第5章数控车床编程
【教学目标】通过本章节的教学：使学生掌握数控车床的加工对象及编程要点；
数控车床的刀具补偿；数控车床固定循环。
【教学重点】编程要点、刀具补偿与固定循环
【教学难点】刀具补偿与固定循环
【教学时数】理论6学时，实验2学时
【课程类型】理论与实验课程
【教学方法】理论联系实际，讲、例、练三结合
【教学内容】
5.1 概述
5.1.1 数控车削加工的对象
数控车床是目前使用比较广泛的数控机床，主要用于轴类和盘类回转体工件的加工，能自动完全内外圆面、柱面、锥面、圆弧、螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰孔等加工，适合复杂形状工件的加工。与常规车床相比，数控车床还适合加工如下工件。
1、轮廓形状特别复杂或难于控制尺寸的回转体零件
2、精度要求高的零件
3、特殊的螺旋零件如特大螺距（或导程）、变螺距、等螺距与变螺距或圆柱与圆锥螺旋面之间作平滑过渡的螺旋零件，以及高精度的模数螺旋零件和端面螺旋零件。
4、淬硬工件的加工在大型模具加工中，有不少尺寸大而形状复杂的零件。这些零件热处理后的变形量较大，磨削加工困难，可以用陶瓷车刀在数控机床上对
淬硬后的零件进行车削加工，以车代磨，提高加工效率。
5.1.2 数控车床编程要点
数控车床的编程具有如下特点：
1、在一个程序段中，根据图样上标注的尺寸可以采用绝对值编程或增量值编程，也可以采用混合编程。
2、被加工零件的径向尺寸在图样上和测量时，一般用直径值表示，所以采用直径尺寸编程更为方便。
3、由于车削加工常用棒料作为毛坯，加工余量较大，为简化编程，常用采用不同形式的固定循环。
4、编程时，认为车刀刀尖是一个点，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。为提高工件的加工精度，编制圆头刀程序时，需要对刀具半径进行补偿。使用刀具半径补偿后，编程时可直接按工件轮廓尺寸编程。
5、为了提高加工效率，车削加工的进刀与退刀都采用快速运动。进刀时，尽量接近工件切削开始点，切削开始点的确定以不碰撞工件为原则。
5.2 数控车床的刀具补偿
5.2.1 刀具位置补偿
在实际加工工件时，使用一把刀具一般不能满足工件的加工要求，通常要使用多把刀具进行加工。作为基准刀的1号刀刀尖点的进给轨迹如图5.1所示(图中各刀具无刀位偏差)。其它刀具的刀尖点相对于基准刀刀尖的偏移量（即刀位偏差）如图5.2所示(图中各刀具有刀位偏差)。在程序里使用M06指令使刀架转动，实现换刀，T指令则使非基准刀刀尖点从偏离位置移动到基准刀的刀尖点位置（A点）然后再按编程轨迹进给，如图5.2的实线所示。
刀具在加工过程中出现的磨损也要进行位置补偿。
图
5.1 基准刀图5.2 刀具位置补偿
5.2.2 刀尖半径补偿
刀尖半径补偿的目的就是为了解决刀尖圆弧可能引起的加工误差。
图5.3 刀尖圆弧半径和理想刀尖点
在车端面时，刀尖圆弧的实际切削点与理想刀尖点的Z坐标值相同；车外圆柱
表面和内圆柱孔时，实际切削点与理想刀尖点的X坐标值相同。因此，车端面和
内外圆柱表面时不需要对刀尖圆弧半径进行补偿。
当加工轨迹与机床轴线不平行（斜线或圆弧时），则实际切削点与理想刀尖点
之间在X、Z轴方向都存在位置偏差，如图5.4所示。以理想刀尖点P编程的进给
轨迹为图中轮廓线，圆弧刀尖的实际切削轨迹为图中斜线所示，会出现少切或过切
现象，造成了加工误差。刀尖圆弧半径R越大，加工误差越大。
图5.4 刀尖圆弧半径对加工精度的影响
常见的刀尖圆弧半径为0.2mm、0.4mm、0.8mm、1.2mm。
为使系统能正确计算出刀具中心的实际运动轨迹，除要给出刀尖圆弧半径R 以外，还要给出刀具的理想刀尖位置号T。各种刀具的理想刀尖位置号如图5.5所示。
图5.5 理想刀尖位置号
5.2.3 刀尖圆弧半径补偿的实现
刀尖圆弧半径补偿及其补偿方向是由G40、G41、G42指令实现的。
刀尖半径补偿指令的程序段格式为：
G40(G41/G42) G01(G00) X Z F
G40：取削刀尖圆弧半径补偿，也可用T××00取消刀补；
G41：刀尖圆弧半径左补偿（左刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件左侧，如图5.6（a）。
G42：刀尖圆弧半径右补偿（右刀补）。顺着刀具运动方向看，刀具在工件右侧，如图5.6（b）。
X、Z为建立或取削刀具圆弧半径补偿程序段中，刀具移动的终点坐标。
（a）（b）
图5.6 刀具半径补偿
G40、G41、G42指令不能与G02、G03、G71、G72、G73、G76指令出现在同一程序段。G01程序段有倒角控制功能时也不能进行刀具补偿。在调用新刀具前，必须用G40取消刀补。
G40、G41、G42指令为模态指令，G40为缺省值。要改变刀尖半径补偿方向，必须先用G40指令解除原来的左刀补或右刀补状态。再用G41或G42指令重新设定，否则补偿会不正常。
当刀具磨损、重新刃磨或更换新刀具后，刀尖半径发生变化，这时只需在刀具偏置输入界面中改变刀具参数的R值，而不需修改已编好的加工程序。利用刀尖圆弧半径补偿，还可以用同一把刀尖半径为R的刀具按相同的编程轨迹分别进行
粗、精加工。设精加工余量为△，则粗加工的刀具半径补偿量为R＋△，精加工的补偿量为R。
例如车削图5.7所示工件。毛坯为锻件，用一把90°偏刀分粗、精车两次进给，已知刀尖圆弧半径R＝0.2mm，精车余量△＝0.3mm。
图5.7 刀具半径补偿编程实例
5.3 固定循环
数控车床的固定循环一般分为简单固定循环和复合固定循环。
5.3.1 简单固定循环
一个简单固定循环程序段可以完成“切入-切削-退刀-返回”这四种常见的加工顺序动作。
1、内(外)径切削循环G80
(1) 圆柱面内(外)径切削循环
图5.8(a)所示是使用G80指令车削圆柱面时的进给轨迹，R表示快速运动，F 表示进给运动，U、W表示增量值。
程序段格式为：
G80 X Z F
(2) 圆锥面内(外)径切削循环
图5.8(b)所示是使用G80指令车削圆锥表面时的进给轨迹。
程序段格式为
G80 X Z I F
其中，I值为切削起点B与切削终点C的X坐标值之差（半径值）。其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程)，图示的I值为负值。
(a) (b)
图5.8 内外径车削循环
如图5.9所示，用G80指令编程，毛坯直径ф34，工件直径ф24，分三次车削。用绝对值编程。
图5.9 G80指令编程实例
加工程序如下：
O080
N05 M03 S400
N10 G90 G92 X60 Z80
N15 G00 X40 Z60
N20 G80 X30 Z20
N30 G80 X27 Z20
N40 G80 X24 Z20
N50 G00 X60 Z80
N60 M02
2、端面切削循环G81
(1) 端平面切削循环
图5.10(a)所示是使用G81指令车削端平面时的进给轨迹。
程序段格式为：
G81 X Z F
(2) 端锥面切削循环
图5.10(b)所示是使用G81指令车削端锥面时的进给轨迹。
程序段格式为：G81 X Z K F
(a) (b)
图5.10 端面车削循环
如图5.11所示，每次吃刀2mm，每次切削起点位距工件外圆面5mm，因此这里K值为-3.5。
图5.11端面车削循环实例
用G81指令编程的加工程序为：
O0081
N10 G54 G90 G00 X60 Z45 M03
N20 G81 X25 Z31.5 K-3.5 F100
N30 X25 Z29.5 K-3.5
N40 X25 Z27.5 K-3.5
N50 X25 Z25.5 K-3.5
N60 M05
N70 M02
G81与G80的区别只是切削方向的不同，G81的切削方向是X轴方向，主要适用于X向进给量大于Z向进给量的情况，例如圆盘类工件。G80的切削方向是Z 轴方向，主要适用于Z向进给量大于X向进给量的情况，例如轴类工件。
5.3.2 复合固定循环
复合循环有三类，分别是内(外)径粗车复合循环G71，端面粗车复合循环G72，
封闭轮廓复合循环G73。
1、内(外)径粗车复合循环G71
图5.12所示为内(外)径粗车复合循环G71的运动轨迹。
程序段格式如下：
G71 U(△d) R(e) P(ns) Q(nf) X(△u) Z(△w) F S T
其中：
△d—切削深度(背吃刀量、每次切削量)，半径值，无正负号，方向由矢量AA′决定；
e—每次退刀量，半径值，无正负；
ns—精加工路线中第一个程序段(即图中AA′段)的顺序号；
nf--精加工路线中最后一个程序段(即图中BB′段)的顺序号；
△u—X方向精加工余量，直径编程时为△u，半径编程为△u/2；
△w—Z方向精加工余量；
图5.12 粗车复合循环G71
使用G71编程时的说明：
(1)G71程序段本身不进行精加工，粗加工是按后续程序段ns～nf给定的精加工编程轨迹A→A′→B→B′，沿平行于Z轴方向进行。
(2)G71程序段不能省略除F、S、T以外的地址符。G71程序段中的F、S、T只在循环时有效，精加工时处于ns到nf程序段之间的F、S、T有效。
(3)循环中的第一个程序段(即ns段)必须包含G00或G01指令，即A→A′的动作必须是直线或点定位运动，但不能有Z轴方向上的移动。
(4) ns到nf程序段中，不能包含有子程序。
(5)G71循环时可以进行刀具位置补偿，但不能进行刀尖半径补偿。因此在G71指令前必须用G40取消原有的刀尖半径补偿。在ns到nf程序段中可以含有G41或G42指令，对精车轨迹进行刀尖半径补偿。
例：用G71指令编程。如图5.13所示，粗车背吃刀量△d=3mm，退刀量e=1mm，X、Z轴方向精加工余量均为0.3mm。
图5.13 G71编程实例
加工程序：（略）
2、端面粗车复合循环G72
图5.14所示为端面粗车复合循环G72的运动轨迹。
程序段格式如下：
G72 U(△d) R(e) P(ns) Q(nf) X(△u) Z(△w) F S T
G72指令与G71指令的区别仅在于切削方向平行于X轴，在ns程序段中不能有X方向的移动指令，其它相同。
图5.14 端面粗车复合循环G72
3、封闭轮廓复合循环G73
图5.15所示为封闭轮廓粗车复合循环G73的运动轨迹。
程序段格式如下：
G73 U(△i) W(△k)R(d) P(ns) Q(nf) X(△u) Z(△w) F S T
△i—X轴方向粗车的总退刀量，半径值；
△k—Z轴方向粗车的总退刀量；
d—粗车循环次数；
其余同G71。
在ns程序段可以有X、Z方向的移动。
G73适用于已初成形毛坯的粗加工。
图5.15 封闭轮廓粗车复合循环G73
例：如图5.16所示工件。粗车分三次循环进给，每次背吃刀量为3mm，X、Z 轴方向的精加工余量为0.3mm。
图5.16 G73指令编程实例
加工程序：（略）
5.3.3 螺纹切削循环
1、螺纹切削G32
程序段格式：
G32 X(U) Z(W) R E P F
如图3.17所示，各参数的含义如下：
X、Z—绝对值编程时，有效螺纹终点在工件坐标系中的坐标；
U、W—增量值编程时，有效螺纹终点相对于螺纹切削起点的位移量；
F—螺纹导程，即主轴每转一圈，刀具相对于工件的进给值；
R、E—螺纹切削的退尾量，R表示Z向退尾量；E为X向退尾量，R、E在绝对或增量编程时都是以增量方式指定，为正表示沿Z、X正向回退，为负表示沿Z、X负向回退。使用R、E可免去退刀槽。R、E省略表示不用回退功能。根据螺纹标准R一般取2倍的螺距，E取螺纹的牙型高；
P—主轴基准脉冲处距离螺纹切削起始点的主轴转角。
使用G32指令能加工圆柱螺纹、锥螺纹和端面螺纹。程序段中地址X省略为圆柱螺纹车削，地址Z省略为端面螺纹车削，地址X、Z都不省略为圆锥螺纹车削。F为螺纹导程。对于圆锥螺纹，当斜角α≦45°时，螺纹导程在Z轴方向指定，斜角α＜45°时，在X轴方向指定。
图5.17 螺纹切削G32
注意：螺纹车削加工为成型车削，且切削进给量大，刀具强度较差，一般要求分数次进给加工。在螺纹加工轨迹中应设置足够的升速进刀段δ和降速退刀段δ′，以消除伺服滞后造成的螺距误差。
例：车削图5.18所示工件，车削M16×1的螺纹部分，螺纹大径为ф16mm，总背吃刀量为0.65 mm，三次进给背吃刀量（半径值）分别为a p1=0.3mm、a p2=0.2mm、a p3=0.15mm，进退刀段取δ1=2mm、δ2＝1mm，进刀方法为直进法。
图5.18 G32编程实例
加工程序如下：（略）
2、螺纹切削循环G82
如图5.19为直螺纹切削循环G82的轨迹动作。
程序段格式：
G82 X(U) Z(W) R E C P F
其中：C—螺纹头数，为0或1时切削单头螺纹；
P—单头螺纹时，为主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角(缺省值为0)；多头螺纹切削时，为相邻螺纹头的切削起始点之间对应的主轴转角。
其余同G32。
如图5.20为锥螺纹切削循环G82的轨迹动作。
程序段格式：
G82 X(U) Z(W) I R E C P F
其中：I—螺纹起点B与螺纹终点C的半径差。其符号为差的符号(无论是绝对值编程还是增量值编程) ；
其余同直螺纹切削循环。
这里还是以图5.18为例，用G82编程。加工程序如下：（略）
例：车削图5.21所示圆锥螺纹。螺距为3.5mm，螺纹大径为16mm，总背吃刀量为3mm，三次进给背吃刀量（半径值）均为1mm，进退刀段取δ1=3mm、δ2＝1.5mm，进刀方法为直进法。用G82指令编程。
图5.21 圆锥螺纹加工
加工程序如下：（略）
3、螺纹车削复合循环G76
循环轨迹如图5.22所示，切削参数如图5.23所示。
程序段格式为：
G76 C(c)R(r)E(e)A(a)X(x)Z(z)I(i)K(k)U(d)V(△d min)Q(a p1)P(p)F(l)
其中c—螺纹精加工次数，取值范围：1～99；
r—螺纹Z向退尾长度，取值范围：00～99，即设定为0.0P～9.9P。P为螺纹导程；
e—螺纹X向退尾长度，取值范围：00～99；
a—螺纹牙型角，即螺纹车刀刀尖角，取值范围：80°、60°、55°、30°、29°、0°，用二位数字设定。具体值取决于螺纹类型；
i—螺纹两端的半径差，i取0时为直螺纹(圆柱螺纹)；
k—螺纹牙型高度（半径值）；
d—精加工余量；
△d min—最小背吃刀量(半径值)，即当第n次切削螺纹时，背吃刀量小于此值时，以该值进行切削；
a p1—第一次背吃刀量（半径值）；
p—主轴基准脉冲处距离切削起始点的主轴转角；
l—螺纹导程。
图5.22 螺纹切削复合循环G76
图5.23 螺纹切削参数
例：车削图5.24所示工件的M30×3.5螺纹。取精加工次数2次，螺纹退尾长度为7mm，螺纹车刀刀尖角度60°，最小背吃刀量取0.1mm，精加工余量取0.3mm，
螺纹牙型高度为2.3mm，第一次背吃刀量取0.6mm，螺纹小径为25.4mm。前端倒角2×45°。
图5.24 G76指令编程实例
加工程序为：（略）
5.4 数控车床加工编程实例
例1：用G71和G82指令编写车削图5.25所示工件的加工程序。
图5.25 编程实例一
1号刀为90°外圆车刀，基准刀；
2号刀为车槽刀，主切削刃宽3mm，左刀尖为刀位点；
3号刀为60°螺纹车刀；
4号刀为切断刀，主切削刃宽3mm，刀头长30mm，左刀尖为刀位点。
加工程序如下：（略）
例2：完成如图5.26所示零件的加工。毛坯尺寸ф50×114。
1、图纸分析
（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）
·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。
·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）
（3）换刀点：（120，200）
（4）公差处理：尺寸公差取中值。
2、工艺处理
（1）工步和走刀路线的确定，按加工过程确定走刀路线如下：
·装夹ф50外圆表面，探出65mm,粗加工零件左侧外轮廓：2×45°倒角，ф48外圆，R20，R16，R10圆弧。
·精加工上述轮廓。
·手工钻孔，孔深至尺寸要求。
·粗加工孔内轮廓。
·精加工孔内轮廓。
·调头装夹ф48外圆，粗加工零件右侧外轮廓：2×45°倒角，螺纹外圆，ф36端面，锥面，ф48外圆到圆弧面。
·精加工上述轮廓。
·切槽。
·螺纹加工。
（2）刀具的选择和切削用量的确定，根据加工内容确定所用刀具如图5.27所示：
T0101 外圆粗车刀
T0202
外圆精车刀
T0303
切槽刀
T0404
螺纹刀
T0505
钻头
T0606
内圆粗车刀
T0707
内圆精车刀
目录 第一章概述-------------------------------- 1.1 课题研究内容---------------------- 1.2 国内外相关技术现状---------------- 1.3 课题分工及简介--------------------- 第二章技术支持及其发展趋势---------------- 2.1 虚拟制造的应用及发展------------- 2.2 相关软件介绍--------------------- 第三章具体设计方案 3.1 设计参数计算--------------------- 3.2 造型设计------------------------- 第四章装配及其仿真 4.1 零件的装配----------------------- 4.2 装配仿真------------------------- 第五章设计结论及参考文献-------------------
第一章概述 1.1 课题研究内容： 本次设计的主要任务是立式铣削五轴五联动加工中心，它具有较强的数控功能，可以加工各种复杂轮廓表面的工件。可作铣、镗、钻孔等加工，广泛应用于机械制造业。它可以实现五轴控制、五轴联动。主轴电机采用交流伺服驱动系统，可实现主轴的自动无级变速。它采用了自动液压拉松刀结构，使刀具交换方便快捷。这一部分主要是主轴头的设计，主轴头可沿X、Y、Z三个方向移动，并可绕A（B）、C轴作旋转运动，具有很大的灵活性，且加工性能好。安装专用刀杆及附件，可以加工平面，斜面、螺旋面、沟槽、花键、弧形槽等等。通过转动的主轴头，机床可实现铣削空间前半球任意角度的加工它采用精密同步带传递主传动，采用伺服电机实现摆动，该主轴头具有较高刚度，主轴转速变换范围宽。主轴电机为28KW，采用高速钢或硬质合金刀具可进行高速度的强力切削，主轴头与滑枕作成分离式，便于用户安装拆卸。主传动采用变六变频的无级调速，便于用户选用适合的切削转速和参数。 这次设计的数据参数来源于桂林机床厂，主要参数见下：主轴锥孔40 GB3838.1-83 主轴转速级数无级 主轴转速范围0~10000rpm 主轴转数级数无级 主电机功率28KW 加工中心其它部分参数如下
复习思考题3 3-1 车刀刀尖圆弧半径补偿有何意义。 数控车床按刀尖对刀，但车刀的刀尖总有一段小圆弧，所以对刀时刀尖的位置是假想刀尖P。编程时按假想刀尖轨迹编程（即工件的轮廓与假想刀尖p重合），而车削时实际起作用的切削刃是圆弧切点A，B，这样就会引起加工表面的形状误差。采用刀具半径补偿功能后可按工件的轮廓线编程，数控系统会自动计算刀心轨迹并按刀心轨迹运动，从而消除了刀尖圆弧半径对工件形状的影响。 3-2 在数控车床上如何对刀？ 在数控加工生产实践中，常用的对刀的方法有找正法对刀、机外对刀仪对刀、自动对刀等三大类。 在数控车床上常采用找正法对刀中的试切法。有用G50、G54和直接刀补来找到工件原点位置三种方法。 3-3 完成如图3-53所示零件的粗加工循环。 图3-53 O1001; 程序名 G54 S800 M03; 坐标系设定，主轴正转，转速800r/min T0101; 选择1号刀1号刀补 G00 X110. Z5.; 快速定位到循环起点（110，5） G71 U3.0 R1.5; 调用外圆粗加工循环G71，切深3mm，退刀 量1.5mm G71 P10 Q20 U1.0 W0.5 F0.15; 精加工路线是N10至N20.精加工余量
0.5mm，粗加工进给量0.15mm/r N10 G00 X0.; 精加工路线第一段，沿X轴进给到零件中心G01 Z0; 切削进给到z0 X35.; 平端面 Z-30.; 切削φ35外圆 X55. Z-50.; 切削锥面 Z-65.; 切削φ55外圆 G02 X85. Z-80. R15.; 切R15圆弧 G01 X100. Z-100.; 切锥面 N20 Z-120.; 精加工路线最后一段，切φ100外圆 G00 X100. Z100.; 快速返回到（100，100） M30; 程序结束 3-4 编写如图3-54所示工件的加工程序。 图3-54 一、工艺分析 此零件的车削加工包括车端面、倒角、外圆、圆弧过渡面、切槽加工、螺纹加工和切断。 1.选择刀具。根据加工要求需选用三把刀：1号刀车外圆，2号刀切槽，刀刃宽3 mm，3号刀车螺纹。 （2）工艺路线首先粗、精车削外形，然后进行切槽加工，再车螺纹，最后切断。 （3）确定切削用量粗车外圆：主轴转速为S600r/min，进给速度为F0.15 mm/r；精车外圆：主轴转速为S1000r/min，进给速度为F0.05 mm/r。切槽：主轴转速S300 r/min，进给速度为F0.15 mm/r；车螺纹：主轴转速为S200 r/min。 （4）数值计算 螺纹大径：D大＝D公称-0.1×螺距＝（60-0.1 ×5）＝59.5 mm 螺纹小径：D小＝D公称-1.3×螺距＝（60-1.3 ×5）＝53.5 mm
数控加工专业课程安排
数控加工专业 课程安排符合学生全面发展及市场需求说明 随着全球经济一体化的发展趋势,大批境外企业的涌入，中国正在逐步变成“世界制造中心”。机械制造业传统的加工方式，已逐步被数控应用技术的加工方式所取代，从大批量的生产规模到单件小批的生产规模，数控加工均被广泛采用。由于数控技术迅速发展，相关数控技术的人才培养已成为各种层次学校的热点。我校也于2005年开办了数控加工专业，配备了师资力量，花巨资引进数控设备，建立了实验室、实习场所、绘图及模拟软件机房。为了提高学校教学质量，保证经过我们培养的技工学校学生能够适应市场需求，我们组织的相关教务负责人、招生就业合作处及专业教师进行市场调查，并将结果进行分析。分析结果说明我校数控加工专业课程设置、实习项目、主干课程较好的符合了学生全面发展及市场需求。说明如下： 一、原始调查资料 1、企业对我校数控专业的毕业生的评价简要概况 序号评价项目评价结果 1 企业对我校数控加工专业毕业生 的称职情况综合评价为17%优良，83%称职，0%不称职 2 企业对毕业生的职业道德的评价5%好，95%较好，0%一般，0%差 3 企业对毕业生专业业务知识的评 价 4.7%好，9 5.3%较好，0%一般，0%差4 企业对毕业生的基本素质的评价8.4%好，91.6%较好，0%一般，0%差
2、学生就业情况的调查简况1)就业岗位分布情况 操作编程维修工艺生产 管理 质量 检测 综合营销 行政 管理 其他 55.7% 13.4% 9.4% 8.0% 7.1% 4.5% 1.2% 1.7% 1.4% 5.5% 2）毕业生工作岗位上最有用的课程 机械加工工艺数控 编程 计算机 应用 数控 机床 构造 公差配 合 机械 制图 AUTOC AD Pro/e 切削 原理 与刀 具 机床 夹具 39.2% 53.1% 32.3% 31.5% 25.% 45.0% 32.3% 31.6% 5.5% 45.% 3、企业对学校技工学校数控专业毕业生的需求简况 1）“蓝领层”“蓝领层”是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人，在企业数控技术岗位中占75%，是目前需求量最大的数控技术人才。 所需知识与能力结构：掌握数控机床结构的基本知识和机械加工与数控加工的工艺知识，具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力，了解数控加工的自动编程。 2）、“灰领层”“灰领层”是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员，这类人员在企业数控技术岗位中占20%，其中数控编程工艺员占9%，数控机床维护、维修人员占11%。 所需知识与能力结构： 数控编程工艺员：掌握数控加工工艺专业知识和一定的模具制造基础知识，具备数控机床的操作、日常维护和手工编程的能力，能运用至少一种三维CAD/CAM软件进行三维造型和自动编程。
数控加工技术及设备 1 、CAM（计算机辅助制造）技术的历史与发展 计算几何理论的不断完善和数控技术的不断更新是CAM技术持续发展的物质基础，工业界对数控加工技术不断提出需求是CAM技术发展的原动力，CAM软件厂商之间的激烈竞争是CAM技术发展的催化剂。CAM技术从诞生到现在，可以划分为三个阶段： 1.1、加工质量稳定、加工精度高。 最早出现的CAM软件是50年代开发的平面编程系统，60年代发展到具有曲面编程能力的系统，80年代出现了具有图形交互的雕塑曲面编程能力的系统。在数控机床和数控技术出现以前，同一套图纸，在不同的加工车间，产品表面质量差异大，即使是同一个工人，加工相同的零件，其质量也不尽相同。当加工曲线、曲面以及精密孔时，对加工精度的要求就更加迫切了。有了数控机床，加工同一种零件，使用同一段数控代码，加工质量稳定。后来，发展了曲面造型技术，人们设计产品，不再仅仅满足产品的功能需求，开始追求产品的外观和更好的性能，大量使用复杂曲面进行产品设计。因此，产品的加工精度被提到首要地位。 1.2、加工效率高、产品更新换代快。 产品生产的趋势是多品种、小批量，制造业的目标是降低成本、提高质量、缩短制造周期。对制造业，尤其是对模具加工业来说，就是要在保证模具加工精度的前提下，充分利用数控机床的性能，提高加工效率，缩短加工时间，保证产品及时上市。为满足高效率的需求，出现了三轴、四轴、五轴甚至更多联动轴的机床。CAM技术也随之发展。各软件厂商纷纷推出多轴数控加工系统。近年来，绝大多数关于NC的文章都是围绕多轴刀具轨迹生成和干涉检查与修正展开讨论的。这是CAM技术发展的第二个阶段。
五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。 简介 装备制造业是一国工业之基石，它为新技术、新产品的开发和现代工业生产提供重要的手段，是不可或缺的战略性产业。即使是发达工业化国家，也无不高度重视。近年来，随着我国国民经济迅速发展和国防建设的 需要，对高档的数控机床提出了迫切的大量需求。机床是一个国家制造业水平的象征。而代表机床制造业最高境界的是五轴联动数控机床系统，从某种意义上说，它反映了一个国家的工业发展水平状况。长期以来，以美国为首的西方工业发达国家，一直把五轴联动数控机床系统作为重要的战略物资，实行出口许可证制度。特别是冷战时期，对中国、前苏联等社会主义阵营实行封锁禁运。爱好军事的朋友可能知道著名的“东芝事件”：上世纪末，日本东芝公司卖给前苏联几台五轴联动的数控铣床，结果让前苏联用于制造潜艇的推进螺旋桨，上了几个档次，使美国间谍船的声纳监听不到潜艇的声音了，所以美国以东芝公司违反了战略物资禁运政策，要惩处东芝公司。 五轴机床的种类 有摇篮式、立式、卧式、NC工作台+NC分度头、NC工作台+90°B轴、NC工作台+45°B 轴、NC工作台+ A轴°、二轴NC 主轴等。 A轴和C轴最小分度值一般为0.001度，这样又可以把工件细分成任意角度，加工出倾斜面、倾斜孔等。A轴和C轴如与XYZ三直线轴实现联动，就可加工出复杂的空间曲面，当然这需要高档的数控系统、伺服系统以及软件的支持。这种设置方式的优点是主轴的结构比较简单，主轴刚性非常好，制造成本比较低。但一般工作台不能设计太大，承重也较小，特别是当A轴回转大于等于90度时，工件切削时会对工作台带来很大的承载力矩。另一种是依靠立式主轴头的回转。主轴前端是一个回转头，能自行环绕Z轴360度，成为C轴，回转头上还有带可环绕X轴旋转的A轴，一般可达±90度以上，实现上述同样的功能。这种设置方式的优点是主轴加工非常灵活，工作台也可以设计的非常大，客机庞大的机身、巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。这种设计还有一大优点：我们在使用球面铣刀加工曲面时，当刀具中心线垂直于加工面时，由于球面铣刀的顶点线速度为零，顶点切出的工件表面质量会很差，采用主轴回转的设计，令主轴相对工件转过一个角度，使球面铣刀避开顶点切削，保证有一定的线速度，可提高表面加工质量。这种结构非常受模具高精度曲面加工的欢迎，这是工作台回转式加工中心难以做到的。为了达到回转的高精度，高档的回转轴还配置了圆光栅尺反馈，分度精度都在几秒以内，当然这类主轴的回转结构比较复杂，制造成本也较高。 国外五轴联动数控机床是为适应多面体和曲面零件加工而出现的。随着机床复合化技术的新发展，在数控车床的基础上,又很快生产出了能进行铣削加工的车铣中心。五轴联动数控机床的加工效率相当于两台三轴机床，有时甚至可以完全省去某些大型自动化生产线的投资,大大节约了占地空间和工作在不同制造单元之间的周转运输时间及费用。市场的需求推动了我国五轴联动数控机床的发展，CIMT99 展览会上国产五轴联动数控机床第一次登上机床市场的舞台。自江苏多棱数控机床股份有限公司展出第一台五轴联动龙门加工中心以来，北京机电研究院、北京第一机床厂、桂林机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司等企业也相继开发出五轴联动数控机床。 当前，国产五轴联动数控机床在品种上已经拥有立式、卧式、龙门式和落地式的加工中心，适应不同大小尺寸的杂零件加工，加上五轴联动铣床和大型镗铣床以及车铣中心等的开发，基本涵盖了国内市场的需求。精度上，北京机床研究所的高精度加工中心、宁江机械集
五轴加工中心培训课程 五轴加工中心培训课程 多轴（四、五轴）加工技术培训课程是三轴数控加工技术课程的补充和提 高，符合国家职业标准对于高级工和技师的要求? 二、培训目标 通过学习数控多轴（四、五轴）加工技术，使学员能够了解多轴加工的基础知识，会操作五轴机床。在专业技能上达到完成零件加工工艺制定、编制多轴加工程序、利用多轴仿真软件实现产品加工的安全保证、能使用多轴（四、五轴）机床加工复杂零件的能力。 三、培训时间：2个月 四、课程内容： （一）软件部分 1、UG NX多轴编程 2、MasterCAM多轴编程 （二）机床部分 1、四、五轴加工介绍，机床结构与运动关系，各种机床的加工特点，运用场合及优势； 2、定轴加工（3+2）在模具及零件加工中的应用； 3、NX软件刀具轴的控制方法； 4、四、五轴实例分析及案例讲解； 5、机床仿真； 6、（可变轴铣、外形轮廓铣）；
（1）多种刀轴设置⑵插补刀轴设置⑶ 垂直于部件 17、四、五轴联动工件铣削； 18、四、五轴机床的仿真加工； 19、独立完成加工与编程。 课程特点： （1）同时学习到四轴与五轴加工中心的编程与加工技术，课程更超值，学习效率更高； ⑵采用流行的数控编程软件，Mastercam、UG PM等,方便已有软件基础的学员进行学习； 多轴（五轴）加工培训大纲 一、培训课程性质 多轴（五轴）加工是数控加工技巧中很重要的一个部分，该项技巧在航空航天、汽车、船舶、医疗、模具、轻工、高精密仪器等制作领域得到广泛利用。随着对产品的要求千锤百炼：产品的结构形势日趋复杂，生产效率不断前进，数控机床的更新换代，控制数控多轴加工技巧已经突显出它的重要作用。然由于受到机床硬件前提和师资力量不足的限制，职业院校开设的数控加工课程内容多仅限于三轴加工、理论性比较强，很少涉及数控多轴加工的内容，实战内容比较少，所以使得很多学生不得不在参加工作以后才接触到多轴设备和实战经验。从而影响了他们的工作效率和企业的生产定单。为了满足企业加工需求，在数控教学、培训中开设数控多轴（五轴）加工技巧课程已是迫在眉睫。 多轴（五轴）加工技巧培训课程是三轴数控加工技巧课程的补充和前进，契 合国家职业标准对于高级工和技师的请求。该课程是奥林匹克数控多轴（五轴）加工技巧培训的必修课程，通过考核后，由浙江省机械装备制造技术创新服务平台培训中心颁发数控多轴（五轴）加工技巧培训证书；该培训为全国数控技巧大赛供给技巧支撑和保障。 二、培训目标 通过学习数控多轴（五轴）加工技巧，使学员能够懂得多轴加工的工艺知识，熟练操作四轴、五轴机床。在专业技巧上达到完成零件加工工艺制定、编 制多轴加工程序、利用多轴仿真软件实现产品加工的安全保证、能应用多轴机床加工复杂
万方数据
２０１０年第１ｌ期?工艺与装备? 床的ｘ、ｙ、ｚ三个坐标的丝杠制成中心通孔，通人冷 却水，并对冷却水实施温度控制，使其在额定的温升 范围内变化。中空丝杠冷却技术可以降低丝杠在切 削受力变形及快速移动过程中的热变形，保证机床 处于高精度运转状态。同时配合使用高精度闭环控 制光栅尺，进一步提高了定位精度。 ２．３双边重心驱动技术 该系列立式车铣复合加工中心的ｙ轴为双驱动 结构，ｚ轴为单驱动结构。相对于ｙ轴而言ｚ轴滑 板质量较小且驱动力作用在中心位置，因此运动较 平稳；而在运动过程中ｌ，轴需承载ｚ轴的重量，故其 重心随Ｚ轴的运动而不断地变化；若Ｙ轴为单驱动 结构，在驱动力的作用下将会产生俯仰力矩和偏转 １．１，轴直线导轨２．立柱３．Ａ轴刀架滑板装置４．Ａ轴车铣７Ｊ塔力矩，在这两个力矩作用下，滑板在运动过程中将会５－中空滚珠丝杠副６?机内螺旋排屑装置７．【ⅡＪ转工作台８?ｘ轴转出现不可预知的变形和振动。为了减小这种不确定台底座９?底座 的振动对加Ｔ的影响，基于重心驱动理论，采取了双 图１立式车铣复合，Ｊｎ３－中心的总体结构图 边驱动结构（图４）。双边驱动的特点是在立柱的两 ２关键技术侧对称施加驱动力，以便尽可能地减少驱动力臂产２．１轻量化设计生的影响。应用双边重心驱动技术，提高了机床运为达到立式车铣复合加工中心高速移动部件的速动鬯速度黧塑速度：篓短了加！时间，擎善了毒募加度和加速度，并兼顾系统的高刚度和轻质量要求，对体 工质量和轮廓加工精度，延长了刀具的使用寿命心１。积大、驱动要求高的运动部件一立柱单元，以结构强度、 刚度、固有频率等为约束，进行有限元分析及拓扑优化 设计（见图２，图３），使结构在满足高刚度要求的前提 下尽可能减轻移动的重量，以便减轻电机、液压系统、 丝杠、滑台等驱动部件的功率、强度要求。优化设计后 的立柱变形量减少２０％，重量减少２２０Ｋｇ。 图２立柱有限元分析结果 图３立柱拓扑优化前后的内部结构图 ２．２滚珠丝杠中空冷却技术 在直线驱动轴上采用循环冷却技术的中空滚珠丝杠，使丝杠温升得到有效控制。基本原理是将机 图４Ｙ轴双边重心驱动结构 ２．４双功能车铣转台 工作台采用力矩电机直接驱动的双功能车铣转台，这种转台可以连续回转、实现立式车削功能，也可实现分度定位、铣削插补等功能。力矩电机直接驱动负载，省去了减速传动齿轮，把机床进给传动链的长度缩短为零，使其具有扭矩大、旋转平稳、转速高、效率高、结构简单、可靠性高等特点。由于直驱力矩电动机本身就是高发热元件，如果散热不好，极易形成热量累积，导致自身和关联部件的温升，引起机床的热变形。因此必须设计出高效的冷却系统将热量及时导出，否则将直接影响机床的加工精度、电机推力，甚至会烧毁电机。车铣转台的另一热源产生于轴承和电机转子的高速旋转。根据发热源和部件的热敏感性，在定子和转台本体之间设置了水冷循环系统，并在轴承附近安装了温度传感器，即可保持电机长时间工作温度变化小，从而保证转台的大 力矩和高精度。万方数据
数控加工技术实训报告 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
数控加工技术实训报告 班级：机械1111 学号： 姓名：倪浩然 专业：机械设计制造及其自动化 指导老师：殷振 时间过得真快，为期15天的数控加工技术实训就结束了。在老师个耐心讲解和鼓励下，我从总体上达到了实习预期的目标和要求。这次总实习给了我一次全面的、系统的实践锻炼的机会，巩固了所学的理论知识，增强了我的实际操作能力。在这次实训中，我从中懂得理论与实际的结合的重要性。也让我学到了很多书本之外的知识，让我受益匪浅。 实训的第一天我怀着激动的心情来到了实验楼。第一天我们的任务就是对数控机床进行熟悉。一共有四台机床：华中数控机床、北一数控铣床、沈一数控车床、沈一加工中心。经过老师的讲解和指导书的介绍我们初步了解：数控机床的类型、基本结构及工作原理；加工特点和应用；数控系统的的基本操作；还有就是对数控机床的外观和结构建立感性认识。老师向我们介绍了数控车床的操作面板上主要按钮的功能，还向我们演示了加工程序的输入、编辑、初步认识数控车床加工程序。同时还现场动手演示了“回零”、“点动”、“步进”等操作……下面我就数控机床的数控机床的组成、特点及分类进行详细的说明： 1、数控机床的组成：现代数控机床都是CNC机床，一般由数控系统和机床本体组成，主要有如下几部分组成。
1）CNC装置：计算机数控装置（即CNC装置）是CNC系统的核心，有微处理器（CPU）、存储器、各I/O接口及外围逻辑电路等构成。 2）数控面板：数控面板是数控系统的控制面板，主要有显示器和键盘组成。通过键盘和显示器实现系统管理和对数控程序及有关数据进行输入和编辑修改。3）可编程逻辑控制器PLC：PLC是一种以微处理器为基础的通用型自动控制装置，用于完成数控机床的各种逻辑运算和顺序控制。例如：主轴的启停、刀具的更换、冷却液的开关等辅助动作。 4）机床操作面板：一般数控机床均布置一个机床操作面板，用于在手动方式下对机床进行一些必要的操作，以及在自动方式下对机床的运行进行必要的干预。上面布置各种所需的按钮和开关。 5）伺服系统：伺服系统分为进给伺服系统和主轴伺服系统。进给伺服系统主要有进给伺服系统单元和伺服惊电机组成，用于完成刀架和工作台的各项运动；主轴伺服系统用于数控机床的主轴驱动，一般由恒转调速和恒功率调速。为满足某些加工要求，还要求主轴和进给驱动能同步控制。 6）机床本体：机床本体的设计与制造，首先应满足数控加工的需求，具有刚度大、精度高、能适应自动运行等特点，由于一般均采用无级调速技术，使得机床进给运动和主传动的变速机构被大大简化甚至取消，未满足高精度的传动要求，还采用滚珠丝杆、滚动导轨等高精度传动件。未提高生产率和满足自动加工的要求，还采用自动刀架及能自动更换工件的自动夹具等。 2、数控机床的特点：由于数控机床是计算机自动控制同精密机床两者之间的相互结合，使得它具有高效率、高精度、高柔性等特点。
五轴加工数控机床根据旋转部件的运动方式不同，可归纳为双转台、双摆头和一转台一摆头三种形式。双转台五轴联动机床的运动坐标包括三个直线坐标轴X、Y、Z和两个旋转坐B(A)、C，其结构如图1所示。该种结构是中、小A 型五轴加工机床采用较多的一种结构形式，其优点是旋转坐标有足够的行程范围，工艺性好，适合中小型体零件的五面粗、精铣削加工，机床能在加工时减少装夹次数，达到高效率、高精度、高可靠性的要求。 1 五轴加工设置内容介绍 零件在进行五轴加工时主要设置的内容有：编程方式选择及转台旋转中心到摆动中心位置偏置设置、编程零点到c轴中心位置偏置设置、加工工件坐标系的位置偏置设置、刀具长度补偿设置、机床五轴RTCPJJIJ工设置及。下面以广数GSK 25i五轴数控系统、CAXA制造工程师201 1软件五轴后置处理为例，介绍双转台式五轴数控加工中心的加工设置与机床精度的测量、调整方法。 2 旋转轴与直线轴的位置偏置 (1)旋转中心到摆动中心偏置距离测量如图2所示，具体操作方法如下： 第1步：通过旋转B轴，采用打表方式校平、校正C轴，使c轴平面与z轴垂直，然后在C轴上安装一圆棒，旋转C轴铣出圆棒直径为D，最后对圆棒进行分中，找出XYZ车由的坐标系零点位置坐标C，使C轴旋转轴轴线与Z轴轴线重合，在机床坐标相对坐标系中将X、B轴坐标清零。 第2步：手动旋转摆动轴B轴至90°位置，采用打表方式校正B轴使C轴平面与Z轴轴线平行，然后移动X轴，用百分表或分中棒对C轴平面进行多次校准取平均值，使z轴轴线位于旋转轴C轴平面上，aOz轴轴线到旋转轴C 轴平面的距离为0，所移动的距离为L(z’+x’)，最后移动z、y轴，采用打表方式，测出圆柱旋转后(B轴相对坐标90°位置)其侧面至旋转前(B轴相对坐标0度位置)的高度值日。依据以上步骤得出c轴旋转中,GNB轴摆动中心的偏置值：
五轴联动数控机床技术现 状与发展趋势 Last revision date: 13 December 2020.
五轴联动数控机床技术现状与发展趋势摘要：介绍五轴联动数控机床在工业加工中的优势和重要性，从国内、国外两个方面阐述目前五轴联动数控机床发展的现状，最后从目前机床工业发展动态出发展望五轴联动数控机床的发展趋势。 关键词：五轴联动数控机床技术现状发展趋势 Abstract：The advantages and impo~ance of five—axis CNC machine tools in industrial machining are presented． The status quo of development of five—axis CNC machine tools at home and abroad is described and their developing prospect given． Key Words：Five——axis CNC M achine Tools Technology Status Developing Trends[17] 一、简介 五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 二、国内外研究现状 陈则仕，张秋菊2005年提出一种五轴联动机器人运动学建模与仿真研究，探讨在VC＋＋6．0集成编程环境下，调用OpenGL实现机器人的建模与仿真。对一种五轴联动机器人首先建立几何模型，对其正逆运动学问题进行分析求解，然后建立友好人机交互界面，对机器人示教再现过程进行模拟，最终实现 让机器人走空间直线路径的轨迹规划仿真[1]。该方法为五轴联动机器人研究开 辟新的道路，为五轴联动机器人的实用化做好理论实践经验。 赵世田，孙殿柱，孙肖霞2006年提出基于UG／POST五轴联动加工中心专用后置处理器的研发，通过结舍UG／Post Builder后置处理器开发工具和上述后置处理算法，开发了该机床的专用后置处理器，并通过试验进一步验证了该 后置处理器的正确性和实用性[2]。 德国兹默曼公司2007年开发出FZ25龙门铣床，标志着Zimmermann（兹默曼）公司再次扩展了其高度专业化的五轴联动HSC龙门铣床的应用范围。FZ 25非常适合大工件的干式切削，尤其是轻型的复合材料的加工，例如碳纤维和 玻璃纤维强化塑料、环氧树脂、亚安酯、聚苯乙稀等[3]。 杜玉湘，陆启建，刘明灯2007年提出五轴联动数控机床的结构和应用，介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势；阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程(CAD／CAM系统)及其优缺点；详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数；列举了 四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况[4]。
五轴联动数控机床加工中心基本知识介绍 几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助五轴加工技术。早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。 五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位，特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，西方工业发达国家一直把五轴数控系统作为战略物资实行出口许可证制度，对我国实行禁运。因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。 符合数控机床发展的新方向 近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工，均采用多轴加工技术，包括五轴联动功能。在加工中心上扩展五轴联动功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系统的进一步集成化。最近国际机床业出现了一个新概念，即万能加工，数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。五轴数控机床在国内外的实际应用表明，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。 发展和推广的难点及阻力何在 显然，人们早已认识到五轴数控技术的优越性和重要性。但到目前为止，五轴数控技术的应用仍然局限于少数资金雄厚的部门，并且仍然存在尚未解决的难题。五轴数控技术为何久久未能得以广泛普及？五轴数控加工由于干涉和刀具在加工空间的位姿控制，其数控编程、数控系统和机床结构远比三轴机床复杂得多。目前，五轴数控技术在全球范围内普遍存在以下问题。 五轴数控编程抽象、操作困难 这是每一个传统数控编程人员都深感头疼的问题。三轴机床只有直线坐标轴，而五轴数控机床结构形式多样；同一段NC代码可以在不同的三轴数控机床上获得同样的加工效果，但某一种五轴机床的NC代码却不能适用于所有类型的五轴机床。数控编程除了直线运动之外，还要协调旋转运动的相关计算，如旋转角度行程检验、非线性误差校核、刀具旋转运动计算等，处理的信息量很大，数控编程极其抽象。
日照职业技术学院毕业设计（论文） 数控加工工艺 姓名 : 付卫超 院部：机电工程学院 专业：数控设备应用与维护 指导教师：张华忠 班级： 11级数控设备应用与维护二班 2014年05月
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。 本文根据数控机床的特点。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。 关键词工艺分析加工方案进给路线控制尺寸
第1章前言-----------------------------------第2页第2章工艺方案的分析-------------------------第3页 2.1 零件图-------------------------------第3页 2.2 零件图分析---------------------------第3页 2.3 零件技术要求分析---------------------第3页 2.4 确定加工方法-------------------------第3页 2.5 确定加工方案-------------------------第4页第3章工件的装夹-----------------------------第5页 3.1 定位基准的选择-----------------------第5页 3.2 定位基准选择的原则-------------------第5页 3.3 确定零件的定位基准-------------------第5页 3.4 装夹方式的选择-----------------------第5页 3.5 数控车床常用的装夹方式---------------第5页 3.6 确定合理装夹方式---------------------第5页第4章刀具及切削用量-------------------------第6页 4.1 选择数控刀具的原则-------------------第6页 4.2 选择数控车削刀具---------------------第6页 4.3 设置刀点和换刀点---------------------第6页 4.4 确定切削用量-------------------------第7页第5章轴类零件的加工-------------------------第8页 5.1 轴类零件加工工艺分析-----------------第8页 5.2 轴类零件加工工艺---------------------第11页 5.3 加工坐标系设置-----------------------第13页 5.4 保证加工精度方法---------------------第14页 参考文献 ---------------------------------第15页
五轴联动数控机床技术现状与发展趋势 摘要：介绍五轴联动数控机床在工业加工中的优势和重要性，从国内、国外两个方面阐述目前五轴联动数控机床发展的现状，最后从目前机床工业发展动态出发展望五轴联动数控机床的发展趋势。 关键词：五轴联动数控机床技术现状发展趋势 一、简介 五轴联动数控机床是一种科技含量高、精密度高专门用于加工复杂曲面的机床，这种机床系统对一个国家的航空、航天、军事、科研、精密器械、高精医疗设备等等行业有着举足轻重的影响力。目前，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子、大型柴油机曲轴等等加工的唯一手段。 二、国内外研究现状 陈则仕，张秋菊2005年提出一种五轴联动机器人运动学建模与仿真研究，探讨在VC ＋＋6．0集成编程环境下，调用OpenGL实现机器人的建模与仿真。对一种五轴联动机器人首先建立几何模型，对其正逆运动学问题进行分析求解，然后建立友好人机交互界面，对机器人示教再现过程进行模拟，最终实现让机器人走空间直线路径的轨迹规划仿真。该方法为五轴联动机器人研究开辟新的道路，为五轴联动机器人的实用化做好理论实践经验。 赵世田，孙殿柱，孙肖霞2006年提出基于UG／POST五轴联动加工中心专用后置处理器的研发，通过结舍UG／Post Builder后置处理器开发工具和上述后置处理算法，开发了该机床的专用后置处理器，并通过试验进一步验证了该后置处理器的正确性和实用性。 德国兹默曼公司2007年开发出FZ25龙门铣床，标志着Zimmermann（兹默曼）公司再次扩展了其高度专业化的五轴联动HSC龙门铣床的应用范围。FZ 25非常适合大工件的干式切削，尤其是轻型的复合材料的加工，例如碳纤维和玻璃纤维强化塑料、环氧树脂、亚安酯、聚苯乙稀等。 杜玉湘，陆启建，刘明灯2007年提出五轴联动数控机床的结构和应用，介绍了五轴联动数控机床的几种结构及其特点和发展趋势；阐述了几种五轴联动机床加工的加工造型、编程(CAD／CAM系统)及其优缺点；详细描述了五轴联动数控机床对数控系统的要求及四开公司五轴联动数控系统的关键参数；列举了四开公司历年来参展的五轴联动数控机床及现场加工工件的情况。 燕红波，杨庆东，刘芳在2007年提出五轴联动的数控加工技术的研究及应用，五轴联动加工以其高柔性,高复合性,优良的切削位置姿态赢得越来越多用户的青睐,但编程的抽象和操作的复杂已经成为提高数控加工技术的一大瓶颈问题.本文介绍了多轴联动数控加工中心的结构模型,提出了基于典型的CAD/CAM软件UG的多轴后处理方法和加工实例,并对某一新型的五轴联动机床阐述了其各轴的坐标变换关系,开发了后处理系统,为多轴联动加工方案的制定提供了参考。 李培楠，郭锐锋，黄艳等在2008年提出四元数五轴联动插补算法的研究，设计一种基于四元数五轴联动的插补算法，不仅简化了插补计算量，同时能够使刀具从一点平稳的运动到另一点，而且插补的轨迹更光滑连续．文章引入四元数理论，重点研究了四元数在构造数学模型和运动变换中的应用，并在Matlab中成功的进行了仿真．实验结果表明了该算法的可行性。四元数是最简单的超复数，那可不可以引入其他元数理论，产生的效果将会是怎么样呢？ 刘士玉,徐树洛在2008年提出五轴联动龙门加工中心现状与发展探讨，通过对五轴联动龙门加工中心现状的分析，总结了机床总体结构特点，找出了国内外机床在技术上的差距。
《数控加工技术》模拟考题 （闭卷考） 一、选择题（５＊４分＝２０分） 1．闭环控制系统的位置检测装置装在______ A数控装置中 B 机床移动部件上C伺服电动机轴上 D 传动丝杠上 2．FMS是指_____ A 自动化工厂 B 计算机数控系统 C 柔性制造系统 D 数控加工中心 3．在数控机床的闭环控制系统中，其检测环节具有两个作用，一个是检测出被测信号的大小，另一个作用是把被测信号转换成可与______进行比较的物理量，从而构成反馈通道。A偏差信号B脉冲信号 C 指令信号D反馈信号 4．加工中心是在数控铣镗床或数控铣床的基础上增加_____装置改型设置成的。 A 刀库与自动换刀 B 自动换刀 C 刀库 D 伺服 5．数控系统所规定的最小设定单位是______ A 数控机床的运动精度 B 机床的加工精度； C 脉冲当量 D 数控机床的传动精度 参考解答：BCCAC 二、填充题（５＊４分＝２０分） １．按数控系统的控制方式分类，数控机床分为________，__________，__________。２．数控机床的精度主要包括______，_______，_______。 ３．机床工作时会产生哪两种形式的振动_______，_______。 ４．未来数控机床发展趋势主要表现在哪三个方面_______，_______，_______。 ５．数控系统常用的两种插补功能是_______和_______。 参考解答： 1、开环控制数控机床、半闭环控制数控机床、闭环控制数控机床。 2、加工精度、定位精度、重复定位精度 3、强迫振动与自激振动 4、数控技术，数控系统，驱动系统 5、直线插补和圆弧插补 三、简答与计算（共６０分）（每题分5、10、15分/题不等） １．简述数控机床的特点与主要组成部分。 ２．数控机床按照轨迹控制方式和伺服控制方式可以分为几类？ ３．用逐点比较法插补如图所示对于第一象限圆弧AB，起点A（4，0），终点B（0，4），并给出简要步骤。 ４．…………。 ５．…………。 ６．…………。
五轴联动数控机床行业市场调研分析报告
目录 第一节五轴联动数控机床：具有战略意义的大国重器 (4) 一、轰动一时的“东芝事件”：都是机床惹的祸 (4) 二、五轴联动数控机床：是什么样的设备 (10) 第二节五轴联动数控机床：为什么这么难制造 (16) 一、五轴联动数控机床难在哪里 (16) 二、真假五轴联动：如何区分李逵和李鬼 (17) 三、五轴联动数控机床发展趋势 (19) 第三节我国五轴联动数控机床发展情况 (23) 一、我国五轴联动数控机床已取得突破 (23) 二、我国重点企业和代表产品 (23) 三、我国五轴联动数控机床差距在哪里 (30)
图表目录 图表1：前苏联红海军维克多Ⅲ改进型核潜艇 (4) 图表2：“巴黎统筹会”将多轴联动精密机床列为禁运物资 (5) 图表3：康斯伯格交易文件 (5) 图表4：东芝公司违规出口到前苏联的MBP-100S高精密数控机床 (6) 图表5：五轴联动数控机床制造高精度螺旋桨 (7) 图表6：直布罗陀美军核潜艇与苏联K-219核潜艇相撞 (7) 图表7：日本报纸关于美国制裁东芝的报道 (8) 图表8：美国会议员砸东芝产品表示抗议 (8) 图表9：数控机床的坐标体系 (10) 图表10：数控机床五轴加工 (10) 图表11：工作台倾斜型五轴数控机床 (11) 图表12：主轴倾斜型五轴数控机床 (12) 图表13：工作台/主轴倾斜型五轴数控机床 (12) 图表14：复杂曲面加工 (13) 图表15：异型零件加工 (14) 图表16：五轴机床特殊工艺加工 (14) 图表17：我国研发的双摆角数控万能铣头 (17) 图表18：是否具备RTCP功能是区分真假五轴联动的标志 (18) 图表19：五轴联动和五轴三联动加工对比 (18) 图表20：高速电主轴 (19) 图表21：日本马扎克五轴联动车铣复合加工中心 (20) 图表22：机床智能化 (21) 图表23：机床网络化 (21) 图表24：济南二机床XKV27系列五轴联动定梁龙门移动数控镗铣床 (24) 图表25：中航工业五坐标数控龙门铣床 (24) 图表26：沈阳中捷VMC25100U五轴立式加工中心 (25) 图表27：大连机床CHD-25九轴五联动车铣复合中心 (26) 图表28：XNZ2430新型重型龙门式五轴混联机床 (26) 图表29：武汉重型机床集团CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床 (27) 图表30：CKX5680数控七轴五联动车铣复合加工机床加工出的螺旋桨 (28) 图表31：大连科德制造的高精度五轴立式机床首次出口德国 (28) 图表32：华中数控8型CNC (29) 图表33：济南第二机床研发的A/C双摆角数控万能铣头 (29) 表格目录 表格1：五轴联动数控机床优势 (15) 表格2：五轴联动数控机床众多难点有待攻克 (16)
1五轴联动数控加工中心的结构 五轴联动加工中心大多是3+2的结构,即ｘ,ｙ,ｚ三个直线运动轴加上分别围绕ｘ,ｙ,ｚ轴旋转的ａ,ｂ,ｃ三个旋转轴中的两个旋转轴组成。这样,从大的方面分类,就有ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｂ;ｘ,ｙ,ｚ,ａ,ｃ;ｘ,ｙ,ｚ,ｂ,ｃ三种形式;由二个旋转轴的组合形式来分,大体上有双转台式、转台加上摆头式和双摆头式三种形式。这三种结构形式由于物理上的原因,分别决定了机床的规格大小和加工对象的范围。其中,双转台结构的五轴联动机床由于在加工工件时工件需要在两个旋转方向运动,所以只适合加工小型零件,如小型整体涡轮、叶轮、小型精密模具等,由于结构最为简单,所以相对价格较为低廉,就应用来讲,这是数量最多的一类五轴联动数控机床(图1)。 图1双转台式五轴联动机床加工(汽车大灯)模具 转台加上摆头式结构的五轴联动机床由于转台可以是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,摆头也是一样,可以分别是ａ轴、ｂ轴或ｃ轴,所以转台加上摆头式结构的五轴联动机床可以有各种不同的组合,以适应不同的加工对象,如加工汽轮发电机的叶片,需要ａ轴加上ｂ轴,其中ａ轴需要用尾座顶尖配合顶住工件,如果工件较长同时直径又细,则需要两头夹住并且拉伸工件来进行加工,当然这里一个必要条件是两个转台必须严格同步旋转;再如加工如图2所示零件,采用ｃ轴加上ｂ轴,由于工件仅在ｃ轴上旋转运动,所以工件可以很小,也可以较大,直径范围可由几十毫米至数千毫米,ｃ轴转台的直径也可以从100～200ｍｍ至2～3ｍ,机床的规格、质量也从几吨至十几吨甚至数十吨。这也是一类应用十分广泛的五轴联动数控机床,其价格居中,随机器规格大小、精度和性能的不同相差很大。双摆头式结构的五轴联动机床如图3所示,由于结构本身的原因:摆头中间一般有一个带有松拉刀结构的电主轴,所以双摆头自身的尺寸不容易做小,一般在400～500ｍｍ