数控专业毕业设计浅谈数控车床的装削与编程技巧.doc

*大学本科毕业论文 专业 * 姓名 * 准考证号 * 论文题目 浅谈数控车床的装削与编程技巧 2011年5月10日论文评语：论文建议成绩：评审教师签名：年 月 日论文综合成绩：答辩组长签名： 院系盖章： 年 月 日学校自考办意见：目 录第一章 数控机床的产生6第二章 数控机床的发展72.1数控系统的发展72.2机床的发展趋势7第三章 数控机床的分类3.1按加工工艺方法分类93.2按控制运动轨迹分类.103.3按驱动装置的特点分类10第四章 数控车的工艺与工装削4.1合理选择切削用量134.2合理选择刀具134.3合理选择夹具144.4确定加工路线144.5夹具安装要点114第五章 确定加工余量、工序尺寸和公差以及工艺尺寸链计算5.1加工余量的确定155.2确定工序尺寸及其公差15第六章 数控编程6.1数控车床的编程特点196.2数控车床的编程指令196.3加工路线的确定20结语致谢参考文献摘 要数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，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。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术（1T）与制造技术（MT）结合发展的结果。现代的CAD/CAM，FMS，CIMS，敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。数控机床是装备制造业的工作母机，是实现制造技术和装备现代化的基石，是保证高新技术产业发展和国防军工现代化的战略装备。在全球倡导绿色制造的大环境下，机床数控化改造成为了热点。未来10年将是中国机械行业发展最佳时期。美国、德国的重化工业发展期延续了18年以上，美国、德国、韩国四国重化工业发展期平均延续了12年，我们估计中国的重化工业发展期将至少延续10年，直到2015年。因此，在未来10年中，随着中国重化工业进程的推进，中国企业规模、产品技术、质量等都将得到大幅提升，国产机械产品国际竞争力增强，逐步替代进口，并加速出口。目前，机械行业中部分子行业如船舶、铁路、集装箱及集装箱起重机制造等已经受益于国际间的产业转移，并将持续受益；电站设备、工程机械、床等将受益于产业转移，加快出口进程。关键词 : 数控 工业化发展 刀具 机床AbstractNumerical control technology and nc machine tools in today's mechanical manufacturing the important position and great benefit, shows its in the national basic industry modernization strategic function, and has become a traditional mechanical manufacturing industry upgrading transformation and realizing automation, flexibility and an important means of integrated production and flags. Numerical control technology and the wide application of numerical control machine for machinery manufacturing, industrial structure and product types and levels and production methods brought the revolutionary change. Nc machine tool is the most important modern processing workshop equipment. It is the development of the information technology (1T) and manufacturing technology (MT) combined with development result. Modern CAD/CAM, FMS, CIMS, agile manufacture and intelligent manufacturing technology, are based in the numerical control technology based. Nc machine tool is the equipment manufacturing industry machine tools, is to realize manufacturing technology and equipment modernization is the cornerstone of the high-tech industry development and guarantee defence and military modernization strategy equipment. In global advocate green manufacturing of the environment, numerical control machine reconstruction became hot. The next 10 years will be China machinery industry development is the best period. The United States, Germany's heavy industry development lasted 18 years, America, Germany, Korea four developing heavy industry average lasted for 12 years, we estimate that China would at least continue developing heavy industry, 10 years, until 2015. Therefore, in the next 10 years, along with the advancement of heavy industry of China, China enterprise scale, product technical, quality, etc will have boosted, domestic mechanical product enhancement, the international competitiveness, and accelerate gradually replace imported export. At present, the machinery industry molecular industries such as ships, central railway, container and container crane manufacturing has benefited from the international industrial transfer between, and will continue to benefit; Power station equipment, engineering machinery, bed etc will benefit from the industrial transfer, accelerate export process第一章 数控机床的产生 在机械制造工业中并不是所有的产品零件都具有很大的批量，单件与小批量生产的零件（批量在10100件）约占机械加工总量的80%以上。尤其是在造船、航天、航空、机床、重型机械以及国防工业更是如此。为了满足多品种，小批量的自动化生产，迫切需要一种灵活的，通用的，能够适用产品频繁变化的柔性自动化机床。数控机床就是在这样的背景下诞生与发展起来的。它为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化的加工手段。根据国家标准GB/T8129-1997，对机床数字控制的定义：用数字控制的装置（简称数控装置），在运行过程中，不断地引入数字数据，从而对某一生产过程实现自动控制，叫数字控制，简称数控。用计算机控制加工功能，称计算机数控（computerized numerical ，缩写CNC）。数控机床即使采用了数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床。从应用来说，数控机床就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、松加工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给切削液等）和步骤，以及刀具与工件之间的相对位移量都用数字化的代码来表示，通过控制介质将数字信息送入专用的或通用的计算机，计算机对输入的信息进行处理与运算，发出各种指令来控制机床的伺服系统或其他执行元件，是机床自动加工出所需要的零件。第二章 数控机床的发展2.1 数控系统的发展从1952年第一台数控机床问世后，数控系统已经先后经历了两个阶段和六代的发展，其六代是指电子管、晶体管、集成电路、小型计算机、微处理器和基于工控PC机的通用CNC系统。其中前三代为第一阶段，称作为硬件连接数控，简称NC系统；后三代为第二阶段，乘坐计算机软件数控，简称CNC系统。2.2 机床的发展趋势数控机床总的发展趋势是工序集中、高速、高效、高精度以及方便使用、提高可靠性等。 （1）工序集中 20世纪50年代末期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心，即自备刀具库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可以自动更换刀具，连续的对工件进行多种工序加工。目前，加工中心机床的刀具库容量可达到100多把刀具，自动换刀装置的换刀时间仅需0.52秒。加工中心机床使工序集中在一台机床上完成，减少了由于工序分散，工件多次安装引起的定位误差，提高了加工精度，同时也减少了机床的台数与占地面积，压缩了半成品的库存量，减少了工序间的辅助时间，有效的提高了数控机床的生产效率和数控加工的经济效益。（2）高速、高效、高精度 高速、高效、高精度是机械加工的目标，数控机床因其价格昂贵，在上述三方面的发展也就更为突出。（3）方便使用数控机床制造厂把建立友好的人机界面、提高数控机床的可靠性作为提高竞争能力的主要方面。1）加工编程方便 手工编程和自动编程已经使用了几十年，有了长足的发展，在手工编程方面，开发了多种加工循环、参数编程和除直线、圆弧以外的各种插补功能，CAD/CAM的研究发展，从技术上来讲可以替代手工编程。但是一套适用的CAD/CAM软件加上计算机硬件，投资较大，学习、掌握时间较长，对大多数的简单工件很不经济。近年来，发展起来的图形交互式编程系统（WOP，又称面向车间编程），很受用户欢迎。这种编程方式不使用G、M代码，而是借助图形菜单，输入整个图形块以及相应参数作为加工指令，形成加工程序，与传统加工时的思维方式类似。图形交互编程方法在制定标准后，有可能成为各种型号的数控机床统一的编程方法。2）使用方法数控机床普遍采用彩色CRT进行人机对话、图形显示和图形模拟的。有的数控机床将采用说明书、编程指南、润滑指南等存入系统共使用者调阅。第三章 数控机床的分类3.1 按加工工艺方法分类 3.1.1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。 3.1.2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。 3.1.3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。 3.2 按控制运动轨迹分类3.2.1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。 3.2.2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。 3.3.3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。 3.3 按驱动装置的特点分类 3.3.1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。因此步进电机的失步、步距角误差、齿轮与丝杠等传动误差都将影响到被加工零件的精度。开环控制系统仅实用于加工精度要求不高的中小型数控机床，特别是简易经济型数控机床。3.3.2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。 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。3.3.3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。通过测速元件和光电编码盘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。3.3.4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。第四章 数控车的工艺与工装削数控车床加工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。4.1. 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。4.2. 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。4.3. 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。4.4. 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。4.5. 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，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。第五章 确定加工余量、工序尺寸和公差以及工艺尺寸链计算5.1加工余量的确定确定加工余量的方法有3种：分析计算法、经验估算法和查表修正法。（1）分析计算法本方法是根据有关加工余量计算公式和一定的试验资料，对影响加工余量的各项因素进行分析和综合计算来确定加工余量。用这种方法确定加工余量比较经济合理，但必须有比较全面和可靠的试验资料。目前，只在材料十分贵重，以及军工生产或少数大量生产的工厂中采用。（2）经验估算法本方法是根据工厂的生产技术水平，依靠实际经验确定加工余量。为防止因余量过小而产生废品，经验估计的数值总是偏大，这种方法常用于单件小批量生产。（3）查表修正法 此法是根据各工厂长期的生产实践与试验研究所积累的有关加工余量数据，制成各种表格并汇编成手册，确定加工余量时，查阅有关手册，再结合本厂的实际情况进行适当修正后确定，目前此法应用较为普遍。5.2确定工序尺寸及机械加工过程中，工件的尺寸在不断地变化，由毛坯尺寸到工序尺寸，最后达到设计要求的尺寸。在这个变化过程中，加工表面本身的尺寸及各表面之间的尺寸都在不断地变化，这种变化无论是在一个工序内部，还是在各个工序之间都有一定的内在联系。应用尺寸链理论去揭示它们之间的内在关系，掌握它们的变化规律是合理确定工序尺寸及其公差和计算各种工艺尺寸的基础，尺寸链的计算方法有两种：极值法与概率法。极值法是从最坏情况出发来考虑问题的，即当所有增环都为最大极限尺寸而减环恰好都为最小极限尺寸，或所有增环都为最小极限尺寸而减环恰好都为最大极限尺寸，来计算封闭环的极限尺寸和公差。事实上，一批零件的实际尺寸是在公差带范围内变化的。在尺寸链中，所有增环不一定同时出现最大或最小极限尺寸，即使出现，此时所有减环也不一定同时出现最小或最大极限尺寸。概率法解尺寸链，主要用于装配尺寸链。1、极值法解工艺尺寸链的基本计算公式。尺寸链的计算方法有两种：极值法与概率法。极值法是从最坏情况出发来考虑问题的，即当所有增环都为最大极限尺寸而减环恰好都为最小极限尺寸，或所有增环都为最小极限尺寸而减环恰好都为最大极限尺寸，来计算封闭环的极限尺寸和公差。事实上，一批零件的实际尺寸是在公差带范围内变化的。在尺寸链中，所有增环不一定同时出现最大或最小极限尺寸，即使出现，此时所有减环也不一定同时出现最小或最大极限尺寸。概率法解尺寸链，主要用于装配尺寸链，其计算方法在装配中讲授。这里只介绍极值法解工艺尺寸链的基本计算公式。（1）封闭环的基本尺寸式中K为增环的环数，m为组成环的环数（下同）。（2）封闭环的极限尺寸= = （3）封闭环的极限偏差ES （4）封闭环的公差TTESEI （5）封闭环的平均尺寸L L = 式中增环的平均尺寸减环的平均尺寸。 组成环的平均尺寸 2、工序尺寸及其公差的确定 （1）基准重合时工序尺寸及公差的确定当零件定位基准与设计基准（工序基准）重合时，零件工序尺寸及其公差的确定方法是：先根据零件的具体要求确定其加工工艺路线，再通过查表确定各道工序的加工余量及其公差，然后计算出各工序尺寸及公差；计算顺序是：先确定各工序余量的基本尺寸，再由后往前逐个工序推算，即由工件上的设计尺寸开始，由最后一道工序向前工序推算直到毛坯尺寸。（2）测量基准与设计基准不重合时工序尺寸及其公差的计算在加工中，有时会遇到某些加工表面的设计尺寸不便测量，甚至无法测量的情况，为此需要在工件上另选一个容易测量的测量基准，通过对该测量尺寸的控制来间接保证原设计尺寸的精度。这就产生了测量基准与设计基准不重合时，测量尺寸及公差的计算问题。（3）定位基准与设计基准不重合时工序尺寸计算在零件加工过程中有时为方便定位或加工，选用不是设计基准的几何要素作定位基准，在这种定位基准与设计基准不重合的情况下，需要通过尺寸换算，改注有关工序尺寸及公差，并按换算后的工序尺寸及公差加工。以保证零件的原设计要求。（4）中间工序的工序尺寸及其公差的求解计算在工件加工过程中，有时一个基面的加工会同时影响两个设计尺寸的数值。这时，需要直接保证其中公差要求较严的一个设计尺寸，而另一设计尺寸需由该工序前面的某一中间工序的合理工序尺寸间接保证。为此，需要对中间工序尺寸进行计算。 （5）保证应有渗碳或渗氮层深度时工艺尺寸及其公差的计算a）渗碳 b）磨外圆 c）尺寸链 零件渗碳或渗氮后，表面一般要经磨削保证尺寸精度，同时要求磨后保留有规定的渗层深度。这就要求进行渗碳或渗氮热处理时按一定渗层深度及公差进行（用控制热处理时间保证），并对这一合理渗层深度及公差进行计算。第六章 数控编程6.1数控车床的编程特点 数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。数控车床主要用于加工轴类、盘类等回转体零件。通过数控加工程序的运行，可自动完成内外圆柱面、圆锥面、成形表面、螺纹和端面等工序的切削加工，并能进行车槽、钻孔、扩孔、铰孔等工作。车削中心可在一次装夹中完成更多的加工工序，提高加工精度和生产效率，特别适合于复杂形状回转类零件的加工。 由于这些零件的径向尺寸，无论是测量尺寸还是图纸尺寸，都是以直径值来表示的，所以数控车床采用直径编程方式，即规定用绝对值编程时，X为直径值；用相对值编程时，则以刀具径向实际位移量的二倍值为编程值。对于不同的数控车床、不同的数控系统，其编程基上是相同的，个别有差异的地方，要参照具体机床的用户手册或编程手册。6.2数控车床的编程指令G00 快速移动G01 直线插补G02 顺时针圆弧插补G03 逆时针圆弧插补G04 暂停，精确停止G17 选择XY平面G18 选择ZX平面G19 选择YZ平面G20 英制G21 公制G28 返回参考点G40 取消刀具半径补偿G41 刀具半径左补偿G42 刀具半径右补偿G43 刀具长度正向补偿G44 刀具长度负向补偿G49 取消刀具长度补偿G54-G59 工件坐标系G73 深孔转削固定循环G74 反螺纹攻丝固定循环G76 精镗固定循环G80 取消固定循环G81 钻削固定循环G82 钻削固定循环G83 深孔钻削固定循环G84 攻丝固定循环G85 镗削固定循环G86 镗削固定循环G87 反镗固定循环G88 镗削固定循环G89 镗削固定循环G90 绝对指令编程G91 增量指令编程G98 固定循环返回初始点G99 固定循环返回R点M00 程序停止M01 有条件停止M02 程序结束M03 主轴正转M04 主轴反转M05 主轴停止M06 换刀M08 冷却液开M09 冷却液关M30 程序结束并返回程序头M98 调用子程序M99 子程序结束返回重复执行6.3加工路线的确定加工路线的确定首先必须保持被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单、走刀路线尽量短、效率较高等。因精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的，因此确定进给路线的工作重点是确定粗加工及空行程的进给路线。下面将具体分析：（1）加工路线与加工余量的关系在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，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，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线图4-2所示为车削大余量工件的两种加工路线，图（a）是错误的阶梯切削路线，图（b）按15的顺序切削，每次切削所留余量相等，是正确的阶梯切削路线。因为在同样背吃刀量的条件下，按图（a）方式加工所剩的余量过多。图4-2根据数控加工的特点，还可以放弃常用的阶梯车削法，改用依次从轴向和径向进刀、顺工件毛坯轮廓走刀的路线（如图4-3所示）图4-3分层切削时刀具的终止位置当某表面的余量较多需分层多次走刀切削时，从第二刀开始就要注意防止走刀到终点时切削深度的猛增。如图4-4所示，设以90°主偏角刀分层车削外圆，合理的安排应是每一刀的切削终点依次提前一小段距离e（例如可取e=0.05）。如果e=0，则每一刀都终止在同一轴向位置上，主切削刃就可能受到瞬时的重负荷冲击。当刀具的主偏角大于90°，但仍然接近90°时，也宜作出层层递退的安排，经验表明，这对延长粗加工刀具的寿命是有利的。图4-4（2）刀具的切入、切出在数控机床上进行加工时，要安排好刀具的切入、切出路线，尽量使刀具沿轮廓的切线方向切入、切出。尤其是车螺纹时，必须设置升速段1和降速段2（如图4-5），这样可避免因车刀升降而影响螺距的稳定。图4-5（3）确定最短的空行程路线确定最短的走刀路线，除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时辅以一些简单计算。现将实践中的部分设计方法或思路介绍如下。巧用对刀点 图4-6（a）为采用矩形循环方式进行粗车的一般情况示例。其起刀点A的设定是考虑到精车等加工过程中需方便地换刀，故设置在离坯料较远的位置处，同时将起刀点与其对刀点重合在一起，按三刀粗车的走刀路线安排如下： 第一刀为 ABCDA 第二刀为 AEFGA 第三刀为 AHIJA 图4-6（b）则是巧将起刀点与对刀点分离，并设于图示B点位置，仍按相同的切削用量进行三刀粗车，其走刀路线安排如下：起刀点与对刀点分离的空行程为AB 第一刀为 BCDEB 第二刀为 BFGHB 第三刀为 BIJKB 显然，图4-6（b）所示的走刀路线短。图4-6巧设换刀点为了考虑换（转）刀的方便和安全，有时将换（转）刀点也设置在离坯件较远的位置处（如图4-6中A点），那么，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然也较长；如果将第二把刀的换刀点也设置在图4-6（b）中的B点位置上，则可缩短空行程距离。合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者（特别是初学者）有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。（4）确定最短的切削进给路线 切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼。图4-7为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图4-7（a）表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀沿着工件轮廓进行走刀的路线；图4-7（b）为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图4-7（c）为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。图4-7对以上三种切削进给路线，经分析和判断后可知矩形循环进给路线的走刀长度总和为最短。因此，在同等条件下，其切削所需时间（不含空行程）为最短，刀具的损耗小。另外，矩形循环加工的程序段格式较简单，所以这种进给路线的安排，在制定加工方案时应用较多。结 语通过以上程序的数控车削加工，对数控车削加工的整个过程有了较为全面的了解。通过本设计中选择刀具，对数控机床工具系统的特点、数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的使用方法；经过设计加工方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的了解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序结构与格式，对数控编程前数学处理内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。另外，工艺设计、数值计算及程序编制的过程比较繁重，设计过程当中自己不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。通过本设计的实践，真切体会到理论必须和生产实践结合。教材中所学到的许多内容在实践中得到可印证，但在具体操作中也出现了一些意向不到的事情，在工艺方案确定后，加工程序也经过多次试调、修改才最终完成了零件的加工。看到自己加工出合格的零件，对自己所学的专业更加充满信心。致 谢时光匆匆如流水，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。在这个美好的季节里，我在电脑上敲出了最后一个字，心中涌现的不是想象已久的欢欣，却是难以言喻的失落。是的，随着论文的终结，意味着我生命中最纯美的学生时代即将结束，尽管百般不舍，这一天终究会在熙熙攘攘的喧嚣中决绝的来临。 三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上、生活上还是工作上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。还有许多人，也许他们只是我生命中匆匆的过客，但他们对我的支持和帮助依然在我记忆中留底了深刻的印象。在此无法一一罗列，但对他们，我始终心怀感激。最后，我要向在百忙之中抽时间对本文进行审阅、评议和参加本人论文答辩的各位师长表示感谢！ 参考文献1 杨入清.现代机械设计系统与结构M.上海:上海科学技术文献出版社,20002黄勇 陈子辰 浙江学 机床数控系统的发展趋势 3作者：李佳 数控机床及应用4王小明. 电动机的单片机控制. 北京航空航天大学出版社,2002 5005年第12期 机电新产品导报   6 2007年第34卷第8期 机械