0.02深度尺0-150；0.02游标卡尺0.385062

表3-6变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间5精车大端各部专用夹具数控车床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)

I刀位（保证尺寸）

122.16-22.10∮47.457-∮47.207机夹车刀TNMG220408LFKC935刀片0-25；0.01千分尺卡规0.2200029521*4536.36-36.10Ra6.30-150；0.02游标卡尺

II刀位

3保证322.16-22.10∮40.5机夹车刀N151.-300-400-5G/525刀片0-150；0.02游标卡尺0-25；0.01千分尺0.151000147

III刀位

4保证：11.15-11.051.2-1.3Ra3.22*R0.2（刀具保证）机夹刀具N154.0G-16CC01-110/1020刀片卡板卡规塞规0.1800125.6

IV刀位

5保证∮33-∮32.901.31.16090Ra3.2深26机夹刀具CNMG090308-PM4025刀片塞规32.9-33塞规0-200；0.02深度尺0.12000198

V刀位

6保证26.50-26.80∮34.53Ra3.2焊接刀具0-200；0.02深度尺

VI刀位

7保证19.30-19.511.3-1.2∮34.50-∮34.60Ra6.3机夹车刀R154.0G-16CC01-110-1020刀片量规塞板0.151000108.4

∮17.4-∮17.3∮36.4-∮36.3外径处对基准A–B径跳：0.04

偏摆仪0-10；0.01百分表

VI刀位

∮36.4-∮36.35轴径处对基准A–B径跳：0.0322.16-22.10两端面对基准A–B径跳：0.02

大顶尖小顶尖

表3-7变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间6插齿插齿夹具数控插齿机

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)

I刀位

1保证跨棒距：52.52-52.42齿数18模数2.5压力角20径向跳动F：0.06插齿刀50-70；0.01外径千分尺∮4.9量棒花键环规TZ径跳检查仪0-0.1千分表0.3425/冲程20

表3-8变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间7滚齿滚齿夹具数控滚齿机

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)

I刀位

1滚齿保证齿数21法向模数2.5法向压力角20螺旋角29旋向左公法线长度27.37-27.32跨齿数4公法线变动量0.03径向跳动F0.045齿廓公差Fr0.018螺旋线公差Fb0.018齿廓两端倒角相同Ra3.2剃前滚刀25-50；0.01公法线千分尺径跳检查仪0-1；0.001千分表顶尖（2）齿向测量机2.920043.2

表3-9变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间8铣矩形花键专用夹具花键轴铣床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1铣矩形花键保证键宽5.285-5.235所指键宽到∮28.575为止Ra3.2圆角R0.3最大花键小径∮26.20-∮25.87花键有效长46Z=10GB-10-3010-36.4*26.54*5.385花键滚刀0-25；0.01公法线千分尺花键环规0-150；0.02游标卡尺0.825054.95

表3-10变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间9倒两端齿形角随机夹具齿形倒角机

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1保证两端1*45沿齿廓倒去锐角去掉端面毛刺Ra12.5倒棱刀右刮刀左刮刀

表3-11变速器—轴工序卡（工厂）工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间10钻油孔专用夹具台式钻床

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1保证轴向尺寸43*∮2.5均布Ra12.5∮2.5GB1436-78钻头0-150；0.02游标卡尺手动315024.7

表3-12变速器—轴工序卡

工序卡产品名称或代号零件名称材料零件图号

变速器—轴20GrMnTi

工序号工序名称夹具使用设备车间11剃齿去油孔毛刺随机夹具数控剃齿机

工序步工步内容刀具量具及检具进给量/(r/min)主轴转速/(r/min)切削速度/(r/min)1保证齿数：21法向模数：2.5法向压力角29旋向：左公法线长度：27.26-27.22跨齿数4公法线变动量：0.035径向综合公差Fi:0.05一径向综合公差fi:0.017度量中心距齿廓公差0.01螺旋线公差0.01齿轮螺旋线修形范围0.005-0.015齿两侧修形相同去内孔毛刺Ra0.8CS520-252-09/1126（T4-